KR20070088682A

KR20070088682A - 글래스 기판을 밀봉하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20070088682A
Application number: KR1020077013024A
Authority: KR
Inventors: 로널드 엘. 버트; 스테판 엘. 로그노브; 로버트 에스. 와그너; 에이유 장
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-08-29
Also published as: US20070128965A1; WO2007067419A2; WO2007067419A3; US7425166B2; EP1958229A2; TW200733784A

Abstract

본 발명은 2개의 기판 사이에 배치된 다수의 프레임 형태의 유리재 월을 밀봉하는 방법에 관한 것이다. 상기 유리재 월은 행과 열로 배열되고 각각의 레이저 빔에 의해 밀봉되는 각각의 그룹으로 분할된다. 본 발명에는 밀봉 처리의 효율을 최적화하기 위해 레이저 빔에 의해 유리재 월이 가열되어 밀봉되는 몇가지 방식이 제공된다.

Description

글래스 기판을 밀봉하기 위한 방법{METHOD OF SEALING GLASS SUBSTRATES}

본 발명은 통상의 기판을 포함하는 평판 패널 디스플레이 장치에 사용되는 다수의 디스플레이 소자를 캡슐화하기 위한 방법에 관한 것이다.

유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diodes)는 이들의 사용 목적 및 폭 넓은 다양한 발광소자의 잠재적인 사용 목적 때문에 최근 아주 많은 연구가 이루어지고 있다. 예컨대, 싱글 OLED가 불연속 발광소자에 사용되거나 이들 OLED의 어레이가 조명 응용 또는 평판-패널 디스플레이 응용(예컨대, OLED 디스플레이)에 사용될 수 있다. 특히, OLED 평판 패널 디스플레이는 매우 밝으며 양호한 색 대비 및 넓은 시야각을 갖는 것으로 잘 알려져 있다. 상기 OLED 디스플레이 내에 위치된 전극 및 유기층이 주위의 환경으로부터 완전 밀봉되면 상기 OLED 디스플레이의 수명이 크게 증가될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나, OLED 디스플레이 및 특히 그 안에 위치된 전극 및 유기층은 주위의 환경으로부터 OLED 디스플레이 내로 누설하는 산소 및 습기와의 상호작용에 의해 붕괴되기 쉽다. 불행하게도, 과거에는 OLED 디스플레이를 완전 밀봉하기 위한 밀봉 처리기술을 발전 시키는데 매우 어려움을 겪었다. OLED 디스플레이를 적절하게 밀봉하는데 어려움을 야기하는 몇가지 요인을 이하에 간략히 기술하였다:

ㆍ 허메틱 실(hermetic seal)은 산소(10^-3cc/m²/day) 및 물(10^-6g/m²/day)에 대한 차단성을 제공해야 한다.

ㆍ 허메틱 실의 크기는 OLED 디스플레이의 크기에 역효과를 갖지 않도록 최소(예컨대, ＜2mm)가 되어야 한다.

ㆍ 밀봉 처리 동안 발생된 온도는 OLED 디스플레이 내의 물질(예컨대, 전극 및 유기층)을 손상시키지 않아야 한다. 예컨대, OLED 디스플레이 내의 실(seal)로부터 약 1-2mm에 위치한 OLED의 첫번째 픽셀은 밀봉 처리 동안 100℃ 이상으로 가열되지 않아야 한다.

ㆍ 밀봉 처리 동안 방출된 가스는 OLED 디스플레이 내의 상기 물질을 오염시키지 않아야 한다.

ㆍ 허메틱 실은 OLED 디스플레이를 삽입하기 위한 전기적 커넥션(예컨대, 박막 크롬 전극)이 가능해야 한다.

OLED 디스플레이를 밀봉하기 위한 방식 중 하나는 특정 파장의 광에서 높게 흡수되는 물질이 도핑된 저온 유리재(frit)를 용융시켜 허메틱 실을 형성하는 방식이 있다. 예컨대, 고출력 레이저는 그 위에 유리재를 갖춘 제1기판과 그 위에 OLED를 갖춘 제2기판 사이에 허메틱 실을 형성하는 유리재를 가열하여 연화(softning)시키는데 사용된다.

효과적이면서 경제적인 방식으로 디스플레이 장치를 제조하기 위해, 통상 다수의 디스플레이 장치가 기판 사이에 어셈블링되고, 다음에 어셈블리 및 밀봉이 이루어진 후 분리된다. 예컨대, 통상의 기판 사이에 어셈블링된 수백개의 각각의 디스플레이 장치가 존재할 수 있다. 밀봉하는 다수의 디스플레이 장치는 밀봉 처리를 복잡하게 한다. 각각의 개별 디스플레이 소자, 또는 장치는 상술한 요구조건을 충족시켜야 할 뿐만 아니라, 또한 상기 각각의 개별 소자는 제조의 복잡성 및 시간을 최소화하도록 밀봉되어야만 한다.

본 발명의 1실시예에는 이하와 같은 단계를 구비하여 이루어진다:

a. 행과 열로 배열된 다수의 유리재 월(wall)에 의해 분리된 제1기판 및 제2기판과, 프레임과 같이 형성된 각각의 유리재 월, 및 각각의 유리재 월과 상기 제1 및 제2기판에 의해 정의된 인벨로프(envelope) 내에 배치된 적어도 하나의 디스플레이 소자를 제공하는 단계;

b. 제1행의 제1유리재 월 상의 시작지점에 빔원으로부터의 레이저 빔을 비추는 단계;

c. 상기 제1유리재 월 상의 시작지점에서 상기 제1유리재 월 상의 정지지점으로 상기 제1유리재 월을 따라 상기 빔을 횡단시키는 단계; 상기 횡단은 상기 정지지점에 도달하기 전에 상기 시작지점을 통과함으로써, 상기 제1유리재 월의 일부를 오버랩핑한다.

d. 상기 레이저 빔을 소멸시키고 상기 제1행의 인접한 유리재 월 상의 시작지점에 대해 인덱싱하는 단계; 및

e. 상기 제1행의 각각의 유리재 월에 대해 상기 단계 b 내지 d를 반복하는 단계; 상기 제1행의 각각의 유리재 월에 대한 횡단의 각 단계는 동일한 방향이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 디스플레이 소자를 캡슐화하기 위한 방법은 이하와 같은 단계를 구비하여 이루어진다:

a. 행과 열로 배열된 다수의 유리재 월에 의해 분리된 제1기판 및 제2기판과, 프레임과 같이 형성된 각각의 유리재 월, 및 각각의 유리재 월과 상기 제1 및 제2기판에 의해 정의된 인벨로프 내에 배치된 적어도 하나의 디스플레이 소자를 제공하는 단계;

b. 제1행의 제1유리재 월 상의 시작지점에 레이저 빔을 비추는 단계;

c. 상기 제1유리재 월 상의 시작지점에서 상기 제1유리재 월 상의 정지지점으로 상기 제1유리재 월을 따라 상기 빔을 횡단시키는 단계;

e. 상기 제1행의 각각의 유리재 월에 대해 상기 단계 b 내지 d를 반복하는 단계; 상기 레이저 빔은 각각 유리재 월에 대한 횡단 동안 오버랩하지 않는다.

본 발명은 이하의 첨부 도면 및 상세한 설명에 따라 보다 용이하게 이해될 수 있으며, 그에 따른 본 발명의 또 다른 목적, 특성, 상세한 기술내용 및 장점 또한 어떠한 제한없이 이하의 첨부 도면 및 상세한 설명에 따라 보다 명확해질 것이다. 그와 같은 모든 추가적인 시스템, 방법 특징 및 장점은 본 발명의 설명 및 목적에 포함되며, 수반되는 청구항에 의해 보호될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 횡단측면도,

도 2는 제1기판과 그 위에 적층된 유리재의 횡단측면도,

도 3은 프레임 형태로 적층된 유리재를 나타낸 도 2의 제1기판의 상면도,

도 4는 밀봉 동작 동안 레이저 및 그 레이저 빔의 위치를 나타낸 도 1의 디스플레이 장치의 일부 횡단측면도,

도 5는 통상의 기판 사이에 배치되고, 행과 열로 배치된 다수의 유리재 월(셀)로 이루어지며, 각각의 레이저에 의해 밀봉하기 위한 몇개의 영역으로 분할된 디스플레이 소자의 탑-다운도, 및 순차의 각 소자에 대한 밀봉 패턴을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밀봉 패턴을 나타낸 도 5 영역의 탑-다운도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 밀봉 패턴을 나타낸 도 의 영역의 탑-다운도,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 밀봉 패턴을 나타낸 도 5 영역의 탑-다운도,

도 9는 행과 열로 배열된 다수의 유리재 월로 이루어지고, 각각의 레이저에 의해 밀봉하기 위한 동일하지 않은 수의 유리재 월을 갖는 몇개의 영역으로 분할된 디스플레이 구조의 탑-다운도, 및 밀봉 패턴을 나타낸 도면,

도 10은 행과 열로 배열된 다수의 유리재 월로 이루어지고, 각각의 레이저에 의해 밀봉하기 위한 다수의 영역으로 분할된 대규모 디스플레이 구조의 탑-다운도,

도 11은 밀봉하기 위해 다중의 레이저 빔을 전송하기 위한 장치의 도면이다.

이하의 상세한 설명에서 기술된 예시의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 한정하지 않으며 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위한 것이다. 그러나, 본 발명에 기술된 특정의 상세한 설명 외에 다른 실시예에도 본 발명이 적용될 수 있다는 이점에 대해서는 당업자에게는 자명할 것이다. 더욱이, 본 발명의 설명이 불명료해지지 않도록 공지의 장치, 방법 및 물질에 대한 설명은 생략한다. 마지막으로, 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙인다.

비록 본 발명의 밀봉기술들이 통상의 기판간 다수의 완전 밀봉된 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이의 제조와 관련하여 이하 기술될 지라도, 폭 넓은 다양한 응용에 사용될 수 있는 구조를 형성하기 위해 2개의 글래스 플레이트를 서로 밀봉하는데 동일하거나 유사한 밀봉기술들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 밀봉기술들은 제한된 방식으로 해석되지 않을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일의 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 장치의 횡단측면도를 나타내며, 참조부호 10으로 표시된 상기 단일의 OLED 디스플레이 장치는 제1기판(12), 유리재(14), 제2기판(16), 적어도 하나의 OLED 소자(18) 및 상기 OLED 소자와 전기적으로 접촉된 적어도 하나의 전극(20)으로 이루어진다. 통상, OLED 소자(18)는 애노드 전극 및 캐소드 전극과 전기적으로 접촉한다. 본 실시예에 사용된 바와 같이, 도 1의 전극(20)은 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 양쪽 모두를 나타낸다. 비록 단순화를 위해 단일의 OLED 소자만을 도시했을 지라도, 디스플레이 장치(10)는 그 안에 배치된 많은 OLED 소자를 갖춘다. 통상의 OLED 소자(18)는 다수의 유기층(도시 생략) 및 애노드/캐소드 전극을 포함한다. 그러나, 어떤 공지된 OLED 소자(18) 또는 미래의 OLED 소자(18)가 디스플레이 장치(10)에 사용될 수 있다는 것은 이 기술분야에 숙련된 자에게는 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 또 다른 타입의 박막소자가 OLED 소자(18) 외에 적층될 수 있다는 것도 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 박막 센서가 본 발명을 이용하여 제조될 수 있다.

상기 제1기판(12)은 Corning Incorporated가 제조하여 판매하고 있는 브랜드명 Code 1737 glass 또는 Eagle 2000^TM glass와 같은 투명 글래스 플레이트이다. 즉, 상기 제1기판(12)은, 예컨대 Asahi Glass Co.(예컨대, OA10 glass 및 OA21 glass), Nippon Electric Glass Co., NHTechno 및 Samsung Corning Precision Glass Co.가 제조하여 판매하고 있는 것과 같은 투명 글래스 플레이트가 될 수 있 다. 제2기판(16)은 제1기판(12)과 같은 동일한 글래스 기판이 될 수 있고, 또 제2기판(16)은 불투명 기판이 될 것이다.

도 2 및 3에 도시한 바와 같이, 제1기판(12)을 제2기판(16)에 대해 밀봉하기 전에, 통상 글래스 파우더, 바인더(보통 유기) 및/또는 액체 운반체로 이루어진 유리재 페이스트(paste)의 라인을 따라 유리재(14)가 제1기판(12) 상에 적층된다. 상기 유리재(14)는 우물형 패턴(well-shaped pattern)을 제공하는 프로그램가능 오거 로봇(auger robot)에 의해 또는 스크린-인쇄에 의해 제1기판 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 유리재(14)는 제1기판(12)의 프리 엣지(13: free edge)로부터 약 1mm 떨어져 위치될 수 있으며, 통상 폐쇄된 프레임 또는 월 형태로 적층된다. 바람직한 실시예에 있어서, 유리재(14)는 밀봉 처리에 사용된 레이저의 동작 파장과 일치 또는 거의 일치하는 소정 파장에서 충분한 광 흡수 횡단면을 갖는 저온 글래스 유리재이다. 유리재(14)는, 예컨대 철, 동, 바나듐, 네오디뮴, 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 다수의 광 흡수 이온을 포함한다. 또한, 유리재(14)는 기판(12, 16)의 열팽창 계수와 일치 또는 거의 일치하도록 그 유리재(14)의 열팽창 계수를 변경하는 필러(예컨대, 역전 필러(inversion filler), 첨가 필러(additive filler))를 포함한다. 본 출원의 참조로 사용될 수 있는 예시된 유리재의 구성요소에 대한 좀더 상세한 설명은 "Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication"으로 명칭된 미국특허특허 No.6,998,776에 기술되어 있으며, 이러한 문서의 기술내용은 본 출원에 참조로 반영된다.

또한, 상기 유리재(14)는 제1기판(12)을 제2기판(16)에 밀봉하기 전에 미리 소결(sintering)된다. 이를 달성하기 위해, 제1기판(12) 상에 적층된 유리재(14)가 가열되어 상기 제1기판(12)에 부착된다. 다음에, 유리재 패턴이 위에 위치된 제1기판(12)은 유리재의 성분에 따른 온도로 유리재를 "소성(fires)" 또는 결합하여 굳게하는 노(furnace) 내에 놓일 수 있다. 상기 미리 소결하는 단계 동안, 상기 유리재(14)가 가열되고 그 유리재 안에 포함된 유기 바인더 물질이 연소된다.

상기 유리재(14)가 미리 소결된 후, 필요할 경우, 그 유리재 라인에 따른 높이 변동이 장치(10)의 적용에 따라 10㎛에서 최대 30㎛ 정도가 될 수 있는 통상의 목표 높이(h)로 약 2-4㎛를 초과하지 않도록 그라운드될 수 있는데, 보다 일반적으로 높이 h는 약 12-15㎛이다. 만약 높이 변동이 더 커지면, 기판 12와 16이 결합될 때 상기 유리재와 기판(16) 사이에 형성된 갭(gap)은, 상기 유리재(14)가 제2기판에 레이저 밀봉 동안 용융되거나 그 갭이 특히 상기 유리재 및/또는 기판의 냉각 동안 기판을 크랙(crack)할 수 있는 스트레스를 유입할 경우, 메워지지 않을 것이다. 유리재(14) 높이(h)는 그 기판이 제1기판(12)의 배면측으로부터 밀봉되게 하는 적절한 두께이지 지나친 두께는 아니다. 만약 유리재(14)가 너무 얇으면, 파손을 야기하는 레이저 방사를 흡수하기에 충분한 물질을 남겨두지 못한다. 만약 유리재(14)가 너무 두꺼우면, 유리재를 용융하기 위해 첫번째 표면에서 충분한 에너지를 흡수할 수 있지만, 유리재를 용융하는데 필요한 에너지가 제2기판(16)에 가장 가까운 유리재의 영역에 도달하는 것을 막을 수 있다. 이것은 보통 2개의 글래스 기판의 빈약한 또는 일정치 않은 본딩을 야기한다.

미리 소결된 유리재(14)가 그라운드되면, 제1기판(12)이 이 지점에 축적된 모든 파편을 제거하기 위해 경한 초음파 세정 환경에 들어간다. 여기에 사용된 통상적인 용제는 추가적인 적층이 없는 디스플레이 글래스를 세정하기 위해 사용된 것보다 더 순해질 수 있다. 세정하는 동안, 온도는 적층된 유리재(14)의 붕괴를 피하기 위해 낮게 유지될 수 있다.

세정 후, 나머지 수분을 제거하기 위해 최후 처리 단계가 수행될 수 있다. 미리 소결된 제1기판(12)은 100℃에서 6시간 이상 진공 오븐 내에 놓여질 수 있다. 오븐으로부터 꺼내진 후, 상기 미리 소결된 제1기판(12)은 밀봉 처리를 수행하기 전에 먼지 및 파편들이 그 위에 축적되는 것을 방지하기 위해 클린 룸 박스에 놓여질 수 있다.

밀봉 처리는 유리재(14), 다수의 OLED 소자(18) 및 전극(20)이 상기 유리재(14)에 의해 분리된 2개의 기판 12와 16 사이에 샌드위치되는 방식과 같이 다수의 OLED 소자(18)와 다수의 전극(20)이 상면에 위치된 제2기판(16)의 상부에 유리재(14)를 갖춘 제1기판(12)을 위치시키는 단계를 포함한다. 밀봉 처리 동안 유리재와 접촉을 유지하도록 기판 12와 16에 경한 압력이 인가될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저(22)는 유리재(14)를 용융시켜 기판 12를 기판 16에 연결하여 접합하는 허메틱 실을 형성하기 위해 제1기판(12)을 통해 유리재(14) 상에 레이저 빔(24)을 향하게 하여 유리재(14)를 가열한다. 또한, 상기 허메틱 실은 주위 환경의 산소 및 습기가 상기 OLED 디스플레이 장치(10)로 들어가는 것을 방지함으로써 상기 OLED 소자(18)를 보호한다. 유리재(14)에 대해 레이저 빔(24)을 이송 하는 방법 중 하나는 광섬유를 통해 레이저 빔을 통과시키는 방법이 있다. 바람직하게, 그와 같은 기술은 레이저와 장치(10)간 직선 시계를 필요로 하지 않는다. 또 다른 접근방식은 유리재 상에 다수의 갈보미터 배치 반사경(예컨대, 미러)으로부터 레이저 빔을 반사하는 것이다. 갈보미터 배치 반사경은 부피카 크면서 전기적으로 한계가 있는 레이저를 이동시키지 않고 유리재 라인을 따라 그 빔을 쉽게 방향지울 수 있다. 텔레센트릭 렌즈(telecentric lenses)와 같은 변조 옵틱은 레이저와 유리재간 빔 길이가 변함에 따라 일정한 빔 직경을 필요로 할 것이다. 그 결과 허메틱 실(hermetic seal)은:

ㆍ 산소(10^-3cc/m²/day) 및 물(10^-6g/m²/day)에 대한 차단성을 제공하고;

ㆍ 크기가 OLED 디스플레이의 크기에 역효과를 갖지 않는 최소(예컨대, ＜2mm)가 되고;

ㆍ 밀봉 처리 동안 발생된 온도는 OLED 디스플레이 내의 물질(예컨대, 전극 및 유기층)을 손상시키지 않으며, 예컨대, OLED 디스플레이 내의 실(seal)로부터 약 1-2mm에 위치한 OLED의 첫번째 픽셀은 밀봉 처리 동안 100℃ 이상으로 가열되지 않고;

ㆍ 그 형성 동안 OLED 디스플레이 내의 상기 물질을 오염시키지 않으며;

ㆍ OLED 디스플레이를 삽입하기 위한 전기적 커넥션(예컨대, 박막 크롬 전극)이 가능하다.

숙련된 당업자에게는 자명한 바와 같이, 규모의 절감을 통해 제조의 효율을 향상시키기 위해, 기판 12 및 16은 통상의 기판이 사용되고 유리재 월을 포함하는 다수의 각 디스플레이 소자와 다수의 OLED 소자를 둘러싼다. 모(parent)기판, 즉 결합된 기판으로부터 분리되면, 각각의 디스플레이 소자는 각각의 개별 디스플레이 장치(10)를 형성할 것이다. 예컨대, 기판(12, 16)은 수백개의 디스플레이 소자로 이루어지며, 예컨대 모구조로부터 분리되면, 각각의 디스플레이 소자는 셀 폰(cell phone)의 디스플레이를 형성할 것이다. 물론, 동시적인 어셈블리에 따른 규모의 절감이 실현되면 통상의 기판간 다수의 각 디스플레이 소자를 완전 밀봉하기 위한 필요는 유효한 밀봉 처리를 요구한다.

본 발명의 실시예에는, 유효한 방식으로 다수의 디스플레이 소자를 밀봉하기 위해 다수의 레이저 빔이 사용된 밀봉 방법이 개시되어 있다. 바람직하게, 디스플레이 소자는 행과 열로 이루어진 어레이로 배열된다. 본 발명의 예시의 실시예에 있어서, 디스플레이 소자의 어레이를 밀봉하기 위해 2개의 레이저가 사용된다. 본 실시예는 통상의 기판 12와 16 사이에 배치된 다수의 각 디스플레이 소자를 포함하는 디스플레이 구조(23)에 대한 밀봉 방법의 탑-다운도를 나타낸 도 5에 대부분 기술되어 있으며, 각각의 개별 디스플레이 소자는 유리재의 월을 포함하고, 제1레이저 빔(24)은 규정된 패턴의 어느 한 디스플레이 소자에서 또 다른 디스플레이 소자로 이동된다. 도면에서, 각각의 개별 유리재 패턴은, 예컨대 1-1, 1-2, 1-3 등의 번호로 표시되고, 이하 셀(cell)이라 칭한다. 상기 표시에 있어서 첫번째 번호는 밀봉 패턴 번호이고, 반면 두번째 번호는 셀 번호이다. 따라서, 1-1은 첫번째 패턴의 첫번째 셀을 나타내고, 1-2는 첫번째 패턴의 두번째 셀을 나타내며, 2- 14는 두번째 패턴의 14번째 셀을 나타낸다. 2개의 밀봉 패턴(30, 32)이 도 5에 표기되어 있으며, 각각의 밀봉 패턴은 지그제그 패턴의 화살표로 나타낸다. 따라서, 대규모 디스플레이 구조(23)는 각각의 다수의 셀로 이루어진 2개의 영역(26, 28; 각각 흰색영역과 흑색영역으로 나타낸)으로 분할되고, 그 각각의 영역은 그 특정 영역에 제공되는 레이저 빔에 의해 밀봉된다. 바람직하게, 각각의 영역(26, 28)은 또 다른 영역과 동일한 다수의 각 개별 셀을 포함한다. 바람직하게, 그 각각의 패턴을 각각의 레이저가 트레이스(trace)하는 의무시간은 동일한 시작시간, 정지시간 및 이동속도를 가정하면 동일하기 때문에, 효율적으로 레이저를 사용할 수 있다. 상기 사용된 의무시간은 레이저의 "온(on)" 주기와 관련된다. 따라서, 2개의 레이저가 동시에 밀봉동작을 시작하면, 이상적으로 동시에 밀봉동작을 완료할 것이다. 도 5는 각각의 개별 셀, 즉 각각의 레이저 빔이 유리재를 가열함에 따라 그 각각의 레이저 빔에 의해 트레이스된 패턴에 대한 밀봉 루트를 나타내지는 않고, 각각의 레이저 빔이 어느 한 셀에서 또 다른 셀로 이동함에 따라 그 각각의 레이저 빔에 의해 트레이스된 루트를 나타낼 뿐이다. 도 5에 나타낸 방향에 있어서, 각 개별 셀의 밀봉은 행방향 방식으로 수행되며, 레이저 빔은 행을 가로질러 점차적으로 각각의 셀에 대한 유리재를 밀봉한다. 행에 대한 밀봉동작의 완료시에, 그 레이저 빔은 다음 인접한 행에 연속된 행의 마지막 열 "아래"까지 이동하고, 이전 방향의 반대방향으로 새로운 행을 가로질러 셀에 대한 밀봉 처리를 시작한다. 제1행에 대한 밀봉 처리의 완료시에, 그 밀봉동작이 예컨대 중심 열에서 시작하면 그 레이저 빔은 쉽게 "위"까지 이동할 수 있다. 따라서, 상기 용어 " 위" 및 "아래"와 또 다른 방향지시는, 별도로 나타내지 않는 한 도면과 관련된 설명의 목적을 위한 것일 뿐이다. 또한, 셀에서 셀까지의 레이저 빔의 이동은 참조부호 30 및 32로 나타낸 화살표로 표시된다. 또한, 도 5는 바로 인접하면서 가장 가깝게 이웃하는 셀과 접촉하는 각각의 셀을 나타낸다. 실제로, 각각의 개별 셀은 각각의 개별 디스플레이 소자로의 분리를 용이하게 하기 위해 또 다른 것과 분리되어 배치된다.

도 6은 각각의 셀에 대해 사용된 밀봉 패턴(즉, 각각의 유리재(14) 각각의 월)을 나타낸 도 5에 기술된 밀봉방법의 일부를 개략적으로 나타낸다. 도 6은 도 5와 유사한 셀 표시를 사용한다. 도 6에 나타낸 밀봉방법에 있어서, 레이저 빔은 각각의 새로운 일련의 행에서의 각 셀에 대한 횡단방향을 변경한다. 즉, 점선의 화살표로 나타낸 바와 같이, 레이저 빔은 도면의 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하고, 제1행(가장 위)의 각 셀에 대해 시계방향의 경로를 트레이스한다. 빔(24)이 상기 제1행의 마지막 열에 도달하면, 우선 상기 빔의 위치가 다음 인접한 행으로 이동된 후 제2행의 각 셀에 대해 반시계방향으로 회전하여 트레이스한다. 이러한 방법은 레이저가 행 내의 셀에서 셀로 이동함에 따른 레이저의 방향을 각 개별 셀을 이동함에 따른 레이저 시작방향과 매칭시킴으로써 처리의 효율을 증가시킨다. 레이저는 도 6에 있어서 셀에서 셀로 인덱스(index)되며, 그 인덱싱은 어느 한 셀에서 다음 셀로 레이저 빔의 이동과 관련된다. 바람직하게, 레이저는 인덱싱 주기 동안 오프된다. 따라서, X_index, Y_index 및 XY_index는 각각 바람직하게 레이저가 오프될 때 셀간X방향(수평, 또는 행방향)으로의 빔의 이동, 바람직하게 레이저가 오프될 때 셀간 Y방향(수직 또는 열방향)으로의 빔의 이동, 및 바람직하게 레이저가 오프될 때 셀간 X 및 Y방향 양쪽으로의 빔의 이동과 관련된다.

도 6에 기술된 방법은 레이저 빔이 셀에서 셀로 그리고 행에서 행으로 이동함에 따른 레이저 빔의 가장 짧은 비-밀봉(인덱싱) 이동량을 이용한다. 또한 레이저는 각 행의 각 셀에 대한 패턴의 초기 한 구간에 걸친 경로를 리트레이스(retrace)하고, 그에 따라 유리재 밀봉시에 장치의 적어도 일부분을 재가열함으로써 밀봉된 장치의 스트레스를 감소시키는데 도움을 준다. 예컨대, 도 6의 각각의 개별 셀은 라운드된 코너를 갖는 거의 직사각형의 형태로 이루어진다. 만약 레이저가 셀의 상부 왼쪽 "코너"에서 상부 왼쪽 셀(셀 1-1)의 밀봉을 시작하여, 셀 주위를 시계방향으로 이동하면, 행의 제2셀(셀 1-2)로 인덱싱하기 전에 지점 S에서 지점 R로 나타낸 굵은 화살표로 표시됨과 더불어 셀의 상부 최측에 걸친 참조부호 25로 표시된 경로를 리트레이스한다. 지점 S는 레이저에 대한 "온(on)" 위치를 나타내고, 반면 위치 R은 "오프(off)" 위치를 나타낸다. 이러한 방법에 있어서, 빔이 일단 지점 "S"에서 턴되면, 빔은 유리재 주위의 트레이스를 완료하고, 제2패싱의 "R"에서 터닝 오프(turning off)하기 전에 지점 "S"와 "R"간 오버랩한다.

도 6에 나타낸 실시예와 유사한 또 다른 실시예가 도 7에 나타나 있다. 도 7에서, 레이저 빔은 "온" 사이클 동안 오버랩하지 않지만, 대신 어느 한 셀의 시작지점(S)에서 다음 셀의 시작지점(S; 각 셀 상에 작은 써클로 표시한)으로 인덱스한다(어느 한 레이저 "온" 지점에서 또 다른 레이저 "온" 지점까지 레이저 오프로 이 동). 본 실시예에 있어서, S는 "온"과 "오프" 위치 모두를 나타낸다. 따라서, 상기 레이저는, 상부 왼쪽 제1셀(셀 1-1)의 상부 오른쪽 부분에서 턴온하고, 빔이 상기 제1셀 시작지점(S)에 다시 도달할 때까지 셀 주위를 시계방향으로 횡단한 후, 빔 위치가 제2셀(셀 1-2)의 시작지점으로 재방향됨에 따라 턴오프한다. 이러한 패턴은 빔 위치가 제1행의 최후 시작-정지 위치(S; 도 1에서 셀 1-3)로부터 횡단되거나 재방향되는 한편 레이저가 턴오프되어 제2행의 제1셀(셀 1-4)의 시작-정지 위치로 진행한 후 상술한 제1행에 대해 기술한 바와 같이 반복한다. 각 행의 각 셀을 시계 회전방향으로 횡단한다. 물론, 밀봉이 반대방향(예컨대, 셀 1-3에서 시작하고, 오른쪽에서 왼쪽으로 이동)으로 초기화되면, 그 이전 방향은 반대가 된다.

도 8에는 도 6에 기술된 것과 유사한 본 발명의 또 다른 실시예가 나타나 있으며, 도 8에서는 제1행 셀의 완료시에 가장 인접한 다음 행 셀에 대한 인덱싱 대신, 다음 인접한 행의 제1셀, 즉 상기 제1행의 최후 셀로부터 가장 먼 제2행의 셀에 대해 레이저 빔을 대각선으로 인덱스한다. 도 8과 관련한 또 다른 방식에 있어서, 레이저는 제1행을 왼쪽에서 오른쪽, 즉 왼쪽의 제1셀에서 오른쪽의 최후 셀로 횡단한다. 다음에, 빔은 제2행의 제1셀(도 8의 극좌측의)에 대해 인덱스하고, 다시 왼쪽에서 오른쪽으로 횡단한다. 도 8에 나타낸 방법에 있어서, 제1행의 밀봉될 최후 셀과 제2행의 밀봉될 제1셀간 인덱싱 거리는 도 6의 방법에서 나타낸 거리보다 길다. 또한, 도 8의 방법에 있어서, 각 셀에 대한 밀봉방향은 도 6의 방법에서 나타낸 바와 같이, 모든 다른 행에 대해 꺼꾸로 되는 것에 반대인 것과 같이 동일하다(예컨대, 시계방향).

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내고, 여기서 앞서 도 5에 나타낸 바와 같은 2개의 영역(26, 28)은 이들 각 영역에 동일한 수의 셀을 갖지 않는다. 따라서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제2밀봉 레이저는 영역(28)의 셀의 밀봉을 완료하고, 제1영역(26)의 나머지 셀을 제1레이저에 의해 밀봉하는 시간동안 동작하지 않는다(예컨대, 레이저 오프). 본 실시예는 수용할 수는 있지만, 2개의 레이저가 동일한 의무시간을 갖는 이전 실시예만큼 효율적이지는 못하다. 도 9는 셀이 영역에 따른 셀 번호와 연관되고, 따라서 1-1은 영역 1의 셀 1이고, 반면 2-16은 영역 2의 셀 16과 관련된 이전 설명에 부합된다. 더욱이, 도 9는 셀과 영역의 일반적인 레이아웃을 도식적으로 나타낼 뿐, 개별 셀의 특정한 각각의 위치를 나타낼 의도는 없다.

도 10은 다수의 개별 셀을 갖는 대규모 디스플레이 구조(23)에 대한 또 다른 체계를 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 디스플레이 구조(23)는 행과 열로 분할된 동일한 수의 셀을 갖는 각 6개의 영역으로 분할된다. 도 10의 디스플레이 구조(23)는 150개의 셀로 이루어지고, 6개의 영역은 각각 25개의 셀로 이루어진다. 각 영역의 셀들은 예컨대 각각의 6개의 레이저에 의해 밀봉된다. 도 6의 방법이 도 10의 셀 번호로 암시될 지라도, 도 7 및 8의 방법은 도 10에 용이하게 적용될 뿐이다. 도 9와 마찬가지로, 도 10은 셀이 영역에 따른 셀 번호와 연관되고, 따라서 1-1은 영역 1의 셀 1이고, 반면 6-25는 영역 6의 셀 25와 관련된 이전 설명에 부합된다. 더욱이, 도 10은 셀과 영역의 일반적인 레이아웃을 도식적으로 나타낼 뿐, 개별 셀의 특정한 각각의 위치를 나타낼 의도는 없다. 즉, 도면에서의 각 셀 은 각 인접한 셀과 접촉되어 나타나 있다. 실제로는, 각 개별 셀은 간격을 두고 떨어져 있다.

도 11은 밀봉 목적을 위한 다수의 영역으로 분할된 디스플레이 장치에 대해 다수의 밀봉 레이저를 제공하기 위한 방법을 기술한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 레이저 빔(24)은 렌즈 시스템(36)에 의해 광섬유 다발(38)의 끝으로 포커스된다. 각 다발은 각각의 서브-다발(40)로 더 분할된다. 이후, 각 서브-다발(40)의 각 개별 광섬유의 출력단은 후술하는 바와 같이 밀봉 처리를 위해 요구된 출력강도를 갖는 다수의 레이저 출력 방출 서브시스템으로 분할된다. 따라서, 빔 분할기가 선택적으로 사용될 수 있기는 하나, 외부 빔 분할기는 도 11에 나타낸 구성에서는 필요로 하지 않는다.

여기에 기술한 밀봉방법의 적용예로서, 470×730mm 크기의 직사각형 형태이면서 150개의 각 개별 디스플레이 소자를 나타내는 150개의 유리재 프레임(예컨대, 150개의 셀)으로 이루어진 구조(23)에 대응하는 예시의 디스플레이 구조를 고려하자. 이하, [표 1]에는 예시의 디스플레이 구조의 여러가지 다른 구조 파라메터들을 나타냈다.

[표 1]

프레임 폭 W, ㎛	37.38
프레임 길이 L, ㎛	41.54
디스플레이당 총 레이저 경로(오버랩 없음)	168mm
기판당 총 레이저 경로(오버랩 없음)	25,175mm
디스플레이당 총 레이저 경로(오버랩 있음)	209mm
기판당 총 레이저 경로(오버랩 있음)	31,405mm
요구된 택트타임(tact time)(밀봉 시작 중)	4min
기판당 챔버 로드/언로드(load/unload) 타임	8sec
디스플레이 소자(셀)간 인덱스 중 레이저-오프 타임	1.5sec

상기 [표 1]에 기술된 여러가지 파라메터는 이하와 같이 정의되며, 도 2에 대응된다:

ㆍ 프레임 폭 W : 개별 셀의 유리재 프레임의 폭;

ㆍ 프레임 길이 L : 개별 셀의 유리재 프레임의 길이;

ㆍ 디스플레이당 총 레이저 경로(오버랩 없음) : 싱글 빔을 가정하여, 밀봉 동안 오버랩핑 경로를 갖는 빔 없이 셀당 레이저 빔에 의해 횡단된 총 경로;

ㆍ 기판당 총 레이저 경로(오버랩 없음) : 싱글 빔을 가정하여, 오버랩핑 경로를 갖는 빔 없이 기판당 레이저 빔에 의해 횡단된 총 경로;

ㆍ 디스플레이당 총 레이저 경로(오버랩 있음) : 싱글 빔을 가정하여, 싱글 셀 상에 적어도 일부의 밀봉 동안 오버랩핑 경로를 갖는 빔을 갖고 셀당 레이저 빔에 의해 횡단된 총 경로;

ㆍ 기판당 총 레이저 경로(오버랩 있음) : 싱글 빔을 가정하여, 싱글 셀 상에 적어도 일부의 밀봉 동안 오버랩핑 경로를 갖는 빔을 갖고 기판당 레이저 빔에 의해 횡단된 총 경로;

ㆍ 요구된 택트타임 : 기판 상의 각 개별 셀의 밀봉을 완료하기 위해 요구된 시간. 택트타임은 주어진 기판에 대한 레이저의 첫번째 "온" 조건에서 이후(다음) 기판에 대한 첫번째 "온" 조건까지 확대된다. 이는 주어진 파라메터가 존재하는 것으로 가정한다.

ㆍ 기판당 챔버 로드/언로드 타임 : 제1기판의 밀봉 완료와 다음 기판의 밀봉 시작 사이의 시간 간격이고, 밀봉을 위한 챔버로부터 기판을 언로드하는데 필요한 시간과 밀봉을 위한 챔버로 새로운 기판을 로드하는데 필요한 시간을 포함한다. 그 주기는 주어진 기판에 대한 최후 레이저 "오프" 조건에서 이후(다음) 기판에 대한 첫번째 레이저 "온" 조건까지 확대된다. 이는 주어진 파라메터가 존재하는 것으로 가정한다.

ㆍ디스플레이 소자(셀)간 인덱스 중 레이저 오프 타임 : 레이저가 제1셀의 밀봉을 완료하는 시간과 턴오프하는 시간 사이와, 레이저가 턴온하는 시간과 이후(다음) 셀의 밀봉을 시작하는 시간 사이의 시간 간격. 이는 주어진 파라메터가 존재하는 것으로 가정한다.

상기 [표 1]의 가정에 기초한 [표 2]가 이하 나타나 있으며, [표 2]는 여러가지 레이저 헤드 구성, 즉 도 6의 발명에 따른 유리재 패턴을 횡단하는 여러가지 다수의 레이저 빔에 대한 요구된 밀봉속도를 나타낸다. 상기 [표 1]에 제공된 파라메터들을 가정하면, 단일측의 셀을 따라 오버랩하는 싱글 레이저/헤드에 요구된 총 경로길이는 기판당 31,405mm이다. 이러한 예에서 기판을 밀봉하기 위한 요구된 최소시간(택트타임)이 제조시에 4분 이하로 설정되기 때문에, 싱글 레이저에 대한 밀봉속도는 약 4486.5mm/s이어야 하고, 이는 현재 처리용량 이상이다. 약 15mm/s의 감소된 밀봉속도는, [표 2]에서는 10개의 밀봉 헤드를 필요로 한다. 약 67mm/s로 레이저 밀봉속도가 증가하는 것은 요구된 밀봉 빔의 수를 3개로 감소시킨다. 따라서, 상기의 예는 다수의 디스플레이 소자로 이루어진 다수의 각 개별 셀의 밀봉을 달성하기 위해 레이저 빔의 횡단속도와 다수의 각 개별 레이저 빔간 어떻게 트레드 오프(trade off)할지를 나타낸다. 물론, 달성가능한 속도는 그 중에서도 유리재 물질의 특성(예컨대, 열전도성)과 그 높이와 관련되고, 이들 또한 고려되어야 한다.

[표 2]

레이저 헤드 수	레이저 인덱스 수	레이저 "온" 시간(sec)	요구된 속도(mm/sec)
1	150	7	4486.5
2	75	120	131.4
3	50	157	66.7
5	30	187	33.6
6	25	195	26.9
10	15	210	15
15	10	217	9.6
25	6	223	5.6
30	5	225	4.7

본 발명은 상술한 바와 같은 바람직한 실시예로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적 및 배경을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것은 물론이다.

Claims

디스플레이 소자를 캡슐화하기 위한 방법에 있어서,

a. 제1끝단과 이 제1끝단에 대향하는 제2끝단을 갖는 다수의 각 행과 열로 배열된 다수의 유리재 월에 의해 분리된 제1기판 및 제2기판과, 프레임과 같이 형성된 각각의 유리재 월, 및 각각의 유리재 월과 상기 제1 및 제2기판에 의해 정의된 인벨로프 내에 배치된 적어도 하나의 디스플레이 소자를 제공하는 단계;

b. 제1행의 상기 제1끝단에 제1유리재 월 상의 시작지점에 레이저 빔을 비추는 단계;

c. 상기 제1유리재 월 상의 시작지점에서 상기 제1유리재 월 상의 정지지점으로 상기 제1유리재 월을 따라 상기 빔을 횡단시키는 단계;

d. 상기 레이저 빔을 소멸시키고 상기 제1행의 인접한 유리재 월 상의 시작지점에 대해 인덱싱하는 단계; 및

e. 상기 제1행의 각각의 유리재 월에 대해 상기 단계 b 내지 d를 반복하는 단계를 구비하여 이루어지며,

상기 횡단은 상기 정지지점에 도달하기 전에 상기 시작지점을 통과하여, 상기 제1유리재 월의 일부를 오버랩핑하고,

상기 제1행의 각각의 유리재 월에 대한 횡단의 각 단계는 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1행에 인접한 제2행의 제2끝단에 최후 유리재 월에 대해 인덱싱하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1행에 인접한 제2행의 제1끝단에 제1유리재 월에 대해 인덱싱하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제2항에 있어서,

상기 레이저 빔이 상기 제1행의 횡단의 반대방향으로 상기 제2행의 각 유리재 월을 횡단하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제1항에 있어서,

상기 다수의 유리재 월은 각각의 레이저 빔에 의해 밀봉되는 다수의 그룹으로 분할되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제5항에 있어서,

상기 다수의 그룹 중 제1그룹에 대한 밀봉이 상기 다수의 그룹 중 제2그룹에 대한 밀봉과 거의 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제6항에 있어서,

상기 다수의 그룹에 대한 밀봉이 거의 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제5항에 있어서,

상기 다수의 그룹 중 제1그룹의 유리재 월의 수는 상기 다수의 그룹 중 제2그룹의 유리재 월의 수와 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제1항에 있어서,

상기 유리재 월은 다수의 레이저 빔에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 디 스플레이 소자 캡슐화 방법.
제9항에 있어서,

상기 다수의 레이저 빔은 다수의 광섬유를 통해 방향지워지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제1항에 있어서,

상기 레이저 빔은 갈보미터에 의해 방향지워지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
디스플레이 소자를 캡슐화하기 위한 방법에 있어서,

a. 행과 열로 배열된 다수의 유리재 월에 의해 분리된 제1기판 및 제2기판과, 프레임과 같이 형성된 각각의 유리재 월, 및 각각의 유리재 월과 상기 제1 및 제2기판에 의해 정의된 인벨로프 내에 배치된 적어도 하나의 디스플레이 소자를 제공하는 단계;

b. 제1행의 제1유리재 월 상의 시작지점에 레이저 빔을 비추는 단계;

c. 상기 제1유리재 월 상의 시작지점에서 상기 제1유리재 월 상의 정지지점 으로 상기 제1유리재 월을 따라 상기 빔을 횡단시키는 단계;

d. 상기 레이저 빔을 소멸시키고 상기 제1행의 인접한 유리재 월 상의 시작지점에 대해 인덱싱하는 단계; 및

e. 상기 제1행의 각각의 유리재 월에 대해 상기 단계 b 내지 d를 반복하는 단계를 구비하여 이루어지며,

상기 레이저 빔은 각각 유리재 월에 대한 횡단 동안 오버랩하지 않는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1행에 인접한 제2행의 제1유리재 월에 대해 인덱싱하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제13항에 있어서,

상기 레이저 빔이 상기 제1행의 횡단의 반대방향과 동일한 방향으로 상기 제2행의 각 유리재 월을 횡단하는 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제12항에 있어서,

상기 다수의 유리재 월은 각각의 레이저 빔에 의해 밀봉되는 다수의 그룹으로 분할되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제15항에 있어서,

상기 다수의 그룹 중 제1그룹에 대한 밀봉이 상기 다수의 그룹 중 제2그룹에 대한 밀봉과 거의 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제16항에 있어서,

상기 다수의 그룹에 대한 밀봉이 거의 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제15항에 있어서,

상기 다수의 그룹 중 제1그룹의 유리재 월의 수는 상기 다수의 그룹 중 제2그룹의 유리재 월의 수와 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제1항에 있어서,

상기 유리재 월은 다수의 레이저 빔에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.
제19항에 있어서,

상기 다수의 레이저 빔은 다수의 광섬유를 통해 방향지워지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 캡슐화 방법.