JP4995315B2 - 基板密封に使われるレーザビーム照射装置、基板密封方法、及び有機発光ディスプレイ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板密封に使われるレーザビーム照射装置、基板密封方法及びこれを利用した有機発光ディスプレイ装置の製造方法に関する。

最近、ディスプレイ装置は、携帯可能な薄型の平板ディスプレイ装置に代替されている。平板ディスプレイ装置のうちでも、電界発光ディスプレイ装置は、自発光型ディスプレイ装置であって、視野角が広く、コントラスト(ｃｏｎｔｒａｓｔ)に優れているだけでなく、応答速度が速いという長所を有して、次世代ディスプレイ装置として注目されている。また、発光層が有機物で構成される有機発光ディスプレイ装置は、無機発光ディスプレイ装置に比べて、輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れており、多色化が可能であるという点を有する。

従来の有機発光ディスプレイ装置は、一対の電極の間に発光層を備える少なくとも一つ以上の有機層が介在された構造を有する。

このような有機発光ディスプレイ装置は、周辺環境から水分や酸素が素子内部に浸入される場合、電極物質の酸化、剥離によって有機発光素子の寿命が短縮され、発光効率が低下するだけでなく、発光色の変色のような問題点が発生する。

したがって、有機発光ディスプレイ装置の製造において、有機発光素子を外部から隔離して水分が浸透できないように、密封(ｓｅａｌｉｎｇ)処理が通常的に行われている。このような密封処理方法として、通常的には、有機発光ディスプレイ装置の第２電極の上部に、無機薄膜及びポリエステル（例えば、ＰＥＴ）のような有機高分子をラミネーティングする方法が使われるか、または封止(ｅｎｃａｐ)基板の内部に吸湿剤を形成し、封止基板の内部に窒素ガスを充填させた後、封止基板のエッジをエポキシのようなシーラント(ｓｅａｌａｎｔ)で密封する方法が使われている。

しかし、このような方法は、外部から浸入される水分や酸素などの有機発光素子の破壊性因子を１００％遮断することが不可能であるので、水分に特に脆弱な有機発光ディスプレイ装置への適用には不適切であり、これを具現するための工程も複雑である。前記のような問題点を解決するために、シーラントとしてフリット(ｆｒｉｔ)を使用して、有機発光素子基板と封止基板との密着性を向上させる基板密封方法が考案された。

ガラス基板にフリットを塗布して有機発光ディスプレイ装置を密封する構造を使用することによって、有機発光素子基板と封止基板との間が完全に密封されるので、さらに効果的に有機発光ディスプレイ装置が保護できる。

フリットで基板を密封する方法は、フリットをそれぞれの有機発光ディスプレイ装置のシーリング部に塗布した後、レーザビーム照射装置を移動させ、それぞれの有機発光ディスプレイ装置の密封部にレーザビームを照射してフリットを硬化させて基板を密封する。

本発明が解決しようとする課題は、ガラスフリットの断面温度の均一度を向上させるビームプロファイルを備えたレーザビーム照射装置、これを利用した基板シーリング方法及び有機発光ディスプレイ装置の製造方法を提供することである。

前記課題を達成するために、本発明の一側面は、第１基板と第２基板との間に配置された密封部にレーザビームを走査して、前記第１基板及び前記第２基板を密封するのに使われるレーザビーム照射装置において、前記レーザビームは、全体が一定のビーム強度(Ｂｅａｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)を有し、走査方向における前記レーザビーム中心線に対して対称的な形状であると共に、中心部の前記走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有することを特徴とするレーザビーム照射装置を提供する。

本発明の他の特徴によれば、前記レーザビームは、スポットビーム状に照射されうる。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、前記ビーム中心線に平行した前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さより短い。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、中心が離隔された第１シリンダーと第２シリンダーとの交線の長さと定義され、前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さは、前記交線の中心点を中心とする標準シリンダーと前記第１シリンダーとの交線の長さ、及び前記標準シリンダーと前記第２シリンダーとの交線の長さと定義されうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１シリンダー及び第２シリンダーは、前記走査方向における前記ビーム中心線に対して対称でありうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記中心部の前記走査方向における長さに対する前記周辺部の前記走査方向における長さの比(Ｒａｔｉｏ）は、１より大きい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記標準シリンダーの長半径に対する前記各第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径の比(Ｓｃａｌｅ）は、１より小さい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記標準シリンダーの長半径は、前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さの１/２より大きい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記シーリング部は、フリットを備えうる。

本発明の他の側面によれば、第１基板と第２基板との間に配置された密封部にレーザビームを走査して前記第１基板及び前記第２基板を密封する方法において、(ａ)前記第１基板と第２基板との間に密封部を形成するステップと、(ｂ)前記密封部に、前記走査方向における前記レーザビーム中心線に対して対称的な形状であると共に、中心部の前記走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有するレーザビームをフォーカシングするステップと、(ｃ)前記密封部の密封ラインに沿って前記レーザビームを照射するステップと、を含むことを特徴とする基板密封方法を提供する。

本発明の他の特徴によれば、前記走査方向における前記密封ラインの中心線に前記走査方向における前記レーザビーム中心線の焦点を合わせた後、前記走査方向における前記密封ラインの中心線に沿って走査して、前記レーザビームが照射できる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームは、前記密封部にスポットビーム状に照射されうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、前記ビーム中心線に平行した前記レーザビーム周辺部の前記走査方向における長さより小さい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、中心が離隔された第１シリンダーと第２シリンダーとの交線の長さと定義され、前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さは、前記交線の中心点を中心とする標準シリンダーと前記第１シリンダーとがの交線の長さ、及び前記標準シリンダーと前記第２シリンダーとの交線の長さと定義されうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１シリンダー及び第２シリンダーは、前記走査方向における前記ビーム中心線に対して対称でありうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記中心部の前記走査方向における長さに対する前記周辺部の前記走査方向における長さの比は、１より大きい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記標準シリンダーの長半径に対する前記各第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径の比は、１より小さい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記標準シリンダーの長半径は、前記中心部の前記走査方向における長さの１/２より大きい。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記走査方向における前記ビーム中心線から前記走査方向に垂直な方向における前記密封部の端部までの最短距離は、前記走査方向における前記ビーム中心線から前記ビーム周辺部までの最短距離より長い。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームの前記走査方向に垂直な方向における幅は、前記密封部の前記走査方向に垂直な方向における幅より広い。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームの前記幅は、前記密封部の前記幅の４/３倍でありうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記密封ラインの中心線に沿って走査して照射される前記レーザビーム強度の経時的な積分値である熱流束(ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）は、前記走査方向に垂直な方向において、前記密封部の端部で前記密封部の中心よりさらに大きい値を有しうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記シーリング部は、フリットを備えうる。

本発明のさらに他の側面は、(ａ)前記第１基板または前記第２基板上に有機発光部を形成する工程と、(ｂ)前記第１基板と第２基板との間に前記有機発光部を取り囲むように密封部を形成する工程と、(ｃ)前記第１基板と第２基板とを整列する工程と、（ｄ）前記密封部に、前記走査方向におけるレーザビーム中心線に対して対称的な形状に中心部の前記走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有するレーザビームをフォーカシングする工程と、(ｅ)前記密封部の密封ラインに沿って前記レーザビームを走査する工程と、を含むことを特徴とする有機発光ディスプレイ装置の製造方法を提供する。

本発明の他の特徴によれば、前記走査方向における前記密封ラインの中心線に前記走査方向における前記レーザビーム中心線の焦点を合わせた後、前記走査方向における前記密封ラインの中心線に沿って前記レーザビームが照射できる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記有機発光部は、第１電極と第２電極との間に発光層を備える少なくとも一つ以上の有機層が介在された有機発光素子を少なくとも一つ以上含みうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームは、前記密封部にスポットビーム状に照射されうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記レーザビームの中心部の走査方向における長さは、前記ビーム中心線に平行した前記レーザビーム周辺部の走査方向における長さより短い。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記シーリング部は、フリットを備えうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記フリットは、前記有機発光部の周囲を取り囲むように閉ループ(Ｃｌｏｓｅｄ Ｌｏｏｐ)を形成できる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記閉ループの各角は、一定の曲率を有する曲線で形成されうる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記閉ループの各角は、直交しうる。

本実施形態によるビームプロファイルを備えるレーザビームを有機発光ディスプレイ装置のフリットに照射すれば、フリットの端部の温度分布均一度を向上させ、有機発光ディスプレイ装置の強度及び接着力を向上させうる。

本発明の一実施形態によるレーザビーム照射装置を利用して、有機発光ディスプレイ装置の密封部を密封する方法を概略的に示す断面図である。 図１の上面図である。 本実施形態によるレーザ照射装置が照射するビームプロファイルと比較するための第１比較例であるガウスビームプロファイルを示す図面である。 図３のガウスビームプロファイルを有機発光ディスプレイ装置のフリットに照射した時のフリットの断面による温度分布を示すグラフである。 本実施形態によるレーザ照射装置が照射するビームプロファイルと比較するための第２比較例であるフラットトップ(ｆｌａｔ ｔｏｐ)ビームプロファイルを示す図面である。 図５のフラットトップビームプロファイルと図３のガウスビームプロファイルとを有機発光ディスプレイ装置のフリットに照射した時、有効シーリング幅ＦＷｅｆｆ内のフリットの断面による温度分布を正規化したグラフである。 本発明の一実施形態によるレーザビーム照射装置で、有機発光ディスプレイ装置のフリットに照射されるレーザビームのビームプロファイルを概略的に示す図面である。 図７の底面での様子を概略的に示すグラフである。 本発明の他の実施形態によるレーザビームの断面を概略的に示す図面である。 標準シリンダーの長半径Ｒ_０に対する第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径Ｄ_１,Ｄ_２の比を示す図面である。 標準シリンダーの長半径Ｒ_０に対する第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径Ｒ_１,Ｒ_２の比(Ｓｃａｌｅ)と、レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１,Ｄ_２の比(Ｒａｔｉｏ)との関係を概略的に示すグラフである。 レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比(Ｒａｔｉｏ)を変化させた時、ビーム強度が一定した断面のレーザビーム形状を示す図面である。 レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化させた時、ビーム強度が一定した断面のレーザビーム形状を示す図面である。 レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化させた時、ビーム強度が一定した断面のレーザビーム形状を示す図面である。 レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化させた時、ビーム強度が一定した断面のレーザビーム形状を示す図面である。 レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化させた時、ビーム強度が一定した断面のレーザビーム形状を示す図面である。 レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化させた時、ビーム強度が一定した断面のレーザビーム形状を示す図面である。 図３のガウスビームプロファイルで有機発光ディスプレイ装置に照射した時、フリットの断面による温度分布を正規化したグラフである。 本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化によるフリット断面の温度分布を正規化したグラフである。 本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化によるフリット断面の温度分布を正規化したグラフである。 本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化によるフリット断面の温度分布を正規化したグラフである。 本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化によるフリット断面の温度分布を正規化したグラフである。 本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化によるフリット断面の温度分布を正規化したグラフである。 本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比を変化によるフリット断面の温度分布を正規化したグラフである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるレーザビーム照射装置を利用して、有機発光ディスプレイ装置の密封部を密封する方法を概略的に示した断面図であり、図２は、図１の上面図である。

図１及び図２を参照すれば、第１基板１１０と第２基板１２０との間に有機発光部１３０及び前記有機発光部１３０を取り囲む密封部１４０が配置され、前記密封部１４０にレーザビーム照射装置１５０から照射されたレーザビーム１６０が照射される。

第１基板１１０上に有機発光部１３０が形成される。第１基板１１０は、ガラス材基板でありうる。

第２基板１２０は、第１基板１１０上に形成された有機発光部１３０を封止する封止基板であって、後述するレーザビームが透過されうるものであって、望ましくは、ガラス材基板を使用できる。

有機発光部１３０は、第１電極(図示せず)と第２電極(図示せず)との間に発光層を備えた少なくとも一つ以上の有機層(図示せず）が介在された有機発光素子(Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ)(図示せず)を少なくとも一つ以上含む。ここで、第１電極(図示せず)と第２電極(図示せず）とは、それぞれ正孔を注入する正極(アノード)及び電子を注入する負極(カソード）の機能を行える。

有機発光素子(図示せず）は、各有機発光素子の駆動を薄膜トランジスタ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ)で制御するか否かによって、受動駆動型(Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ：ＰＭ)及び能動駆動型(Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ：ＡＭ)に分けられる。本実施形態では、能動及び受動駆動型のいずれの場合にも適用されうる。

第２基板１２０上には、前述した有機発光部１３０を取り囲む位置に対応する位置に密封部１４０が形成される。

密封部１４０は、有機発光部１３０と外部の水分や酸素との接触を遮断するために、閉ループを形成することが望ましい。

一方、前記図面には、閉ループを形成する密封部１４０の各角部分が一定の曲率を有する曲線で形成されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、密封部１４０の各角部分は、曲率なしに直交する形状でもありうる。

密封部１４０の各角部分が一定の曲率を有する場合には、レーザビーム照射装置１５０の光学系(図示せず)を含むヘッド(Ｈｅａｄ)(図示せず)を密封部１４０の角を含む密封ラインに沿って連続的に直接走査しつつ、レーザビーム１６０を照射できる。

一方、密封部１４０の各角部分が直交する場合には、レーザビーム照射装置１５０のヘッド(図示せず)を密封部１４０の第１角に沿って第１方向に走査しつつ、レーザビーム１６０を照射した後、前記図面には示していないが、第１基板１１０の下部に配置されたステージ(図示せず)を９０°回転する。ステージを回転すれば、ステージと共に第１基板１１０及び第２基板１２０が共に回転する。ステージの回転後、前述した第１方向に走査しつつ、レーザビーム１６０を照射すれば、密封部１４０の第２角にレーザビーム１６０が照射される。このような方式でステージ(図示せず)を回転しつつ、レーザビーム１６０を照射する方式で密封部１４０を密封できる。

本実施形態で、第１基板１１０と第２基板１２０との気密性を確保して有機発光部１３０をさらに効果的に保護するために、密封部１４０にフリットを使用した。フリットは、スクリーン印刷法またはペンディスペンシング法などの多様な方法によって、一定の幅(Ｆｒｉｔ Ｗｉｄｔｈ：ＦＷ)を有するように形成される。

一方、本実施形態では、密封部１４０を第２基板１２０上に形成し、有機発光部１３０を第１基板１１０上に形成して第１基板１１０と第２基板１２０とを整列したが、本発明は、これに限定されない。例えば、密封部１４０は、有機発光部が形成された第１基板１１０上に形成されて第２基板１２０と整列された後に接着されることもある。

また、前記図面には、一つの有機発光部１３０が備えられた場合を図示しているが、本発明は、第１基板１１０と第２基板１２０との間に複数の有機発光部１３０と、複数の有機発光部１３０を取り囲む複数の密封部１４０とを備える場合にも適用されうる。

レーザビーム照射装置１５０は、密封ラインに沿って第１基板１１０と第２基板１２０との間に配置された密封部１４０に、本実施形態によるビームプロファイルを有するスポットビーム状にレーザビーム１６０を照射する。これについての具体的な説明は、後述する。

一方、前記図面には詳細に示していないが、レーザビーム照射装置１５０は、レーザを発生させるレーザ発振器(図示せず)、ビーム均質器(図示せず)、及びスキャナー(図示せず)を備えうる。

レーザ発振器(図示せず)としては、レーザシーリング用に一般的に使われる高出力レーザソースであるバンドルタイプ(Ｂｕｎｄｌｅ ｔｙｐｅ）のマルチコアソースを使用できる。

このようなバンドルタイプのマルチコアソースの場合、それぞれのコアの出力がいずれも少しずつ異なる可能性があるので、ビーム ホモジナイザー(Ｂｅａｍ Ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ)(図示せず)を使用して、このような不均一を解決することもできる。

スキャナー(図示せず）は、レーザ発振器(図示せず)から放射されたレーザビームを反射して密封部１４０に照射する反射部(図示せず)、反射部を駆動する駆動部(図示せず)、及び反射されたレーザビームを集光するレンズ部(図示せず)を備えうる。

レンズ部(図示せず)を通過したレーザビーム１６０は、本実施形態によるビームプロファイルを有するスポットビーム状に密封部１４０に照射される。この時、レンズ部(図示せず）は、スキャナーの内部に配置されるか、または密封部１４０に向かうように、スキャナー下部に別途に配置されることもある。

一方、前記図面には示されていないが、レーザ照射装置１５０から照射されるレーザビーム１６０の幅ＬＷが密封部１４０の幅ＦＷより広い場合には、レーザ照射装置１５０と第２基板１２０との間にレーザマスク(図示せず)を配置し、密封部１４０の幅ＦＷに照射されるレーザビーム１６０の幅ＬＷを調節できる。

図３は、本実施形態によるレーザ照射装置が照射されるビームプロファイルと比較するための第１比較例であるガウスビームプロファイルを示した図面である。

図４は、図３のガウスビームプロファイルを有機発光ディスプレイ装置のフリットに照射した時のフリットの断面による温度分布を示したグラフである。

図３を参照すれば、ガウス分布を有するレーザビームプロファイルＧは、ビーム中央部へ行くにつれ、単位面積当りビーム強度Ｉが増加すると共に、軸対称分布となる。

前記グラフで、平面のｘ、ｙは、ビームプロファイルの横及び縦のサイズを表すものであって、もし、ガウスビームプロファイルＧの中心軸付近のみをレーザマスクで一部切り出して使うとしても、ガウスビームプロファイルの中心部と、レーザマスクによって切り取られるガウスビームプロファイルの周辺部とのビーム強度は、約１５％以上の差が発生する。

このようなビーム中央部とビーム周辺部との間にビーム強度差を有するレーザビームで、密封部を構成するフリットを照射すれば、図４に示したように、フリットの中央部(横軸が０である地点)とフリットの端部(横軸が±ＦＷ/２である地点）は、４５％以上の温度差が発生し、全体シーリング幅ＦＷの８０％に相当する部分である有効シーリング幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、最大３４％の温度差が発生する。

フリットの端部をフリットの転移温度Ｔｇである４３０℃以上に維持するためには、レーザ出力を高めねばならないが、この場合、ガウスビームプロファイルの中心部に沿ってシーリングされるフリットの中央部の温度は、約６５０℃以上に上昇して、過度な熱が注入されてオーバーウェルディング(Ｏｖｅｒ−Ｗｅｌｄｉｎｇ)状態となる。

過度なエネルギーが照射されるフリット中心部に存在していた小さな気泡(ｖｏｉｄ)がフリット端部より大きく膨脹し、膨脹した小さな気泡は、再び急に冷却されつつ、気泡が沸き上がるような痕跡を残す。このような気泡痕跡は、有機発光ディスプレイ装置の強度及び接着力を顕著に低下させる欠点となる。

一方、残留応力は、熱膨張率と冷却される温度差とによって決定されるが、さらに高い温度に上昇したフリット中央部は、フリット端部より遅く冷却されるため、引張応力が大きくなって、外部から衝撃が加えられる時、亀裂を発生させることもある。

このような問題点を解決するために、ビーム強度が均一なプロファイルを有するレーザビームをフリットに照射することが考えられる。

図５は、本実施形態によるレーザ照射装置が照射されるビームプロファイルと比較するための第２比較例であるフラットトップビームプロファイルを示した図面である。

図６は、図５のフラットトップビームプロファイルと図３のガウスビームプロファイルとを有機発光ディスプレイ装置のフリットに照射した時、有効シーリング幅ＦＷｅｆｆ内のフリットの断面に沿った温度分布を正規化したグラフである。

図５を参照すれば、フラットトップ分布を有するレーザビームプロファイルＦは、ビーム中央部とビーム周辺部との単位面積当りビーム強度Ｉが均一なレンガ形態の分布を有する。

図６の横軸は、有効シーリング幅ＦＷｅｆｆ内のフリットの位置を表し、縦軸ＮＴは、温度を正規化したものである。前記図面を参照すれば、均一なビーム強度を有するフラットトップレーザビームＦをフリットに照射した場合にも、フリット断面の温度均一度は、３４％から３２％に約２％ほど低下し、温度均一度は、ほとんど改善されていないことが分かる。

これは、フリット中央部よりフリットの端部に沿って熱が外部によく放出されるためである。これは、前述した問題を解決するためには、フリットに照射されるレーザビームの強度を均一にすることが解決策ではなく、レーザビームが照射された後、フリット断面に沿った温度分布を均一にせねばならないということを意味する。このためには、フリット端部にフリット中央部より大きいエネルギーを追加的に供給せねばならない。

以下、図７ないし図２４を参照して、本発明の実施形態によるレーザビーム照射装置で基板を密封する時、フリット断面の温度分布均一度を向上させうるレーザビームプロファイルを説明する。

図７は、本発明の一実施形態によるレーザビーム照射装置から有機発光ディスプレイ装置のフリットに照射されるレーザビームのビームプロファイルを概略的に示した図面であり、図８は、図７の底面での様子を概略的に示した図面である。

図７の横軸ｘ及び縦軸ｙは、フリット幅ＦＷに対するビームプロファイルの位置を表し、高さＩは、レーザビームの強度を正規化した値である。

前記図面を参照すれば、本発明の一実施形態によるレーザビーム照射装置１５０から有機発光ディスプレイ装置のフリット１４０に照射されるレーザビーム１６０は、全体が一定のビーム強度を有し、走査方向におけるレーザビーム中心線Ｌ_０に対して対称的な形状に中心部の走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有する。

本実施形態によるレーザビーム１６０は、スポットビーム状に照射されて密封部１４０の密封ラインＦＬに沿って直接走査しつつ移動する。

この時、スポットビームの中心線Ｌ_０を密封ラインＦＬの中心線に焦点を合わせた後、密封ラインＦＬの中心線に沿って走査する。

本実施形態によるレーザビーム１６０の中心部の走査方向における中心線上の長さＤ_０は、ビーム中心線Ｌ_０に平行したレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１,Ｄ_２より短く形成される。

ここで、レーザビームの周辺部の長さＤ_１,Ｄ_２は、レーザビーム周辺部で最大幅を有する部分の走査方向における長さを表す。

図９は、本発明の他の実施形態によるレーザビームの断面を概略的に示した図面である。

前記図面を参照すれば、レーザビーム１６０'は、前述したレーザビーム１６０の中間部分の形状は異なるが、全体的に一定のビーム強度を有し、走査方向におけるレーザビーム中心線Ｌ_０'に対して対称的形状に中心部の走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有する。また、レーザビーム１６０'の中心部の走査方向における中心線上の長さＤ_０'がビーム中心線Ｌ_０'に平行したレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１',Ｄ_２'より短く形成される。

したがって、前述した実施形態と同様に、密封ラインＦＬの中心線に沿って走査し、照射されるレーザビーム強度の経時的な積分値である熱流束は、密封部１４０の中心より密封部１４０の端部でさらに大きい値を有する。

したがって、前述したようなビームプロファイルを備えたレーザビーム１６０,１６０'を有機発光ディスプレイ装置の密封部１４０に照射すれば、密封部１４０の端部に密封部１４０の中央より大きいエネルギーが供給されてフリット断面の温度均一度を向上させうる。

図７及び図８に示された本実施形態によるレーザビーム１６０のビームプロファイルは、走査方向におけるレーザビーム中心線Ｌ_０に対称しており、その中心が所定間隔離隔された第１シリンダーＣ_１及び第２シリンダーＣ_２の重畳された領域を、レーザビーム中心線Ｌ_０の中心点を中心とする標準シリンダーＣ_０で切り取ることによって形成されうる。

前記図面には、第１シリンダーＣ_１、第２シリンダーＣ_２及び標準シリンダーＣ_０のビーム強度が一定の領域についての断面が円形に示されているが、これは、一例示に過ぎない。すなわち、円形ではなくても、楕円形のように、所定の曲率を有する形状も可能である。

レーザビーム１６０の中心部の走査方向における中心線上の長さＤ_０は、中心が離隔された第１シリンダーＣ_１と第２シリンダーＣ_２との交線の長さと定義されうる。

また、レーザビーム１６０の第１周辺部の走査方向における長さＤ_１は、前記交線の中心点を中心とする標準シリンダーＣ_０と第１シリンダーＣ_１との交線の長さと定義され、レーザビーム１６０の第２周辺部の走査方向における長さＤ_２は、前記交線の中心点を中心とする標準シリンダーＣ_０と第２シリンダーＣ_１との交線の長さと定義されうる。ここで、第１周辺部の長さＤ_１と第２周辺部の長さＤ_２とは、同じである。

本実施形態で、ビーム中心線Ｌ_０から密封部１４０の端部までの最短距離は、ビーム中心線Ｌ_０から前記ビーム周辺部Ｄ_１,Ｄ_２までの最短距離より大きい。

また、本実施形態によるレーザビームの走査方向に垂直な方向における幅ＬＷは、密封部の走査方向に垂直な方向における幅ＦＷより大きく設計される。一例として、本実施形態で密封部１４０であるフリットの幅ＦＷは、６００μｍ、レーザビーム幅ＬＷに相応する標準シリンダーＣ_０の直径は、８００μｍであり、レーザビーム幅ＬＷは、密封部幅ＦＷの４/３倍に設計された。もちろん、他の倍率にも設計されうるが、レーザビームの幅が密封部の幅より過度に大きい場合には、密封部１４０の周辺配置線と有機発光部１３０とを保護するためにレーザマスク(図示せず)を使用する必要がある。

図１０は、標準シリンダーの長半径Ｒ_０に対する第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径Ｒ_１,Ｒ_２の比(Ｓｃａｌｅ)を示した図面である。

本実施形態で、第１シリンダーＣ_１と第２シリンダーＣ_２とは、対称的に同じ形状をするので、長半径の比は、同じである(Ｒ_１＝Ｒ_２)。また、本実施形態で、標準シリンダーＣ_０と第１シリンダーＣ_１、及び第２シリンダーＣ_２の断面の形状は、円形であるので、それぞれの半径Ｒ_０,Ｒ_１,Ｒ_２が長半径Ｒ_０,Ｒ_１,Ｒ_２となる。

本発明によるビームプロファイルを、前述したように、標準シリンダーの長半径Ｒ_０に対する第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径Ｒ_１,Ｒ_２の比と表す時、前記スケールは、１より小さい。

また、本発明によるビームプロファイルにおいて、標準シリンダーの長半径Ｒ_０は、レーザビームの中心部の長さＬ_０より大きい。

前記のように、ビームプロファイルを構成することによって、前述したように、走査方向における密封ラインＦＬの中心線に沿って走査し、照射されるレーザビーム強度の経時的な積分値である熱流束が、走査方向に垂直な方向において、密封部１４０の中心より密封部１４０の端部でさらに大きい値を有する。

一方、レーザビーム強度の経時的な積分値である熱流束の密封部の位置による差を数値化するために、密封部に照射されるレーザビームの中心部の走査方向における長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１,Ｄ_２の比(Ｒａｔｉｏ)を定義できる。

このようなレーザビームの中心部の走査方向における長さＤ_０とレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１,Ｄ_２とは、同じ強度のビーム強度を有しているため、その長さの比でレーザビーム強度の経時的な積分値である熱流束の密封部の位置による差を数値化できる。

すなわち、本実施形態で、レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１,Ｄ_２の比(Ｒａｔｉｏ）は、１より大きい。すなわち、レーザビームの周辺部の長さＤ_１,Ｄ_２がレーザビームの中心部の長さＤ_０より大きい。

図１１は、前述した標準シリンダーの長半径Ｒ_０に対する第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径Ｒ_１,Ｒ_２の比(Ｓｃａｌｅ)と、レーザビームの中心部の走査方向における長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１,Ｄ_２の比(Ｒａｔｉｏ）との関係を概略的に示したグラフである。

前記図面を参照すれば、標準シリンダーの長半径Ｒ_０に対する第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径Ｒ_１,Ｒ_２の比(Ｓｃａｌｅ)と、レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１,Ｄ_２の比(Ｒａｔｉｏ）とは、相互反比例する関係であることが分かる。

レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１,Ｄ_２の比(Ｒａｔｉｏ)が大きくなるほど、くびれた形状のビームプロファイルが作られる。

図１２ないし図１７は、レーザビームの中心部の走査方向における長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１の比(Ｒａｔｉｏ)を変化させた時、ビーム強度が一定の断面のレーザビーム形状を示した図面である。

図１２は、比(Ｒａｔｉｏ)が１.５である時のレーザビームの形状を示した図面であり、図１３は、比が２.０である時のレーザビームの形状を示した図面であり、図１４は、比が２.５である時のレーザビームの形状を示した図面であり、図１５は、比が３である時のレーザビームの形状を示した図面であり、図１６は、比が４.０である時のレーザビームの形状を示した図面であり、図１７は、比が５.０である時のレーザビームの形状を示した図面である。

前記図面を参照すれば、レーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比が大きくなるほど、くびれた形状のビームプロファイルが作られることが分かる。

図１８は、図３のガウスビームプロファイルで有機発光ディスプレイ装置に照射した時フリットの断面による温度分布を正規化したグラフである。

図１９ないし図２４は、本実施形態によるレーザビームの中心部の走査方向における長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１の比の変化によるフリット断面の温度分布を正規化したグラフである。

図１８を参照すれば、前述したように、ガウスビームプロファイルを使用する場合、フリット中央部とフリット端部とは、４５％以上の温度差が発生し、有効シール幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、最大３４％の温度差が発生する。

図１９を参照すれば、本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比が１.５である時、フリット中央部とフリット端部とは、４１％の温度差が発生し、有効シール幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、２５％の温度差が発生する。図１８のガウスビームプロファイルと比較した時、フリット端部の温度均一度が改善されたということが分かる。

図２０を参照すれば、本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比が２.０である時、フリット中央部とフリット端部とは、４０％の温度差が発生し、有効シール幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、２３％の温度差が発生する。同様に、図１８のガウスビームプロファイルと比較した時、フリット端部の温度均一度が改善されたということが分かる。

図２１を参照すれば、本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比が２.５である時、フリット中央部とフリット端部とは、３７％の温度差が発生し、有効シール幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、２０％の温度差が発生する。一方、本実施形態では、フリット中央部での温度が１４％低下したが、図１８のガウスビームプロファイルと比較した時、フリット端部の温度均一度が改善されたということが分かる。

図２２を参照すれば、本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比が３.０である時、フリット中央部とフリット端部とは、３７％の温度差が発生し、有効シール幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、２０％の温度差が発生する。一方、本実施形態では、フリット中央部での温度が２０％低下したが、図１８のガウスビームプロファイルと比較した時、フリット端部の温度均一度が改善されたということが分かる。

図２３を参照すれば、本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比が４.０である時、フリット中央部とフリット端部とは、３７％の温度差が発生し、有効シール幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、１９％の温度差が発生する。一方、本実施形態では、フリット中央部での温度が２５％低下したが、図１８のガウスビームプロファイルと比較した時、フリット端部の温度均一度が改善されたということが分かる。

図２４を参照すれば、本実施形態によるレーザビームの中心部の長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の長さＤ_１の比が５.０である時、フリット中央部とフリット端部とは、３７％の温度差が発生し、有効シール幅ＦＷｅｆｆ内では、フリット中心部とフリット端部とは、１８％の温度差が発生する。一方、本実施形態では、フリット中央部での温度が２８％低下したが、図１８のガウスビームプロファイルと比較した時、フリット端部の温度均一度が改善されたということが分かる。

前記グラフを参照すれば、レーザビームの中心部の走査方向における長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１の比が小さくなるほど、フリット中心部での温度が周辺より上昇しつつ、ガウスビームプロファイルと類似した形状に変わるが、フリット中心部での温度下降現象が減少し、レーザビームの中心部の走査方向における長さＤ_０に対するレーザビームの周辺部の走査方向における長さＤ_１の比が大きくなるほど、フリット中心部での温度下降現象は発生するが、フリット断面方向の温度均一度は、良くなるということが分かる。

したがって、本実施形態によるビームプロファイルは、フリットの断面方向の温度均一度を向上させつつ、中心部での温度下降現象を防止するために、適切な範囲の比を選択して使用できる。

一方、前記実施形態では、密封部としてフリットを使用する場合を例示して説明したが、本発明は、これに限定されず、当業者ならば、多様な材料の密封部にも、本発明の思想が適用されうるということが分かる。

また、前記実施形態では、レーザビーム照射装置で有機発光ディスプレイ装置を密封する方法について説明したが、本発明は、これに限定されない。すなわち、上下の二つの基板の間にフリットのような密封パターンが備えられており、密封パターンにレーザビームを照射して上下基板を密封するものならば、ディスプレイ素子の種類に関係なく、多様な装置に応用されうる。

本発明は、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に適用可能である。

１１０ 第１基板
１２０ 第２基板
１３０ 有機発光部
１４０ 密封部
１５０ レーザビーム照射装置
１６０ レーザビーム

Claims (32)

1. 第１基板と第２基板との間に配置された密封部にレーザビームを走査して前記第１基板及び前記第２基板の密封に使われるレーザビーム照射装置において、
   前記レーザビームは、走査方向における前記レーザビーム中心線に対して対称的形状であると共に、中心部の前記走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有することを特徴とするレーザビーム照射装置。
2. 前記レーザビームは、スポットビーム状に照射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム照射装置。
3. 前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さより小さいことを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム照射装置。
4. 前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、中心が離隔された第１シリンダーと第２シリンダーとの交線の長さと定義され、
   前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さは、前記交線の中心点を中心とする標準シリンダーと前記第１シリンダーとの交線の長さ、及び前記標準シリンダーと前記第２シリンダーとの交線の長さと定義されることを特徴とする請求項３に記載のレーザビーム照射装置。
5. 前記第１シリンダー及び第２シリンダーは、前記走査方向における前記ビーム中心線に対して対称していることを特徴とする請求項４に記載のレーザビーム照射装置。
6. 前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さに対する前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さの比(Ｒａｔｉｏ）は、１より大きいことを特徴とする請求項４に記載のレーザビーム照射装置。
7. 前記標準シリンダーの長半径に対する前記各第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径の比(Ｓｃａｌｅ）は、１より小さいことを特徴とする請求項４に記載のレーザビーム照射装置。
8. 前記標準シリンダーの長半径は、前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さの１/２より大きいことを特徴とする請求項４に記載のレーザビーム照射装置。
9. 前記シーリング部は、フリットを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム照射装置。
10. 第１基板と第２基板との間に配置された密封部にレーザビームを走査して、前記第１基板及び前記第２基板を密封する方法において、
    (ａ)前記第１基板と第２基板との間に密封部を形成するステップと、
    (ｂ)前記密封部に、前記走査方向における前記レーザビーム中心線に対して対称的形状であると共に、中心部の前記走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有するレーザビームをフォーカシングするステップと、
    (ｃ)前記密封部の密封ラインに沿って前記レーザビームを照射するステップと、を含むことを特徴とする基板密封方法。
11. 前記走査方向における前記密封ラインの中心線に前記走査方向における前記レーザビーム中心線の焦点を合わせた後、前記走査方向における前記密封ラインの中心線に沿って走査して、前記レーザビームを照射することを特徴とする請求項１０に記載の基板密封方法。
12. 前記レーザビームは、前記密封部にスポットビーム状に照射されることを特徴とする請求項１１に記載の基板密封方法。
13. 前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、前記レーザビーム周辺部の前記走査方向における長さより小さいことを特徴とする請求項１０に記載の基板密封方法。
14. 前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、中心が離隔された第１シリンダーと第２シリンダーとの交線の長さと定義され、
    前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さは、前記交線の中心点を中心とする標準シリンダーと前記第１シリンダーとの交線の長さ、及び前記標準シリンダーと前記第２シリンダーとの交線の長さと定義されることを特徴とする請求項１３に記載の基板密封方法。
15. 前記第１シリンダー及び第２シリンダーは、前記走査方向における前記ビーム中心線に対して対称していることを特徴とする請求項１４に記載の基板密封方法。
16. 前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さに対する前記レーザビームの周辺部の前記走査方向における長さの比は、１より大きいことを特徴とする請求項１４に記載の基板密封方法。
17. 前記標準シリンダーの長半径に対する前記各第１シリンダー及び第２シリンダーの長半径の比は、１より小さいことを特徴とする請求項１４に記載の基板密封方法。
18. 前記標準シリンダーの長半径は、前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さの１/２より大きいことを特徴とする請求項１４に記載の基板密封方法。
19. 前記走査方向における前記ビーム中心線から前記走査方向に垂直な方向における前記密封部の端部までの最短距離は、前記走査方向における前記ビーム中心線から前記レーザビーム周辺部までの最短距離より大きいことを特徴とする請求項１４に記載の基板密封方法。
20. 前記レーザビームの前記走査方向に垂直な方向における幅は、前記密封部の前記走査方向に垂直な方向における幅より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の基板密封方法。
21. 前記レーザビームの前記幅は、前記密封部の前記幅の４/３倍であることを特徴とする請求項２０に記載の基板密封方法。
22. 前記密封ラインの中心線に沿って走査して照射される前記レーザビーム強度の経時的な積分値である熱流束は、前記走査方向に垂直な方向において、前記密封部の端部で前記密封部の中心よりさらに大きい値を有することを特徴とする請求項１０に記載の基板密封方法。
23. 前記シーリング部は、フリットを備えることを特徴とする請求項１０に記載の基板密封方法。
24. (ａ)第１基板または第２基板上に有機発光部を形成する工程と、
    (ｂ)前記第１基板と第２基板との間に前記有機発光部を取り囲むように密封部を形成する工程と、
    (ｃ)前記第１基板と第２基板とを整列する工程と、
    (ｄ)前記密封部に、前記走査方向におけるレーザビーム中心線に対して対称的形状に中心部の前記走査方向において互いに対向する両側面が凹状になったビームプロファイルを有するレーザビームをフォーカシングする工程と、
    (ｅ)前記密封部の密封ラインに沿って前記レーザビームを走査する工程と、を含むことを特徴とする有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
25. 前記走査方向における前記密封ラインの中心線に前記走査方向における前記レーザビーム中心線の焦点を合わせた後、前記走査方向における前記密封ラインの中心線に沿って前記レーザビームを照射することを特徴とする請求項２４に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
26. 前記有機発光部は、第１電極と第２電極との間に発光層を備える少なくとも一つ以上の有機層が介在された有機発光素子を少なくとも一つ以上備えることを特徴とする請求項２４に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
27. 前記レーザビームは、前記密封部にスポットビーム状に照射されることを特徴とする請求項２４に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
28. 前記レーザビームの中心部の前記走査方向における長さは、前記ビーム中心線に平行した前記レーザビーム周辺部の前記走査方向における長さより小さいことを特徴とする請求項２４に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
29. 前記シーリング部は、フリットを備えることを特徴とする請求項２４に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
30. 前記フリットは、前記有機発光部の周囲を取り囲むように閉ループを形成することを特徴とする請求項２９に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
31. 前記閉ループの各角は、一定の曲率を有する曲線で形成されたことを特徴とする請求項３０に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。
32. 前記閉ループの各角は、直交することを特徴とする請求項３０に記載の有機発光ディスプレイ装置の製造方法。

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