KR101565183B1

KR101565183B1 - 유리 외피 실링 방법

Info

Publication number: KR101565183B1
Application number: KR1020107020272A
Authority: KR
Inventors: 야베이 구; 앤드류 엘 러셀; 루 장
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2015-11-02
Also published as: TWI394732B; WO2009108319A1; EP2258009A1; US20090221207A1; KR20100127223A; JP5308461B2; JP2011513174A; EP2258009B1; CN102017222A; US9123715B2; CN102017222B; TW201000421A

Abstract

프릿의 열팽창 계수(CTE)와 유리 플레이트의 CTE 사이에 큰 차이가 있을 때 유리 플레이트, 즉 기판을 포함한 유리 조립체를 유리-기반의 프릿으로써 기밀로 실링하는 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 방법은, 기판 사이의 초기 안정화 시일을 형성하기 위하여, 프릿을 따르는 매우 짧은 거리 상에서, 비-실링 파워로부터 실링 파워로, 프릿을 가열하여 연질로 하는데 사용되는, 급속 증가 조사 열 공급원을 포함한다.

Description

유리 외피 실링 방법{Method of Sealing a Glass Envelope}

본 발명은 고 열팽창 계수(CTE)를 갖는 기판과 함께 시일하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 유리 시트와 프릿 사이에 큰 CTE의 차이가 나타나고, 전기 장치 또는 전자 장치를 수용하는데 적당한 유리 패키지를 형성하기 위해, 수개의 유리 시트를 프릿(frit)과 함께 시일하는 방법에 관한 것이다.

주변환경에 민감한 수많은 전자 장치 또는 광자 장치(photonic device)는 기밀되도록 시일될 수 있는 유리 패키지를 사용하는 것이 득이 될 수 있다. 이러한 장치로는 광발전 장치(photovoltaic devices), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, OLED 광 패널, 플라즈마 디스플레이, SED(surface conduction electron emitter display) 및 FED(field emission display)가 있지만, 이는 단지 몇개만 예를 든 것이다. 예를 들면, OLED 디스플레이 패널 또는 유기 광 패널을 포함하는 전계발광 유기 재료(electroluminescent organic material)가 습기나 산소에 노출된다면 열화되기 쉽기 때문에, 이러한 습기나 산소로부터 반드시 보호되어야만 한다. 더욱이, 디스플레이의 사용수명은 수만 시간이 넘도록 기대된다. 이러한 목표를 달성하기 위해, 많은 OLED 디스플레이가 유리 시트 사이에 배치된 유리 실링 프릿을 사용하여 시일된다. 개별 유리 기판 시트는 전형적으로 그 두께가 약 0.7mm 미만이고, 2개의 시트가 15-20㎛ 정도 이격되어 있다.

OLED 디스플레이의 제조시, 2개의 유리 기판의 정렬과 같은, 다양한 구성요소의 정밀한 정렬이 요구된다. 기판의 치수 변화는 조립 공정에 해가 될 수 있다. 이러한 이유로, 고 변형점(strain point)과 저 열팽창 계수(CTE)를 갖는 유리 기판이 사용된다. 강건한 시일을 시트 사이에서 달성하기 위하여, 실링 프릿이 기판의 CTE와 실질적으로 동일한 CTE를 갖도록 사용된다. 다른 한편으로 여러 장치가 OLED 광 패널과 같은 결함에 대해 보다 잘 견딜 수 있다. 이 결과, 저가의, 상대적으로 높은 CTE 유리가 이러한 경우에 고려된다. OLED 디스플레이 산업에서 개발된 프릿이 상당한 변경 없이도 이들 새로운 분야에 적용된다면 유리할 것이다.

그러나, 저 CTE 프릿을 고 CTE 기판에 시일하는데 상당한 어려움이 있다.

유리-기반의 프릿을 구비한 유리 기판(예를 들면, 플레이트)의 실링이 기재되었다. 프릿이 레이저와 같은 조사 공급원에 의해 조사되어, 상기 프릿이 연질이 되고 기밀 시일을 플레이트 사이에 형성한다. 여러 실시예에 있어서, 유리 기판의 CTE와 프릿의 CTE 사이에 큰 차이가 있다. 조사 공급원의 파워와, 이에 따른 조사 빔이 짧은 거리 상에서 비-실링 파워로부터 실링 파워까지 빠르게 증가되어, 기판 사이의 초기 안정화 연결을 신속하게 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 명세서에 기재된 전자 장치용 유리 외피(glass envelop) 성형 방법이, 제 1 유리 플레이트와 제 2 유리 플레이트를 포함하는 유리 조립체의 표면상에서 폐쇄 경로를 따라 레이저 빔을 이동시켜 제 1 유리 플레이트와 제 2 유리 플레이트 사이에 배치된 프릿을 가열하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 유리 플레이트와 상기 제 2 유리 플레이트는 상기 프릿의 열팽창 계수와 실질적으로 상이한 열팽창 계수를 가지며, 상기 유리 외피 성형 방법은:

a) 위치(A)에서의 제 1 파워로부터, 이동 방향에 대해 위치(A)의 하류인 위치(B)에서의 제 2 파워까지, 레이저 빔의 파워를 증가시키는 단계;

b) 빔이 위치(A)를 통과하여, 상기 이동 방향에 대해 위치(B)를 지나 소정의 거리의 위치(C)에 도달할 때까지, 레이저 빔을 상기 제 2 파워로 유지시키는 단계; 및

c) 상기 빔이 상기 이동 방향에 대해 위치(C)를 지나 소정의 거리의 위치(D)에서의 제 3 파워에 도달할 때까지, 상기 위치(C)로부터 상기 레이저 빔의 파워를 감소시키는 단계;를 더 포함하고,

상기 가열은 프릿을 용융시키고 유리 조립체를 시일하여 유리 외피를 형성한다.

여러 실시예에 있어서, 고온의 플레이트로써 조립체를 가열함으로써, 상기 조립체가 가열되어, 시일된 외피에서의 응력이 최소화될 수 있다.

여러 실시예에 있어서, 프릿의 CTE는 약 30x10^-7/℃와 40x10^-7/℃ 사이이다.

여러 실시예에 있어서, 유리 기판의 CTE는 약 40x10^-7/℃와 90x10^-7/℃ 사이이다. 다른 실시예에 있어서 유리 기판의 CTE는 90x10^-7/℃를 초과할 수 있다.

본 발명은 보다 용이하게 이해될 수 있고 본 발명의 여러 목적, 특징, 설명 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시로 기재한 실시예에 의해 보다 명확하게 알 수 있을 것이다. 모든 추가적인 시스템과, 방법과 장점이 본 발명의 구성에 포함되고, 본 발명의 범주 내에 포함되어, 첨부된 청구범위에 의해 보호를 받게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔으로 시일된 유리 조립체의 단면도이다.
도 2는 실링 레이저의 파워가 증가되거나 감소되는 경우로서, 프릿의 라인 상의 지점과 같은, 시일 처리되는 동안에 사용된 지점을 도시한 도 1의 유리 조립체의 평면도이다.
도 3은 빔에 의해 이동되는 거리의 함수로서 레이저 빔의 파워를 도시한, 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체를 실링하기 위해 조사 빔의 느리고 실질적으로 일정한 이동 속도에 사용되는 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 4는 도 3에 도시된 느린 이동 속도에 대한 다른 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 5는 빔에 의해 이동되는 거리의 함수로서 레이저 빔의 파워를 도시한, 그리고 시일 처리 동안에 변하는 유리 조립체를 실링하기 위해 조사 빔 이동 속도에 대한 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 6은 도 5의 다른 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 7은 빔에 의해 이동되는 거리의 함수로서 레이저 빔의 파워를 도시한, 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조립체를 실링하기 위해 조사 빔의 빠른 이동에 대한 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 8은 도 7의 다른 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 9는 빔에 의해 이동된 거리의 함수로서 레이저 빔의 파워를 도시한, 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 공정을 실시하는데 사용된 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 10은 도 9의 다른 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 11은 빔에 의해 이동된 거리의 함수로서 레이저 빔의 속도를 도시한, 그리고 도 9에서 사용된 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 12는 도 11의 다른 한 실링 방법의 다이어그램이다.
도 13은 프릿을 구비한 기판이 레이저 실링될 때 온도 충격을 모델링하는데 사용된 상부 및 하부 기판(커버 및 백플레인)의 투명 사시도이다.

아래 기재한 바람직한 실시예에 있어서, 단지 예시를 위해, 특정 사항을 개시하고 있는 실시예가 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해 설명되어 있다. 그러나, 당업자라면 본 명세서에 기재된 특정 실시예로만 본 발명이 실시되지 않고 여러 실시예가 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 잘 알려진 장치, 방법 및 재료의 기재가 본 발명의 기재를 보다 명확하게 하기 위해 생락되었다. 또한, 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지시하는 것임을 알 수 있다.

디스플레이 제조자는 디스플레이 장치를 만들기 위해, 유리 제조자로부터 얇은 유리 시트를 받아 유리 시트를 처리한다. 예를 들면, 유기 발광 다이오드 디스플레이의 제조에 있어서, 유기 재료의 하나 이상의 층이 제 1 유리 시트(기판)상에 배치된다. 이러한 제 1 유리 시트는 종종 백플레인(backplane)이라 한다. 상기 백플레인은 또한 전류를 유기층에 공급하여 상기 유기층이 조광하도록 박막 트랜지스터(TFT:thin film transistor)와 전극을 포함한다. 그러나, 유기 재료가 습기 및 산소와 같은 여러 환경적인 인자에 민감하기 때문에, 유기층은 대기 환경으로부터 반드시 기밀되어 격리되어야만 한다. 따라서, 유기층은 백플레인에 의해 형성된 유리 외피와, 종종 커버 시트 또는 커버 플레이트라 하는 제 2 유리 시트(플레이트) 또는 기판과, 상기 유리 외피와 상기 기판 사이에 배치된 실링 재료 내에서 종종 시일된다. 기밀 시일은, 약 10^-3cc/m²/day 미만의 산소와 약 10^-6g/m²/day 미만의 습기가 시일을 통과할 수 있도록, 배리어를 제공한다.

백플레인을 커버 플레이트에 연결하는 여러 시일 방법이 사용될 수 있으며, 이 방법에 접착제를 사용하는 방법이 포함된다. 현재 사용되는 접착제는 도포 및 사용되기 쉬운 한편, 상기 장치가 고장나기 전까지 사용수명 내내 상업적으로 사용가능할 수 있게 하는 필요한 기밀성이 부족하다. 즉, 습기 및/또는 산소가 결국에는 접착 시일을 관통하여, 유기층과 디스플레이 장치가 열화하게 된다.

반드시 기밀되어야 할 패키지를 제공하는 보다 효과적인 방법은 프릿 시일을 백플레인과 커버 시트 사이에 형성하는 것이다. 백플레인 기판(12), 커버 기판(14), 및 상기 기판(12, 14) 사이에 배치된 전계발광 유기 재료와 같은 주변 환경에 민감한 재료(16)를 포함한 조립체(10)가 도 1에 도시되어 있다. 하나의 라인의 유리 프릿 페이스트(18)가 또한 기판 사이에 위치하여 주변 환경에 민감한 재료(16)를 충분히 수용할 수 있는 기판 사이에 갭을 형성한다. 예를 들면, 프릿(18)은 폐쇄된 루프나 프레임의 형태로, 페이스트처럼 커버 플레이트(14) 상에 배치되고, 이후에 프릿된 커버 플레이트가 오븐에서 가열되고 소결(때때로 "예비-소결(pre-sintering)"이라 함)되어, 상기 프릿(18)을 커버 플레이트(14)에 접착시킨다. 커버 플레이트(14)는 기판 사이에 위치된 프릿(18)(및 재료(16))으로써 백플레인 기판(12)상에 위치되어 조립체(10)를 형성한다. 전자기 에너지(22)의 빔을 투사하는 공급원(20)을 사용하여, 프릿(18)을 조사함으로써 상기 프릿(18)이 가열될 수 있다. 가열된 프릿이 연화된 후 냉각되어 백플레인과 커버 플레이트 사이에 기밀 시일을 형성한다. 여러 실시예에 있어서, 공급원(20)은 실질적으로 간섭 광(레이저 빔(22))을 발광하는 레이저이다. 그러나, 여러 실시예에 있어서, 적외선 램프와 같은, 간섭이 적은 전자기 방사선 공급원이 사용될 수 있다. 아래 설명은 레이저 빔과 관련하여 기재하였다.

OLED 디스플레이가 기밀 패키지를 형성하기 위해 유리 기판의 기밀 시일로부터 유리하게 사용되지만, 상기 OLED 디스플레이는 기밀 패키지를 형성하는 여러 많은 방법 중 단지 한 방법일 뿐이다. 예를 들면, OLED 광 패널과 유기 광발전 장치는 또한 프릿 시일된 유리 외피에 의해 제공될 수 있는 기밀 패키지로부터 유리하게 사용된다. 디스플레이에 필요한 복잡한 회로와 타이트한 공차를 필요로 하지 않는 여러 경우에, 보다 폭넓은 범위의 유리가 사용될 수 있다. 따라서, 붕규산염(borosilicate) 유리의 패밀리와 같은 보다 저가의 유리가 선택적으로 사용될 수 있다.

여러 비-디스플레이(non-display)의 경우에도 변하지 않는 OLED 디스플레이를 시일하는 프릿의 한 특징은, 이들 장치의 제조에 사용된 주변환경에 민감한 구성요소의 손상을 피하는데 필요하다는 것이다. 예를 들면, 유기 전계발광 재료와 같은 유기 재료는 약 125℃를 상당히 초과하는 온도를 임의의 예측가능한 시간 동안에 견딜 수 있다. 이러한 이유로, 유기 재료를 가열하지 않으면서, 프릿을 용융시키고 시일을 형성하기 위해, 배치된 기판을 통해 프릿을 가열할 수 있는 정밀하게 조준된 레이저를 사용하여, 유리 외피를 시일하는 것이 바람직하다. 결국, 시일 처리 동안에 사용된 레이저의 파장에서 많이 흡수될 수 있고, 긴-수명의 장치에 필요한 강성을 제공할 수 있는 특정 프릿 조성물이 개발되었다. 이들 여러 특성 외에도, 이러한 프릿은 유리 물품을 시일하는 프릿에서 통상적으로 실시되는 둘러싸인 기판의 열 팽창 계수(CTE)와 거의 같은 열 팽창 계수를 갖도록 공식화된다.

프릿 조성물을 시일가능한 새로운 조사가 요구되지 않는 것이 바람직하며, 저 CTE의 디스플레이-타입의 프릿 조성물과 고 CTE의 기판 사이의 큰 불일치는 잠재적으로 시일 특성을 불량하게 할 수 있다. 고 변형점 유리에 적합한 대부분의 디스플레이-타입의 프릿 조성물은 저 30s(예를 들면, 30x10^-7/℃), 보다 상세하게는 약 30x10^-7/℃와 40x10^-7/℃ 사이의 CTE를 갖는다. 다른 한편으로, 비-디스플레이 분야에 선택적으로 고려되는 기판 유리는 40x10^-7/℃를 초과하는, 보다 상세하게는 약 40x10^-7/℃와 90x10^-7/℃ 사이의 CTE를 일반적으로 가지며, 이러한 경우에 적합한 일부 붕규산염 유리는 90x10^-7/℃을 초과하는 CTE를 포함한다. 선택적으로 유리는 또한 소다-석회 유리를 포함할 수 있다. 따라서 이러한 상당히 상이한 CTE 재료의 실링 방법이 개발될 수 있다면 유용할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 저 CTE의 프릿을 사용하여, 고 CTE의 유리 기판을 포함한 유리 패키지 실링 방법이 개시되어 있다. 고 CTE의 기판이라는 것은 기판이 약 40x10^-7/℃ 초과의 CTE를 갖는다는 것을 의미한다. 여러 실시예에 있어서, 기판의 CTE는 약 50x10^-7/℃ 이상, 또는 약 60x10^-7/℃ 이상, 또는 약 70x10^-7/℃ 이상, 또는 약 80x10^-7/℃ 이상, 또는 약 90x10^-7/℃ 이상일 수 있다. 일반적으로 저 CTE의 프릿이라는 것은 프릿이 약 40x10^-7/℃ 미만의 CTE를 갖는 것을 의미한다. 여러 실시예에 있어서, 프릿은 약 30x10^-7/℃와 40x10^-7/℃ 사이의 CTE를 포함한다. 따라서, 여러 실시예에 있어서, 프릿의 CTE와, 하나 또는 2개의 기판의 CTE 차이가 40x10^-7/℃를 초과할 수 있다.

도 2는 조립체(10)의 평면도이다. 폐쇄 벽이나 루프의 형태로 기판(12 및 14) 사이에 배치된 프릿(18)이 도 2에 도시되어 있다. 화살표 24는 레이저 빔의 이동을 지시하며, 이 레이저 빔은 임의의 방향, 예를 들면 시계 방향으로 프릿 상에서 이동한다. 레이저 빔은 반시계방향 이동 방향으로도 용이하게 이동할 수 있다. 또한 도 2에서 알파벳 문자로 지시된 여러 지점에 대해 아래 기재하였다.

본 발명의 실시예에 따라, 그리고 도 2와 관련된 도 3 및 도 4로부터 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 레이저 빔의 궤도가 지점(A)에서 개시된다. 레이저 빔(22)은 실질적으로 일정한 속도(N₁)로 프릿(18)을 시계 방향으로 이동한다.기재된 바와 같이, 실질적으로 일정한 속도는 상대적으로 느린 속도, 바람직하게는 약 5mm/s 이하의 속도, 보다 바람직하게는 약 3mm/s 이하의 속도일 수 있다. 도 3을 살펴보면, 빔(22)이 프릿(18)을 이동함에 따라, 레이저 빔의 파워가, 제 1 파워(P₁) 보다 큰, 지점(B)에서의 제 2 파워(P₂)에 도달할 때까지, 지점(A)에서의 제 1 파워(P₁)로부터 증가된다. 즉, 빔(22)의 파워가 지점(A)과 지점(B) 사이에서 제 1 파워(P₁)로부터 제 2 파워(P₂)까지 급 상승된다. 도 4를 살펴보면, 상기 도 4는 프릿 패턴 둘레의 완전한 순환에 가까운 빔이 도시되어 있고, 빔(22)은 지점(A 및 B)을 통과해 지점(C)에 도달할 때까지 조립체(10)의 주변부로 계속 나아간다. 지점(C)에서, 레이저 파워가 감소되거나, 제 2 파워(P₂) 보다 작은 지점(D)에서의 제 3 파워(P₃)로 급 감소된다. 지점(D) 이후에, 시일 처리가 완전한 것으로 여겨져 레이저 빔(22)이 소멸된다. 따라서, 레이저 빔이 지점(A)에서 개시되고 일단 지점(A)을 통과하여, 프릿 루프의 완전한 순환을 만든다. 순환하는 동안에, 레이저 빔(22)이 지점(A)에서의 제 1 파워(P₁)에서 개시하여, 제 2 파워(P₂)까지 증가되고 상기 빔이 지점(A 및 B)을 통과하여, 지점(C)에 도달하는 완전한 순환이 될 때까지 실질적으로 파워가 안정된 상태를 유지하고, 이후 파워가 감소하여 제 2 파워(P₂)보다 낮은, 지점(D)에서의 제 3 파워(P₃)에 도달한다. 파워의 급 상승이나 급 감소는 실질적으로 일정한 속도에서 발생하는 것이 바람직하다. 그러나, 파워의 감소가 일정할 필요는 없다. 예를 들면, 레이저 빔(22)의 파워는 스텝(step-wise) 식으로 증가되거나 감소될 수 있다. 더욱이, (예를 들면, 도 3에서 A 지점과 B 지점 사이의) 급 상승율이 (예를 들면, 도 4에서 C 지점과 D 지점 사이의) 급 감소율과 동일할 필요는 없다. 여러 실시예에 있어서, 제 3 파워(P₃)는 제 1 파워(P₁)와 동일할 수 있다.선택적으로, 제 3 파워(P₃)는 제 1 파워(P₁)보다 클 수도 작을 수도 있다.그러나, 본 실시예에 있어서의 제 1 파워(P₁)와 제 3 파워(P₃)는 시작 파워 및 끝 파워를 각각 나타내며, 이들 파워는 실링에 충분하지 않다.

바람직하게, 레이저 빔(22)에 의해 이동되는 프릿(18)의 형태는 실질적으로 다각형이다. 실질적으로 다각형이라는 것은 라운드처리된 코너부에 의해 연결된 다수의 선형 면으로 이루어진 패턴이라는 것을 의미한다. 라운드 처리된 코너부는 프릿의 배치와 레이저 빔의 이동을 용이하게 한다. 예를 들면, 코너부의 곡률반경은 전형적으로 1mm이다. 그러나, 이보다 크거나 작은 반경이 제조되는 장치의 크기와 실링 장치의 작동 특성에 따라 사용될 수 있다. 이후 기재한 바와 같이, 다각형이라는 용어는 라운드처리된 코너부에 의해 연결된 일직선 면을 갖는 다각형과, 2개의 일직선의 교차에 의해 형성된 날카로운 코너부로 이루어진 다각형이라고 사용되었다. 예를 들면, 라운드처리된 코너부에 의해 연결된 4개의 선형 면을 갖는 사각형이나, 또는 4개의 면을 갖는 사각형으로 프릿(18)에 패턴형성될 수 있고, 각각의 면은 인접한 면에 수직하고, 4개의 날카로운 코너부를 구비한다. 바람직하게, 지점(A, B, C)은 다각형의 단일면을 따라 놓여있다. 여러 실시예에 있어서, 4개의 모든 지점(A, B, C 및 D)이 다각형의 한 면을 따라 놓여있다.

임의의 여러 실시예에 있어서, 시일 처리 전에, 보다 바람직하게는 시일 처리 동안에 조립체(10)를 가열함으로써, 시일된 외피에서 응력이 감소되고, 이에 따라 상기 조립체의 온도가 실링 동안에 상승된다.

레이저 시일 처리 동안에 2개의 주된 응력이 발생하는데, 이 2개의 응력은: a) 임의의 온도 사이클 동안에 쌍의-재료(bi-material) 시스템에 의해 야기된 열팽창 계수의 불일치로 야기된 잔류 응력, 및 b) 국부 가열과 열 전도에 따라 레이저 시일 처리에 의해 야기된 전이 열 응력이다.

잔류 응력으로 야기된 크랙이 레이저 프릿 시일 처리 동안에 문제를 일으킴에 따라, 예비-소결 이후의 레이저 실링이 잔류 응력을 발생시킬 수 있다. 예비-소결 단계 동안에, 유리와 프릿의 CTE가 비슷한 것이 바람직하다. 그러나, 레이저 시일 동안에 유리 기판에 대해서는 저 CTE 프릿이 바람직한데 그 이유는 기판 유리가 레이저를 투과시키고 팽창이 무시 가능하기 때문이다. 예비-소결 단계로부터 생성된 잔류 응력은 온도 유도 레이저가 프릿의 변형점을 상회하기 때문에, 레이저 시일 단계 동안에 그리고 제 2 잔류 응력이 발생되기 전에 안전하게 없어질 수 있다. 즉, 레이저 시일 처리 동안에 잔류 응력의 결과로 유리 기판으로부터의 프릿의 층간분리(delamination)가 발생한다.

전형적으로, 기판 유리의 CTE가 0이거나 적어도 중요하지 않다고 여겨지는 경우, CTE의 불일치에 의해 확실하게 야기될 잔류 응력이 단지 프릿에 의해서만 유도된다. 한편으로, 기판 유리와 프릿의 CTE가 일치하면, 예비-소결 동안에 발생된 잔류 응력은 0이지만, 레이저 시일 동안에 발생한 잔류 응력은 증가될 수 있다.

다른 한편으로, 프릿의 CTE가 무시 가능하다면, 레이저 시일 동안에 발생된 잔류 응력이 무시될 수 있지만, 예비-소결 동안에 발생된 잔류 응력은 클 수 있다. 가장 효과적인 접근법은 시일 처리 동안의 온도가 기판의 유리 전이 온도와 동일한 조건에 도달하는 것이다.

실제적인 레이저 시일 처리가 국부적인 열 팽창에 의해 제어된다. 레이저 파워의 급 상승 동안에 접합 강도는 전형적으로 시작점에서 낮기 때문에, 크랙이 레이저의 시작점에서 매우 심각하게 형성된다. 그럼에도 불구하고, 열 쇼크/구배가 크랙 개시에 영향을 미치기 때문에, 응력 소산 처리는 이후의 레이저 시일 처리에 계속 영향을 미칠 것이다. 이러한 열 구배(thermal gradient)는 주위 온도에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 시일 처리 동안에 상승된 주위 온도는 상기와 같은 악 영향이 없어지도록 조력한다.

레이저 시일 처리시, 전이 열 응력 효과가 모델링되어 시일 처리 동안에 주위 온도를 상승시켜 전이 응력의 감소를 돕도록 행하고, 동일한 온도 레벨이 확산 접합에 가능하도록 레이저 파워가 감소될 수 있다. 먼저 이러한 모델링에 의해, 100% 사용된 표면 열 유속이 임의로 소비되는 열 소산 없이 흡수되도록, 프릿에서 레이저 에너지가 완벽하게 흡수될 수 있다는 것을 알 수 있다. 동시에, 프릿과 양 유리 기판 경계면 사이의 열 전도가 완벽하게 될 수 있다는 것을 알 수 있다. 전형적으로 이러한 응력이 레이저 시일 처리 동안에 소산되기 때문에, 에너지가 경계면에서 소산되지 않거나 또는 초기 소결로 유도된 잔류 응력도 발생하지 않는다. 실제적인 시일 처리시, 프릿 대 유리 접합이 레이저가 이동한 이후에 발생하여도, 표면 유속이 유한 요소 해석 동안에 복잡한 문제점을 피하는데 사용되기 전에 발생된 프릿-대-유리 접합을 완벽하게 하는 것을 모델링한다. 또한, 일직선 시일만이 분석된다. 재료 특성에 따른 비-선형 온도가 프릿의 CTE와 다른 시뮬레이션에 포함되지 않는다. 결국, 외부 요인이 상기 시뮬레이션에 영향을 미치지 않아 프릿과 유리 기판 재료가 균질하게, 등방성으로, 그리고 탄성적으로 처리된다. 완벽한 유리 에지가 가능하여, 에지 품질 문제가 수치해석적 모델에 발생하지 않는다.

기판 유리 면으로부터 공기로 열이 유도될 때, 표면 대 공기의 열 교환이 이루어질 뿐만 아니라, 최종 온도가 기판 유리와 프릿의 설정점 이상으로 상승할 때마다 탄성률을 매우 낮은 값으로 낮추어 유리 설정점을 조정하는 수치해석적 처리 방법이 사용될 수 있다.

사용되는 기본적인 모델이 도 13에 도시되어 있다. 프릿(18)의 실제 두께와 폭은 각각 15미크론과 1mm이다. 대칭 상태에 의해, 실제 시일된 구역의 절반만이 모델링된다. 따라서, 0.5mm 폭의 프릿이 도시되어 있다. 상부 및 하부 유리 기판의 두께, 폭 및 길이는 각각 0.63mm, 5mm 및 20mm이다. 프릿의 상부면은 다수의 0.5mm x 0.5mm 평방 구역으로 분할된다. 표면 열 유속이 분할된 구역 중 어느 한 구역에 적용되고, 일 단부로부터 다른 한 단부로 프릿을 따라 이동된다. 유리는 알루미노-붕규산염 유리(예를 들면, 코닝사의 Eagle XG™)일 수 있다.

대칭 경계 조건이 프릿의 단면상에 적용된다. 무한 경계 조건이 무한으로 긴 유리 기판과 유사하도록 유리 바의 양 단부면에 적용되어, 에지 영향을 피할 수 있다. 더욱이, 모든 접촉된 표면 사이가 타이로 압박되어 접착이 거의 완벽하게 된다. 표면 열 유속을 계산하기 위한 방정식은 아래 식과 같다:

.

상기 방정식은 수치해석적 계산에 입력되는데 필요한 표면 열 유속을 계산하는데 사용된다. 상기 계산에 의해 레이저 파워 및 레이저 직경과 같은 레이저 처리 변수가 산출된다. 피크 열 유속이 얻어진 이후에, 실제 가우스 분포를 대체하는데 필요한 일정한 분포 열 부하의 이상적인 가정이 고려되도록 계수 2가 사용된다. 대칭 조건 때문에, 인풋으로 사용된 열 유속 수를 더욱 감소시키도록 다른 한 계수 2가 사용된다.

재료 특성이 아래의 표 1에 기재되었다. 프릿에 대한 CTE 값 이외에, 모든 여러 재료 특성 값이 온도에 따라 결정되지 않는다. 따라서, 온도와 관련된 값은 수치해석적 모델링 결과에 나타나지 않는다. 전이 열 응력 분석은 전이 열 분석 및 응력 분석과 같은 2개의 단계를 포함한다. 상기 전이 열 분석이 응력 분석에 필요한 온도장 결과치를 결정하도록 먼저 행해진다. 열 전달 분석에 있어서, 부하와 변형이 발생하지 않기 때문에 경계 조건이 필요하지 않다. 그러나, 응력 결과치가 이들 조건에 따라 결정되기 때문에, 경계 조건 및 제한 조건(constraints)이 응력 분석에 필요하다. 또한, 열 분석 및 응력 분석용 시점이 전이 분석을 동기화하는데 필요하다. 더욱이, 컴패터블 메쉬(compatible mesh)가 시뮬레이션에 사용된다.

모델링 결과치는, 열 응력이 변형 지점과 주변 온도 사이의 온도 구배에 의해 또한 CTE 값과 탄성률에 의해 제어되는 것을 알 수 있다. 기판 유리와 프릿의 변형점을 감소시킴에 따라, CTE 값과 탄성률의 수정이 어려울 수 있다. 따라서, 시일 처리 동안에 유도된 응력을 감소시키는 가장 효과적인 방법은 조립체의 평균 온도를 증가시켜 온도 구배를 감소시키고 이에 따라 응력을 감소시키는 것이다.

응력 분석 결과치는 3개 세트의 레이저 시일 조건에 대해 산출된 것이고, 상기 3개 세트는: 10W, 2mm/s로의 이동, 20W, 10mm/s로의 이동 및 30W, 20mm/s로의 이동이며, 이 경우 이동은 레이저 빔의 프릿 상의 이동을 의미한다. 레이저 빔이 1mm 직경의 스팟 크기에 고정된다. 3개의 모든 경우에 대한 응력 분석 결과치는 표 1에 기재되었다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 레이저 빔 방사 지점에서 유도된 피크 온도는 2mm/s로 이동하는 경우에 대략 620℃ 내지 640℃이고, 10mm/s로 이동하는 경우에 대략 680℃ 내지 730℃이고, 20mm/s로 이동 경우에 대략 620℃ 내지 820℃이다. 레이저 속도가 한 케이스로부터 다른 한 케이스로 증가될 때, 경우에 따라 온도가 대략 10% 증가한다. 레이저가 한 위치에 고정될 때, 잔여 시간은 0.1s/mm 내지 0.05s/mm로 감소된다. 3개의 모든 경우로부터 동일한 품질의 접합이 얻어진다면, 온도와 잔여 시간의 적당한 조합이 동일한 확산 접합 결과를 얻는데 필요하고: 양호한 접합은 임의의 부재의 동일한 레벨의 확산 깊이를 필요로 한다. 따라서, 레이저 이동 속도가 빨라질 때, 확산 처리를 용이하게 하기 위해, 보다 고온의 평균 조립체 온도가 요구되어 진다.

부가적으로, 레이저 이동 속도가 보다 저속으로부터 보다 고속으로 증가됨에 따라, 3개의 레이저 시일 조건에 의해 유도된 피크 최대 주 응력 값이 증가된다. 최대 주 응력이 잠재적인 유리 파손을 예측하는데 사용되고, 주 응력이 보다 크면 파손 가능성이 보다 크게 된다.

전형적인 디스플레이 유리(예를 들면, 코닝사의 Eagle XG™)의 2개의 기판 사이의 시일에 대한 변형점 연화 효과가 고려되지 않으면, 레이저 이동 속도가 2mm/s(10W)로부터 10mm/s(20W)까지 또는 30W의 레이저 빔 파워에서의 20mm/s까지 증가됨에 따라:

· 하부 유리 기판의 응력은 20MPa로부터, 26MPa까지 또는 29MPa까지 증가하고,

· 상부 유리 기판의 응력은 21MPa로부터, 27MPa까지 또는 30MPa까지 증가하고 ,

· 프릿의 응력은 47MPa로부터, 73MPa까지 또는 93MPa까지 증가한다.

변형점 연화 효과가 고려되면, 레이저 이동 속도가 2mm/s(10W)로부터, 10mm/s(20W)까지 또는 다시 30W의 레이저 빔 파워에서의 20mm/s까지 증가될 때:

· 하부 유리 기판의 응력은 19MPa로부터, 22MPa까지 또는 23MPa까지 증가되고,

· 상부 유리 기판의 응력은 20MPa로부터, 24MPa까지 또는 25MPa까지 증가되고,

· 프릿의 응력은 33MPa로부터, 51MPa까지 또는 64MPa까지 증가된다.

2개의 소다-석회 기판 사이의 시일의 경우와, 변형점 연화 효과가 고려될 때, 레이저 속도가 2mm/s(10W)로부터, 10mm/s(20W) 내지 30W의 레이저 빔 파워에서의 20mm/s까지 증가될 때:

· 하부 유리 기판의 응력은 51MPa로부터, 59MPa까지 또는 60MPa까지 증가되고,

· 상부 유리 기판의 응력은 54MPa로부터, 62MPa까지 또는 64MPa까지 증가되고,

· 프릿의 응력은 91MPa로부터, 127MPa까지 또는 159MPa까지 증가된다.

전형적인 알루미노-붕규산염(예를 들면, 코닝사의 Eagle XG™) 디스플레이 유리의 기판 사이의 시일과, 소다-석회 유리로 형성된 기판 사이의 시일을 비교하면, 소다-석회 유리가 전형적인 디스플레이 유리의 CTE 보다 대략 3배 높은 CTE를 갖기 때문에, 최종 전이 열 피크 응력 레벨은 대략 3배 증가한다는 것을 알 수 있다. 유리의 강도가 전형적인 디스플레이 유리의 강도와 동일한 레벨로 계속 유지되기 때문에, 이러한 응력 증가는 소다-석회 유리를 시일하는데 어려움을 발생시킨다. 전이 열 응력을 낮추면 고 CTE 유리 기판의 실링이 용이해 질 수 있다.

조립체의 온도를 증가시킴으로써 전이 열 응력을 효과적으로 감소시키도록 추가 시뮬레이션이 행해진다. 프릿 라인과 인접한 OLED 장치가 낮은 온도 공차를 갖기 때문에, 85℃의 주위(예를 들면, 조립체) 온도가 사용되었다. 더욱이, 단지 한개의 레이저 이동 속도(20mm/s)와 파워 설정(30W)이 고려되었다.

실내 온도 이하의 경우와 비교하였을 때, 단지 28w가 20mm/s의 레이저 속도 시일에 필요한 한편, 30w가 동일한 온도 750℃-800℃에서 동일한 접합 품질을 나타내는데 요구된다. 따라서, 전이 열 응력은:

하부 유리 기판에서 60MPa로부터 52MPa까지 강하하고,

프릿에서 159MPa로부터 138MPa까지 강하하고,

상부 유리 기판에서 64MPa로부터 56MPa까지 강하한다.

이로부터 알 수 있는 바와 같이, 대략 12%의 주위 온도 증가는 또한 대략 12%의 응력을 감소시킨다.

1mm 레이저 빔 반경	q (107 J/m2/s)	피크 온도 (℃)	상주 시간 (s/mm)	피크 최대 주 응력 (MPa) Eagle/Eagle	피크 최대 주 응력 (Tg 연화 고려) (MPa)
1mm 레이저 빔 반경	q (107 J/m2/s)	피크 온도 (℃)	상주 시간 (s/mm)	피크 최대 주 응력 (MPa) Eagle/Eagle	Eagle/Eagle	소다석회/소다석회
2mm/s 10w	0.2387	622 (하부)	0.5	20	19	51	아래는 레이저 파워를 낮추는데 필요한 85℃에 이르는 증가된 주위 온도의 결과이다
		640 (프릿)		47	33	91
		642 (상부)		21	20	54
10mm/s 20w	0.4775	683 (9.8%)	0.1	26	22	59
		721 (12.6%)		73	51	127
		722		27	24	62
20mm/s 30w	0.668	756 (10%)	0.05	29	23	60	52
		810 (12.3%)		93	64	159	138
		814		30	25	64	56

조립체의 평균 온도는 과도한 응력을 피할 수 있을 정도로 충분히 높은 것이 바람직하지만, 유기 전계발광 재료와 같은, 조립체 내에서의 임의의 온도 민감성 재료의 성능을 저하시킬 정도로 높지 않아야 한다. 많은 전계발광 재료가 약 125℃ 보다 높은 온도에서 열화된다. 따라서 약 125℃ 초과의 평균 온도를 초과하지 않는 것이 바람직하고, 최대 평균 온도가 65℃와 125℃ 사이인 것이 바람직하다. 여러 실시예에 있어서, 조립체 평균 온도가 약 65℃와 약 85℃ 사이에서 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 조립체를 가열된 지지부(예를 들면, 고온의 플레이트) 상에 배치시켜서 조립체(10)가 가열되고 조립체의 온도가 시일 처리를 행하기 전에 일정하게 된다. 또는, 상기 조립체의 평균 온도는 시일 처리 동안 주변 온도 이상으로 상승되고, 상승된 평균 온도는 레이저 빔 외의 열 공급원에 의해 야기된다.

도 2, 도 5 및 도 6에 가장 잘 도시된 다른 한 실시예에 있어서, 프릿(18)은 일정하지 않은 속도로 레이저 빔(22)에 의해 이동된다. 예를 들어, 상기 레이저 빔의 속도는, 상기 레이저 빔이 다각형의 제 1 면 외의 다른 면들을 이동할 때보다는 상기 다각형의 제 1 면을 이동하는 동안 저속이다. 도 2와 도 5를 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따라, 시일이 지점(A)에서 제 1 파워(P₁)와 제 1 속도(N₁)로 개시된다.빔(22)이 지점(A)과 지점(B) 사이를 이동함에 따라, 레이저 빔이 제 1 파워(P₁)보다 큰, 지점(B)에서의 제 2 파워(P₂)에 도달할 때까지, 상기 빔이 제 1 파워(P₁)의 파워를 증가시킬 것이다. 빔(22)이 지점(E)에 도착할 때까지, 제 1 속도(N₁)와 제 2 파워(P₂)를 유지한다. 지점(E)에서 레이저 빔이 제 1 속도보다 더 빠른 제 2 속도(N₂)까지 증가되고, 제 2 파워(P₂)보다 더 큰, 지점(F)에서의 제 3 파워(P₃)로 증가된다. 속도가 증가하면 빔 파워가 보다 용이하게 커진다. 이와 반대로, 빔 파워가 커지면 커질수록, 프릿의 과열을 반드시 방지하기 위해 속도도 더 빨라져야 한다. 빔(22)이 제 3 파워(P₃)를 제 2 속도(N₂)에서 유지함에 따라, 지점(G)에 도달할 때까지 프릿의 잔여부를 이동하고, 여기서 레이저 빔은 지점(H)에서 제 2 파워(P₂) 및 제 1 속도(N₁)까지 파워 및 속도가 감소하고, 지점(A)와 지점(B)를 통해 지점(C)까지 이동하고, 지점(C)에서의 파워가 지점(D)에서의 제 4 파워(P₄)로 감소된다. 따라서, 빔이 지점(B)와 지점(C) 사이의 거리를 겹치는 한편 실링 파워(즉, 제 1 파워(P₁) 보다 큼)로 유지된다. 바람직하게, 제 4 파워(P₄)는 제 1 파워(P₁)와 동일하다.그러나, 제 4 파워(P₄)는 필요에 따라 제 1 파워(P₁)보다 작거나 클 수 있다. 본 실시예에 있어서 제 1 파워(P₁)와 제 4 파워(P₄)는 시작 파워와 끝 파워를 각각 나타내고, 이들 파워는 시일을 발생시키는데 충분하지 않다.

도 2, 도 7 및 도 8을 참고하여 기재된 다른 일 실시예에 있어서, 레이저 빔(22)의 이동 속도는 상기 기재한 실시예서와 같이 실질적으로 일정하게 유지되지만, 상당히 빠른 속도이다. 예를 들면, 본 실시예는 이동 속도가 대략 20mm/s일 때 사용된다. 본 실시예에 따라, 레이저 빔은 기판(12 및 14) 사이에 배치된 프릿을, 제 1 파워(P₁)와 지점(A) 이전의 여러 위치에서의 제 1 속도(N₁)로 입사하고 조사한다. 빔(22)이 임의의 시계 방향에서 제 1 속도(N₁)로 프릿을 이동함에 따라, 레이저 빔의 속도가 제 1 속도(N₁)로부터 제 2 속도(N₂)까지 증가된다.일단 빔이 제 2 속도(N₂)에 도달하면, 레이저 빔의 파워는 지점(A)와 지점(B) 사이에서 제 1 파워(P₁) 보다 큰 제 2 파워(P₂)까지 증가된다. 이후 빔은 프릿 경로를 따라 제 2 속도(N₂)로 지점(C)까지 나아가며, 이 경우 레이저 파워가 제 1 파워(P₁)보다 크지만 제 2 파워(P₂) 보다 작은 제 3 파워(P₃)로 감소된다. 이후 빔은, 일단 지점(A)을 통과하여, 지점(C)에 도달할 때까지, 제 3 파워(P₃)로 프릿 경로를 따라 계속 이동하여, 완전 순환의 프릿 패턴을 만든다. 지점(C)에서 레이저 빔의 파워가 제 4 파워(P₄)로 감소된다.제 4 파워(P₄)는 제 1 파워(P₁)와 동일한 것이 바람직하다.그러나, 제 4 파워(P₄)는 필요에 따라 제 1 파워(P₁)보다 크거나 작을 수 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서 제 1 파워(P₁)와 제 4 파워(P₄)는 시작 파워와 끝 파워를 각각 나타내며, 이들 파워는 시일을 일으키는데 충분하지 못하다. 레이저 파워가 제 4 파워(P₄)에 도달할 때, 시일 처리가 완료되었다고 여겨진다. 본 실시예에 있어서, 빔 이동 겹침이 2개의 상이한 실링 파워에서 행해진다. 즉, 지점(B)로부터 지점(C)까지의 제 1 이동이 파워(P₂)에서 행해지는 한편, 지점(B)로부터 지점(C)까지의 제 2 이동이 파워(P₃)에서 행해진다_.바람직하게, 지점(A, B 및 C)이 프릿 다각형의 동일면에 놓여있다.

실시예

일 실시예에 있어서, 제 1 기판과 제 2 기판, 및 유리 프릿을 포함한 유리 조립체는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저에 의해 시일된다. 유리 기판은 대략 0.7mm의 두께와 약 89x10^-7/℃의 CTE를 갖는 붕규산염 유리 시트와 동일하다. 프릿은 직사각형 패턴으로 기판 사이에 배치되고 상기 패턴의 코너부는 대략 1mm의 곡률 반경으로 처리된다. 프릿은 바나듐-인산염 유리와 B-유크립타이트 충전재 재료로 이루어지고, 약 35x10^-7/℃의 CTE를 갖는다. 810nm에서 작동하는 다이오드 레이저가 성공적으로 시일을 행하는데 사용되었다. 레이저가 약 2mm/s의 일정한 속도에서 작동된다. 레이저는 1.8mm의 1/e² 폭을 갖는 Gaussian 빔을 발생시킨다. 도 2, 도 3 및 도 4를 살펴보면, 레이저는 0.5Watts의 제 1 파워(P₁)로 프릿을 이동하기 시작하며 지점(B)에서 9.5Watts의 최대 파워(P₂)로 증가된다. 파워 증가 또는 변동(ramp)이 약 3watts/mm 이동 속도에서 행해진다. 지점(B)로부터, 레이저 빔이 모든 회로를 통해 프릿 상에서 시계 방향으로 이동되어, 지점(A)을 통과하고 지점(C)에 도달할 때까지 대략 1mm의 거리 만큼 프릿 패턴이 겹쳐진다. 지점(C)에서 개시하여, 레이저 파워가 0.5Watts에 도달할 때까지 레이저 파워가 대략 2.5watts/mm의 속도로 급감소된다. 약 9.5Watts의 파워로 지점(B)와 지점(C)의 1mm 거리의 겹침이 이루어진다. 시일된 패키지가 -40℃와 80℃ 사이의 10번의 온도 사이클 동안에, 각각의 온도 한계치에서 30분간 유지되는 상태의 열 쇼크 테스트를 받게 된다. 시일은 프릿과 상기 프릿의 총 길이부에 따른 유리 기판 사이의 접촉이 양호하도록 현미경을 사용해 검사된다. 시일은 크랙되거나 분리되지 않는다.

다른 일 실시예에 있어서, 제 1 유리 기판과 제 2 유리 기판, 및 유리 프릿을 포함한 유리 조립체는 레이저로 시일된다. 상기 기재한 바와 같이, 유리 기판은 대략 0.7mm의 두께와 약 89x10^-7/℃의 CTE를 갖는 붕규산염 유리 시트와 동일하다. 프릿은 직사각형 패턴으로 기판 사이에 배치되고 상기 패턴의 코너부는 대략 1mm의 곡률 반경으로 처리된다. 프릿은 바나듐-인산염 유리와 B-유클립타이트 충전재 재료로 이루어지고, 약 35x10^-7/℃의 CTE를 갖는다. 810nm에서 작동하는 다이오드 레이저가 성공적으로 실링을 행하는데 사용된다. 레이저는 1.8mm의 1/e²폭을 갖는 Gaussian 빔을 생성한다. 레이저 이동이 약 2mm/s의 제 1 속도(N₁)와 0.5Watts의 제 1 파워(P₁)로 지점(A)에서 개시되었고, 약 3watts/mm의 이동 속도에서 약 9.5Watts의 제 2 파워(P₂)로 변동된다. 빔이 지점(E)에 도달할 때까지, 지점(C)으로부터 2mm/s의 속도와 9.5Watts의 파워로 계속 이동한다. 지점(E)으로부터 빔 이동 속도가 약2mm/s의 제 1 속도(N₁)로부터 약 20mm/s의 제 2 속도(N₂)까지 증가되고, 빔 파워가 약 9.5Watts로부터 약 27Watts의 제 3 파워(P₃)까지 약 17.5watts/mm의 이동 속도로 증가된다. 빔이 지점(G)에 도달할 때, 빔 파워는 지점(H)까지 약 10°의 각도(α)로 9.5Watts의 제 2 파워(P₂)로 감소된다. 이와 유사하게 속도는 약 2mm/s의 제 1 속도(N₁)로 감소된다. 빔은 지점(A)을 지나 지점(C)까지 계속 이동하고, 지점(C)에서 파워가 약 0.5Watts의 제 1 파워(P₁)로 감소되고 실링이 완료된다. 약 9.5Watts의 파워에서 지점(B)와 지점(C) 사이의 1mm 거리의 겹침이 이루어진다. 시일된 패키지가 -40℃와 80℃ 사이의 10번의 온도 사이클 동안에, 각각의 온도 한계치에서 30분간 유지되는 상태의 열 쇼크 테스트를 받게 된다. 시일은 프릿과 상기 프릿의 총 길이부에 따른 유리 기판 사이의 접촉이 양호하도록 현미경을 사용해 검사된다. 시일은 크랙이나 분리되지 않는다.

계속해서 다른 일 실시예에 있어서, 제 1 기판과 제 2 기판, 및 유리 프릿을 포함한 유리 조립체가 레이저에 의해 시일된다. 상기 기재한 바와 같이, 유리 기판은 대략 0.7mm의 두께와 약 89x10^-7/℃의 CTE를 갖는 붕규산염 유리 시트와 동일하다. 프릿은 직사각형 패턴으로 기판 사이에 배치되고 상기 패턴의 코너부는 대략 1mm 곡률 반경으로 처리된다. 프릿은 바나듐-인산염 유리와 B-유클립타이트 충전재 재료로 이루어지고, 약 35x10^-7/℃의 CTE를 갖는다. 810nm에서 작동하는 다이오드 레이저는 성공적으로 실링을 행하는데 사용된다. 레이저는 1.8mm의 1/e² 폭을 갖는 Gaussian 빔을 발생시킨다. 도 9 및 도 10을 살펴보면, 레이저 이동이 지점(A)으로부터 약 20mm/s의 제 1 속도(N₁)와 0.5Watts의 제 1 파워(P₁)로 개시되고, 약 3watts/mm의 이동 속도에서 약 30Watts의 제 2 파워(P₂)로 의사 단계(pseudo-stepwise fashion)로 변동된다. 관성과 장치의 한계성 때문에, 속도는 지점(A)에서 즉각적으로 20mm/s로 되지 않고 약 1mm의 거리에 걸쳐서 약 5mm/s로부터 20mm/s까지 단차식으로 변동된다(도 11 참조). 지점(B)로부터 지점(C)까지 20mm/s의 속도와 30Watts의 파워로 계속 이동한다(약 2mm). 지점(C)에서 레이저 빔의 파워가 약 27Watts로 감소되며, 이 경우 파워는 프릿 루프의 순환이 대부분 남아있는 경우에 유지된다. 도 10에 있어서, 빔이 일단 지점(A)로 완전 순환하면, 상기 빔이 지점(C)에 도달할 때까지 프릿을 계속 이동하고, 이때 빔 파워가 대략 0.5Watts로 급 감소되고 실링이 완료된다. 동시에, 도 12에 도시된 바와 같이, 이동 속도는 10mm/s로 감소된다. 시일된 패키지가 -40℃와 80℃ 사이의 10번의 온도 사이클 동안에, 각각의 온도 한계치에서 30분간 유지되는 상태의 열 쇼크 테스트를 받게 된다. 시일은 프릿과 상기 프릿의 총 길이를 따른 상기 프릿과 유리 기판 사이의 접촉이 양호하도록 현미경을 사용해 검사된다. 시일은 크랙되거나 분리되지 않는다.

본 발명의 상기 기재한 실시예, 특히 "바람직한" 실시예는 본 발명이 보다 명확하게 이해될 수 있도록 단지 예시적으로 기재된 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 상기 기재한 실시예에 대한 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주 내에서 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 명세서에 기재된 실시예가 수직 구성으로 기재되었을지라도, 본 발명은 수평 구성으로도 동일하게 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명에 대한 모든 변경 및 수정은 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함된다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims

전자 장치용 또는 광전자 장치용 유리 외피 성형 방법으로서,
제 1 유리 플레이트와 제 2 유리 플레이트를 포함하는 유리 조립체의 표면상의 폐쇄 경로를 따라 레이저 빔을 이동시켜(traverse) 제 1 유리 플레이트와 제 2 유리 플레이트 사이에 배치된 프릿을 가열하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 유리 플레이트와 제 2 유리 플레이트는 40x10^-7/℃ 이상의 열팽창 계수를 갖고, 상기 프릿은 40x10^-7/℃ 이하의 열팽창 계수를 갖고,
폐쇄 경로를 따라 레이저 빔을 이동시키는 단계는
a) 위치(A)에서의 제 1 파워로부터, 이동 방향에 대해 위치(A)의 하류인 위치(B)에서의 제 2 파워까지, 레이저 빔의 파워를 증가시키는 단계;
b) 상기 레이저 빔이 위치(B)를 통과하여 상기 이동 방향에 대해 위치(B)를 지나 소정의 거리의 위치(C)에 도달할 때까지, 상기 레이저 빔을 제 2 파워로 유지시키는 단계; 및
c) 상기 레이저 빔이 상기 이동 방향에 대해 위치(C)를 지나 소정의 거리의 위치(D)에서의 제 3 파워에 도달할 때까지, 위치(C)로부터의 상기 레이저 빔의 파워를 감소시키는 단계를 더 포함하고,
상기 가열은 상기 프릿을 용융시키고 상기 유리 조립체를 시일(seal)시켜 상기 유리 외피를 형성하는 유리 외피 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 경로는 다각형을 형성하고, 상기 위치(A, B, C)는 상기 다각형의 제 1 면에 위치한 유리 외피 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 제 1 유리 플레이트와 상기 제 2 유리 플레이트의 열팽창 계수는 50x10^-7/℃ 이상인 유리 외피 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 제 1 유리 플레이트와 상기 제 2 유리 플레이트의 열팽창 계수는 70x10^-7/℃와 90x10^-7/℃ 사이인 유리 외피 성형 방법.
제2항에 있어서,
상기 레이저 빔의 속도는, 상기 레이저 빔이 다각형의 제 1 면 외의 다른 면들을 이동할 때보다는 상기 다각형의 제 1 면을 이동하는 동안 저속인 유리 외피 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 조립체의 평균 온도가 시일 처리 동안 주변 온도 이상으로 상승되고, 상승된 평균 온도는 레이저 빔 외의 열 공급원에 의해 야기되는 유리 외피 성형 방법.
제6항에 있어서,
상기 상승된 조립체 온도는 65℃와 85℃ 사이인 유리 외피 성형 방법.
제1항에 있어서,
주변 환경에 민감한 재료를 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 위치시키는 단계를 더 포함하는 유리 외피 성형 방법.
제8항에 있어서,
상기 주변 환경에 민감한 재료는 유기 재료인 유리 외피 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 전자 장치 또는 광전자 장치는 OLED 장치이거나 광발전 장치(photovoltaic device)인 유리 외피 성형 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제