JP5142919B2 - フリットを用いた気密封止装置及び気密封止方法 - Google Patents
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Description
本発明は、フリットを用いた気密封止装置及び気密封止方法に関し、周辺環境に敏感な薄膜デバイスを保護するためにこれを封止する気密封止装置及び気密封止方法に関する。
上記薄膜デバイスには、有機電界発光表示装置（ＯＬＥＤ）、センサ、光学デバイスなどが該当し、本発明では、実施形態として有機電界発光表示装置を示している。
一般的に、有機電界発光表示装置は、自体発光素子であるため、視界角、コントラストなどが優れている。また、バックライトを要しないことから、軽量薄型が可能であり、消費電力の面でも有利であるという長所がある。
しかし、有機電界発光表示装置とその内部に備えられた電極及び有機層は、周辺環境から入ってくる酸素及び水分と作用して劣化しやすくなる。そのため、有機電界発光表示装置とその内部に備えられた電極及び有機層を周辺環境から守るべく、気密封止するための研究が続けられている。
下記特許文献１によれば、フリットの組成と、フリットを全体的に加熱して第１ガラス表面と第２ガラス表面とをシーリングする方法が開示されている。
また、下記特許文献２によれば、気密封止の際の技術的課題として、ｉ）気密封止は、酸素及び水に対する障壁を提供しなければならない、ｉｉ）気密封止の大きさは、有機電界発光表示装置の大きさに悪影響を及ぼさないように最小限に抑えなければならない、ｉｉｉ）気密封止工程中の温度により、有機電界発光表示装置内の物質に損傷が加えられてはならない、ｉｖ）気密封止工程中に有機電界発光表示装置内の物質を汚染させてはならない、ｖ）電気的接続剤（例えば、薄膜クロム）を有機電界発光表示装置内に入れなければならない、ことを指摘している。
下記特許文献２では、このような課題を解決するため、レーザによるフリット加熱を局所的に制限した。また、一定速度でレーザ照射部材を移動させることにより、熱集中による基板のクラックや材料間の熱膨張係数（ＣＴＥ）のばらつきによる基板の破損を最小化する方法を工夫した。これによれば、周辺に何ら影響を与えずにフリットを溶解させるため、局所的にレーザを照射してフリットに熱を加える方式をとる。
しかし、レーザ照射により温度が上昇した後、瞬間的に温度が下降してフリットに微細な亀裂が形成されやすく、これによって剥離が発生する問題があった。
また、気密封止された有機電界発光表示装置が長時間使用された場合、このような微細な亀裂が重なって気密封止が解除される問題があった。
韓国特許公開第２００５−００１６５７８号公報
韓国特許公開第２００６−０００５３６９号公報
そこで、本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、気密封止の際に、レーザを照射して加熱し、その結果、流動性を有するようになったフリットを物理的に加圧することにより、フリットの接着力を向上させ、ひいては、有機電界発光表示装置の信頼性を向上させることにある。
上記の目的を達成するための本発明の一実施形態に係るフリットを用いた気密封止装置は、フリットを用いて第１基板と第２基板とを貼り合わせる気密封止装置において、前記第１基板の上面に配置されたガラスマスクと、該ガラスマスクの上面に配置された支持部材と、前記ガラスマスクの上面に離隔して位置し、前記第１基板の下面の外郭領域に閉曲線状に配置された前記フリットに対して、前記閉曲線に対応する軌跡を移動しながら、レーザを照射して前記フリットを加熱するレーザ照射部材と、前記第２基板の下面の外郭領域に配置され、前記第２基板を支持する複数の下部支持部材と、該下部支持部材の下面に配置されており、前記下部支持部材に上方に加圧力を加えることにより、加熱された前記フリットを加圧する加圧部材とを含む。
本発明によれば、フリットを用いて気密封止する場合、主要因子である温度のみならず、圧力を活用することができる。これにより、フリットの接着力を向上させ、さらに、フリット内の気泡（ｖｏｉｄ）の大きさを低減することにより、亀裂の発生を防止し、有機電界発光表示装置の信頼性を改善させることができる気密封止装置及び気密封止方法が提供される。
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１ａは、本発明の一実施形態に係るフリットを用いた気密封止装置の概略的な上面図であり、図１ｂは、概略的なＡ−Ａ’断面図である。
支持部材１００は、マザーガラス基板３００の上面に配置され、マザーガラス基板３００を形成する複数の有機発光セル３１０，３２０に対して加圧部材５００が圧力を加えた場合、有機発光セル３１０，３２０が上方に持ち上げられるのを防止する。このような加圧部材５００については、以後の説明で詳述する。
支持部材１００は、マザーガラス基板３００を十分に支持できなければならず、また、長時間の使用が可能で、かつ耐食性が優れていなければならないため、ステンレス鋼で形成されることが好ましい。
接触部材１１０は、支持部材１００の下面に備えられており、ガラスマスク２００と直接接触する。このような接触部材１１０は、支持部材１００によって伝達される物理的な圧力により、ガラスマスク２００が割れるのを防止するために備えられ、弾性力を有する硬いゴムやアクリルで形成されることが好ましい。
ガラスマスク２００は、マザーガラス基板３００と支持部材１００との間に位置し、その上をレーザ照射部材Ｌが移動しながらレーザを照射する。このようなガラスマスク２００は、レーザが透過できるように透明でなければならず、支持部材１００によって伝達される圧力が、有機発光セル３１０，３２０に直に伝達されるのを防止するため、有機発光セル３１０，３２０の第１基板３１０ａ，３２０ａ及び第２基板３１０ｂ，３２０ｂよりも厚く形成されることが好ましい。
マザーガラス基板３００は、複数の有機発光セルが形成される基板であり、以後の多面取り工程で切断され、複数の有機発光セルが製造される。
有機発光セルは、有機電界発光素子で形成された発光セル、発光セルを駆動するための回路部品、及び配線が形成された印刷回路基板を含む。また、有機電界発光素子は、基本的に、正孔関連層、発光層、及び電子関連層、並びに、正孔関連層及び電子関連層の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極を含む。図１ｂでは、説明の便宜上、特定の有機発光セル３１０，３２０を示しているが、有機発光セルはこれらに限定されるものではなく、１つのマザーガラス基板３００は、複数の有機発光セルで構成される。
図１ｂに示すように、有機発光セル３１０，３２０は、第１基板３１０ａ，３２０ａと第２基板３１０ｂ，３２０ｂとを含む。有機発光セル３１０，３２０は、それぞれ２つの基板を含む。これは、有機発光セル３１０，３２０を構成する発光セル、発光セルを駆動するための回路部品、及び配線が形成された印刷回路基板などを支持し、これを収容するためである。特定の有機発光セル３１０，３２０のみならず、全ての有機発光セルにも、第１基板と第２基板とが含まれている。
説明の便宜上、本明細書全体において、有機発光セルを構成する各基板のうち、ガラスマスク２００と接触する基板を「第１基板」、その他の基板を「第２基板」とする。第１基板には、フリットｆが印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）されており、第２基板には、各種配線や無機膜などが塗布されている。
下部支持部材は、隣接する有機発光セルを支持できるように第２基板の下面に備えられ、互いに隣接する有機発光セルの境界に配置されているため、同時に２つの第２基板の下面に接触するように形成することができる。
図１ｂでは、説明の便宜上、特定の下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃを示しているが、下部支持部材はこれらに限定されるものではない。
前記下部支持部材は、有機発光セルを安定して支持するために一定の幅を有する。また、下部支持部材は、後述する加圧部材によって伝達される圧力により、第２基板に亀裂が発生するのを防止し、このような圧力を均一に伝達するため、隣接する有機発光セルのフリットｆ間の距離よりも大きな幅を有するように形成されることが好ましい。
フリットｆは、第１基板と第２基板とを気密封止するのに用いられる。このようなフリットｆは、ガラスフリット粉末を結合剤溶液または展色剤（ｖｅｈｉｃｌｅ）と混合して形成する。一般的に、フリットｆを溶融させ、前記２枚の基板を貼り合わせた後、これを冷却させる過程によって気密封止する。このようなフリットｆは、第１基板の下面に印刷されており、第１基板の下面の外郭部分に閉曲線をなすように配置されている。
レーザ照射部材Ｌは、ガラスマスク２００の上面に位置し、高エネルギーを有する短波長のレーザを照射してフリットｆを溶解する。フリットｆは、レーザにより加熱されて溶解され、各々の有機発光セルに備えられている第１基板と第２基板とを貼り合わせる。照射されるレーザの波長に応じて、この波長の光をよく吸収する物質を含むようにフリットｆを形成することが好ましい。
レーザ照射部材Ｌの上端には、ガイド及び駆動部材（図示せず）が備えられている。これにより、各々の有機発光セルにおいて、フリットｆが印刷されている領域に対応する軌跡をレーザ照射部材Ｌが移動することができ、また、１つの有機発光セルから隣接する他の有機発光セルへレーザ照射部材Ｌが移動することができる。
加圧部材は、上記下部支持部材の下面に備えられ、レーザ照射部材Ｌから照射されたレーザによって溶解されたフリットｆに物理的な圧力を加える。
図１ｂに示すように、加圧部材５００は、下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃの下面に配置されている。本発明の一実施形態によれば、加圧部材５００は、上記１つの有機発光セルに備えられたフリットｆのなす閉曲線に対応するように位置し、前記下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃの下面に配置される複数のシリンダ５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，５００ｄで形成される。各々のシリンダ５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，５００ｄにおいて、その内部には、上下運動が可能なピストンが備えられており、好ましくは、油圧シリンダで形成され得る。
図１ｂでは、説明の便宜上、特定のシリンダ５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，５００ｄを示しているが、これらに限定されるものではなく、各有機発光セルにおいて、フリットｆのなす閉曲線に対応する位置に全て配置されている。
ベッド部材６００が第２基板の下面にさらに形成され得るが、これは、全体的にマザーガラス基板３００をより安定して支持する機能を果たす。ベッド部材６００は、好ましくは、ステンレスなどで形成され得る。
以下では、図１ｂを参照して、本発明の一実施形態に係るフリットを用いた気密封止装置の作動順序を詳述する。
マザーガラス基板３００を構成する１つの有機発光セル３１０において、レーザ照射部材Ｌがフリットｆの位置する領域の上面に位置し、フリットｆにレーザを照射する。
照射されたレーザは、透明なガラスマスク２００及び第１基板３１０ａを透過してフリットｆに到達し、これにより、フリットｆが加熱されて溶解される。
レーザ照射部材Ｌは、フリットｆのなす閉曲線に対応する軌跡を移動しながら、１つの有機発光セル３１０に存在するフリットｆの全体に対してレーザを照射する。このとき、レーザが照射されたフリットｆに対応する位置に配置された加圧部材５００ａ，５００ｂにより、溶解されたフリットｆに物理的な圧力が加えられる。
本発明の一実施形態によれば、加圧部材は、複数のシリンダで形成されるが、レーザが照射されて２００℃以上にフリットｆが加熱されると、これに対応する位置に配置されたシリンダの内部に備えられたピストンが上昇し、下部支持部材４００ａ，４００ｂに物理的な圧力を加えるようになる。このような物理的な圧力は、下部支持部材４００ａ，４００ｂを介して第２基板３１０ｂに加えられる。そして、この一連の過程により、第１基板３１０ａと第２基板３１０ｂとがフリットｆによって堅固に貼り合わされる。
１つの有機発光セル３１０に対して上記気密封止工程が終了すると、レーザ照射部材Ｌは、隣接する有機発光セル３２０に移動する。
隣接する有機発光セル３２０の上面へ移動したレーザ照射部材Ｌは、フリットｆのなす閉曲線に対応する軌跡を移動しながら、隣接する有機発光セル３２０に存在するフリットｆの全体に対してレーザを照射する。このとき、レーザが照射されたフリットｆに対応する位置に配置された加圧部材５００ｃ，５００ｄにより、溶解されたフリットｆに物理的な圧力が加えられる。
上記と同様に、レーザが照射されて２００℃以上にフリットｆが加熱されると、これに対応する位置に配置されたシリンダの内部に備えられたピストンが上昇し、下部支持部材４００ｂ，４００ｃに物理的な圧力を加えるようになる。このような物理的な圧力は、下部支持部材４００ｂ，４００ｃを介して第２基板３２０ｂに加えられる。そして、この一連の過程により、第１基板３２０ａと第２基板３２０ｂとがフリットｆによって堅固に貼り合わされる。
上記過程において、加圧部材により下から上へ物理的な圧力が加えられるため、マザーガラス基板３００が上方に持ち上げられる可能性があるが、支持部材１００によってマザーガラス基板３００が固定されるため、マザーガラス基板３００が上方に持ち上げられることは防止される。
上記過程がマザーガラス基板３００の全体において、隣接する有機発光セルの間で繰り返され、これにより、各々の有機発光セルに存在する第１基板と第２基板とが貼り合わされる。
図２ａは、本発明の他の実施形態に係るフリットを用いた気密封止装置の概略的な上面図であり、図２ｂは、概略的なＢ−Ｂ’断面図である。
本発明の他の実施形態において、大部分の構成要素は、上述した本発明の一実施形態に係る構成要素と同じであり、加圧部材のみが異なる。以下においては、本発明の他の実施形態に係る加圧部材について詳述する。
本発明の他の実施形態では、図２ｂに示すように、加圧部材がローラ５１０で形成されている。ローラ５１０は、下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃの下面に備えられ、レーザ照射部材Ｌから照射されたレーザによって溶解されたフリットｆに物理的な圧力を加える。ローラ５１０によって隣接するフリットｆが同時に加圧されるように、ローラ５１０の幅は、隣接するフリットｆ間の距離よりも広く形成される。
本発明の他の実施形態によれば、ローラ５１０は、１つの有機発光セルに備えられたフリットｆのなす閉曲線に対応する軌跡を移動しながら、溶解されたフリットｆを加圧する。この過程により、第１基板３１０ａ，３２０ａと第２基板３１０ｂ，３２０ｂとが堅固に貼り合わされる。
図２ｂでは、説明の便宜上、特定のローラ５１０を示しているが、このほか、隣接する有機発光セルの境界にもローラが備えられている。
図２ｃは、本発明の他の実施形態に係るローラの概略的な断面図である。
同図に示すように、ローラ５１０は、ロール５１１と、ロール軸５１２と、シャフト５１３と、ガイド５１４とを含む。
ロール５１１は、下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃと接触し、ロール軸５１２を中心に回転する。図２ｃでは、ロール５１１の個数が３つとなっているが、ロール５１１の個数はこれに限定されず、状況に応じて適宜決定される。
前記ロール軸５１２は、シャフト５１３に固定されており、シャフト５１３は、ガイド５１４に結合されている。ガイド５１４の下端には、駆動部材（図示せず）が結合されており、駆動部材は、フリットｆのなす閉曲線に沿って移動する。駆動部材の移動に伴ってローラ５１０が移動しながら、ロール５１１が下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃを加圧する。前記ロール５１１の回転により、下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃに圧力が伝達され、これにより、第１基板３１０ａ，３２０ａと第２基板３１０ｂ，３２０ｂとが堅固に貼り合わされる。
図３ａは、本発明のさらなる実施形態に係るフリットを用いた気密封止装置の概略的な上面図であり、図３ｂは、概略的なＣ−Ｃ’断面図である。
本発明のさらなる実施形態において、大部分の構成要素は、上述した本発明の一実施形態に係る構成要素と同じであり、加圧部材のみが異なる。以下においては、本発明のさらなる実施形態に係る加圧部材について詳述する。
本発明のさらなる実施形態では、図３ｂに示すように、加圧部材が移動式ボール５２０で形成されている。移動式ボール５２０は、下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃの下面に備えられ、レーザ照射部材Ｌから照射されたレーザによって溶解されたフリットｆに物理的な圧力を加える。
本発明のさらなる実施形態によれば、移動式ボール５２０は、１つの有機発光セルに備えられたフリットｆのなす閉曲線に対応する軌跡を移動しながら、溶解されたフリットｆを加圧する。この過程により、第１基板３１０ａ，３２０ａと第２基板３１０ｂ，３２０ｂとが堅固に貼り合わされる。
図３ｂでは、説明の便宜上、特定の移動式ボール５２０を示しているが、このほか、隣接する有機発光セルの境界にも移動式ボールが備えられている。
図３ｃは、本発明のさらなる実施形態に係る移動式ボールの概略的な斜視図である。
同図に示すように、移動式ボール５２０は、ボール５２１と、ハウジング５２２とからなる。
ボール５２１は、下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃと接触し、ハウジング５２２の上端で回転する。図３ｃでは、ボール５２１の個数が３つとなっているが、ボール５２１の個数はこれに限定されず、状況に応じて適宜決定される。
前記ボール５２１は、ハウジング５２２の上端に固定されており、ハウジング５２２の下端には、駆動部材（図示せず）が結合されている。このような駆動部材は、フリットｆのなす閉曲線に沿って移動し、駆動部材の移動に伴って移動式ボール５２０が移動しながら、ボール５２１が下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃを加圧する。前記ボール５２１の回転により、下部支持部材４００ａ，４００ｂ，４００ｃに圧力が伝達され、これにより、第１基板３１０ａ，３２０ａと第２基板３１０ｂ，３２０ｂとが堅固に貼り合わされる。
１００ 支持部材
２００ ガラスマスク
３００ マザーガラス基板
３１０，３２０ 有機発光セル
４００ａ，４００ｂ，４００ｃ 下部支持部材
５００（５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，５００ｄ） 加圧部材（シリンダ）
５１０ ローラ
５２０ 移動式ボール
６００ ベッド部材
Ｌ 移動式照射部材
ｆ フリット
２００ ガラスマスク
３００ マザーガラス基板
３１０，３２０ 有機発光セル
４００ａ，４００ｂ，４００ｃ 下部支持部材
５００（５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，５００ｄ） 加圧部材（シリンダ）
５１０ ローラ
５２０ 移動式ボール
６００ ベッド部材
Ｌ 移動式照射部材
ｆ フリット
Claims (7)
- フリットを用いて第１基板と第２基板とを貼り合わせる気密封止装置において、
前記第１基板の上面に配置されたガラスマスクと、
該ガラスマスクの上面に配置された支持部材と、
前記ガラスマスクの上面に離隔して位置し、前記第１基板の下面の外郭領域に閉曲線状に配置された前記フリットに対して、前記閉曲線に対応する軌跡を移動しながら、レーザを照射して前記フリットを加熱するレーザ照射部材と、
前記第２基板の下面の外郭領域に配置され、前記第２基板を支持する複数の下部支持部材と、
該下部支持部材の下面に配置されており、前記下部支持部材に上方に加圧力を加えることにより、加熱された前記フリットを加圧する加圧部材とを含み、
前記複数の下部支持部材は、隣接する第２基板のフリット間の距離よりも大きな一定の幅を有することを特徴とする、フリットを用いた気密封止装置。 - 前記加圧部材は、前記閉曲線状に配置され、上昇運動時、前記下部支持部材と接触して前記加圧力を加えるピストンを備えた複数のシリンダからなることを特徴とする、請求項１に記載のフリットを用いた気密封止装置。
- 前記加圧部材は、前記下部支持部材と接触するロールが備えられており、前記閉曲線状に対応する軌跡を移動するローラからなることを特徴とする、請求項１に記載のフリットを用いた気密封止装置。
- 前記加圧部材は、前記下部支持部材と接触するボールが備えられており、前記閉曲線状に対応する軌跡を移動する１つ以上の移動式ボールからなることを特徴とする、請求項１に記載のフリットを用いた気密封止装置。
- 前記支持部材の下面に備えられ、弾性力を有する部材で形成される接触部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフリットを用いた気密封止装置。
- 前記第２基板の下面に配置され、前記下部支持部材の間に位置し、前記第２基板を支持するベッド部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフリットを用いた気密封止装置。
- フリットを用いて第１基板と第２基板とを貼り合わせる気密封止方法において、
前記第１基板上に配置されたガラスマスクの上面に離隔して位置するレーザ照射部材が、前記第１基板の下面の外郭領域に閉曲線状に配置された前記フリットに対して、前記閉曲線に対応する軌跡を移動しながら、レーザを照射して前記フリットを加熱するステップと、
前記第２基板の下面の外郭領域に配置され、前記第２基板を支持する複数の下部支持部材の下面に配置された加圧部材が、前記下部支持部材に上方に加圧力を加えることにより、加熱された前記フリットを加圧するステップとを含み、
前記複数の下部支持部材は、隣接する第２基板のフリット間の距離よりも大きな一定の幅を有していることを特徴とする、フリットを用いた気密封止方法。
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