CN1991528A - 液晶显示面板的基板粘接装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种液晶显示(LCD)面板的基板粘接装置,通过细分排气孔来提高排气的均匀性。一种采用排气步骤粘接液晶显示面板的第一基板和第二基板的基板粘接装置,其包括夹持第二基板的下夹持板,以及包括多个块的上夹持板,各块分别包括主排气孔,上夹持板按照该块的夹持操作而夹持第一基板,随后松开所夹持的第一基板,使第一基板朝向第二基板下落。

Description

液晶显示面板的基板粘接装置
本申请要求享有2005年12月29日递交的韩国专利申请10-2005-0133121号的优先权,该申请的全文可供参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)面板的基板粘接装置,具体涉及到一种LCD面板的基板粘接装置,其通过细分排气孔来提高排气的均匀性。
背景技术
随着信息时代的进步,对各种显示器件的需求不断增加。为满足这一需求,对平板显示器件的研究持续不断,包括液晶显示器件(LCD)、等离子显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、真空荧光显示器(VFD)等等。一些平板显示器件被应用于各种场合的显示。
特别是,LCD结合运动图象显示器件而被用做阴极射线管的替代品,这是因为LCD具有图象质量优越、轻而薄以及功耗低等优点。因此,LCD目前的应用最为广泛。除运动图象显示器件以外还开发了LCD的各种用途,例如笔记本电脑的监视器,还有接收和显示广播信号的TV监视器和台式计算机监视器。
尽管开发出的LCD可以在各种场合用做图象显示器件,但是在这种LCD中通过尝试改善上述特征和优点来提高图象质量还是有困难。
因此,用这种LCD实现图象显示器件的成功应用取决于LCD能否实现理想的高级图象质量,包括高分辨率、高亮度和大显示面积等等,同时要维持轻而薄和低功耗的理想特性。
制作上述LCD的典型方法可划分为液晶注入法和液晶分配法。按照液晶注入法,在上、下基板之一上画出一个密封图形,密封图形有一个注入口。然后在真空条件下将基板彼此粘接。然后通过注入口向基板之间限定的空间内注入液晶材料。按照液晶分配法,制备一个在上面分配有液晶材料的基板。制备另一个其上形成有密封图形的基板,密封图形完全沿着基板的外边沿延伸而不形成注入口。然后在真空条件下将后一基板布置在前一基板上使其彼此对齐。然后将对齐的基板彼此粘接。在日本专利申请平11-089612和平11-172903中公开了这种液晶分配法。
液晶分配法具有的优点是其由于消除了液晶注入法所需的一些步骤而减少了步骤的数量。例如,这些步骤可以包括形成液晶注入口、注入液晶材料并且将注入口密封,而分配法不使用执行这些步骤的设备。
为此,正在进行活跃的研究,为液晶分配法的应用提供各种设备。
例如,本申请人就在韩国专利申请2002-71366号(申请日为2002年11月16日)提出了一种基板粘接装置。
图1A示出了按照均匀排气处理获得的基板粘结的示意图。如果需要沿着下基板120的外边沿将上基板110(或下基板)粘接到涂敷有密封剂111并且上面散布有液晶材料113的下基板(或上基板)上,则可采用本申请人提出的基板粘接装置。首先将上基板110附着在一个上静电卡盘(ESC)上,然后下降,使得上基板110接近下基板120。然后关闭上ESC从而松开上基板110使其落在下基板120上。按照这种方式,基板粘接装置执行排气步骤将上、下基板110和120彼此粘接。
图1A表示排气步骤的例子。如图1A所示,在排气步骤中,在上基板110和下基板120之间限定的空间内形成真空,然后用形成在下基板120上的密封剂111密封,在内部空间与大气之间产生压力差。借助于该压力差将上基板110与下基板120彼此粘接。
然而,如图1B所示,上述惯用的基板粘接装置在执行排气步骤时存在排气不均匀的问题,由此会造成基板的粘接质量变差。即,如果排气步骤中执行的排气不均匀,就会在上基板110和下基板111之间形成间隙117。在这种情况下,在液晶空间内有可能产生气泡,造成基板的粘接质量变差。
发明内容
为此,本发明提出了一种LCD面板的基板粘接装置,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。
本发明的优点是为LCD面板提供了一种基板粘接装置,通过细分排气孔来提高排气的均匀性。
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,一种采用排气步骤粘接液晶显示面板的第一基板和第二基板的基板粘接装置,包括:夹持第二基板的下夹持板;以及包括多个块的上夹持板,各块分别包括主排气孔,其中上夹持板按照该块的夹持操作而夹持第一基板,随后松开所夹持的第一基板,使得第一基板朝向第二基板下落。
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
所包括的用来便于理解本发明并且作为本申请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1A是按照均匀排气步骤实现基板粘接的一个示意图;
图1B是按照不均匀排气步骤实现基板粘接的一个示意图;
图2的示意图表示按照本发明的LCD面板基板粘接装置的初始状态;
图3的示意图表示按照本发明的基板粘接装置中真空泵的连接状态;
图4A的示意图表示图2和3中构成上夹持板的上静电卡盘;
图4B的透视图表示图4A中所示的主排气孔区;
图5是沿图4A中的I-I’线提取的截面图;
图6的透视图表示连接到图4A中所示上静电卡盘的线;
图7的示意图表示由本发明的基板粘接装置中的装载器执行的基板装载步骤;
图8和图9的示意图表示在本发明的基板粘接装置中将第一基板固定在上工作台的步骤;
图10到12的示意图表示在本发明的基板粘接装置中装载第二基板并将第二基板固定在下工作台的步骤;
图13的示意图表示用来粘接基板各工作台的操作;
图14的示意图表示由本发明的基板粘接装置所包括的对准单元执行的基板对准;
图15A和15B分别为对应于图13中部分A的放大图;
图16A的示意图表示基板粘接装置准备执行排气步骤时的状态;以及
图16B是对应于图16A中部分B的放大图。
具体实施方式
以下要具体描述本发明的最佳实施例,在附图2到16B中表示了这些例子。在所有附图中尽可能用相同的标号代表相同或类似的部分。
图2的示意图表示按照本发明一实施例的LCD面板基板粘接装置的初始状态。
如图2所示,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,腔室移动单元310、320、330、340和350,上工作台230,下工作台240,密封单元,对准识别照相机520,对准单元,链接单元510,支撑单元710,以及真空泵单元610、621和622。
本发明的基板粘接装置所包括的基础框架100被固定在地上。基础框架100限定了基板粘接装置的外观并且用于支撑基板粘接装置各个部件。
上、下腔室单元210和220分别被安装在基础框架100的上、下端,使得上、下腔室单元210和220能够相互连接。
上腔室单元210包括暴露于外部环境的上基座211以及固定在上基座211的下表面上并与上基座211的下表面紧密接触的上腔室板212。上腔室板212具有矩形框架结构,在上腔室板212内限定一有限的空间。
上工作台230被布置在上腔室板212所限定的空间内。上工作台230被安装到上腔室单元210,使得上工作台230链接到上腔室单元210。
密封件213介于上基座211和构成上腔室单元210的上腔室板212之间,将上腔室板212的内部空间与上腔室板212的外部隔离。以下将该密封件213称为“第一密封件”。
下腔室单元220包括固定在基础框架100上的下基座221以及安装到下基座221上表面上的下腔室板222,使得下腔室板222能够前、后、左、右运动。下腔室板222具有矩形框架结构,在下腔室板222内限定一空间。
下工作台240被布置在下腔室板222所限定的空间内。下工作台240被安装在下基座221的上表面上。
按照所示的本发明实施例,下腔室单元220还可以包括布置在基础框架100与下基座211之间的支撑板223,用来稳定固定基础框架100和下基座221。
密封件224介于下基座221和构成下腔室单元220的下腔室板222之间,将下腔室板222的内部空间与下腔室板222的外部隔离。下工作台240被布置在下腔室板222的内部空间内。以下将该密封件224称为“第二密封件”。
在下基座221与下腔室板222之间布置有至少一个用来支撑下腔室板222的支撑件225,使得下腔室板222与下基座221相距预定的距离。
支撑件225的一端被固定在下腔室板222的下表面上。支撑件225的另外一端被连接到下基座221的下部,使其能够水平自由运动。
因此,支撑件225使得下腔室板222能够相对于下基座221自由运动。从而,下腔室板222可以朝前、后、左、右方向运动。
腔室移动单元包括固定在基础框架100上的驱动电机310、轴向偶合到驱动电机310的驱动轴320以及在驱动轴320的垂直方向上延伸并且从驱动轴320接收驱动力的连接轴330。腔室移动单元还包括连接器340,其分别将相应的一个连接轴330连接到相应的一个驱动轴320,以及分别安装在相应的一个连接轴330一端的壳体(jack)350。
驱动电机310包括双轴电机,其布置在基础框架100内侧的基础框架100底部,并且设有平行于地面朝相反方向延伸的轴。
驱动轴320被连接到驱动电机310的各个轴,在平行于驱动电机310的轴的方向上传递驱动电机310的驱动力。另一方面,连接轴330被连接到驱动轴320,分别在垂直于驱动轴320的方向上传递来自驱动轴320的驱动力。
安装在各个连接轴330上的壳体350的作用是按照接触到上腔室单元210的连接轴330的旋转方向而上下移动上腔室单元210。壳体350具有螺帽容纳结构。
各个连接器340包括彼此啮合的斜面齿轮,将驱动轴320水平传送的旋转力垂直传送给相应的连接轴330。
上工作台230包括固定在上腔室单元210上的上固定板231,夹持第一基板的上夹持板232,以及布置在上固定板231和上夹持板232之间的多个固定块233。同样,下工作台240包括固定在下腔室单元220上的下固定板241,夹持第二基板的下夹持板242,以及布置在下固定板241和下夹持板242之间的多个固定块243。
上、下夹持板232和242各自由静电夹持基板的静电卡盘(ESC)构成。
密封单元包括O形环250,其安装在下腔室单元220所包括的下腔室板222的上表面上,该O形环250向上突出到一定水平。以下将O形环250称为“第三密封件”。第三密封件250由橡胶材料制成。
第三密封件250的厚度能防止分别夹持到布置在腔室单元210和220内的上、下工作台230和240的第一和第二基板110和120在腔室单元210和220彼此结合时发生彼此接触。当然,在第三密封件250受压时,其厚度会降低,允许第一和第二基板110和120彼此接触。
对准单元被布置在下腔室单元220中,用来确定基板110和120的位置并且将基板110和120对准。
链接单元510用来链接腔室单元210和220,使得腔室单元210和220共同朝相同方向运动。
链接单元510包括在下腔室单元220的下腔室板222上形成的多个接收槽222a和多个线性驱动器511,其一端分别固定在移动一个运动轴512的上腔室单元210上,运动轴512被接收在一个相应的接收槽222a内。
对准和链接单元不会使下工作台240错位,但是会移动下腔室单元220,从而使上工作台230错位。由此执行第一和第二基板110和120的对准。
在装载第二基板120或从下工作台240上卸载彼此粘接的第一和第二基板110和120的过程中,支撑单元710穿过下工作台240朝上突出以容纳下工作台240上的第二基板120。各支撑单元710具有提升销结构。
在没有装载第二基板120时,支撑单元710的上端被布置低于下工作台240的上表面。
真空泵单元610、621和622被布置在至少一个腔室单元210和220内,以在腔室单元210和220的内部空间形成真空。
如图3所示,各真空泵单元610、621和622包括高真空泵610,其可以是透平分子泵(TMP),以及第一到第三低真空泵621、622和624,其可以是干式泵。
压力传感器670被布置在将腔室单元210和220的内部空间连接到高压泵610的高真空腔室导管630内。高真空腔室导管630延伸通过上腔室单元210的中央部分。压力传感器670测量布置有基板的腔室单元210和220内部空间的内部压力。
第一低真空泵621被连接到高真空腔室导管630,在其内部空间内形成达到预定负压的真空。
第二低真空泵622被连接到分别延伸通过上、下腔室单元210和220侧壁的低真空腔室导管641和642。第二低真空泵622还通过线路628连接到基板夹持导管650,该基板夹持导管650连接到分别限定在工作台230和240中的通道以对基板进行真空夹持。
第三低真空泵624被连接到低真空腔室导管641和642以及导管650。第三低真空泵624还通过线路626连接到上夹持板232,该上夹持板232被连接到上工作台230中分别限定的多个通道。
各导管630、641、642和650以及线路626和628中布置有至少一个开/关阀。在图3中,用附图标记661、662、663、664和665表示这些开/关阀。
连接第三低真空泵624的导管641、642和650还被用作排气导管。在排气程序中,通过导管641、642和650从第三真空泵624向维持在真空状态的各腔室单元210或220的内部空间注入气体,例如是N2气体,使内部空间变为大气状态。第三低真空泵624通过排气线路626连接到贯穿上腔室单元232形成的主排气孔(未表示)。
对准识别照相机520观察形成在基板110和120上的对准标记(未表示),识别基板110与120是否对准。各对准识别照相机520被安装在上腔室单元210(或下腔室单元220)上,使对准识别照相机520穿过上腔室单元210(或下腔室单元220)延伸。
图4A示意性表示图3中所示的上夹持板232所包括的上ESC 932。图4B的透视图表示图4A中所示的主排气孔区933。图5是沿图4A中的I-I’线提取的截面图。
结合图3参见图4A、4B和5,按照本发明所示实施例的基板粘接装置中使用的上ESC 932包括多个第一静电块933A,从上ESC控制器(未表示)为其提供第一电压,以及多个第二静电块933B,从上ESC控制器为其提供不同于第一电压的第二电压。
为了便于说明,假定上ESC 932包括6个第一静电块933A和6个第二静电块933B。第一静电块933A和第二静电块933B在纵向和横向上交替布置。
第一和第二静电块933A和933B各自具有贯穿静电块933A或933B中央部位的主排气孔946,以及分别在静电块933A或933B的纵向上布置在主排气孔946相对两侧的次排气孔947a和947b。
在第一和第二静电块933A和933B的背面还具有从第一和第二静电块933A或933B的主排气孔946径向延伸的多个第一排气槽948a,以及从第一和第二静电块933A或933B的各个次排气孔947a或947b径向延伸的多个第二排气槽948b。
在第一和第二静电块933A和933B各自的背面,在第一或第二静电块933A或933B的第一排气孔948a的各个外端还形成多个第一圆形槽949a,并且在第一和第二静电块933A或933B的第二排气槽948b的各个外端形成多个第二圆形槽949b。
如图6所示,在排气过程中,连接到第三低真空泵624的主排气线路626被连接到各静电块933A或933B的主排气孔946。
在排气过程中,从相关的一个主排气线路分别分出并具有弯折结构的次排气线路627被分别连接到各静电块933A或933B的次排气孔947a和947b。
这样,在排气过程中,在按照本发明图示实施例的基板粘接装置的上ESC932中,静电块933A和933B的主排气孔946分别被连接到主排气线路626。同时,在排气过程中,静电块933A和933B的次排气孔947a和947b分别被连接到从主排气线路626分出的次排气线路627。
因此,按照本发明图示实施例的基板粘接装置在排气过程中能够提高排气的均匀性,防止因排气不均匀造成的基板粘接不良。
同时,按照本发明图示实施例的基板粘接装置,在需要粘接第一和第二基板110和120时,必须从上ESC 932上释放夹持在该上ESC 932上的基板。为此要关闭上ESC 932,同时通过静电块933A和933B的主排气孔946和次排气孔947a和947b向ESC 932注入气体。结果,夹持在上ESC 932上的基板从该上ESC 932释放,并且由于重力而向下移动。因而,可以实现制造时间的减少。
以下要详细说明采用具有本发明图示实施例的上述配置的基板粘接装置粘接基板的方法。
在基板粘接过程中,装载器910将涂敷有密封剂的第一基板110从图2的初始位置传送到腔室单元210和220之间限定的空间,如图7所示装载第一基板110。
按照所述方式装载的第一基板110随着上腔室向下运动、第二低真空泵622的真空夹持操作和上夹持板232所包括的上ESC 932的静电夹持操作而被附着到上工作台230,如图8所示。
在第一基板110被完全附着在上工作台230之后,装载器910如图9所示从腔室单元210和220之间的空间收回。上腔室单元210则上移回到其初始位置。
然后如图10所示,装载器910再次伸到腔室单元210和220之间的空间,将分配有液晶材料的第二基板120装载到腔室单元210和220之间的空间内。
在这种状态下,如图11所示,提升销形支撑单元710在上移通过下工作台240的过程中将位于装载器910上的第二基板120上移到预定水平。装载器910在第二基板120脱离装载器910之后随着支撑单元710上移而收回。在装载器910收回之后,支撑单元710如图12所示下移以将第二基板120放在下工作台240上。
此时,下工作台240用真空力和静电力固定放下的第二基板120。
在完成基板110和120的装载之后,通过腔室驱动器使上腔室单元210下移。随着上腔室单元210的下移,线性驱动器511向下突出的运动轴512向下运动以到达预定的水平位置。
在这种情况下,线性驱动器511的运动轴512如图13所示被接收在下腔室单元220的下腔室板222上表面上形成的接收槽222a中。而且,由腔室驱动器的壳体350支撑的上腔室单元210的上腔室板212与沿着下腔室板222的内周边安装的第三密封件250的上表面形成接触。
当壳体350从上述状态进一步下移时,其如图14所示与上腔室单元210分离。在这种状态下,由腔室单元210和220之间限定的设有基板110和120的内部空间被上腔室单元210的重力和大气压力与该空间的外部密封。
在这种状态下,分别附着在上、下工作台230和240上的基板110和120被维持在二者之间有一个微小间隙,而不会彼此形成接触。基板110和120必须维持在这一状态的原因是要能够执行基板110与120的对准,以便在真空状态下粘接基板110和120,进而利用排气过程中的压力差实现基板110与120的完全粘接。通过间隙测量传感器920测量上、下腔室单元210和220之间的间隙(或是基板之间的间隙)。
然后,操作第一低真空泵621以在设有基板110和120的空间中形成真空。此时,用阀门将主排气线路626维持在关闭状态。
一旦按照压力测量传感器660测量的压力而确定根据第一低真空泵621的操作而将设有基板110和120的空间排放到预定真空等级,则操作高真空泵610以在此空间内形成完全真空。
在操作高真空泵610时停止第一低真空泵621的操作。这是因为高真空泵610和第一低真空泵621使用同一导管,也就是高真腔室导管630。
一旦在设有基板110和120的空间内形成完全真空,就用对准识别照相机520和对准单元执行基板的对准。对准识别照相机520观察在基板110和120上形成的对准标记(未表示),以识别出基板110和120之间的任何位置偏移。
用识别出的位置偏移作为基准来确定上工作台230应该移动的距离。
在完成位置偏移的识别之后,根据识别出的位置偏移而计算上工作台230应该移动的距离。
计算上工作台230应该移动的距离的原因在于分别固定在各工作台230和240上的基板110和120的位置对准要通过移动上工作台230来执行,因为下工作台240固定在下基座221上,从而下工作台240与下腔室单元220的下腔室板222分离地移动,而上工作台230被固定在上腔室单元210上,从而上工作台230与上腔室板210和上基座211整体地移动。
当下腔室板222按上述步骤朝指定方向移动预定距离时,上腔室单元210随着链接单元510的操作而与下腔室板222整体朝同一方向移动预定距离。
这样,就能使基板110和120彼此完全对准。
单次对准操作可能难以完成对准基板110和120的工作。形成在各基板上的对准标记被分成粗略标记和细微标记,在采用粗略标记的对准操作之后执行采用细微标记的对准操作。
采用粗略标记的对准操作是在这样的条件下执行的,如图15A所示,其对应于图13中部分A的放大图,基板110和120之间的距离大约是500到800μm,最好是大约650μm。另一方面,如图15B所示,采用细微标记的对准操作是在基板110和120之间的距离大约为100到250μm,最好是大约150μm时执行的。
在完成基板110和120的对准操作之后,为产生静电力而供给上工作台230的电压被切断。同时,执行排空设有基板110和120的空间的排气步骤,如图16A和16B所示。图16B是对应于图16A中部分B的放大图。
通过连接到第三真空泵624和主排气线路626的低真空腔室导管641和642向该空间注入N2气体。结果使该空间达到大气压力。
在排气步骤中,贯穿构成上夹持板232的上ESC 932的静电块933A和933B形成的主排气孔947a和947b被连接到主排气线路626和次排气线路627,如图6所示。结果,静电夹持在上夹持板232上的第一基板110下落到第二基板120上。同时,第一基板110因从上ESC 932排出的N2气体的压力而与第二基板120形成紧密接触。随着排气步骤进一步进行,基板110和120因基板110和120之间的压力与基板110和120外侧的大气压之间的压力差而被彼此完全粘接。
由于在基板110和120之间所限定的空间处在真空状态,借助基板110和120之间的压力与基板110和120外侧的大气压之间的压力差就能使基板110和120彼此形成紧密接触。最终使基板110和120彼此完全粘接。
然后卸载粘接的基板110和120。从而完成了粘接工作。
在卸载粘接的基板110和120的同时执行下一次基板粘接步骤。
如上所述,按照本发明所示实施例的基板粘接装置具有各种效果。
首先,按照本发明的基板粘接装置,夹持基板并随后释放所夹持的基板的ESC被划分成多个静电块,各静电块具有主排气孔和多个次排气孔,在排气过程中可以通过多个主排气线路提供气体。按照这样的结构能大大提高排气的均匀性,防止基板粘接不良。
其次,可以用静电块上的排气孔精密控制在ESC释放夹持在ESC上的基板时执行的排气,使夹持的基板均匀下落到下基板上。这样,就能防止空气进入基板之间所限定的空间。
第三,除了防止基板粘接不良之外,本发明的基板粘接装置还能缩短夹持基板的释放时间,从而大大提高生产率。
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 (9)

1、一种采用排气步骤粘接液晶显示面板的第一基板和第二基板的基板粘接装置,包括:
夹持第二基板的下夹持板;以及
包括多个块的上夹持板,各块分别具有主排气孔,上夹持板按照所述块的夹持操作而夹持第一基板,随后松开所夹持的第一基板,使第一基板朝向第二基板下落。
2、按照权利要求1所述的基板粘接装置,其特征在于,各块还包括至少两个次排气孔。
3、按照权利要求2所述的基板粘接装置,其特征在于,所述至少两个次排气孔被布置在该块的主排气孔的相对侧。
4、按照权利要求2所述的基板粘接装置,其特征在于,还包括:
连接到该块的主排气孔的多条主排气线路。
5、按照权利要求4所述的基板粘接装置,其特征在于,还包括:
从各主排气线路分出并且连接到与该主排气线路相关的至少两个次排气孔的次排气线路。
6、按照权利要求2所述的基板粘接装置,其特征在于,所述各块还包括:
从该块的主排气孔上径向分支的多个第一排气槽;以及
从各第一排气槽上径向分支的多个第二排气槽。
7、按照权利要求6所述的基板粘接装置,其特征在于,所述各块还包括:
在该块的第一排气槽外端形成的多个第一圆形槽;以及
在该块的第二排气槽外端形成的多个第二圆形槽。
8、按照权利要求2所述的基板粘接装置,其特征在于,在切断提供给该块的电压时通过主排气孔和次排气孔注入的气体而使夹持在上夹持板上的第一基板朝向第二基板下落。
9、按照权利要求1所述的基板粘接装置,其特征在于,所述各块为静电卡盘,其利用对该块提供电压时产生的静电力而夹持第一基板。
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