CN1576989A - 用于液晶显示器件面板的基板粘接装置 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示器件面板的基板粘接装置包括上腔室板,面对上腔室板的下腔室板,设在上腔室板上的上低真空腔,设在下腔室板背面的下低真空腔,设在下腔室板上的密封件,密封件按预定高度从下腔室板的顶面上突出并接触到上腔室板,内部形成一个高真空腔,上、下腔室板各自设有至少两个孔,至少两个截流系统关闭各个孔,真空泵系统,用来将上、下低真空腔的压力降低到低真空状态,并将高真空腔降低到高真空状态,以及分别设在高真空腔内部空间内的上、下腔室板上的上、下台架,分别用来固定液晶显示器件面板的第一和第二基板。
Description
本申请要求享有2003年6月30日在韩国递交的韩国专利申请P2003-43489号和2004年5月18日在韩国递交的韩国专利申请P2004-35191号的权益,这些申请在此引作参考。
发明领域
本发明涉及到用来将基板粘接到一起的一种装置,具体涉及到液晶显示(LCD)器件面板的基板粘接装置。
背景技术
随着对显示各种类型可视信息的需求不断增多,已经研制出了诸如LCD器件,等离子体显示板(PDP)器件,电致发光显示(ELD)器件,真空荧光显示(VFD)器件等各种不同类型的显示器件。在各种不同类型的显示器件当中,LCD器件由于其优良的图像质量,重量轻,尺寸薄,并且低功耗在便携设备中已经被广泛用来替代阴极射线管(CRT)。除了笔记本计算机监视器的便携式LCD器件,LCD器件还被用在电视系统中用来接收和显示广播信号,并且可用作台式计算机的监视器。然而,尽管采用LCD器件作为显示器件有各种各样的技术优势,LCD器件在高分辨率和高亮度等高级图像特性上还有欠缺,并且难以制成大型显示屏幕。
LCD器件一般是用液晶注入工艺制作的,对上、下基板之一上的密封剂构图形成一个注入口,并在真空容器内将上、下基板粘接到一起。然后通过注入口向上、下基板之间的区域内注入液晶材料。或是按日本专利公开2000-284295和2001-005405中的建议采用液晶分配工艺。这样的上、下基板之一上分配有液晶材料,上、下基板中的另一个与具有液晶材料的基板邻近安置,并在真空压力下粘接到一起。
图1和2是按照现有技术用来制作LCD面板的一种基板粘接装置的截面图。图1和2中的基板粘接装置包括构成外观的框架10,设置在上腔室部31中的上台架21,设置在下腔室部32中的下台架22,以及一个液晶材料分配器30。尽管图中没有具体表示,基板粘接装置还包括一个密封剂分配器,一个腔室移动装置,和一个台架移动装置。密封剂分配器(未表示)和液晶分配器30被安装在框架10位置的一侧。
如图2所示,上腔室部31和下腔室部32能接合到一起。腔室移动装置包括第一驱动电机40和第二驱动电机50。第一驱动电机40在一个粘接步骤中将下腔室部32选择移动到一个位置S2,或是在从密封剂分配器(未表示)中分配密封剂并从液晶材料分配器30中分配液晶材料的过程中移动到一个位置S1。第二驱动电机50沿着上腔室部31的垂直方向选择移动上台架21。
按照现有技术用图1和2的基板粘接装置制作LCD器件的工艺包括一个装载步骤,如图1所示,该步骤包括在加载状态下将第一基板51附着到上台架21上,并在加载状态下将第二基板52附着到下台架22上。接着用第一驱动电机40将具有下台架22的下腔室部32移动到位置S1。然后分别用密封剂分配器(未表示)和液晶材料分配器30在第二基板52上分配密封剂材料和液晶材料。
接着如图2所示,用第一驱动电机40将第二基板52移动到位置S2,将第一和第二基板51和52共同定位。然后用第一驱动电机40执行将上、下腔室部31和32接合到一起的接合步骤,从而封闭接合的上、下腔室部31和32之间的空间。然后用真空系统(未表示)将封闭空间内的压力降低到真空状态。在真空状态下,用第二驱动电机50向下移动上台架21,缩小第一基板51和第二基板52之间的空间。这样就使第一和第二基板51和52彼此接触,并且被第二驱动电机50进一步的移动挤压到一起。然后使上台架21脱离下台架22,将粘接的第一和第二基板51和52留在下台架22上。接着将接合的上、下腔室部31和32内部的压力提高到大气压力,并使接合的上、下腔室部31和32分离。然后从下台架22上卸下粘接的第一和第二基板51和52,就完成了LCD器件的制作过程。
然而,这种LCD器件制作工艺存在以下缺点。首先,由于粘接装置需要在一个基板上分配密封剂材料和液晶材料并且将基板粘接到一起,基板粘接装置的整体尺寸一定要很大。随着基板尺寸的增大,粘接装置的整体尺寸必须增大。因此,粘接装置对所能粘接到一起的基板尺寸和对粘接装置本身的实际限制都存在一个最大限度。
第二,由于下腔室部32在各个粘接步骤中必须在第一和第二位置S1和S2之间反复移动,上、下台架21和22之间随之是第一和第二基板51和52之间的对准会变得不够精确。
第三,由于上、下腔室部31和32要反复地接合和分离,上、下腔室部31和32的密封会成问题。这样,空气和异物就可能进入接合的上、下腔室部31和32的内部。会造成劣质粘接的基板。
第四,按照现有技术的基板粘接装置需要比较大的空间来执行基板的粘接。因此,用来容纳基板粘接装置的框架的设备就需要不必要的大量无用场地,这样会降低空间效率并增加制造成本。另外,这种基板粘接装置需要大量加工时间来生产粘接的基板,并且在接合的上、下腔室部内部产生真空压力所需的功率消耗也比较大。
发明内容
本发明为此提供了一种用于LCD器件的基板粘接装置,能够基本上消除因现有技术的局限和缺点造成的这些问题。
本发明的目的是为LCD器件面板提供一种基板粘接装置,能够缩短制作时间并降低功耗。
以下要说明本发明的附加特征和优点,一部分可以从说明书中看出,或者是通过对本发明的实践来学习。采用说明书及其权利要求书和附图中具体描述的结构就能实现并达到本发明的目的和其他优点。
为了按照本发明的意图实现上述目的和其他优点,以下要具体和广泛地说明,液晶显示器件面板的一种基板粘接装置包括上腔室板,面对上腔室板的下腔室板,设在上腔室板上的上低真空腔,设在下腔室板背面的下低真空腔,设在下腔室板上的密封件,密封件按预定高度从下腔室板的顶面上突出并接触到上腔室板,内部形成一个高真空腔,上、下腔室板各自设有至少两个孔,至少两个截流系统关闭各个孔,真空泵系统,用来将上、下低真空腔的压力降低到低真空状态,并将高真空腔降低到高真空状态,以及分别设在高真空腔内部空间内的上、下腔室板上的上、下台架,分别用来固定液晶显示器件面板的第一和第二基板。
应该意识到以上的概述和下文的详细说明都是解释性的描述,都是为了进一步解释所要求保护的发明。
附图说明
所包括的用来便于进一步理解本发明并且作为说明书一个组成部分的附图表示了本发明的实施例,连同说明书一起可用来解释本发明的原理。在附图中:
图1和2是按照现有技术用来制作LCD面板的一例基板粘接装置的截面图;
图3是按照本发明用来制作LCD面板的一例基板粘接装置的截面图;
图4的示意图表示按照本发明的真空泵系统;
图5是按照本发明的一例腔室板的示意性截面图;以及
图6是按照本发明的一例基板粘接系统的示意性截面图。
具体实施方式
以下要具体描述在附图中例举的本发明最佳实施例。
图3是按照本发明用来制作LCD面板的一例基板粘接装置的截面图。图3中的基板粘接装置包括基础框架100,上腔室单元210,下腔室单元220,上台架230,和下台架240。基板粘接装置还可以包括一个互锁系统510和一个支撑系统710。另外,尽管图中没有具体表示,基板粘接装置还可以包括腔室移动系统,密封系统,对准照相机,对准系统,真空泵系统和高、低真空腔。
基础框架100可以固定在一个地基结构(未表示)上,并且可以设在基板粘接装置的外部。另外,基础框架100能同时支撑基板粘接装置的不同部件。上腔室单元210和下腔室单元220上可以安装上台架230和下台架240。因此,上腔室单元210和下腔室单元220可以彼此接合并分离。上腔室单元210还可以包括暴露于外界大气环境即温度和压力的上基座211,以及具有对应上台架230的一个开口的上腔室板212。上台架230可以配合上腔室板212的开口定位,并且能在上腔室单元210内部移动。还可以将第一密封件213设置在上基座211和上腔室单元210的上腔室板212之间,用来密封上腔室板212的内部空间隔绝外部大气环境。
下腔室单元220可以包括固定在基础框架100上的下基座221,以及具有对应下台架240的一个开口的下腔室板222。此外,为了执行下台架240的对准,下基座221能够沿X-和Y-轴向移动。因此,下台架240可以设置在下腔室板222内部的空间内,并且固定在下基座221的顶面上。此外,下腔室单元220还可以包括用来固定基础框架100和下基座221的固定板223。
在图3中,第二密封件224可以设置在下基座221和下腔室单元220的下腔室板222之间,用来密封装有下台架240的下腔室板222的内部空间隔绝外界大气环境。例如,第一密封件213和第二密封件224可以包括通常用于密封的一种材料的衬垫或O-形环。此外,还可以在下基座221和下腔室板222之间设置至少一个支撑件225,用来支撑下腔室板222离开下基座221一距离的。支撑件225的第一端可以连接到下腔室板222的底部,而第二端附着在下基座221的底部。这样,支撑件225就允许下腔室板222远离下基座221自由移动。
腔室移动系统可以包括固定在基础框架100上的驱动电机310,连接到驱动电机310并沿着相对水平方向延伸的驱动轴320,连接到驱动轴320并且沿着垂直方向延伸的连接轴330,用来互连驱动轴320和连接轴330并且将沿着驱动轴320的运动方向变换成连接轴330的方向的连接部340,以及安装在连接轴330端部的起重部350。驱动电机310可以定位在基础框架100的内部底部,并且可以是一种双边轴电机,它的轴沿着相对水平方向突出。设置在连接轴330端部的各个起重部350可以有同样连接到一个螺帽套的系统,在起重部350接触到上腔室单元210时,上腔室单元210根据连接轴330的旋转方向沿着垂直方向移动。此外,连接部340还可以有一个斜面齿轮系统,用来将驱动轴320沿着水平方向发出的旋转力传送到沿垂直方向的连接轴330上。
上台架230可以包括固定在上腔室单元210上的固定板231,用来保持基板的吸附板232,以及设置在固定板231和吸附板232之间的多个固定块233。例如,吸附板232可以是一个静电卡盘(ESC),用于利用静电来保持基板。此外,吸附板232还可以包括多个真空孔(未表示),用来向基板传递真空吸力。
下台架240可以包括固定在下腔室单元220上的固定板241,用来保持另一个基板的吸附板242,以及设置在固定板241和吸附板242之间的多个固定块243。例如,吸附板242可以是一个静电卡盘(ESC),用于利用静电来保持基板。此外,吸附板242还可以包括多个真空孔(未表示),用来向基板传递真空吸力。
密封系统可以包括橡胶制成的O-形环(即第三密封件)250,沿着下腔室单元220的下腔室板222的顶面固定,突出到下腔室板222的上表面之上。在上、下腔室单元210和220被接合到一起时,第三密封件250的厚度能防止上、下腔室单元210和220内部空间中的上、下台架230和240所保持的基板彼此接触。然而,第三密封件250的厚度必须足以允许基板能够在第三密封件250被压缩时彼此接触。尽管图中所示是圆形O-形环,为了提供足够的性能,密封系统也可以包括各种构造和材料。
对准系统可以安装在下腔室单元220上,用来改变基板的位置并对准基板。
互锁系统510可以包括沿着下腔室单元220的下腔室板222的一面形成的多个孔222a,以及多个线性激励器511,各自有一端被固定在上腔室单元210上,用来驱动一个移动轴512插入孔222a中。对准系统和互锁系统可以通过移动下腔室单元220改变上台架230的位置来对准基板,而下台架240的位置不变。
支撑系统710可以穿过下基座221,下腔室板222,以及下台架240的固定板241和吸附板242。此外,支撑系统710还能从下台架240向上突出,在基板被装载到下台架240上以及从下台架240上卸载粘接的基板时确保基板的密封。如果没有执行基板的装载,支撑系统710的顶面可以位于下台架240的吸附板242的顶面之下。
图4的示意图表示按照本发明的真空泵系统。在图4中的真空泵系统可以包括第一高真空泵610,第二低真空泵621,和第三低真空泵622。第一高真空泵610可以设在(图3中)上、下腔室单元210和220之一的上部区域,用来对基板粘接装置的内部空间抽真空。
在图4中,上、下低真空腔室410和420可以设在上腔室板212的顶面和下腔室板222的底面上,以免上、下腔室板212和222如图5所示因各个上、下低压腔室410和420与基板粘接装置内部之间的压力差而发生变形。上、下低压腔室410和420可以分别连接到第二和第三真空泵621和622,降低上、下低压腔室410和420内部的压力。例如,上腔室板212可以固定在上低真空腔室410的下面,而下腔室板222可以固定在下低真空腔420的上面。
这样,在上、下腔室单元210和220被第三密封件250密封在一起时,就能密封基板粘接装置的内部。然后可以用第一真空泵610降低密封空间内部的压力达到高真空状态。
如图4所示,按照本发明的基板粘接装置内部空间的一种真空泵抽真空处理方式包括使用第二低真空泵621,它通过上腔室410的中心和上腔室板212的中心被连接到一条高真空腔管线630。高真空腔管线630还可以通过上、下腔室板212和222经由高真空腔管线630连接到基板粘接装置的内部空间。第三低真空泵622可以连接到第一低真空腔管线641和第二低真空泵管线642,穿过上腔室板212和下腔室板222的横向侧面,该上腔室板212和下腔室板222还要连接到一个与上、下台架230和240中的真空管线相连的基板吸附管线(未表示),,用于真空吸附第一和第二基板110和120。各个管线还可以有至少一个截流阀。
在图4中,在高真空腔管线630上可以固定一个压力传感器670来测量保持在上、下台架230和240上的第一和第二基板110和120所处的空间内部的压力。这样,连通到第三低真空泵622的管线641,642和650也可以用作排气管线。在排气过程中,可以将诸如N2气体等气体注入上、下腔室单元210和220的内部空间,将压力升高到外部大气压状态。
按照本发明,基板粘接装置的一种操作方式包括,在第一驱动电机310将包括上低真空腔410和上腔室板212的上腔室单元210向上移动时,用装载系统(未表示)装载需要粘接的第一和第二基板110和120。通过吸附作用将第一基板110固定在上台架230上,而第二基板120固定在下台架240上。
然后,在第一和第二基板110和120彼此对准之后,可以用第一驱动电机310向下移动上腔室单元210,用第三密封件250将上、下腔室单元210和220密封在一起。接着可以将第一和第二基板110和120彼此初步地粘接,而上、下低真空腔410和420可以维持在低真空状态。还可以通过驱动第二低真空泵621使密封的上、下腔室单元210和220形成低真空状态,并且通过驱动第一高真空泵610选择维持高出预定真空度的高真空状态。上、下低腔410和420可以沿着上、下腔室单元210和220的圆周设置,防止上板212和下板222因密封的上、下腔室单元210和220的高真空压力与外部大气压之间的压力差而发生变形。
在高真空状态下初步粘接第一和第二基板110和120之后,可以停止真空泵610,621和622的泵送,并且注入气体使密封的上、下腔室单元210和220内部的压力上升到外部大气压。这样,粘接的第一和第二基板110和120之间的空间就维持在高真空状态,而粘接的第一和第二基板110和120以外的空间被维持在外部大气压状态,这样就能利用压力差使第一和第二基板110和120再次并牢固地彼此粘接。然后通过驱动第一驱动电机310将密封的上、下腔室单元210和220分开,并且用卸载装置(未表示)将粘接的第一和第二基板110和120卸载到基板粘接装置的外部,并输送到下一工序。
例如图5所示,上腔室板212和下腔室板222之间的内部空间可以维持在大约1Pa的压力,而上、下真空腔410和420各自的压力可以在大约1Kpa之内。这样,如果上、下腔室板212和222由于高真空腔和低真空腔之间的压查发生部分变形。因此,当上腔室板212和下腔室板222变形后,分别固定在上、下腔室板212和222上的上、下台架230和240就会受影响。这样会难以精确地将第一和第二基板110和120粘接到一起。具体地说,随着第一和第二基板110和120尺寸的增大,上、下腔室板212和222也要增大,上、下腔室板212和222的变形会随之增大。
图6是按照本发明的一例基板粘接系统的示意性截面图。在图6中的基板粘接装置包括设在上腔室板212和下腔室板222中的孔212a和222a,用来连通上、下真空腔410和420与高真空腔。尽管图6中仅表示了两个孔212a和222a,还可以沿着上、下腔室板212和222设置两个以上的孔来补偿上、下真空腔410和420与高真空腔之间的压力差。如果上、下腔室板212和222因上、下真空腔410和420与高真空腔之间的压力差而发生变形,上、下腔室板212和222的中心部位就会严重变形。为此可以在上、下腔室板212和222的中心部位设置多个孔212a和222a。还可以对应着孔212a和222a设置电磁阀212b和222b,按照外部控制信号关闭孔212a和222a。
按照本发明,关闭基板粘接装置的电磁阀212b和222b的一种方法包括在高真空腔随着包括上低真空腔410和上腔室板212的上腔室单元210被第一驱动电机310(参见图4)向上移动时用外部控制信号关闭电磁阀212b和222b。在电磁阀212b和222b被关闭时,上、下低真空腔410和420的内部空间被第二和第三真空泵621和622置于真空状态(参见图4)。可以用装载系统(未表示)装载需要粘接的第一和第二基板110和120。接着通过吸附作用将第一基板110固定在上台架230上,而第二基板120固定在下台架240上。
在第一和第二基板110和120被彼此对准之后,可以用第一驱动电机310向下移动上腔室单元210,用第三密封件250(参见图4)将上、下腔室单元210和220密封在一起。接着可以将第一和第二基板110和120彼此初步粘接。如果用第三密封件250将上、下腔室单元210和220密封在一起,如果打开各个管线212a和222a中的电磁阀212b和222b,上、下低真空腔410和420的真空度就会与密封的上、下腔室单元210和220相同。例如,在密封的上、下腔室单元210和220通过驱动第二低真空泵621和第一高真空泵610而不用打开电磁阀212b和222b而被维持在预定真空度以上的高真空状态时,上、下腔室板212和222会因上、下低真空腔410和420与密封的上、下腔室单元210和220之间的压力差而发生变形。为此,通过打开电磁阀212b和222b使密封的上、下腔室单元210和220与上、下低真空腔410和420维持在相同的真空度状态时,驱动第二低真空泵621会使密封的上、下腔室单元210和220内部的压力变成低真空状态。然后驱动第一高真空泵610,可以将密封的上、下腔室单元210和220维持在预定真空度以上的高真空状态。
在高真空状态下将第一和第二基板110和120初步粘接到一起之后,可以停止真空泵送,并且向密封的上、下腔室单元210和220的内部空间注入气体,使密封的上、下腔室单元210和220的内部空间转变成外部大气压状态。此外,粘接的第一和第二基板110和120之间的内部空间还可以维持在高真空状态,而粘接的第一和第二基板110和120的外部可以维持在外部大气压状态。这样就能用压力差使粘接的第一和第二基板110和120再次并牢固地彼此粘接。然后可以将密封的上、下腔室单元210和220分开,并且可以关闭电磁阀212b和222b。这样就能使上、下低真空腔410和420维持在低真空状态,并且可以用卸载装置(未表示)将粘接的第一和第二基板110和120卸载到外部并输送到下一工序。
按照本发明,不用移动上、下腔室就能将第一和第二基板粘接到一起,这样能维持基板粘接装置有一个合理的尺寸。例如,在大型基板被粘接到一起时,控制基板粘接装置的粘接部的尺寸就能执行粘接步骤,不用额外的部件,这样能避免增大基板粘接装置的尺寸。
按照本发明的基板粘接装置可以包括具有沿上、下方向垂直移动的上腔室,在粘接过程中就能对准第一和第二基板。
按照本发明的基板粘接装置可以包括一个用作粘接部的高真空腔。例如,形成的高真空腔可以具有小尺寸,而腔室在打开或密封高真空腔的过程中可以在比较小的距离内移动。这样就能避免空气和异物进入高真空腔。另外还能减少制作加工时间和功耗。
按照本发明,可以沿着高真空腔的周围设置低真空腔来补偿高真空腔与大气压状态之间的压力差,形成稳定的排气过程。
按照本发明,在上、下板中设有孔,用来连通高真空腔与上、下低真空腔,以便补偿腔室之间的压力差。另外还能防止上、下低压腔室各自的腔室板发生变形,从而提供精确粘接的第一和第二基板。
本领域的技术人员能够看出,无需脱离本发明的原理和范围还能对本发明用于液晶显示器件面板的基板粘接装置作出各种各样的修改和变更。因此,本发明应该覆盖属于本发明权利要求书及其等效物范围内的修改和变更。
Claims (10)
1.一种用于液晶显示器件面板的基板粘接装置包括:
上腔室板;
面对上腔室板的下腔室板;
设在上腔室板上的上低真空腔;
设在下腔室板背面的下低真空腔;
设在下腔室板上的密封件,密封件按预定高度从下腔室板的顶面上突出并接触到上腔室板,以在内部形成一个高真空腔;
上、下腔室板各自设有至少两个孔;
至少两个关闭各个孔的截流系统;
真空泵系统,用来将上、下低真空腔的压力降低到低真空状态,并将高真空腔降低到高真空状态;以及
分别设在高真空腔内部空间内的上、下腔室板上的上、下台架,分别用来固定液晶显示器件面板的第一和第二基板。
2.按照权利要求1的装置,其特征是至少两个孔被设在上板和下板各自的中心区域内。
3.按照权利要求1的装置,其特征是上腔室板和上低真空腔被第一驱动系统沿着上、下方向移动。
4.按照权利要求1的装置,其特征是分别用固定块将上、下台架固定在上、下板上。
5.按照权利要求1的装置,其特征是至少一个静电卡盘被安装在上台架的下面和下台架的上面,用静电力保持第一和第二基板,并且设有至少一个孔来提供真空吸力以保持第一和第二基板。
6.按照权利要求1的装置,其特征是密封件包括一个O-形环。
7.按照权利要求1的装置,其特征是截流系统包括一个电磁阀。
8.按照权利要求1的装置,其特征是进一步包括设在上腔室板上的互锁系统。
9.按照权利要求8的装置,其特征是互锁系统包括穿过上腔室板延伸的多个线性激励器。
10.按照权利要求9的装置,其特征是线性激励器延伸进入沿着下腔室板的顶面形成的孔。
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