JP2008166287A - ガラス基板の密封システム及び密封方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板の間のシーリング材の溶融時の物質の流動及びバブルの発生を防止できるガラス基板の密封システムを提供する。
【解決手段】前記ガラス基板の間に配置された複数のディスプレイパッケージに沿って配置されたシーリング材を加熱溶融して気密密封部を形成するためのレーザー加工組立体と、前記レーザー加工組立体の下方に配置された作業テーブルに前記ガラス基板を供給するための移送組立体と、前記作業テーブルに前記移送組立体を通じて連続的にガラス基板が供給されるように前記ガラス基板を保有するバッファー組立体とを含み、前記作業テーブルは、前記移送組立体が前記ガラス基板を配置する際に前記ガラス基板を１次整列する仮位置整列手段と、前記ガラス基板と２次整列するための精密整列手段と、前記レーザー加工組立体から照射されるビーム照射方向に対向する方向に空気を噴射する複数の噴射口とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、周辺環境に敏感な薄膜デバイスを保護するためのガラス基板の密封システム及び密封方法に係り、特に、有機発光表示素子（ＯＬＥＤ）ディスプレイ用ガラス基板の密封効率を向上させ得るガラス基板の密封システムに使用された移送ステージに関するものである。

有機発光表示素子（ＯＬＥＤ）ディスプレイは、有機半導体の優れた発光特性を利用して、広い視野角を有し、画素の応答速度が非常に迅速であるので、高画質の動画を躍動感のあるように表現することができる。

また、ディスプレイ構造が単純であり、ガラス一枚程度の厚さ（〜１ｍｍ）に構成できる超薄型ディスプレイであり、他のディスプレイと比較すれば、製造工程が簡単であり、生産費用を低減できるという長所を持つ。

したがって、このような優れた特性により、現在、全世界的にＯＬＥＤディスプレイ及び関連材料、部品、及び装備の開発が進められており、最近は、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ＭＰ３など、小型携帯用情報機器にＯＬＥＤディスプレイが利用されている。

しかし、このような有機発光表示素子（ＯＬＥＤ）ディスプレイは、その内部に、酸素または水分によって劣化しやすい電極及び有機層を備えるので、外部の酸素または水分からこれを保護することが大変重要である。

したがって、従来は、外部から酸素及び水分がディスプレイ内に流入することを防止するために、このような電極及び有機層を覆う一対のガラス基板を熱またはｕｖで硬化する樹脂やガラスフリット（シーリング材）などによって気密封止する密封方法が使用されていた。

一般的に、シーリング材を上板と下板の間に配置し、これを硬化させて上板と下板を封止するが、この時のシーリング材としては、ガラス成分の低温溶融材料であり、誘電体ペーストを作るために用いられる粉末ガラスを使用する。

このようなシーリング材は、熱またはｕｖで硬化する熱処理時に不純物ガスを発生するが、これはＯＬＥＤディスプレイの内部真空度を低下させ、素子特性を低下させる問題点がある。

したがって、ＯＬＥＤディスプレイ内部の真空度を向上させることと素子特性低下を防止するために、大気中でシーリング材をＯＬＥＤディスプレイの前面板または背面板の周縁に形成した後、前記前面板と背面板を真空チェンバー内で装着させて前記シーリング材を溶融させることにより封着工程を遂行する真空インライン方式が研究されている。

前記真空インライン方式によってガラス基板をシーリング材で密封する際、所定の圧力で所定の時間の間、所定の温度を維持する場合に、シーリング材の材質によっては、溶融時にシーリング材の流動が発生し、同一な温度で何回もの溶融過程を経るため、バブルが発生するという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたものであって、本発明の目的は、ガラス基板の間のシーリング材の溶融時の流動及びバブルの発生を防止できるガラス基板の密封システム及び密封方法を提供することにある。

本発明の一実施例によれば、複数のディスプレイパッケージを有するガラス基板の密封システムが提供される。

前記ガラス基板の密封システムは、前記ガラス基板の間に配置された複数のディスプレイパッケージに沿って配置されたシーリング材を加熱溶融して気密密封部を形成するためのレーザー加工組立体と、前記レーザー加工組立体の下方に配置された作業テーブルに前記ガラス基板を供給するための移送組立体と、前記作業テーブルに前記移送組立体を通じて連続的にガラス基板が供給されるように前記ガラス基板を保有するバッファー組立体とを含み、前記作業テーブルは、前記移送組立体が前記ガラス基板を配置する際に前記ガラス基板を１次整列する仮位置整列手段と、前記ガラス基板と２次整列するための精密整列手段と、前記レーザー加工組立体から照射されるビーム照射方向に対向する方向に空気を噴射する複数の噴射口とを含むことを特徴とする。

本発明の他の特徴によれば、一対のガラス基板の間に配置された複数のディスプレイパッケージに沿って配置された各々のシーリング材に沿って、レーザー加工組立体を利用してレーザービームを照射することによって気密密封部を形成するガラス基板の密封方法が提供される。

前記レーザー加工組立体の下方に配置された作業テーブルに移送組立体によって、前記ガラス基板が配置される際に１次整列され、前記ガラス基板がマスク組立体と２次整列される際に前記レーザー加工組立体からビームが照射され、前記照射されるビームに対向して、前記作業テーブルの噴射口から上方へ空気が噴射されることを特徴とする。

本発明の一実施例によれば、多数のマルチ出力ヘッドを有するレーザー加工システムを利用して、複数の有機発光表示素子を同時にインライン加工することができるので、作業効率が増大する。従って、極めて短時間内に作業を行うことができてシーリング材のバブルの発生を防止することができる。

また、本発明の一実施例によれば、多数の出力ヘッドから照射されるレーザービームに対向して、所定の空気圧を有する空気が噴射されるので、レーザービームにより加熱溶融されたシーリング材が流動せず、周辺素子を汚染させないようになる。

次に、図面を参照して、本発明の一実施例による有機発光表示素子ディスプレイ用ガラス基板の密封システムを詳しく説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施例によるガラス基板の密封システムの概略図である。すなわち、本発明は一対のガラス基板間に形成する複数の発光素子をシーリング材によって密封するディスプレイパネルの密封システムであり、後述のレーザー加工部とガラス基板移送部とを備えている。

本実施例において、ディスプレイは、有機発光表示素子（ＯＬＥＤ）ディスプレイとして説明されるが、同一又は類似の密封工程は、同様に一対のガラス基板で囲まれた空間を両ガラス基板で密封する必要のある他のディスプレイまたは光学素子の製作にも適用できることを、当該技術分野の通常の知識を有する者は容易に理解するだろう。尚、「ＯＬＥＤディスプレイ」とは上下部ガラス基板のうちの少なくとも１つに対してＯＬＥＤｓを構成する電極又は有機層を蒸着し、前記上下部ガラス基板の角部に沿ってシーリング材（ｆｒｉｔ；フリット）１０６を蒸着して構成されるものである。一方、「ディスプレイパッケージ」とは上下部ガラス基板内に電極又は有機層、あるいは他の構成要素が含まれているか否かに関係なく、上下部ガラス基板がシーリング材で密封されたものを意味するものである。図１（ａ）において、シーリング材１０６で区切られた領域１個、１個がディスプレイパッケージ１０３に相当する。また、図１（ｂ）において、符号１０４は電極、有機素子（有機層）などを示し、符号１０８は凝固されたシーリング材を意味する。

図１及び図２を参照すれば、ガラス基板１０１、１０２の密封システム１００は、ガラス基板１０１、１０２上に形成された複数のＯＬＥＤの間をシーリング材１０６で区域づけ、レーザービームを前記シーリング材１０６に照射して気密密封部を形成するレーザー加工組立体１１０と、複数のＯＬＥＤが同時に配置されたガラス基板１０１、１０２を移送するための移送組立体１２０と、レーザー加工作業によって発生する不純物ガスなどを排気し、ガラス基板１０１、１０２の密封システム１００を所定の圧力に維持するためのクリーンルーム組立体１３０と、作業を連続的に持続するために、移送組立体１２０により移送されるガラス基板１０１、１０２をロボットにより収容するバッファー組立体１４０とを含む。

前記レーザー加工組立体１１０は図１に示されているように、レーザー発振器１１からフレキシブルチャンネル１５により各々のマルチ出力ヘッド１４を通してレーザービームが照射されるように構成されることもでき、図２に示されているように、レーザー発振器１１、反射部材１２、複数の第１結合レンズ１３、マルチ出力ヘッド部１４、複数のフレキシブルチャンネル１５、及び複数の第２結合レンズ１６を含み、複数のフレキシブルチャンネル１５がレーザー発振器１１とマルチ出力ヘッド部１４とを連結して、水平の複数のレーザービームを照射するので、一枚のガラス基板上に複数のＯＬＥＤを密封することができるように構成することもできる。すなわち、レーザー加工組立体１１０は、上記ガラス基板１０１、１０２間に収められる複数の発光素子（１０４等）を互い隔離するように配置した上記シーリング材１０６を加熱溶融させて複数の気密空間を形成するためのレーザービームを照射するレーザー加工部である。

前記レーザー発振器１１は、前記シーリング材１０６を効果的に加熱し、軟化させて、前記シーリング材１０６にとって前記上下部ガラス基板１０１、１０２を気密密封することができるように、例えば、６００乃至１２００ｎｍのＴｉ：サファイアレーザーを利用しており、平均出力６０Ｗを有するので、高温低圧で極めて短時間内に作業を行い、したがって、バブルやクラックの発生を防止することができる。

前記反射部材１２は、前記レーザー発振器１１から放射したレーザービームの角度を変化させて、前記複数の第１結合レンズ１３に入射させる。

複数の第１結合レンズ１３は、前記反射部材１２によって反射した前記レーザービームが入射されて、その断面レーザー密度が均一であるように射出できるようにするレンズである。

第１結合レンズ１３は凹レンズを含むことにより、その一側から入射するレーザービームが均一に分割されて、放射できるようにする。

フレキシブルチャンネル１５は、前記第１結合レンズ１３から射出した前記レーザービームが一端に入力され、他端に出力される光経路部材である。一実施例において、フレキシブルチャンネル１５は光ファイバで作ることができる。

したがって、本発明によるディスプレイ用ガラス基板の密封システムに使用されたレーザー加工組立体１１０は、前記第１結合レンズ１３をマルチ出力ヘッド部１４まで光ファイバで連結すれば、レーザービーム経路が迅速に構成できる。

この時、前記レーザー加工組立体１１０は、レーザーの加工状態をモニタリングすることができるビジョン組立体、前記レーザー加工組立体の位置を整列させるためのＸ、Ｙ、Ｚ移送ボードなどをさらに備えることができ、マスク組立体１０５をさらに備えることができる。

次に、図３及び図４を参照して、レーザービーム照射時の熱影響及びシーリング材の流動化を防止するための密封システム及びその作動方法について詳しく説明する。

図３は、本発明の一実施例によるガラス基板の密封システムに使用された作業テーブルの概略側面図であり、図４は、本発明の一実施例による作業テーブルの精密整列手段が下部に配置された作業テーブル４０の平面図である。

本発明の一実施例によれば、本発明の作業テーブル４０は、上部には、マスク組立体１０５を収容できるマスクホルダー４１を備え、前記マスク組立体１０５及びガラス基板１０１、１０２が前記移送組立体１２０により移送されて前記作業テーブル４０に配置される際、容易に安着して整列できるように、ガイド突起部２０をその周縁に備える。すなわち、移送組立体１２０は上記レーザー加工部の下方に配置された作業テーブル４０上に上記一対のガラス基板１０１、１０２を供給するためのガラス基板移送部である。

前記作業テーブル４０は石で作った台に上に配置され、その内部に中空部４５が形成されており、前記中空部４５に複数の噴射口４５ａが所定のパターンに配置されている。

前記噴射口４５ａは、グルーブの形態に形成されたノズルであることもでき、前記噴射口４５ａは、前記ガラス基板１０１、１０２上に配置されたシーリング材１０６のパターンに対応するパターンで形成される。

一方、前記シーリング材１０６のパターンに対応して、マスク組立体１０５上にも所定の網パターンが形成されるので、前記噴射口４５ａのパターンはマスク組立体１０５のパターンとも対応する。尚、マスク組立体１０５の縁と網パターンとの間にはダミー領域が存在するために、マスク組立体１０５はバラバラにならない。

前記噴射口４５ａを通して、所定の空気圧に制御された空気が供給される。この時、前記空気圧は、前記中空部４５に連結された空気ポンプ５０により、一次的に所定の圧力まで上昇した後、制御部６０により下降されながら、所定の圧力に微細制御されるように構成されている。このように前記噴射口４５ａは、溝又はスリットの形態に形成されており、格子状に配置したシーリング材１０６に選択的に空気を集中して噴射するためのものである。尚、噴射口４５ａはシーリング材１０６が配置される区切り領域に沿って配置されるものである。

前記作業テーブル４０は、下方に制御基台（ｕｖｗ移送ステージ）３０をさらに備える。図４において、前記作業テーブル４０の下方に配置されることを表示するために点線で示した。前記制御基台３０はｘ、ｙ軸方向に微細に精密移動できるだけでなく、θ軸方向に微細で精密に移動できるので、前記ガラス基板上に形成された複数のディスプレイのシーリング材１０６の各々が、マスク組立体１０５上のパターン及び噴射口４５ａのパターンと精密に調整し整列させることができる。このように上記作業テーブル４０は、ガラス基板１０１、１０２を１次整列させる整列手段と、上記レーザー加工部から照射されるレーザービームの照射方向と反対方向（ビーム照射方向に対向する方向）から空気を上記シーリング材１０６が位置する部分のガラス基板１０１、１０２へ噴射させる複数の空気の噴射口４５ａとを備えている。

従って、本発明の一実施例によれば、前記レーザー加工組立体１１０の下方に配置された作業テーブル４０に、移送組立体１２０によって前記ガラス基板１０１、１０２が配置される際に、マスク組立体１０５とガラス基板１０１、１０２をガイド突起部２０によりおおまかに仮位置決めして１次整列し、前記ガラス基板１０１、１０２がマスク組立体１０５に対し、前記制御基台３０により２次的に精密整列した後に、前記レーザー加工組立体１１０からビームが照射され、この時、前記照射されるビームに対向して、前記作業テーブル４０の噴射口４５ａから上方へ空気が噴射されて、ガラス基板１０１、１０２上に配置されたシーリング材１０６が流動せずに、所定の圧力下で気密密封できる。

前記作業テーブル４０は、上面にその周縁に沿ってＯ−リング４３を配置していて、前記ガラス基板１０１、１０２が前記Ｏ−リング４３上に配置され、前記噴射口４５ａを通して所定の空気圧を有する空気を噴射することによって、前記ガラス基板１０１、１０２の下部が一定の圧力状態に維持される。

つまり、前記Ｏ−リング４３は、ガラス基板１０１、１０２が作業テーブル４０の上面に配置される際、前記噴射口４５ａから送風された空気が外部に漏れ出さないようにすることによって、前記ガラス基板１０１、１０２及びマスク組立体１０５に向かって一定の圧力で上方加えられるようにする。

したがって、レーザービーム照射によってシーリング材１０６が加熱軟化し、何回も溶融しても、下方から空気圧が上方に加えられるためシーリング材が上方に向かって凝固され、流動を防止することができる。

従って、シーリング材１０６が溶融しても周辺へ流動せず、電極や有機層に影響を与えることがなくなって素子が劣化されることを防止することができる。

一方、本発明の一実施例において、前記空気圧を調節するために、前記噴射口４５ａは油圧ホースに連結され、油圧ホースの圧力はソレノイドバルブにより制御されることもできる。

前記ソレノイドバルブは、再び主バルブと微細バルブとに構成されて、主バルブを利用して一定の圧力に上昇させるように構成され、前記微細バルブを利用して、上昇した圧力を少しずつ低くしながら一定の圧力を合わせるように構成されている。

また、このような油圧制御は、主バルブと微細バルブとに連結された制御器６０によって遠隔的に制御されることができる。

本発明のいくつかの具体的な例が添付した図面で説明され、前述の詳細な説明で記述されたが、本発明は開示された具体的な例に限られるわけではなく、本発明の特許請求の範囲で説明されて定義されているように、本発明の範囲を超えない限り、色々な修正、変更及び代替が可能である。

（ａ）は本発明の一実施例によるガラス基板密封システムの概略図、（ｂ）は本発明のディスプレイパッケージの一例を示す概略図である。 本発明の一実施例によるガラス基板密封システムの概略図である。 本発明の一実施例によるガラス基板密封システムに使用された作業テーブルの概略側面図である。 本発明の一実施例による作業テーブルの微細整列手段が下部に配置された作業テーブルの平面図である。

符号の説明

１１ レーザー発振器
１２ 反射部材
１３ 第１結合レンズ
１４ マルチ出力ヘッド部
１５ フレキシブルチャンネル
２０ ガイド突起部
３０ 制御基台
４０ 作業テーブル
４１ マスクホルダー
４３ Ｏ−リング
４５ 中空部
４５ａ 噴射口
６０ 制御器
１００ 密封システム
１０１、１０２ ガラス基板
１０３ ディスプレイパッケージ
１０５ マスク組立体
１０６ シーリング材
１１０ レーザー加工組立体
１２０ 移送組立体
１３０ クリーンルーム組立体
１４０ バッファー組立体

Claims (8)

1. 複数のディスプレイパッケージを有するガラス基板の密封システムにおいて、
   前記ガラス基板の間に配置された複数のディスプレイパッケージに沿って配置されたシーリング材を加熱溶融して気密密封部を形成するためのレーザー加工組立体と、
   前記レーザー加工組立体の下方に配置された作業テーブルに前記ガラス基板を供給するための移送組立体と、
   前記作業テーブルに、前記移送組立体を通じて連続的にガラス基板が供給されるように、前記ガラス基板を保有するバッファー組立体を含み、
   前記作業テーブルは、前記移送組立体が前記ガラス基板を配置する際に前記ガラス基板を１次整列する仮位置整列手段と、前記ガラス基板と２次整列するための精密整列手段と、前記レーザー加工組立体から照射されるビーム照射方向に対向する方向に空気を噴射する複数の噴射口とを含む、ガラス基板の密封システム。
2. 前記作業テーブルは、その上面の周縁に沿ってＯ−リングが配置される、請求項１に記載のガラス基板の密封システム。
3. 前記噴射口は、前記ガラス基板を前記作業テーブル上に精密整列時、前記ガラス基板上の複数のディスプレイパッケージに沿って配置されたシーリング材に対応して配置される、請求項１に記載のガラス基板の密封システム。
4. 前記噴射口は、マトリックスパターンに配置される、請求項１に記載のガラス基板の密封システム。
5. 前記整列手段は、前記作業テーブルの周縁に突出配置された複数のガイド突起部である、請求項１に記載のガラス基板の密封システム。
6. 前記精密整列手段は、前記作業テーブルの下方に配置されたｘ、ｙ、及びθ軸に精密整列可能な制御基台である、請求項１に記載のガラス基板の密封システム。
7. 一対のガラス基板の間に配置された複数のディスプレイパッケージに沿って配置された各々のシーリング材に沿って、レーザー加工組立体を利用してレーザービームを照射することによって気密密封部を形成するガラス基板の密封方法において、
   前記レーザー加工組立体の下方に配置された作業テーブルに、移送組立体によって前記ガラス基板が配置される際に１次整列され、
   前記ガラス基板がマスク組立体と２次整列される際に、前記レーザー加工組立体からビームが照射され、
   前記照射されるビームに対向して、前記作業テーブルの噴射口から上方へ空気が噴射されるガラス基板の密封方法。
8. 前記噴射口は、複数のディスプレイパッケージに沿って配置された各々のシーリング材に沿って網パターンに形成され、前記網パターンの噴射口の空気圧は、同時に所定の圧力に上昇する段階と、所定の圧力まで上昇した空気圧を下降させながら微細調整する、請求項７に記載のガラス基板の密封方法。
   

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