CN101191937A - 用于附着基板的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于附着基板的设备，该设备在上腔室与下腔室之间设置有缓冲件。该缓冲件减少了对腔室之间的密封空间进行真空排气期间施加于升降装置的载荷。因此，可以减小施加于升降螺杆以及支撑腔室的框架上的力，从而延长基板附着设备的使用寿命，并延长更换部件的周期。而且，通过利用固定装置将升降部件连接于外框架，可以增大升降部件的下腔室支撑力。结果，下腔室被稳定地固定，从而可以减少基板附着过程中的不足。

Description

用于附着基板的设备

技术领域

本公开涉及一种用于将两个基板彼此附着在一起的设备，更具体地说，涉及一种用于附着基板的设备，该设备在上腔室与下腔室之间设置有缓冲件。

背景技术

近来，随着信息社会的发展，对显示装置的需求不断增加。因此，已经开发出了多种不同类型的显示装置，诸如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)等。这些显示装置的用户要求视频质量优异、重量轻且尺寸大。因此，近来已开发出尺寸大于50英寸的超大尺寸LCD。

LCD显示器是利用液晶折射率的各向异性而在其屏幕上显示信息的显示装置。LCD显示器通过在两个基板之间加入液晶并将这两个基板彼此附着在一起制造而成。这两个基板中的一个是驱动装置阵列基板，而另一个是滤色片(CF)基板。驱动装置阵列基板上形成有多个像素，并且每个像素形成有诸如薄膜晶体管(TFT)的驱动器件。用于实现色彩的滤色片层连同像素电极、共用电极和用于对准液晶分子的对准膜(alignment film)一起形成于滤色片基板上。

在制造这种显示装置的过程中，将两个基板彼此附着在一起的过程是非常重要的。随着显示装置尺寸的增大，用于附着这两个基板的设备的尺寸也增大。

基板附着设备被设计成形成密封附着空间。在附着过程中，该空间被抽真空以形成真空。随着基板附着设备的变大，由于附着腔室的内部和外部之间的压力差而施加于附着设备的载荷也增大。该载荷作用在腔室本体的壁上，并且会引起腔室的变形。该变形力还可以向用于升降一半腔室的升降装置施加额外的力。

该附着设备的升降装置设置有升降电机，该升降电机提供用于升降腔室的驱动力。升降螺杆(lifting screw)轴向地转动以升高和降低用于支撑一部分腔室的框架。通常，升降装置升降下腔室，直至下腔室与上腔室相连接以密封附着空间。接着对腔室进行真空排气。附着空间内的真空状态使得下腔室由于压力差而被向上拉。当下腔室被向上拉时，力作用在支撑腔室的框架、升降螺杆等上。因此，框架、升降螺杆、以及升降装置的其它部分可能变形。进而，这将易于造成部件的频繁更换且基板附着设备的使用寿命较短。

而且，在附着过程中，重要的是调整基板之间的间隙，从而使基板之间具有均匀的间隙，并且对准基板的相对位置也很重要从而两个基板在精确的期望位置处彼此附着在一起。该间隙调整过程和位置对准过程仅在下腔室已被升高并固定于上腔室之后才能够准确地进行。

由于附着设备随着基板尺寸的增大而变大，所以当显示器尺寸增大时，下腔室以及放置于下腔室内的基板的重量也变得更重。因此，施加于升降并支撑下腔室的升降部件的载荷也增加。更大附着设备的更重载荷会导致升降螺杆弹性变形。结果，可能在间隙调整过程或位置对准过程中出现误差。

发明内容

为了解决与现有技术有关的上述和其它的问题，提出了本发明。本发明的特征在于提供一种用于附着基板的设备，该设备在上腔室与下腔室之间设置有缓冲件，从而可以减小在对腔室进行真空排气时作用于升降装置上的载荷。

本发明的另一特征在于提供一种用于附着基板的设备，该设备包括固定装置，该固定装置连接于用于升降和支撑下腔室的升降部件，并利用磁力附着于外框架，在该设备中增加了升降部件的下腔室支撑力。

为了实现本发明的特征，提供了一种用于附着基板的设备，该设备包括：主框架；上腔室，安装于主框架上，该上腔室保持上基板；下腔室，安装于主框架上，该下腔室保持下基板，其中，上腔室和下腔室中的至少一个腔室可以移动，从而上腔室和下腔室可以合在一起以形成密封附着空间；以及缓冲件，设置于上腔室与下腔室之间，其中，缓冲件提供弹性力，该弹性力易于(趋于)使上腔室和下腔室保持分开。

此外，提供了一种用于附着基板的设备，该设备包括：主框架；上腔室，安装于保持上基板的主框架上；下腔室，安装于保持下基板的主框架上；移动装置，移动上腔室和下腔室中的至少一个腔室，从而上腔室和下腔室可以合在一起以在上腔室与下腔室之间形成密封附着空间；以及至少一个固定装置，附着于移动装置的移动部分，其中，所述至少一个固定装置选择性地将移动装置的移动部分连接于主框架。

附图说明

将参照附图详细描述实施例，附图中相同的参考标号表示相同的部件，附图中：

图1是示出了用于附着基板的设备的第一实施例的截面图；

图2示出了用于在图1所示设备的上腔室与下腔室之间进行缓冲的缓冲件；

图3A至3C是示出了在附着过程中如何升高下腔室的视图；

图4是示出了用于附着基板的设备的另一实施例的截面图；

图5A示出了固定装置；

图5B示出了如何将固定装置安装于升降部件的升降台中；

图5C是示出了如何将固定装置的磁性部件附着于外框架的平面图；以及

图6示出了如何利用磁力将根据本发明另一实施例的用于附着基板的设备的磁性部件附着于外框架。

具体实施方式

将参照附图更详细地描述本发明的一些实施例。

图1是示出了用于附着基板的设备的第一实施例的截面图。参照图1，该设备设置有外框架10。上腔室20和下腔室30形成基板附着空间。升降部件40提供升降力，以将下腔室30向上移动使之与上腔室20相接合。缓冲件60设置在上腔室20与下腔室30之间。

外框架10设置有用于***和移出基板的门11。优选地，该门11仅在***和移出基板时才打开，从而诸如灰尘的杂质不会进入基板附着设备的内部。基板的***和移出通过输送机器人(未示出)进行。该输送机器人设置有用于将上基板S1和下基板S2运送到设备内并从设备中运出的一个或多个机械臂。

第一真空泵51将上腔室与下腔室之间的空间抽真空，以在形成于上腔室与下腔室之间的附着空间内形成真空。第二真空泵52产生作用于基板接收销22的真空吸附力，该基板接收销接收并保持上基板S1和下基板S2。这两个真空泵可以位于外框架10的内部或外部。

第一真空泵51通常设置于外框架10的外部，并且通过真空管连接于形成在上腔室20与下腔室30之间的附着空间。第二真空泵52固定于外框架10，并且通过真空管连接于上腔室20和下腔室30的基板接收销22。真空泵可以包括干式泵(dry pump)、涡轮分子泵(TMP)、机械推进泵等。优选地，该真空泵是能够排出真空泵送(vacuum-pumped)物质的回转叶片泵。

虽然该实施例使用真空泵产生的真空和接收销来保持基板，但其它实施例可以利用其它的保持装置。例如，该保持装置可以是静电卡盘或其它类型的装置。

上腔室20固定于外框架10，并且下腔室30通过升降部件40而被向上升高和向下降低。下腔室30被向上升高以连接于上腔室20，从而形成密封附着空间。

上腔室20固定地附着于支架，该支架自身固定于外框架10的内壁。上腔室20设置有用于保持上基板S1的上卡盘21。如上所述，上卡盘21可以是利用静电力保持上基板S1的静电卡盘(ESC)、和/或真空卡盘。上卡盘21可以凹入上腔室20内，以形成一体的腔室结构。上腔室20还可以包括用于接收上基板S1的基板接收销22、以及用于对准上基板S1和下基板S2的一个或多个摄像机23。

基板接收销22也设置于下腔室30中，以便接收并保持下基板S2。通常，基板接收销22能够凹入下腔室的顶表面内。

设置于上腔室20的上部处的一个或多个摄像机23通过穿过上腔室20的照相孔检测上基板S1和下基板S2上的对准标记。摄像机产生的图像用来确定基板是否彼此适当地对准。一个或多个照明装置33设置于下腔室30的下部处，以通过穿过下腔室30的照明孔来提供光，从而摄像机23可以检测对准标记。

下腔室30设置于连接到升降部件40的水平框架的上端处。下腔室30设置有用于保持下基板S2的下卡盘31。下卡盘31可以是利用静电力保持下基板S2的静电卡盘(ESC)、和/或基于真空的卡盘。下卡盘31凹入下腔室30内，以形成一体的腔室结构。

升降部件40包括用于提供升降/降低力的升降电机41以及升降螺杆42。优选地，升降电机41是可以产生能够支撑下腔室30的负荷并且能够向上升降和向下降低下腔室30的力的电机。该电机可以包括AC电机、DC电机等。升降电机41的高速转动力通过减速器而转换成低速转动力，该低速转动力使得升降螺杆42以低速转动并以适当的速度向上升降和向下降低下腔室30。

升降螺杆42支撑并移动水平框架，该水平框架支撑下腔室30。水平框架的两端均连接于引导轴，以便平衡下腔室30并且确保下腔室30的平稳升降。

一旦基板被安装于上腔室和下腔室上，下腔室30就被升降部件40向上升降，并与上腔室20连接以形成密封附着空间。然后，可以通过第一真空泵51对该密封附着空间进行真空排气以形成真空。

用于移动下腔室30的对准装置设置在下腔室30与水平框架之间。优选地，对准装置34可以使下腔室30沿X、Y方向和转动方向运动。通常，将多个凸轮用作对准装置34。凸轮的上侧邻接下腔室30的下端，并且凸轮的下侧固定于水平框架。凸轮的邻接下腔室30的上侧利用驱动电机提供的转动力来移动下腔室30。下腔室沿X、Y方向和转动方向相对于上腔室的运动使得上腔室和下腔室相对于彼此适当地对准。

虽然图中未示出，但该附着设备还可以包括用于将基板朝着彼此推动的增压装置。可以使用机械装置来直接推动基板，或者可以利用气体压力来施加压力。如果使用气体压力，则增压装置可以包括用于供应诸如氮气的惰性气体的气体罐和供气管、以及用于将气体排放到附着空间内的气体增压孔。

缓冲件60设置在下腔室30的周边处。当通过上腔室20相对于下腔室30之间的连接而形成的附着空间被真空排气时，该缓冲件用来弹性地支撑于上腔室20与下腔室30之间。可替换地，缓冲件60可以设置在上腔室20的周边处。

在该实施例中，缓冲件60包括压缩螺旋弹簧。在替换实施例中，缓冲件可以是板簧、空气弹簧和其它类似的弹性件。将参照图2对缓冲件60进行更详细的描述。

参照图2，缓冲件60设置有具有预定弹性力的弹性体62。上框架61设置在弹性体62的一端处，从而上框架可以接触上腔室20的下端。下框架63设置在弹性体62的另一端处，并且与下腔室30的上端相接触。

如图所示，在该实施例中，缓冲件60安装在下腔室30的周边处。缓冲件60的下框架63固定于下腔室30。当上腔室和下腔室合在一起时，上框架61邻接上腔室20的下侧。优选地，多个缓冲件60围绕下腔室30的周边而设置，以便在上腔室20与下腔室30之间提供均匀的支撑力。

当形成于上腔室20与下腔室30之间的附着空间被真空排气，进而下腔室30由于真空力而被向上拉时，弹性体62发生变形。弹性体的变形有助于分散真空所产生的力，并进而减小上腔室和下腔室的变形。弹性体62可以由诸如热处理钢、磷青铜、镍合金等的金属材料制成。

图2所示的压缩螺旋弹簧由诸如圆钢(round bar)、方钢等的金属材料制成，并且被螺旋地卷绕。在替换实施例中，具有由弹簧钢制成的多个平板的板簧可以叠置，以形成弹性体。在另一实施例中，包括其中注入有空气的波纹管状(bellows-like)容器的空气弹簧可以用作弹性体。

图3A至图3C示出了由用于附着基板的设备进行的过程中的各步骤。图3A示出的是上基板S1和下基板S2已被安装在上腔室和下腔室上。图3B示出的是下腔室30已被向上升降以形成密封附着空间。图3C示出的是在附着空间已被真空排气进而上基板S1和下基板S2彼此附着在一起之后的设备。

参照图3A至图3C，在该过程的开始，为了将基板***到附着设备内，将下腔室30向下移动，使得下腔室与上腔室20隔开最大的距离，并且打开外框架10的门11。通过打开的门11，输送机器人将上基板S1运送到附着设备的内部。上基板S1由机械臂保持。在将上基板S1运送到内部之后，上腔室20的基板接收销22真空吸附上基板S1以保持上基板S1。接着，将正在保持上基板S1的基板接收销22向上升降，以使上基板S1坐落到上腔室20上。此时，上腔室20的上卡盘21将在上基板S1上施加保持力。

一旦上基板S1被上腔室20保持，输送机器人的机械臂就从附着设备中移出，并且输送机器人将下基板S2运送到附着设备的内部。下基板S2由机械臂保持。将下腔室30的基板接收销22向上升降以接收下基板S2，并且输送机器人的机械臂从附着设备中移出。接着，基板接收销22向下移动，以使下基板S2坐落到下腔室30上。此时，下腔室30的下卡盘31将在下基板S2上施加保持力，并且关闭外框架10的门11。

此后，由升降部件40向上升降下腔室30，并且将下腔室连接于上腔室20以形成密封附着空间。当上腔室20和下腔室30连接时，缓冲件60缓冲上腔室20与下腔室30之间的冲击，并进而减少上腔室和下腔室合在一起时可能引起的上基板S1和下基板S2上的任何晃动。此时，上基板S1和下基板S2彼此邻近，如图3B所示。

接着，如图3C所示，第一真空泵51将空气从附着空间排出到外部，以保持附着空间处于真空状态。此时，缓冲件60在上腔室20与下腔室30之间提供弹性力，该弹性力克服由于真空状态而施加于下腔室30的力。因此，可以防止升降部件40由于真空状态所引起的力而在向上的方向上承受额外的力。

接着，摄像机23检测上基板S1和下基板S2的对准标记，以确定基板的对准状态。如果基板的对准状态欠佳，则对准装置34移动下腔室30，使得上基板S1和下基板S2适当地对准。

一旦基板的对准状态良好，则移开保持上基板S1的上卡盘21的静电力，从而上基板S1下落到下基板S2上。此时，上基板S1和下基板S2通过密封剂而初步附着。接着，可以通过增压装置将基板推动到一起，进而上基板S1和下基板S2可以更牢固地彼此附着在一起。在一些实施例中，向附着空间内引入气体，并且通过引入到附着空间内的气体与存在于上基板与下基板之间的空间中的真空状态之间的压力差，将上基板S1和下基板S2推动到一起。

然后，下腔室30向下移动，从而下腔室与上腔室20分开。此时，缓冲件60利用较少的能量而使上腔室20和下腔室30分开。接着，打开外框架10的门11，并且输送机器人抓住附着后的基板，并将它们从腔室中移出。

虽然上述实施例具有由升降部件40向上升降和向下降低的下腔室30，但在替换实施例中，上腔室20可以由升降部件40上下移动，或者上腔室20和下腔室30两者都可以上下移动。

图4是示出了用于附着基板的设备的另一实施例的截面图。该实施例与上述实施例非常相似。因此，不再对相同部件进行描述。

参照图4，在该实施例中，多个升降装置400向下腔室300提供升降力和支撑力。该实施例还包括连接于升降装置400的多个固定装置600。固定装置可以利用磁力而可选地连接于框架100，以增加升降装置400的下腔室支撑力。

升降装置400可以包括升降电机410、升降螺杆420和升降台430。升降螺杆420是将升降电机的驱动力传递给升降台430的媒介，并且升降台430连接于升降螺杆420且与水平框架350相接触。

固定装置600可以与升降装置400相连接，并且该固定装置可以连接于升降装置400的升降台430。而且，固定装置600可以与升降台430一体形成。在下腔室300已被向上升降以形成基板附着空间之后，并且在下腔室300的位置已被调整以适当地对准基板之后，固定装置600利用磁力而附着于外框架。

图5A示出了固定装置600的一个实施例的结构。图5B示出了如何将固定装置安装于升降部件的升降台上。图5C是示出了固定装置的附着于外框架的磁性部件的平面图。

参照图5A至图5C，固定装置600包括磁性部件610，该磁性部件利用磁力附着于外框架100。移动装置620移动磁性部件610。而且，固定装置600可以进一步包括用于向磁性部件610供应电力的供电部件630(参见图5A)。该固定装置600可以安装于升降装置400的升降台430中，如图5B所示。

磁性部件610利用磁力而选择性地附着于外框架100。在这种情况下，磁性部件610可以是始终施加磁力的永磁体。但是，优选地，磁性部件610是电磁体，在电磁体中，磁力的产生取决于电力的施加。

磁性部件610附着于外框架100以将升降装置400的可移动部分固定于外框架100。结果，升降装置400的下腔室支撑力增加。具有多个磁性部件610的多个固定装置600可以在单个升降台430上使用。当安装有多个磁性部件610时，可以将它们附着于外框架100的两个或多个邻接位置(参见图5C)。

移动装置620用来移动磁性部件610使之与框架相接合。移动装置620连接于磁性部件610，并且将磁性部件610朝向外框架100移动，并且还可以沿相反方向移动磁性部件。移动装置620可以包括线性电机。

可替换地，移动装置620可以是弹簧。当移动装置620是弹簧时，移动装置620仅用来沿远离外框架100的方向拉动磁性部件610。当向磁性部件610供应电流时，由于磁力大于弹簧力，所以磁性部件610将自动将其自身附着于外框架100。当切断供应给磁性部件610的电流时，磁力被移除，并且磁性部件610在弹簧的推动下自动返回到升降台430。因此，可以利用弹簧以低成本构造移动装置620。

移动装置620将磁性部件610与外框架100分开，以防止当下腔室需要移动时磁性部件610由于与外框架100的摩擦而磨损。

供电部件630用来向磁性部件610供应电力。如果磁性部件610是电磁体，则磁力仅在向电磁体施加电流时产生。流过的电流越大，则电磁体的磁力变得越强。

下面，将描述设置有固定装置600的基板附着设备的操作。图6示出了利用磁力将多个固定装置的磁性部件附着于外框架的实施例。

当基板附着设备装载有基板并且下腔室被升降以与上腔室相接合时，接着进行基板的对准。当对准过程结束时，固定装置600的磁性部件610利用移动装置620而伸到升降台430之外，使得磁性部件接触外框架100。如果磁性部件610与外框架100紧密接触，则通过供电部件630向磁性部件610供应电力，使得磁性部件610通过磁性引力而固定地连接于外框架100。由于外框架100是刚性体，所以下腔室支撑力由于升降台连接于外框架100而增加，如图6所示。此后，第一真空泵510排出附着空间中的空气以形成真空状态。在一些实施例中，使得附着空间成为真空状态的过程可以在进行对准过程之前进行。从而，在一些实施例中，在进行对准过程之前，固定装置可以与外框架相接合。

在上述的用于附着基板的设备中，由于在上腔室与下腔室之间设置有缓冲件，所以减小了对附着空间进行真空排气时作用于固定装置上的载荷。因此，可以减少作用于升降螺杆以及支撑腔室的框架上的力，从而延长了附着设备的使用寿命，并且减少了频繁更换部件的麻烦。

而且，通过利用一个或多个固定装置将升降部件连接于外框架，可以增加升降部件的下腔室支撑力。结果，下腔室被稳定地固定，进而可以减少基板附着过程中的缺陷。

在本说明书中，对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的任何论述，都意味着结合实施例所描述的具体特征、结构、或特性包含在本发明的至少一个实施例中。本说明书中各个地方出现的这些术语不必都涉及同一实施例。此外，当结合任一实施例描述具体特征、结构、或特性时，需指出的是在本领域技术人员的能力范围内，可以结合其它实施例来实现这些特征、结构、或特性。

尽管已经描述了多个示例性实施例，但应该理解，本领域技术人员可以设想出多种其它变型和实施例，这些变型和实施例将落在本公开的精神和原则范围内。更具体地说，可以对部件和/或布置进行各种改变和变型，这些改变和变型将落在本公开、附图和所附权利要求的范围内。除了对部件和/或布置进行的改变和变型之外，替换应用对本领域技术人员来说也是很显然的。

Claims (21)

1.一种用于附着基板的设备，所述设备包括：

主框架；

上腔室，安装于所述主框架上，所述上腔室保持上基板；

下腔室，安装于所述主框架上，所述下腔室保持下基板，其中，所述上腔室和所述下腔室中的至少一个腔室可以移动，从而所述上腔室和所述下腔室可以合在一起以形成密封附着空间；以及

缓冲件，设置于所述上腔室与所述下腔室之间，其中，所述缓冲件提供弹性力，所述弹性力易于使所述上腔室和所述下腔室保持分开。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述上腔室和所述下腔室被连接在一起并且所述密封附着空间被抽真空时，所述缓冲件克服由所述设备外部的大气与所述密封附着空间内的真空之间的压力差所产生的力。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述缓冲件设置在所述上腔室和所述下腔室的周边处。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述缓冲件包括：

上框架；

下框架；以及

弹性体，安装于所述上框架与所述下框架之间。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述上框架和所述下框架中的至少一个框架固定于所述上腔室和所述下腔室中的至少一个腔室。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述上腔室和所述下腔室中的至少一个腔室设置有用于在其中安装所述缓冲件的凹槽。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述缓冲件是压缩螺旋弹簧、板簧和空气弹簧中的一种。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，围绕所述上腔室和所述下腔室中的至少一个腔室的周边安装有多个缓冲件。

9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括至少一个固定装置，所述至少一个固定装置选择性地将所述上腔室和所述下腔室中的至少一个腔室连接于所述主框架。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述至少一个固定装置包括磁性部件，所述磁性部件可以通过磁力选择性地连接于所述主框架。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述磁性部件包括电磁体。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述至少一个固定装置进一步包括供电部件，所述供电部件选择性地向所述电磁体施加电力。

13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述至少一个固定装置进一步包括移动部件，所述移动部件选择性地移动所述磁性部件使之与所述主框架相接合或分开。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述移动部件包括弹簧，所述弹簧提供易于拉动所述磁性部件使之与所述主框架分开的弹性力。

15.根据权利要求9所述的设备，进一步包括移动装置，所述移动装置在所述主框架中上下移动所述下腔室，其中，所述至少一个固定装置连接于所述移动装置的移动部件。

16.一种用于附着基板的设备，所述设备包括：

主框架；

上腔室，安装于所述主框架上，所述上腔室保持上基板；

下腔室，安装于所述主框架上，所述下腔室保持下基板；

移动装置，移动所述上腔室和所述下腔室中的至少一个腔室，从而所述上腔室和所述下腔室可以合在一起以在所述上腔室与所述下腔室之间形成密封附着空间；以及

至少一个固定装置，附着于所述移动装置的移动部分，其中，所述至少一个固定装置选择性地将所述移动装置的所述移动部分连接于所述主框架。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述至少一个固定装置包括磁性部件，所述磁性部件可以通过磁力选择性地连接于所述主框架。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述磁性部件包括电磁体。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述至少一个固定装置进一步包括供电部件，所述供电部件选择性地向所述电磁体施加电力。

20.根据权利要求17所述的设备，其中，所述至少一个固定装置进一步包括移动部件，所述移动部件选择性地移动所述磁性部件使之与所述主框架相接合或分开。

21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述移动部件包括弹簧，所述弹簧提供易于拉动所述磁性部件使之与所述主框架分开的弹性力。

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