KR101401501B1 - 유기발광소자 밀봉장치 - Google Patents

유기발광소자 밀봉장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기발광소자 밀봉장치에 관한 것으로, 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되며, 일면에 유기 발광층이 형성되고 그 위로 필름이 가부착된 기판이 안착되는 스테이지, 상기 스테이지 상부에 구비되는 프레스 플레이트, 상기 스테이지에 형성된 다수개의 핀홀을 통해 상기 스테이지의 상측으로 출몰되며, 상기 기판의 반출입시 상기 기판을 지지하는 다수개의 지지핀 및 상기 기판과 상기 필름이 가압되어 밀봉될 수 있도록, 상기 스테이지 또는 상기 프레스 플레이트를 승강시키는 승강부;를 포함하는 유기발광소자 밀봉장치를 제공한다.

Description

유기발광소자 밀봉장치{Sealing Apparatus of Organic Light Emitting Diodes}
본 발명은 유기발광소자 밀봉장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 유기발광층이 형성된 기판에 필름을 부착하는 유기발광소자 밀봉장치에 관한 것이다.
유기발광소자를 이용한 디스플레이 장치는, 유기 EL(Electro Luminescence) 층에 전압을 인가하여 유기 EL 물질의 분자 상태를 기저 상태에서 여기 상태로 끌어올리고, 그 분자 상태가 기저 상태로 복귀할 때 여기 상태와 기저 상태의 에너지 차가 빛으로 방출되는 성질을 이용한 것이다.
유기발광소자를 이용한 패널은 유리기판 위에 투명전극 재료로서 ITO(Indium Tin Oxide)를 이용하여 양극을 형성하고, 그 위에 유기 박막층을 성막한 후, 다시 그 위에 음극을 형성하여 제작함이 일반적이다.
유기박막층은 공기 중의 수분과 산소에 약하므로 소자의 수명을 증가시키기 위해 봉합하는 필름을 부착한다. 그러나 종래에 필름을 부착하는 공정은 기판에 필름이 기밀하게 부착되지 않는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구성이 간소하면서도 유기발광층이 형성된 기판에 필름을 기밀하게 합착할 수 있는 유기발광소자 밀봉장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되며, 일면에 유기 발광층이 형성되고 그 위로 필름이 가부착된 기판이 안착되는 스테이지, 상기 스테이지 상부에 구비되는 프레스 플레이트, 상기 스테이지에 형성된 다수개의 핀홀을 통해 상기 스테이지의 상측으로 출몰되며, 상기 기판의 반출입시 상기 기판을 지지하는 다수개의 지지핀 및 상기 기판과 상기 필름이 가압되어 밀봉될 수 있도록, 상기 스테이지 또는 상기 프레스 플레이트를 승강시키는 승강부;를 포함하는 유기발광소자 밀봉장치를 제공한다.
여기서, 상기 스테이지 또는 상기 프레스 플레이트는 상기 기판과 필름이 가열된 상태에서 가압될 수 있도록 상기 기판과 필름에 열을 제공하는 가열 플레이트를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 스테이지에 형성되는 다수개의 핀홀은 10mm 이하의 지름을 갖도록 형성된다.
여기서, 스테이지의 상면과 상기 다수개의 핀홀의 경계면은 라운딩 처리되며, 상기 라운딩 처리부는 2mm 이하의 곡률 반경을 갖도록 형성될 수 있다.
나아가, 상기 승강부는 상기 스테이지의 하부에 구비되어, 상기 스테이지를 승강시켜 상기 기판과 필름을 가압하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 지지핀은 상기 챔버 내측에 고정 설치되며, 상기 스테이지가 상기 승강부에 의해 상승하면서 상기 고정된 지지핀에 의해 지지되는 기판을 상승시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자 밀봉장치는 구성이 간소하여 유지 보수가 용이하며, 기판과 필름의 전면을 고르게 합착하여 고품질의 제품을 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치의 개략적 측단면도이다.
도 2는 도 1의 스테이지의 단면을 도시한 단면도,
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 챔버 내로 기판이 반입된 상태를 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 기판과 필름이 가열 가압되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 기판과 필름의 합착 후 스테이지가 하강하는 상태를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 필름이 합착된 기판을 반출하는 상태를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치의 개략적 측단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치(100)는 챔버(110)를 구비하며, 챔버(110) 내측 하부에는 스테이지(150)가 구비되고, 챔버(110) 내측 상부에는 프레스 플레이트(160)가 구비된다.
또한 챔버(110)의 하부에서 챔버(110)를 지지하는 하부프레임(130)과, 챔버(110)의 상부에 위치하여 프레스 플레이트(160)를 상부에서 지지하는 상부프레임(120)과, 스테이지(150)를 승강하는 승강부(140)가 구비될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(110)의 양측면에는 필름(S2)이 가부착된 기판(S1)이 반입 및 반출되는 게이트 밸브(111a, 111b)가 구비될 수 있다. 또는 도시되진 않았지만 상부챔버(110)와 하부챔버(110)로 나누어져 구성되어, 상부챔버(110)와 하부챔버(110)가 분리되며 필름(S2)이 가부착된 기판(S1)이 반입 및 반출되도록 구성될 수도 있다.
또한 챔버(110)는 진공분위기에서 유기발광소자의 밀봉공정이 이루어질 수 있도록 진공배기관(170)과 연통되며, 도시되지 않았지만, 챔버(110)의 외부에는 진공배기관(170)과 연결되는 고진공분자펌프(Turbo Molecular Pump, TMP), 드라이 펌프(Dry Pump) 등이 설치될 수 있다.
한편, 스테이지(150)에는 스테이지(150)에 안착된 필름(S2)이 가부착된 기판(S1)을 가열할 수 있는 하부 가열 플레이트(151)가 구비될 수 있다. 하부 가열 플레이트(151)는 필름(S2)과 기판(S1)의 합착이 용이하게 이루어지도록 기판(S1) 및 필름(S2)을 가열한다. 하부 가열 플레이트(151)에는 열선 등이 구비될 수 있으며, 또는 온도 조절이 가능한 다른 형태의 발열체가 구비되는 형태일 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부프레임(130)에 의해 형성된 챔버(110) 하부의 공간에는 상기 스테이지(150)를 승강시키는 승강부(140)가 구비될 수 있다. 승강부(140)는 피스톤(141)와, 피스톤(141)와 스테이지(150)를 연결하는 승강축(142)을 구비할 수 있다.
승강축(142)은 챔버(110)의 하부를 관통하여 스테이지(150)를 지지할 수 있다. 이 경우 챔버(110) 하부면과 피스톤(141) 사이에는 승강축(142)을 감싸는 기밀부재(143)가 구비될 수 있다. 이는 승강축(142)에 의해 관통되는 부분을 통해 챔버(110) 내부의 기밀이 누출되는 것을 방지하기 위함이다. 기밀부재(143)로는 승강축(142)의 승강에 따라 신축되는 벨로우즈가 사용될 수 있다.
또한 도시되진 않았지만, 승강축(142)은 탄성부재를 포함하여 스테이지(150)를 탄성지지함으로서, 기판(S1)과 필름(S2)을 압착할 때에 발생할 수 있는 필요 이상의 압력으로부터 필름(S2) 및 기판(S1)을 보호할 수도 있다.
한편, 프레스 플레이트(160)는 스테이지(150)의 상부에 스테이지(150)와 마주하도록 구비될 수 있다. 프레스 플레이트(160)는 챔버(110) 상부를 관통하는 지지대(121)에 의해 상부프레임(120)에 지지되어 고정 설치될 수 있다. 또는 도시되지 않았지만, 챔버(110) 내측 상면에 설치될 수도 있다.
지지대(121)에 의해 지지되는 경우, 챔버(110) 상부면과 상부프레임(120) 사이에는 지지대(121)를 감싸는 기밀부재(미도시)가 구비될 수 있다. 이는 지지대(121)에 의해 관통되는 부분을 통해 챔버(110) 내부의 기밀이 누출되는 것을 방지하기 위함이다. 기밀부재로는 벨로우즈가 사용될 수 있다.
프레스 플레이트(160)에는 필름(S2)과 기판(S1)의 합착이 용이하게 이루어지도록 기판(S1) 및 필름(S2)을 가열하는 상부 가열 플레이트(162)가 구비될 수 있다. 상부 가열 플레이트(162)에는 열선 등이 구비될 수 있으며, 또는 온도 조절이 가능한 다른 형태의 발열체가 구비되는 형태일 수 있다.
또한 프레스 플레이트(160)가 스테이지(150)와 마주하는 면에는 프레스 플레이트(160)와 스테이지(150)가 기판(S1)과 필름(S2)을 압착할 때에 발생할 수 있는 필름(S2)과 프레스 플레이트(160) 사이의 마찰과 필요 이상의 압력으로부터 필름(S2) 및 기판(S1)을 보호하기 위해 완충역할을 하는 완충부(161)가 구비될 수 있다. 완충부(161)로는 소정의 탄성력을 갖는 재질, 예를 들면 실리콘 러버(silicon rubber)로 형성된 층이 사용될 수 있다.
또는 도시되진 않았지만, 지지대(121)는 탄성부재를 포함하여 프레스 플레 이트(160)를 탄성지지하여 필요 이상의 압력으로부터 필름(S2) 및 기판(S1)을 보호할 수도 있다.
본 실시예에서는 승강부가 스테이지의 하측에 구비되어 스테이지를 승강하도록 구성하고 있으나, 이 이외에도 프레스 플레이트의 상측에 구비되어 프레스 플레이트를 승강하도록 구성하거나, 스테이지의 하측 및 프레스 플레이트의 상측에 각각 구비하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한 챔버(110)내측에는 필름(S2)이 가부착된 기판(S1)이 챔버(110) 내로 반입되었을 때나 필름(S2)과 합착이 종료된 기판(S1)이 챔버(110) 밖으로 반출되기 위해 대기할 때, 기판(S1)을 지지하는 지지핀(112)이 고정 설치될 수 있다.
지지핀(112)은 복수 개가 챔버(110)의 바닥면에 설치될 수 있으며, 각 지지핀(112)은 동일한 길이로 형성되어 기판(S1)을 평탄하게 지지할 수 있다. 지지핀(112)은 기판(S1)을 챔버(110) 내부 또는 외부로 반입 또는 반출하는 이송암(미도시)이 기판(S1)의 하면을 용이하게 지지하여 이송할 수 있게 한다.
물론, 본 실시예의 지지핀을 대신하여, 승강 가능하게 설치되는 리프트핀을 이용하여 구성하는 것도 가능하다. 그리고, 이러한 리프트 핀은 기판의 반출입시 스테이지 상측으로 상승하여, 기판을 지지할 수 있다. 다만, 이러한 구성의 경우 리프트 핀을 승강시키기 위한 별도의 구동부가 요구되므로 장치의 구성이 다소 복잡해질 수 있다.
이에 비해, 본 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치(100)는 리프트 핀 및 이를 구동하기 위한 구동계를 이용하지 않고, 하부에 고정 설치되는 지지핀(112)만을 구비하여, 스테이지(150)를 승강시킴에 따라 지지핀(112)이 스테이지 상으로 출몰하도록 구동하여 구성을 더욱 간소화시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 스테이지의 단면을 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(150) 상에는 다수개의 지지핀홀(152)이 형성된다. 각각의 지지핀홀(152)의 내측에는 지지핀(112)이 위치한다.
이때, 지지핀홀(152)의 지름은 10mm 이하로 형성된다. 전술한 바와 같이, 기판과 필름의 압착 공정은 프레스 플레이트(160)와 스테이지(150)에 의한 가압 공정에 의해 진행되는데, 지지핀홀(152)의 크기가 크게 형성되는 경우 지지핀홀(152)의 위치에서 가압이 제대로 이루어지지 않으면서 해당 부위에서 압착 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 지지핀홀(152)의 지름을 10mm 이하로 형성하여 해당 부위에서 압착 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다만, 지지핀홀의 지름이 너무 작게 형성되는 경우, 지지핀이 지나치게 가늘어지면서 기판을 충분히 지지하지 못할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 지지핀(112)을 강도가 우수한 스테인레스 스틸(stainless steel)재질로 구성하고, 2mm 이상의 단면 지름을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 스테이지와 프레스 플레이트를 이용하여 기판을 압착함에 따라 지지핀홀이 형성된 부분에서 기판에 흔적이 남을 우려가 있다. 따라서, 스테이지(150)와 지지핀홀(152)의 경계부를 라운딩 처리함으로써 이러한 흔적이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 본 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 경계면에서 흔적이 방지하기 위해 라운딩 처리를 함과 동시에, 라운딩 처리부를 통해 해당 부분에서 압착 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 라운딩 처리부의 곡률반경(r)을 0mm 초과 1.5mm이하의 크기로 형성할 수 있다.
이와 같은 지지핀홀의 형상에 의해 기판과 필름의 압착시 압착 불량을 최소화함과 동시에 압착시 기판에 발생하는 흔적을 미연에 방지할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치(100)에 의한 유기발광소자 밀봉방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 챔버 내로 기판이 반입된 상태를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(110) 일측에 형성된 게이트 밸브(111a)가 열리고, 필름(S2)이 가부착된 기판(S1)이 이송암(미도시)에 의해 지지되어 챔버(110) 내부로 반입될 수 있다.
기판(S1)이 지지핀(112)의 상측에 위치하면 이송암(미도시)은 기판(S1)이 지지핀(112)에 안착되도록 하강하고, 기판(S1)이 지지핀(112)에 의해 지지되면 기판(S1)으로부터 이탈하여 챔버(110) 외부로 반출된다.
이송암(미도시)이 챔버(110) 외부로 반출되면 게이트 밸브(111a)가 닫혀 챔버(110)를 밀폐한 후, 진공배기관(170)을 통해 배기가 시작되고 챔버(110) 내부는 점차 진공 분위기로 형성된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 기판과 필름이 가열 가압되는 상태를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버(110) 내부의 진공분위기 형성이 완료되면, 피스톤(141)는 승강축(142)을 상승시켜 스테이지(150)를 프레스 플레이트(160)를 향해 상승시킨다.
스테이지(150)가 상승함에 따라 지지핀(112)에 의해 지지되던 기판(S1)은 스테이지(150)에 의해 지지되며 지지핀(112)으로부터 이탈된다. 그리고 계속 상승하여 필름(S2)이 완충부(161)에 접촉하면, 스테이지(150)를 상승시키는 상승력과 상승력에 대한 프레스 플레이트(160)의 반작용력에 의해 필름(S2)과 기판(S1)은 압착되며 밀봉되게 된다.
이 때, 프레스 플레이트(160)와 스테이지(150)의 가열 플레이트(151,162)는 가열되어 필름(S2)과 기판(S1)이 용이하게 밀봉되도록 할 수 있다. 이때, 스테이지(150)에 형성되는 지지핀홀(152)이 10mm 이하의 지름을 갖도록 형성되므로, 지지핀홀(152)이 형성된 부분에서도 압착이 정상적으로 진행될 수 잇다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 기판과 필름의 합착 후 스테이지가 하강하는 상태를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 필름(S2)과 기판(S1)의 압착이 완료된 후에는 피스톤(141)가 승강축(142)을 하강시켜 스테이지(150) 및 기판(S1)을 하강시킨다.
스테이지(150)가 하강함에 따라, 지지핀(112)은 스테이지(150)에 형성된 지지핀홀(152)로 진입하게 되고, 지지핀(112)의 단부가 스테이지(150)의 상면을 관통하며 기판(S1)은 지지핀(112)에 의해 지지된다.
스테이지(150)는 지지핀(112)에 의해 기판(S1)이 지지된 후에도 하강을 일정 시간 지속하여, 스테이지(150)의 상면과 기판(S1)의 하면 사이에 이송암(미도시)이 출입할 수 있는 공간이 확보되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치에서 필름이 합착된 기판을 반출하는 상태를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스테이지(150)의 하강이 완료되거나, 스테이지(150)의 하강이 진행되는 도중에 게이트 밸브(111a)가 열릴 수 있다. 기판(S1)이 지지핀(112)에 의해 지지되면 이송암(미도시)이 기판(S1)의 하측으로 반입되고, 기판(S1)을 지지핀(112)으로부터 수취하여 챔버(110) 외부로 반출하게 된다.
공정시간 단축을 위해 일측의 게이트 밸브(111a)에서 기판(S1)의 반출이 진행되는 도중에 타측의 게이트 밸브(111b)에서는 다른 기판의 반입이 진행될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 본 실시예에 따른 유기발광소자 밀봉장치(100)는 간소한 구성으로 기판(S1)과 필름(S2)의 전면에 대한 고른 합착을 가능하게 한다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100: 유기발광소자 밀봉장치 110: 챔버
111a, 111b: 게이트 밸브 112: 지지핀
120: 상부프레임 121: 지지대
130: 하부프레임 140: 승강부
141: 피스톤 142: 승강축
143: 기밀부재 150: 스테이지
151: 하부 가열 플레이트 152: 지지핀홀
160: 프레스 플레이트 161: 완충부
162: 상부 가열 플레이트 170: 진공배기관

Claims (10)

  1. 챔버
    상기 챔버 내부에 구비되며, 일면에 유기 발광층이 형성되고 그 위로 필름이 가부착된 기판이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지 상부에 고정 설치되는 프레스 플레이트;
    상기 챔버의 바닥면에 설치되고 상기 스테이지에 형성된 다수개의 지지핀홀의 내측에 위치하며, 상기 기판의 반출입시 상기 기판을 지지하는 다수개의 지지핀; 및
    상기 챔버의 외부 하측에 구비되어, 상기 스테이지를 승강시켜 상기 프레스 플레이트와 함께 상기 기판과 필름을 가압하고, 상기 지지핀을 상기 스테이지 상면으로 선택적으로 출몰시키는 승강부;를 포함하는 유기발광소자 밀봉장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 또는 상기 프레스 플레이트는 상기 기판과 필름이 가열된 상태에서 가압될 수 있도록 상기 기판과 필름에 열을 제공하는 가열 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스테이지에 형성되는 다수개의 지지핀홀은 2mm 이상 10mm 이하의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스테이지의 상면과 상기 다수개의 지지핀홀의 경계면은 라운딩 처리되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스테이지 상면과 상기 다수개의 지지핀홀의 경계면은 0mm 초과 1.5mm 이하의 곡률 반경을 갖도록 라운딩 처리되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 지지핀은 스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 승강부는 상기 스테이지의 하부에 구비되어, 상기 스테이지를 승강시켜 상기 기판과 필름을 가압하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지핀은 상기 챔버 내측에 고정 설치되고, 상기 스테이지가 상기 승강부에 의해 상승하면서 상기 고정된 지지핀에 의해 지지되는 기판을 상승시키는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 프레스 플레이트의 일면에는 상기 기판과 상기 필름이 가압시 완충 역할을 하는 완충부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 완충부는 실리콘 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 밀봉장치.
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