用于制造液晶显示装置的粘合设备和系统的制作方法

专利名称：用于制造液晶显示装置的粘合设备和系统的制作方法
本申请要求分别在2002年3月8日、2002年3月8日和2002年3月20日提交的韩国申请Nos.P2002-0012410、P2002-0012439和P2002-0015081的权益，在本文中通过参考加以结合。
尽管为LCD装置开发了多种技术，但是，用于增强LCD装置的图像质量的工作是矛盾的。因此，为了将LCD装置用作通用的显示装置，LCD装置必须有高图像质量，即高清晰度和亮度，而且必须是大尺寸并保持轻重量、薄外观和低耗电的特点。
可以用LCD注射法来制造LCD装置，其中，将其上形成有密封剂图形的一个基板在真空下与另一基板粘合，经注射孔向其中注射液晶材料。或者，可以用液晶滴注法来制造LCD装置，如日本专利特许公开Nos.H11-089612和H11-172903所公开的那样，其中，提供其上滴注了液晶的一个基板和另一基板，沿垂直方向相对放置的两个基板粘合在一起。在这两个方法中，液晶滴注法的优点可以将不同的元件直接分布到基板表面上。


图1是根据现有技术，在装载程序期间液晶显示器粘合设备的截面图。图1中，粘合设备设有形成外形的框架10、上平台21、下平台22、密封剂出口部分(未示出)、液晶滴注部分30、上室部分31、下室部分32、室移动系统40和平台移动系统64。将密封剂出口部分(未示出)和液晶滴注部分30附着到框架10的侧面上，将上和下室部分31和32相互分开。
室移动系统40包括驱动电动机，用于选择性地将下室部分32移动到粘合程序期间的位置，或者移动到执行密封剂释放和液晶材料的滴注的位置。
平台移动系统64设有电动机、轴61、外壳62、直线导轨63、滚珠丝杠65和螺母壳66。上平台21由附着到外壳66上的轴61保持。外壳66用直线导轨附着到框架67上，电动机64附着到框架67上的支架68上，用于沿向上和向下的方向驱动螺母壳66。用滚珠丝杠65和螺母壳66传输驱动功率，螺母壳66经测压元件69与外壳66连接。
现在解释根据现有技术用粘合设备制造LCD的过程步骤。首先，将上基板51装载到上平台21上，将下基板52装载到下平台22上。因此，如图1所示，用室移动系统40将具有下平台22的下室部分32移动到用于密封剂涂敷和液晶滴注的位置。
下面，如图2所示，当用密封剂出口部分(未示出)和液晶滴注部分30完成密封剂涂敷和液晶滴注时，用室移动系统40将下室部分32移动到用于粘合上和下平台51和52的位置。然后，用室移动系统40对准上和下室单元31和32，将上和下室部分31和32附着在一起以形成密闭的室。下面，用真空系统降低密闭的室内的压力以在密闭的室内产生真空状态。然后，用电动机64将轴61沿向下的方向移动，从而将上平台21移动到将上和下基板51和52粘合在一起。测压元件69起压力传感器的作用，用于参考测压元件69产生的负载信号控制电动机64。因此，可以将粘合压力的量控制位预置的值。
然而，根据现有技术的粘合设备有如下问题。首先，在重复使用周期之后，发生用于使上平台21沿向上和向下方向移动的系统的位置变化。因此，发生因上平台的平坦所致的错误。另外，由于平台移动系统的传动轴65从驱动电动机64接收驱动力，以便用精确的力将上平台21沿向下的方向移动，在初始处理之前难以实现上平台21的准确平坦设定。
第二，上平台21的特殊部分的磨损会导致上和下基板51和52的特殊部分处粘合不好。因此，当发生沿上平台21的下表面的高度差时，上和下基板51和52的粘合是有缺陷的。例如，如图3所示，在粘合上和下基板51和52期间，液晶材料LC的弥散分布不完全。因此，在相邻密封剂部分之间形成间隙S，从而阻止液晶材料LC均等的弥散。例如，当在其上落有液晶材料LC的下基板52的一部分高于涂敷密封剂的部分时，即使在其上涂敷有密封剂的部分不充分受压时，测压元件69(图1和2中)也读取为上和下基板51和52完全粘合。这样，密封剂不充分受压，密封部分破裂。破裂的密封导致上和下基板51和52的粘合不适当，使周围空气渗入装置中。
本发明的一个目的是提供粘合设备，用于制造液晶显示装置，它可在基板粘合之前测量平台平坦度并补偿多个平台的多个部分之间的差。
本发明的另一目的是在用于制造液晶显示装置的粘合设备中提供补充施压装置，这里，可以向粘合后基板的指定部分施加增加的力。
在下面的描述中说明本发明的其他特点和优点，可从描述中部分明了，或者可从本发明的实践中知晓。用书面描述和权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点并遵循本发明的目的，如具体和概括描述的那样，用于制造液晶显示装置的粘合设备包括真空室，用于将第一和第二基板粘合在一起；上平台和下平台，相对布置在真空室中的上部空间和下部空间中；和施压系统，与上或下平台耦联，用于向上或下平台的不同部分施加第一和第二压力。
在另一方面中，用于制造液晶显示器的粘合设备包括真空室，用于将第一和第二基板粘合在一起；上平台和下平台，相对布置在真空室的上部空间和下部空间中；至少一个凹陷，形成在上和下平台中至少一个的工作表面中；和补充施压系统，设在从工作表面突起的凹陷内。
另一方面，用于将第一和第二基板粘合在一起的粘合设备中的补充施压系统包括可移动施压掩模，具有突向第一或第二基板的密封剂区域的多个突起部分。
要知道，上述概括描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，是为了提供对如权利要求的本发明的进一步解释。
图4是按照本发明的示例施压系统的透视图。图4中，可以将施压系统定位在真空室100内，用于粘合上和下基板510和520。施压系统可以包括定位在真空室100的上部空间和下部空间内的上平台210和下平台220。另外，施压系统可以包括主要施压系统和多个补充施压系统。主要施压系统可以定位在上和/或下平台210和220的中心部分，用于在粘合过程期间向上和下基板510和520施加压力。
主要施压系统可以包括主螺旋轴311，用于使主要施压系统沿向上和向下的方向移动；主驱动电动机312，用于使主螺旋轴311沿向上和向下的方向移动；螺母壳313，与主螺旋轴311耦联；和主可移动轴314，与螺母壳313连接。主驱动电动机312可以与主螺旋轴311耦联并可附着到框架(未示出)上。主可移动轴314可以与上平台210的顶表面的中心部分连接，或者可以与下平台220的底表面的中心部分连接。另外，主要施压系统可以包括主测压元件315，用于通过主可移动轴314来改变施加的压力，并可以附着到主螺旋轴311上。
补充施压系统可以沿上和下平台210和220的外周表面附着，用于在上和下基板510和520的粘合过程期间施加补偿压力或附加压力。补充施压系统可以包括至少一个副螺旋轴321、至少一个副驱动电动机322、与副螺旋轴321耦联的螺母壳323、与螺母壳323耦联的副可移动轴324和至少一个副测压元件325。副螺旋轴321可以与副驱动电动机322耦联，副驱动电动机322可以附着到框架(未示出)上。副驱动电动机322可以选择性地沿向上和向下的方向移动螺旋轴321，用于在粘合过程期间向上和下基板510和520施加压力。副可移动轴324可以沿上平台210的顶表面的外周部分附着，或者可以沿下平台220的底表面的外周部分附着。例如，每个副可移动轴324可以在上平台210的每个角或者上平台210的长边的中间部分或者上平台210的短边的中间部分处附着到上平台210的上表面上。另外，每个副可移动轴324可以在下平台220的每个角或者下平台220的长边的中间部分或者下平台220的短边的中间部分处附着到下平台220的底表面上。因此，可以因上和下平台210和220的不均匀磨损而执行上和下平台210和220的位置变化形成补偿。
副测压元件325可以与副螺旋轴321连接以改变施加到副螺旋轴321上的压力。主测压元件315和副测压元件325可以与一个控制器(未示出)或各个控制器(未示出)连接，以通过传输反馈/控制信号来控制在粘合设备的操作。
另外，可以提供平坦度测量系统(未示出)，诸如位置传感器(光学传感器)、指示表和压力感光纸，用于确定上和下平台210和220的特殊位置处发生的偏离或磨损。诸如光学传感器的多种位置传感器可以附着到真空室100的内部或外部。因此，传感器提供偏离的实时测量。
在本发明的粘合设备的施压系统中，驱动电动机312和322可以附着到框架(未示出)上，或者附着到真空室100的外壁上，其中，可移动轴314和324可以与上和下平台210和220连接，它们可通过真空室100的顶部或底部。这样，上和下平台210和220可以分别用螺母壳313和323经螺旋轴311和321来接收驱动力。因此，可以密封与可移动轴314和324耦联的真空室100的部分，用于在粘合过程期间保持真空室100的真空状态。
本发明的粘合设备可以包括主螺旋轴311，用于沿向上和向下的方向移动上平台210；和4个副螺旋轴321，用于提供因上平台210缺乏平坦度所造成的校正，并用于在开始粘合过程的初始阶段之前设定上平台210的平坦度参考值。因此，当发生因延长使用或磨损造成的偏离时，可以在粘合过程期间施加不同的压力。
现在解释本发明粘合设备粘合基板的示例过程。
图5是按照本发明在真空室内的示例施压系统的截面图。图5中，当重复驱动粘合设备时，可磨损上和下平台210和220。因此，上和下平台210和220的表面可不完全平行。当确定上平台210的特殊部分至少部分磨损时，可以将偏离程度S和偏离部分的位置坐标存储在控制器(未示出)中。
图6是按照本发明，在粘合程序之前施压系统的截面图。图6中，当启动粘合设备时，可以用机械臂300将基板510和520装载到上和下平台210和220上，上和下平台210和220分别定位在真空室100内。然后，在分别将基板510和520装载在上和下平台210和220上之后，可以密封真空室100。
图7是按照本发明，在粘合程序期间的施压系统的截面图。图7中，可以抽空真空室100，控制器(未示出)可以驱动驱动电动机312和322，以使与上平台210连接的螺旋轴311和321沿向下的方向移动。在用控制器驱动螺旋轴311和321期间，可以确定上和下平台210和220的特殊部分的偏离程度S。然后，可以计算偏离程度所要求的补偿值R，可以确定偏离的位置，用于在设定一个副螺旋轴321向下移动的距离时补偿算得的值R。可以用自动程序和自动程序控制器(未示出)来执行补偿值的计算和补偿方法，或者可以用手工计算和个人的手动操作来执行补偿值的计算和补偿方法。
在粘合过程期间，附着到主要施压系统和补充施压系统上的测压元件315和325可以继续测量螺旋轴311和副螺旋轴321供应的压力的量。因此，测压元件315和325可以向控制器(未示出)提供反馈信号以改变传输到驱动电动机312和322的控制信号。这样，测压元件315和325、螺旋轴311、副螺旋轴321以及驱动电动机312和322可以补偿偏离度S(图5中)。
例如，当上平台210的特殊角部分与上平台210的其它部分相比偏离约2mm，控制器(未示出)可以设定副螺旋轴321的旋转量，使得附着到上平台210的特殊角部分上的副可移动轴324可以沿向下的方向移动相应于2mm偏离量的距离。另外，螺母壳323可以根据旋转量沿向下的方向移动，目的是使副可移动轴324沿向下的方向移动。因此，在补充施压系统补偿偏离之后，可以根据补偿设定值驱动驱动电动机312和322，从而将基板510和520粘合在一起。
另外，如果偏离的上平台210的部分定位在上平台210的角部分处，但是在定位于相邻副可移动轴324之间的上平台210的部分处，可以补偿相邻副可移动轴324的驱动电动机322的设定值。
图8是按照本发明的示例补充施压系统的截面图。图8中，补充施压系统可以包括上和下平台210和220，其中，上平台210可以包括按压部分410、至少一个升高轴420和至少一个驱动部分430。类似地，虽然未显示，但是，下平台220还可以包括按压部分、至少一个升高轴和至少一个驱动部分。按压部分410可以形成为一个单元，用于通过从升高轴420施加移动力而沿向上和向下的方向移动。升高轴420可以通过上平台210，上平台210可以包括沿上平台210的工作平面，即底表面定位的凹陷211，用于容纳按压部分410。按压部分410可以包括防止上基板510划伤的材料。
由按压部分410下压的上和下基板510和520的部分可以包括涂敷在上面的密封剂材料，或者可以包括形成在上面的虚拟区域。形成在上平台210内的凹陷211可以相应于上和下基板510和520的部分，在其上涂敷有密封剂，或者形成在上平台210内的凹陷211可以相应于虚拟区域。
驱动部分430可以经升高轴420沿向上和向下的方向移动。驱动部分430可以包括液压或气压圆筒或者用于施加压力的电动机。可以确定驱动部分的总数，目的是均一地将驱动部分430的压力传输到按压部分410。
图9是按照本发明的补充施压系统的透视图。图9中，按压部分410可以包括互连横梁的阵列。每个驱动部分430可以经升高轴420与最外的横梁的角以及在最内横梁的交叉处连接。
图10是按照本发明，在粘合程序之前的补充施压系统的截面图。图10中，在粘合过程期间，一旦上和下基板510和520分别装载在上和下平台210和220上，就可以抽空真空室100。然后，主要施压系统就能沿向下的方向移动上平台210，从而将分别保持在上和下平台210和220上的上和下基板510和520粘合在一起。
图11是按照本发明，在粘合程序期间的补充施压系统的截面图。图11中，在粘合过程进行期间，可以启动补充施压系统。例如，随着控制器(未示出)控制驱动部分430，驱动部分430可以沿向下的方向移动升高轴420，该控制器与用于主要施压系统的主驱动电动机312的控制器(未示出)分开。下面，随着升高轴420沿向下的方向移动，定位在上平台210的凹陷211内的按压部分410可以从凹陷211(图8中)突到一个高度。因此，按压部分410可以从上平台210的底平面突起。这样，与按压部分410相对的上基板510的特殊部分可以设有高于上基板510的其它部分的压力，使得上基板510的特殊部分可以比上基板的其它部分更紧地与第二基板520粘合。例如，设有高压力的上基板510的特殊部分可以包括密封剂材料和/或隔板，而设有低压力的上基板510的其它部分可以包括液晶材料。
一完成粘合过程，主要施压系统就可以沿向上的方向移动上平台210，补充施压系统装置的驱动部分430可以沿向上的方向移动升高轴420以将按压部分410容纳到凹陷211中。另外，随着释放将上基板520附加到上平台210上，上基板520与上平台210分离，从而粘合后上和下基板510和520可以保持在下平台220处。下面，可以在用机械臂(未示出)使真空室100返回大气压之后，从真空室100移去粘合后上和下基板510和520。
不必只在粘合过程期间利用根据本发明的示例补充施压系统。例如，可以在完成基板的粘合之后利用根据本发明的补充施压系统。
图12是按照本发明的另一补充施压系统的平面图。图12中，补充施压系统可以包括上平台210，具有多个按压部分410，用于使其上涂敷有密封剂材料的各个单元区域受压；和多个驱动部分430，经多个升高轴420与按压部分410连接。因此，由于上平台210的磨损区域，可以单独补偿每个单元区域。补充施压系统的优点在于可以在有必要施加附加压力时只向特殊单元区域施加压力。
图13说明了显示按照本发明的另一示例补充施压系统的平面图。图13中，补充施压系统可以包括上平台210，有多个按压部分410，与使其上涂敷有密封剂材料的各组单元区域受压；和多个驱动部分430，经多个升高轴420与按压部分410连接。因此，由于上平台210的磨损区域，可以单独补偿每组单独的单元区域。补充施压系统的优点在于可以在有必要施加附加压力时只向特殊组的单元区域施加压力。
图14是按照本发明的另一示例补充施压系统的平面图。图14中，补充施压系统可以用与密封剂部分一致的形式，向不同形式的不同基板模型的涂敷有密封剂的部分施加压力。例如，可以通过将按压部分410分为多个块并通过各个驱动部分430和升高轴420选择性地启动这些块，实现与不同基板模型的不同密封剂涂敷部分的不同形式一致的选择突起。
图15是按照本发明的另一示例补充施压系统的透视分解图。图15中，补充施压系统可以包括可移动施压掩模600，它可以用于上平台210或下平台220，突起部分610从要求比其它部分施加更高压力的每个部分突起。因此，当完成粘合过程之后，可以向上平台210施加施压掩模600而不移去粘合后第一和第二基板510和520。另外，可以向下平台220施加施压掩模600，其中，可以将粘合后第一和第二基板510和520放在施压掩模600的顶上，再次向特殊部分施加重复的压力。
施压掩模600可以包括不要求覆盖整个上平台210的系统。这种情况下，可以沿上平台210的整个底表面，即与下平台220相对的表面形成多个耦联槽(未示出)，可以将具有要求的高度的突起插入可要求重施加压力的不同中的多个耦联槽之一中。
图16是按照本发明，在粘合程序之前的另一补充施压系统的截面图。图16中，可以用固定系统620将施压掩模600附着到上平台210上，用于防止施压掩模600在对第一和第二基板510和520的粘合过程期间落出上平台210。固定系统620可以包括钩621，形成在施压掩模600或上平台210上；握器(catch)622，形成在施压掩模600和上平台210的另一个上。或者，可以用螺丝624将施压掩模600固定到上平台210上，如图18所示。
根据本发明的施压掩模600可不限于与上平台210分开以便与上平台210配合的系统。例如，施压掩模600可以永久地与上平台210耦联，使得在真空粘合过程期间可不移去施压掩模600。因此，施压掩模600可以包括允许真空吸附或静电吸附的结构，使得第一基板510可以装载到上平台210上。
现在解释本发明用补充施压系统，在一系列步骤中向第一和第二基板补充施加压力的示例过程，这一系列步骤用于向粘合后第一和第二基板的密封剂涂敷区域附加施加压力。
图17是按照本发明，在粘合程序期间补充施压系统的截面图。图17中，当向特殊部分施加压力，或者可要求粘合后第一和第二基板510和520的整个部分时，可以用固定系统(未示出)将根据本发明的施压掩模600附着到上平台210上。当施压掩模600附着到上平台210上时，可以使主要施压系统的主驱动电动机312能沿向下的方向移动与上平台210连接的主螺旋轴311。因此，施压掩模600可再向下压到粘合后第一和第二基板510和520上。这样，与粘合后第一和第二基板510和520的特殊部分，即，密封剂涂敷部分相比，施压掩模600的突起部分610可以向下突起，以紧紧地粘合特殊部分。
下面，当完成附加施压时，可以再次驱动主要施压系统的主驱动电动机312，沿向上的方向移动上平台210。因此，一旦上平台210已经充分地沿向上的方向移动，就可以用机械臂(未示出)从真空室100卸载粘合后第一和第二基板510和520，可以将要粘合的一对第一和第二基板装载到真空室100上，以重复粘合过程和附加施压。
根据本发明的施压掩模600也可以提供对上和下平台210和220的特殊部分处发生的偏离的补偿操作。例如，当磨损了上和下平台210和220的特殊部分时，施压掩模600可以包括定位在上和下平台210和220的特殊部分处的突起部分310，从而补偿上和下平台210和220的磨损部分所造成的偏离。
对于本领域的技术人员，很明显，可以在本发明的液晶显示器粘合设备中进行多种修改和变化而不背离本发明的精神或范围。这样，本发明会覆盖本发明的修改和变化，只要它们在所附加的权利要求及其等同内容的范围之内。
权利要求
1.一种用于制造液晶显示装置的粘合设备，包括真空室，用于将第一和第二基板粘合在一起；上平台和下平台，相对布置在真空室的上部空间和下部空间中；和施压系统，与上和下平台之一耦联，用于向上或下平台的不同部分施加第一和第二压力。
2.根据权利要求1所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，施压系统包括主要施压系统，附着到上或下平台的中心区域上，用于施加第一压力；和至少一个补充施压系统，沿上和下平台之一的外周部分附着，用于至少向上或下平台的特殊部分施加第二压力。
3.根据权利要求2所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，主要施压系统包括可移动轴，与上或下平台的中心区域耦联；螺母壳，与可移动轴耦联；螺旋轴，用于移动螺母壳；和驱动电动机，用于旋转螺旋轴。
4.根据权利要求3所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，主要施压系统还包括附着到螺旋轴上的测压元件。
5.根据权利要求2所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，补充施压系统包括可移动轴，沿上或下平台的外周部分耦联；螺母壳，与可移动轴耦联；螺旋轴，用于移动螺母壳；测压元件，附着到螺旋轴上；和驱动电动机，与螺旋轴耦联，用于旋转螺旋轴。
6.根据权利要求2所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，沿下平台的顶表面或上平台的底表面的外周设置多个补充施压系统。
7.根据权利要求1所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，还包括平坦度测量系统，用于确定上和下平台的相对表面的磨损。
8.根据权利要求7所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，平坦度测量系统包括用于感测上或下平台的特殊部分的平坦度的装置。
9.根据权利要求8所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，用于感测平坦度的装置包括位置传感器、指示表和压力感光纸中的至少一个。
10.一种用于制造液晶显示器的粘合设备，包括真空室，用于将第一和第二基板粘合在一起；上平台和下平台，相对布置在真空室的上部空间和下部空间中；至少一个凹陷，形成在上和下平台中至少一个的工作表面中；和补充施压系统，设在从工作表面突起的凹陷中。
11.根据权利要求10所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，补充施压系统定位成与第一或第二基板的密封剂涂敷区域对准。
12.根据权利要求10所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，补充施压系统包括按压部分，用于接触第一或第二基板的区域；升高轴，通过凹陷并与按压部分连接；和驱动部分，与升高轴耦联。
13.根据权利要求12所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，第一或第二基板的区域包括密封剂。
14.根据权利要求12所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，第一或第二基板的区域包括虚拟区域。
15.根据权利要求12所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，按压部分包括防止在第一或第二基板的表面上形成划伤的材料。
16.根据权利要求12所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，驱动部分包括液压圆筒、气压圆筒或电动机中的至少一个。
17.根据权利要求10所述的用于制造液晶显示装置的粘合设备，其特征在于，补充施压系统附着到上平台上。
18.一种用于把第一和第二基板粘合在一起的粘合设备中的补充施压系统，其特征在于，包括可移动施压掩模，具有向第一或第二基板的密封剂区域突起的多个突起部分。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，可移动施压掩模附着到粘合设备的上平台或下平台上。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，可移动施压掩模包括与形成在上和下平台中的握器啮合的钩。
21.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，可移动施压掩模包括与形成在上和下平台中的附着孔对准的固定孔。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造液晶显示装置的粘合设备，包括真空室，用于将第一和第二基板粘合在一起；上平台和下平台，相对布置在真空室的上部空间和下部空间中；和施压系统，与上平台或下平台耦联，用于向上平台或下平台的不同部分施加第一和第二压力。
文档编号G02F1/1339GK1448768SQ0310541
公开日2003年10月15日 申请日期2003年2月20日 优先权日2002年3月8日
发明者卞溶相, 李相硕, 朴相昊 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社