KR100837618B1 - 유리기판의 밀봉시스템 및 밀봉방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 디스플레이 패키지를 갖는 유리기판의 밀봉시스템 및 밀봉방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유리기판의 밀봉시스템은 상기 유리기판 사이에 배치된 복수개의 디스플레이 패키지를 따라 배치된 실링재를 가열 용융하여 기밀 밀봉부를 형성하기 위한 레이저가공조립체와, 상기 레이저가공조립체 하방에 배치된 작업 테이블에 상기 유리기판을 공급하기 위한 이송 조립체와, 상기 작업 테이블에 상기 이송 조립체를 통해서 연속적으로 유리기판이 공급되도록 상기 유리기판을 보유하는 버퍼 조립체를 포함하며, 상기 작업 테이블은 상기 이송조립체가 상기 유리기판을 상기 작업 테이블에 배치할 때 상기 유리기판을 1차적으로 정렬하는 정렬수단과, 상기 유리기판을 2차적으로 정렬하기 위한 미세정렬수단과, 상기 레이저가공조립체로부터 조사되는 빔 조사방향에 대향하는 방향으로 공기를 분사하는 복수개의 분사구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 레이저 빔에 의해서 용융된 실링재가 유리기판으로 흘러내리지 않고 신속하게 용융하여 기밀 밀봉부를 형성할 수 있다.

레이저 가공시스템, 분사구, 작업테이블, 미세정렬

Description

유리기판의 밀봉시스템 및 밀봉방법{GLASS SUBSTRATE SEALING SYSTEM}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 밀봉시스템의 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 밀봉시스템의 개략도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 밀봉시스템에 사용된 작업 테이블의 개략 측면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 작업 테이블의 미세정렬수단이 하부에 배치된 작업테이블의 평면도.

본 발명은 주변 환경(ambient environment)에 민감한 박막 디바이스를 보호하기 위한 유리기판의 밀봉시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 유기발광표시소자(OLED) 디스플레이용 유리기판의 밀봉효율을 향상시킬 수 있는 유리기판의 밀봉시스템에 사용된 작업스테이지에 관한 것이다.

유기발광표시소자 (Organic light-emitting diode; OLED) 디스플레이는 유기반도체의 우수한 발광 특성을 이용하여 넓은 시야각을 가지며 화소의 응답속도가 아주 빠르기 때문에 고화질의 동영상을 생동감이 있게 표현할 수 있다.

또한 디스플레이 구조가 단순하고, 유리 한 장 정도의 두께 (~1 mm)를 가지는 초박형 디스플레이이며, 다른 디스플레이와 비교했을 때 제조 공정이 간단하여 생산비용을 낮출 수 있다는 장점을 가지고 있다.

따라서 이러한 우수한 특성으로 인하여 현재 전 세계적으로 OLED 디스플레이 및 관련 재료, 부품, 및 장비의 개발이 진행되고 있으며, 최근에는 휴대폰, 디지털 카메라, PDA, MP3 등 소형 휴대용 정보 기기에 OLED 디스플레이가 이용되고 있다.

그런데, 이러한 유기발광표시소자(OLED) 디스플레이는 그 내부에 산소 또는 수분에 의해 쉽게 열화될 수 있는 전극 및 유기층을 구비하므로 외부의 산소 또는 수분로부터 이를 보호하는 것이 매우 중요하다.

따라서 종래에는 외부로부터 산소 및 수분이 디스플레이 내로 유입되는 것을 방지하기 위해서 이러한 전극 및 유기층을 덮는 한 쌍의 유리 기판을 열 또는 uv 경화에 의하여 기밀 밀봉하는 밀봉방법이 사용되었다.

일반적으로 실링재를 상판과 하판 사이에 배치하여 이들을 경화시켜서 상판과 하판을 봉합하는 데, 이 때 실링재로는 유리성분의 저온 용융 재료이며 유전체 페이스트를 만드는데 사용되는 분말 유리를 사용한다.

이러한 실링재는 열 또는 uv 경화에 의하여 열처리시 불순물 가스를 발생시키며 이는 OLED 디스플레이의 내부 진공도를 저하시키며 소자 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서 OLED 디스플레이 내부의 진공도를 향상시키기고 소자 특성 저하를 방지하기 위해서 대기 중에서 실링재를 OLED 디스플레이의 전면판 또는 배면판의 가 장자리에 형성한 후 상기 전면판과 배면판을 진공 챔버내에서 장착시켜 상기 밀봉재를 용융시킴으로써 봉착공정을 수행하는 진공 인라인 방식이 연구되고 있다.

상기 진공 인라인 방식에 의해 유리기판을 실링재 밀봉하는 경우에 소정의 압력에서 소정의 시간 동안 소정의 온도를 유지하는 경우에 실링재 물질에 따라 용융시 물질의 유동이 발생하며 동일한 온도에서 여러 번의 용융을 거치므로 버블이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 유리기판 사이의 실링재 용융시 물질의 유동이 발생하며 버블이 발생되는 것을 방지할 수 있는 유리기판의 밀봉시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 복수개의 디스플레이 패키지를 갖는 유리기판의 밀봉시스템이 제공된다.

상기 유리기판의 밀봉시스템은 상기 유리기판 사이에 배치된 복수개의 디스플레이 패키지를 따라 배치된 실링재를 가열 용융하여 기밀 밀봉부를 형성하기 위한 레이저가공조립체와, 상기 레이저가공조립체 하방에 배치된 작업 테이블에 상기 유리기판을 공급하기 위한 이송 조립체와, 상기 작업 테이블에 상기 이송 조립체를 통해서 연속적으로 유리기판이 공급되도록 상기 유리기판을 보유하는 버퍼 조립체를 포함하며, 상기 작업 테이블은 상기 이송조립체가 상기 유리기판을 상기 작업 테이블 상에 배치할 때 상기 유리기판을 1차 정렬하는 정렬수단과, 상기 유리기판을 2차적으로 정렬하기 위한 미세정렬수단과, 상기 레이저가공조립체로부터 조사되는 빔 조사방향에 대향하는 방향으로 공기를 분사하는 복수개의 분사구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 한 쌍의 유리기판 사이에 배치된 복수개의 디스플레이 패키지 각각의 실링재를 따라 레이저가공조립체를 이용하여 레이저 빔을 조사함으로써 기밀 밀봉부를 형성하는 유리기판의 밀봉방법이 제공된다.
상기 유리기판의 밀봉방법은,
상기 레이저가공조립체 하방에 배치된 작업 테이블에 이송조립체에 의해 상기 유리기판이 배치될 때 상기 유리기판을 1차적으로 정렬하는 단계와,
상기 유리기판상에 마스크 어셈블리가 배치될 때 상기 유리기판을 2차적으로 정렬하는 단계와,

상기 유리기판을 2차적으로 정렬한 후, 상기 레이저가공조립체로부터 레이저 빔을 조사하는 단계와,
상기 레이저 빔을 조사하는 단계와 동시에 상기 레이저 빔에 대향하여 상기 작업 테이블의 분사구로부터 상방으로 공기가 분사되는 단계를 포함한다.

이제 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광표시소자 디스플레이용 유리기판 패키지의 밀봉시스템을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판의 밀봉시스템의 개략도이다.

본 실시예에 있어서, 디스플레이는 유기발광표시소자(OLED) 디스플레이와 관련하여 설명되었지만, 동일 유사한 밀봉 공정은 한 쌍의 유리판을 서로 밀봉할 필요가 있는 다른 디스플레이 또는 광학 소자에 대하여 적용될 수 있다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 유리기판의 밀봉시스템(100)은 유리기판상에 형성된 복수개의 OLED 사이를 실링재로 구역하고, 레이저 빔을 상기 실링재에 조사하여 기밀 밀봉부를 형성하는 레이저가공조립체(110)와, 복수개의 OLED가 동시에 배치된 유리기판을 이송하기 위한 이송조립체(120)와, 레이저가공작업에 의해 발생되는 불순물 가스 등을 배기하고 유리기판의 밀봉시스템(100)을 소정의 압력으로 유지하기 위한 클린룸 조립체(130)와, 작업을 연속적으로 지속하기 위해서 이송 시스템(120)에 의해서 이송될 유리기판(101, 102)을 로봇에 의해서 수용하는 버퍼조립체(140)를 포함한다.

상기 레이저가공시스템(110)은 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 발진기(11)로부터 유연성 채널(15)에 의해서 각각의 출력헤드(14)를 통해서 레이저 빔이 조사될 수 있도록 구성될 수도 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 발진기(11), 반사부재(12), 복수의 제1 결합렌즈들(13), 멀티 출력 헤드부(14), 복수의 유연성 채널들(15), 및 복수의 제2 결합렌즈들(16)을 포함하며, 복수의 유연성 채널(15)들이 레이저 발진기(11)와 멀티 출력 헤드부(14)를 연결하여 수평한 복수개의 레이저 빔을 조사하기 때문에 한 장의 유리기판상에 복수개의 OLED를 밀봉할 수 있도록 구성될 수도 있다.

상기 레이저 발진기(11)는 상기 실링재(106)를 효과적으로 가열하고 연화시켜 상기 실링재(106)로 하여금 상기 상하부 유리기판(101, 102)을 기밀 밀봉할 수 있도록 예를 들어 600 내지 1200㎚ Ti:사파이어 레이저를 이용하였으며, 평균 출력 60W를 가지므로 고온 저압에서 순식간에 작업을 수행하기 때문에 버블이나 크랙 발생을 방지할 수 있다.

상기 반사부재(12)는 상기 레이저 발진기(11)로부터 방사된 레이저 빔의 각도를 변화시켜 상기 복수의 제1 결합렌즈(13)들에 입사시킨다.

상기 복수의 제1 결합렌즈들(13)은 상기 반사부재(12)에 의해 반사된 상기 레이저 빔이 입사되어 그 단면의 레이저 밀도가 균일하게 출사될 수 있도록 하는 렌즈들이다.

상기 제1 결합렌즈들(13)은 오목렌즈들을 포함하는 것으로서, 그 일 측에서 입사되는 레이저 빔이 균일하게 분할되어 방사될 수 있도록 할 수 있다.

상기 유연성 채널들(15)은 상기 제1 결합렌즈(13)로부터 출사된 상기 레이저 빔이 일단에 입력되고 타단으로 출력되는 광경로 부재이다. 일 실시예에 있어서, 유연성 채널들(15)은 광섬유로 이루어질 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 디스플레이용 유리기판 패키지의 밀봉시스템에 사용된 레이저가공시스템(110)은 상기 결합렌즈(13)와 다출력 헤드부(14)까지 광섬유(optical fiber)를 연결하면 레이저 빔 경로(LASER Beam Path)가 빠르게 구성될 수 있다.

이 때 상기 레이저가공시스템(110)은 레이저의 가공상태를 모니터링할 수 있는 비젼 조립체, 상기 레이저 가공시스템의 위치를 정렬시키기 위한 X, Y, Z 이송 보드등을 더 구비할 수 있으며, 마스크 조립체(105)를 더 구비할 수 있다.

이제 도 3 및 도 4를 참조하여 레이저 빔 조사 시 열영향부 및 실링재의 유동이 발생되는 것을 방지하기 위한 밀봉시스템 및 그 작동 방법에 관하여 이하에서 상세히 설명하겠다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 밀봉시스템에 사용된 작업 테이블의 개략 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 작업 테이블의 미세정렬수단이 하부에 배치된 작업테이블의 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 작업테이블(40)은 상부에는 마스크 조립체(105)를 수용할 수 있는 마스크 홀더(41)를 구비하며, 상기 마스크 조립체(105) 및 유리기판(101, 102)이 상기 이송조립체(120)에 의해서 이송되어 상기 작업테이블(40)에 배치될 때 용이하게 안착되어 정렬될 수 있도록 가이드 돌기부(20)를 그 가장자리에 구비한다.

상기 작업테이블은 석반 상에 배치되며, 그 내부에 중공부(45)가 형성되어 있고, 상기 중공부(45)에 복수개의 분사구(45a)가 소정의 패턴으로 배치되어 있다.

상기 분사구(45a)는 그루브의 형태로 형성된 노즐일 수도 있으며, 상기 분사구(45a)는 상기 유리기판(101, 102)상에 배치된 실링재(106)의 패턴에 대응하는 패턴으로 형성된다.

한편, 상기 실링제(106)의 패턴에 대응하여 마스크 조립체(105) 상에도 소정의 그물 패턴이 형성되기 때문에 상기 분사구(45a)의 패턴은 마스크 조립체(105)의 패턴과도 대응할 것이다.
따라서, 상기 분사구(45a)는 상기 유리기판(101, 102)을 상기 작업 테이블 상에 미세 정렬시 상기 유리기판(101, 102)상의 복수개의 디스플레이 패키지를 따라 배치된 실링제(106)에 대응하여 배치될 것이다.

상기 분사구(45a)를 통해서 소정의 공기압으로 제어된 공기가 공급된다. 이때, 상기 공기압은 상기 중공부(45)에 연결된 공기펌프(50)에 의해서 1차적으로 소정의 압력으로 상승된 후 제어부(60)에 의해서 하강되면서 소정의 압력으로 미세 제어되도록 구성되어 있다.

상기 작업테이블(40)은 하방에 uvw 이송스테이지(30)를 더 구비한다. 도 4에 있어서 상기 작업테이블(40)의 하방에 배치되는 것을 표시하기 위해서 점선으로 표시하였다. 상기 uvw 이송스테이지(30)는 x, y 축방향으로 미세 이동될 수 있을 뿐만 아니라 θ 축방향으로 미세 이동될 수 있기 때문에 상기 유리기판상에 형성된 복수개의 디스플레이의 실링제(106) 각각이 마스크조립체(105) 상의 패턴 및 분사구(45a)에 미세 정렬될 수 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 레이저가공조립체(110) 하방에 배치된 작업 테이블(40)에 이송조립체(120)에 의해 상기 유리기판(101, 102)이 배치될 때 마스크 조립체(105)와 유리기판(101, 102)을 1차 정렬하고, 상기 유리기판(101, 102)이 마스크 조립체(105)에 대해 상기 uvw 스테이지(30)에 의해서 2차적으로 미세 정렬된 후에 상기 레이저가공조립체(110)로부터 빔이 조사되며, 이 때 상기 조사되는 빔에 대향하여 상기 작업 테이블(40)의 분사구(45a)로부터 상방으로 공기가 분사되어 유리기판상에 배치된 실링제(106)가 유동하지 않고, 소정의 압력 하에서 기밀 밀봉될 수 있다.

상기 작업테이블(40)은 상면에 그 가장자리를 따라 O-링(43)을 배치하고 있어서 상기 유리기판(101, 102)이 상기 O-링(43) 상에 배치되고, 상기 분사구(45a)를 통해서 소정의 공기압을 갖는 공기를 분사함으로써 상기 유리기판 하부가 일정한 압력상태에 유지될 수 있다.

즉, 상기 O-링(43)은 유리기판(101,102)이 작업 테이블(40)의 상면에 배치될 때 상기 분사구(45a)로부터 송풍된 공기가 밖으로 누출되지 않도록 함으로써 상기 유리기판(101, 102) 및 마스크 조립체(105)를 향하여 일정한 압력으로 상방 가해지 도록 한다.

따라서 레이저 빔 조사에 의하여 실링제가 가열 연화되고 여러 번 용융되더라도 하방에서 공기압을 받기 때문에 유동하는 것을 방지할 수 있다.

결국에 실링제가 용융되어 주변으로 유동하여 전극이나 유기층에 영향을 주어 소자를 열화시키는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공기압을 조절하기 위하여 상기 분사구(45a)는 유압 호스와 연결되며, 유압 호스의 압력은 솔레노이드 밸브에 의해서 제어될 수도 있다.

상기 솔레노이드 밸브는 다시 주밸브와 미세밸브로 구성되어 주밸브를 이용하여 일정한 압력으로 상승시키도록 구성되며, 상기 미세밸브를 이용하여 상승된 압력을 조금씩 낮추면서 일정한 압력을 맞추도록 구성되어 있다.

또한 이러한 유압 제어는 주밸브와 미세밸브와 연결된 제어기(60)에 의해서 원격적으로 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 출력헤드를 갖는 레이저가공시스템을 이용하여 복수개의 유기발광표시소자들을 동시에 인라인 가공할 수 있으므로 작업 효율이 증대될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 출력헤드로부터 조사되는 레이저 빔에 대향하여 소정의 공기압을 갖는 공기가 분사되기 때문에 레이저 빔에 의해서 가열용융된 실링제가 유동하여 주변소자들을 오염시키지 않을 수 있다.

본 발명의 몇 가지 구체예들이 첨부된 도면에서 설명되고 전술한 상세한 설명에서 기술되었지만, 본 발명은 개시된 구체예들에 한정되는 것이 아니라 후술될 청구항에서 설명되고 정의되는 바와 같이 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않는 한 여러가지 수정, 변경 및 대체가 가능하다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (8)

1. 복수개의 디스플레이 패키지를 갖는 유리기판의 밀봉시스템에 있어서,

   상기 유리기판 사이에 배치된 복수개의 디스플레이 패키지를 따라 배치된 실링제를 가열 용융하여 기밀 밀봉부를 형성하기 위한 레이저가공조립체와,

   상기 레이저가공조립체 하방에 배치된 작업 테이블에 상기 유리기판을 공급하기 위한 이송 조립체와,

   상기 작업 테이블에 상기 이송 조립체를 통해서 연속적으로 유리기판이 공급되도록 상기 유리기판을 보유하는 버퍼 조립체를 포함하며,

   상기 작업 테이블은 상기 이송조립체가 상기 유리기판을 상기 작업 테이블 상에 배치할 때 상기 유리기판을 1차적으로 정렬하는 정렬수단과, 상기 유리기판을 2차적으로 정렬하기 위한 미세정렬수단과, 상기 레이저가공조립체로부터 조사되는 빔 조사방향에 대향하는 방향으로 공기를 분사하는 복수개의 분사구를 포함하는 유리기판의 밀봉시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 작업 테이블은 그 상면 가장자리를 따라 O링이 배치되는 유리기판의 밀봉시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사구는 상기 유리기판을 상기 작업 테이블 상에 미세 정렬시 상기 유리기판상의 복수개의 디스플레이 패키지를 따라 배치된 실링재에 대응하여 배치되는 유리기판의 밀봉시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사구는 그루브의 형태로 구성되며 매트릭스 패턴으로 배치되는 유리기판의 밀봉시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 정렬수단은 상기 작업 테이블의 가장자리에 돌출 배치된 복수개의 돌출구인 유리기판의 밀봉시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 미세정렬수단은 상기 작업 테이블 하방에 배치된 x, y, 및 θ 축으로 미세정렬가능한 uvw 스테이지인 유리기판의 밀봉시스템.
7. 한 쌍의 유리기판 사이에 배치된 복수개의 디스플레이 패키지 각각의 실링재를 따라 레이저가공조립체를 이용하여 레이저 빔을 조사함으로써 기밀 밀봉부를 형성하는 유리기판의 밀봉방법에 있어서,

   상기 레이저가공조립체 하방에 배치된 작업 테이블에 이송조립체에 의해 상기 유리기판이 배치될 때 상기 유리기판을 1차적으로 정렬하는 단계와,

   상기 유리기판상에 마스크 어셈블리가 배치될 때 상기 유리기판을 2차적으로 정렬하는 단계와,

   상기 유리기판을 2차적으로 정렬한 후, 상기 레이저가공조립체로부터 레이저 빔을 조사하는 단계와,

   상기 레이저 빔을 조사하는 단계와 동시에 상기 레이저 빔에 대향하여 상기 작업 테이블의 분사구로부터 상방으로 공기가 분사되는 단계를 포함하는 유리기판의 밀봉방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 분사구는 복수개의 디스플레이 패키지 각각의 실링재를 따라 그물 패턴으로 형성되며, 상기 그물 패턴의 분사구의 공기압은 동시에 소정압력으로 상승되는 단계와, 소정 압력까지 상승된 공기압을 하강시키면서 미세 조정하는 유리기판의 밀봉방법.

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