CN101813855B - 用于附着基板的设备及其间隙控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于附着基板的设备，该设备包括用于支撑第一基板的第一腔室以及用于支撑第二基板的第二腔室。主密封件设置于第一腔室与第二腔室之间以保持腔室之间的密封和间隙。对准控制部设置于第一腔室与第二腔室之间以便保持密封，并且还使第二腔室相对于第一腔室移动以对准基板。该对准控制部还可控制腔室之间的间隙，从而保持基板之间的均匀间隙。

Description

用于附着基板的设备及其间隙控制单元

本申请是原案申请号为200710182035.1的发明专利申请(申请日：2007年10月24日，发明名称：用于附着基板的设备及其间隙控制单元)的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种用于附着基板的设备及其间隙控制单元。

背景技术

用于附着基板的设备用来使平板显示装置的两个基板彼此附着。薄形平板显示装置可以是薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)面板、等离子显示面板(PDP)、OLED或一些其它类型的显示装置。

TFT-LCD装置通常包括：TFT基板，其上以矩阵的形式形成有多个TFT(薄膜晶体管)；以及滤色片基板，其上形成有滤色片或遮光膜。这两个基板彼此相对，并且以几微米的间隙彼此附着。

通过以下步骤进行基板附着：首先将基板相对于彼此对准，使它们彼此附着，然后使用压力将这两个基板压在一起。用于附着基板的设备通常包括第一腔室以及与第一腔室隔开的第二腔室。每个腔室的内表面均设置有用于在附着之前保持基板的静电卡盘(ESC)。上腔室还可以包括真空卡盘。

在附着过程中，将两个基板传送到设备内并将它们安装于上腔室和下腔室上。将第一腔室和第二腔室合在一起以形成密封附着空间。然后，用泵对该密封附着空间进行真空排气，以便在该密封附着空间的内部形成真空状态。在第一腔室与第二腔室之间设置有密封件，以维持密封附着空间内的真空。然后将基板彼此对准，并将两个基板彼此附着在一起。

仅在两个基板已被放置成彼此紧密邻接之后才进行两个基板的附着。基板必须被放置成紧密接近以便使它们精确地对准，这对所形成的显示装置的质量来说是非常重要的。

当基板被放置成彼此接近时，使用上述的密封件来维持密封附着空间内的真空。当基板彼此紧密接近时，并且在附着之前，密封件还有助于控制基板之间的间隙。基板之间的间隙可以通过密封件的压低(depression)量来决定。

用于附着基板的设备中的另一个重要因素是使一个或两个腔室进行水平移动以将基板适当对准的能力。在用于附着基板的传统设备中，在维持真空状态的同时，间隙保持和水平移动单独地进行。但是，当这些过程顺序进行时，要用很长时间来完成整个过程。

发明内容

为了解决与现有技术相关的以上和其它问题而提出本发明。本发明的特征在于提供一种用于附着基板的设备及其间隙控制单元，该间隙控制单元能够在保持真空状态的同时保持和控制腔室之间的均匀间隙，还能够进行腔室的水平移动。

为了实现本发明的特征，提供了一种用于附着基板的设备，该设备包括：主框架；第一腔室，安装于主框架上，该第一腔室可以保持第一基板；第二腔室，安装于主框架上，该第二腔室可以保持第二基板，其中，第一腔室和第二腔室可以合在一起以形成密封附着空间；主密封件，位于第一腔室与第二腔室之间，其中，该主密封件可保持密封附着空间的密封；以及对准控制装置，位于第一腔室与第二腔室之间，其中，该对准控制装置也保持密封附着空间的密封，并且其中，该对准控制装置允许第一腔室和第二腔室中的至少一个腔室相对于第一腔室和第二腔室中的另一个腔室移动，从而可以在仍然保持密封附着空间的密封的同时将基板对准。

附图说明

将参照附图对实施例进行详细描述，附图中相同参考标号表示相同部件，并且附图中：

图1是示出了用于附着基板的设备的第一实施例的侧部截面图；

图2是示出了用于附着基板的设备的对准控制部的分解透视图；

图3和图4示出了对准控制部的操作；

图5是示出了用于附着基板的设备的另一实施例的侧部截面图；

图6是示出了图5所示设备的对准控制部的放大图；

图7示出了图5所示设备的对准控制部的操作；

图8是示出了用于附着基板的设备的对准控制部的另一实施例的分解透视图；

图9是图8所示设备的平面图；

图10是示出了用于附着基板的设备的对准控制部的另一实施例的分解透视图；

图11是图10所示设备的平面图；

图12是示出了用于附着基板的设备的对准控制部的另一实施例的放大图；

图13是示出了图12所示的对准控制部的分解透视图；

图14是图13所示设备的平面图；

图15是示出了用于附着基板的设备的对准控制部的又一实施例的分解透视图；以及

图16是图15所示设备的平面图。

具体实施方式

将参照附图更加详细地描述多个实施例。只要有可能，相同的参考标号将用来表示具有相同功能的部件。

图1示出了用于附着基板的设备100。如图1所示，用于附着基板的设备100设置有支撑框架190，该支撑框架形成设备的外形。第一腔室110位于支撑框架190内部的上部处。第二腔室120位于第一腔室110下方。第一腔室110和第二腔室120可以合在一起以在它们之间形成密封附着空间。基板S1和S2可为任何显示装置的上基板和下基板，诸如LCD显示器的TFT基板或滤色片基板。

第一腔室110支撑第一基板S1，并且第二腔室120支撑第二基板S2。为此，第一腔室110和第二腔室120的内表面分别设置有第一卡盘102和第二卡盘158。第一卡盘102和第二卡盘158可以为静电卡盘(ESC)、真空卡盘、ESC和真空卡盘的结合、以及能够将基板牢固地保持在上腔室和下腔室上的任何其它类型的卡盘。

ESC卡盘通过DC电力的施加所产生的静电力来保持基板S1和S2。该ESC可以是这样的ESC，其中膜被附着在铝本体上。可使用不同类型的膜，诸如其中插入有聚酰亚胺电极的类型。

而且，尽管未示出，第一腔室110和第二腔室120可设置有用于对准基板S1和S2的多个工作台。这些工作台可用来沿X、Y方向并可能以转动方式移动这两个基板中的一个或两个，以便正确地对准基板。还可以使用一个或多个摄像机或成像装置来检测对准标记，目的在于对准基板。

可以使用驱动部来移动这两个腔室中的一个或两个，以将它们合在一起。而且，可以使用一个或多个真空泵在密封附着空间内产生真空。

对准控制部140围绕第一腔室和第二腔室的周边而延伸。该对准控制部允许第二腔室120相对于第一腔室110进行滑动移动。对准控制部140设置于第一腔室110与第二腔室120之间，以便保持附着空间的密封。该对准控制部还用来控制腔室之间的间隙，进而控制基板之间的间隙。该对准控制部允许基板在仍然保持密封和间隙的同时相对于彼此移动以完成对准。

如图3和图4所示，主密封件132保持基板S1和S2之间的密封和间隙。主密封件132固定于第一腔室110，并用来控制基板S1和S2之间的间隙。主密封件132由固定板182固定。

如图2所示，对准控制部140包括辅助密封件112，该辅助密封件与第二腔室120紧密接触，并且无论第二腔室120如何移动，该辅助密封件始终保持密封状态。主体142容纳辅助密封件112，并且螺钉144将主体142固定于第二腔室120，同时保持预定间隙。主体142还设置有与第二腔室120相接触的球法兰(ball flange)150。

安装孔142a比螺钉144具有更大的直径，以便允许螺钉144插入到该安装孔中并在该安装孔中移动。形成有拉长孔152a的一个或多个垫圈152设置于安装孔142a与螺钉144之间，从而将螺钉144支撑在主体142上。形成有拉长孔152a的垫圈152以及比螺钉144具有更大直径的安装孔142a允许第二腔室120相对于第一腔室110水平移动，同时保持密封附着空间内的真空以及间隙。

图3和图4中示出了对准控制部140和第二腔室120的移动。图3和图4示出了，在基板S1和S2已被安装到第一腔室和第二腔室上之后，并且在第一腔室和第二腔室已合在一起以形成密封附着空间之后，第一腔室与第二腔室之间的界面。然后进行检查以确定主密封件132的压低是否均匀。保持主密封件132的均匀压低意味着基板S1和S2之间的间隙也保持均匀。然后，可以对密封附着空间进行真空排气。

在确认主密封件132被均匀按压之后，通过使基板相对于彼此移动、并用上述的成像摄像机检测对准状态来进行基板的对准。摄像机检测基板上的对准标记的图像。将基板相对于彼此移动直至对准标记进入重合。

如果基板S1和S2的对准标记没有重合，则进行将第二腔室120相对于第一腔室110水平移动的过程。当第二腔室120移动时，使得固定于第二腔室120的螺钉144在该螺钉与安装孔142a的侧壁之间的间隙l内移动。因为螺钉144可在间隙l内并在形成于垫圈152内的拉长孔152a内移动，所以包括主体142的对准控制部140可保持真空状态，并且基板可相对于彼此移动。

在现有技术中，用于完成对准的第二腔室120的移动必须与保持密封和间隙的过程分开进行。但是，通过上述的对准控制部，这两个过程可同时进行，从而缩短处理时间。

设置于主体140中的球法兰150用来设定辅助密封件112的保持高度，从而辅助密封件112与第二腔室120保持紧密接触。球154还用来减小与第二腔室120的摩擦，使得第二腔室的移动更容易完成。为了进一步减小由于第二腔室120的水平移动而引起的摩擦，可在辅助密封件112与第二腔室120之间的接触面施加润滑油。

图5示出了具有间隙控制单元230的用于附着基板的设备200的另一实施例。如图所示，与上述实施例类似，用于附着基板的设备200设置有形成设备外形的支撑框架290。第一腔室210位于支撑框架290内部的上部。第二腔室220位于第一腔室210的下部，并与第一腔室210隔开。第一腔室210和第二腔室220放置在一起以形成密封附着空间，在该密封附着空间内第一基板S1和第二基板S2附着在一起。

间隙控制单元230位于第一腔室210和第二腔室220彼此紧密接触的周边处。如图6所示，间隙控制单元230包括与第一腔室210紧密接触以保持密封的主密封件232。第二密封件234保持上板242与第二腔室220之间的密封。压低控制部240设置于主密封件232与第二密封件234之间，以便控制第二密封件234的压缩。

主密封件232与第一腔室210紧密接触，并用来保持基板之间的间隙。但是，如果主密封件未在围绕第一腔室和第二腔室的周边的所有点处被均匀地压缩，则基板之间的间隙可能不均匀。第二密封件234补偿主密封件232的压缩量的偏差，从而在两个基板之间保持均匀的间隙。

如图所示，压低控制部240包括设置于主密封件232与第二密封件234之间的上板242。位于第二密封件234的任一侧上的紧固螺钉244确保第二密封件234与第二腔室220紧密接触。该紧固螺钉还将上板242连接于第二腔室220。弹簧246围绕紧固螺钉244而设置且位于第二腔室220与上板242之间。

紧固螺钉244控制第二密封件的间隙g2。当主密封件232的一部分被第一腔室210压得比其它部分更多时，使得上板242克服弹簧246的力而向下移动，并且第二密封件234被压缩。

图7示出了主密封件在设备的一侧上比在另一侧上被压缩得更多时的情况。参照附图，当第一腔室210和二腔室220彼此紧密接触时，主密封件232被压低。可以理解，当将位于设备左侧上的主密封件232的部分与位于右侧上的主密封件232′的部分相比较时，左侧主密封件232比右主密封件232′被压低得更多(g1′＞g1)。在这种情况下，可以判断出，基板S1和S2之间的间隙在基板的整个区域上也不均匀。

当出现这种问题时，必须采取措施以确保在基板S1和S2之间保持均匀的间隙。理想地，我们希望确保位于左侧和右侧上的主密封件232和第二密封件234的总结合高度彼此相等(g1+g2＝g1′+g2′)。在这种情况下，可以通过控制紧固螺钉244′以便用上板242′压缩右侧缓冲密封件234′来解决间隙问题。换言之，通过按压右侧上板242′来压缩右侧缓冲密封件234′，从而第二密封件234′的压缩量与主密封件232的压缩量相等。结果，基板之间的间隙在基板的整个区域上变得均匀。

上述的间隙控制单元实际上可以以多种不同的方式来构造。如图8所示，上板242可形成为在其中心处具有竖直通孔的矩形板。然后，可将间隙控制单元230安装于第二腔室220中，如图9所示。

该间隙控制单元也可以由多个上板片段(segment)形成，当这些上板片段连接在一起时便形成围绕第二腔室220周边的环。如图10所示，上板242可由多个板片段242a、242b、242c和242d形成，所述多个板片段分别安装于第二腔室220上，如图11所示。在这种情况下，可以在形成上板242的多个板片段242a、242b、242c和242d之间设置单独的密封件。

图12示出了间隙控制单元230的另一实施例。该实施例包括主密封件232，该主密封件设置于第一腔室210与第二腔室220之间，并与第一腔室210紧密接触以保持密封。第二密封件234用来补偿主密封件232的不均匀压缩。压低控制部240设置于主密封件232与第二密封件234之间，并且控制第二密封件234的压缩量，以便控制基板之间的间隙。

如图所示，压低控制部240包括设置于主密封件232与第二密封件234之间的上板242。下板342设置于第二密封件234与第二腔室220之间。辅助密封件380设置于下板342与第二腔室220之间，并且紧固螺钉设置于第二密封件234的任一侧上，用于将上板242和下板342连接。弹簧246设置于紧固螺钉244的外周边上。

如果主密封件232的压缩量存在偏差，则该间隙控制单元330压缩第二密封件234以补偿该偏差，因此确保了基板S1和S2之间的间隙均匀。如果位于一部位处的主密封件232的高度g3不同于位于另一部位处的主密封件232′的高度g3′，则间隙控制单元330选择性地压缩第二密封件234的一部分，从而主密封件232和第二密封件234的结合高度在所有点处都相同。例如，使用紧固螺钉244′通过上板242′来按压位于一部位处的第二密封件234′。

图12所示的间隙控制单元330可以以多种不同的方式形成。如图13所示，上板242和下板342可为在中心处具有竖直通孔的矩形。在这种情况下，间隙控制单元330可以安装于第二腔室220中，如图14所示。

可替换地，上板242和下板342可由多个片段形成。如图15所示，上板片段242a、242b、242c和242d以及下板片段342a、342b、342c和342d可彼此连接以形成间隙控制单元。在这种情况下，间隙控制单元230可安装于第二腔室220中，如图16所示。在多个片段242a、242b、242c和242d以及342a、342b、342c和342d之间设置有用于密封的单独密封件。

如上所述，间隙控制单元使得可以在保持真空状态的同时实现腔室的水平移动，从而缩短处理时间。另外，由于可以通过选择性地压缩第二密封件来补偿主密封件的不均匀压缩，所以可以在基板之间得到更均匀的间隙。

本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的任何论述意味着，结合实施例所描述的具体特征、结构、或特性都包含在本发明的至少一个实施例中。本说明书中各个地方所出现的这些用语不必都涉及同一实施例。此外，当结合任一实施例描述具体特征、结构、或特性时，需要指出的是在本领域技术人员的能力范围内，可以结合其它实施例实现这些特征、结构、或特性。

尽管已描述了多个示例性实施例，但是应该理解的是，本领域技术人员可以想出多种其它变型和实施例，这些变型和实施例将落在本公开的精神和原则范围内。更具体地，可以对主题组合的部件和/或布置进行各种改变和变型，这些改变和变型将落在本公开、附图以及所附权利要求的范围内。除对部件和/或布置进行各种改变和变型之外，替换应用对本领域技术人员来说也是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于附着基板的设备，所述设备包括：

主框架；

第一腔室，安装于所述主框架上，所述第一腔室能够保持第一基板；

第二腔室，安装于所述主框架上，所述第二腔室能够保持第二基板，所述第一腔室和所述第二腔室可以合在一起以形成密封附着空间；

对准控制装置，位于所述第一腔室与所述第二腔室之间，包括：

本体，位于所述第一腔室与所述第二腔室之间；

主密封件，位于所述本体的第一侧上，能够保持所述本体和所述第一腔室之间的密封；

第二密封件，位于所述本体的第二侧上，能够保持所述本体与所述第二腔室之间的密封；以及

压缩控制装置，控制所述第二密封件的压缩量，从而所述主密封件和所述第二密封件的结合高度在所述本体周围的多个位置处可保持大致相同。

2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括固定装置，所述固定装置将所述本体连接于所述第二腔室。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述固定装置包括将所述本体连接于所述第二腔室的多个紧固件，并且其中，所述多个紧固件可以通过将所述本体的选择部分移动得更近地邻近所述第二腔室而选择性地压缩所述第二密封件的一些部分。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述紧固件可选择性地改变所述本体与所述第二腔室之间的分离距离，从而改变所述第二密封件的压缩量。

5.根据权利要求2所述的设备，进一步包括位于所述本体与所述第二腔室之间的弹性件。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述弹性件包括围绕所述紧固件的螺旋弹簧。

7.根据权利要求3所述的设备，其中，所述多个紧固件布置成多对，并且所述第二密封件位于所述每对紧固件之间。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述本体在其中心处包括通孔，使得所述本体围绕所述第一腔室和所述第二腔室的周边延伸。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述本体包括多个片段，并且当所述多个片段结合在一起时围绕所述第二腔室的周边形成环形。

10.根据权利要求2所述的设备，其中，允许所述本体相对于所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一个水平地移动，使得在保持所述密封附着空间的密封时能够将所述基板对准。

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