CN100476532C - 切割lcd装置的设备和方法及用其制造lcd装置的方法 - Google Patents

Abstract

切割液晶显示装置的设备和方法及用其制造液晶显示装置的方法。切割设备包括：切割单元，用于形成预划线，所述预划线距基板的端部预定的距离；和激光切割器，用于通过向基板照射激光束而使基板膨胀并使膨胀的基板收缩以切割基板，其中，激光切割器包括：激光器，用于通过向基板照射激光束而使基板热膨胀；和冷却单元，用于通过对热膨胀的基板进行冷却而使基板收缩。

Description

切割LCD装置的设备和方法及用其制造LCD装置的方法

技术领域

本发明涉及一种切割液晶显示装置的设备和方法，具体地，涉及一种使用激光来切割液晶显示装置的设备和方法，其能够通过使用激光切割液晶显示装置来防止产生玻璃屑和切割面缺陷。

背景技术

通常，液晶显示(LCD)装置指的是这样一种显示装置，其分别向以矩阵形式布置的液晶单元提供根据图像信息的数据信号，然后调节各液晶单元的透光率，从而显示期望的图像。

LCD装置包括：LCD板，其中以矩阵形式布置有液晶单元；和驱动器集成电路(IC)，用于驱动LCD板中的液晶单元。

LCD板包括彼此相对的滤色器基板和薄膜晶体管阵列基板、以及布置在滤色器基板和薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层。

在LCD板的薄膜晶体管阵列基板上，多条数据线垂直于多条选通线，所述多条数据线用于将从数据驱动器集成电路提供的数据信号传送到液晶单元，所述多条选通线用于将从选通驱动器集成电路提供的扫描信号传送到液晶单元。这里，液晶单元布置在数据线和选通线的交叉处。

选通驱动器集成电路向多条选通线顺序地提供扫描信号，从而可以按顺序逐条线地选择以矩阵形式布置的液晶单元。此外，数据驱动器集成电路通过多条数据线向选定的一条线上的液晶单元提供数据信号。

同时，在彼此相对的滤色器基板和薄膜晶体管阵列基板的内侧分别形成有公共电极和像素电极，从而向液晶层施加电场。此时，与薄膜晶体管阵列基板上形成的各液晶单元相对应地形成像素电极，而公共电极完整地形成在滤色器基板的整个表面上。因此，在向公共电极施加了电压的状态下，通过控制施加到像素电极的电压，可以分别控制液晶单元的透光率。

与此相同，在各液晶单元中形成有用作开关器件的薄膜晶体管，以对施加到形成在各液晶单元上的像素电极的电压进行控制。

同时，在一大的母基板上形成多块薄膜晶体管阵列基板，在另一母基板上形成多块滤色器基板。然后，将两块母基板接合，从而同时形成多块LCD板以提高产量。这里，需要一种将接合的基板切割为单位LCD板的工艺。

通常，单位LCD板的切割工序包括：由硬度大于玻璃的钻石轮在母基板的表面形成划线(scribing line)，通过向基板施加机械力而折断基板。下文中，将参照附图解释普通的LCD板。

图1是示出了通过将LCD装置的薄膜晶体管阵列基板和滤色器基板彼此进行接合而制备的单位LCD板的示意性平面结构的示图。

参照图1，LCD板10包括：图像显示单元13，其具有以矩阵形式布置的液晶单元；选通焊盘单元14，其与图像显示单元13的选通线相连接；和数据焊盘单元15，其与数据线相连接。此时，选通焊盘单元14和数据焊盘单元15形成在薄膜晶体管阵列基板1的边缘区域上，该边缘区域不与滤色器基板2交叠。选通焊盘单元14向图像显示单元13的选通线提供从选通驱动器集成电路提供的各个相应扫描信号，而数据焊盘单元15向数据线提供从数据驱动器集成电路提供的图像信息。

在图像显示单元13的薄膜晶体管阵列基板1上，将向其施加图像信息的数据线与向其施加扫描信号的选通线垂直交叉地布置。然后，在每个交叉处都形成薄膜晶体管以对液晶单元进行开关。像素电极连接到薄膜晶体管以驱动液晶单元。在整个表面上形成钝化层以保护电极和薄膜晶体管。

此外，对于每个单元区域，在图像显示单元13的滤色器基板2上形成有由黑底分隔开的滤色器。在薄膜晶体管阵列基板1上形成有透明的公共电极。

通过在图像显示单元13的外周区域形成的密封剂(密封单元)(未示出)将薄膜晶体管阵列基板1和滤色器基板2彼此接合，在薄膜晶体管阵列基板1和滤色器基板2之间设置有单元间隙，以使其彼此隔开。在薄膜晶体管阵列基板1和滤色器基板2之间的空间中形成有液晶层(未示出)。

图2是示出了具有薄膜晶体管阵列基板1的第一母基板和具有滤色器基板2的第二母基板的截面结构的示图，其中第一和第二母基板彼此接合从而形成多块LCD板。

参照图2，每个单位LCD板都具有比滤色器基板2长的薄膜晶体管阵列基板1。这是因为如图1所示在薄膜晶体管阵列基板1的边缘形成有选通焊盘单元14和数据焊盘单元15，其与滤色器基板2不交叠。

因此，第二母基板30和在其上形成的滤色器基板2被哑区31彼此隔开，哑区31与第一母基板20上各薄膜晶体管阵列基板1的突出区域相对应。

此外，将LCD板布置为使第一母基板20和第二母基板30的利用最大化。虽然取决于型号，但是单位LCD板通常彼此隔开一定距离，该距离与另一哑区32的面积相对应。

在将具有薄膜晶体管阵列基板1的第一母基板20与具有滤色器基板2的第二母基板30接合之后，执行划线工序和折断工序来单独切割LCD板。

现在将简要解释单位液晶显示板的切割工序。

图3是示出了在折断工序中使用的现有技术的切割设备的示例性结构的图。

参照图3，用于切割液晶显示板的现有技术的设备可包括工作台42、完成了前面的工序而装在工作台42上的第一母基板20和第二母基板30、以及用于处理第一母基板20和第二母基板30从而在其上形成划线的切割轮51。

在用于切割液晶显示板的现有技术的设备中，当将包括多块液晶显示板且彼此相对并接合的第一母基板20和第二母基板30装在工作台42上时，位于第一母基板20和第二母基板30上方的切割轮51向下移动，然后在向第二母基板30施加了特定压力的状态下转动，从而在第二母基板30的表面形成槽形的划线。

在第一母基板20上也形成这种划线。即，使用切割轮51处理第一母基板20，以在与第二母基板30上的划线58相同的位置上形成划线。因此，在用于切割液晶显示板的现有技术的设备中，应该分别处理第一母基板20和第二母基板30以在其上形成划线，因此，使用切割轮51首先处理第二母基板30，其后，在通过翻转液晶显示板而使第一母基板20朝上放置的状态下，使用切割轮51处理第一母基板20。

然后，按压划线(即，在第一母基板20和第二母基板30上形成的划线)以分开第一母基板20及第二母基板30。

然而，以下是用于切割液晶显示板的现有技术的设备中可能会发生的几个问题。

首先，可能会发生基板缺陷。使用切割轮的切割方法与使用机械力的切割方法相关。因此，当在使切割轮与母基板接触的状态下处理基板时，划线的深度会根据切割轮接触基板时产生的压力而变化。因此，对于不同深度的划线，当施加压力来分开基板时，基板的一些部分可能未被分开，从而基板可能破损或脱落。

其次，可能产生异物。当用切割轮处理基板时，可能产生诸如玻璃屑的异物。产生的异物会使工厂中安装的流水线出现缺陷处理。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种使用激光切割基板的设备和方法，该设备和方法能够通过使用激光切割基板而防止产生有缺陷的基板。

本发明的另一目的是提供一种使用激光切割基板的设备和方法，该设备和方法能够通过在形成预划线之后照射激光束来切割基板，从而防止基板被损坏或者切割得不整齐，所述预划线具有从基板的端部算起的特定距离。

本发明的又一方面是提供一种利用使用激光的基板切割设备来制造液晶显示装置的方法。

为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的，如在此具体化和广义描述的，提供了一种基板切割设备，其包括：切割单元，用于形成预划线，所述预划线具有从基板的端部算起的特定距离；和激光切割器，用于通过向基板照射激光束而使基板膨胀和收缩来切割基板。

使用切割轮或钇铝石榴石(YAG)激光器切割基板的端部，并且激光切割器设置有：激光器，用于通过向基板照射激光束而使基板热膨胀；和冷却单元，用于通过对热膨胀的基板进行冷却而使基板收缩。

为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的，如在此具体化和广义描述的，提供了一种基板切割方法，该方法包括以下步骤：形成预划线，所述预划线具有从基板的端部起向基板的中心延伸的特定距离；以及通过向基板照射激光束来分离基板。

根据以下结合附图对本发明的详细描述，本发明的前述和其他目的、特点、方面和优点将会更加显而易见。

附图说明

包括附图以提供对本发明的进一步的理解，附图被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1是示出了典型LCD板的结构的平面图；

图2是示出了其上形成有多个LCD板的基板的截面图；

图3是示出了现有技术的LCD板切割设备的图；

图4A至图4C是示出了通过使用根据本发明第一实施例的基板切割设备来切割基板的图；

图5A至图5C是示出了通过使用根据本发明第二实施例的基板切割设备来切割基板的图；以及

图6是示出了通过照射激光束从而基板膨胀的图。

具体实施方式

现在将参照附图详细给出对本发明的描述。

本发明提供了一种通过将热施加到基板的切割基板的设备和方法，以解决使用切割轮的机械切割方法所引起的问题。通过向基板施加热，使基板膨胀，然后，膨胀的基板被冷却收缩从而被切割。因此，会存在依靠基板的热膨胀和冷却收缩来切割基板的各种方法，但是本发明通过使用激光切割基板实现。

激光器输出具有均匀强度的光束，该光束能够在任何时候向基板施加均匀的热。使用激光束来调节光斑(spot)以使其具有期望的大小。因此，可以仅向基板的一些部分施加热，从而切割基板。

使用激光的切割设备不仅可用于切割具有驱动器件阵列的驱动器件阵列基板或具有滤色器的滤色器基板，而且可用于切割通过对驱动器件阵列基板和滤色器基板进行接合而形成的LCD板。下文中，对使用激光的切割设备的解释，要切割的对象指的是基板。然而，基板可以指LCD板以及驱动器件阵列基板和滤色器基板。

现在将参照附图给出对根据本发明的使用激光切割LCD装置的设备和方法的解释。

图4A至图4C是根据本发明第一实施例的使用利用激光的切割设备来切割LCD装置的图。

首先，如图4A所示，当将基板110装在工作台140上时，切割轮120在与基板110的端部接触的状态下转动，以在基板110的端部形成裂缝113。将如下理解在基板110的端部形成裂缝113的原因。

当照射激光束时，基板110开始热膨胀。然而，基板110的端部不会由于激光束的照射而热膨胀。由此，在基板110的端部不会形成由激光束的照射而产生的划线。当在该状态下分离(切割)基板110时，所述端部会被不规则地切割，而不是沿着原来的虚划线(virtual scribingline)112进行切割。结果，基板110的端部会损坏或者切割得不整齐。在本发明中为了防止这种损坏，在向基板110照射激光束之前就在基板110的端部预先形成裂缝。

在图中，使用切割轮120在基板110的端部形成裂缝113，但是可以使用YAG激光来熔化该端部从而在该处形成裂缝113。

然后，如图4B所示，让激光切割器130来到基板110的虚划线112的上方，然后激光切割器130向划线112照射激光束。激光切割器130包括：激光器131，用于向基板110照射激光束以使基板110热膨胀；和冷却单元132，用于对热膨胀的基板110进行冷却使其收缩。可使用各种类型的激光器作为激光器131，但是通常使用二氧化碳CO₂激光器。

冷却单元132将冷的气体或液体喷到基板110上，从而使已被激光器131热膨胀的基板110冷却并收缩。在该实例中，代替使用冷的气体或液体，优选地，将泡沫型冷液体洒到基板110上以提高冷却效率。

然后，如图4C所示，当激光切割器130沿着虚划线112移动时，基板110反复地热膨胀和收缩。由此，沿着激光切割器130的运动路径在基板110上形成了划线114，从而基板110被折断。

如上所述，由切割设备切割的基板110可以是具有驱动器件(诸如薄膜晶体管)阵列的驱动器件阵列基板或具有滤色器的滤色器基板。因此，每块切割(分离)的基板110的切割面随后在打磨工序中进行打磨。将各分离的基板110传送到单元工序(cell process)进行接合，在接合的基板110之间形成液晶层，从而获得LCD装置。

另一方面，作为形成液晶层的方法，除了在真空状态下将液晶注入接合的LCD板的真空注入法之外，近来提出了将液晶施放并分散在基板上的施放法(dispensing method)。使用施放法以将液晶施放在驱动器件阵列基板或滤色器基板上，然后将两块基板彼此接合，从而将液晶分散在整个基板上。关于施放法，将液晶施放在其上具有多块LCD板的母基板上，然后将母基板彼此接合，从而用使用激光的切割设备对接合的基板(即LCD板)进行切割操作。本发明不仅可以用于切割驱动器件阵列基板或滤色器基板，而且可以用于切割LCD板。为了切割LCD板，通过反转驱动器件阵列基板和滤色器基板来分别执行切割，这两块基板是彼此接合的。因此，在对LCD板进行切割之后，通过在打磨工序中对切割后的基板的切割面进行打磨然后执行检验工序，从而完全形成LCD装置。

图5A至图5C是示出了根据本发明第二实施例的使用激光切割设备的基板切割方法的图。

首先，如图5A所示，当将基板210装在工作台240上时，切割轮220在与基板210的端部接触的状态下转动，从而形成预划线213，该预划线213距基板210的端部特定距离x。与在基板的端部仅形成裂缝的图4的实施例相比，在此实施例中形成距基板210的端部特定距离x的预划线213，将如下解释其原因。

如前所述，当通过向基板210照射激光束而使基板210热膨胀时，未热膨胀的区域不仅包括基板210的端部，而且包括与一定间隔(距离x)(即，从基板210的端部起向基板210的中心延伸的距离x)相对应的区域。图6示出了当照射激光束对基板210加热时基板210的热膨胀。如图6所示，沿着划线214形成的膨胀区215与基板210的端部隔开了特定距离x。即，该距离x指的是不会被激光束的照射热膨胀的区域。因此，即使对于通过使用切割轮等仅处理基板210的端部而形成的裂缝，当切割基板210时基板210也会被切开从形成裂缝的区域到热膨胀区域的距离x，这会破坏基板210或者在对应区域将其切得不整齐。

为了防止该问题，在本发明的实施例中，使用切割轮220将预划线213形成为与距离x一样长。这里，可使用YAG激光器来代替切割轮220，用来熔化对应的距离x。

然后，如图5B所示，将包括激光器231和冷却单元232的激光切割器230定位在虚划线212上方，虚划线212与基板210的端部隔开了距离x。将激光束照射在虚划线212上以使对应区域热膨胀。冷却单元232将泡沫型液体洒在热膨胀的区域上，从而使该区域收缩。

然后，如图5C所示，当沿着虚划线212移动激光切割器230时，基板210反复热膨胀和收缩。由此，在基板210上沿着激光切割器230的运动路径形成划线214，基板210被折断。

如前所述，将切割(分离)后的基板210传送到打磨工序以对其切割面进行打磨。将切割面经打磨的基板210传送到单元工序以接合(当切割驱动器件阵列基板或滤色器基板时)，或者进一步执行检验工序(当切割LCD板时)，从而获得LCD装置。

如上所述，本发明有益地提供了使用激光切割基板的如下效果。

首先，基板被均匀地切割，这导致了不产生缺陷。照射到基板上的激光束总是具有恒定的能量，因而可以均匀地切割基板，从而防止产生有缺陷的基板。

其次，当切割基板时不会产生诸如玻璃屑的异物。使用激光切割基板是通过对基板进行热膨胀和收缩来实现的，因此不会产生由机械磨擦等产生的玻璃屑。

第三，可防止基板被损坏或切割得不整齐。本发明可被实现为，由切割轮或激光器部分地切割基板的端部，然后将激光束照射到基板上，以基于热膨胀和收缩完全切割基板，由此可防止基板的端部被损坏或切割得不整齐。

由于在不脱离本发明的精神或实质特征的情况下可将本发明实施为多种形式，因而还应该理解的是，除非另外指明，否则上述实施例不限于前面的说明中的任何细节，而应被广义解释为落入所附权利要求所限定的精神和范围内，因此，所附权利要求应该包括落入权利要求的边界和范围或者这种边界和范围的等同物内的所有改变和变形。

Claims (7)

1、一种切割设备，其包括：

切割轮，用于形成预划线，所述预划线具有从基板的端部起的特定距离；和

激光器，用于通过向基板上照射激光束而使基板热膨胀；和

冷却单元，向所述照射了激光束的基板施放泡沫型液体，以通过对该热膨胀的基板进行冷却而使基板收缩，

其中，所述特定距离指的是不会由于激光束的照射而热膨胀的区域。

2、如权利要求1所述的设备，其中，切割单元是钇铝石榴石激光器。

3、如权利要求1所述的设备，其中，激光器是二氧化碳激光器。

4、如权利要求1所述的设备，其中，从切割单元形成的预划线起沿着虚划线照射从激光切割器发出的激光束。

5、一种基板切割方法，该方法包括以下步骤：

使用切割轮形成预划线，所述预划线具有从基板的端部起向基板的中心延伸的特定距离，该特定距离指的是不会由于激光束的照射而热膨胀的区域；

向所述基板照射激光束而使其膨胀；以及

向所述照射了激光束的基板施放泡沫型液体，以通过对该热膨胀的基板进行冷却而使基板收缩。

6、如权利要求5所述的方法，其中，照射激光束的步骤包括使用二氧化碳激光器照射激光束。

7、一种制造液晶显示装置的方法，该方法包括以下步骤：

将液晶施放到驱动器件阵列基板或滤色器基板之一上；

对驱动器件阵列基板和滤色器基板进行接合以形成至少一个单位液晶显示板；

装入接合后的基板；

使用切割轮形成预划线，所述预划线具有从接合的基板的端部起向基板的中心延伸的特定距离，该特定距离指的是不会由于激光束的照射而热膨胀的区域；

向所述基板照射激光束而使其膨胀；以及

向所述照射了激光束的基板施放泡沫型液体，以通过对该热膨胀的基板进行冷却而使基板收缩。

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