用于制造液晶显示装置的装置和方法 本申请要求2002年11月15日在韩国提交的韩国专利申请No.P2002-71227的权益，在此引用其全部内容作为参考。本申请包括引用两个在审查的申请，2002年6月28日提交的序列号为10/184,096，发明名称为“用于制造液晶显示装置的系统和方法”(律师号为8733.666.00)，和2002年6月28日提交的序列号为10/184,088，发明名称为“用于制造液晶显示装置的系统和方法”(律师号为8733.684.00)，一同在这里提出来的。
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)装置，并且更具体地，涉及一种基板粘接装置，便于通过液晶分配方法形成的LCD装置的制造，和一种利用该装置制造LCD装置的方法。
背景技术
随着信息社会的发展，对厚度薄、重量轻、功耗小并能够产生高质量图像的显示器的需求增加。为了满足这些需求，已经研制开发了多种平板显示装置，包括液晶显示(LCD)、等离子体显示(PDP)、电致发光显示(ELD)和真空荧光显示(VFD)。这些显示技术中的一部分已经应用在信息显示中。
在各种类型的平板显示装置中，LCD装置应用非常广泛。实际上，在便携装置例如笔记本电脑(PC)中，LCD技术已经代替阴极射线管(CRT)作为显示首选。另外，甚至在台式PCs和在电视(TV)显示器中，LCDs装置正在变得更普及。
尽管LCD技术中已经有了多种技术发展，但是，相比于对LCD装置的其他特征和优点地研究，对改善LCD装置图像质量的研究还是缺乏。因此，为了增加LCD装置作为显示器在各种应用领域中的使用，必须开发能够以大尺寸屏幕显示高质量图像(例如，具有高分辨率和高亮度的图像)与此同时仍然保持重量轻、尺寸最小化和低功耗的LCD装置。
LCDs通常包括用于显示图像的LCD面板和用于向LCD面板提供驱动信号的驱动部件。具体地，LCD面板包括第一和第二玻璃基板，这两个基板彼此粘接在一起同时相互间隔一个液晶盒间隙，其中液晶材料层注入到该液晶盒间隙中。
第一玻璃基板(即，薄膜晶体管(TFT)阵列基板)设置多条栅极线，这些线彼此以固定的间隔分开并且沿着第一方向延伸；多条数据线，这些线彼此以固定的间隔分开并且沿着基本上与第一方向垂直的第二方向延伸，其中通过栅极线和数据线的交叉限定出多个像素区域；以矩阵图案设置在相应的每个像素区域内的多个像素电极；和多个薄膜晶体管(TFTs)，能够响应作用给相应的每个栅极线的信号，从数据线向对应的每个像素电极传送信号。
第二玻璃基板(即，滤色片基板)上设置用于防止像素区域以外的面积中的光泄漏的黑色矩阵层；用来有选择地透过具有预定波长的光的滤色片层(R，G，B)；和用于显示图像的公共电极。但是，平面内开关(IPS)模式LCD装置的公共电极形成在第一基板上。
通过设置在由密封图案粘接在一起的第一和第二玻璃基板之间的衬垫料保持液晶盒间隙的均匀度。密封图案包括液晶注入孔，通过毛细现象能够允许将液晶材料注入到液晶盒间隙中。通过液晶注入孔将液晶材料注入到该液晶盒间隙内，由此形成液晶材料层。
但是，利用上述现有技术提到的液晶注入方法制造LCD装置，由于生产率很低，所以并不好，。更具体地讲，在通过切割处理形成LCD面板之后，通过将每个LCD面板的液晶注入孔浸入到液晶材料贮存器中，与此同时液晶盒间隙中的压力保持在真空状态，将液晶材料注入到液晶盒间隙中。此外，随着LCD面板尺寸的增大，由于液晶材料的不理想的填充特性，LCD面板内有缺陷的危险增大。另外，液晶注入方法通常复杂、耗时，并且需要许多占有大量额外空间的液晶注入装置。
考虑到前面提到的与液晶注入方法有关的问题，通过分配液晶材料制造LCD装置已经成为近来研究的目标。特别是，日本专利申请Nos.H11-089612和H11-172903公开了一种分配液晶材料的方法，其中在分配液晶材料并且将密封材料涂布到第一或第二基板上之后，第一和第二基板中的另一个位于已涂布了密封材料的第一或第二基板上，并且在真空下将两个基板粘接在一起。
通常，液晶材料分配方法优于液晶材料注入方法，因为它们减少了制造LCD面板所需要的制造步骤的数量(例如，省略了形成液晶注入孔、注入液晶材料、密封液晶注入孔等等)，从而简化了LCD面板的制造。
图1和2表示在制造由分配液晶材料形成的LCD面板中使用的现有的基板粘接装置。
参照图1和2，现有的LCD装置基板粘接装置设有框架10、上工作台21、下工作台22、密封剂分配部件(图中没有示出)、液晶材料分配部件30、上腔室单元31、下腔室单元32、腔室移动装置和工作台移动装置。
密封剂分配部件(图中没有示出)和液晶材料分配部件30通常设置在框架10的侧面部分。此外，上和下腔室单元31和32分别彼此连接从而粘接LCD面板的基板。
腔室移动装置通常包括驱动电机40，用于将下腔室单元32横向地移动到预定位置，基板在此处粘接在一起(S2)并且在此处涂布密封材料和分配液晶材料(S1)。工作台移动装置包括驱动电机50，用于将上工作台21升高和下降到预定位置。
现在更详细地描述利用现有的基板粘接装置制造LCD面板的方法。
第一基板51位于下腔室单元32的下工作台22上，并且腔室移动装置40将下腔室单元32移动到上腔室单元31的下方，使得下工作台22位于上工作台21的下方。接下来，工作台移动装置的驱动电机50将上工作台21下降到预定位置使得第一基板51紧固到下降的上工作台21上。接下来，其上紧固有第一基板51的上工作台21升高到预定位置。然后，腔室移动装置40使得下腔室单元32移动到将第二基板52装载在下工作台22上的位置。接下来，腔室移动装置40将下腔室单元32移动到第一预定位置S1(如图1中所示)。在第一预定位置S1，分别利用密封剂分配部件(图中没有示出)和液晶材料分配部件30将密封材料涂布处理和液晶材料分配处理施加到第二基板52上。在涂布密封材料和分配液晶材料之后，腔室移动装置40将下腔室单元32移动到第二预定位置S2(如图2中所示)，在此第一和第二基板51、52分别粘接在一起。接下来，上和下腔室单元31和32分别彼此连接使得上和下工作台21和22分别设置在密封的空间内。然后利用抽真空装置(图中没有示出)在该密封空间内形成真空。在形成真空之后，工作台移动装置50将上工作台21下降，使得紧固在上工作台21上的第一基板51接触位于下工作台22上的第二基板52。下降上工作台21直到两个基板形成粘接，从而完成LCD面板的制造。
但是，使用上述现有技术中提到的LCD装置基板粘接装置存在缺陷，因为上述现有技术中提到基板粘接装置的整体尺寸非常大，特别是当设计用来制造大尺寸的LCD面板时。在设计LCD装置制造工艺时，相关的基板粘接装置特别大的整体尺寸将带来问题，因为必须提供足够量的空间来安装现有的基板粘接装置，与此同时保留其他处理中的其他装置所位于的空间。
另外，虽然现有的粘接装置将密封剂和液晶材料施加到具有薄膜晶体管和滤色片层的基板上并且将两个基板粘接在一起，但是现有的粘接装置可能增加制造LCD面板所需要的总时间。特别是，由于分配液晶材料、涂布密封材料和粘接基板都使用同一个装置，从前面的工序传输过来的基板必须闲置到由现有的基板粘接装置执行处理工序完成。另外，由于在其他制造工序正在进行的同时，现有的基板粘接装置不能处理那里的材料传输，致使该LCD制造工艺的总体生产率降低。
再有，在连接的上和下腔室单元31和32之间可能分别形成有瑕疵的密封，结果，在粘接过程中，空气可能从外部环境泄漏到由上、下腔室单元并且对限定的密封空间中的基板造成损坏，从而形成有缺陷的粘接。
另外，定位下腔室单元32和接下来粘接两个基板需要充分的高度的对准。这种对准可能特别困难和复杂并且不适当地延长了制造LCD面板的整个工艺。因此，对于一个成功的粘接，下腔室单元32需要移动到多个位置(例如，用于在第二基板52上分配液晶和涂布密封材料的第一位置S1，用于粘接两个基板的第二位置S2等等)用来防止基板的不恰当的对准。
【发明内容】
因此，本发明旨在一种基板粘接装置和一种用于制造LCD装置的方法，其基本上克服了由于现有技术的局限和缺点而存在的一个或多个问题。
本发明的一个优点是提供一种基板粘接装置和一种用于制造LCD面板的方法，其中该装置的总体结构简化并且该装置的总体尺寸减小，使得LCD制造工艺的总体布置简化，能够在基板之间提供平稳的对准，并且能够减少制造单个LCD面板所需要的时间周期，从而便于前面和后续的LCD制造工艺的平稳进行。
下面的说明书中将会提出本发明的其他特征和优点并且一部分会在本说明书中明了，或者可以通过本发明的实施学习到。通过在书面的说明书、权利要求书以及所附附图中具体指出的结构将会实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如具体表达和概括描述的，一种用于制造LCD面板的装置，例如可以包括：用于构成外形的基座；安装到该基座上的下腔室单元；位于下腔室单元上并且可以相对于基座移动的上腔室单元；安装到基座上用来升高和下降上腔室单元的腔室移动装置；上工作台和下工作台，分别设置在上和下腔室单元的内部空间中，分别用来紧固第一基板和第二基板；和密封装置，提供给上和下腔室单元的至少一个表面，用来密封当连接上和下腔室单元时产生的内部空间，其中两个基板设置有密封的内部空间。
在本发明的另一方面中，一种用于制造LCD装置的方法，例如可以包括：将第一基板装载到上工作台上；将第二基板装载到下工作台上；下降上腔室单元从而从外部空间密封出一个内部空间，其中上和下工作台设置在密封的内部空间中，其中利用密封装置密封该密封的内部空间；对该密封的内部空间抽真空；移动上腔室单元和上工作台来对准第一和第二基板并且使得第一基板与形成在第二基板上的密封剂接触；向该密封的内部空间通气，其中第一基板与第二基板上的密封剂形成接触，其中向第一和第二基板施加压力；和卸载压在一起的第一和第二基板。
应当理解前面概要性的解释和以下作为示例的详细说明和解释都准备为本发明的权利要求提供进一步的解释。
【附图说明】
结合所附附图解释本发明的实施例并且与说明书一起来解释本发明原理，这些附图总结来进一步地理解发明并且合并在其中和构成本说明书的一部分。
在这些附图中：
图1和2表示在制造通过液晶材料分配方法形成的LCD面板中使用的现有的基板粘接装置；
图3表示处于无负载状态的根据本发明原理制造LCD面板的基板粘接装置；
图4A和4B表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的工作台的内部结构；
图5表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的可旋转的凸轮的设置的平面图；
图6简要地表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的真空泵和管道；
图7表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的支承装置的简视图；
图8表示将第一基板装载在根据本发明原理的基板粘接装置中；
图9和10表示将第一基板紧固到根据本发明原理的基板粘接装置的上工作台上；
图11至13表示装载第二基板和将第二基板紧固到根据本发明原理的基板粘接装置中的下工作台上；
图14和15表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的基板的粘接；
图16至18表示从根据本发明的一部分的基板粘接装置中卸载粘接在一起的基板；
图19至21表示从根据本发明的另一部分的基板粘接装置中卸载粘接在一起的基板；
图22表示根据本发明原理用于制造LCD面板的方法的流程图；
图23A至23C表示根据本发明原理在对准方法中使用的粗对准标记；
图24A至24C表示根据本发明原理在对准方法中使用的精对准标记；
图25表示在根据本发明原理的对准方法的过程中照相机的聚焦位置。
【具体实施方式】
现在详细解释本发明的实施例，具体的例子在所附附图中给出。
图3表示处于无负载状态的根据本发明原理制造LCD面板的基板粘接装置。
整体地参照图3，本发明的基板粘接装置例如可以包括基座100；上腔室单元210；下腔室单元220；腔室移动装置(例如，310，320，330，340和350)；上工作台230；和下工作台240；密封装置(例如，250)；上低真空单元410；下低真空单元420；例如在图5中所示的对准装置(例如，510，520，530和540)；例如在图6中所示的真空泵装置(例如，610，621和622)；例如图7中所示的支承装置(例如710和720)；和照相排版装置800。
在本发明的一部分中，基座100可以固定到支承结构上或表面(例如地面)上，可以形成粘接装置的外形，和可以支承下面将要详细讨论的各个部件。
在本发明的另一部分中，上和下工作台230和240可以分别固定到上腔室单元210和下腔室单元220上。如下面将要更详细地描述的，上和下腔室单元210和220可以有选择地彼此连接从而限定一个内部空间。
例如，上腔室单元210可以包括能够暴露在外部环境的上基底211，和固定不动地连接到上基底211底面周边上的上腔室平板212。在本发明的一部分中，上腔室平板212可以设置成矩形边界和限制出一个在其中固定上工作台230的内部空间。由于上工作台230固定到上腔室单元210上，该上工作台可以随着上腔室单元210升高和下降。在本发明的另一部分中，第一密封元件213可以设置在上腔室单元212的上基底211与上腔室平板212之间，从而密封由上腔室平板212从外部环境限定出来的内部空间。在本发明的一部分中，第一密封元件213可以设置为垫圈、O形环或适合于密封的类似物。
例如，下腔室单元220可以包括固定到基座100上的下基底221，和设置在下基底221顶面周边上的下腔室平板222。在本发明的一部分中，下腔室平板222可以设置成矩形边界和限制出一个其中固定下工作台240的内部空间。在本发明的一部分中，下腔室平板222可以在左、右、前和后(即，横向)方向中相对于下基底221移动。在本发明的另一部分中，下腔室单元220可以包括固定平板223，用来将下基底221固定到基座100上。在本发明的另一部分中，第二密封元件224可以设置在下腔室单元220的下基底221与下腔室平板222之间，并且能够密封由下腔室平板222从外部环境限定出来的内部空间。在本发明的一部分中，第二密封元件224可以设置为垫圈、O形环或适合于密封的类似物。
根据本发明原理，可以在下基底221与下腔室平板222之间设置至少一个支承部件225，用来将下腔室平板222相对于下基底221的上表面保持预定距离。支承部件225可以包括固定到下腔室平板222的底部上的第一端，和在横向中相对于下基底221能够移动并且固定到与下基底221的底部固定的一块上的第二端。因此，支承部件225使得下腔室平板222能够在左、右、前和后方向中相对于下基底221运动。
仍然参照图3，前面提到的腔室移动装置，例如可以包括：固定到基座100上的驱动电机310，与驱动电机310耦联的驱动轴320，设置成基本上与驱动轴320垂直的用来接收来自驱动轴320的驱动力的连接轴330，用来将驱动轴320与连接轴330连接的连接部件340，和固定在连接轴330的一端处的起重部件350。
在本发明的一部分中，驱动电机310可以设置在基座100的内部的底部中，并且可以设置成具有双向轴的电机，具有从驱动电机310的两侧都水平伸出的轴。驱动轴320可以与驱动电机310连接并且沿着水平方向将驱动力传递给连接部件340，与此同时连接轴330可以与连接部件340连接从而相对于驱动轴320沿着垂直方向传递该驱动力。起重部件350可以设在连接轴330的末端，可以与上腔室单元210连接，并且可以包括一个螺母盖，根据连接轴330旋转的旋转方向推动上腔室单元210向上和向下移动。连接部件340可以设置为斜齿轮系统，将来自驱动轴320的沿着水平方向的旋转力转变成施加给连接轴330的垂直方向的力。
根据本发明原理，上和下工作台230和240可以分别包括固定平板231和241，固定(fixing plate)平板231和241固定到相应的上腔室单元210和下腔室单元220上；紧固平板(securing plate)232和242，分别用来紧固上和下基板；和多个固定块233和243，分别设置在相应的各对固定平板231和241与紧固平板232和242之间。在本发明的一部分中，紧固平板232和242可以各自设成为由例如聚酰亚胺材料形成的静电吸盘(ESC)，用来通过施加静电荷将基板紧固到相应的一个工作台上。
图4A和4B表示根据本发明原理的基板粘接装置中的工作台的内部结构。
图4A和4B分别表示图3中所示的“A”和“B”区域中的放大的剖视图。因此，虽然参照图4A和4B，每个紧固平板232和242例如可以分别额外包括多个孔232a和242a，分别用来传输吸力。因此，多个孔232a和242a中的每一个可以分别与相应的真空管道271和272连接。这些真空管道分别形成在相应的每个上工作台230和下工作台240中。在本发明的一部分中，每个真空管道271和272可以与用来产生吸力的真空泵装置(例如，如图6中所示的622)连接。
再回来参照图3，密封装置250(以下称之为第三密封元件)可以设成为O形环，由例如橡胶等材料制成，并且沿着下腔室单元220的下腔室平板222的顶表面装配。在本发明的一部分中，第三密封元件250可以从下腔室平板222的顶表面伸出预定高度，并且形成具有预定厚度。当最初连接上腔室单元210和下腔室单元220时，该厚度足以防止由相应的各个上和下工作台230和240紧固的基板成接近于彼此紧挨地设置，如下面将要更详细地讨论的。在本发明的另一部分中，当挤压第三密封元件250时，第三密封元件250的厚度足以允许这些基板彼此接触。
在本发明的一部分中，上和下低真空腔室单元410和420可以各自包括能够实质上抽空的内部空间。另外，上和下低真空腔室单元410和420可以分别与上腔室单元210的上表面和下腔室单元220的下表面接触。当上腔室单元210和下腔室单元220连接时，通过连接起来的腔室单元可以限定并且密封一个内部空间。另外，上和下工作台230和240可以设置在该密封的内部空间内，使得当密封的内部空间抽成真空时，由于在密封的内部空间中产生的真空与外部环境的大气压力之间的压力差，上和下工作台230和240而变弯曲。由于上和下工作台230和240弯曲的角度可以在上和下工作台的中心区域达到最大，上和下低真空腔室单元410和420的内部空间中产生的真空可以使得上和下工作台230和240弯曲的角度最小。在本发明的一部分中，与其边缘部分相比较上和下低真空腔室单元410和420的内部空间在其中心部分更大。
根据本发明原理，可以利用前面提到的对准装置将分别紧固到上和下工作台230和240上的基板110和120对准。在本发明的一部分中，在对准基板110和120的过程中，下工作台240可以保持基本上固定，与此同时根据利用对准装置可调整的下腔室平板222调整上工作台230的位置。
在本发明的一部分中，对准装置例如可以包括多个线性致动器510、多个对准照相机520、多个凸轮530和多个复位装置540。多个线性致动器510可以沿着上腔室单元210的边缘设置并且可以下降对应的多个可移动的轴511，直到可移动的轴511被接收到设在下腔室单元220的下腔室平板222中的相应的孔222a中。多个线性致动器510中的每一个可以包括测力传感器(图中没有示出)，通过将上工作台230的倾斜角度调整成基本上等于下工作台240的倾斜角度，能够便于校平上和下工作台230和240的工作表面(例如，工作台与基板接触的表面)。因此，线性致动器510可以将上工作台230的工作表面的定向调整成基本上平行于下工作台240的工作表面。在本发明的一部分中，线性致动器510可以设置在上腔室单元210的至少两个对角正对的角上。在本发明的另一部分中，线性致动器510可以设在上腔室单元210的四个角上。
孔222a的尺寸基本上与多个可移动的轴511的相应的末端部分的尺寸一致。在本发明的一部分中，孔222a的尺寸和可移动的轴511的末端部分的尺寸可以形成圆锥形结构，具有斜表面。因此，即使可移动的轴511和孔222a最初没有准确地对准，可移动的轴511的末端部分可以接触并且受到孔222a中的圆锥形表面的引导，使得可移动的轴511和孔222a最终充分对准。
安装对准照相机520使得穿过上腔室单元210或穿过下腔室单元220可以观察到对准标记(图中没有示出)，这些标记形成在基板(图中没有示出)上并且由上或下工作台230或240紧固。在本发明的一部分中，可以使用至少两个对准照相机520来观察由工作台230或240固定的基板的至少两个对角设置的角。
图5表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的可旋转的凸轮的设置的平面图。
参照图3和5，凸轮530可旋转地设置成与下腔室平板222的外表面有选择地接触。在本发明的一部分中，在本发明的基板粘接装置中可以设有三个凸轮530。在本发明的另一部分中，每个凸轮可以偏心旋转使得当旋转时能够在预定方向中推动下腔室平板222。根据本发明原理，可以通过四个侧面限定下腔室单元，其中第一对正对的侧面可以比第二对正对的侧面长。因此，两个凸轮530可以设置成与第一对正对的侧面中的一个侧面有选择地接触，并且一个凸轮530可以设置成与第二对正对的侧面中的一个侧面的中间部分有选择地接触，使得下腔室平板222可以在左、右、前和后方向中移动。单个的复位装置540可以设置成与相应的凸轮530相邻，并且可以在正对着相应的凸轮530推动下腔室平板222的方向相反的方向中产生一个复位力。在本发明的一部分中，复位装置540可以设成为弹簧，它的第一端与基座100连接而第二端与下腔室平板222的外表面连接。
图6简要地表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的真空泵和管道。
参照图3和6，可以为上和下腔室单元210和220中的至少一个提供前面提到的真空泵装置610、621和622，并且可以对由连接在一起的上和下腔室单元210和220限定的密封的内部空间抽真空。在本发明的一部分中，真空泵装置610、621和622例如可以分别包括高真空泵(涡轮分子真空泵，“TMP”)610和第一和第二低真空泵(于式真空泵)621和622。
第一低真空泵621与设在上腔室单元210的中心区域处的高真空腔室管道630连接，并且能够使得高真空泵610与由上和下腔室平板212和222限定的内部空间彼此连通。另外，第一低真空泵将由上和下腔室单元210和220限定的密封的内部空间抽空到预定压力。
第二低真空泵622与穿过上和下腔室单元210和220的侧面区域的低真空腔室管道641和642连接。另外，第二低真空泵622与上和下工作台230和240中的管道连接，以及与在工作台230和240中分别与真空管道271和272相连的基板紧固管道650连接，以用于通过使用吸力来紧固基板。管道630、641、642和650可以包括至少一个截流阀661、662、663、664、665、666、667、668和669。高压真空管道630包括用于测量其中容纳有基板的内部空间的内部压力的压力传感器670。
在本发明的一部分中，可以分别采用第一和第二低真空泵621和622来对上和下低真空腔室单元410和420的内部空间抽真空。
可以将与第二低真空泵622连通的低真空腔室管道641和642和基板紧固管道650用来作为通气管道。因此，气体(例如，N2气)可以注入到由上和下腔室单元210和220限定的密封的内部空间中，用于将其中的压力从真空状态返回到大气压力。
图7表示在根据本发明原理的基板粘接装置中的支承装置的简视图。
参照图3和7，支承装置例如可以包括起模顶杆710和多个致动器720。在本发明的一部分中，起模顶杆710具有足以支承至少一个基板，与此同时基本上防止该至少一个基板下垂的厚度。起模顶杆710的中心区域包括向下弯曲的部分，用来允许装载机910支承至少一个基板而没有影响起模顶杆710(例如参见图12)。另外，起模顶杆710的一部分可以通过下工作台240升高并且位于下工作台240的上表面上，从而便于将基板120装载在下工作台240上时的安全定位(例如，参见图12)。在本发明的一部分中，当基板没有装载在下工作台240上时，起模顶杆710的上表面可以位于下工作台240的上表面之下。在本发明的另一部分中，如果需要多个致动器720可以升高和下降起模顶杆710。因此，支承装置可以方便地卸载位于下工作台240上的粘接的和未粘接的基板(例如，参见图21)。
回来参照图3，并且根据本发明原理，照相排版装置800可以通过至少一个上和下腔室单元210和220分别固定到涂布在已装载的基板的预定区域上的部分硬化的密封材料，这些已装载的基板通过它们各自的工作台230和240紧固。在本发明的一部分中，照相排版装置800例如可以包括UV引导部件，用于将UV光引导到密封材料上。
仍然参照图3，在下腔室单元220的下腔室平板222的表面上设有间隙测定传感器920，用来相应地测定上和下腔室单元210和220之间的距离，和用来测定在粘接基板110和120之前上腔室单元210的运动中的误差。
现在将参照图8至22更详细地描述利用图3至7中所示的基板粘接装置制造LCD装置的方法。
图22表示根据本发明原理用于制造LCD装置的方法的流程图。
参照图22，可以从不同的生产流水线提供涂布有密封材料的第一基板110和上面具有分配的液晶的第二基板120(步骤1S)。在本发明的一部分中，第一基板110可以设成为TFT阵列基板或滤色片阵列基板中的某一个而第二基板120可以设成为TFT阵列基板或滤色片阵列基板中的另一个。在本发明的另一部分中，密封剂可以设成为热固性的密封剂、UV凝结的密封剂、UV凝结/热固性密封剂的组合等等。在本发明的另一个部分中，第二基板可以涂有密封材料并且可以还具有分配到其上的液晶。
在分别提供第一和第二基板110和120之后，它们可以装载到基板粘接装置中(步骤2S)。因此，同时参照图8，第一基板110可以相应地通过装载机910放入到位于上和下腔室单元210和220之间的空间中。在本发明的一部分中，第一基板110上涂有密封材料(图中没有示出)。因此，第一基板110与密封材料接触的表面面朝下，且朝向下腔室单元220。在本发明的另一部分中，第一基板110上没有涂布密封材料(即，第二基板120涂有密封剂并且其上具有分配的液晶材料)。因此，第一基板110的上面形成有公共电极、滤色片层、黑色矩阵层等的表面可以形成为面朝下，朝向下腔室单元220。
接下来，同时参照图9，上腔室单元210可以从它的最初位置下降使得上工作台230设置为接近第一基板110。然后通过由第二低真空泵622产生的吸力和通过由紧固平板232产生的静电荷(ESC)使得第一基板110紧固到上工作台230上。在本发明的一部分中，可以通过同时施加吸力和静电荷将第一基板110紧固到上工作台230上。在本发明的另一部分中，通过在施加静电荷之前或之后施加吸力，可以将第一基板110紧固到上工作台230上。但是，如果首先施加静电荷，可能在基板110和紧固平板232之间产生火花。因此，最好是先施加吸力，然后再施加静电荷，从而将第一基板110紧固到上工作台230上。
现在参照图10，在第一基板110已经紧固到上工作台230上之后，上腔室单元210可以升高到其最初的位置，并且可以从基板粘接装置移走装载机910。
然后，一并参照图11，装载机910承载第二基板120的同时可以再插入到基板粘接装置中。在本发明的一部分中，液晶材料(图中没有示出)分配到第二基板120上。在本发明的另一部分中，第二基板120可以涂有密封材料并且可以具有分配到其上的液晶材料。但是，不论在本发明的哪一部分中，第二基板120的与密封材料和/或液晶材料接触的表面面朝上，且朝向上腔室单元210。一旦将第二基板120装载到基板粘接装置中时，起模顶杆710从它的初始位置升高，推动第二基板120远离装载机910。因此，起模顶杆710可以在装载机910上的预定高度处支承第二基板210(如图12中所示)。当在预定高度支承第二基板120时，可以从基板粘接装置移走装载机910。
然后，如图13中所示，起模顶杆710可以下降使得第二基板120停止并且受到下工作台240的支承。当第二基板120受到下工作台240支承时，利用吸力和静电荷可以将第二基板120紧固到下工作台240上。当第一和第二基板110和120紧固到它们相应的工作台230和240上时，完成基板粘接装置的装载。
现在参照图14，在完成基板粘接装置的装载后，腔室移动装置的驱动电机310可以使得驱动轴320和连接轴330旋转，从而将起重部件350从它们的最初位置下降。在本发明的一部分中，上腔室单元210随着起重部件350从它们的最初位置下降而下降。另外，线性致动器510可以使多个可移动的轴511下降，使得可移动的轴511从下腔室平板212的底表面伸出一个预定高度。上腔室单元210下降和可移动的轴511伸出部分下降的结果导致可移动的轴511的末端可以被接收在形成在下腔室平板222中的相应孔222a的内表面内并与该内表面接触。例如，在上腔室单元210相对于下腔室单元220没有充分对准时，接下来可移动的轴511与孔222a的内表面接触。由于可移动的轴511的末端部分被接收到孔222a中，腔室移动装置向下推动上腔室单元210，使得上腔室平板212的底表面与装配到下腔室平板222的周边上的第三密封元件250的顶表面接触。随着起重部件350进一步下降，它们从上腔室单元210和下腔室单元220之间移出，从而形成由上和下腔室单元210和220限定的密封的内部空间，其中由于压在第三密封元件250上的上腔室单元210的重量，该密封的内部空间基本上从外部环境中密封出来。因此，第一和第二基板110和120可以基本上与外部环境隔绝(步骤3S)。
根据本发明原理，由于上腔室单元210的重量和由于密封的内部空间中的压力，在各自相应的工作台230和240上持住的第一和第二基板110和120轻微地受到挤压。在形成密封的内部空间之后，第一和第二基板110和120彼此部分地粘接在一起。通过局部粘接，第一和第二基板110和120的相对位置可以调整。在本发明的一部分中，通过间隙测定传感器920可以测定上腔室单元210和下腔室单元220之间的距离(以及由此测定基板之间的间隙)。
一旦形成后，抽空由上和下腔室单元210和220限定的密封的内部空间(步骤4S)。因此，可以启动第一和第二低真空泵621和622，从而将密封的内部空间抽空到由压力传感器670测量到的第一压力。在确定第一和第二低真空泵621和622已经将内部空间抽空到第一压力后，启动高真空泵610从而充分将内部空间抽成真空。
在本发明的一部分中，高真空泵610和第一低真空泵621与同一管道630连接。因此，当启动高真空泵610时第一低真空泵621停用。在内部空间充分抽空后，通过对准装置将设置在抽空后的密封的内部空间中的第一和第二基板110和120对准(步骤5S)。
图23A至23C表示根据本发明原理在对准方法中使用的粗对准标记。图24A至24C表示根据本发明原理在对准方法中使用的精对准标记。图25表示在根据本发明原理的对准方法的过程中照相机的聚焦位置。
当对准第一和第二基板110和120时，对准照相机520(如图3至21中所示)可以观察到形成在第一和第二基板110和120上的对准标记，确定基板110和120之间的对准偏差，根据该偏差确定上工作台230需要移动的距离，计算并且使得凸轮530旋转预定量，和移动下腔室平板222。
根据本发明原理，下腔室平板222可以通过线性致动器510与上腔室单元210耦联。进一步，与支承部件225一致下腔室平板222可以相对于下基底221间隔预定距离。因此，上腔室单元210可以基本上随着下腔室平板222的移动而移动，沿着由凸轮530的旋转所确定的方向移动。另外，由于下腔室平板222与下工作台240分开(例如，能够独立于下工作台240移动)，由它们各自的工作台230和240保持的第一和第二基板110和120可以仅通过移动上工作台230来完好地定位和对准。
在本发明的一部分中，通过对准形成在这些基板上的对准标记可以将第一和第二基板对准。在本发明的另一部分中，对准标记可以设成为粗对准标记和精对准标记。在本发明的一部分中，通过在基板的预定区域上刻槽可以形成这些粗对准标记和精对准标记。因此，例如可以通过利用粗对准标记执行粗对准处理，接下来利用精对准标记执行精对准处理可以进行对准过程。
例如，参照图23和24，第一基板110和第二基板120可以分别形成有约3μm大小的多个粗对准标记(参见图23)和约0.3μm大小的多个精对准标记(参见图24)。例如，第一基板110可以包括如图23A中所示的粗对准标记和如图24A中所示的精对准标记，与此同时第二基板120可以包括如图23B中所示的粗对准标记和如图24B中所示的精对准标记。
在本发明的一部分中，可以使用单独的对准照相机来对准粗对准标记和精对准标记并且可以设置在本发明的基板粘接装置中。对准照相机可以提供粗对准和精对准照相机，因为利用单个照相机对准粗对准标记和精对准标记可能很困难。例如，除了粗对准标记和精对准标记通常形成在基板的不同区域中这一事实之外，由于粗对准标记和精对准标记之间尺寸的差别可能导致困难。
因此，一旦对准第一和第二基板时，可以下降上工作台230使得第一基板110以足以防止第一基板110上的密封剂与第二基板120上的液晶材料形成接触的方式与第二基板120分开。例如，第一基板110可以与第二基板120分开大约300μm的距离。
接下来，可以通过沿着横向方向移动上工作台230对准第一和第二基板110和120。通过移动上工作台230，形成在第二基板120中的粗对准标记(如图23B中所示)以图23C中所示的方式基本上与形成在第一基板110中的粗对准标记(如图23A中所示)对准(例如，精确地定位在其中)。在本发明的一部分中，利用设置在第一和第二基板110和120的至少两个对角正对的区域中的对准照相机520对准这些粗对准标记。在本发明的另一个部分中，通过首先将对准照相机聚焦到形成在第一基板110中的粗对准标记上和接下来聚焦到形成在第二基板中的粗对准标记，可以对准这些粗对准标记。在本发明的再一个部分中，参照图25，通过将对准照相机聚焦到位于第一基板110和第二基板120之间的中间点上，可以对准粗对准标记。
在粗对准标记已经基本上对准之后，通过进一步下降上工作台230和通过沿着横向方向移动上工作台230可以对准精对准标记。通过移动上工作台230，形成在第二基板120中的精对准标记(如图24B中所示)以图24C中所示的方式基本上与形成在第一基板110中的精对准标记(如图24A中所示)对准(例如，精确地定位在其中)。在本发明的一部分中，利用设置在第一和第二基板110和120的四个角区域中的对准照相机520对准这些精对准标记。
根据本发明原理，在对准精对准标记的过程中，第一和第二基板110和120之间的距离可以变化至少三次。例如，在精对准标记的第一次对准步骤中，上工作台230与第二基板120分开一定的距离，以足以防止第一基板110上的密封剂与第二基板120上的液晶材料接触(例如，其中第一基板与第二基板分开大约300μm的距离)。在精对准标记的第二次对准步骤中，可以下降上工作台230使得第一基板110和第二基板120之间的距离是大约150μm。因此，在精对准标记的第二次对准步骤中，第一基板110和第二基板120的中间部分由于这些基板的下垂而彼此接触。在精对准标记的第三次对准步骤中，进一步下降上工作台230使得第一基板110和第二基板120之间的距离是大约100μm。
因此，可以在三个步骤的处理中对准这些精对准标记。因此，在本发明的一部分中，在每次精对准标记对准的步骤的过程中，可以确定和校正精对准标记的对准。但是，应当注意到可以仅仅通过精对准标记的第一次对准步骤对准这些精对准标记，而省略精对准标记的第二次和第三次对准步骤。另外，在第二次和第三次精对准标记的对准步骤中，基本上不会从基板与密封剂或液晶材料之间的接触导致损坏，因此在精对准标记的第一次对准步骤中足以对准这些精对准标记。
在本发明的一部分中，可以利用设置在上腔室单元210和/或下腔室单元220中、设置在第一和第二基板110和120的对角正对的区域中的对准照相机对准这些精对准标记。在本发明的一部分中，并且参照图25，通过将对准照相机分别聚焦到位于第二基板120和第一基板110之间的中间点上，可以对准这些精对准照相机。在本发明的再一部分中，通过首先将对准照相机聚焦到形成在第二基板120中的精对准标记上和接下来聚焦到形成在第一基板110中的精对准标记上或者相反能够对准这些精对准标记。通过改变上面所述的对准照相机的焦距，与聚焦到位于两个基板之间的中间点上相比，可以改善这些精对准标记的对准精度。
根据本发明原理，在第一基板110和第二基板120上都可以形成至少两个粗对准标记和至少两个精对准标记。但是，应当清楚通过增加所使用的对准标记的数量能够改善两个基板对准的精度。因此，随着所粘接基板的尺寸的增大，可以使用更多的对准标记来保持精确的对准。在本发明的一部分中，粗和精对准标记例如可以形成在一个基板内的多个面板之间的划线区域中。在本发明的另一部分中，粗和精对准标记例如可以形成在基板的边缘区域处，多个面板形成在该基板中。
在已经对准这些精对准标记后，施加给上工作台230产生静电荷的电源关闭，并且启动腔室移动装置从而将上腔室单元210升高到预定高度。因此，预先由上工作台230紧固的第一基板110变成与上工作台230分开并且保持粘接到由下工作台240紧固的第二基板120上。
在本发明的一部分中，在上腔室单元210已经升高预定距离之后，由上和下腔室平板212和222限定的密封的内部空间通过第三密封元件250可以基本上与外部环境保持密封。在上腔室单元210已经升高预定距离之后，可以使用对准照相机520来确定形成在第一和第二基板110和120上的精对准标记的对准状态。如果确定精对准标记的对准情况已经退化为超出可以接受的对准公差值，则可以利用凸轮530调整上工作台230的位置。但是，如果确定精对准标记的对准情况保持足够，可以向由上和下腔室单元限定的密封的内部空间通气(步骤6S)。
根据本发明原理，可以在两个步骤中实现通气。例如，第一个通气步骤可以包括通过与第二低真空泵622连接的真空管道271和272和分别位于上和下工作台230和240的紧固平板232和242中的真空孔232a和242a向内部空间中注入气体例如氮气(N2)。因此，可以打开图6中所示的截流阀666、667和668使得氮气可以流过真空孔232a和242a并且注入到内部空间中。由于通过真空孔232a和242a加入氮气，第一和第二基板110和120通过密封剂形成粘接，即使在前面的处理中没有通过密封剂将两个基板粘接在一起。接下来，氮气可以通过低真空腔室管道641、642注入到密封的内部空间中，从而将密封的内部空间中的压力增大到大气压力。
因此，通过密封材料将基板110和120粘接在一起，与此同时由上和下腔室单元限定的密封的内部空间保持在真空状态中。在基板已经粘接到一起之后，由于位于两个粘接的基板之间的液晶盒间隙中的压力与内部空间中的压力之间的压力差可以进一步挤压粘接后的基板，该压力差由于排出气体而增大。
在本发明的一部分中，在精对准标记基本已经对准之后，在静电荷停用之后，和在第一和第二基板已经通过密封剂粘接到一起之后可以进行通气。但是，即使在完成两个基板的粘接之前进行通气时，在粘接中基本上没有产生缺陷，因为第一抽空步骤将这些基板彼此挤压，从而密封基板与密封材料之间的粘接。
根据本发明的一个部分，在通气之前，UV光直接作用到密封材料上使得密封剂部分固化和凝固。UV光作用到密封材料上可以基本上使得由于通气而造成的第一和第二基板110和120的不对准程度最小化。因此，可以在已经对准精对准标记之后将UV光作用到密封材料上。根据本发明的另一个部分，可以在通气之后将UV光作用到密封材料上，基本上使得在向下一个处理工作台传输的过程中由外部影响造成的粘接的基板的不对准程度最小化。因此，并且根据本发明原理，可以在通气之前、或者在通气之后、或者在通气之前和之后都向密封材料作用UV光。
在本发明的一部分中，UV光所作用的密封材料可以包括虚拟密封剂图案，基本上使得由于通气或传输可能引起的不对准最小化。因此，虚拟密封剂图案设成保护主密封剂，其中主密封剂图案可以将液晶材料保持在LCD面板中，并且其中虚拟和主密封剂图案都可以将第一和第二基板110和120粘接在一起。在本发明的另一部分中，UV光所作用的密封材料可以包括主密封剂图案(例如，如果不存在虚拟密封剂图案)。在本发明的再一个部分中，UV光通过UV引导部件800作用到密封材料上，其中UV光可以作用到密封材料的至少10个区域(例如，14个区域)上。
在向由上和下腔室单元限定的密封的内部空间通气之后，可以卸载粘接后的基板(步骤7S)，其中在卸载粘接后的基板之后，可以重复前面提到的处理工序从而将其他基板粘接到一起。
在本发明的一部分中，并且参照图15，通过停止施加到下工作台240上的静电荷，通过吸力和静电荷将粘接后的基板紧固到上工作台230上，将其上紧固有粘接后的基板的上工作台230升高预定高度，使得粘接的基板不影响接下来插入的装载机910，将粘接后的基板110和120从基板粘接装置中卸载下来。参照图16，然后支承装置的起模顶杆710升高到接近紧固到上工作台230上的粘接基板110和120的下工作台240的上表面以上。接下来，通过停止上工作台230施加的吸力和静电荷，可以通过上工作台230释放粘接的基板并且变成受到起模顶杆710的上表面支承。参照图17，装载机910插入到基板粘接装置中并且可以设置在接近起模顶杆710的底部。参照图18，然后起模顶杆710可以向下移动使得粘接后的基板110和120变成受到装载机910承载。然后从基板粘接装置中移走装载机910并且从而完成粘接后的基板110和120的卸载。
在本发明的另一个部分中，通过将粘接后的基板110和120紧固到上腔室单元210上，升高上腔室单元210，将装载机910插入到基板粘接装置中位于接近受到紧固的粘接的基板，释放粘接的基板，使得装载机910承载释放后的粘接的基板，并且将承载粘接的基板的装载机910从基板粘接装置中移出，可以卸载粘接后的基板110和120。接下来，装载机910可以将没有粘接的第一基板110插入到基板粘接装置中，在此可以通过上腔室单元210紧固该没有粘接的第一基板。
在本发明的再一个部分中，并且参照图19，通过停止由上工作台230施加的吸力和静电力，和将上腔室单元210升高到预定待用高度，其中粘接后的基板没有被上腔室单元210紧固，可以取走粘接后的基板110和120。接下来，参照图20，可以升高起模顶杆710使得粘接后的基板110和120不与下工作台240接触，装载机910可以插入到基板粘接装置中接近粘接后的基板，可以下降起模顶杆710使得粘接后的基板受到装载机910的承载，并且可以从基板粘接装置上取走承载粘接后的基板的装载机910，从而完成粘接后的基板110和120的卸载。
在上面紧接着描述的本发明的这部分中，在卸载由下工作台240承载的粘接后的基板之前，装载机910将没有粘接的第一基板110插入到基板粘接装置中。然后通过吸力和静电荷使得上工作台230紧固所插入的没有粘接的第一基板，并且升高到预定待用高度，并且然后可以从基板粘接装置中移走装载机910。接下来，并且如前面参照图19至21所描述的，可以升高起模顶杆710使得粘接后的基板远离下工作台240，装载机910重新插入到基板粘接装置中接近受到起模顶杆710支承的粘接后的基板，可以下降起模顶杆710使得粘接后的基板受到装载机910的支承，并且可以从基板粘接装置中移走承载粘接后的基板的装载机910，从而完成粘接后的基板110和120的卸载。
如已经描述的，便于制造通过液晶分配方法形成的LCD装置的基板粘接装置和利用其制造LCD装置的方法具有优点，因为由于本发明的基板粘接装置没有设置在基板上涂布密封材料或分配液晶材料的功能，与现有的基板粘接装置相比，该基板粘接装置的整体尺寸减小。因此，该基板粘接装置提供简单的设计和节约空间。另外，可以将由上和下腔室单元限定的内部空间的体积最小化，从而减少抽空该内部空间所需要的时间。通过减少抽真空时间，可以减少制造LCD装置所需要的时间。进一步，即使当由下工作台紧固的第二基板倾斜时，利用线性致动器可以将上工作台相对于下工作台对准。另外更进一步地，为每个腔室单元设有一个低真空腔室以防止腔室单元的下垂，从而提供稳固的基板粘接。最后，通过使用多个可旋转的凸轮来通过调整下腔室单元的位置来对准基板可以获得简化的结构。
本领域普通技术人员应当清楚，在没有脱离本发明的精神或范围的情况下，能够对本发明做出多种改进和变化。因此，准备使得本发明覆盖通过所附权利要求和它们的相等物的范围提供的本发明的改进和变形。