CN101814281A - 平板显示器基板的电气性能测试中使用的冷却及防潮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷却及防潮装置，用于利用压缩气体冷却平板显示器面板的基板表面，同时防止空气中所含的水分凝结形成水滴落在基板表面上。该装置包括：流速/压力控制器，用于控制压缩气体的流速/压力；冷/热气体生成单元，用于将提供的压缩气体分成冷、热气流；加热器，用于将从冷/热气体生成单元排出的冷气流加热；冷气流喷嘴，用于向FPD基板的表面喷射冷气体，冷却其表面，所述冷气体是从冷/热气体生成单元排放出并通过加热器进行温度控制；防潮单元，用于围绕喷出的冷气流喷射热气流，实现FPD基板的防潮。当本发明的装置被应用于现有的热流装置中，则能在高于和低于常温的条件下，对FPD基板进行电气性能测试，增强FPD产品的可靠性。

Description

平板显示器基板的电气性能测试中使用的冷却及防潮装置
技术领域
本发明涉及在平板显示器面板(FDP)基板的电气性能测试中使用的装置，尤其是涉及冷却及防潮装置，该装置采用压缩气体冷却平板显示器面板的基板的表面，以及在基板冷却过程中用于防止空气中所含的水分冷凝并形成水滴落在所述基板的表面上。
背景技术
现有技术的描述
如现有技术中公知的，平板显示器(FPDs)在被积极地研发作为显示设备以替代传统的阴极射线管。这种平板显示器面板的典型实例包括液晶显示器(LCDs)，等离子显示面板(PDPs)，场致发射显示器(FEDs)，以及真空管荧光显示器(VFDs)。
这种FPD是通过下列步骤制成的，所述步骤包括制造下部基板，制造上部基板，以及将上下部基板粘结在一起。更具体地，为了制造下部基板，在裸露的玻璃板上形成多个单元，在每个单元中将多条水平线和垂直线按照矩阵方式形成相互交叉，并且在水平线和垂直线之间的每一个交叉点上形成具有透明像素电极的像素单元。另外，在薄膜晶体管内形成像素单元，所述薄膜晶体管与水平线和垂直线以及像素电极连接。将在未加工的玻璃板上形成的单元经由划线步骤切割出，划线步骤紧跟在检查步骤之后。按照这种方式从未加工的玻璃板上切割出每个单元，即，分别将下部基板粘合到在上部基板制造步骤中完成的上部基板上，以及将用于驱动像素单元的驱动电路和各种组件装配到上下部基板上，继而制成FPD。
同时，将探针台作为用于测试FPD基板的电路图的晶体管的电气性能的装置，其中，探针台通过将探针与晶体管接触来实现对FPD基板上形成的很小的每个晶体管的电气性能进行测试。
与普通半导体装置一样，在FPD基板上测试晶体管的电气性能，常常受到温度的影响。尤其是，在采用背光的FPD的情况下，FPD基板中的晶体管在工作时经历温度的突变，这是由于随着时间的推移背光产生的热量和由于外部环境引起的温度变化。为此，需要在开发和制造FPD的同时选择性地将热量施加于FPD上之后，测试FPD的电气性能。例如，将能够通过加热基板来控制基板温度的装置安装到LCD探针***上以执行这样测试。
图1显示了一种常见装置，其通过热板法加热基板。该方法按照下列方式执行，即作为加热设备，将热板2设置在平台1上，在之上放置有基板S，并通过线性驱动设备4将探头3沿着平台1的X轴和Y轴运动，以测试经由热板2加热的基板S的晶体管。然而，在装置采用这种热板2时，热板2仅仅对基板S的局部区域进行加热。因此，存在测试只能在加热过的区域中执行的问题。
图2显示了另一种常见装置，其通过热流法加热基板。该装置具有热风排放设备，这样需要将探头20上的热流40安装到线性驱动设备20上，其中线性驱动设备20沿着平台10的X轴和Y轴运动，在之上放置有基板S。也就是说，在通过线性驱动设备20将探头30与热流40一起运动时，热流40将热风喷射到基板S上，从而加热基板S。因此，有可能对基板S的整个区域进行测试。然而，由于通过热流40加热基板S是在高于常温的温度下执行的，所以存在当温度条件低于常温的情况下不能对基板S的晶体管进行测试的问题。
在过去FPD产品主要只用在室内，且便携器械用于邻近人体的位置处，这就不必在低于常温的寒冷状态下测试FPD基板。然而，近来，随着需求FPD产品领域的扩增，包括用于汽车的导航，要求FPD产品暴露于低于常温的温度下的情况激增。因此，这种激增必然要求在开发和制造FPD产品的同时对FPD基板上的晶体管的电气性能进行测试。
在过去，为了对FPD基板执行低温测试，其必须将基板切成多个小块，以在冷却室中测试小块，或者通过繁琐的程序进行测试。
发明内容
因此，本发明是为了解决现有技术中出现的上述问题，且本发明的目的在于提供用于在测试平板显示器(FDP)基板的电气性能中使用的冷却及防潮装置，其中甚至是在低于常温的低温冷却情形下，冷却及防潮装置不仅仅允许对FPD基板的整个区域上的电气性能进行简单而便捷的测试，当FPD基板被冷却到低温下时，还能防止产生水分。
为了实现这一目的，这里提供了用于在测试平板显示器(FPD)基板的电气性能中使用的冷却及防潮装置，该装置包括：流速/压力控制器，用于控制从外界引入的压缩气体的流速/压力；冷/热气体生成单元，用于将从流速/压力控制器得到的压缩气体分成冷气流和热气流，并排出冷气流和热气流；加热器，用于加热从冷/热气体生成单元排出的冷气流，从而将气流的温度控制到用于测试FPD基板的电气性能所需的温度；电源，用于为加热器供给热量生成源；冷气流喷嘴，用于向FPD基板的表面喷射冷气体，从而冷却其表面，所述冷气体是从冷/热气体生成单元排出的，并通过加热器进行温度控制；防潮单元，用于围绕冷气流喷嘴喷出的冷气流喷射热气流，所述热气流是从冷/热气体生成单元排出的，从而实现FPD基板的防潮；以及控制单元，用于控制流速/压力控制器以及电源的工作。
这里，冷/热气体生成单元可由涡流管构成。
此外，加热器具有这样的结构，即在该结构中，连接到电源的热量生成电线嵌入陶瓷体内。
此外，电源可以是线性DC电源。
此外，防潮单元可包括：热气流导引元件，该元件连接到冷/热气体生成单元的热气体排出端部，并与冷气流喷嘴的上部边缘结合，从而将热气流引入热气流导引元件内，热气流导引元件具有一个或多个倾斜的喷出口，从而将引入的热气流在冷气流喷嘴周围倾斜地排出；以及热气流排出嘴，其从热气流导引元件上延伸出并包围冷气流喷嘴，热气流排出嘴提供经由倾斜口排出的热气流，并将其喷射到基板表面上同时形成气旋，这样热气流会使得冷气体的温度升高到常温下，所述冷气体已将基板的表面冷却，从而防止在基板的表面上产生水气。
此外，本发明的装置可进一步包括：热气流流速的控制阀，用于控制在流速/压力控制器的控制下从冷/热气体生成单元排出的以及提供给防潮单元的热气流的流速；以及冷气体与热气体的比率控制阀，其设置在冷/热气体生成单元的热气流排出侧，冷气体到热气体的比率控制阀的开启或关闭是与热气流流速的控制阀协同完成，从而控制由冷/热气体生成单元排出的冷气流到热气流的比率。
冷气体到热气体的比率控制阀可通过管路与流速/压力控制器连接，这样通过流速/压力控制器，所述冷气体到热气体将已排出的热气体排放到外面。
同时，加热器具有冷气流温度传感器，其用于检测由加热器加热的冷气流的温度，本发明的装置可进一步包括温度控制器，用于控制电源，从而根据在检测到的冷气流的温度信息的基础上进行的控制器的控制，来控制加热器对冷气流进行加热的温度。
具有上述构造的本发明装置能将FPD基板的表面冷却到常温以下，同时还能避免在FPD基板的表面上产生水气。因此，本发明的装置可用于在低温下简单便捷地对FPD基板的电气性能进行测试。
如果本发明的装置被安装在及用于现有的热流装置中，则可能不仅在高于常温的高温条件下，而且还能在低于常温的低温冷却条件下，对FPD基板进行电气性能测试，因此，本发明的装置有助于增强FPD产品的可靠性。
附图说明
随后通过结合附图的具体描述，本发明的上述及其他的目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1是利用热板法加热基板的常见装置的顶面视图；
图2是利用热流法加热基板的常见装置的顶面视图；
图3显示了根据本发明的实施例的装置的整个结构；
图4所示为作为图3的冷/热气体生成单元实例的涡流管的横截面视图；
图5显示了图3的加热器的具体结构；以及
图6是表示图3的防潮单元结构和工作的横截面视图。
具体实施方式
接下来，将参考附图介绍本发明的优选实施例。在接下来的描述和附图中，相同的引用数字用于表示相同的或相似的部件，而关于相同或相似部件的这种重复描述将被省略。
图3显示了根据本发明的实施例的装置的整个结构。
如图3中所示，根据本发明的实施例，用于测试平板显示器(FPD)基板电气性能的冷却及防潮装置包括流速/压力控制器110，该流速/压力控制器用于控制从外界(如，压力箱)引入的压缩气体的流速/压力，冷/热气体生成单元120，该冷/热气体生成单元用于将从流速/压力控制器提供的压缩气体分成冷气流和热气流，并排出冷气流和热气流；加热器130，用于将从冷/热气体生成单元120排出的冷气流加热到适合的温度；电源140，用于为加热器130供给热量生成源；冷气流喷嘴150，用于向FPD基板的表面喷射冷气体，从而冷却其表面，所述冷气体是从冷/热气体生成单元120排出的，并通过加热器130控制温度；防潮单元160，用于围绕喷出的冷气流喷射热气流，从而实现FPD基板的防潮；以及控制单元170，用于控制流速/压力控制器110以及电源140的工作。
流速/压力控制器110提供来自于外部容器的具有低露点的压缩干燥气体(干净的干燥气体或N2)，所述外部容器诸如筒形高压气体容器，其中由于流速及压力与冷/热气体生成单元120中压缩气体的加热/冷却的温度紧密相关，所以利用流速/压力控制器110控制压缩气体的流速及压力，从而能够总是持续地供应压缩气体。
冷/热气体生成单元120为一种设备，该设备用于在将压缩气体分成冷气流和热气流之后，将从流速/压力控制器110得到的压缩气体排出，其中在本发明的实施例中将涡流管应用于冷/热气体生成单元120。即，如图4中所示，如果将压缩气体提供给涡流管121，在漩涡腔121a内出现处于超高速的气流漩涡，其中漩涡气流(主要的漩涡)被引向热气体出口121b，这样通过控制阀121c将部分漩涡气流经由热气体出口121b排出，余下的漩涡气流从控制阀121c处返回，并流动到冷气体出口121d同时形成第二涡流。与此同时，第二涡流流过一个低压区域，所述低压区域在主涡流的内侧形成，因此损失热量，然后流动到冷气体出口121d。在两种漩涡气流中(在同一个方向上以及在同一角速度内形成漩涡)，将内部气流的空气颗粒物旋转一次所花费的时间等于将外部气流的空气颗粒物旋转一次所花的时间，这是因为他们是以相同角速度形成漩涡。因此，内部流气的颗粒物的运动速度是小于外部气流的。在运动速度中存在的这种差异意味着内部流动的动能减小，损失的动能被转换为热能，将外部气流的空气温度升高，进一步降低内部气流的空气温度。本发明的冷/热生成单元120采用涡流管121的这种工作原理。
加热器130是一种设备，用于将来自于冷/热气体生成单元120的冷气流加热到测试FPD基板电气性能所需的温度，并且如图5中示例性地所示的，陶瓷加热器具有热量生成电线131，所述热量生成电线被连接到电源140并被嵌入到陶瓷体132中，这种陶瓷加热器可被用作加热器130。
在本发明的实施例中，线性DC电源可作为电源140，用于为加热器130提供热量生成源。尽管常见的热生成元件采用AC电源，但由于AC电源的60Hz噪声，则会在测试基板的电气性能时引起麻烦。因此，期望采用线性DC电源，其不会引发上述问题。
冷气流喷嘴150连接到加热器130的冷气流排出端部以面对FPD基板的表面，这样冷气流喷嘴150喷射到FPD基板的表面上，从冷/热气体生成单元120排出冷气体之后，冷气体经过加热器130具有大致可控的温度，从而冷却基板的表面。
防潮单元160围绕冷气流喷出从冷/热生成单元120排出的热气流，从而实现基板的防潮。图6例举了防潮单元160的具体结构，其由热气流导引元件161和热气流喷嘴162构成。热气流导引元件161经过管路P连接到冷/热生成单元120的热气流排出端部上，并且还与冷气流喷嘴150的上部边缘连接，从而将热气流引入冷气流喷嘴150。将多个倾斜的喷射口161a设置在围绕冷气流喷嘴150的边缘上，这样引入的热气流可以在冷气流喷嘴150的周围倾斜地排出。另外，热气流喷嘴162从热气流导引元件161上延伸出，并且包围冷气流喷嘴150，其中热气流喷嘴162提供热气流，该热气流经由倾斜的喷射口161a喷射到基板S的表面上同时形成低压气旋，从而热气流将冷气流的温度升高到常温，所述冷气流已将基板S表面冷却，因此，防止在基板S的表面上产生水气。
同时，如图3中所示，热气流流速控制阀130可用于控制热气流的流速，该热气流为从冷/热气体生成单元排出的并且在流速/压力控制器110的控制下为防潮单元160提供的热气流。另外，在冷/热气体生成单元120的热气流排放侧，具有冷气体到热气体比率控制阀190，其通过流速/压力控制器110控制。冷气体到热气体比率控制阀190的开启或者关闭是与热气流流速的控制阀180协同完成，从而控制由冷/热气体生成单元120排出的冷气流与热气流之间的比率。尤其是，冷气体到热气体比率控制阀190可由涡流管121的上述控制阀121c替代或者共同构成。冷气体到热气体比率控制阀190通过管路P’连接到流速/压力控制器110上，从而通过流速/压力控制器110，将热气流排放到外面。
加热器130可以具有冷气流温度传感器133，用于检测由加热器130加热的冷气流的温度。进一步还可以具有温度控制器200，其按照下列方式控制电源140，即基于由冷气流温度传感器133检测到的冷气流的温度信息的控制器单元170的控制，来控制加热器对冷气流的加热温度。
同时，图3中的引用数字210和220表示参考温度传感器210和参考温度控制器220，所述参考温度传感器210被安装在平台之上(未显示)，在平台上设置有基板S，这是为了在寒冷情况下检查FPD基板S的电气性能的时候，能设定参考温度；所述参考温度控制器220用于操作参考温度传感器210，其中由控制单元170控制参考温度控制器220。
上面介绍的本发明的冷却及防潮装置可以与现有的热流装置装配在一起，这样，对于FPD基板的整个区域进行电气性能测试将变得简单便捷，不仅能在高温条件下，而且还能在低于常温的低温冷却条件下进行电气性能测试。
接下来，将介绍对于本发明的冷却及防潮装置的工作过程。
首先，在控制单元170的控制下，通过流速/压力控制器110将压缩气体控制在合适的流速和压力下之后，将从外界引入到流速/压力控制器110中的压缩气体提供给冷/热气体生成单元120。
根据涡流管121内的漩涡现象，将引入冷/热气体生成单元120的压缩气体分成冷气体和热气体，这样冷气体被排至冷气体出口121d，且热气体被排至热气体出口121c。与此同时，随着冷气体到热气体比率控制阀190的开启或者关闭而排出的冷气体到热气体的比率来确定冷气体与热气体的温度，冷气体到热气体比率控制阀190的开启或者关闭与热气流流速的控制阀180协同完成。也就是说，如果冷气体到热气体比率控制阀逐渐开启，这样排放到热气体出口121c的气体总量增加，排放到冷气体出口121d的气体总量则减少，从而冷气体的温度进一步降低。相反，如果冷气体到热气体比率控制阀190逐渐关闭，排放到热气体出口121c的气体总量减少，且排放到冷气体出口121d的气体总量增加，进而冷气体的温度降低得较少。
通常情况下，如果在5kg/cm2的压力下冷气体到热气体的比率为2∶8，则有可能得到比供给的气体更低温度的65℃的冷却气体。假设供给气体的温度为常温，25℃，则将大约-40℃的冷气体排放至冷气体出口121d，并将大约65℃的热气体排放至相反侧的热气体出口121c。
如上论述的将排放至冷气体出口121d的冷气体提供给加热器130，并由加热器130加热到电气性能测试所需的温度，然后经过冷气流喷嘴150排放至基板S的表面上，因此将基板S的表面冷却到对于电气性能测试的合适温度。
此外，排放至热气体出口121c的热气体经由热气体流速的控制阀180提供给防潮单元160，其中如图6中所示，围绕着冷气体喷嘴150通过热气流导引元件161具有的倾斜喷射口161a将热气体倾斜地排出，从而在热气喷嘴162内形成低压的热气旋，所述热气喷嘴162包围在冷气流喷嘴150的周围。结果，面对基板S的表面从冷气流喷嘴150喷出的冷气体在表面上流动，并与热气流喷嘴162喷出的热气混合。因此，冷气体的温度升高到常温，这样在基板S上不会产生水气。
尽管这里是以例举的方式介绍了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应理解为，在不脱离本发明所附权利要求书公开的范围和精神内的各种变形、添加以及替换都是有可能的。

Claims (8)

1.一种冷却及防潮装置，在测试平板显示器基板的电气性能中使用，该装置包括：
流速/压力控制器，用于控制从外界引入的压缩气体的流速/压力；
冷/热气体生成单元，用于将从流速/压力控制器提供的压缩气体分成冷气流和热气流，并排出冷气流和热气流；
加热器，用于加热从冷/热气体生成单元排出的冷气流，从而将气流的温度控制到用于测试平板显示器基板的电气性能所需的温度；
电源，用于为加热器供给热量生成源；
冷气流喷嘴，用于向平板显示器基板的表面喷射冷气体，从而冷却所述表面，所述冷气体是从冷/热气体生成单元排出的，并通过加热器进行温度控制；
防潮单元，用于围绕冷气流喷嘴喷出的冷气流喷射热气流，从而实现平板显示器基板的防潮，所述热气流是从冷/热气体生成单元排出的；以及
控制单元，用于控制流速/压力控制器以及电源的工作。
2.如权利要求1所述的装置，其中冷/热气体生成单元是涡流管。
3.如权利要求1所述的装置，其中加热器具有这样的结构，在该结构中，连接到电源的热量生成电线嵌入陶瓷体内。
4.如权利要求1所述的装置，其中电源是线性DC电源。
5.如权利要求1所述的装置，其中防潮单元包括：
热气流导引元件，所述热气流导引元件连接到冷/热气体生成单元的热气体排出端部，并与冷气流喷嘴的上部边缘结合，从而将热气流引入热气流导引元件内，热气流导引元件具有一个或多个倾斜的喷出口，进而将引入的热气流关于冷气流喷嘴倾斜地排出；以及
热气流排出嘴，所述热气流排出嘴从热气流导引元件上延伸出并包围冷气流喷嘴，热气流排出嘴提供经由倾斜口排出的热气流，并将所述热气流喷射到基板的表面上同时形成气旋，这样热气流会使得冷气体的温度升高到常温下，该冷气体已将基板的表面冷却，从而防止在基板的表面上产生水气。
6.如权利要求1所述的装置，进一步包括：
热气流流速的控制阀，用于控制在流速/压力控制器的控制下从冷/热气体生成单元排出的以及提供给防潮单元的热气流的流速；以及
冷气体到热气体的比率控制阀，所述冷气体到热气体的比率控制阀设置在冷/热气体生成单元的热气流排出侧，冷气体到热气体的比率控制阀的开启或关闭是与热气流流速的控制阀协同完成，从而控制由冷/热气体生成单元排出的冷气流到热气流的比率。
7.如权利要求6所述的装置，其中冷气体到热气体的比率控制阀是通过管路与流速/压力控制器连接，从而通过流速/压力控制器，所述冷气体到热气体将排出的热气体排放到外面。
8.如权利要求1所述的装置，其中加热器具有冷气流温度传感器，用于检测由加热器加热的冷气流的温度，该装置进一步包括温度控制器，用于控制电源，从而基于检测到的冷气流的温度信息的控制器的控制，来控制加热器对冷气流进行加热的温度。
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