JP6584748B2 - 密封装置及び基板密封方法 - Google Patents

Description

本発明は、密封装置及び基板密封方法に関する。

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置換されつつある。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り、視野角が広くてコントラストに優れただけではなく、応答速度が速いという長所を持ってい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、多色化が可能であるという利点を持つ。

通常的な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含む少なくとも一つ以上の有機層が介在された構造を持つ。

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流れ込む場合、電極物質の酸化、剥離などによって有機発光素子の寿命が短縮し、発光効率が低下するだけではなく発光色の変質など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際して、有機発光素子を外部から隔離して水分が侵透しないように密封処理が通常的に行われている。このような密封処理方法で、通常的には有機発光ディスプレイ装置の第２電極上部に無機薄膜及びＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）などの有機高分子をラミネート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で封止基板のエッジをエポキシのようなシーラントで封合する方法が使われている。

しかし、これらの方法は、外部で流れ込む水分や酸素などの有機発光素子破壊性因子を１００％遮断するのは不可能であり、よって、水分に特に弱い有機発光ディスプレイ装置に適用し難く、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を使っ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封合方法が考案された。

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うことで、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ため、さらに効果的に有機発光ディスプレイ装置を保護できる。

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、レーザービーム照射装置が移動しつつ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ービームを照射し、フリットを硬化させて基板を密封する。
〔先行技術文献〕
〔特許文献〕
〔特許文献１〕韓国公開特許第１０−２００９−００９８４９６号公報

本発明が解決しようとする課題は、密封品質を向上させる密封装置及び基板密封方法を提供することである。

本発明の一側面によれば、密封部の上部で移動しつつ前記密封部のパターンを測定する測定部と、前記測定部に沿って移動しつつ前記密封部にレーザービームを照射するレーザービーム照射装置と、前記測定部で測定された前記密封部のパターンによって前記レーザービーム照射装置の移動経路及び集束領域のサイズを制御する制御部と、を備える密封装置を提供する。

前記レーザービーム照射装置は、前記レーザービーム照射装置と前記密封部との距離を制御する上下運動部を備える。

前記レーザービーム照射装置は、追加光学系を備え、前記追加光学系によって前記集束領域のサイズが変化する。

前記制御部は、前記測定部で測定された前記密封部パターンの位置及び形状情報を通じて前記レーザービーム照射装置の移動経路と、前記密封部パターンの位置別幅に対応して変化させる集束領域のサイズ値と、を導出する。

前記密封部の密封経路は、直線経路を含み、前記測定部と前記レーザービーム照射装置との距離は、前記直線経路の長さより短い。

本発明の一側面によれば、（ａ）第１基板と第２基板との間に密封部を形成する段階と、（ｂ）測定部が前記密封部のパターンを測定する段階と、（ｃ）制御部が、前記測定部で測定された前記密封部のパターンによってレーザービーム照射装置の移動経路及び集束領域のサイズを定める段階と、（ｄ）前記レーザービーム照射装置が、レーザービームを前記密封部に照射して前記第１基板及び前記第２基板を密封する段階と、を含む基板密封方法を提供する。

前記第１基板及び第２基板のうち少なくとも一つの基板は、レーザービームを通過させる。

前記測定部は、前記密封部の上部で移動しつつ前記密封部パターンの位置及び形状を測定し、前記レーザービーム照射装置は、前記測定部に沿って移動しつつ前記レーザービームを照射する。

前記集束領域のサイズは、前記レーザービーム照射装置の前記第１基板及び第２基板との交差方向への運動によって調節される。

前記レーザービーム照射装置は、追加光学系を備え、前記集束領域のサイズは、前記追加光学系によって調節される。

本発明の一側面によれば、封止品質を向上させ、密封工程時間を短縮させる。

本発明の一実施形態による密封装置を用いて表示装置の密封部を密封する基板密封装置を概略的に示す図面である。 図１のＩＩ−ＩＩの概略的な断面図である。 表示装置及びレーザービームを概略的に示す上面図である。 密封部の幅によるレーザービーム照射装置の上下移動を説明するための図面である。 密封部の幅によるレーザービーム照射装置の上下移動を説明するための図面である。 密封部の幅によるレーザービーム照射装置の上下移動を説明するための図面である。 レーザービーム照射装置及び追加光学系を概略的に示す図面である。

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についてさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による密封装置１０を用いて表示装置２０の密封部１４０を密封する基板密封装置１を概略的に示す図面であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩの概略的な断面図である。

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が配される。密封部１４０の上部で測定部１８０が移動しつつ密封部１４０のパターンを測定する。レーザービーム照射装置１５０は、測定部１８０に沿って移動しつつ前記密封部１４０にレーザービーム１６０を照射する。

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り、後述するレーザービーム１６０が透過されるものであればよく、望ましくはガラス材基板を使う。

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、発光層を含む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：０ＬＥＤ）（図示せず）を少なくとも一つ以上備える。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及び電子を注入する負極の機能を行う。

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）で制御するかどう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いずれの場合にも適用できる。

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、閉ループをなす密封部１４０の各角部分が一定の曲率を持つ曲線に形成されているが、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をなしてもよい。

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としてフリットを使った。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（ｐｅｎ ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）などの多様な方法によって所定の幅Ｗを持つように形成されることが望ましい。密封部１４０の幅については、図３で詳細に説明する。

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及び第２基板１２０を整列したが、本発明はこれに限定されるものではない。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、第２基板１２０と整列された後で張り合わせられてもよい。

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できるということは言うまでもない。

測定部１８０は、密封部１４０の上部で移動しつつ密封部１４０パターンの位置及び形状を測定する。測定部１８０は、密封部１４０のパターンを測定するためにランプ（図示せず）、レンズ（図示せず）及びセンサー（図示せず）などを備える。密封部１４０パターンを第２基板１２０に形成する時に、整列（Ａｌｉｇｎ）誤差などの問題で、所望の位置に正確に密封部１４０パターンが印刷されて形成されない場合が、実際の工程時に頻繁に発生する。また密封部１４０パターンの印刷時または乾燥や焼成工程の進行時に、密封部１４０パターンの整列誤差以外にフリットパターンの部分的な幅の増加または減少などが発生する。このような密封部１４０パターンの変化に対応するために、測定部１８０が密封部１４０の上部で移動しつつ密封部１４０パターンの位置及び形状を測定することである。

測定部１８０は、密封部１４０が閉ループをなす場合、前記閉ループに沿って移動しつつ密封部１４０パターンを測定する。また測定部１８０は、第２基板１２０と平行な方向に移動する。測定部１８０の移動は、ステージ（図示せず）及びモータ（図示せず）などによって行われる。

制御部１７０は、測定部１８０によって得られた密封部１４０パターンの位置及び形状情報によって、レーザービーム照射装置１５０の移動経路１５１（図３）及び集束領域Ａのサイズを制御する。制御部１７０は、既存レーザーフリット封止技術で、さらにフリットパターンの部分的な幅変化に対応できるように測定部１８０で得られたフリットパターンの位置及び形状情報を通じて、レーザービーム照射装置１５０がレーザービーム１６０を照射しつつ移動する経路を導出し、レーザー集束領域Ａのサイズをフリットパターンの位置別幅に対応して変化させる値を導出する。レーザービーム照射装置１５０の移動経路１５１（図３）及びレーザー集束領域Ａのサイズが前記制御部１７０によって制御されることで、レーザービーム照射装置１５０の移動経路１５１（図３）及びレーザー集束領域Ａのサイズがフリットパターンの位置別に最適化され、フリット封止品質を向上させる。また制御部（図示せず）によってレーザービーム１６０の断面形状、走行速度などが制御される。

レーザービーム照射装置１５０は、測定部１８０に沿って移動しつつ、第１基板１１０と第２基板１２０との間に配された密封部１４０の経路に沿ってレーザービーム１６０を照射する。レーザービーム１６０が密封部１４０に照射されることで、密封部１４０上に集束領域Ａが形成される。

一方、前記図面には詳細に示されていないが、レーザービーム照射装置１５０は、レーザーを発生させるレーザー発振器（図示せず）、ビーム均質器（図示せず）、レーザーヘッド（図示せず）などを備える。

レーザー発振器（図示せず）としては、レーザーシーリング用として一般に使われる高出力レーザーソースであるバンドルタイプのマルチコアソースを使う。

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ため、ビーム均質器（ｂｅａｍ ｈｏｍｅｇｅｎｉｚｅｒ）（図示せず）を使ってこのようなバラツキを解決することもできる。

レーザーヘッド（図示せず）は、レーザー発振器（図示せず）で生成されたレーザー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）、及び反射したレーザービームを集光するレンズ部（図示せず）などを備える。

反射部（図示せず）のうち一部は、レーザービームの位置及び速度を精密に制御するカルバノミラー（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ ｍｉｒｒｏｒ）を使う。

レンズ部（図示せず）を通過したレーザービーム１６０は、ガウス分布を持つスポットビームの形態で密封部１４０に照射される。レーザービーム１６０の精密な焦点制御のために、レンズ部（図示せず）はＦθレンズ（Ｆ−ｔｈｅｔａ ｌｅｎｓ）などを含む。

測定部１８０が密封部１４０の経路に沿って移動し、レーザービーム照射装置１５０は測定部１８０に沿って移動することで、密封部１４０の経路に沿ってレーザービーム１６０を照射する。但し、レーザービーム照射装置１５０は、第２基板１２０の上部での水平運動だけではなく、レーザー集束領域Ａの調節のために、上下運動、即ち、第１基板１１０及び第２基板１２０との交差方向への運動が併行される。レーザービーム照射装置１５０の移動は、ステージ（図示せず）及びモータ（図示せず）などによって行われる。従来の測定器が全体フリットパターンを測定した後、その情報に基づいてレーザーをフリットパターン上に照射する方式ではない、測定部１８０の移動時、その後をレーザービーム照射装置１５０が後続して移動しつつフリットパターンを溶融させて基板間の接合を引き起こすものであるので、従来の測定器が基板上の全体フリットパターンの位置及び形状を測定する時間ほどの工程時間短縮が可能である。

レーザービーム照射装置１５０と測定部１８０との距離Ｄ２は、密封部１４０の直線経路の長さＤ１より短いことが望ましい。レーザービーム照射装置１５０と測定部１８０との距離Ｄ２が狭く配されることで、測定部１８０で測定された密封部１４０の状態がさらに正確にレーザービーム照射装置１５０に反映される。結局、密封部１４０の状態変化に対する対応が精密になることで密封品質を向上させる。

一方、前記第１基板１１０の下部には、第１基板１１０が載置される基板ステージ（図示せず）が配される。

図３は、表示装置２０及びレーザービーム１６０を概略的に示す上面図である。

図３を参照すれば、第１基板１１０と第２基板１２０との間には、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、閉ループをなす密封部１４０の各角部分が一定の曲率を持つ曲線に形成されているが、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を成すこともできる。

本実施形態では、密封部１４０としてフリットを使った。フリットは、スクリーン印刷法（ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）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所定の幅Ｗを持つように形成されることが望ましい。しかし、フリットパターンを第１基板１１０と第２基板１２０との間に形成する時に、整列誤差などの問題で所望の位置に正確にフリットパターンが印刷されて形成されない場合が発生する恐れがある。またフリットパターンの印刷時または乾燥や焼成工程の進行時に、フリットパターンの整列誤差以外にフリットパターンの部分的な幅の増加または減少などが発生する恐れがある。

したがって、密封部１４０の幅が、所定の幅Ｗより広い第１幅ＦＷ１または所定の幅Ｗより狭い第２幅ＦＷ２を持つ。また前記幅の増加または減少と整列誤差とが同時に発生しうる。第１領域Ｂ１では、所定の幅Ｗより広い第１幅ＦＷ１を持って整列誤差が発生し、第２領域Ｂ２では、所定の幅Ｗより狭い第２幅ＦＷ２を持って整列誤差が発生した。測定部１８０の移動経路１８１は、所定の幅Ｗの中心線と実質的に同じ経路を持ち、フリットパターンの位置及び形状を測定する。一方、第１領域Ｂ１では、レーザービーム１６０の集束領域Ａのサイズを拡張させつつ、レーザービーム照射装置１５０の移動経路１５１が所定の幅Ｗの中心線とは異なる経路を持つ。第２領域Ｂ１では、レーザービーム１６０の集束領域Ａのサイズを縮小させつつ、レーザービーム照射装置１５０の移動経路１５１が所定の幅Ｗの中心線とは異なる経路を持つ。

図４Ａないし図４Ｃは、密封部１４０の幅によるレーザービーム照射装置１５０の上下移動を説明するための図面である。

図４Ａを参照すれば、レーザービーム照射装置１５０によって照射されたレーザービーム１６０が第２基板１２０を透過して密封部１４０に到逹する。レーザービーム１６０が密封部１４０に照射されることで、密封部１４０上にレーザー集束領域Ａを持つようになる。密封部１４０の幅は所定の幅Ｗを持つことが望ましいが、所定の幅Ｗより広い第１幅ＦＷ１または所定の幅Ｗより狭い第２幅ＦＷ２を持ってもよい。

図４Ｂを参照すれば、密封部１４０の幅が所定の幅Ｗより広い第１幅ＦＷ１を持つ。したがって、レーザー集束領域Ａが拡張されることが望ましい。したがって、レーザービーム照射装置１５０を上方に移動させることで密封部１４０上でレーザービーム１６０の焦点がぼけ、これによってレーザー集束領域Ａが拡張される。

図４Ｃを参照すれば、密封部１４０の幅が所定の幅Ｗより狭い第２幅ＦＷ２を持つ。したがって、レーザー集束領域Ａが縮小されることが望ましい。したがって、レーザービーム照射装置１５０を下方に移動させることで密封部１４０上でレーザービーム１６０の焦点が鮮かになり、これによってレーザー集束領域Ａが縮小される。

図４Ｂ及び図４Ｃにおけるレーザービーム照射装置１５０の上下運動は、制御部１７０によって制御される。レーザービーム照射装置１５０の上下運動は、レーザービーム照射装置１５０の第２基板１２０上での水平運動と同時に行われる。図４Ｂ及び図４Ｃでは、レーザービーム照射装置１５０が上方に上がるほど焦点がぼける場合を示すが、初期状態によってレーザービーム照射装置１５０が下方に下がるほど焦点がぼけることで、レーザービーム照射装置１５０を下方に移動させることでレーザー集束領域Ａが縮小され、レーザービーム照射装置１５０を上方に移動させることでレーザー集束領域Ａが拡張されることもある。

レーザービーム照射装置１５０が水平移動だけではなく上下運動まで行うことで、レーザービーム１６０の移動経路及び集束領域Ａのサイズが同時に変わる。これによって、フリットパターンの整列誤差及びフリットパターンの部分的な幅の増加または減少に能動的に対応してフリット封止品質を向上させられる。

図５は、レーザービーム照射装置１５０及び追加光学系１５３を概略的に示す図面である。

図５を参照すれば、レーザービーム照射装置１５０は、追加光学系１５３を備える。レーザービーム照射装置１５０から出射されたレーザービーム１１６は追加光学系１５３を通過し、第２基板１２０を透過して密封部１４０に到逹する。追加光学系１５３によりレーザー集束領域Ａのサイズが変わる。

追加光学系１５３は、少なくとも一つ以上のレンズを備え、前記レンズの水平移動または回転運動によってレーザービーム１１６の焦点を変化させることでレーザー集束領域Ａのサイズを変化させる。また追加光学系１５３は、少なくとも一つ以上のマスクを備え、レーザービーム１１６を前記マスクに通過させることでレーザー集束領域Ａのサイズを変化させる。

レーザービーム照射装置１５０が追加光学系１５３を備えることで、レーザービーム１６０の移動経路及び集束領域Ａのサイズが同時に変わる。これによって、フリットパターンの整列誤差及びフリットパターンの部分的な幅の増加または減少に能動的に対応してフリット封止品質を向上させられる。

本発明は、添付した図面に示された一実施形態を参照にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより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点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲のみによって定められねばならない。

本発明は、密封装置、基板密封装置関連の技術分野に好適に用いられる。

１４０ 密封部
１５０ レーザービーム照射装置
１６０ レーザービーム
１７０ 制御部
１８０ 測定部

Claims (11)

1. 密封部上を移動しつつ前記密封部を測定する測定部と、
   前記測定部に沿って移動しつつ前記密封部にレーザービームを照射するレーザービーム照射装置と、
   前記測定部で測定された結果に基づいて前記レーザービーム照射装置の移動経路及び集束領域のサイズを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記測定部が前記密封部のうち測定された第１領域から第２領域に移動したときに、前記レーザービーム照射装置に前記第１領域に前記レーザービームを照射させるように制御する密封装置。
2. 前記測定部は、密封部の上部で移動しつつ前記密封部のパターンを測定し、
   前記レーザービーム照射装置は、前記測定部に沿って移動しつつ前記密封部にレーザービームを照射し、
   前記制御部は、前記測定部で測定された前記密封部のパターンによって前記レーザービーム照射装置の移動経路及び集束領域のサイズを制御する、
   請求項１に記載の密封装置。
3. 前記レーザービーム照射装置は、前記レーザービーム照射装置と前記密封部との距離を制御する上下運動部を備える請求項２に記載の密封装置。
4. 前記レーザービーム照射装置は、追加光学系を備え、
   前記追加光学系によって前記集束領域のサイズが変化する請求項１または２に記載の密封装置。
5. 前記制御部は、前記測定部で測定された前記密封部のパターンの位置及び形状情報を通じて前記レーザービーム照射装置の移動経路と、前記密封部のパターンの位置別幅に対応して変化させる集束領域のサイズ値と、を導出する請求項２に記載の密封装置。
6. 前記密封部の密封経路は、直線経路を含み、
   前記測定部と前記レーザービーム照射装置との距離は、前記直線経路の長さより短い請求項２に記載の密封装置。
7. （ａ）測定部が密封部のパターンを測定する段階と、
   （ｂ）制御部が、前記測定部で測定された前記密封部のパターンによってレーザービーム照射装置の移動経路及び集束領域のサイズを定める段階と、
   （ｃ）前記レーザービーム照射装置が、レーザービームを前記密封部に照射する段階と、を含み、
   前記測定部は、前記密封部の上部で移動しつつ前記密封部のパターンの位置及び形状を測定し、
   前記レーザービーム照射装置は、前記測定部に沿って移動しつつ前記レーザービームを照射する、
   基板密封方法。
8. 前記密封部は、第１基板と第２基板との間に形成され、
   前記第１基板及び前記第２基板は前記レーザービームが前記密封部に照射されることにより密封される、
   請求項７に記載の基板密封方法。
9. 前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一つの基板は、前記レーザービームを通過させることを特徴とする請求項８に記載の基板密封方法。
10. 前記集束領域のサイズは、前記レーザービーム照射装置の前記第１基板及び第２基板との交差方向への運動によって調節される請求項８に記載の基板密封方法。
11. 前記レーザービーム照射装置は、追加光学系を備え、
    前記集束領域のサイズは、前記追加光学系によって調節される請求項７または８に記載の基板密封方法。
    

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