KR20070078001A - 액정 탈포 방법 - Google Patents

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KR20070078001A
KR20070078001A KR1020060007949A KR20060007949A KR20070078001A KR 20070078001 A KR20070078001 A KR 20070078001A KR 1020060007949 A KR1020060007949 A KR 1020060007949A KR 20060007949 A KR20060007949 A KR 20060007949A KR 20070078001 A KR20070078001 A KR 20070078001A
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Abstract

본 발명은 액정을 탈포하기 위한 방법으로서, 액정이 담긴 액정 용기를 액정 탈포 장치 내로 장착하는 단계와, 상기 액정 탈포 장치 내부를 가열하는 단계와, 상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 단계와, 상기 액정 내의 기포를 탈포하는 단계와, 상기 탈포된 기포를 배기하는 단계로 구성된다.
상기와 같은 발명은 액정 내부의 기포를 완전하게 제거하고, 액정 탈포 공정의 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
액정 용기, 카세트, 히터부, 공기 순환기, 탈포 장치

Description

액정 탈포 방법{LIQUID CRYSTAL DEAERATION METHOD}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 탈포 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 장착된 히터부를 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 1에 장착된 히터부를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 탈포 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 탈포 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 진공 챔버 110: 액정 용기
120: 히터부 122: 시스 히터
124: 반사판 126: 니크롬선
128: 지지 부재 150: 진공 펌프
180: 액정 190: 공기 순환기
200: 카세트 210: 액정 셀
본 발명은 액정 패널을 제조하는 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정 내부 기포를 제거하기 위한 액정 탈포 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 대향하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 액정 셀 즉 두 기판의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
또한, 일반적으로 액정 셀에 전압을 인가하면 액정의 배열 상태가 변하면서 액정 셀의 광학적 성질이 변하여 소정의 상(Image)을 나타낸다. 따라서, 광학적 성질을 이용하는 액정 표시 장치는 액정 셀 사이에 채워지는 액정 분자가 균일하게 채워지고, 또한 소정의 방향으로 일정하게 배열되어야 광학적인 제 기능을 발휘할 수 있다. 이러한 이유로 액정을 주입하기 전에 액정에 함유된 기포를 제거하는 탈포 공정이 반드시 수반되게 된다.
종래 액정 탈포 장치는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 진공 상태를 유지하기 위한 진공 펌프로 구성된다. 이러한 진공 챔버 내에 미세 기포가 포함한 액정을 담고 있는 액정 용기를 장착하고 탈포를 수행한다.
하지만, 일반적인 액정 탈포 장치로부터 액정을 탈포할 경우 액정 점도가 높아서 액정 내부 기포를 제거하는데 높은 진공도와 많은 시간을 필요로 하며 기포가 완전하게 제거되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 액정의 기포를 신속하고 효율적으로 제거하기 위한 액정 탈포 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 액정 용기 내의 액정을 탈포하기 위한 방법으로써, 액정이 담긴 액정 용기를 액정 탈포 장치 내로 장착하는 단계와, 상기 액정 탈포 장치 내로 장착하는 단계와, 상기 액정 탈포 장치 내부를 가열하는 단계와, 상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 단계와, 상기 액정 내의 기포를 탈포하는 단계와, 상기 탈포된 기포를 배기하는 단계로 구성된다.
상기 액정 장치의 내부를 가열하는 수단은 히터인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 가열 단계는 Tni 이상으로 액정을 가열시킨다. 상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 수단은 펜인 것이 바람직하다. 상기 탈포된 기포를 배기하는 진공도는 10-1 Torr이하인 것을 특징으로 한다.
액정 셀 내의 액정을 탈포하기 위한 방법으로써, 엑정 셀을 액정 탈포 장치 내로 장착하는 단계와, 상기 액정 탈포 장치 내부를 가열하는 단계와, 상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 단계와, 상기 액정 내의 기포를 탈포하는 단계와, 상기 탈포된 기포를 배기하는 단계로 구성된다.
상기 액정 장치의 내부를 가열하는 수단은 히터인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 가열 단계는 Tni 이상으로 액정을 가열시킨다. 상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 수단은 펜인 것이 바람직하다. 상기 탈포된 기포를 배기하는 진공도는 10-1 Torr이하인 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정된 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하에서는 본 발명에 따른 액정 탈포 방법을 수행하기 위한 액정 탈포 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 탈포 장치를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 액정 탈포 장치는 진공 챔버(100)와, 상기 진공 챔버(100) 내에 위치한 액정 용기(110)와, 상기 진공 챔버(100) 일측벽에 설치된 히터부(120)를 포함하여 구성되어 있다.
진공 챔버(100)는 그 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄으로 이루어진 원통형 형상이고, 물론 진공 챔버(100)의 형상은 원통형 형상으로 한정된 것이 아니며, 입방체 형상이라도 무방하다.
진공 챔버(100)의 측벽에는 게이트 밸브(Gate valve, 160)가 설치되어 있어, 액정 용기(110)를 반입 반출하는 역할을 한다. 상기 게이트 밸브(160)는 진공 챔버(100)의 측벽 외에도 상부에 설치되어 액정 용기(110)를 반입할 수도 있다.
진공 챔버(100) 측면의 배기구(130)는 배기계(150)와 연결되어 있으며, 배기구(130)와 배기계(150)의 사이에는 밸브(140)가 위치한다. 여기서 배기계(150)는 진공 펌프로 이루어지는데, 이러한 진공 펌프는 작동 범위에 따라 러핑 펌프(roughing pump)와 고진공 펌프(high vacuum pump) 등을 사용할 수 있다.
러핑 펌프는 1기압(760 Torr) 내지 약 10-2 Torr의 작동 범위가 요구될 때 이용되는 것으로, 메카니컬 펌프(mechanical pump)와 부스터 펌프(booster pump), 그리고 드라이 진공 펌프(dry vacuum pump) 등이 있고, 고진공 펌프는 10-2 내지 10-6 Torr의 범위가 요구될 경우에 이용되는 것으로, 메카니컬 크라이오 펌프(mechanical cryopump), 터보 분자 펌프(turbomolecular pump), 그리고 오일 확산 펌프(oil diffusion pump) 등이 있다.
일반적으로 하나의 펌프로는 필요로 하는 진공도를 만들 수 없기 때문에 이와 같은 각 진공 범위의 펌프를 조합하여 원하는 진공도를 만드는 것이 바람직하다.
배출구(130)와 배기계(150) 사이에는 밸브(140)가 마련되어 있어, 상기 밸브(140)를 조정하여 탈포 속도를 제어할 수 있다.
한편, 진공 챔버(100)에는 진공 게이지(170)가 더 구비되어 있다. 상기 진공 게이지(170)는 (도시되지 않은) 압력 컨트롤러와 연결되어 있어, 액정(180)의 탈포 시 진공 챔버(100) 내부의 압력 변동 정도를 표시하여 압력 컨트롤러를 통해 조절된다. 이는 탈포 시간의 조절이 정확하게 이루어지게 하여 액정(180)의 탈포 공정을 정확히 제어할 수 있고 액정(180)이 액정 용기(110) 밖으로 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.
액정 용기(110)는 상부가 개방된 원통형 형상을 가지고 외부에서 액정(180)을 담아 운반한다. 또한, 진공 챔버(100) 내에는 액정 용기(110)를 안착시켜 고정할 수 있는 (도시되지 않은) 고정 부재가 더 구비될 수 있다. 액정 용기(110)는 탈포 과정 중에 고정되어 있지만, 회전 및 진동 부재를 더 구비하여 액정 용기(110)를 회전 및 진동을 주어 탈포 효율을 더 높일 수 있다.
히터부(120)는 진공 챔버(100)의 측벽에는 상하로 설치되며, 진공 챔버(100)의 측벽외에도 상부 및 하부에도 설치 가능하다. 또한, 히터부(120)는 공정 조건에 따라 복수개가 다양한 위치에 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 히터부(120)는 이하 개시되는 도면을 통해 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3은 도 1에 장착된 히터부를 나타낸 정면도 및 측면도이다.
본 발명에 적용할 수 있는 히터는 매우 다양하지만, 그 중 일실시예로서 시스 히터(sheath heater)를 장착한 경우에 대해 설명한다.
도면을 참조하면, 히터부(120)는 시스 히터(122)와, 반사판(124)을 포함한다.
시스 히터(122)는 절곡된 관형상을 가지며, 진공 챔버(100)의 측벽과 연결되어 있다. 상기 시스 히터(122) 내부에는 니크롬선(126)이 노출되지 않도록 설치되 어 있다.
또한, 반사판(124)은 사각 플레이트 형상을 가지며 시스 히터(122)로부터 방출되는 복사열을 효율적으로 반사하는 역할을 한다. 한편, 상기 반사판(124)을 지지하는 지지 부재(128)가 진공 챔버(100)와 연결되어 반사판(124)을 고정시킨다.
상기 히터부(120)에는 온도를 측정하기 위한 (도시되지 않은) 온도 측정 포트가 더 구비될 수 있어, 측정된 값은 외부의 (도시되지 않은) 패널 조작부에 표시된다. 상기 온도 측정 포트는 열전쌍을 사용함이 바람직하다.
히터부(120)는 탈포 공정이 시작되면 액정 탈포 장치 내를 가열하고 바람직하게는 Tni(Temperature-Nematic Isotropic) 이상까지 가열하는 수단으로, 이에 의해 액정(180) 내의 기포의 용해도를 감소시킬 수 있고, 아울러 액정(180)의 점도를 저하시켜 탈포 공정을 효율적으로 할 수 있게 한다. 이는 일반적으로 온도를 증가시키면 액정(180) 내에 용해되어 있는 기체의 용해도는 감소하는 원리를 바탕으로 두고 있다. 따라서, 액정(180) 내의 기포의 용해도가 감소되어 진공도가 낮은 조건에서도 탈포가 가능하여 탈포의 효율성을 높일 수 있다.
종래의 액정(180)의 상태는 액체와 고체의 중간 상태로 고체 상태에 가깝다. 이때, 액정의 등방성 전이 온도인 Tni는 액정(180)의 상태가 액체와 고체 상태의 중간 상태의 존재하는 온도로 Tni 이상으로 온도를 높이면 액정(180)의 활성 에너지가 높아져 유동성이 커지고, 액체 상태에 가까운 상태가 된다. 따라서, 종래의 고점도의 액정(180) 상태에서 점도가 낮은 액정(180) 상태로 바뀜으로써 액정(180) 내부의 기포를 제거하는 데 매우 효율적이라 할 수 있다.
도 1로 돌아가서 진공 챔버(100) 내에는 공기 순환부(190)가 더 구비된다. 상기 공기 순환부(190)는 히터부(120)에 의한 복사열이 진공 챔버(100) 내부에 균일하게 순환하도록 하는 역할을 하며, 공기 순환부(190)는 팬이 바람직하다. 즉, 액정(100)에 복사열을 일정 온도로 가할 수 있는 장점이 있다.
상기 공기 순환부(190)는 복수개로 구비될 수 있으며, 진공 챔버(100)의 어느 곳이든 설치 가능하다. 하지만, 히터부(120) 주위에 설치하여 열을 순환되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 탈곡 방법에 대해 살펴본다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 탈포 방법을 나타낸 흐름도이다.
도면을 참조하면, 액정 탈포 방법은 액정 용기를 탈포 장치 내로 장착하는 단계(S1)와, 액정 탈포 장치 내부를 가열하는 단계(S2)와, 가열된 열을 균일하게 분포시키는 단계(S3)와, 액정 내에 기포를 탈포하는 단계(S4)와, 탈포된 기포를 배기하는 단계(S5)로 구성된다.
즉, 액정(180)을 담고 있는 액정 용기(110)가 진공 챔버(100)의 게이트 밸브(160)를 통해 반입되고, (도시되지 않은) 고정 부재에 의해 진공 챔버(100)의 저면에 장착된다(S1). 이때, 히터부(120)가 동작하기 시작하고 온도가 Tni 이상으로 올라가도록 한다(S2). 한편, 공기 순환기(190)도 동시에 동작되어 히터부(120)의 복사열이 진공 챔버(100) 내에 균일하게 분포하도록 한다(S3).
이후, 진공 펌프(100)에 의해 감압에 의해 액정(180)의 탈포 동작이 시작된다. 즉, 액정 용기(110) 내에 액정(180)과 섞여 있던 미세 기포는 액정(180)에서 떨어져 나와 대기중에 탈포된다(S4).
이후, 진공 펌프(150)의 펌핑으로 인해 탈포된 기포가 배기구(130)로 유도되어 제거된다(S5).
이와 같은 탈포 작업은 액정(180)의 점도를 저하시키면서 상,하,좌,우의 흐름을 유발시켜 탈포 공정이 진행되므로 효과적이고 신속하게 액정(180)을 탈포할 수 있다.
이후, 탈포 작업을 마친 액정 용기(110)는 게이트 밸브(160)를 통해 반출되고, 처리되지 않은 액정 용기(110)가 투입되어 이러한 과정을 반복하게 된다.
상기에서는 챔버 내를 가열한 후 진공을 형성하는 과정으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 챔버 내의 가열과 진공 형성을 동시에 수행할 수도 있고, 챔버 내를 진공으로 형성한 후 가열할 수도 있다.
하지만, 진공 상태에서는 히터로부터 형성된 열을 균일하게 분포시킬 수 없기 때문에 먼저 챔버 내를 가열한 후 진공을 형성하는 과정이 가장 효율적이라 할 수 있다.
앞서 설명한 실시예에서는 액정이 인입된 액정 용기에서 탈포되는 액정 탈포 장치를 예시하였으나, 하기에서는 액정 셀의 기포를 제거하기 위한 액정 탈포 방법에 대해 설명한다.
여기서 액정 셀이란 직사각형 형상의 어레이 기판과 그에 대향하는 기판을 구비하고 있고, 실링 재료(sealing material)를 이용하여 이들 기판의 주변부들을 서로 접착시킴으로써 소정의 간극을 형성하고 서로 대향 배치되어 있으며 이 간극 에는 액정이 주입되어 있는 것이다.
이러한 일예를 도면을 참조하여 설명한다. 이때, 상술한 실시예와 중복되는 구성은 간단하고 설명하고, 그 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 탈포 장치를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 액정 탈포 장치는 진공 챔버(100)와, 상기 진공 챔버(100) 내에 위치한 카세트(200)와, 상기 진공 챔버(100)의 일측벽에 설치된 히터부(120)를 포함하여 구성된다.
진공 챔버(100) 측면에는 배기구(130)를 통해 진공 펌프(150)가 연결되어 있고, 배기구(130)와 진공 펌프(150) 사이에는 밸브(140)가 마련되어 있다. 상기 진공 챔버(100)의 하부에는 진공 게이지(170)가 구비되어, 진공 정도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 배기구(130)와 대향하는 위치에 히터부(120)가 설치되어 있다. 상기 히터부(120)는 진공 챔버(100) 내에 어느 곳이든 설치될 수 있지만, 배기구(130)와 대향 위치하게 설치되는 것이 바람직하다.
게이트 밸브(160)는 진공 챔버(100) 일측에 기밀하게 설치되어 카세트(200)를 반입 및 반출하는 역할을 한다.
카세트(200)는 상부가 개방된 직사각형의 형상을 가지며, 이 형상이 특별히 한정되지는 않는다. 카세트(200) 내에는 액정 셀(210)이 들어갈 수 있을 정도의 넓이를 갖는다. 또한, 카세트(200) 내에는 액정 셀(210)을 고정할 수 있는 (도시되지 않은) 고정 부재가 더 포함될 수 있어, 카세트(200) 내에 액정 셀(210)을 고정시킬 수 있다.
이때, 카세트(200) 내에는 복수개의 액정 셀(210)을 포함할 수 있으며, 진공 챔버(100)에 복수개의 카세트(200)를 구비하여 탈포 작업을 실시할 수도 있다.
상기 히터부(120)는 시스 히터(122)와 반사판(124)으로 구성되어 있다. 상기 시스 히터(122) 내부에는 니크롬선(126)이 구비되어 있고, 상기 시스 히터(122)에서 발생된 복사열을 효과적으로 반사시키는 반사판(124)이 시스 히터(122)와 진공 챔버(100) 사이에 구비되어 있다.
상기 히터부(120)의 외부에는 (도시되지 않은) 온도 측정 포트가 더 구비되어 히터부(120)의 온도를 표시할 수 있다.
또한, 히터부(120) 사이에는 공기 순환기(190)가 구비되어 히터부(120)로부터 발생된 복사열을 진공 챔버(100) 내에 균일하게 분포시킨다.
다음은 제 2 실시예에 따른 액정 탈포 방법에 대해 살펴 본다.
복수개의 액정 셀(210)을 포함한 카세트(200)가 진공 챔버(100)의 게이트 밸브(160)를 통해 반입되고, (도시되지 않은) 고정 부재에 의해 진공 챔버(100)의 저면에 고정된다.
히터부(120)는 동작을 시작하고 온도가 Tni 이상으로 올라가도록 제어한다. 또한, 히터부(120)로부터 생성된 복사열을 진공 챔버(100) 내에 균일하게 분포시키기 위해 공기 순환기를 동작시킨다.
이때, 액정은 히터부(120)의 열에 의해 활성 에너지가 높아져 유동성이 커진다. 따라서, 액정 셀(210) 내의 액정의 점도가 낮은 상태로 바뀌게 된다.
이후, 진공 펌프(150)에 의해 배기가 시작되면 액정 셀(210) 내의 액정과 섞여있는 미세 기포는 액정에서 탈포되어 펌핑을 통해 배기구(130)로 유도되어 제거된다.
이때, 상술한 바와 같이 가열 단계와 진공 형성 단계를 다양하게 조합될 수 있다.
탈포 작업을 마친 카세트(200)는 게이트 밸브(160)를 통해 반출되고, 처리되지 않은 카세트(200)가 반입되어 이러한 과정을 반복하게 된다.
본 발명에 따른 액정 탈포 장치의 제 1 실시예와 제 2 실시예는 진공 챔버 내에서 게이트를 통해 반입 및 반출하였지만, 액정 용기 및 카세트 배면에 롤러가 구비된 이동 부재를 더 구비함으로써, 자동으로 액정 탈포 장치로 반입 및 반출이 가능하게 구성하여 인라인 공정을 행할 수 있다. 이는 공정 시간을 더욱 단축할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 탈포 방법은 액정 탈포시에 온도를 Tni 이상으로 가열하였다. 그러므로, 액정 내부의 기포를 완전하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 액정 내에 기포를 신속하게 탈포시킬 수 있고, 이로부터 액정 탈포 공정의 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 액정 내부의 기포를 거의 완전하게 제거하므로 액정 내부의 기포 존재로 인한 액정 표시 패널의 불량을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 액정 용기 내의 액정을 탈포하기 위한 방법으로써,
    액정이 담긴 액정 용기를 액정 탈포 장치 내로 장착하는 단계와,
    상기 액정 탈포 장치 내부를 가열하는 단계와,
    상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 단계와,
    상기 액정 내의 기포를 탈포하는 단계와,
    상기 탈포된 기포를 배기하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액정 장치의 내부를 가열하는 수단은 히터인 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 가열 단계는 등방성 전이 온도 이상으로 액정을 가열시키는 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 수단은 팬인 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 탈포된 기포를 배기하는 진공도는 10-1 Torr이하인 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  6. 액정 셀 내의 액정을 탈포하기 위한 방법으로써,
    엑정 셀을 액정 탈포 장치 내로 장착하는 단계와,
    상기 액정 탈포 장치 내부를 가열하는 단계와,
    상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 단계와,
    상기 액정 내의 기포를 탈포하는 단계와,
    상기 탈포된 기포를 배기하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 액정 장치의 내부를 가열하는 수단은 히터인 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 가열 단계는 등방성 전이 온도 이상으로 액정을 가열시키는 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 가열된 열을 균일하게 분포시키는 수단은 팬인 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 탈포된 기포를 배기하는 진공도는 10-1 Torr이하인 것을 특징으로 하는 액정 탈포 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112490145A (zh) * 2020-11-05 2021-03-12 中国计量大学 一种真空脱泡设备

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