专利名称：：液晶显示屏制造工艺中硬化封框胶的方法及装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及液晶显示(LCD)装置的制造方法及制造装置。技术背景传统的CRT显示器依靠阴极射线管发射电子撞击屏幕上的磷光粉来显示图像，但液晶显示的原理则完全不同。通常，液晶显示(LCD)装置具有上基板和下基板，彼此有一定间隔和互相正对。形成在两个基板上的多个电极相互正对。液晶夹在上基板和下基饭之间。电压通过基板上的电极施加到液晶上，然后根据所作用的电压改变液晶分子的排列从而显示图像、因为如上所述液晶显示屏不发射光，它需要光源来显示图像.因此，液晶显示屏具有位于液晶面板后面的背光源。根据液晶分子的排列控制从背光源入射的光量从而显示图像。如图l所示，在两块偏光片之间夹有玻璃基板、彩色滤光片、电极、液晶层和晶体管薄膜，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。背光源发出的光线经过下偏光片，成为具有一定偏振方向的偏振光。晶体管控制电极之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩膜色层后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片，则显示出相应的颜色；电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同。通过红绿蓝三种颜色的不同光强的组合来显示五颜六色的图像。如图所示液晶装置是在2枚玻璃或者石英基板之间封入一定量的液晶而构成。彩色膜和控制电压写入的有源薄膜晶体管(TFT)矩阵可以同时作在一块极板上(ColorFilteronArray或ColorFilterOnTFT技术)，也可以分别做到两张对向贴合的基板上。两块基板分别制造，在成盒工程中，在其中一块玻璃基板上制作环形封框胶框，通过滴下式手段灌注液晶后，在真空状态下利用高精度对准装置进行贴合。另一种方式是吸入式液晶注入方式，即在涂布封框胶之后贴合两块基板，并进行充分硬化，在真空状态下在封框胶框的开口处放置适量液晶，开放大气候通过大气压力使液晶注入，注入完成后将封框胶框的开口封闭，硬化。封框胶是通过描画，丝网印刷等手段在其中一块基板上的显示区周边区域进行制作。但是由于丝网印刷的方式容易带来污染等问题现在的主流手段是采用描画方式，在大型基板上利用多个喷管同时对多块屏进行封框胶描画。封框胶由可通过紫外线及热硬化的材料加上控制盒厚的垫料所组成。为使封框胶内的材料完全反应，防止封框胶分子污染到液晶，使用紫外光(UV)照射使封框胶硬化。对于封框胶的硬化可以采用从阵列侧照射或从彩膜侧照射的方式来进行。当周边额缘部比较宽裕的情况下一般釆用从彩膜侧进行照射，如此能使得光照均匀，硬化完全。但是，当晶体管部分受到紫外光照射时，非晶硅内的自由电子将吸收紫外光能量，形成热电子穿透非晶硅和绝缘膜的势垒并留在绝缘膜中形成固定电荷，使得晶体管附加有一不可控电场，破坏TFT原有的开关特性，影响显示。因此在照射过程中需要在阵列基板上放置掩膜板对显示区域进行遮光，以保护晶体管，图2a和图2b为上述过程的示意图，其中图2a用截面图表示阵列基板上用掩模遮光再以紫外光照射硬化封框胶的过程，图2b用立体图表示此过程(图2b中所示的掩模保持框在图2a中未示出)。为了防止在对位时掩膜板与基板之间的摩擦，一般掩膜板与阵列基板之间保持lmm左右的间距进行UV照射。而掩膜板的使用在生产中造成了许多的不便，比如安装复杂，耗时较长，挠度难于保证，长时间使用后会呈现弯曲，此时紫外光会照射到表示部内，导致显示不良，或是由于弯曲导致掩膜板与基板接触而无法移动，出现对位(Alignment)异常，与基板摩擦造成划痕。在掩模版遮光区域附近的靠近液晶侧的封框胶由于涂覆误差等原因导致受光照量不足，而产生信赖性问题。另外通过掩模版的这种紫外光照射方式需要很大的空间，需要高能量的紫外灯以及良好的冷却条件，而其中大部分的能量是被浪费的。因此为避免这种方式的上述弱点，在[日特开2003-57661中提出使用一种特殊的掩模版。在有封框胶的地方做成特殊的棱镜结构，使内外侧面也能充分硬化。[日特开2002-287156，[日特开2003-66401等专利中提出使用石英导光纤维作为紫外光的导光介质，利用光纤头部导出的紫外光直接对封框胶进行硬化。[日特开2004-1016601中提出，将导光纤维排成长条状，并在下部设置一圆柱形透镜对导光纤维出射光进行左右集光。紫外光遮光掩模版的使用在生产中造成了许多的不便，比如安装复杂，耗时较长，挠度难于保证，长时间使用后会呈现弯曲，此时UV光会照射到表示部内，导致显示不良，或是由于弯曲导致掩膜板与基板接触而无法移动，出现对位(Alignment)异常,与基板摩擦造成划痕。平面照射系统庞大，能耗过高。采用光纤导出紫外光对封框胶进行照射的方式虽然可以免除庞大的能量消耗，但是对于出射光的强度与光发散等方面的控制比较困难，另外对于存在网格状遮光装置的基板图案来说采用正面照射时的硬化效果并不十分理想。同时以往的光纤导出紫外光照射方式对紫外光的照射方向，照射范围，照射均匀性，硬化效果等方面的调节控制困难。采用描画方式进行封框胶硬化的时候光照处上下基板受热不均匀导致上下已贴合基板发生相对移位，影响贴合精度导致成品率下降。对于以往的硬化手段需要进行整套硬化设备的开发和制造，增加了开发成本。
发明内容为解决上述问题，本发明提出不使用目前所采用的掩模版和大面积光照系统，而采用光点描画的照射硬化方式进行硬化的技术方案。本发明的一个目的在于根据上述要求提供一种以紫外光硬化封框胶的方法。本发明还有一个目的在于提供一种适于实施上述方法的装置。上述液晶显示屏制造工艺中硬化封框胶的方法主要包括以下步骤a.对基板上的封框胶采用光点描画的照射硬化方式使其进行硬化，所述光点以封框胶的图案为描画轨迹。在光点描画的照射硬化方式中，形成光点的照射装置具有可调节的照射角度，由于实际制造过程中被处理基板的各区域之间有所不同，相应地这些区域在受照射时也应当有所调整。所以，本发明的方法还可以优选地包括以下步骤b.完成一个区域的照射后，在进入另一区域照射时，形成光点的照射装置自动按预设值向水平或垂直方向调节照射角度。用于形成照射光点的光可以是一束或一束以上，均以封框胶图案为光点描画轨迹，对其进行照射硬化。具体而言，所采用的光束总数为1、2、3或4束及以上。在应用本发明的技术方案时，由于光点描画硬化封框胶是作用于局部区域，因此，需要考虑到所述扫描紫外光硬化过程中因局部的热膨胀而导致上下基板相对移动的问题。对此，可以选择性地进行以下所述的Cl或者C2步骤cl.采用光点描画的照射硬化方式使封框胶硬化的同时或之后，提高腔室整体温度，减少封框胶区域局部受热膨胀带来的影响；或者，c2.采用光点描画的照射硬化方式使封框胶硬化的同时或之后，对硬化的区域进行局部冷却处理，抑制局部膨胀。另外，优先对一个方向上多条平行的封框胶线进行硬化，也有助于改善硬化过程中局部发热导致上下基板相对移动的问题。在实际应用中，作为操作对象的基板上总是会存在两条或两条以上的互相平行的封框胶，如果对这些封框胶同时进行一个方向的扫描照射硬化，被硬化部分之间的相对膨胀量有相互抵消的效果，这也可以改善局部收到照射而发热膨胀，导致贴合偏差的问题。另一方面，同时硬化后的多条相互间平行的封框胶也起到固定玻璃;。、。、口、'王'-、'根据本发明所提供的技术方案，还可以通过以下的方式对照射光点进行控制通过调节所述形成光点的照射装置与基板之间的距离来控制封框胶处光点的照射范围。通过调节所述形成光点的照射装置所包含的镜头系统的光圈来控制光点的照射强度。此外，出于加快硬化工序，提高整体工作效率的考虑，在本发明的技术方案中，还通过使用多个照射装置组以及预设各照射装置组之间的距离而同时硬化基板上不同位置的封框胶。在实施本发明的方法时，如上所述，通过能精确控制位置的光点和能进行相对移动的玻璃基板和照射组件对封框胶所在位置进行光点描画式硬化；玻璃基板和照射组件相对运动的轨迹即为封框胶在基板上的图案。描画硬化装置的位置精度按照目前封框胶涂敷装置的水平能将误差控制在200um以内，加上封框胶本身的描画精度200um,最终能将误差控制在300um以内，完全能对应目前的大中型尺寸的液晶屏硬化。参照图3，图4和图5a-图5c可以进一步了解本发明通过照射角度的调节来控制封框胶硬化效率的示意图，根据照射角度的不同，图3~图5分为1~3三种照射方式。其中，图3以两束光形成照射光点，图4以四束光形成照射光点，图5a是侧视图，以四个照射组件中的两个形成照射光点，图5c和图5d分别是图5a在两种位置情况下的俯视图，可以看到光束的投影与封框胶为同一条直线。在某些情况下，比如笔记本液晶屏的窄边框设计中，为防止屏的周边光线漏出，需要通过阵列側来进行封框胶的照射硬化，由此须将阵列側的位于封框胶下的金属层做成网格状以透过紫外光线。如果直接从网格上部正对照射将导致网格部分的封框胶受照射量不足而引起信赖性问题。如果将照射角度进行调节则可以调节个部分受光量，但同时过大的照射角度存在入射紫外光进入到显示区内部的危险。通过角度调节可以在上述两者间得到合理的折中。在照射不同区域时可通过机械自动调节镜头的角度来达到硬化的目的。比如靠近屏显示区的照射角度适当偏向水平，而使另一侧的照射角度偏向垂直，这样可使硬化充分并使紫外线对显示的影响降到最低。采用多光束不同方向进行照射可以使硬化更完全。封框胶的照射能量根据光点的直径，照射光的总体强度，玻璃基板与光点相对运动速度来调节。例如当采用上述的照射方式3进行照射时，如果照射角度为30度，光强为2000毫瓦/平方厘米，光点直径2毫米，运动速度为4毫米/秒的条件下，封框胶所受照射的能量的强度达到2000毫焦/平方厘米。对于20英寸屏照射时间大约为6分钟左右。若采用单边分两段进行照射，则时间可以再缩短一半。到达封框胶处光点的照射范围可以通过调节出射光线的镜头系统和镜头与基板之间相对距离来控制，参见图6所示的三种光点形成情况侧视图，最左侧的图形成的光点较小，以其为基础，通过调节镜头系统，可以如中间图所示的情况形成扩大的光点；通过调节镜头与基板之间相对距离，可以如右侧图所示情况形成扩大的光点；由于封框胶系统，照射系统等装置都存在一定的系统误差，另外对于不同的产品封框胶的宽度也不一样，因此对应上述情况需要对光点的照射范围进行控制。过小的照射领域导致某些局部硬化不完全，过大的照射领域则可能导致紫外光线进入到显示区域。镜头系统标有刻度，并且是可以进行调节的。通过调节镜头系统可以使得聚焦深度发生变化，从而改变到达封框胶处的光点范围的大小。承载紫外光照射装置的臂架部分或者承载玻璃基板的基台是可以上下调节的，通过调节镜头与基板之间的相对距离可以调节到达封框胶处的光点的大小。通过调节位于镜头系统的光圏来控制和调节出射光强度；出射光的光强一方面可以改变施加于紫外灯上的电压来调节，但可调节范围有限，调节难度大。而通过对紫外灯出射光强的调节可以得到在允许值以下的特定光强，并且调节过程简单，调节精度高。通过设置多个照射装置组及改变各照射装置组之间的相对距离来同时硬化同一玻璃基板上的不同位置处的多块显示屏及对应玻璃基板的不同取面情况；为加快硬化节拍，提高工作效率，对一块玻璃基板的处理时间需要尽可能短，因此需要有能同时处理玻璃基板上多块屏的紫外光硬化装置。对应于不同的产品玻璃基板上各屏之间相对位置不尽相同，各照射装置组之间的相对位置可以进行精确调节，通过基台与硬化装置相对运动可以同时硬化一块玻璃基板上的多块甚至全部的屏。通过首先进行同时描画一个方向上多条平行封接胶线来抑制由于硬化过程中局部发热而导致的上下基板相对移动；玻璃基板上总是会存在两条或以上的平行封框胶，开始硬化时照射装置组同时对这些平行封框进行同一方向的扫描照射硬化，由于相对膨胀量有相互抵消的效果可以改善由于局部受到照射而发热膨胀而导致的贴合偏差。同时硬化后的多条平行封框胶又起到固定玻璃基板的作用，从而使得在后续扫描紫外光硬化过程中由于局部的热膨胀而导致的贴合偏差得到很好的抑制。通过对整体腔室进行加热以达到上下玻璃基板均匀受热或者对光照硬化动。对于局部的照射而导致该处温度上升，局部受热容易导致膨胀不均，从而引起贴合偏差。为消除此影响，一方面可以通过提高腔室整体的温度，减少局部受热导致的膨胀带来的影响，另一方面是在进行硬化的区域进行冷却处理，局部受热局部冷却，亦可达到抑制局部膨胀，从而避免由于紫外硬化而导致的贴合偏差。本申请的附图是说明书的一个组成部分，可以结合说明书的描述更好地帮助理解本发明目的和本发明的优点。各附图的说明如下图1为传统有源矩阵液晶显示装置的阵列面板示意图；图2a和图2b分别用截面图和立体图的形式表示阵列基板上用掩模遮光再以紫外光照射硬化封框胶的过程(图2b中所示的掩模保持框在图2a中未示出)；图3，图4和图5a~图5c是根据本发明的方法通过照射角度的调节来控制封框胶硬化效率的示意图；图6是根据本发明的方法，通过调节出射光线的镜头系统和镜头与基板之间相对距离来控制到达封框胶处光点照射范围的示意图，其中显示三种光点形成情况；图7a与图7b分别以主视图和侧视图表示了本发明第一实施例所提供的用于在液晶显示屏制造工艺中硬化封框胶的装置；图8为本发明中用于形成光点的镜头系统的剖视图；图9a和9b分别以正视剖面图和侧视剖面图显示了本发明装置中采用的发光光源系统构造；图10a、10b、10c分别以主视图、俯视图和支架和剖面图显示了对基板相对运动控制的基本结构进行改造后的构造示意图，图10b是固定柱的俯视图，图10c是固定柱在图10a中AA，剖面线处的剖面图；图11为紫外光点1101以顺时针方向沿着封框胶照射使其硬化的示意图，图中1102为已硬化的封框胶，1103是未硬化的封框胶；图12是按照本发明的方法在光点上方设置仅让光点通过的遮光挡板，以阻止反射光影响的示意图；图13以剖面图显示了实施例2镜头部分的示意图；图14是按照本发明的方法在玻璃基板表面覆盖掩模版，通过加大光源的直径，或者直接使用大直径光纤对基板进行多角度照射的示意图。附图标记说明<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>具体实施方式以下结合附图对本发明的技术方案作出更详细的具体说明，需要注意的是，本发明中所提供的具体实施方式仅仅作为示例，而不构成对本发明的任何限制。实施例1图7a与图7b分别以主视图和侧视图表示了本发明第一实施例所提供的用于在液晶显示屏制造工艺中硬化封框胶的装置。如图所示，本发明由如下几部分组成镜头系统，支架系统，导光系统，基板运动控制系统，基板冷却系统。图8为本发明中用于形成光点的镜头系统的剖视图，镜头系统801包括导入光纤802，光强控制片803和，由聚光透镜804和成像透镜805所组成的透镜组，通过手动或者自动调节聚光透镜804的位置来调节紫外光焦点的位置，使通过成像透镜805的出射光线的聚焦深度发生变化，从而控制到达硬化封框胶树脂部分时的光点大小。调节聚光透镜804向下使光点变大，向上则使光点变小。通过刻度系统或者步进马达精确控制聚光透镜的上下位置。本实施例中透镜材质是对紫外光不敏感的石英。光强控制片采用普通相机通用的的9片光圏结构，并且可以通过手动机械调节，或者自动调节。导光系统是由集束或单束的石英光纤，也可以是集束或单束的液体光纤。为了避免过强的紫外光导致的过高温度对光纤造成损害，在紫外光线输入部分增加一层直径与传导光纤一样的石英隔热垫片，厚度在10mm以上。图9a和9b分别以正视剖面图和侧视剖面图显示了本发明装置中采用的发光光源系统构造，发光光源系统紫外灯905上部装有柱状聚光凹镜904，下部有滤除330纳米以下有害紫外光的滤镜906,由于发光腔体温度比较高，容易对内部器件造成损害，因此在装置内装有循环风冷却系统901。支架和基板相对运动控制的基本结构采用大世代面板生产线所采用的封框胶涂覆系统。并在此基础上进行改造。封框胶涂覆滴管处的固定柱改造成如图10a所示结构，以图10a为主视图，固定柱1006的俯视图如图10b所示，在图10a中AA，剖面线处的剖面图如图10c所示。固定柱1006的升降高度可控。通过调节旋钮1004控制镜头以镜头角度转动支点1003为轴的运动，从而控制镜头1001的照射角度，调节旋钮1002控制紫外光的聚焦深度，控制照射范围。或者调节固定柱的高度调节照射的范围，图中所示的1005为光纤固定部，1007为冷却气体导通管道。另外装于支架上的固定柱1006之间的相对距离可以根据产品而进行调节。支架前后的间距可以根据产品的种类进行调节。通过调节可以一次同时硬化多块显视屏。板位于散热性较好的金属基台上，上基板表面为空气，上下基板周围的环境导致了散热性能的不一致，热膨胀量导致贴合偏差扩大。为解决这一问题，在装置上设置了基板局部冷却系统。另外通过同时硬化同一基板上平行的两条以上的封框胶来抵消由于热膨胀造成的贴合偏差，如图ll所示的封框胶硬化顺序，紫外光点1101以顺时针方向沿着封框胶照射，使其硬化，图中1102为已硬化的封框胶，1103是未硬化的封框胶。为阻止反射光的影响，在光点上方设置仅让光点通过的遮光挡板1203。如图12所示，在遮光挡板1203以及照射装置内部表面都涂有吸收紫外光的涂层。实施例2基本结构如实施例1。实施例l的镜头部分换成如图13剖面图所示的结构。照射系统采用光源加调节镜头，省去中间的导光介质。每个镜头是独立的单元，可以进行光强和聚焦深度调节。实施例3如图14所示，在玻璃基板1402表面覆盖掩模版1403。通过加大光源的直径，或者直接使用大直径光纤对基板1402进行多角度照射。可以缩短照射时间，提高效率。本行业的技术人员应了解，在不脱离本发明精神或者主要特征的前提下，本发明还可以以其他特定的形式实施。因此，按本发明的全部技术方案，所列举的实施例只是用于说明本发明而不是限制本发明，并且，本发明不局限于本文中描述的细节。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书界定。权利要求1.液晶显示屏制造工艺中硬化封框胶的方法，其特征在于包括以下步骤a.对基板上的封框胶采用光点描画的照射硬化方式使其进行硬化，所述光点以封框胶的图案为描画轨迹。2、如权利要求l所述的方法，其特征在于，在光点描画的照射硬化方式中，形成光点的照射装置具有可调节的照射角度。3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤b.完成一个区域的照射后，在进入另一区域照射时，形成光点的照射装置自动按预设值向水平或垂直方向调节照射角度。4、如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，采用一束或一束以上光形成照射光点，以封框胶图案为光点描画轨迹，对其进行照射硬化。5、如权利要求4所述的方法，其特征在于所采用的光束总数为1、2、3、4束或更多束。6、如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤c1.采用光点描画的照射硬化方式使封框胶硬化的同时或之后，提高腔室整体温度，减少封框胶区域局部受热膨胀带来的影响；或者，c2.采用光点描画的照射硬化方式使封框胶硬化的同时或之后，对硬化的区域进行局部冷却处理，抑制局部膨胀。7、如前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过调节所述形成光点的照射装置与基板之间的距离来控制封框胶处光点的照射范围。8、如前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过调节所述形成光点的照射装置所包含的镜头系统的光圈来控制光点的照射强度。9、如前述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过使用多个照射装置组以及预设各照射装置组之间的距离而同时硬化基板上不同位置的封框胶。10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，优先对一个方向上多条平行的封框胶线进行硬化。11、液晶显示屏制造工艺中用于硬化封框胶的装置，其特征在于，所述装置具有可在封框胶上形成照射光点，使光点区域封框胶受照射而硬化的镜头系统。12、如权利要求要求11所述的装置，其特征在于，镜头系统由一个或多个可调节光出射角度的镜头组成。13、如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述装置还具有一导光系统，包括在光路中位于光源后侧的圆柱凹面镜；在光路中位于光源前侧的半圆柱状透镜；以及在光路中连接半圆柱状透镜与镜头系统的光纤；其中所述半圓柱状透镜的平面对着光源，凸面对着光纤。14、如权利要求13所述的装置，其特征在于，光纤采用石英光纤或者液体光纤，优选液体光纤。15、如权利要求11-14中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有用于控制基板和镜头系统相对运动的控制系统，其可使镜头系统形成的照射光点以封框胶的图案为轨迹进行运动。16、如权利要求11~15中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有温度控制系统。17、如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述温度控制系统包括一加热系统，其通过提高腔室整体温度来减少封框胶区域局部受热膨胀带来的影响。18、如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述温度控制系统包括一基板冷却系统，其通过对硬化的区域进行局部冷却处理，而抑制封框胶区域局部膨胀。19、如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述温度控制系统包括一加热系统，其通过提高腔室整体温度来减少封框胶区域局部受热膨胀带来的影响；一基板冷却系统，其通过对硬化的区域进行局部冷却处理，而抑制封框胶区域局部膨胀。全文摘要液晶显示屏制造工艺中硬化封框胶的方法和装置。在显示屏的成盒封接过程中，通过调节紫外光照射镜头的角度和焦点半径大小控制照射角度和照射范围，通过调节基台和镜头之间的相对移动速度，出射光量来控制紫外光的照射能量，通过控制光照射点和基板的相对移动来跟踪封框胶的涂布路径，根据玻璃基板上屏的配置位置来调节各紫外光镜头之间的相对间距，通过一次基台和紫外镜头之间相对运动作业同时硬化多块液晶显示屏。通过对现有工艺线设备的简单改造可以实现上述功能，降低了开发成本。文档编号G02F1/13GK101211070SQ200610147879公开日2008年7月2日申请日期2006年12月25日优先权日2006年12月25日发明者锋秦申请人:上海广电Nec液晶显示器有限公司