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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Herstellvorrichtungen, genauer gesagt eine Substratverbindungsvorrichtung
zum Herstellen von Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtungen,
die durch Flüssigkristall-Verteilverfahren
hergestellt werden.
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Hintergrund
der einschlägigen
Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die 1 und 2 veranschaulichen eine einschlägige Substratverbindungsvorrichtung,
wie sie bei der Herstellung von LCD-Tafeln verwendet wird, die mit
verteiltem Flüssigkristallmaterial
versehen sind.
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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.
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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.
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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.
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Nun
wird ein Verfahren zum Herstellen einer LCD-Tafel unter Verwendung
der Substratverbindungsvorrichtung der einschlägigen Technik detaillierter
beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
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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;
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3A veranschaulicht
einen Anfangszustand einer Substratverbindungsvorrichtung zum Herstellen
von LCD-Tafeln gemäß den Prinzipien
der Erfindung in einem entladenen Zustand;
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3B veranschaulicht
einen oberen und einen unteren Tisch in der in der 3A dargestellten
Substratverbindungsvorrichtung;
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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;
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5 veranschaulicht
das Laden eines ersten Substrate innerhalb der Substratverbindungsvorrichtung
gemäß den Prinzipien
der Erfindung;
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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;
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7A und 7B veranschaulichen
das Erzeugen eines Vakuums in Kammereinheiten der Substratverbindungsvorrichtung
gemäß den Prinzipien
der Erfindung; und
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8 veranschaulicht
das Belüften
von Kammereinheiten in der Substratverbindungsvorrichtung gemäß den Prinzipien
der Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nun
wird ein Verfahren zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung unter Verwendung
der Substratverbindungsvorrichtung detaillierter beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.