CN100397210C - 制造液晶显示装置的基板粘合设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于制造液晶显示(LCD)装置的基板粘合设备，包括工作台，其中通过设置弹性部件将工作台的弯曲程度减小到最小。

Description

制造液晶显示装置的基板粘合设备
本申请要求2002年11月18日申请的第P2002-71710号韩国申请的权益，相对于本申请所涉及的所有目的而言，在本申请中将上述申请以引用的形式加以结合。
技术领域
本发明涉及一种制造设备。更确切地说，本发明涉及一种在制造通过液晶分配法形成的液晶显示(LCD)装置时使用的基板粘合设备。
背景技术
随着信息社会的发展，对能够在体积薄、重量轻的情况下产生高质量图像和能耗低的显示器的要求日益增加。为了满足这种需求，已经对各种平板显示装置进行了大量研究，这些显示装置包括液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、真空荧光显示器(VFD)等。在某些情况下，这些显示技术中的某些技术已经应用到信息显示中。
在各种平板显示器中，LCD装置因其具有极佳的显示质量、重量轻、体积小和能耗低而得到了广泛使用。实际上，在诸如笔记本式PC机等便携式装置中，在选择显示器时，LCD技术已经代替了阴极射线管(CRT)。而且，即使是在台式PC机和TV监视器中，LCD装置也正变得更加普遍。
然而，尽管在LCD技术中开发了各种技术，但是在提高LCD装置图像质量方面的研究比起对LCD装置其他特征和优点(例如，重量轻、外形薄、能耗低等)的研究还显得很薄弱。因此，为了提高LCD装置作为显示器在各个应用领域里的使用率，必须开发能够用大尺寸屏幕显示高质量图像(例如，具有高分辨率和高亮度)同时仍然保持重量轻、厚度小和能耗低的LCD装置。
现有技术中的LCD装置通常是用液晶注入法或液晶分配法来制造。在用液晶注入法制造LCD时，是在两个基板之一上形成密封剂图形，其中密封剂图形包括注入孔；在第一真空室内将两个基板中的另一个粘合到上述有密封剂的基板上；以及在第二真空室内，通过注入孔注入液晶材料。日本专利申请第2000-284295号和2001-5405号公开了一种分配液晶材料的方法，其在将液晶材料分配到两个基板之一上之后，将两个基板中的另一个放置到上方，并在真空下粘合到分配了液晶材料的基板上。一般来说，液晶材料分配法比液晶材料注入更有益，这是因为液晶分配法减少了制造LCD板所需的步骤(例如，省略了形成液晶注入孔，注入液晶材料，密封液晶注入孔等步骤)，因而，简化了LCD板的制造过程。所以，用分配液晶材料的方法制造LCD板已经成为目前研究的主题。
图1和图2表示现有技术中在制造通过分配液晶材料形成的LCD板时使用的基板粘合设备。
参照图1和图2，现有技术中的基板粘合设备包括支架10、上工作台21、下工作台22、密封剂分配部件(未示出)、液晶材料分配部件30、上腔室单元31、下腔室单元32、腔室移动系统、和工作台移动系统。
通常，将密封剂分配部件(未示出)和液晶分配部件30设置在支架10的侧面区域上。而且可以将上腔室单元31和下腔室单元32彼此连接起来以便粘合LCD板的基板。
腔室移动系统通常包括用于将下腔室单元32横向移动到预定位置上的驱动电机40，所述预定位置是指基板粘合位置(S2)和密封材料涂敷位置以及液晶材料分配位置(S1)。工作台移动系统包括驱动电机50，该驱动电机使上工作台21上升和下降到预定位置。
下面将更详细地描述用现有技术中的基板粘合设备制造LCD板的方法。
将第二基板52固定到下腔室单元32的下工作台22上，腔室移动系统40将下腔室单元32移动到上腔室单元31的下方，使下工作台22处于上工作台21的下面。接着，工作台移动系统的驱动电机50将上工作台21下降到预定位置，将第一基板51固定到下降的上工作台21上。然后，使固定有第一基板51的上工作台21上升到预定位置。随后，腔室移动系统40将下腔室单元32移动到将第二基板52放到下工作台22上的位置。之后，腔室移动系统40将下腔室单元32移动到第一预定位置S1(如图1所示)。在第一预定位置S1上，分别用密封剂分配部件(未示出)和液晶分配部件30在第二基板52上进行密封剂涂敷工序和液晶材料分配工序。涂敷密封材料和分配液晶材料之后，腔室移动系统40将下腔室单元32移动到第二预定位置S2(如图2所示)，在该位置上可以分别将第一和第二基板51和52粘合到一起。接着，将上、下腔室单元31和32分别彼此连接到一起，使上、下工作台21和22分别处于封闭的空间内。然后用抽真空装置(未示出)在封闭的空间内形成真空。形成真空后，工作台移动系统50将上工作台21下降，使固定在上工作台21上的第一基板51与下工作台22上的第二基板52接触。使上工作台21下降到将两个基板彼此粘合，由此便完成了LCD板的制造。
然而，用上述现有技术中的基板粘合设备制造LCD装置存在缺点，这是因为上述现有技术中的基板粘合设备的整体尺寸过大。特别是当把现有技术中的基板粘合设备设计成制造大尺寸LCD板的设备时，这个问题显得尤其突出。在设计LCD装置的工艺流程时，现有技术中基板粘合设备过大的整体尺寸会带来问题，这是因为必须提供足够大的空间来安装现有技术的基板粘合设备同时还要留出用于放置其他工艺设备的空间。
此外，上、下腔室单元31和32之间的空间过大会增加基板粘合过程中形成真空所需的时间。
最后，现有技术中的基板粘合设备基本上不能防止工作台产生弯曲。更具体地说，由于工作台自身的重量以及由于基板粘合设备内部和外部之间的压力差会使上、下工作台发生弯曲。当工作台弯曲时，第一和第二基板会随之出现不良粘合。
发明内容
因此，本发明在于提供一种用于制造LCD装置的基板粘合设备，该设备基本上克服了因现有技术的局限和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的优点在于提供了一种用于制造LCD装置的基板粘合设备，其可降低在基板粘合过程中上、下工作台弯曲的程度。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中给出，其中一部分特征和优点可以从说明中明显得出或是通过本发明的实践而得到。通过在文字说明部分、权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的这些和其它优点。
为了得到这些和其它优点并根据本发明的目的，作为具体的和广义的描述，一种基板粘合设备，例如，可以包括：用于构成外部形状的基座；安装到基座上的下腔室单元；设置在下腔室单元之上并且可与下腔室连接的上腔室单元，所述上、下腔室单元可在基板粘合设备中产生凸弯；分别设置在上、下腔室单元的内部空间中用于分别固定第一和第二基板的上工作台和下工作台；以及在上、下腔室单元中的至少一个和上、下工作台中相应的一个之间设置的多个弹性部件，所述多个弹性部件向上、下腔室单元施加恢复力。
按照本发明的一个方面，可以将弹性部件设置成压簧、最初时为锥形的盘簧、和片簧中的至少一种，这些弹性部件能向上、下腔室单元中的至少一个以及上、下工作台中相应的一个提供恢复力，由此防止上、下工作台中相应的一个的表面在基板粘合设备中产生凸弯。因此，在工作台受压时可基本上避免上、下工作台产生变形并能对基板进行均匀粘合。
很显然，上面对本发明的一般性描述和下面的详细说明都是示例性和解释性的，其意在对本发明的权利要求作进一步解释。
附图说明
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明，其与本说明书相结合并构成说明书的一部分，所述附图表示本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。
附图中：
图1和图2表示现有技术中在制造通过液晶材料分配法形成的LCD板时所用的基板粘合设备；
图3A表示按照本发明的原理，用于制造LCD板的基板粘合设备的初始状态图；
图3B表示在图3A所示基板粘合设备中的上、下工作台；
图4A和4B表示按照本发明的原理，在制造LCD装置时能够防止上、下工作台产生弯曲的基板粘合设备；
图5表示按照本发明的原理，将第一基板放入基板粘合设备中的示图；
图6表示按照本发明的原理，在制造LCD装置的基板粘合设备中把装载的第一和第二基板固定到其各自的工作台上的示图；
图7A和7B表示按照本发明的原理，在制造LCD装置时在基板粘合设备的腔室单元中产生真空的示图；
图8表示按照本发明的原理，在制造LCD装置的基板粘合设备中腔室单元通气的示图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施例，所述实施例的实例示于附图中。在所有附图中将尽可能地用相同的参考标记表示相同或相似的部件。
参照图3A-8，按照本发明原理所述制造LCD装置的基板粘合设备例如可以包括基座100、上腔室单元210、下腔室单元220、上工作台230、下工作台240、多个弹性部件300、和密封装置(例如250)。
按照本发明的一个方面，可以将基座100安装到支撑结构或表面(例如，地面)上，该基座100可以构成基板粘合设备的外部形状，并可支撑下面将详细讨论的不同构件。
按照本发明的另一方面，可以分别将上、下工作台230和240安装到上腔室单元210和下腔室单元220上。如下面将会更详细描述的那样，上、下腔室单元210和220可选择性地彼此连接到一起以构成内部空间。
上腔室单元210例如可以包括暴露于外部环境下的上底板211和以不可移动的形式固定到上底板211周边下表面上的上腔室板212。按照本发明的一个方面，可以将上腔室板212设置成具有矩形边界并构成固定上工作台230的内部空间。由于上工作台230安装到上腔室单元210上，所以上工作台可以随着上腔室单元210上升和下降。按照本发明的另一方面，可以将第一密封件213布置在上腔室单元210的上底板211和上腔室板212之间以便把由上腔室板212形成内部空间与外部环境隔绝。按照本发明的一个方面，可以将第一密封件212设置成适合于密封的密封垫、O型圈等形式。按照本发明的另一方面，上工作台230可以固定连续装载的第一基板110。
下腔室单元220例如可以包括：安装到基座100上的下底板221和布置在下底板221周边上表面之上的下腔室板222。按照本发明的一个方面，可以将下腔室板222设置成具有矩边界并构成能安装下工作台240的内部空间。按照本发明的另一方面，下腔室板222可以相对于下底板221向左、右、前、后(即，横向)方向移动。按照本发明的另一方面，下腔室单元220可以包括将下底板221稳固地安装到基座100上的支撑板223。按照本发明的再一个方面，可以将第二密封件224布置在下腔室单元220的下底板221和下腔室板222之间并将由下腔室板222构成的内部空间与外部环境隔绝。按照本发明的一个方面，可以将第二密封件224设置成适合于密封的密封垫、O型圈等形式。按照本发明的另一方面，下工作台240可以固定连续装载的第二基板120。
按照本发明的原理，可以在下底板221和下腔室板222之间布置至少一个支撑部件225以便将下腔室板222保持在离下底板221的上表面预定距离处。支撑部件225可以包括固定到下腔室板222下部的第一端和可相对于下底板221沿横向移动的第二端，所述第二端固定到装在下底板221底部的块上。因此，支撑部件225能够使下腔室板222相对于下底板221产生向左、右、前、后方向的移动。
参照图3B，每个上、下工作台230和240分别包括安装板232和242，这些安装板分别安装到上腔室单元210和下腔室单元220中相应的一个上。此外，每个上、下工作台230和240可以分别包括用于分别固定第一和第二基板的固定板231和241。按照本发明的一个方面，可以将每个固定板231和241设置成静电吸盘(ESC)，以便通过静电电荷将基板固定到相应的一个工作台上。按照本发明的另一方面，每个固定板231和241例如可以分别包括四个静电吸盘231a和241a。按照本发明的再一个方面，每个固定板231和241例如可以另外包括多个孔(未示出)，以便传送固定各个基板的吸力。因此，每个固定板231和241可以由厚度至少约为40mm并且可以基本上防止弯曲的不锈钢、铝合金等材料制成。
按照本发明的一个方面，可以将弹性部件300设置在上腔室单元210和上工作台230之间以及下腔室单元220和下工作台240之间。此外，可以用这样的方式压缩弹性部件300，使其确保能在上、下腔室单元210和220中的其他构件产生弯曲时，各工作台230和240也不会产生弯曲。因此，即使是上、下腔室单元210和220在本发明的基板粘合设备中产生凸弯，也能最大限度地减小固定板231和241的弯曲程度。按照本发明的一个方面，可以将弹性部件300安装在固定板231、241和相应的一个安装板232、242之间。因此，弹性部件300基本上能够防止用于固定各第一和第二基板110、120的固定板231和241产生弯曲，由此，可以在基板粘合过程中在第一和第二基板110和120之间保持可靠和基本均匀的粘合。
按照本发明的另一个方面，并且同时参照图4A，可以将弹性部件300分别设置在安装板232、242和上、下腔室单元210、220中相应的一个之间。按照本发明的又一方面，并同时参照图4B，可以将弹性部件300分别设置在安装板232、242和固定板231、241中相应的一个之间，以及安装板232、242和上、下腔室单元210、220中相应的一个之间。
按照本发明的原理，可以将弹性部件300设置成，在例如基板粘合过程中，当各腔室单元210和220产生弯曲时能向各腔室单元210和220施加恢复力的压簧、初始时为锥形的盘簧(即，如图中所示，当不支撑外部负载时基本上为锥形的弹簧)、片簧等。例如，设置成初始时为锥形的盘簧的弹性部件300可以向较宽的区域提供恢复力。
按照本发明的原理，可以根据每个弹性部件300在基板粘合设备中的结构，将各个弹性部件设置成具有不同的恢复力常数。因此，具有不同恢复力常数的弹性部件300基本上能够防止上、下工作台230和240在基板粘合期间产生弯曲。例如，在现有技术所述基板粘合设备中的工作中心区通常比现有技术中工作台的周边区弯曲的程度更大。因此，按照本发明的一个方面，可以将位于每个工作台230和240中部附近的弹性部件300的恢复力常数设计成大于位于工作台230和240周边区的弹性件300的恢复力常数。按照本发明的另一方面，可以在工作台230和240的中部区域设置弹性件300，而在工作台230和240的周边区域设置基本上无弹性的块。，按照本发明的再一个方面，弹性件300的位置可以基本上对应于静电吸盘231a和241a的位置。
参照图3A，可以将密封装置250设置成用橡胶等材料制成的O型圈，该O型圈沿着下腔室单元220的下腔室板222的上表面装配。，按照本发明的一个方面，密封装置250可以从下腔室板222的上表面伸出预定高度，使得由彼此连接的上、下腔室单元210和220构成的内部空间基本上与外部环境隔绝。如在下面将更详细讨论的那样，按照本发明的另一方面，密封装置250可以从下腔室板222的上表面伸出预定厚度，该厚度足以防止由各上、下工作台230和240固定的基板在上、下腔室单元210和220最初连接时处于紧挨着的位置上。按照本发明的再一个方面，当密封装置250受到压缩时，密封装置250的厚度应足以使基板相互接触。
下面将更详细地描述使用基板粘合设备制造LCD装置的方法。
如图3A所示，首先使基板粘合设备处于未加载状态。接着，参照图5，通过装载机910将第一基板110装到上、下腔室单元210和220之间的空间内。然后，可以将第一基板110固定到上腔室单元210上并从基板粘合设备中移出装载机910。随后，如图6所示，通过装载机910将分配了液晶材料的第二基板120装入上、下腔室单元210和220之间的空间内并固定到下工作台240上。
参照图7A，在将第一和第二基板固定到其各自的工作台上之后，通过腔室移动装置使上腔室单元210下降。因此，腔室移动装置可以根据需要使上腔室单元210上升和下降。
按照本发明的原理，可以将腔室移动装置设置在基座100的内部，以及下腔室单元220之下，可以将其耦联到上腔室单元210上，以及使上腔室单元210上升/下降。然而，按照本发明的另一方面，可以将腔室移动装置设置在上腔室单元210中以便使上腔室单元210上升和下降。当使上腔室单元210下降时，上腔室单元210的下表面将与设在下腔室单元220上的密封装置250进行最初的接触。因此，由上、下腔室单元210和220构成并且在其内部设有固定的第一和第二基板110和120的内部空间可以基本上与外部环境隔绝，同时可以保持第一基板110和第二基板120彼此相隔预定距离。
在将内部空间基本密封后，对由相互连接的上、下腔室单元210和220构成的内部空间进行抽气以便建立真空并将第一和第二基板110和120彼此对准。
参照图7B，当对密封的内部空间抽气建立真空时，由于固定板231和241的重量、工作台230和240的重量以及密封的内部空间的真空状态和外部环境的大气压力之间的压力差的作用，使基板粘合设备中的上、下腔室单元210和220的中部变得向内(例如凸状)弯曲。另外，上、下工作台230和240的安装板232和242的中区可能分别产生凸弯。然而，设置在相应的一个上、下腔室单元210、220和固定板231、241之间(例如，相应的一个安装板232、234和固定板231、241之间)的弹性部件300可以向凸弯的上、下腔室单元210和220(或是安装板232、242)施加恢复力，使得固定板231和241的弯曲程度减到最小。因此，固定第一基板110的固定板231的表面可以与固定第二基板120的固定板241的表面基本保持平行。由于即使是在上、下腔室单元210和220出现凸弯的情况下，上、下工作台230和240的固定板231和241也能基本上保持不弯曲，所以，第一基板110的粘合表面可以与第二基板120的粘合表面基本保持平行。
对准之后，可以在通气的工序(venting process)中将第一和第二基板110和120彼此完全粘合到一起。参照图8，通气工序例如可以包括通过上、下工作台230和240引入氮气(N2)等气体并将气体引入由上、下腔室单元210和220构成的内部密封空间。当向密封的内部空间通气时，先期固定到上工作台230上的第一基板110与上工作台230分离并且在通过上工作台230引入的气体的作用下完全粘合到第二基板120上。例如，通过上述对内部空间抽气，可以使粘合的第一和第二基板110和120之间的空间(即盒间隙)保持在真空状态。因此，由于盒间隙和通气的内部密封空间之间存在压力差，所以可以将第一和第二基板110和120基本上彼此粘合在一起。
在完成了基板粘合工序后，将粘合的第一和第二基板110和120从基板粘合设备中取出并重复上述基板粘合工序。
如上面按照本发明的原理所述，由于与现有技术的基板粘合设备相比，本发明的基板粘合设备不设置为具有在基板上涂敷密封材料或分配液晶材料的功能，所以减小了基板粘合设备的整体尺寸，因此，这种制造LCD装置的基板粘合设备是有益的。而且，这种基板粘合设备简化了设计并节省了空间。此外，可以最大限度地减小由上、下腔室单元构成的内部空间的体积，从而减小了对内部空间抽真空所需的时间量。通过减少抽真空的时间，可以减少制造LCD装置所需的时间量。
此外，可以在每个工作台和相应的一个腔室单元之间设置弹性部件，从而即使是因工作台的重量以及抽真空的内部空间和外部环境的大气压力之间存在压力差而使腔室单元产生凸弯，固定板的表面也不会在基板粘合设备中产生凸弯。因此，可以将基板完全粘合到一起。
对于熟悉本领域的技术人员来说，很显然，可以对本发明做出各种改进和变型。因此，本发明意在覆盖那些落入所附权利要求及其等同物范围内的改进和变型。

Claims (21)

1.一种用于制造液晶显示装置的基板粘合设备，包括：
一基座；
一安装到基座上的下腔室单元，
可与下腔室单元连接的一上腔室单元，所述上、下腔室单元可在基板粘合设备中产生凸弯；
安装到上腔室单元上的一上工作台，所述上工作台用于固定第一基板；
安装到下腔室单元上的一下工作台，所述下工作台用于固定第二基板；和
分别设置在上、下腔室单元以及上、下工作台之间的多个弹性部件，所述多个弹性部件向上、下腔室单元施加恢复力。
2.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，多个弹性部件包括螺旋弹簧。
3.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，多个弹性部件包括最初时为锥形的盘簧。
4.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，多个弹性部件包括片簧。
5.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，多个弹性部件包括至少一个设置在上腔室单元和上工作台之间的弹性部件和至少一个设置在下腔室单元和下工作台之间的弹性部件。
6.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，多个弹性部件包括至少两个设置在上腔室单元和上工作台之间的弹性部件和至少两个设置在下腔室单元和下工作台之间的弹性部件。
7.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，至少一个上、下工作台包括：
一安装板，其耦联到上、下腔室单元中相应的一个上；和
一固定板，其固定第一和第二基板中相应的一个。
8.根据权利要求7所述的基板粘合设备，其特征在于，在安装板和上腔室单元之间设置多个弹性部件。
9.根据权利要求7所述的基板粘合设备，其特征在于，在安装板和下腔室单元之间设置多个弹性部件。
10.根据权利要求7所述的基板粘合设备，其特征在于，在安装板和固定板之间设置多个弹性部件。
11.根据权利要求10所述的基板粘合设备，其特征在于，进一步包括设置在安装板和上腔室单元之间的至少一个弹性部件。
12.根据权利要求10所述的基板粘合设备，其特征在于，进一步包括设置在安装板和下腔室单元之间的至少一个弹性部件。
13.根据权利要求7所述的基板粘合设备，其特征在于，固定板包括多个静电吸盘。
14.根据权利要求13所述的基板粘合设备，其特征在于，在与多个静电吸盘相应的位置上设置多个弹性部件。
15.根据权利要求7所述的基板粘合设备，其特征在于，固定板包括不锈钢。
16.根据权利要求7所述的基板粘合设备，其特征在于，固定板包括铝合金。
17.根据权利要求7所述的基板粘合设备，其特征在于，固定板的厚度至少为约40mm。
18.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，在上腔室单元和上工作台之间设置多个弹性部件。
19.根据权利要求1所述的基板粘合设备，其特征在于，在下腔室单元和下上作台之间设置多个弹性部件。
20.一种制造显示器的方法，包括：
通过至少一个弹性部件形成上工作台与上腔室单元的耦联；
通过至少一个弹性部件形成下工作台与下腔室单元的耦联；
将第一基板放到上工作台上；
将第二基板放到下工作台上；
将上、下腔室单元相互连接形成包围第一和第二基板的内部空间；
将内部空间抽真空，其中使上、下腔室单元的内表面相对于第一和第二基板产生凸弯，同时使面对下工作台表面的上工作台表面基本上与下工作台表面保持平行；和
在内部空间中将第一和第二基板粘合到一起。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，粘合包括在抽真空的内部空间中将第一和第二基板粘合。
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