DE10352419B4

DE10352419B4 - Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung

Info

Publication number: DE10352419B4
Application number: DE10352419A
Authority: DE
Inventors: Sang Seok Lee; Young Kug Lim; Jong Han Kim
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: DE10352419A1; US7418991B2; DE10352419A8; KR20040043455A; US20040149228A1; JP4129871B2; CN1501147A; TWI251259B; KR100662497B1; TW200415696A; JP2004310023A; CN100397210C

Abstract

Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtung, mit:
– einem Grundrahmen (100);
– einer am Grundrahmen (100) montierten unteren Kammereinheit (220);
– einer oberen Kammereinheit (210), die mit der unteren Kammereinheit (220) verbindbar ist, wobei die beiden Kammereinheiten (210, 220) im miteinander verbundenen Zustand einen Innenraum bilden;
– einem mit der oberen Kammereinheit (210) verbundenen oberen Tisch (230) mit einer Befestigungsplatte (231) zum Befestigen eines ersten Substrats (110);
– einem mit der unteren Kammereinheit (220) verbundenen unteren Tisch (240) mit einer Befestigungsplatte (241) zum Befestigen eines zweiten Substrats (120);
– zumindest einem elastischen Element (300), das zwischen der oberen Kammereinheit (210) und der Befestigungsplatte (231) des oberen Tischs (230) angeordnet ist; und
– zumindest einem elastischen Element (300), das zwischen der unteren Kammereinheit (220) und der Befestigungsplatte (241) des unteren Tischs (240) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Herstellvorrichtungen, genauer gesagt eine Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen von Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtungen, die durch Flüssigkristall-Verteilverfahren hergestellt werden.

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 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 (z.B. geringes Gewicht, dünnes Profil, niedriger Energieverbrauch usw.). 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.

Einschlägige LCD-Vorrichtungen können allgemein entsprechend entweder einem Flüssigkristall-Injizierverfahren oder einem Flüssigkristall-Verteilverfahren hergestellt werden. Beim Herstellen von LCDs unter Verwendung der Flüssigkristall-Injizierverfahrens wird auf einem von zwei Substraten ein Dichtungsmuster hergestellt, das über einen Injektionseinlass verfügt; das andere der zwei Substrate wird in einer ersten Vakuumkammer mit dem einen Substrat verbunden; und durch den Injektionseinlass wird in einer zweiten Vakuumkammer ein Flüssigkristallmaterial injiziert. Die japanischen Patentanmeldungen Nr. 2000-284295 und 2001-5405 können dahingehend verstanden werden, dass sie ein Verfahren zum Verteilen von Flüssigkristallmaterial offenbaren, bei dem, nachdem Flüssigkristallmaterial auf einem von zwei Substraten verteilt wurde, das andere der zwei Substrate anschließend darüber angeordnet wird und es im Vakuum mit dem einen Substrat verbunden wird. Allgemein sind Flüssigkristallmaterial-Verteilverfahren gegenüber Flüssigkristallmaterial-Injizierverfahren von Vorteil, da sie die Anzahl der Herstellschritte verringern, die zum Herstellen von LCD-Tafeln erforderlich sind (z. B. sind die Ausbildung des Flüssigkristall-Injektionslochs, das Injizieren des Flüssigkristallmaterials, das Abdichten des Flüssigkristall-Injektionslochs usw. weggelassen), wodurch sich die Herstellung von LCD-Tafeln vereinfacht. Demgemäß wurde 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 aufzuteilen 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 angeordnet 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 ist der Raum zwischen der oberen und der unteren Kammereinheit 31 und 32 übermäßig groß, wodurch die Zeitdauer erhöht ist, die dazu erforderlich ist, während des Verbindens der Substrate ein Vakuum zu erzeugen.

Schließlich können es die einschlägigen Substratverbindungsvorrichtungen im Wesentlichen nicht verhindern, dass sich die Tische durchbiegen. Genauer gesagt, kann sich der obere und der untere Tisch auf Grund des Gewichts des Tischs selbst und auf Grund einer Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Substratverbindungsvorrichtung durchbiegen. Wenn die Tische durchgebogen werden, werden das erste und das zweite Substrat schlecht miteinander verbunden.

Die JP 2002-229471 A beschreibt eine Substratverbindungsvorrichtung. Bei dieser Vorrichtung wird ein Paar von Substraten, die durch Substrathaltemittel in einer Vakuumkammer gehalten werden, nach dem Schließen und Evakuieren der Kammer gegeneinander ausgerichtet. Danach wird Gas in die geschlossene Kammer eingelassen und zusätzlich Druck durch einen Pressmechanismus auf das Substrat ausgeübt, um die beiden Substrate miteinander zu verbinden. Darüber hinaus wird die Dicke des mit einer Flüssigkristallschicht gefüllten Spalts zwischen den Substraten und deren parallele Ausrichtung durch eine Vielzahl von Abstandssensoren gemessen, wodurch die Ausbildung des Spalts geregelt wird.

Die JP 2002-214575 A beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Die Vorrichtung ist hierbei mit einer oberen Trägerplatte und einer unteren Trägerplatte versehen, auf denen zumindest zwei Substrate mit einem vorbestimmten Spalt bereitgestellt werden. Die Vorrichtung weist ferner einen Trägermechanismus zum Tragen der unteren Trägerplatte und einen Verstellmechanismus zum Verstellen des Trägermechanismus auf. Der Trägermechanismus besteht aus einem Kontaktmechanismus, der zumindest mit einer Seite des Substrats in Verbindung steht, einem Federmechanismus und einem starren Körper, der den Kontaktmechanismus und den Federmechanismus trägt. Die Vorrichtung kann somit während einem Zusammenpressen der Substrate ein ungleiches Kräfteverhältnis aufgrund des Federmechanismus ausgleichen, sodass die Oberflächen der Substrate im Wesentlichen in einem parallelen Zustand gehalten werden.

Die JP 2000-199906 A beschreibt eine Herstellungsvorrichtung für Flüssigkristallelemente. Hierbei werden eine Vielzahl von Substratkörpern, die jeweils aus einem Paar von Glassubstraten mit einem dazwischen liegenden Dichtmaterial bestehen, auf einer Basisplatte angeordnet. Eine Hilfsplatte wird auf dem obersten Substratkörper aufgesetzt und ein Druckverteilungselement, das eine Flüssigkeit enthält, wird zwischen der Hilfsplatte und einer Anpressplatte angeordnet. Die Anpressplatte wird über Federelemente mittels eines Anpresselements in Richtung der Substratkörper gedrückt, wobei eine ungleiche Druckverteilung durch die Flüssigkeit in dem Druckverteilungselement ausgeglichen wird, um einen gleichmäßigen Druck auf die entsprechenden Substratkörper auszuüben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung zu schaffen, die das Ausmaß verringert, gemäß dem sich der obere und der untere Tisch während eines Substratverbindungsprozesses durchbiegen.

Diese Aufgabe wir durch die Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargelegt.

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; einen oberen Tisch und einen unteren Tisch innerhalb von Innenräumen der oberen bzw. der unteren Kammereinheit, um ein erstes Substrat bzw. ein zweites Substrat zu befestigen; und mehrere elastische Elemente, die zwischen mindestens einer Einheit betreffend die obere und die untere Kammereinheit und dem entsprechenden oberen bzw. unteren Tisch angeordnet sind.

Bei einer Erscheinungsform der Erfindung können die elastischen Elemente als Druckfeder, eine zunächst kegelförmige Tellerfeder und/oder eine Blattfeder vorhanden sein, um für eine Rückstellkraft auf die obere und/oder die untere Kammereinheit und den entsprechenden oberen bzw. unteren Tisch zu sorgen, um dadurch zu verhindern, dass sich eine Fläche des entsprechenden oberen bzw. unteren Tischs innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung übermäßig durchbiegt. Demgemäß kann eine Verformung des oberen und des unteren Tischs im Wesentlichen verhindert werden, wenn die Tische Druck ausgesetzt werden, und das Verbinden der Substrate kann gleichmäßig ausgeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 und 2 veranschaulichen eine Substratverbin dungsvorrichtung gemäß einer einschlägigen Technik zur Verwendung bei der Herstellung von LCD-Tafeln, die mittels Flüssigkristallmaterial-Verteilverfahren hergestellt werden;
3A veranschaulicht einen Anfangszustand einer Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen von LCD-Tafeln gemäß den Prinzipien der Erfindung in einem entladenen Zustand;
3B veranschaulicht einen oberen und einen unteren Tisch in der in der 3A dargestellten Substratverbindungsvorrichtung;
4A und 4B veranschaulichen Substratverbindungsvorrichtungen zum Herstellen von LCD-Vorrichtungen, die verhindern können, dass sich, gemäß den Prinzipien der Erfindung, der obere und der untere Tisch durchbiegen;
5 veranschaulicht das Laden eines ersten Substrate innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der Erfindung;
6 veranschaulicht das Befestigen eines ersten und eines zweiten Substrats, die geladen wurden, an ihren jeweiligen Tischen in der Substratverbindungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der Erfindung;
7A und 7B veranschaulichen das Erzeugen eines Vakuums in Kammereinheiten der Substratverbindungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der Erfindung; und
8 veranschaulicht das Belüften von Kammereinheiten in der Substratverbindungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun detailliert auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist, werden in allen Zeichnungen dieselben Bezugszahlen dazu verwendet, dieselben oder gleiche Teile zu kennzeichnen.
Gemäß den 3A bis 8 kann eine Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen von LCD-Vorrichtungen gemäß den Prinzipien der Erfindung z. B. Folgendes aufweisen: einen Grundrahmen 100, eine obere Kammereinheit 210, eine untere Kammereinheit 220, einen oberen Tisch 230, einen unteren Tisch 240, mehrere elastische Elemente 300 und eine Dichtungseinrichtung (z. B. 250).
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Grundrahmen 100 an einer Haltekonstruktion oder -fläche (z. B. dem Boden) befestigt sein, er kann das Außenaussehen der Substratverbindungsvorrichtung bilden, und er kann verschiedene Komponenten halten, die unten detaillierter erörtert werden.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform 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 werden kann, und eine obere Kammerplatte 212 verfügen, die unbeweg lich an einer Unterseite des Umfangs des oberen Trägers 211 angebracht 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 gemeinsam mit dieser angehoben und abgesenkt werden. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann zwischen dem oberen Träger 211 und der oberen Kammerplatte 212 der oberen Kammereinheit 210 ein erstes Dichtungselement 213 angeordnet 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, das zur Abdichtung geeignet ist, vorhanden sein. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann der obere Tisch 230 ein anschließend geladenes erstes Substrat 110 festhalten.
Die untere Kammereinheit 220 kann z. B. über einen am Grundrahmen 100 befestigten unteren Träger 221 und eine untere Kammerplatte 222 verfügen, die über einer Oberseite des Umfangs des unteren Trägers 221 angeordnet ist. 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 fixiert wird. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die untere Kammerplatte 222 nach links, rechts, vorne und hinten (d.h. seitlich) in Bezug auf den unteren Träger 221 verstellt werden. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die untere Kammereinheit 220 über eine Trageplatte 223 zum stabilen Fixieren des unteren Trägers 221 am Grundrahmen 100 verfügen. Gemäß noch einer anderen 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 es kann den durch die untere Kammerplatte 222 gebildeten Innenraum gegen die Außenumgebung abdichten. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das zweite Dichtungselement 224 als Dichtung, als O-Ring oder ähnliches, wie zur Abdichtung geeignet, vorliegen. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann der untere Tisch 240 ein anschließend geladenes zweites Substrat 120 festhalten.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann mindestens ein Trageteil 225 zwischen dem unteren Träger 221 und der unteren Kammerplatte 222 angeordnet sein, um diese um einen vorbestimmten Abstand gegenüber der Oberseite des unteren Trägers 221 beabstandet zu halten. Das Trageteil 225 kann über ein erstes, an einem unteren Abschnitt der unteren Kammerplatte 222 befestigtes Ende sowie ein zweites Ende verfügen, das in seitlichen 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 Trageteil 225, die untere Kammerplatte 222 nach links, rechts, vorne und hinten relativ zum unteren Träger 221 zu verstellen.
Gemäß der 3B können der obere und der untere Tisch 230 bzw. 240 jeweils über eine Fixierplatte 232 bzw. 242 verfügen, die an der oberen Kammereinheit 210 bzw. der unteren Kammereinheit 220 befestigt sind. Ferner kann der obere und der untere Tisch 230 und 240 über eine Befestigungsplatte 231 bzw. 241 zum Befestigen eines ersten bzw. zweiten Substrats verfügen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die Befestigungsplatten 231 und 241 als elektrostatisches Spannfutter (ESC = elektrostatic chuck) vorhanden sein, um ein Substrat durch Anwenden einer elektrostatischen Ladung am jeweiligen Tisch zu befestigen. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann jede der Befestigungsplatten 231 und 241 über z. B. jeweils vier elektrostatische Spannfutter 231a und 241a verfügen. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann jede Befestigungsplatte 231 und 241 z. B. zusätzlich über mehrere Löcher (nicht dargestellt) zum Übertragen einer Saugkraft zum Befestigen eines jeweiligen der Substrate verfügen. Demgemäß kann jede der Befestigungsplatten 231 und 241 aus einem Material wie rostfreiem Stahl, einer Aluminiumlegierung usw. mit einer Dicke von mindestens ungefähr 40 mm bestehen, und es kann im Wesentlichen verhindert werden, dass sie sich durchbiegt.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die elastischen Elemente 300 zwischen der oberen Kammereinheit 210 und dem oberen Tisch 230 sowie zwischen der unteren Kammereinheit 220 und dem unteren Tisch 240 vorhanden sein. Ferner können die elastischen Elemente 300 in solcher Weise komprimiert werden, dass gewährleistet ist, dass verhindert wird, dass sich die jeweiligen Tische 230 und 240 durchbiegen, und zwar selbst dann, wenn sich andere Komponenten innerhalb der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 durchbiegen. Demgemäß kann, obwohl sich die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 innerhalb der erfindungsgemäßen Substratverbindungsvorrichtung konvex durchbiegen können, das Ausmaß, gemäß dem sich die Befestigungsplatten 231 und 241 verbiegen, minimiert werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die elastischen Elemente 300 zwischen den Befestigungsplatten 231 und 241 und der entsprechenden Fixierplatte 232 und 242 fixiert sein. Demgemäß können die elastischen Elemente 300 im Wesentlichen verhindern, dass sich die Befestigungsplatten 231 und 241, die vom ersten und zweiten Substrat 110 und 120 ein jeweiliges Halten, Durchbiegen, um dadurch während des Substratverbindungsprozesses eine zuverlässige und im Wesentlichen gleichmäßige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 110 und 120 aufrechtzuerhalten.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung, und unter Bezugnahme auf die 4A, können die elastischen Elemente 300 zwischen den Fixierplatten 232 und 242 und der jeweiligen oberen oder unteren Kammereinheit 210 bzw. 220 vorhanden sein. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung, und unter Bezugnahme auf die 4B, können die elastischen Elemente 300 zwischen den Fixierplatten 232 und 242 und einer jeweiligen der Befestigungsplatten 231 und 241 sowie zwischen den Fixierplatten 232 und 242 und einer jeweiligen der oberen oder unteren Kammereinheit 210 bzw. 220 vorhanden sein.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung können die elastischen Elemente 300 als Druckfedern, zunächst kegelförmige Tellerfedern (d.h. Federn, die im Wesentlichen kegelförmig geformt sind, wenn sie keine externe Last tragen, wie es in den Figuren dargestellt ist), Blattfedern und dergleichen vorliegen, um auf die jeweiligen Kammereinheiten 210 und 220 Rückstellkräfte auszuüben, wenn sich diese während z. B. eines Substratverbindungsprozesses verbiegen. Zum Beispiel können als zunächst kegelförmige Tellerfedern vorliegende elastische Elemente 300 für Rückstellkräfte über große Flächen sorgen.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung können einzelne der elastische Elemente 300 entsprechend der Anordnung jedes einzelnen elastischen Elements 300 innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung mit verschiedenen Rückstellkraftkonstanten versehen sein. Demgemäß können elastische Elemente 300 mit verschiedenen Rückstellkraftkonstanten im Wesentlichen verhindern, dass sich der obere und der untere Tisch 230 und 240 während Substratverbindungsprozessen durchbiegen. Ferner biegen sich bei einschlägigen Substratverbindungsvorrichtungen zentrale Bereiche der Tische im Allgemei nen stärker als Umfangsbereiche der einschlägigen Tische aus. Daher, und gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung, können elastische Elemente 300, die nahe dem Zentrum jedes der Tische 230 und 240 angeordnet sein, mit einer Rückstellkraftkonstanten versehen sein, die größer als diejenige der elastischen Elemente 300 ist, die an Umfangsbereichen der Tische 230 und 240 angeordnet sind. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung können elastische Elemente 300 in den zentralen Bereichen der Tische 230 und 240 vorhanden sein, während in deren Umfangsbereichen im Wesentlichen inelastische Blöcke vorhanden sein können. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung können die Positionen der elastischen Elemente 300 im Wesentlichen den Positionen der elektrostatischen Spannfutter 231a und 241a entsprechen.
Es wird erneut auf die 3A Bezug genommen, gemäß der die Dichtungseinrichtung 250 als O-Ring aus einem Material wie Kautschuk vorhanden sein kann, die entlang einer Oberseite der unteren Kammerplatte 222 der unteren Kammereinheit 220 angebracht ist. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die Dichtungseinrichtung 250 mit einer vorbestimmten Höhe gegenüber der Oberseite der unteren Kammerplatte 222 vorstehen, so dass der Innenraum, wie er durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220, wenn sie verbunden sind, gebildet wird, im Wesentlichen gegen die Außenumgebung abgedichtet ist. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die Dichtungseinrichtung 250 mit einer vorbestimmten Höhe gegenüber der Unterseite der unteren Kammerplatte 222 vorstehen, und sie kann mit einer vorbestimmten Dicke ausgebildet sein, die dazu ausreicht, dass Substrate, die durch den oberen bzw. unteren Tisch 230 bzw. 240 gehalten werden, übermäßig aneinander angenähert werden, wenn zunächst die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 verbunden werden, wie es unten detaillierter erörtert wird. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die Dicke der Dichtungseinrichtung 250 dazu ausreichen, es zu ermöglichen, dass die Substrate miteinander in Kontakt gelangen, wenn sie zusammengedrückt wird.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung unter Verwendung der Substratverbindungsvorrichtung detaillierter beschrieben.
Die Substratverbindungsvorrichtung kann zunächst im nicht beladenen Zustand vorliegen, wie es in der 3A dargestellt ist. Anschließend kann, wozu auf die 5 Bezug genommen wird, ein erstes Substrat 110 mittels einer Ladeeinrichtung 910 in einen Raum zwischen der oberen und der unteren Kammereinheit 210 bzw. 220 gebracht werden. Als Nächstes kann das erste Substrat 110 an der oberen Kammereinheit 210 befestigt werden, und die Ladeeinrichtung 910 kann aus der Substratverbindungsvorrichtung entfernt werden. Anschließend kann das zweite Substrat 120, auf dem Flüssigkristallmaterial verteilt ist, durch die Ladeeinrichtung 910 in den Raum zwischen der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 gebracht werden und am unteren Tisch 240 befestigt werden, wie es in der 6 dargestellt ist.
Gemäß der 7A kann die obere Kammereinheit 210 durch eine Kammer-Verstelleinrichtung abgesenkt werden, nachdem das erste und das zweite Substrat an ihren jeweiligen Tischen befestigt wurden. Demgemäß kann die Kammer-Verstelleinrichtung die obere Kammereinheit 210 nach Bedarf anheben und absenken.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann die Kammer-Verstelleinrichtung innerhalb eines Innenraums des Grundrahmens 100, unter der unteren Kammereinheit 220, vorhanden sein, sie kann mit der oberen Kammereinheit 210 gekoppelt sein, und sie kann diese anheben/absenken. Gemäß einer ande ren Erscheinungsform der Erfindung kann jedoch die Kammer-Verstelleinrichtung innerhalb der oberen Kammereinheit 210 vorhanden sein, um diese anzuheben und abzusenken. Wenn die obere Kammereinheit 210 abgesenkt wird, kann die Unterseite derselben zunächst mit der Dichtungseinrichtung 250 in Kontakt gelangen, die auf der unteren Kammereinheit 220 angeordnet ist. Demgemäß kann ein Innenraum, der durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 gebildet ist und in dem das erste und das zweite Substrat 110 und 120, die befestigt sind, angeordnet sind, gegen die Außenumgebung im Wesentlichen abgedichtet werden, während das erste Substrat 110 um einen vorbestimmten Abstand vom zweiten Substrat 120 beabstandet bleiben kann.
Nachdem der Innenraum im Wesentlichen abgedichtet wurde, kann dieser durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220, die verbunden wurden, gebildete Innenraum im Wesentlichen evakuiert werden, um ein Vakuum zu erzeugen, und das erste und das zweite Substrat 110 und 120 können in Bezug aufeinander ausgerichtet werden.
Gemäß der 7B werden, wenn der abgedichtete Innenraum evakuiert wird, um das Vakuum zu erzeugen, zentrale Abschnitte der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 auf Grund des Gewichts der Befestigungsplatten 231 und 241, des Gewichts der Tische 230 und 240 und der Druckdifferenz zwischen dem Vakuumzustand des abgedichteten Innenraums und dem Atmosphärendruck der Außenumgebung nach innen (z. B. konvex) gebogen. Außerdem können die zentralen Bereiche der Fixierplatten 232 und 242 des oberen bzw. unteren Tischs 230 bzw. 240 konvex verbogen werden. Jedoch können die elastischen Elemente zwischen entsprechenden der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 und den Befestigungsplatten 231 und 241 (z.B. zwischen jeweiligen der Fixierplatten 232 und 234 und der Befestigungsplatten 231 und 241) auf die konvex verbogene obere und untere Kammereinheit 210 und 220 (oder die Fixierplatten 232 und 242) Rückstellkräfte in solcher Weise ausüben, dass das Ausmaß, gemäß dem sich die Befestigungsplatten 231 und 241 verbiegen, minimiert ist. Demgemäß kann die Fläche der Befestigungsplatte 231, an der das erste Substrat 110 befestigt ist, im Wesentlichen parallel zur Fläche der Befestigungsplatte 241 bleiben, an der das zweite Substrat 120 befestigt ist. Demgemäß kann die Verbindungsfläche des ersten Substrat 110 im Wesentlichen parallel zu derjenigen des zweiten Substrats 120 verbleiben, da die Befestigungsplatten 231 und 241 des oberen und des unteren Tischs 230 und 240 im Wesentlichen unverbogen bleiben, obwohl die zentralen Bereiche der oberen und der unteren Kammereinheit 210 und 220 konvex durchgebogen sind.
Nach dem Ausrichten können das erste und das zweite Substrat 110 und 120 während eines Belüftungsprozesses vollständig miteinander verbunden werden. Gemäß der 8 kann es zum Belüftungsprozess z. B. gehören, dass ein Gas wie Stickstoff (N2) durch den oberen und den unteren Tisch 230 und 240 und in den abgedichteten Innenraum injiziert wird, der durch die obere und die untere Kammereinheit 210 und 220 gebildet ist. Nach dem Belüften des abgedichteten Innenraums wird das erste Substrat 110, das zunächst am oberen Tisch 230 befestigt war, von diesem getrennt, und es wird auf Grund des Drucks des durch den oberen Tisch 230 injizierten Gases vollständig mit dem zweiten Substrat 120 verbunden. Zum Beispiel kann ein Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 110 und 120 (z. B. ein Zellenspalt), die verbunden wurden, auf Grund des oben genannten Evakuierens des Innenraums in einem Vakuumzustand gehalten werden. Daher, nämlich auf Grund der Druckdifferenz zwischen dem Zellenspalt und dem belüfteten, abgedichteten Innenraum, können das erste und das zweite Substrat 110 und 120 im Wesentlichen miteinander verbunden werden.
Nachdem der Substratverbindungsprozess abgeschlossen ist, werden das erste und das zweite Substrat 110 und 120, die verbunden sind, aus der Substratverbindungsvorrichtung entladen, und der obere genannte Substratverbindungsprozess kann wiederholt werden.
Wie es gemäß den Prinzipien der Erfindung beschrieben wurde, ist die Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen on LCD-Vorrichtungen von Vorteil, da die Gesamtgröße derselben im Vergleich zu einschlägigen Substratverbindungsvorrichtungen verringert werden kann, da die erfindungsgemäße Substratverbindungsvorrichtung nicht mit der Funktion versehen ist, Dichtungsmaterial auf Substrate aufzutragen oder Flüssigkristallmaterial auf diesen 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 Verkürzen der Evakuierzeit kann die Zeitdauer verringert werden, die zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung erforderlich ist.
Ferner können die elastischen Elemente zwischen jedem der Tische und einer entsprechenden der Kammereinheiten vorhanden sein, um im Wesentlichen zu verhindern, dass sich die Fläche der Befestigungsplatten innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung konvex durchbiegt, und zwar obwohl sich die Kammereinheiten auf Grund des Gewichts der Tische und der Druckdifferenz zwischen dem evakuierten Innenraum und dem Atmosphärendruck der Außenumgebung konvex durchbiegen. Demgemäß können die Substrate vollständig miteinander verbunden werden.
Der Fachmann erkennt, dass an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. So soll die Erfindung die Modifizierungen und Variationen derselben abdecken, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente gelangen.

Claims

Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtung, mit: – einem Grundrahmen (100); – einer am Grundrahmen (100) montierten unteren Kammereinheit (220); – einer oberen Kammereinheit (210), die mit der unteren Kammereinheit (220) verbindbar ist, wobei die beiden Kammereinheiten (210, 220) im miteinander verbundenen Zustand einen Innenraum bilden; – einem mit der oberen Kammereinheit (210) verbundenen oberen Tisch (230) mit einer Befestigungsplatte (231) zum Befestigen eines ersten Substrats (110); – einem mit der unteren Kammereinheit (220) verbundenen unteren Tisch (240) mit einer Befestigungsplatte (241) zum Befestigen eines zweiten Substrats (120); – zumindest einem elastischen Element (300), das zwischen der oberen Kammereinheit (210) und der Befestigungsplatte (231) des oberen Tischs (230) angeordnet ist; und – zumindest einem elastischen Element (300), das zwischen der unteren Kammereinheit (220) und der Befestigungsplatte (241) des unteren Tischs (240) angeordnet ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elastischen Elemente (300) Rückstellkräfte auf die obere und die untere Kammereinheit (210, 220) ausüben, wenn sich die obere und die untere Kammereinheit (210, 220) im verbundenen Zustand bei einem evakuierten Innenraum nach innen verbiegen.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die elastischen Elemente (300) eine Schraubenfeder aufweisen.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die elastischen Elemente (300) eine Tellerfeder aufweisen, die ohne Last kegelförmig geformt ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die elastischen Elemente (300) eine Blattfeder aufweisen.
Substratverbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest zwei elastische Elemente (300) zwischen der oberen Kammerein heit (210) und der Befestigungsplatte (231) des oberen Tisches (230) sowie zumindest zwei elastische Elemente (300) zwischen der unteren Kammereinheit (220) und der Befestigungsplatte (241) des unteren Tisches (240) angeordnet sind.
Substratverbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der obere Tisch (230) ferner eine Fixierplatte (232) aufweist, die mit der oberen Kammereinheit (210) verbunden ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der zumindest eines der elastischen Elemente (300) zwischen der Fixierplatte (232) des oberen Tisches (230) und der oberen Kammereinheit (210) angeordnet ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der zumindest eines der elastischen Elemente (300) zwischen der Fixierplatte (232) und der Befestigungsplatte (231) des oberen Tisches (230) angeordnet ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der untere Tisch (240) ferner eine Fixierplatte (242) aufweist, die mit der unteren Kammereinheit (230) verbunden ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 10, bei der zumindest eines der elastischen Elemente (300) zwischen der Fixierplatte (242) des unteren Tisches (240) und der unteren Kammereinheit (230) angeordnet ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der zumindest eines der elastischen Elemente (300) zwischen der Fixierplatte (242) und der Befestigungsplatte (241) des unteren Tisches (240) angeordnet ist.
Substratverbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest eine der Befestigungsplatten (231, 241) über mehrere elektrostatische Spannfutter (231a, 241a) verfügt.
Substratverbindungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der zwischen der zumindest einen der Befestigungsplatten (231, 241) und der zugehörigen Kammereinheit (210, 220) mehrere elastische Elemente (300) angeordnet sind, deren Positionen denen der mehreren elektrostatischen Spannfutter (231a, 241a) entsprechen.
Substratverbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Befestigungsplatten (231, 241) aus rostfreiem Stahl oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
Substratverbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest eine der Befestigungsplatten (231, 241) mindestens 40 mm dick ist.
Verfahren zum Herstellen eines Displays, umfassend: – Bereitstellen eines oberen Tischs (230), der über mindestens ein elastisches Element (300) mit einer oberen Kammereinheit (210) gekoppelt ist; – Bereitstellen eines unteren Tischs (240), der über mindestens ein elastisches Element (300) mit einer unteren Kammereinheit (240) gekoppelt ist; – Laden eines ersten Substrats (110) auf den oberen Tisch (230); – Laden eines zweiten Substrats (120) auf den unteren Tisch (240); – Verbinden der oberen und der unteren Kammereinheit (210, 220) zum Erzeugen eines Innenraums, der das erste und das zweite Substrat (110, 120) umgibt, wobei je eine Fläche des oberen und des unteren Tisches (230, 240) einander gegenüberstehen und zueinander parallel ausgerichtet sind; – Evakuieren des Innenraums, wobei die einander gegenüberstehenden Flächen des oberen und des unteren Tisches (230, 240) parallel bleiben, obwohl sich eine Innenfläche der oberen und der unteren Kammereinheit (210, 220) zu ihnen hin durchbiegen; und – Verbinden des ersten und des zweiten Substrats (110, 120) miteinander im evakuierten Innenraum.