DE10352418B4

DE10352418B4 - Substratvorrichtung zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Tafel

Info

Publication number: DE10352418B4
Application number: DE2003152418
Authority: DE
Inventors: Sang Seok Lee; Myoung Gu Kang; Young Kug Lim; Soo Min Kwak; Jong Han Kim; Heung Sun Yongin Kim
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2002-11-16
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: US20040095546A1; DE10352418A1; JP4455863B2; CN1501127A; US7275577B2; TW200410023A; JP2004170973A; TWI306531B; US20080011404A1; CN100385293C; DE10352418A8; US7886793B2

Abstract

Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Tafel, mit:
– einem Grundrahmen (100);
– einer am Grundrahmen (100) montierten unteren Kammereinheit (220), die einen unteren Teil eines Innenraums bildet und einen unteren Träger (221) und eine untere Kammerplatte (222) aufweist, wobei die untere Kammerplatte (222) in lateralen Richtungen in Bezug auf den unteren Träger (221) verstellbar ist und ein erstes Paar entgegengesetzter Seiten und ein zweites Paar entgegengesetzter Seiten aufweist, wobei die Länge des ersten Paars entgegengesetzter Seiten größer als die Länge des zweiten Paars entgegengesetzter Seiten ist;
– einer über der unteren Kammereinheit (220) angeordneten oberen Kammereinheit (210), die einen oberen Teil des Innenraum bildet und mit der unteren Kammereinheit (220) verbindbar ist, wobei die obere (210) und die untere (220) Kammereinheit im miteinander verbundenen Zustand den Innenraum bilden;
– einer Kammer-Verstelleinrichtung (310, 320, 340, 350) zum Anheben und Absenken der oberen Kammereinheit (210);
– einem oberen...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtungen, und spezieller betrifft sie eine Substratverbindungsvorrichtung zum Erleichtern der Herstellung großer LCD-Vorrichtungen.
Hintergrund der einschlägigen Technik
Einhergehend mit Fortschritten innerhalb der Informationsgesellschaft entstand Bedarf an Displays, die Bilder hoher Qualität mit dünnen, leichten Bauteilen erzeugen können und wenig Energie verbrauchen. Um derartigem Bedarf zu genügen, hat die Forschung eine Anzahl von Flachtafeldisplays entwickelt, einschließlich Flüssigkristalldisplays (LCD), Plasmadisplays (PDP), Elektrolumineszenzdisplays (ELP) und Vakuumfluoreszenzdisplays (VFD). Einige dieser Displaytechnologien wurden bereits bei Informationsdisplays angewandt.
Von den verschiedenen Typen von Flachtafel-Displayvorrichtungen werden LCD-Vorrichtungen mit hervorragender Anzeigequalität, geringem Gewicht, dünnem Aufbau, und wenig Energie verbrauchd, in sehr weitem Umfang verwendet. Tatsächlich hat in tragbaren Geräten, wie Notebook-PCs, die LCD-Technologie bereits die Kathodenstrahlröhren (CRT) als Display der Wahl ersetzt. Darüber hinaus werden selbst bei Deskop-PCs und Fernsehmonitoren LCD-Vorrichtungen mehr verbreitet.
Trotz verschiedener technischer Entwicklungen in der LCD-Technologie hinkte jedoch die Forschung hinsichtlich einer Verbesserung der Bildqualität von LCD-Vorrichtungen im Vergleich mit der Forschung betreffend andere Merkmale und Vorteile von LCD-Vorrichtungen hinterher. Daher müssen, um die Nutzung von LCD-Vorrichtungen als Displays auf verschiedenen Anwendunggebieten zu fördern, LCD-Vorrichtungen entwickelt werden, die auf großen Schirmen Bilder hoher Qualität zeigen (z. B. Bilder mit hoher Auflösung und hoher Leuchtstärke), während sie leicht bleiben, minimale Abmessungen zeigen und niedrigen Energieverbrauch aufweisen.
LCDs werden im Allgemeinen dadurch hergestellt, dass ein strukturiertes Dichtungsmaterial auf eines von zwei Substraten aufgetragen wird, das strukturierte Dichtungsmaterial mit einem Injektionsloch versehen wird, die zwei Substrate im Vakuum miteinander verbunden werden und Flüssigkristallmaterial durch das Injektionsloch und in einen Raum zwischen den zwei verbundenen Substraten injiziert wird. Es wurde auch vorgeschlagen, dass das Flüssigkristallmaterial LCDS über ein Verteilverfahren statt ein Injektionsverfahren zugeführt wird. Zum Beispiel können die japanischen Patentoffenlegungen JP 2000-284295 A und JP 2001-005405 A dahingehend verstanden werden, dass sie ein Verfahren zum Verteilen von Flüssigkristallmaterial offenbaren, wobei, nachdem Flüssigkristallmaterial auf einem der zwei Substrate verteilt und Dichtungsmaterial auf dieses aufgetragen wurde, das andere der zwei Substrate mit dem einen Substrat im Vakuum verbunden wird.
Im Allgemeinen sind Flüssigkristallmaterial-Verteilverfahren gegenüber Flüssigkristallmaterial-Injektionsverfahren von Vorteil, da sie die Anzahl der zum Herstellen von LCD-Tafeln erforderlichen Herstellschritte verringern (z. B. fallen die Herstellung des Flüssigkristall-Injektionslochs, die Injektion des Flüssigkristallmaterials, das Abdichten des Flüssigkristalls-Injektionslochs usw. weg), wodurch die Herstellung von LCD-Tafeln vereinfacht wird. Demgemäß war die Herstellung von LCD-Tafeln durch Verteilen von Flüssigkristallmaterial Gegenstand jüngerer Forschung.
Die 1 und 2 veranschaulichen eine einschlägige Substratverbindungsvorrichtung, wie sie bei der Herstellung von LCD-Tafeln verwendet wird, die mit verteiltem Flüssigkristallmaterial versehen sind.
Gemäß den 1 und 2 ist die Substratverbindungsvorrichtung für LCD-Vorrichtungen gemäß der einschlägigen Technik mit einem Rahmen 10, einem oberen Tisch 21, einem unteren Tisch 22, einem Dichtungsmittel-Verteilteil (nicht dargestellt), einem Flüssigkristallmaterial-Verteilteil 30, einer oberen Kammereinheit 31, einer unteren Kammereinheit 32, einer Kammer-Verstelleinrichtung und einer Tisch-Verstelleinrichtung versehen.
Der Dichtungsmittel-Verteilteil (nicht dargestellt) und der Flüssigkristall-Verteilteil 30 sind typischerweise in einem Seitenteil des Rahmens 10 vorhanden. Darüber hinaus können die obere und die untere Kammereinheit 31 bzw. 32 miteinander verbunden werden, um Substrate einer LCD-Tafel zu verbinden.
Die Kammer-Verstelleinrichtung verfügt im Wesentlichen über einen Antriebsmotor 40 zum lateralen Verstellen der unteren Kammereinheit 32 an vorbestimmte Positionen, wo die Substrate zu verbinden sind (S2) und wo das Dichtungsmaterial aufzutragen ist und das Flüssigkristallmaterial aufzutragen ist (S1). Die Tisch-Verstelleinrichtung verfügt über einen Antriebsmotor 50 zum Anheben und Absenken des oberen Tischs 21 auf vorbestimmte Positionen.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen einer LCD-Tafel unter Verwendung der Substratverbindungsvorrichtung der einschlägigen Technik detaillierter beschrieben.
Ein erstes Substrat 51 wird auf dem unteren Tisch 22 der unteren Kammereinheit 32 positioniert, und die Kammer-Verstelleinrichtung 40 verstellt die untere Kammereinheit 32 so unter die obere Kammereinheit 31, dass der untere Tisch 22 unter dem oberen Tisch 21 steht. Als Nächstes senkt der Antriebsmotor 50 der Tisch-Verstelleinrichtung den oberen Tisch 21 auf eine vorbestimmte Position so ab, dass das erste Substrat 51 am abgesenkten oberen Tisch 21 befestigt wird. Anschließend wird der obere Tisch 21, an dem das erste Substrat 51 befestigt ist, an eine vorbestimmte Position angehoben. Die Kammer-Verstelleinrichtung 40 verstellt dann die untere Kammereinheit 32 an einer Position, an der ein zweites Substrat 52 auf den unteren Tisch 22 geladen wird. Anschließend verstellt die Kammer-Verstelleinrichtung 40 die untere Kammereinheit 32 an eine erste vorbestimmte Position S1 (wie es in der 1 dargestellt ist). An der ersten vorbestimmten Position S1 werden ein Abdichtungsmaterial-Beschichtungsprozess und ein Flüssigkristallmaterial-Verteilprozess unter Verwendung des Dichtungsmittel-Verteilteils (nicht dargestellt) bzw. des Flüssigkristall-Verteilteils 30 auf das zweite Substrat 52 aufgebracht. Nach dem Auftragen mit dem Abdichtungsmittel und dem Verteilen des Flüssigkristallmaterials verstellt die Kammer-Verstelleinrichtung 40 die untere Kammereinheit 32 an eine zweite vorbestimmte Position S2 (wie sie in der 2 dargestellt ist), in der das erste und das zweite Substrat 51 bzw. 52 miteinander verbunden werden können. Als Nächstes werden die obere und die untere Kammereinheit 31 bzw. 32 in solcher Weise miteinander verbunden, dass der obere und der untere Tisch 21 bzw. 22 innerhalb eines umschlossenen Raums ange ordnet sind. Dann wird innerhalb des umschlossenen Raums unter Verwendung einer Pumpeinrichtung (nicht dargestellt) ein Vakuum erzeugt. Nach der Erzeugung des Vakuums senkt die Tisch-Verstelleinrichtung 50 den oberen Tisch 51 so ab, dass das an diesem befestigte erste Substrat 51 mit dem zweiten Substrat 52 auf dem unteren Tisch 22 in Kontakt tritt. Der obere Tisch 21 wird abgesenkt, bis die zwei Substrate miteinander verbunden sind, um dadurch die Herstellung der LCD-Tafel abzuschließen.
Die Verwendung der oben genannten Substratverbindungsvorrichtung für LCD-Vorrichtungen gemäß der einschlägigen Technik ist jedoch nachteilig, da die Gesamtgröße dieser Substratverbindungsvorrichtung gemäß der oben genannten einschlägigen Technik übermäßig groß ist, insbesondere dann, wenn sie dazu konstruiert ist, LCD-Tafeln mit großen Abmessungen herzustellen. Die übermäßig große Gesamtgröße der einschlägigen Substratverbindungsvorrichtung erzeugt Probleme beim Konzipieren von Herstellprozessen für LCD-Vorrichtungen, da ein angemessener räumlicher Umfang vorhanden sein muss, um die Substratverbindungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik zu installieren, während Raum frei gehalten werden muss, in dem sich Vorrichtungen für andere Prozesse befinden.
Ferner kann bei der Verbindungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik der Gesamtumfang der zum Herstellen einer LCD-Tafel erforderlichen Zeit erhöht sein, da die Verbindungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik Dichtungsmittel und Flüssigkristallmaterial auf Substrate aufbringt, die Dünnschichttransistoren und Farbfilterschichten tragen, und sie die zwei Substrate miteinander verbindet. Genauer gesagt, müssen, da Flüssigkristallmaterial verteilt wird, Dichtungsmaterial verteilt wird und Substrate miteinander verbunden werden, wozu für alles dieselbe Vorrichtung verwendet wird, von vorangehenden Prozessen transportierte Substrate in Bereitschaft stehen, bis die Prozesse abgeschlossen sind, die durch die Substratverbindungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik ausgeführt werden. Darüber hinaus ist die Gesamtproduktivität des LCD-Herstellprozesses verringert, da die Substratverbindungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik kein zu ihr transportiertes Material verarbeiten kann, während andere Herstellprozesse ablaufen.
Noch ferner kann zwischen der oberen und der unteren Kammereinheit 31 bzw. 32, die miteinander verbunden werden, eine unvollkommene Abdichtung entstehen. Im Ergebnis kann Luft aus der Außenumgebung in den durch die obere und die untere Kammereinheit gebildeten umschlossenen Raum einlecken, und die Substrate können während des Verbindungsvorgangs beschädigt werden, wodurch eine fehlerhafte Verbindung erzeugt wird.
Darüber hinaus ist ein ziemlich hoher Ausrichtungsgrad erforderlich, um die untere Kammereinheit 32 zu positionieren und die zwei Substrate erfolgreich zu verbinden. Eine derartige Ausrichtung kann extrem schwierig und kompliziert sein und den Gesamtprozess der Herstellung einer LCD-Tafel übermäßig verlängern. Demgemäß verhindern es die vielen Positionen, an die die untere Kammer 32 zu verstellen ist (z. B. die erste Position S1 zum Verteilen des Flüssigkristalls und zum Auftragen des Dichtungsmaterials auf das zweite Substrat S2, die zweite Position S2 zum Verbinden der zwei Substrate usw.), die Substrate für eine erfolgreiche Verbindung korrekt auszurichten.
Außerdem können, wenn Substrate durch den Teil der Substratverbindungsvorrichtungen geladen und entladen werden, nicht verbundene Substrate nicht geladen werden, bevor nicht die verbundenen Substrate entladen sind. Demgemäß wird in der LCD-Herstelllinie häufig ein Engpass verursacht und es kann kein im Wesentlichen kontinuierlicher Prozess errichtet werden. Demgemäß ist der Gesamtzeitumfang, der zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung erforderlich ist, erhöht.
Ferner wird zwischen verschiedenen Komponenten und Fremdmaterialien, wie sie während des Ladens der Substrate auf ihre jeweiligen Tische eingeführt werden, statische Elektrizität erzeugt. Derartige statische Elektrizität beschädigt die Substrate, was häufiges Reinigen der Tische erforderlich macht und zu schlechter Ausbeute des Herstellprozesses führt.
Die nachveröffentlichte DE 103 52 413 A1 mit älterem Zeitrang beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung. Hierbei umfasst eine Ausrichteinrichtung zur horizontalen Ausrichtung des oberen und unteren Substrats drei Nocken, wobei zwei Nocken an einer längeren Seite der unteren Kammerplatte und eine Nocke an einer benachbarten kürzeren Umfangsseite der unteren Kammerplatte angeordnet sind. Die Kammerplatte wird durch eine Drehung der Nocke von der exzentrisch in der Nocke angeordneten Welle weggedrückt. Um eine Bewegung zu der Welle in der Nocke hin zu ermöglichen, sind Rückstellelemente, die als Federn ausgebildet sein können, benachbart zu einer jeweiligen Nocke vorgesehen.
Die US 5,407,519 A beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige. Bei dieser Vorrichtung sind Verstellvorrichtungen an jeweils zwei benachbarten Seiten eines unteren Tischs zum Halten eines Substrats vorgesehen. Diese Verstellvorrichtungen weisen Nocken auf, wobei durch eine Drehung der Nocken eine Verstellung des Tischs in einer lateralen Richtung erzeugt wird. Die Verstellvorrichtungen weisen weiter Federn auf, die als Rückstelleinrichtungen für die Nocken eingesetzt werden. Weiter sind magnetische Lager vorgesehen, die eine Zentrierkraft auf den unteren Tisch ausüben und diesen in einer festen zentrierten Position halten. Wenn dieser aus seiner zentralen Position bewegt wird, üben die magnetischen Lager eine Kraft aus, die den Tisch wieder in die zentrierte Position zurückziehen. Somit wirkt die entsprechende Verstelleinrichtung ständig den Rückstellkräften der magnetischen Lager entgegen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Substratverbindungsvorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung einer LCD-Vorrichtung zu schaffen, die eine genaue und einfache Ausrichtung von Substraten ermöglicht.
Diese Aufgabe ist durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem Vorteil der Erfindung ist die Gesamtzeit für die Ausrichtung der Substrate verkürzt.
Gemäß einem anderen Vorteil der Erfindung ist eine LCD-Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung einer LCD-Vorrichtung geschaffen, die ein einfaches Überwachen eines Substratverbindungsprozesses und des Fortschritts bei einem Verbinden von Substraten ermöglicht.
Gemäß noch einem anderen Vorteil der Erfindung ist eine LCD-Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung einer LCD-Vorrichtung geschaffen, die im Wesentlichen die Einführung vom Fremdmaterial in einen Bereich der Substratverbindungsvorrichtungen verhindert, in dem die Substrate miteinander verbunden werden, die die Erzeugung statischer Elektrizität um die Substrate herum verhindert und die gleichmäßige Verbindungsprozesse fördert.
Gemäß noch einem anderen Vorteil der Erfindung ist eine LCD-Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung einer LCD-Vorrichtung geschaffen, die es im Wesentlichen verhindern kann, dass feine Teilchen an Flächen der Tische anhaften, und die im Wesentlichen die Erzeugung. von Defekten innerhalb des LCD verhindern kann, die durch während eines Substratverbindungsprozesses eingeleitetes Fremdmaterial verursacht werden.
Um diese und andere Vorteile zu erzielen, und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie sie realisiert wurde und in weitem Umfang beschrieben wird, verfügt eine Vorrichtung zum Herstellen einer LCD-Tafel z. B. über einen Grundrahmen, der für das Außenaussehen sorgt; eine am Grundrahmen montierte untere Kammereinheit; eine über der unteren Kammereinheit positionierte obere Kammereinheit, und mit der unteren Kammereinheit verbindbar ist; eine am Grundrahmen montierte Kammer-Verstelleinrichtung zum Anheben und Absenken der obe ren Kammereinheit; einen oberen Tisch und einen unteren Tisch, die innerhalb jeweiliger Innenräume der oberen bzw. der unteren Kammereinheit vorhanden sind, um ein erstes Substrat bzw. ein zweites Substrat zu befestigen; Ausrichtkameras, die an der oberen und/oder der unteren Kammereinheit vorhanden sind, um einen Ausrichtzustand von einem und zweiten Substrat ausgebildeten Ausrichtmarkierung zu verifizieren; und Ausrichtmarkierungen an Seitenflächen der unteren Kammereinheit zum Einstellen von Relativpositionen des ersten und des zweiten Substrats.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung verfügt eine Vorrichtung zum Herstellen einer LCD-Tafel z. B. über einen Grundrahmen, der für das Außenaussehen sorgt; eine am Grundrahmen montierte untere Kammereinheit; eine über der unteren Kammereinheit positionierte obere Kammereinheit, und mit der unteren Kammereinheit verbindbar ist; eine am Grundrahmen montierte Kammer-Verstelleinrichtung zum Anheben und Absenken der oberen Kammereinheit; einen oberen Tisch und einen unteren Tisch, die innerhalb jeweiliger Innenräume der oberen bzw. der unteren Kammereinheit vorhanden sind, um ein erstes Substrat bzw. ein zweites Substrat zu befestigen; eine Dichtungseinrichtung, die an mindestens einer Fläche der oberen und der unteren Kammereinheit vorhanden ist; und ein Gehäuse zum Umschließen der oberen und der unteren Kammereinheit, das über einen Seitenabschnitt verfügt, in dem ein Öffnung vorhanden ist, durch die die Substrate eingeführt werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu beschreiben.
In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 und 2 veranschaulichen eine Substratverbindungsvorrichtung gemäß einer einschlägigen Technik zur Verwendung bei der Herstellung von LCD-Tafeln, die mittels Flüssigkristallmaterial-Verteilverfahren hergestellt werden;
3 veranschaulicht eine Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen von LCD-Tafeln gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung in einem entladenen Zustand;
4A und 4B veranschaulichen die Innenkonstruktionen von Tischen innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung;
5 veranschaulicht eine Draufsicht einer Anordnung drehbarer Nocken innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
6 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Trageeinrichtung innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
7 veranschaulicht schematisch Vakuumpumpen und Leitungen innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
8 veranschaulicht das Laden eines ersten Substrats innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
9 und 10 veranschaulichen das Befestigen eines ersten Substrats an einem oberen Tisch innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
11 bis 13 veranschaulichen das Laden eines zweiten Substrats und das Befestigen desselben an einem unteren Tisch innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
14, 15A und 15B veranschaulichen ein Verbinden der Substrate innerhalb der gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
Die 16 bis 18 veranschaulichen schematisch die Ausrichtung des ersten und des zweiten Substrats unter Verwendung der Ausrichteinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
19A und 19B veranschaulichen den Belüftungsprozess innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung;
20 veranschaulicht eine Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen von LCD-Tafeln gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung in einem entladenen Zustand;
21 veranschaulicht das gleichzeitige Laden nicht verbundener Substrate in die Substratverbindungsvorrichtung gemäß der zweiten Erscheinungsform der Erfindung und das Entladen verbundener Substrate aus dieser heraus.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun detailliert auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.
Die 3 veranschaulicht eine Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen von LCD-Tafeln gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung in einem entladenen Zustand.
Es wird im Wesentlichen auf die 3 Bezug genommen, gemäß der Substratverbindungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der ersten Erscheinungsform der Erfindung beispielsweise Folgendes aufweist: einen Grundrahmen 100; eine obere Kammereinheit 210; eine untere Kammereinheit 220; eine Kammer-Verstelleinrichtung (z. B. 310, 320, 330, 340 und 350); einen oberen Tisch 230 und einen unteren Tisch 240; eine Dichtungseinrichtung (z. B. 250); Ausrichtkameras 520; Ausrichteinrichtungen (z. B. 310, 320, 330, 340 und 350), die beispielsweise in der 5 dargestellt ist; eine Trageeinrichtung (z. B. 710 und 720), wie sie z. B. in der 6 dargestellt ist; eine Vakuum-Pumpeinrichtung (z. B. 610, 621 und 622), die z. B. in der 7 dargestellt ist und eine Kopplungseinrichtung (z. B. 510).
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Grundrahmen 100 an einer Haltekonstruktion oder -fläche (z. B. dem Boden) befestigt sein, er kann das äußere Aussehen der Verbindungsvorrichtung bestimmen, und er kann verschie dene Komponenten halten, die unten detaillierter erörtert werden.
Gemäß der Erfindung können der obere und der untere Tisch 230 und 240 an der oberen Kammereinheit 210 bzw. der unteren Kammereinheit 220 befestigt sein. Wie es unten detaillierter beschrieben wird, können die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 selektiv miteinander verbunden werden, um einen Innenraum zu bilden.
Die obere Kammereinheit 210 kann z. B. über einen oberen Träger 211, der einer Außenumgebung ausgesetzt sein kann, und eine obere Kammerplatte 212 verfügen, die unbewegliche an der Unterseite des Umfangs des oberen Trägers 211 befestigt ist. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die obere Kammerplatte 212 als rechteckiger Bund vorhanden sein und einen Innenraum bilden, in dem der obere Tisch 230 befestigt ist. Da der obere Tisch 230 an der oberen Kammereinheit 210 befestigt ist, kann er mit dieser angehoben und abgesenkt werden.
Gemäß der Erfindung kann zwischen dem oberen Träger 211 und der oberen Kammerplatte 212 der oberen Kammereinheit 210 ein erster Dichtungselement 213 angebracht sein, um den durch die obere Kammerplatte 212 gebildeten Innenraum gegen die Außenumgebung abzudichten. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das erste Dichtungselement 213 als Dichtungs, als O-Ring oder dergleichen, wie zur Abdichtung geeignet, vorhanden sein.
Die untere Kammereinheit 220 kann z. B. über einen am Grundrahmen 100 befestigten unteren Träger 221 und eine oberhalb einer Oberseite des Umfangs des unteren Trägers 221 angebrachte untere Kammerplatte 222 verfügen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die untere Kammerplatte 222 als rechteckiger Bund vorhanden sein, und sie bildet einen Innenraum, in dem der untere Tisch 240 befestigt ist. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die untere Kammerplatte 222 nach links, nach rechts, nach vorne und nach hinten (d. h. lateral) in Bezug auf die unteren Träger 221 verstellbar sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die untere Kammereinheit 220 über eine Befestigungsplatte 223 zum Befestigen des unteren Trägers 221 am Grundrahmen 100 verfügen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann ein zweites Dichtungselement 224 zwischen dem unteren Träger 221 und der unteren Kammerplatte 222 der unteren Kammereinheit 220 angeordnet sein und den durch die untere Kammerplatte 222 gebildeten Innenraum gegen die Außenumgebung abdichten. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das zweite Dichtungselement 224 als Dichtungs, als O-Ring oder dergleichen, wie zur Abdichtung geeignet, vorhanden sein.
Gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung kann mindestens ein Halteteil 225 zwischen dem unteren Träger 221 und der unteren Kammerplatte 222 angeordnet sein, um die untere Kammerplatte 222 um einen vorbestimmten Abstand entfernt von der Oberseite des unteren Trägers 221 zu halten. Der Halteteil 225 kann über ein an einem unteren Abschnitt der unteren Kammerplatte 222 befestigtes erstes Ende und ein zweites Ende verfügen, das in lateralen Richtungen in Bezug auf den unteren Träger 221 verstellbar ist und an einem Teil befestigt ist, das an einem unteren Abschnitt des unteren Trägers 221 befestigt ist. Demgemäß ermöglicht es das Halteteil 225, die untere Kammerplatte 222 nach links, rechts, vorne und hinten, relativ zum unteren Träger 221, zu verstellen.
Es wird weiterhin auf die 3 Bezug genommen, gemäß der die oben genannte Kammer-Verstelleinrichtung z. B. über einen am Grundrahmen 100 befestigten Antriebsmotor 310, eine mit diesem gekoppelte Antriebswelle 320, eine im Wesentlichen rechtwinklig zur Antriebswelle 320 angebrachte Verbindungswelle 330 zum Empfangen einer Antriebskraft von der Antriebswelle 320, ein Verbindungsteil 340 zum Verbinden der Antriebswelle 320 mit der Verbindungswelle 330 und ein Hebeteil 350, das an einem Ende der Verbindungswelle 330 angebracht ist, verfügen.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Antriebsmotor 310 innerhalb eines inneren, unteren Abschnitts des Grundrahmens 100 angeordnet sein, und er kann als Motor mit zweiseitiger Welle vorliegen, der über Wellen verfügt, die horizontal an seinen beiden Seiten vorstehen. Die Antriebswelle 320 kann mit dem Antriebsmotor 310 verbunden sein und Antriebskräfte entlang einer horizontalen Richtung an den Verbindungsteil 340 übertragen, während die Verbindungswelle 330 mit dem Verbindungsteil 340 verbunden sein kann, um die Antriebskraft entlang einer vertikalen Richtung in Bezug auf die Antriebswelle 320 zu übertragen. Der Hebeteil 350 kann am Ende der Verbindungswelle 330 vorhanden sein, er kann mit der oberen Kammereinheit 210 verbunden sein und er kann über ein Mutterngehäuse verfügen, um die obere Kammereinheit 210 nach oben und unten zu verstellen, was von der Drehrichtung der Drehung der Verbindungswelle 330 abhängt. Das Verbindungsteil 340 kann als System von Kegelzahnrädern vorhanden sein, um eine von der Antriebswelle 320 entlang einer horizontalen Richtung zugeführte Drehkraft in eine vertikale Drehkraft an die Verbindungswelle 330 umzusetzen.
Gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung können der obere und der untere Tisch 230 bzw. 240 jeweils über Folgendes verfügen: eine Fixierplatte 231 bzw. 241, die an der oberen Kammereinheit 210 bzw. der unteren Kammereinheit 220 befestigt ist; eine Befestigungsplatte 232 bzw. 242 zum Befestigen des oberen und des unteren Substrats; und eine Anzahl von Fixierblöcken 233 bzw. 243, die zwischen jeweiligen Paaren der Fixierplatten 231 und 241 und Befestigungsplatten 232 und 242 angeordnet sind. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die Befestigungsplatten 232 und 242 jeweils als elektrostatische Spannfutter (ESC = electrostatic chuck) ausgebildet sein, die aus einem Material wie Polyimid bestehen, um ein Substrat durch Anwenden einer elektrostatischen Ladung an einem jeweiligen der Tische zu befestigen.
Die 4A und 4B veranschaulichen die Innenkonstruktion der Tische innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung.
Die 4A und 4B veranschaulichen vergrößerte Schnittansichten von Bereichen ”A” bzw. ”B”, die in der 3 dargestellt sind. Demgemäß kann, während auf die 4A und 4B Bezug genommen wird, jede der Befestigungsplatten 232 und 242 z. B. zusätzlich mehrere Löcher 232a bzw. 242a zum Übertragen einer Saugkraft an ein jeweiliges der Substrate aufweisen. Demgemäß kann jedes der mehreren Löcher 232a und 242a mit einer jeweiligen von Vakuumleitungen 271 bzw. 272 in Verbindung stehen, die innerhalb des oberen Tischs 230 bzw. des unteren Tischs 240 ausgebildet sein. Bei einer Erscheinungsform der Erfindung kann jede Vakuumleitung 271 und 272 mit einer Vakuumpumpeinrichtung (z. B. 622, wie in der 7 dargestellt) zum Erzeugen der Saugkraft verbunden sein.
Es wird erneut auf die 3 Bezug genommen, gemäß der die Dichtungseinrichtung 250 (nachfolgend als drittes Dichtungselement bezeichnet) als O-Ring vorhanden sein kann, der aus einem Material wie Kautschuk besteht und entlang einer Oberfläche der unteren Kammerplatte 222 der unteren Kammereinheit 220 befestigt ist. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das dritte Dichtungselement 250 von der Oberfläche der unteren Kammerplatte 222 in eine vorbestimmte Höhe überstehen und mit vorbestimmter Dicke ausgebildet sein, die dazu ausreicht, zu verhindern, dass Substrate, die durch den oberen bzw. unteren Tisch 230 bzw. 240 festgehalten werden, beim anfänglichen Verbinden der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 eng benachbart zueinander angeordnet werden, wie dies unten detaillierter erörtert wird. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die Dicke des dritten Dichtungselements 250 dazu ausreichen, es zu ermöglichen, dass die Substrate miteinander in Kontakt gelangen, wenn es zusammengedrückt wird.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die Ausrichteinrichtung mit der unteren Kammereinheit 220 gekoppelt werden und der untere Tisch 240 kann, während der Ausrichtung der Substrate 110 und 120, im Wesentlichen stationär gehalten werden, während die Position des oberen Tisch 230 entsprechend der Position der unteren Kammerplatte 222, einstellbar mit der Ausrichteinrichtung, eingestellt wird. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die Ausrichteinrichtung z. B. über mehrere Nocken 531, 532, 533 und 534 und Schrittmotoren 540 verfügen, die mit Wellen 541 zum Antreiben der Nocken 531, 532, 533 und 534 verbunden sind.
Die 5 veranschaulicht eine Draufsicht einer Anordnung der drehbaren Nocken in der Substratverbindungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der Erfindung.
Gemäß den 3 und 5 kann jeder der Nocken 531, 532, 533 und 534 drehbar angebracht sein, um selektiv mit einer Umfangsfläche der unteren Kammerplatte 222 in Kontakt zu treten. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die Nocken 531, 532, 533 und 534 im Wesentlichen symmetrisch entlang jeder der Umfangsflächen der unteren Kammerplatte 222 angeordnet sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann jeder der Nocken exzentrisch verdrehbar sein, so dass, auf das Drehen hin, die untere Kammerplatte 222 in einer vorbestimmten Richtung weggedrückt werden kann. Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann die untere Kammereinheit durch vier Seiten gebildet sein, wobei ein erstes Paar entgegengesetzter Seiten länger als ein zweites Paar entgegengesetzter Seiten sein kann. Demgemäß können zwei Nocken so angeordnet sein, dass sie selektiv mit einer Seite des ersten Paars entgegengesetzter Seiten in Kontakt treten, und ein Nocken kann so angeordnet sein, dass er selektiv mit einem mittleren Abschnitt einer Seite des zweiten Paars entgegengesetzter Seiten in Kontakt tritt, so dass die untere Kammerplatte 222 nach links, rechts, vorne und hinten verstellbar sein kann. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können sich alle Nocken 531, 532, 533 und 534 im Wesentlichen im Einklang drehen, um die untere Kammerplatte 222 in einer vorbestimmten Richtung wegzuschieben. Wenn z. B. die ersten Nocken 531 gedreht werden, um die untere Kammerplatte 222 entlang einer vorbestimmten Richtung wegzuschieben, können sich die zweiten Nocken 532, die den ersten Nocken 531 gegenüberstehend angeordnet sind, und die dritten und vierten Nocken 533 und 534, die jeweils benachbart zu den ersten Nocken 531 angeordnet sind, alle im Wesentlichen im Einklang drehen, so dass die untere Kammerplatte 222 entlang der vorbestimmten Richtung weggeschoben wird. Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann der Abstand zwischen Flächen entgegengesetzt angeordneter Nocken (z. B. 531 und 532 oder 533 und 534) im Wesentlichen konstant bleiben (z. B. entsprechend der Länge oder Breite der unteren Kammerplatte 222).
Gemäß den Prinzipien der Erfindung verfügt die Kopp lungseinrichtung 510 z. B. über mehrere Löcher 222a, die in den unteren Kammerplatten 222 der unteren Kammereinheit 220 vorhanden sind, und mehrere Linearstellglieder 511, die entlang einem Umfang der oberen Kammereinheit 210 angeordnet sind, um entsprechende der mehreren beweglichen Achsen 512 abzusenken, wie sie in den jeweiligen Löchern 222a aufgenommen sind.
Die 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Trageeinrichtung innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung.
Gemäß den 3 und 6 kann die Trageeinrichtung z. B. über einen Hebestift 710 und mehrere Stellglieder 720 verfügen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Hebestift 710 eine Dicke aufweisen, die dazu ausreicht, zumindest ein Substrat abzustützen, während er im Wesentlichen verhindert, dass das mindestens eine Substrat einsackt. Ein zentraler Bereich des Hebestifts 710 kann über einen nach unten umgebogenen Abschnitt verfügen, der es einer Ladeeinrichtung 910 ermöglicht, das mindestens eine Substrat zu halten, ohne durch den Hebestift 710 gestört zu werden. Darüber hinaus können Teile des Hebestifts 710 durch den unteren Tisch 240 und über die Oberseite desselben angehoben werden, um einen sicheren Sitz des Substrats 120 zu erleichtern, wenn es auf den unteren Tisch 240 geladen wird. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann, wenn kein Substrat auf den oberen Tisch 240 geladen ist, eine Oberfläche des Hebestifts 710 unter der Oberfläche des unteren Tischs 240 positioniert werden. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung können mehrere Stellglieder 720 den Hebestift 710 nach Bedarf anheben und absenken. Demgemäß kann die Trageeinrichtung das Entladen der verbundenen und nicht verbundenen Substrate, die auf dem unteren Tisch 240 sitzen, erleichtern (siehe z. B. die 21).
Die 7 veranschaulicht schematisch Vakuumpumpen und Leitungen innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung.
Gemäß den 3 und 7 können die oben genannten Vakuumpumpeinrichtungen 610, 621 und 622 an der oberen und unteren Kammereinheit 210 und 220 vorhanden sein, und sie können den durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220, die miteinander verbunden sind, gebildeten abgedichteten Innenraum evakuieren. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die Vakuumpumpeinrichtungen 610, 621 und 622 z. B. über eine Hochvakuum-Pumpe (Turbomolekularpumpe, ”TMP”) 610 und eine erste und eine zweite Niedervakuumpumpe (Trockenpumpe) 621 bzw. 622 verfügen.
Die erste Niedervakuum-Pumpe 621 kann mit einer Hochvakuum-Kammerleitung 630 verbunden sein, die in einem zentralen Bereich der oberen Kammereinheit 210 vorhanden ist und es ermöglicht, dass die Hochvakuum-Pumpe 610 und die durch die obere und die untere Kammerplatte 212 und 222 gebildeten Innenräume miteinander in Verbindung stehen. Darüber hinaus kann die erste Niedervakuum-Pumpe den abgedichteten Innenraum, der durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 bildbar ist, auf einen vorbestimmten Druck evakuieren.
Die zweite Niedervakuum-Pumpe 622 kann mit Niedervakuum-Kammerleitungen 641 und 642 verbunden sein, die durch Seitenbereiche der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 verlaufen. Ferner kann die zweite Niedervakuum-Pumpe 622 mit Leitungen im oberen und unteren Tisch 230 und 240 und einer Substratbefestigungsleitung 650 verbunden sein, die mit den Vakuumleitungen 271 und 272 in den Tischen 230 bzw. 240 verbunden ist, um die Substrate unter Verwendung einer Saugkraft zu befestigen. Die Leitungen 630, 641, 642 und 650 können über mindestens ein Verschlussventil 661, 662, 663, 664, 665, 666, 667, 668 und 669 verfügen. Die Hochvakuumleitung 630 kann über einen Drucksensor 670 zum Messen des Drucks in den Innenräumen, in denen die Substrate aufgenommen sind, verfügen.
Wie es unten detaillierter erörtert wird, können die Niedervakuum-Kammerleitungen 641 und 642 und die Substratbefestigungsleitung 650, die mit der zweiten Niedervakuum-Pumpe 622 in Verbindung stehen, können als Leitungen zur Belüftung verwendet werden. Demgemäß kann Gas (z. B. N2-Gas) in den durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 bildbaren abgedichteten Innenraum eingespeist werden, um den Druck in diesem vom Vakuumzustand auf den Atmosphärendruck zurück zu bringen.
Gemäß erneuter Bezugnahme auf die 3 können mehrere Ausrichtkameras 520 innerhalb der oberen und/oder der unteren Kammereinheit 210 und 220 montiert sein, damit Ausrichtmarkierungen (nicht dargestellt), die auf den durch den oberen oder unteren Tisch 230 oder 240 befestigten Substraten (nicht dargestellt) ausgebildet sind, durch die obere Kammereinheit 210 und/oder die untere Kammereinheit 220 betrachtet werden können.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung unter Verwendung der in den 3 bis 7 dargestellten Substratverbindungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die 8 bis 19B detaillierter beschrieben.
Die Substratverbindungsvorrichtung kann als Erstes im unbeladenen Zustand vorliegen, wie er in der 3 dargestellt ist. Anschließend kann ein erstes Substrat 110 mittels einer Ladeeinrichtung 910 in einen Raum zwischen der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 gebracht werden.
Als Nächstes kann, während auf die 9 Bezug genommen wird, die obere Kammereinheit 210 von ihrer ursprünglichen Position so abgesenkt werden, dass der obere Tisch 230 benachbart zum ersten Substrat 110 angeordnet ist. Das erste Substrat 110 kann dann durch eine durch die zweite Niedervakuum-Pumpe 222 erzeugte Saugkraft und eine durch die Befestigungsplatte 232 erzeugte elektrostatische Ladung (ESC) am oberen Tisch 230 befestigt werden.
Es wird nun auf die 10 Bezug genommen, gemäß der die obere Kammereinheit 210, nachdem das erste Substrat 110 am oberen Tisch 230 befestigt wurde, in ihre ursprüngliche Position angehoben werden kann und die Ladeeinrichtung 910 aus der Substratverbindungsvorrichtung entfernt werden kann.
Als Nächstes kann, wobei auf die 11 Bezug genommen wird, die Ladeeinrichtung 910 wieder in die Substratverbindungsvorrichtung eingeführt werden, während sie das zweite Substrat 120 hält. Nach dem Laden des zweiten Substrats 120 in die Substratverbindungsvorrichkann der Hebestift 710 von seiner ursprünglichen Position aus durch den unteren Tisch 230 und von unterhalb der Oberseite desselben angehoben werden, um das zweite Substrat 120 von der Ladeeinrichtung 910 weg zu drücken. Demgemäß kann der Hebestift 710 das zweite Substrat 210 an seiner vorbestimmten Höhe über der Ladeeinrichtung 910 abstützen. Wenn das zweite Substrat 120 in einer vorbestimmten Höhe abgestützt wird, kann die Ladeeinrichtung 910 aus der Substratverbindungsvorrichtung entfernt werden. Als Nächstes kann, wie es in der 13 dargestellt ist, der Hebestift 710 abgesenkt werden, so dass das zweite Substrat 120 auf dem unteren Tisch 240 ruht und von diesem abgestützt wird. Wenn das zweite Substrat 120 durch den unteren Tisch 240 abgestützt wird, kann es unter Verwendung von Saugkräften und elektrostatischen Ladungen an ihm befestigt werden. Wenn das erste und das zweite Substrat 110 und 120 an ihren jeweiligen Tischen 230 bzw. 240 befestigt sind, ist das Laden der Substratverbindungsvorrichtung abgeschlossen.
Demgemäß wird nun auf die 13 Bezug genommen, gemäß der, nachdem das Laden der Substratverbindungsvorrichtung abgeschlossen ist, der Antriebsmotor 310 der Kammer-Verstelleinrichtung die Antriebswellen 320 und die Verbindungswellen 330 drehend antreiben kann, um die Hebeteile 350 von ihren ursprünglichen Positionen aus abzusenken. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung wird die obere Kammereinheit 210 abgesenkt, wenn die Hebeteile 350 von ihren ursprünglichen Positionen aus abgesenkt werden. Ferner können die Linearstellglieder 510 die mehreren beweglichen Achsen 511 so absenken, dass sie mit einer vorbestimmten Höhe gegenüber der Unterseite der oberen Kammerplatte 212 überstehen.
Gemäß der 14 können als Ergebnis des Absenkens der oberen Kammereinheit 210 und des Vorstehens der beweglichen Achsen 512 die Endabschnitte der beweglichen Achsen 512 in einem jeweiligen der in der unteren Kammerplatte 222 ausgebildeten Löcher 222a aufgenommen werden und mit deren Innenflächen in Kontakt treten. Wenn z. B. die obere Kammereinheit 210 nicht im Wesentlichen in Bezug auf die untere Kammereinheit 220 nivelliert ist, können die beweglichen Achsen 511 aufeinanderfolgend mit den Innenflächen der Löcher 222a in Kontakt gelangen. Wenn die Endabschnitte der beweglichen Achsen 511 in den Löchern 222a aufgenommen sind, verstellt die Kammer-Verstelleinrichtung die obere Kammereinheit 210 so nach unten, dass die Unterseite der oberen Kammerplatte 212 mit einer Oberseite des ersten Dichtungs elements 250 in Kontakt gelangt, das am Umfang der unteren Kammerplatte 222 angebracht ist.
Es wird nun auf die 16 Bezug genommen, gemäß der sich die Hebeteile 350, wenn sie weiter abgesenkt werden, zwischen der oberen Kammereinheit 210 und der unteren Kammereinheit 220 heraus bewegen, so dass ein durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 festgelegter abgedichteter Innenraum gebildet wird, der auf Grund des Gewichts der oberen Kammereinheit 210, die auf das dritte Dichtungselement 250 drückt, im Wesentlichen gegenüber der Außenumgebung abgedichtet ist. Daher können das erste und das zweite Substrat 110 und 120 im Wesentlichen gegenüber der Außenumgebung isoliert werden.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können das erste und das zweite Substrat 110 und 120, die innerhalb des abgedichteten Innenraums angeordnet sind, der durch die obere und die untere Kammereinheit gebildet ist, die verbunden wurden, teilweise miteinander verbunden werden, wobei sie jedoch um einen Anfangsabschnitt von einigen hundert Mikrometer voneinander getrennt sind. Durch teilweises Verbinden der Relativpositionen des ersten und des zweiten Substrats 110 und 120 bei einem folgenden Ausrichtprozess eingestellt werden. Nach Abschluss des Ausrichtprozesses können die Substrate in einem folgenden Belüftungsprozess miteinander verbunden werden, wie dies unten detaillierter erörtert wird. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Abstand zwischen der oberen Kammereinheit 210 und der unteren Kammereinheit 220 (und damit der Spalt zwischen den Substraten) durch den Spaltermittlungssensor 920 bestimmt werden.
Wenn der durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 festgelegte abgedichtete Inneraum einmal erzeugt ist, wird er evakuiert. Demgemäß können die erste und die zweite Niedervakuum-Pumpe 621 und 622 aktiviert werden, um den abgedichteten Innenraum auf einen ersten Druck zu evakuieren, der durch den Drucksensor 670 gemessen wird. Nachdem ermittelt wurde, dass die erste und die zweite Niedervakuum-Pumpe 621 und 622 den Innenraum auf den ersten Druck evakuiert haben, kann die Hochvakuum-Pumpe 610 aktiviert werden, um den Innenraum im Wesentlichen zu evakuieren.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die Hochvakuum- und die erste Niedervakuum-Pumpe 610 und 621 mit derselben Leitung 630 verbunden sein. Daher kann die erste Niedervakuum-Pumpe 621 deaktiviert werden, wenn die Hochvakuum-Pumpe 610 aktiviert wird. Nachdem der Innenraum im Wesentlichen evakuiert wurde, können das erste und das zweite Substrat 110 und 120, die innerhalb des evakuierten, abgedichteten Innenraums angeordnet sein, durch die Ausrichteinrichtung und den Ausrichtkameras 520 ausgerichtet werden.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung können die Ausrichtkameras 520 Ausrichtmarkierungen (nicht dargestellt) betrachten, die auf dem ersten und dem zweiten Substrat 110 und 120 ausgebildet sind, und sie können Positionsabweichungen zwischen den Ausrichtmarkierungen auf den Substraten 110 nd 120 verifizieren. Zu den verifizierten Positionsabweichungen können Abstände gehören, um die der obere Tisch verstellt werden muss, um korrekt ausgerichtet zu werden. Demgemäß können die Abstände, um die der obere Tisch 230 verstellt werden muss, um korrekt ausgerichtet zu sein, unter Bezugnahme auf die verifizierten Abweichungen berechnet werden.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung wird der untere Tisch 240 an einer Oberseite des unteren Trägers 221 fixiert. Demgemäß kann die Position der unteren Kammerplatte 222 in Bezug auf den unteren Tisch 240 eingestellt werden.
Da der obere Tisch 230 nicht in Bezug auf die obere Kammerplatte 210 verstellt wird, bewegt sich der obere Tisch 230 mittels der Kopplungseinrichtung 510 in Einklang mit der Bewegung der unteren Kammerplatte 222. Daher kann zum Einstellen der Ausrichtung des ersten und des zweiten Substrats 110 und 120, die an ihren jeweiligen Tischen 230 und 240 fixiert sind, die durch die Ausrichteinrichtung (z. B. Drehung der Nocken 531, 532, 533 und 534 an den Umfangsflächen der unteren Kammerplatte 222) erzeugte Bewegung der unteren Kammerplatte 222 über die Kopplungseinrichtung 510 an den an der oberen Kammereinheit 210 fixierten oberen Tisch 230 übertragen werden.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können das Ausmaß und die Richtung, gemäß denen sich die Nocken drehen, auf dem berechneten Abstand beruhen, um den sich der obere Tisch bewegen muss, um korrekt ausgerichtet zu sein. Demgemäß können Schrittmotoren 540, die mittels Nockenwellen 541 exzentrisch an den Nocken befestigt sind, die Nocken nach Bedarf verdrehen. Gemäß den Prinzipien der Erfindung können die Nocken 531, 532, 533 und 534 drehbar so angeordnet sein, dass sie selektiv mit einer Umfangsfläche der unteren Kammerplatte 222 in Kontakt treten.
Es wird nun auf die 17 Bezug genommen, gemäß der auf das Verifizieren einer Positionsabweichung zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 110 und 120 unter Verwendung er Ausrichtkameras 520 hin z. B. ermittelt werden kann, dass das erste Substrat 110 eine Abweichung von 2 mm in einer Rückwärtsrichtung und eine Abweichung von 2 mm in einer Richtung nach links in Bezug auf das zweite Substrat 120 aufweist, und dann kann die obere Kammereinheit 210, an der der obere Tisch 230 fixiert ist, um 2 mm in einer Vorwärtsrichtung und um 2 mm in einer Richtung nach rechts unter Verwendung der oben genannten Ausrichteinrichtung verstellt werden. Demgemäß können das erste und das zweite Substrat genau ausgerichtet werden, während sie durch ihre jeweiligen Tische 230 und 240 festgehalten werden.
Es wird auf die 18 Bezug genommen, gemäß der die oben genannte beispielhafte Positionsabweichung dadurch korrigiert werden kann, dass die mit der unteren Kammerplatte 222 in Kontakt stehenden Nocken 531, 532, 533 und 534 um ein vorbestimmtes Ausmaß und auf vorbestimmte Weise exzentrisch verdreht werden. Zum Beispiel können die an einer hinteren Umfangsfläche der unteren Kammerplatte 222 angeordneten ersten Nocken 531 exzentrisch so gedreht werden, dass die untere Kammerplatte nach vorne verstellt wird, während die an einer vorderen Umfangsfläche der unteren Kammerplatte 222 angeordneten zweiten Nocken 532 exzentrisch so gedreht werden, dass die zweiten Nocken 532 und die vordere Umfangsfläche der unteren Kammerplatte 222 um einen vorbestimmten Abstand getrennt werden. Ferner können die dritten Nocken 533, die an der linken Umfangsfläche der unteren Kammerplatte 222 angeordnet sind, exzentrisch so gedreht werden, dass die untere Kammerplatte 222 nach rechts verstellt wird, während der vierte Nocken 534, der an der rechten Umfangsfläche der unteren Kammerplatte 222 angeordnet ist, exzentrisch so gedreht wird, dass der vierte Nocken und die rechte Umfangsfläche der unteren Kammerplatte um einen vorbestimmten Abstand getrennt sind. Es ist leicht ersichtlich, dass die Prinzipien der Erfindung dazu angewandt werden können, im Wesentlichen jede Positionsabweichung zwischen den Substraten zu korrigieren, wobei die Drehgrade und Richtungen einzelner der Nocken selektiv kontrolliert werden können, um die untere Kammerplatte 222 in den Richtungen nach vorne, hinten, links und rechts entweder aufeinanderfolgend oder gleichzeitig zu verstellen (z. B. die untere Kammerplatte 222 in diagonalen Richtungen zu verstellen).
Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann die Bewegung, wie sie durch die Ausrichteinrichtung der unteren Kammerplatte 222 verliehen wird, mittels der Kopplungseinrichtung 510 an die obere Kammereinheit übertragen werden. Nachdem die Positionsabweichungen durch die Ausrichteinrichtung korrigiert wurden, sind das erste und das zweite Substrat 110 und 120 im Wesentlichen ausgerichtet. Demgemäß ermöglichen es die Prinzipien der Erfindung, dass die untere Kammerplatte 222, die obere Kammereinheit 210, der obere Tisch 230 und das obere Substrat 110 im Wesentlichen, unabhängig vom unteren Tisch 240, als einstückiger Körper verstellt werden. Daher kann eine gleichmäßige und genaue Positionsausrichtung des ersten und des zweiten Substrats, die durch ihre jeweiligen Tische 230 bzw. 240 gehalten werden, erzielt werden.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung können das erste und das zweite Substrat 110 und 120 abhängig vom Typ der an ihnen ausgebildeten Ausrichtmarkierungen mehr als einmal ausgerichtet werden. Wenn z. B. zwei Typen von Ausrichtmarkierungen am ersten und zweiten Substrat ausgebildet sind (z. B. Grob-Ausrichtmarkierungen und Fein-Ausrichtmarkierungen), kann es erforderlich sein, zwei Ausrichtprozesse auszuführen, wobei die Grob-Ausrichtmarkierungen in einem Grob-Ausrichtprozess ausgerichtet werden bevor die Fein-Ausrichtmarkierungen in einem Fein-Ausrichtprozess ausgerichtet werden.
Wenn der Grob-Ausrichtprozess ausgeführt wird, kann das erste Substrat 110 um ungefähr 500 μm bis ungefähr 800 μm vom zweiten Substrat 120 getrennt sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das erste Substrat 110 während des Grob-Ausrichtprozesses vom zweiten Substrat 120 um ungefähr 650 μm getrennt sein, wie es durch die 15A veranschaulicht ist. Wenn der Fein-Ausrichtprozess ausgeführt wird, kann das erste Substrat 110 um ungefähr 100 μm bis ungefähr 250 μm vom zweiten Substrat 120 beabstandet sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das erste Substrat 110 während des Fein-Ausrichtprozesses um ungefähr 150 μm vom zweiten Substrat 120 beabstandet sein, wie es in der 15B veranschaulicht ist.
Die 19A und 19B veranschaulichen den Belüftungsprozess innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung.
Die 19B veranschaulicht eine vergrößerte Schnittansicht des in der 19A dargestellten Bereichs ”D”. Demgemäß kann, während nun auf die 19A und 19B Bezug genommen wird, nachdem das erste und das zweite. Substrat 110 und 120 im Wesentlichen ausgerichtet wurden, eine an den oberen Tisch 230 angelegte, die elektrostatische Ladung erzeugende Spannung abgeschaltet werden, und der durch die obere und die untere Kammereinheit gebildete abgedichtete Innenraum, in dem das ausgerichtete erste und zweite Substrat angeordnet sind, kann belüftet werden.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann das Belüften dadurch ausgeführt werden, dass ein Gas wie Stickstoff (N₂) durch die mit der zweiten Niedervakuum-Pumpe 622 verbundenen Niedervakuum-Leitungen 641 und 642 durch den oberen und den unteren Tisch 230 und 240 in den abgedichteten Innenraum injiziert wird, um den Druck in diesem auf den Atmosphärendruck zu erhöhen. Auf Grund des Drucks des in den oberen Tisch 230 blasenden injizierten Gases bewegt sich das erste Substrat 110, das zuvor am oberen Tisch 230 befestigt war, von diesem weg, und es wird mit dem zweiten Substrat 120 verbunden. Wenn die Belüftung fortschreitet, steigt der Druck innerhalb des abgedichteten Innenraums an, während der Druck zwischen den verbundenen Substraten im Wesentlichen im Vakuumzustand verbleibt. Auf Grund der Druckdifferenz zwi schen dem Inneren der verbundenen Substrate und dem Druck innerhalb des abgedichteten Innenraums können die zwei Substrate 110 und 120 vollständig miteinander verbunden werden, und der Abstand zwischen ihnen nimmt ab.
Nachdem die Belüftung abgeschlossen ist, können die verbundenen Substrate 110 und 120 entladen werden, wobei die oben genannten Prozesse wiederholt werden können, um andere Substrate miteinander zu verbinden, nachdem die verbundenen Substrate entladen wurden.
Seitenabschnitte der Substratverbindungsvorrichtung, die oben unter Bezugnahme auf die erste Erscheinungsform der Erfindung beschrieben wurde, sind zur Außenumgebung hin offen. Daher kann Fremdmaterial unbeabsichtigt und in schädlicher Weise in den oberen und den unteren Tisch 230 und 240 und einen Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eingeführt werden. Derartiges Fremdmaterial kann die Qualität des Flüssigkristallmaterials beeinträchtigen. Demgemäß kann eine Substratverbindungsvorrichtung günstig sein, die dazu in der Lage ist, dass derartiges Fremdmaterial eingeführt wird.
Daher kann, gemäß den Prinzipien einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung, eine Substratverbindungsvorrichtung vorliegen, bei der im Wesentlichen verhindert ist, dass Fremdmaterial aus der Außenumgebung in einen der Tische, auf die Substrate oder ansonsten zwischen die obere und die untere Kammereinheit eingeführt wird. Zum Beispiel kann die Substratverbindungsvorrichtung der zweiten Erscheinungsform der Erfindung mit einem Gehäuse zum Umschließen der Substratverbindungsvorrichtung der ersten Erscheinungsform der Erfindung und zum Abdichten der Substratverbindungsvorrichtung gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung gegenüber der Außenumgebung versehen sein.
Die 20 veranschaulicht eine Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen von LCD-Tafeln gemäß der zweiten Erscheinungsform der Erfindung in einem entladenen Zustand.
Gemäß der 20 können Seitenflächen des Gehäuses 400 mit einer ersten bzw. einer zweiten Öffnung 410 und 420 versehen sein, durch die das erste und das zweite Substrat 110 und 120 in die Substratverbindungsvorrichtung geladen und aus ihr entladen werden können. Ferner kann das Gehäuse 400 im Wesentlichen die Umgebung zwischen der oberen Kammereinheit 210 und der unteren Kammereinheit 220 einschließen, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Fremdmaterial zwischen die Kammereinheiten 210 und 220 eingeführt wird.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann ein Abschnitt des Gehäuses 400 dicht nahe der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 aus einem transparenten Material gebildet sein, um die Beobachtung zumindest des Fortschreitens des Verbindungsvorgangs für die Substrate 110 und 120 zu erleichtern. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann ein Abschnitt des Gehäuses 400 dicht nahe dem oberen und dem unteren Tisch 230 und 240 aus einem transparenten Material gebildet sein. Demgemäß kann der aus dem transparenten Material hergestellte Abschnitt des Gehäuses 400 als Betrachtungsfenster oder dergleichen vorliegen. Bei noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann das gesamte Gehäuse 400 aus einem transparenten Material gebildet sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das Gehäuse 400 so ausgebildet sein, dass es nur einen Teil der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 (z. B. nur einen oberen Teil des Grundrahmens 100, wie es in der 20 dargestellt ist) umschließt, oder es kann im Wesentlichen die gesamte Substratverbindungsvorrichtung umschließen.
Gemäß der 21 können, durch Anbringen der ersten und der zweiten Öffnung 410 und 420, Substrate im Wesentlichen gleichzeitig in die Substratverbindungsvorrichtung geladen und aus ihr entladen werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die erste Öffnung 410 innerhalb des Gehäuses 400 gegenüber der zweiten Öffnung 420 angeordnet sein. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung können nicht verbundene Substrate (z. B. erste oder zweite Substrate) mittels der ersten Öffnung 410 in die Substratverbindungsvorrichtung geladen werden. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung können verbundene Substrate mittels der zweiten Öffnung 420 aus der Substratverbindungsvorrichtung entladen werden. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann eine erste Ladeeinrichtung 910 nicht verbundene Substrate durch die erste Öffnung 410 in die Substratverbindungsvorrichtung laden. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann eine zweite Ladeeinrichtung 920, die von der ersten Ladeeinrichtung 910 verschieden ist, verbundene Substrate aus der Substratverbindungsvorrichtung durch die zweite Öffnung 420 entladen.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung können die Öffnungen 410 und 420 mit Türen (nicht dargestellt) versehen sein, um sie während des Forschreitens der oben genannten Substratverbindungsprozesse zu schließen.
Demgemäß kann eine Substratverbindungsvorrichtung gemäß der zweiten Erscheinungsform der Erfindung erfolgreich das Einführen von Fremdmaterial zwischen die Substrate verhindern, während sie es ermöglicht, den Verbindungsprozess zu beobachten.
Wie es gemäß den Prinzipien der Erfindung beschrieben wurde, ist die Substratverbindungsvorrichtung, die die Herstellung von LCD-Vorrichtungen, die mittels eines Flüssigkristall-Verteilverfahrens hergestellt werden, erleichtert, vorteilhaft, da die Gesamtgröße der Substratverbindungsvorrichtung im Vergleich zu bekannten Substratverbindungsvorrichtungen verringert werden kann, da die erfindungsgemäße Substratverbindungsvorrichtung nicht mit der Funktion versehen ist, Dichtungsmaterial aufzutragen oder Flüssigkristallmaterial auf Substraten zu verteilen. Demgemäß sorgt die Substratverbindungsvorrichtung für ein vereinfachtes Design, und sie spart Raum ein. Darüber hinaus kann das Volumen des durch die obere und die untere Kammereinheit gebildeten Innenraums minimiert werden, um dadurch die Zeitdauer zu verringern, die zum Evakuieren des Innenraums erforderlich ist. Durch Verringern der Evakuierungszeit kann die Zeitdauer verringert werden, die dazu erforderlich ist, eine LCD-Vorrichtung herzustellen. Darüber hinaus kann eine vereinfachte Konstruktion unter Verwendung der mehreren drehbaren Nocken zum Ausrichten der Substrate durch Einstellen einer Position der unteren Kammereinheit erzielt werden.
Ferner schützt die zweite Erscheinungsform der Erfindung den Raum zwischen den Kammereinheiten mittels des Gehäuses im Wesentlichen gegen die Außenumgebung. Demgemäß kann das Einführen von Fremdmaterial im Wesentlichen verhindert werden, um dadurch die Erzeugung von Defekten bei LCD-Vorrichtungen zu verhindern.
Darüber hinaus können LCDs gemäß einem Inlineprozess hergestellt werden, da die Substratverbindungsvorrichtung der zweiten Erscheinungsform der Erfindung ein Laden und Entladen des Substrats durch entgegengesetzte Seiten der Substratverbindungsvorrichtung erlauben kann. Demgemäß kann eine Reihe von Prozessen (z. B. Laden und Entladen von Substraten) im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, um für einen im Wesentlichen kontinuierlichen Herstellprozess zu sorgen und um die Gesamtdauer zu verkürzen, die zum Herstellen der LCDs erforderlich ist.

Claims

Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Tafel, mit: – einem Grundrahmen (100); – einer am Grundrahmen (100) montierten unteren Kammereinheit (220), die einen unteren Teil eines Innenraums bildet und einen unteren Träger (221) und eine untere Kammerplatte (222) aufweist, wobei die untere Kammerplatte (222) in lateralen Richtungen in Bezug auf den unteren Träger (221) verstellbar ist und ein erstes Paar entgegengesetzter Seiten und ein zweites Paar entgegengesetzter Seiten aufweist, wobei die Länge des ersten Paars entgegengesetzter Seiten größer als die Länge des zweiten Paars entgegengesetzter Seiten ist; – einer über der unteren Kammereinheit (220) angeordneten oberen Kammereinheit (210), die einen oberen Teil des Innenraum bildet und mit der unteren Kammereinheit (220) verbindbar ist, wobei die obere (210) und die untere (220) Kammereinheit im miteinander verbundenen Zustand den Innenraum bilden; – einer Kammer-Verstelleinrichtung (310, 320, 340, 350) zum Anheben und Absenken der oberen Kammereinheit (210); – einem oberen Tisch (230), der innerhalb des oberen Teils des Innenraums angeordnet ist, um ein erstes Substrat (110) zu befestigen; – einem unteren Tisch (240), der innerhalb des unteren Teils des Innenraums an dem unteren Träger (221) angeordnet ist, um ein zweites Substrat (120) zu befestigen; – Ausrichtkameras (520), die für die obere (210) und/oder die untere (220) Kammereinheit vorhanden sind, um einen Ausrichtzustand mehrerer am ersten (110) und zweiten Substrat (120) ausgebildeter Ausrichtmarkierungen zu verifizieren; und – jeweils zwei Nocken (531, 532), die benachbart zu jeder Seite des ersten Paars entgegengesetzter Seiten der unteren Kammerplatte (222) angeordnet sind und – jeweils eine Nocke (533, 534), die benachbart zu jeder Seite des zweiten Paars entgegengesetzter Seiten der unteren Kammerplatte (222) angeordnet ist, wobei die untere Kammerplatte (222), die obere Kammereinheit (210) und der obere Tisch (230) unabhängig vom unteren Tisch (240) mittels der Nocken (531, 532, 533, 534) verstellbar sind.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die obere Kammereinheit (210) Folgendes aufweist: – einen oberen Träger (211); und – eine obere Kammerplatte (212), die an dem oberen Träger (211) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die obere Kammerplatte (212) als rechteckiger Bund vorhanden ist, der den oberen Teil des Innenraums bildet, in dem der obere Tisch (230) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der obere Tisch (230) am oberen Träger (211) befestigt ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der untere Träger (221) am Grundrahmen (100) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die untere Kammerplatte (221) als rechteckiger Bund vorhanden ist, der den unteren Teil des Innenraums bildet, in dem der untere Tisch (240) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der untere Tisch (240) am unteren Träger (221) fixiert ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Nocken (531, 532, 533, 534) über Wellen (541) mit am unteren Träger (221) fixierten Motoren (540) verbunden sind.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der jeder der Motoren (540) ein Schrittmotor ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nocken (533, 534), die benachbart zu jeder Seite des zweiten Paars entgegengesetzter Seiten angeordnet sind, in der Mitte jeder Seite des zweiten Paars entgegengesetzter Seiten angeordnet sind.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit – mehreren Löchern (222a) in der Oberseite der unteren Kammerplatte (222); – mehreren beweglichen Achsen (512) mit jeweils einem ersten Ende und einem zweiten Ende; und – mehreren Linearstellgliedern (511), die an der oberen Kammereinheit (210) und den ersten Enden der mehreren beweglichen Achsen (512) befestigt sind, um die zweiten Enden der mehreren beweglichen Achsen (512) in ein entsprechendes der mehreren Löcher (222a) vorstehen zu lassen.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kammer-Verstelleinrichtung (310, 320, 330, 340, 350) Folgendes aufweist: – einen am Grundrahmen (100) befestigten Antriebsmotor (310); – eine mit dem Antriebsmotor (310) verbundene Antriebswelle (320); – einen mit der Antriebswelle (320) verbundenen Verbindungsteil (340); – einen mit der oberen Kammereinheit (210) verbundenen Hebeteil (350); und – eine Verbindungswelle (330) mit einem mit der oberen Kammereinheit (210) verbundenen Ende, wobei das andere Ende so an dem Verbindungsteil (340) angeschlossen ist, dass es eine Antriebskraft von der Antriebswelle (320) erfährt.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Gehäuse (400) zum Umschließen der oberen (210) und der unteren (220) Kammereinheit.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der ein Seitenabschnitt des Gehäuses (400) eine erste Öffnung (410) zum Laden von Substraten in sie aufweist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der ein Seitenabschnitt des Gehäuses (400) eine zweite Öffnung (420) zum Entladen von Substraten aus ihr aufweist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Dichtungseinrichtung (250), um den Innenraum abzudichten.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Dichtungseinrichtung (250) einen an der unteren Kammerplatte (222) angebrachten O-Ring aufweist.