KR101350122B1 - 전자 소자들을 패키징하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

온도 감응이 제공되는, 예컨대, OLED들과 같은 소자용 패키지가 제공된다. 상기 패키지는 제1 유리 기판(12), 제2 유리 기판(16), 및 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16)을 분리시키고 상기 기판들(12, 16) 사이에 적어도 하나의 온도 감응 소자(18, 28, 36)를 기밀적으로 밀봉하는 월(14)을 갖는다. 상기 월(14)은 소결된 프릿을 포함하고, 상기 월의 적어도 일부는 상기 소결된 프릿의 유리 성분을 용융시킴으로써 상기 제2 기판(16)에 레이저 밀봉된다. 상기 월(14)을 따른 소정의 위치에서 상기 월(14)의 레이저-밀봉된 부분은 상기 패키지에 대한 더 큰 밀봉성과 강도를 제공하기 위해 2mm보다 더 크거나 같다. 상기 레이저 밀봉은 상기 패키지에 하우징된 상기 온도 감응 소자(들)을 사실상 열화시키지 않고 수행된다.

Description

전자 소자들을 패키징하는 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR PACKAGING ELECTRONIC COMPONENTS}

본 발명은 "Methods and Apparatus For Packaging Electronic Components"의 명칭으로 2007년 11월 30일에 출원된 미국특허출원번호 제 11/998,600호에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 디스플레이 장치들에 사용된 유기 발광 다이오드(organic light emitting diodes; OLED들)와 같은 전자 소자를 패키징하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

OLED-기반 디스플레이들은 액정표시장치(liquid crystal displays; LCD들)를 사용하는 현재 많은 응용들에서의 사용을 위해 고려되고 있다. OLED-기반 디스플레이들은 액정표시장치들보다 더욱 밝고 선명한 이미지들을 제공할 수 있으며, 또한 더 적은 전력을 요구한다. 하지만, OLED들은 산소와 수분에 대한 노출로 인한 손상에 민감하다. 이러한 노출은 상기 발광 소자의 유효 사용 수명의 감소에 이를 수 있다. 따라서, 기밀적 밀봉(hermetic sealing)은 OLED들의 장기적인 성능을 위한 기본적인 요건 중 하나이다.

에폭시 수지와 같은 유기 물질로 된 OLED-기반 디스플레이들을 기밀적으로 밀봉하는 노력들이 행해져 왔다. 사실상 더욱 좋은 성능을 갖는 대안 기술이 본 출원서의 양도인인 코닝 인코포레이티드에 의해 발전되어 왔다. 이 방법에 따르면, 프릿 함유 페이스트(frit-containing paste)는 예컨대, 수정 입자와 같은 유리 입자, 충전재 입자와, 예컨대, 하나 이상의 용매(solvents) 및 하나 이상의 바인더(binder) 및/또는 분산 보조제(dispersing aids)를 포함하는 전색제(vehicle)와의 혼합에 의해 만들어진다. 상기 페이스트는 제1 기판(예컨대, 제1 유리 시트)에 분산되고, 예를 들면, 소결된 프릿 패턴(sintered frit pattern)을 생성하도록 고온 퍼니스(furnac)를 사용하여 소결된다.

프릿 커버 유리 또는 단순히 커버로 알려진 과도적인 어셈블리는 하나 이상의 OLED 소자들을을 운반하는 제2 기판(예컨대, 제2 유리 시트)과 결합된다. 특히, 레이저 빔이 상기 소결된 프릿의 온도를 그 연화점 이상으로 국부적으로 올리기 위해 상기 소결된 프릿 패턴에 (가로지른) 걸쳐 스캔된다. 이러한 방법으로, 상기 소결된 프릿은 상기 제2 기판에 접착하고 상기 커버와 상기 제2 기판 사이에 간한 밀봉을 형성한다. 상기 소결된 프릿이 유기 물질과는 대조적인 유리 및 세라믹 물질이므로, 상기 프릿 밀봉을 통하 산소와 수분의 침투는 OLED 소자를 밀봉하는데 이전에 사용된 상기 에폭시 밀봉을 통한 것보다 훨씬 더 느릴 것이다.

예를 들어, 대각선 길이가 14인치 이상인 풀 사이즈(full-size) TV들과 같은 더 큰 크기의 OLED 소자들의 밀봉은 셀폰, PDA들, 및 기타 이동 전자 장치에 사용된 것과 같은 더 작은 OLED 소자들보다 더욱 많은 어려움이 있다. 전형적인 소형 OLED 소자에 있어, 약 0.7 -1.0mm의 밀봉 폭을 갖는 소결된 프릿은 충분히 입증되었다. 특히, 이러한 밀봉 폭은 전형적인 디스플레이가 1-3년 동안 성공적으로 동작하도록 하는 충분한 수분과 산소 벽을 제공한다는 것을 알았다. 게다가, 이러한 밀봉 폭은 이러한 소형 소자들에 대한 충분한 기계적 강도를 제공한다. 또한, 상기 소형 밀봉 폭은 밀봉을 위해 소형 OLED 소장에 이용가능한 제한된 공간과 호환가능하다. 예를 들어, 전형적인 소형 OLED 소자에 있어, 밀봉에 전용될 수 있는 엣지 영역은 1.0-1.5 mm에 불과한 폭을 갖는다.

소형 소자들을 비교하면, TV들과 같은 대형 OLED 소자들은 더 긴 서비스 시간을 필요로 하고, 더 많은 기계적 요구 조건들을 갖는다. 그 결과, OLED들과 같은 민감성 전자 소자들에 대한 대형 패키지에 대한 요구가 증가된다. 따라서, 물과 산소의 유입으로부터 더 강하고 및/또는 더 큰 보호를 제공하는 밀봉을 갖는 전자 소자들을 패키징하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

제1 양태에 따르면, 본 발명에 따른 패키징 방법은, (A) 제1 기판(12), 제2 기판(16), 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16)을 분리시키는 월(wall; 14), 및 상기 제1 및 제2 기판(12, 16) 사이에 배치되는 적어도 하나의 온도 감응 소자(18, 28, 26)를 제공하는 단계로서, 상기 월(14)은 용융 온도(T_frit-melt)를 가지는 소결된 유리 프릿과 열화 온도(T_degrade)를 가지는 상기 적어도 하나의 온도 감응 소자(18, 28, 36)를 포함하고, 상기 월(14)은 상기 제1 기판(12)에 접합되어 있고 상기 제2 기판(16)과 접촉하며;

(B) 상기 월(14)에 직경(D_beam)을 가지는 레이저 빔을 조사하는 단계; 및

(C) 속도(S)로 상기 월(14)의 길이를 따라 상기 빔을 트래버싱하여(traverse) 상기 월(14)을 가열하고 상기 제2 기판(16)에 상기 월(14)의 폭의 적어도 일부를 밀봉하는 단계를 포함하며,

여기서,

(i) 상기 적어도 하나의 온도 감응 소자(18, 28, 36)의 엣지와 상기 월(14)을 따른 소정의 위치에서의 상기 제2 기판(16)에 밀봉된 상기 월(14)의 일부의 엣지 간 최소 거리는 L_min이고;

(ii) 상기 월(14)을 따른 소정의 위치에서의 상기 제2 기판(16)에 밀봉된 상기 월(14)의 일부의 최소 폭(40)은 W_{seal - min}이며,

(iii) D_beam, L_min, W_seal-min, T_frit-melt, T_degrade, 및 S는 하기 관계식들을 만족한다:

(a) W_{seal - min} ≥ 2 mm,

(b) D_beam > W_{seal - min},

(c) S ≥(11 mm/sec)·(D_beam/2 mm)·(0.2 mm/L_min)·(65℃/T_degrade)², 및

(d) S ≤ (130 mm/sec)·(D_beam/2 mm)·(450℃/T_{frit - melt})².

제2 양태에 따르면, 본 발명에 따른 패키지는,

제1 유리 기판(12), 제2 유리 기판(16), 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16)을 분리시키는 월(14), 및 산소 및/또는 수분에 감응하고 상기 월(14)에 의해 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16) 사이에 기밀적으로 밀봉되는 적어도 하나의 소자(18, 28, 36)를 포함하고, 상기 월(14)은 용융 온도(T_{frit - melt})를 가지는 소결된 유리 프릿을 포함하며, 상기 적어도 하나의 소자(18, 28, 36)는 열화 온도(T_degrade)를 가지는 패키지로서,

여기서,

(i) 상기 월(14)의 폭(42)의 적어도 일부는 상기 제2 기판(16)에 레이저 밀봉되고;

(ii) 상기 월(14)을 따른 소정의 위치에서의 상기 제2 기판(16)에 밀봉된 상기 월(14)의 일부의 최소 폭(40)은 W_{seal - min}이며;

(iii) 상기 적어도 하나의 소자(18, 28, 36)의 엣지와 상기 월(14)을 따른 소정의 위치에서의 상기 제2 기판에 밀봉된 월의 일부의 엣지 간 최소 거리는 L_min이며;

(iv) W_{seal - min}, L_min, 및 T_{frit - melt}는 하기 관계식들을 만족하는 것을 특징으로 한다:

(a) W_{seal - min} ≥ 2 mm,

(b) 0.2 mm ≤ L_min ≤ 2.0mm, 및

(c) T_{frit - melt} ≥ 6.0·T_degrade.

본 발명의 상기 제1 및 제2 양태들의 소정의 실시 예들에서, W_{seal - min}은 7mm보다 작거나 같다. 바람직하게, W_{seal - min}은 6mm보다 작거나 같고, 3mm보다 크거나 같으며, 예를 들면, W_{seal - min}은 대략 5mm와 같다.

제3 양태에 따르면, 본 발명에 따른 패키지는, 제1 프릿 유리 기판(12), 제2 유리 기판(16), 소결된 유리 프릿을 포함하고 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16)을 분리시키는 월(14), 및 산소 및/또는 수분에 감응하고 상기 월(14)에 의해 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16) 사이에 기밀적으로 밀봉되는 적어도 하나의 소자(18, 28, 36)를 포함하고, 상기 월(14)은 다수의 분리된 칸막이(compartment)(32)를 포함하며, 각 칸막이(32)는 산소 및/또는 수분이 상기 서브-월들(30) 중 적어도 두 개가 브리치되는(breached) 경우에만 상기 칸막이를 통해 통과할 수 있도록 배열된 다수의 서브-월들(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제4 양태에 따르면, 본 발명에 따른 패키지는, 제1 유리 기판(12), 제2 유리 기판(16), 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16)을 분리시키는 월(14), 및 산소 및/또는 수분에 감응하고 상기 월(14)에 의해 상기 제1 및 제2 기판들(12, 16) 사이에 기밀적으로 밀봉되는 적어도 하나의 소자(18, 28, 36)를 포함하고, 상기 월(14)은 소결된 유리 프릿 및 (i) 유기 물질, 예컨대, 에폭시 수지를 포함하고 (ii) 소결된 프릿을 포함하는 두 개의 서브-월 사이에 위치되는 서브-월(34)을 포함하는 다수의 서브-월들(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다양한 양태들의 개요에 사용된 도면 부호들은 독자의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되고 해석되어서는 안 된다. 보다 일반적으로, 상술한 일반적 설명과 하기의 상세 설명 모두는 본 발명의 바람직한 실시 예일 뿐이며, 본 발명의 성격 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임 워크를 제공하는 것으로 의도된다.

본 발명의 추가 특징들 및 이점들은 상세 설명에서 기술되며, 그에 이어 일부가 설명 또는 여기에 기술된 바와 같이 본 발명을 실시하여 알게 된 것으로부터 당업계의 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 이해될 것이다. 수반된 도면들은 본 발명의 보다 나은 이해를 제공하도록 포함되며, 이 명세서의 일부로 병합 및 구성된다. 이 명세서와 도면들에서 개시된 본 발명의 다양한 특징들은 소정의 모든 조합들에 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따르면, 수분과 산소 침투성이 낮을수록 제품 수명이 더 길어지고, 강도가 상기 밀봉된 프릿의 폭에 관계되므로 더 높은 기계적 강도, 및/또는 기밀적 배리어(barrier)와 높은 기계적 강도를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 도식적인 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그에 접합된 소결된 프릿 패턴으로 된 유리 시트의 측단면도이다.
도 3은 프레임 형상을 갖는 대로 상기 소결된 프릿 패턴을 나타내는 도 2의 유리 시트의 상면도이다.
도 4는 본 발명에 관련된 다양한 기하학적 관계들을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 5a는 세 개의 각기 다른 소결된 프릿 폭에 대해 레이저 전력과 레이저 스캐닝 속도 사이의 관계를 나타내는 구성도이다.
도 5b는 네 개의 각기 다른 레이저 스캐닝 속도에 대해 레이저 전력과 소결된 프릿 폭 사이의 관계를 나타내는 구성도이다. 이 도면에서의 수직 축은 와트로 표시된 레이저 전력이고, 수평축은 밀리미터로 표시된 소결된 프릿 폭이다.
도 6은 본 발명의 특정 실시 예와의 접속에 사용될 수 있는 열적 관리 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 7은 단일 소결된 프릿 월(wall)을 사용한 본 발명의 실시 예를 나타내는 개략도이다.
도 8은 네스트형 서브-월(nested sub-wall)로 구성된 소결된 프릿 월을 사용한 본 발명의 실시 예를 나타내는 개략도이다.
도 9는 소결된 프릿으로 구성된 네스트형 서브-월(nested sub-wall) 및 유기 물질로 구성된 서브-월을 포함하는 월을 사용한 본 발명의 실시 예를 나타내는 개략도이다.
도 10은 국부적 결함으로 인한 누설을 완화시킬 수 있는 격리된 칸들(compartments)을 갖는 월을 사용한 본 발명의 실시 예를 나타내는 개략도이다.

상기에 논의된 바와 같이, 그 소정의 양태에 따르면, 본 발명은 예를 들면, OLED들과 같은 온도 민감성 요소들의 레이저 밀봉에 의한 패키징에 관한 것이며, 이때 과도적인 밀봉은 더 큰 강도 및 더 긴 유효 사용 수명을 갖는 패키지를 제공하기 위해 더 넓은 폭(이를 테면, 더 큰 W_{seal - min})을 갖는다.

도 1은 제1 기판(12), 소결된 프릿 패턴(14), 제2 기판(16), 적어도 하나의 OLED 소자(18), 및 상기 OLED 소자와 전기적 접속되는 적어도 하나의 전극(20)을 포함하는 일반적으로 도면부호 10으로 지정된 기밀하게 밀봉된 OLED 디스플레이 장치의 개략적인 측단면도이다. 전형적으로, OLED 소자(18)는 애노드 전극 및 캐소드 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 도 1의 전극(20)은 어느 쪽이나 전극을 나타내려는 것이다. 단순화를 위해 단일 OLED 소자가 도시되었으나, 디스플레이 장치(10)는 거기에 배치된 많은 OLED 소자들을 가질 수 있다. 전형적인 OLED 소자(18)는 하나 이상의 유기적 층(미도시) 및 애노드/캐소드 전극들을 포함한다. 하지만, 소정의 공지된 OLED 소자(18) 또는 장래의 OLED 소자(18)가 디스플레이 장치(10)에 사용될 수 있음을 당업계의 당업자들에 의해 쉽게 이해될 것이다. 게다가, 또 다른 유형의 박막 장치가 OLED 소자(18)뿐만 아니라 본 발명의 패키지에 하우징될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 박막 센서, 광전지 셀 등은 본 발명을 사용하여 제조될 수 있다.

일 실시 예에서, 제1 기판(12)은 예를 들면, 코닝 인코포레이티드 코드 1737, EAGLE^2000® 또는 EAGLE XG^TM 유리 또는 Nippon Electic Glass Co., NHTechno, 및 Samsung Corning Precision Glass Co.에 의해 생성된 용융 유리인 용융 공정을 사용하여 생성된 투명한 박막 유리 시트이다. 대안적으로, 제1 기판(12)은 OA10 유리 및 OA21 유리를 생성하기 위해 다른 공정, 예컨대, Asahi Galss Co.에 의해 사용된 플로트(float) 공정에 의해 생성될 수 있다. 제2 기판(16)은 제1 기판(12)과 같은 동일한 유리로 만들어질 수 있거나, 불투명 기판일 수 있다.

제1 기판(12)을 제2 기판(16)에 밀봉하기 전에, 프릿-함유 페이스트가 미리 결정된 패턴으로 제1 기판(12)의 주요 표면에 증착되며, 이는 전형적으로 선(line) 또는 다수의 접속선을 따라 제1 기판(12)의 프리 엣지(13)로부터 약 1mm 이격되어 배치되며, 전형적으로 폐쇄된 프레임 또는 월의 형상으로 증착된다. 여기에 사용된 바와 같이, 단어 "월(wall)"은 패키지의 내부와 외부 대기 사이의 배리어(barrier)의 감지에 사용된다. 이와 같이, 예를 들면, 그것은 원형, 사각형, 직사각형, 삼각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 하기에 논의된 바와 같이, 본 발명의 소정의 실시 예들에서, 상기 월은 서브-월로 구성될 수 있다(도 8-10 참조).

바람직하게, 제1 기판(12)에 증착된 후, 상기 프릿-함유 페이스트는 제2 기판(16)에 밀봉되기 전 소결된다. 이를 달성하기 위해, 상기 증착된 페이스트는 예를 들면 그것이 제1 기판(12)에 부착되도록 가열될 수 있으며, 그 후 상기 기판/가열된 페이스트 조성물은 제1 기판(12)에 접합된 소결된 프릿 패턴(14)의 소정의 어셈블리를 형성하기 위해 상기 페이스트를 소결하는(또한 당업계에서 상기 페이스트를 "파이어링(firing)"하거나 또는 "병합(consolidating)"하는 것으로 일컫는) 퍼니스에 배치될 수 있다. 대안적으로, 초기 가열 단계는 상기 기판/페이스트 패턴 조성물이 소결을 위한 퍼니스로 직접 배치된 채 생략될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 상기 소결은 전체 유리 시트보다는 상기 페이스트 패턴과 주변 기판을 단지 가열함으로써 수행될 수 있다. 이러한 국부적인 가열은 동시에 전체 페이스트 패턴에 대해 또는 연속적인 부분들에 대해 수행될 수 있다. 일반적으로, 초기 가열 단계를 갖는 상기 퍼니스 방법은 상기 초기 가열 동안 예컨대, 유기 바인더 물질과 같은 전색제의 유기 성분이 소진되므로 바람직한다. 이러한 소결 온도와 시간은 물론 상기 페이스트의 조성물, 특히 페이스트의 유리 입자의 조성물에 좌우한다.

소결된 프릿 패턴(14)이 형성된 후, 그것은 필요 시 원한다면, 상기 프릿 선을 따르는 높이 변화가 장치(10)에 적용에 좌우하는 20 마이크론보다 더 큰 10 마이크론의 전형적인 목표 높이(H)를 갖고 약 2-4 마이크론을 초과하지 않도록 그라운드될 수 있다; 하지만, 더욱 전형적인 높이(H)는 약 14-16 마이크론이다. 상기 높이 변화가 더 크다면, 유리 시트(12)와 기판(16)이 결합될 때 상기 소결된 프릿 패턴과 제2 기판(16) 사에 형성될 수 있는 갭은 상기 소결된 프릿 패턴(14)이 레이저 밀봉 동안 용융될 때 폐쇄될 수 있거나, 또는 상기 갭은 상기 기판들 중 하나 또는 모두는 특히 냉각 동안 갈라질 수 있다. 적당하나 너무 두껍지 않은 프릿 높이(H)는 상기 레이저 밀봉이 제1 기판(12)의 뒤쪽으로부터 수행되도록 한다. 소결된 프릿 패턴(14)이 너무 얇으면, 그것은 상기 레이저 방사를 흡수하기에 충분한 물질을 남기지 않아 실패할 것이다. 상기 패턴이 너무 두꺼우면, 그것은 용융을 위해 상기 제1 기판의 표면에서 충분한 에너지를 흡수할 수 있으나, 상기 프릿 근처 기판(16)의 영역에 도달로부터 상기 소결된 프릿을 용융하기 위해 요구된 필수 에너지를 막을 것이다. 이는 대개 상기 제1 및 제2 기판의 불량한 또는 허점이 있는 결합을 초래한다.

상기 소결된 프릿 패턴(14)이 그라운드인 경우, 제1 기판(12) 및 그에 부착된 소결된 프릿 패턴(14)의 어셈블리는 축적되었을 수 있는 소정의 잔해를 제거하기 위해 약한 초음파 세정 환경을 거칠 수 있다. 세정 동안, 온도는 상기 소결된 프릿 패턴(14)의 열화(degradation)를 막기 위해 저온으로 유지될 수 있다. 세정 후(수행된 경우), 최종 처리 단계는 잔여 수분을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 어셈블리는 6시간 이상 동안 100℃의 온도로 진공 오븐에 배치될 수 있다.상기 오븐으로부터 제거 후, 상기 어셈블리는 먼지와 잔해의 축적을 막기 위해 청정실 박스(box)에 배치될 수 있다.

상기 밀봉 공정은 하나 이상의 OLED들(18) 및 기판(16) 상에 증착된 하나 이상의 전극들(20)을 갖는 기판(16)의 상부에 제1 기판(12)과 소결된 프릿 패턴(14)의 어셈블리를 배치하는 단계를 포함하며, 이러한 방식으로 상기 소결된 패턴, 하나 이상의 OLED들, 및 전극들은 상기 프릿 패턴의 두께에 의해 분리된 상기 제1 및 제2 기판(12 및 16) 사이에 끼워진다. 약한 압력이 상기 밀봉 공정 동안 접촉되어 그들을 유지하도록 상기 제1 및 제2 기판(16)에 인가될 수 있다.

그 후, 레이저 빔은 제1 기판(12)을 통해 프릿 패턴(14) 위로 향하게 된다. 대안적으로, 기판(16)이 밀봉 파장에서 투명하다면, 밀봉은 기판(16)을 통해, 또는 양쪽 기판들을 통해 수행될 수 있다. 각 경우에, 상기 빔 또는 빔들은 상기 소결된 프릿의 유리 성분이 용융되어 기판(16)에 기판(12)을 접속 및 접합하는 기밀적 밀봉을 형성하도록 상기 패턴을 국부적으로 가열하기 위해 상기 소결된 프릿 패턴 위를 가로지른다. 상기 소결된 프릿 밀봉(14)으로 인한 기판(12 및 16) 사이의 갭은 OLED 소자(18)용 기밀적 봉합체(envelope) 또는 패키지를 형성한다. 특히, 상기 패키지는 상기 패키지의 면을 형성?는 두 개의 기판 및 상기 패키지의 월을 형성하는 소결된 프릿(14)을 포함한다. 상기 패키지의 기밀적 밀봉은 대기 환경에서 산소와 수분이 OLED 디스플레이(10)로 들어가는 것을 방지함으로써 OLED(들)(18)을 보호한다.

접합 동안 사용된 상기 레이저 빔 또는 빔들은 예를 들면, 상기 소결된 프릿 패턴 내에서의 온도 기울기가 좀 더 서서히 기울도록 디포커싱될 수 있다. 상기 기울기가 너무 급격한 경우(포커스가 너무 타이트한 경우), OLED 디스플레이(10)는 크랙킹에 이은 실패를 나타낼 수 있다는 점을 염두에 두어야 한다. 상기 소결된 프릿 패턴은 일반적으로 용융 동안 웜업(warm up) 및 쿨 다운(cool down)이 요구된다. 게다가, 사용 전, 상기 제1 기판(12)과 소결된 프릿 패턴(14)의 어셈블리는 용융 전에 O₂ 및 H₂O의 재-흡착(re-adsorption)을 막기 위해 바람직하게는 불활성 기체(inert atmosphere)에 저장된다.

소결된 프릿 패턴 위로 레이저 빔을 가로지름으로써 기밀적으로 밀봉된 패키지의 형성에 대한 더 자세한 세부사항들은 공통으로 양도된 미국특허출원 공개번호 제2006/0082298호, 제2007/0128965호, 제2007/0128966호, 및 제2007/0128967호에서 찾아낼 수 있으며, 그들 전체의 내용이 여기에 참조로서 병합된다.

마찬가지로, 상기 패키지의 월을 형성하는 상기 소결된 유리 프릿에 대한 적당한 조성물은 "Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication"로 명칭된, 공통으로 양도된 미국특허출원 공개번호 제2005/0001545호에서 찾을 수 있으며, 이는 미국특허번호 제6,998,776호의 부분 계속 출원이며, 그 둘 모두의 전체 내용은 여기에 참조로서 병합된다. 상기 소결된 프릿의 유리 성분에 대한 현재 바람직한 유리는 다음을 포함한다: 22.92 몰%의 Sb₂O₃, 46.10 몰%의 V₂O₅, 0.97 몰%의 TiO₂, 0.97 몰%의 Al₂O₃, 2.61 몰%의 Fe₂O₃, 및 26.43 몰의 P₂O₅; 상기 소결된 프릿의 충전재 입자에 대한 현재 바람직한 세라믹은 다음을 포함한다: 50 몰%의 SiO₂, 25 몰%의 Al₂O₃, 및 25 몰%의 Li₂O. 현재 공지거나 계속 발전된 기타 소결된 유리 프릿은 물론 본 발명의 입자에 사용될 수 있다.

상기에 논의된 바와 같이, 대형의 디스플레이들, 이를 테면, 대각선이 적어도 14 인치를 갖는 디스플레이들은 현재 OLED들의 밀봉에 대한 기존 공정에 도전한다. 대형 디스플레이들은 상기 밀봉에 의해 제공된 배리어를 통해 침투하는 물과 산소에 대한 더 많은 기회가 있다는 것을 의미하는 더 긴 밀봉 길이를 갖는다. 중요하게, OLED 디스플레이 열화는 상기 디스플레이 영역 전체에 걸쳐 균일하게 발생하지 않으나, 일차적으로 누설 위치들 다음에 일어난다. 따라서, OLED 디스플레이의 열화율은 상기 밀봉 둘레인 누설 위치들 다음 영역과 대략 동일하다. 대형 OLED 장치들은 대형 밀봉 둘레를 갖는다. 특히, 전형적인 디스플레이의 영상비(aspect ratios)에 대해, 그 둘레에 대한 상기 디스플레이 영역의 영상비는 상기 디스플레이 크기에 비례한다.

물과 산소 투과율을 저하시키기 위한 한 방법은 상기 밀봉의 폭을 증가시키는 것이다. 일반적으로 말해, 상기 투과율은 소결된 유리 프릿으로 구성된 밀봉에 대한 밀봉 폭에 지수적으로 크기조절된다. 따라서, 소형 OLED, 예컨대 셀 폰에서의 사용을 위한 OLED의 수명은 0.7-1.0mm 밀봉 폭을 가질 때 1-2년 정도이며, 그 후 최소 밀봉 폭이 5mm인 소결된 프릿을 가지는 장치의 수명은 약 50년 정도가 될 것이다. 게다가, 더 넓은 밀봉 복은 또한 상기 장치의 전체 기계적 강도를 향상시킬 것이다.

소결된 프릿 밀봉의 효과적인 폭을 증가시키기 위한 한 방법은 서로 안에 네스트형(nested) 다수의 서브-월로 구성된 월을 사용하는 것이다(예를 들면, 도면 부호 14는 상기 월을 나타내고, 도면 부호 30은 소결된 유리 프릿 서브-월을 나타내는 도 8-10을 참조하라). 상기 서브-월은 예를 들면, 이전에 사용된 0.7=1.0 mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 이러한 다수의 서브-월의 존재는 상기 패키지의 기밀성 및 그 강도 모두를 증가시킨다.

불행하게도, 본 발명과 관련하여, 그들 자체에 및 자체의 다수의 소결된 프릿 서브-월은 중요한 밀봉 챌린지들(challenges)이 존재한다는 것이 발견되었다. 자세하게, 상기 서브-월들 중 하나는 소형 OLED 패키지에 사용된 기술들을 사용하여 레이저 밀봉될 수 있을 것이나, 레이저 밀봉이 또 다른 서브-월에 수행되었을 때, 상기 레이저에 의해 생성된 열은 제1 서브-월의 밀봉에 손상을 준다는 것을 알았다. 특히, 상기 제2 서브-월의 밀봉은 이웃하는 제1 서브-월을 바람직하게는 열 팽장의 결과로서 디라이네이트(delaminate)되는 것을 알게 되었다. 따라서, 레이저 밀봉에 있어서, 소결된-프릿 서브-월의 네스트형 세트는 동시에 함께 밀봉되어 있는 모든 서브-월을 갖는 한 두꺼운 월로 처리되도록 요구된다.

도 4는 본 발명에 관련된 다양한 기하학적 관계를 나타내는 개략도이다. 이 도면에서, 도면 부호 36은 예컨대, OLED와 같은 온도 민감 소자를 나타내며, 도면 부호 14는 상기 온도 민감 소자에 대한 조립 패키지의 월을 나타낸다. 월(14)은 1) 단일 소결된 유리 프릿(예를 들어, 도 1 및 7 참조), 2) 다수의 소결된-프릿 서브-월들(예를 들어, 상기 소결된-프릿 서브-월이 도면 부호 30에 의해 식별될 경우, 도 8 및 10 참조), 또는 3) 소결된-프릿 서브-월과, 예컨대, 에폭시 수지와 같은 유기 물질로 구성된 하나 이상의 추가 서브-월의 조합(상기 소결된-프릿 서브-월이 도면 부호 30에 의해 식별되고, 유기 물질로 구성된 상기 서브-월이 도면부호 34에 의해 식별되는 도 9를 참조)일 수 있다.

도 4에서, 월(14)의 전체 폭이 라인(42)으로 도시되고, 밀봉 폭이 라인(40)으로 도시되며, 상기 밀봉 폭은 상기 제2 기판에 밀봉된 레이저가 되는 상기 월의 일부이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 월(14)은 서브-월을 포함하지 않는다. 서브-월이 사용되면, 상기 전체 폭은 단순히 최내측(innermost) 서브-월의 최내측 엣지와 최외측(outermost) 서브-웰의 최외측 엣지 간 거리이며, 상기 월이 상기 제2 기판에 밀봉된 레이저가 될 경우상기 밀봉 폭은 상기 최내측과 최외측 위치들 간 거리이다.

밀봉 폭(40)은 전체 폭(42)과 동일하거나, 도 4에 도시된 바와 같이 밀봉되지 않은 부분(38)을 남기도록 상기 전체 폭보다 작을 수 있다. 또한, 상기 밀봉 폭은 도 4에 도시된 바와 같이 균일하거나, 상기 월의 길이를 따라 변할 수 있다. 어느 경우든, 상기 밀봉 폭은 최소값, 즉, W_{seal - min}에 의해 특성화된다. 도 4에 도시된 균일한 밀봉 폭의 경우, W_{seal - min}은 라인(40)의 길이와 같다; 일반적인 경우, W_{seal - min}은 상기 월의 길이를 따르는 소정의 장소에서 상기 월의 밀봉 부분의 가장 작은 가로 폭이다.

또한, 도 4는 온도 감응 소자(36)와 월(14) 사이의 공간적 관계를 나타낸다. 특히, 도면 부호 44는 상기 온도 감응 소자의 엣지와 상기 제2 기판에 밀봉된 월의 일부의 엣지 간 최소 거리(L_min)를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 온도 감응 소자와 상기 월의 밀봉된 부분 간 간격은 일정하며, 이러한 간격은 상기 월의 구성 및 상기 월에 의해 정의된 패키지 내에서 상기 온도 감응 소자 또는 요소들의 배치에 좌우하는 월을 따라 각기 다른 위치들에서 다를 수 있다. 상기 간격이 변하는 경우에, L_min은 상기 월의 길이를 따라 어느 곳에서든 최소 간격이다.

0.7-1.0mm 범위 내의 폭을 갖는 소결된 유리 프릿의 레이저 밀봉과 관련하여, 레이저 전력과 밀봉 속도의 소정의 조합이 허용가능함을 알았다. 예를 들어, 가우시안(Gaussian) 세기 분포를 갖는 레이저 빔이 적합하다는 것을 알았으며, 상기 빔 직경은 상기 소결된 유리 프릿 폭의 1.8배이다. 0.7-1.0mm 소결된 프릿에 있어서, 이러한 관계는 상기 소결된 프릿에 걸쳐 균일한 온도 분포 및 상기 소결된 프릿을 따른 유효 가열/냉각률을 제공한다. (여기에 사용된 바와 같이, 빔 직경(D_beam)은 ISO 11146 표준의 빔 크기의 1/e² 해상도를 사용하여 결정된다는 것을 염두에 두어야 한다. 즉, 상기 레이저 빔의 경계는 빔 세기가 그 최대값의 1/e²로 떨어지는 위치로 정의된다.)

더 큰 빔 직경과 더 큰 소결된 프릿 폭에 있어서, 세로 방향으로 각 개별 위치가 가열되는 시간 양은 크게 변화한다. 특히, 동일한 선형 가열 비율을 갖기 위해, 더 큰 레이저 스폿 크기는 더 높은 스캐닝 속도를 요구한다. 다른 방법을 살펴보면, 1.8mm 빔 크기와 9mm 빔 크기에 대한 동일한 스캐닝 속도에서의 밀봉은 5배로 선형 가열 비율을 효과적으로 감소시키는 것을 의미할 것이다. 이러한 고려는 5mm의 밀봉된 프릿 폭이 상당히 높은 전력과 1.8mm 스폿 크기를 갖는 1mm 프릿의 속도보다 거의 5배 더 빠른 밀봉 속도를 갖는 9mm의 레이저 스폿 크기를 요구할 것이다.

보다 일반적으로, 상기 밀봉 월의 폭에 있어서의 변화는 상기 패키지에 공급된 열의 양이 더 얇은 월과 비교하여 훨 더 크게 되므로, 상기 레이저, 스캐닝 속도, 및 가장 중요한 열 관리에 대한 전력 조건을 변경한다. 게다가, 또한 빔 형태에 있어서의 변화는 패키징 되어 있는 온도 감응 소자(들)에 대한 밀봉 공정의 역효과를 감소시키는데 상응하게 된다.

일반적으로, 속도와 전력은 상기 소결된 프릿을 용융시키고 이에 따라 상기 제2 기판과 밀봉을 형성하는데 필요한 온도가 전력과 속도와 상관없이 동일하므로 연결된다. 하지만, 열 확산이 발생한 것보다 더 낮은 속도에서 상기 유리의 더 넓은 가열된 영역으로 유도하고 이에 따라 패키징되어 있는 온도 감응 소자(들)에 더 큰 손상을 줄 가능성이 있다.

도 5a 및 5b는 레이저 전력과 레이저 스캐닝 속도 간 관계를 결정하기 위해 각기 다른 빔 크기와 소결된 프릿 폭으로 수행된 실험값과 계산값의 결과를 나타낸다. 도 5a에서 수평축은 mm/s로 표시된 스캐닝 속도이고, 수직축은 상기 프릿을 그 용융 온도로 가열하는데 요구된 와트로 표시된 레이저 전력이다; 도 5b에서 상기 수평축은 mm로 표시된 소결된 프릿 폭이고, 상기 수직축은 상기 프릿을 그 용융 온도로 가열하는데 요구된 와트로 표시된 레이저 전력이다. 도 5b에서, 5mm보다 큰 소결된 프릿 폭과 800와트보다 큰 전력에 대해 나타낸 값은 더 작은 폭과 더 낮은 전력에 대해 획득된 측정값에 기초한 계산된 값이다.

또한, 도 5b는 수평 라인(22)과 수직 라인(24)을 포함한다. 수평 라인(22)은 현재 상업적으로 이용가능한 레이저들의 전력, 이를 테면, 3000-4000와트 범위의 레이저 전력에 기초한 레이저 전력에 대한 실제 상한가를 나타낸다. 이용가능하나, 이러한 고전력 레이저들은 고가이고, 따라서 비용 효율성 측면에 있어, 1000와는보다 적거나 같은 전력을 갖는 레이저들이 바람직하다. 수평 라인(24)은 이 기준이 적용될 때, 레이저 밀봉되어 있는 상기 소결된 프릿의 폭이 바람직하게는 약 7mm보다 작다는 것을 나타낸다.

상술한 관점에 있어서, 소결된 프릿 폭이 클수록 더 높은 레이저 전력과 더 빠른 스캐닝 속도를 필요로 한다는 것을 알 수 있다. 특히, 소결된 프릿 폭이 클수록 상기 패키지 내에 온도 감응 소자(들)에 대한 손상뿐만 아니라, 유리에서 열적 스트레스를 피하기 위해 더 빠른 스캐닝 속도를 요구한다.

일반적으로, 레이저 밀봉 동안 국부적인 온도는 전력 밀도와 상기 전력 0.5에 대한 속도로 선형적으로 스케일 조절된다. 실험적으로, 상기 소결된 프릿 폭보다 적어도 1.5(바람직하게는, 적어도 1.8)배 큰 직경을 갖는 가우시안형 빔은 중앙에서 달성된 온도들로 제공된 우수한 품질, 균일한 밀봉을 제공하며, 상기 소결된 프릿의 엣지는 상기 소결된 프릿의 유리 성분을 용융시키기에 충분히 높다. 5mm 프릿에 대해, 이는 9mm 가우시안 빔을 초래한다. 다른 빔 형태들에 대해, 상기 빔 폭은 유사하게 결정될 수 있다.

예를 들면, 가우시안 빔은 예컨대, 뉴포트 굴절형 빔 쉐이퍼(beam shaper), 카탈로그 넘버 GBS-NIR-H(뉴포트 코포레이션, 어바인, 캘리포니아)와 같은 빔 쉐이핑 장비를 사용하여 플랫 탑 빔(flat top beam)으로 변환될 수 있다. 9mm 가우시안 빔과 5mm 소결된 프릿에 대해, 상기 소결된 프릿의 중심에서의 온도 대 그 엣지에서의 온도비는 다음과 같이 추정될 수 있다:

T_edge/T_center ~ P_center/P_edge * (a_center/a_edge)^0.5

상기 파라미터들에 대해, 가우시안 빔에 대한 T_edge/T_center는 0.48과 같고, 이는 우수한 품질의 밀봉을 제공하는 것을 알았다. 플랫 탑 빔의 경우, P_center=P_edge. 그 결과, 상기 빔 직경은 상당히 더 작을 수 있는데, 예컨대, a_center/a_edge는 대략 1.15일 수 있다. 이는 라운드형 플랫 탑 빔에 대해, 상기 빔 직경은 상기 소결된 프릿의 폭보다 1.05(바람직하게는, 1.15-1.2) 배 더 크게 되도록 요구할 뿐임을 알았다. 이는 가우시안 빔에 따라 동일한 전력 밀도에 대한 전력에 있어서 상당한 절약이 된다.

또한, 상기 관계는 좀 더 일반적인 다음의 관계식을 사용하여 얻을 수 있다:

T_edge/T_center ~ (P_center/P_edge)(D_beam/a)^0.5(F(Dg,Df,h)),

여기서, 상기와 같이 P는 전력 밀도이고, D_beam은 빔 직경이며, a는 상기 프릿 엣지에서의 빔 직경의 세크먼트 길이이고, F(Dg,Df,h)는 확산 함수이며, 여기서 Dg는 유리 기판에 대한 열 확산율이고, Df는 소결된 프릿에 대한 열 확산율이며, h는 프릿 폭이다. 9mm의 직경을 갖는 가우시안 빔과 5mm의 소결된 프릿 폭을 갖는 경우, 상기 관계식은 T_center의 0.6-0.7에 대한 추정값을 제공한다.

플랫 탑 빔의 경우, F(Df,Dg,h)는 가우시안 빔에서와 대략 동일할 것이다. D_beam/a는 상기 플랫 탑 빔에 대한 상기 빔 직경이 가우시안 빔에 대해 D_beam/h=1.5(바람직하게는, 1.8) 대신 D_beam/h=1.5(바람직하게는, 1.15)로 감소될 수 있는 것을 의미하는 약 2가 되도록 요구한다.

상기에 나타낸 바와 같이, 소결된 프릿이 넓을수록, 더 큰 빔 직경에 대한 조건들 및 프릿 노출의 동일한 선형 속도는 사용되도록 요구된 더 높은 전력 밀도와 더 빠른 변환 속도(translation speeds)를 의미한다. 변환 속도(스캐닝 속도)와 상기 시스템의 다른 파라미터들 간 관계는 다음과 같이 획득될 수 있다.

지나친 열 손상을 생성하지 않고 우수한 밀봉을 획득하기 위해, 바람직하게는 하기의 관계식이 충족된다:

K1*T_frit(edge)< τ^0.5 < K2*T_glass(x),

여기서, τ는 노출 시간이고, K1 및 K2는 상기 레이저 전력 밀도와 그 분포에 좌우되는 스케일링 계수이며, T_frit(edge)은 용융을 달성하기 위해 요구된 그 엣지에서 상기 소결된 프릿의 온도이고, T_glass(x)는 상기 온도 감응 소자(들)이 패키지되어 있지 않기 위해 충분히 낮도록 요구하는 상기 소결된 프릿의 엣지로부터 거리 x에서 상기 유리 기판의 온도이다. 이 관계식에서 표현된 바와 같이, 상기 레이저에 의한 상기 프릿의 노출 시간은 그 두께를 통한 모든 프릿을 용융시키기에 충분히 길고, 게 되도록 요구한다. 상기 소결된 프릿의 엣지로부터 거리 x에서의 유리가 너무 뜨겁지 않도록 충분히 짧게 되도록 요구한다.

전형적인 값들은 Tfrit(edge)> 450℃이고, T_glass(x=0.2mm)< 85℃이다(이를 테면, 실온으로부터 델타 T는 65℃와 같다). 상기 노출 시간은 단순히 상기 빔의 직경과 관련되는 것으로, τ=D_beam/S이며, 여기서, D_beam은 빔 직경이고, S는 상기 소결된 프릿에 걸친 상기 레이저의 스캐닝 속도이다. 15 마이크론 프릿에 있어 그 높이 내내 용융되도록 하기 위해, τ는 약 15ms(바람직하게는, 2mm 빔 직경에 대한 75mm/s의 스캐닝 속도에 해당하는 25ms)보다 더 큰 것을 요한다. x > 0.2mm에서 충분한 유리 냉각을 유지하기 위해, τ는 180ms보다 더 작게 되는 것을 요한다. 이러한 범위는 전형적인 소결된 프릿과 전형적인 유리 기판의 열 확산율이 동일한 정도의 크기와, 예컨대, 15-20 마이크론의 프릿 두께를 가질 것이고, 상기 소결된 프릿의 엣지로부터 가열 감지 요소의 거리(예컨대, 200um)보다 더 작을 것으로 예상되므로 다양한 시스템들에 적용가능하다.

상기 관계식을 사용하면, 9mm 빔 직경을 갖는 5mm 프릿을 밀봉하기 위해, 속도는 360mm/s보다 더 느리고 50mm/s보다 더 빠르게 될 것을 요하며, 반면에 5.4mm 스폿 크기를 갖는 3mm 프릿에 있어, 상기 속도 범위는 216 내지 30mm/s임을 결정할 수 있다.

상기 스캐닝 속도(S)와 상기 시스템의 파라미터들 간 관계식은 또한 속도 결정에 있어 상기 프릿의 밀봉된 부분의 엣지와 상기 온도 감응 소자 간 거리, 그 요소의 열화 온도, 및 상기 소결된 프릿의 용융 온도를 분명히 포함함으로써 수량화될 수 있다. 그것이 수행될 때, 하기 관계식이 획득된다:

S≥(11 mm/sec)·(D_beam/2 mm)·(0.2 mm/L_min)·(65℃/T_degrade)², 및

S≥(130 mm/sec)·(D_beam/2 mm)·(450℃/T_{frit - melt})².

도 5에 도시된 바와 같이, 속도가 높을수록 상기 소결된 프릿에서 동일한 온도에 도달하기 위해 더 높은 레이저 전력을 요구한다. 동일한 스폿 크기에서 전력 밀도(P)와 스캐닝 속도(S) 간 관계식은 다음과 같이 기재될 수 있다:

P/(S)^0.5=상수

이러한 관계식으로부터, 4의 팩터(factor)에 의한 속도에서의 증가는 2의 팩터에 의한 P에서의 증가를 요구한다는 점을 알았다.

나타낸 바와 같이, S에 대한 상기 관계식은 패키징 되어 있는 예컨대, OLED들과 같은 하나 이상의 요소들의 열화 온도를 고려한다. 열 손상의 변화를 더 줄이기 위해, 제1 및 제2 기판용 열적 싱킹(thermal sinking)을 사용하는 것이 이로울 수 있다. 이러한 열적 싱킹의 예는, 예를 들면, 플레이트(26)가 알루미늄으로 구성될 수 있고, 실리카로 구성될 수 있는 경우, 도 6에 도시된다. 마찬가지로, 단지 상기 월(14)을 가열하는데 필요한 부분이 상기 패키지에 도달하도록 상기 레이저 빔을 마스킹하는 것이 바람직하다.

도 7-10로 돌아가서, 이러한 도면들은 상기 패키지의 월에 대한 다양한 구성을 도시한다. 이러한 도면들에서, 도면 부호 28은 예컨대, 상기 패키지에 하우징되어 있는 OLED들과 같은 하나 이상의 온도 감응 소자들을 나타낸다.

도 7은 단일의 두꺼운 월이 기밀적 밀봉을 제공하는데 사용되는 방법을 나타낸다. 도 8은 상기 월의 전체 폭이 여전히 두꺼운데, 단일 월의 사용을 통해 두께를 달성하기보다는 도 8에 도시된 바와 같이, 예컨대, 두 개의 서브-월들과 같은 다수의 서브-월들이 사용된다.

도 9는 추가로 소결된 유리 프릿으로 구성된 서브-월들이 유기 물질로 구성된 서브-월과 조합하여 사용되는 방법을 나타낸다. 상기 유기 물질은 바람직하게는 에폭시 수지이나, UV 경화성 아크릴계 수지와 같은 다른 물질들이 본 발명의 상기 양태의 실시에 사용된다. 유기 물질로 구성된 상기 서브-월은 바람직하게는 도 9에 도시된 바와 같이 소결된 유리 프릿으로 구성된 서브-월들 간에 끼워지나, 원한다면, 예컨대, 유기 물질로 구성된 상기 서브-월이 최내측 또는 최외측 서브-월이 될 수 있는 것과 같이 다른 배열이 사용될 수 있다. 또한, 유기 물질로 구성된 단일 서브-월의 사용이 도 9에 도시되나, 원한다면 이러한 타입의 다수의 서브-월들이 사용될 수 있다. 유기 물질로 구성된 서브-월이 사용될 때, 소결된 유리 프릿으로 구성된 상기 서브-월들을 밀봉하는데 사용된 레이저 빔은, 그 레이저 빔이 상기 유기 물질 상에 조사하지 않도록 마스킹되어야 한다.

도 10은 분리된 칸막이(32)를 형성하도록 배열된 다수의 서브-월들(30)을 포함하는 월을 나타낸다. 이러한 방법에 있어서, 산소 및/또는 수분은 상기 칸막이의 서브-월들 중 적어도 두 개가 브리치되는(breached) 경우에만 상기 칸막이 중 하나를 통해 쉽게 통과할 수 있다. 도 10에 도시된 것뿐만 아니라 다른 구성들이 본 발명이 상기 양태의 실시에 사용될 수 있다. 예를 들면, 경사진 서브-월들은 90°에서 평행한 서브-월들을 교차할 수 있으며, 이에 따라 월의 길이를 따라 사다리형 또는 벌집형 구조를 형성한다. 또한, 단층의 분리된 칸막이보다, 다수의 층이 상기 월의 국지적인 실패에 대해 훨씬 더 큰 보호를 제공하는데 사용될 수 있다.

상술한 것으로부터, 본 발명의 다양한 양태들의 바람직한 실시 예들이 수분과 산소 침투가 낮을수록 더 길어진 제품 수명, 강도가 상기 밀봉된 프릿의 폭에 관계되므로 더 높은 기계적 강도, 및/또는 기밀적 배리어와 높은 기계적 강도 모두를 제공하기 위한 소결된 프릿과 유기 밀봉의 조합을 포함하는 많은 이점들을 제공한다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않는 다양한 변형이 상술한 개시물로부터 해당하는 분야에서 통상의 지식을 가지 자들에게 분명해질 것이다. 일 실시 예로서, 본 발명은 대형 OLED-기반 디스플레이들에 사용을 위한 패키지의 밀봉에 관해 기술되었으나, 이는 원한다면 소형 디스플레이들에 또는 다른 유형들의 온도 감응 소자들에 사용될 수 있다. 하기의 청구항들은 이러한 변형, 변경 및 상응물뿐만 아니라 여기에 설명된 특정 실시 예들을 포함하도록 의도된다.

10 : 디스플레이 장치 12 : 제1 기판
13 : 프리 엣지 14 : 소결된 프릿 패턴
16 : 제2 기판 18 : OLED 소자
20 : 전극 28, 36 : 온도 감응 소자
38 : 밀봉되지 않은 부분 40 : 밀봉 폭
42 : 전체 폭 44 : 최소 거리

Claims (20)

1. (A) 제1 기판, 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판들을 분리시키는 월(wall), 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치되는 적어도 하나의 온도 감응 소자를 제공하는 단계로서, 상기 월은 용융 온도(T_frit-melt)를 가지는 소결된 유리 프릿과 열화 온도(T_degrade)를 가지는 상기 적어도 하나의 온도 감응 소자를 포함하고, 상기 월은 상기 제1 기판에 접합되어 있고 상기 제2 기판과 접촉하며;
   (B) 상기 월에 직경(D_beam)을 가지는 레이저 빔을 조사하는 단계; 및
   (C) 속도(S)로 상기 월의 길이를 따라 상기 빔을 트래버싱하여(traverse) 상기 월을 가열하고 상기 제2 기판에 상기 월 폭의 적어도 일부를 밀봉하는 단계를 포함하며,
   여기서,
   (i) 상기 적어도 하나의 온도 감응 소자의 엣지와 상기 제2 기판에 밀봉된 상기 월의 일부의 엣지 간 최소 거리는 L_min이고;
   (ii) 상기 제2 기판에 밀봉된 상기 월의 일부의 최소 폭은 W_seal-min이며,
   (iii) D_beam, L_min, W_seal-min, T_frit-melt, T_degrade, 및 S는 하기 관계식들을 만족하는 패키징 방법:
   (a) W_seal-min ≥ 2 mm,
   (b) D_beam > W_seal-min,
   (c) S ≥(11 mm/sec)·(D_beam/2 mm)·(0.2 mm/L_min)·(65℃/T_degrade)², 및
   (d) S ≤ (130 mm/sec)·(D_beam/2 mm)·(450℃/T_frit-melt)².
2. 청구항 제1항에 있어서,
   S ≤ (80 mm/sec)·(D_beam/2 mm)·(450℃/T_frit-melt)²인 패키징 방법.
3. 청구항 제1항에 있어서, W_seal-min ≤ 7mm인 패키징 방법.
4. 청구항 제1항에 있어서, 3 mm ≤ W_seal-min ≤ 6 mm인 패키징 방법.
5. 청구항 제1항에 있어서, W_seal-min는 5mm인 패키징 방법.
6. 청구항 제1항에 있어서, 상기 월은 다수의 네스트형(nested) 서브-월들을 포함하며, 다수의 네스트형 서브-월 각각이 상기 소결된 유리 프릿을 포함하는 패키징 방법.
7. 청구항 제6항에 있어서, 상기 월은 에폭시 수지를 포함하는 네스트형 서브-월을 포함하는 패키징 방법.
8. 청구항 제1항에 있어서, 상기 월은 다수의 분리된 칸막이(compartment)를 포함하는 패키징 방법.
9. 청구항 제1항에 있어서, 상기 월은 상기 소결된 유리 프릿에 매립된 충전재 입자를 포함하는 패키징 방법.
10. 청구항 제1항에 있어서, 5 mm/sec ≤ S ≤ 100 mm/sec인 패키징 방법.
11. 청구항 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔은 가우시안(Gaussian) 빔이며, D_beam/W_seal-min은 1.5보다 큰 패키징 방법.
12. 청구항 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔은 플랫-탑 빔이고, D_beam/W_seal-min은 1.05보다 큰 패키징 방법.
13. 청구항 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 감응 소자는 유기 발광 다이오드인 패키징 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

Images