KR20100083813A - 유리 패키지의 밀봉을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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마가렛 에이치 젠타일
마크 에이 스토커
제임스 제이. 버나스
존 제이 삼. 코스텔로
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Abstract

본 발명은 어셈블리에 힘이 작용 되고 반면에 기판 어셈블리가 동시에 노출되어 기판 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치, 특히 기판 어셈블리의 두 기판 사이에 형성된 밀봉물질이 전기적 에너지의 빔에 의해 전사되는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 레이저 빔에 의한 가열은 밀봉물질을 경화 및/또는 녹이며, 밀봉을 형성하기 위해 밀봉물질을 골고루 도포한다. 기판 어셈블리에 대항하여 유동체의 유동이 디렉팅 됨으로써 밀봉력이 작용하고, 밀봉 공정 동안 기판 어셈블리의 기판 및 밀봉물질 사이의 접착력이 향상되며, 그러므로 기판들 사이에 밀폐밀봉이 향상되는 효과가 있다.

Description

유리 패키지의 밀봉을 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for sealing a glass package}
본 발명은 유리 패키지를 형성하기 위한 것으로, 특히 전자기 에너지를 갖고 발광(irradiating)되는 유리 어셈블리에 의한 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 디스플레이장치를 포함하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 것이다.
텔레비전에 사용되는 액정디스플레이 장치 및 플라즈마(plasma) 디스플레이장치와 같은 평판패널디스플레이장치는 휴대전화에서 텔레비젼에 이르기 까지, 어플리케이션(application)의 넓은 어레이(array)를 위해 음극선관 디스플레이장치로 대체되고 있는 중이다. 최근에, OLED 디스플레이장치는 시장에서 성장해 왔다. LCD와 달리, 액정층을 이용하여 광원을 번갈아 차단 및 통과시키고, 플라즈마 디스플레이장치는 충진된 가스로부터 광원을 방출하며, OLED 디스플레이장치는 광원을 발생시키기 위해 필수적으로 OLED장치의 고체상태 어레이를 이용하며, 각 OLED는 전극 사이에 샌드위치 되어 적층된 유기물질의 하나 또는 그 이상의 유기물질층을 포함하며, 전형적으로 양극(anode) 및 음극(cathode), 뿐만 아니라 다이오드의 방출상태를 제어하기 위한 보조전자회로(ancillary electronic circuitry)를 포함한다. OLED
Figure pct00001
디스플레이장치는 막형성요소(a thin form factor), 낮은소비전력, 넓은 색 재현 범위(color gamut), 높은 명암비, 빠른 응답시간 및 예를 들어 LCD 기술과 비교하여 낮은 온도에서 제조공정이 진행되는 이점이 있다.
위에서 상술한 이점에도 불구하고, 각 OLED에 포함되는 하나 또는 그 이상의 유기물질층은 산소 및/또는 습도에 의해 파괴(변질)되기 쉽다. 그러므로, OLED장치를 포함하는 밀폐형 패키지를 제공하기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 종래 디스플레이장치에서는, 전통적으로 유리기판 사이에 밀봉접착제를 사용하여 왔다. 그러나, 그와 같은 다양한 에폭시 수지의 접착제는 장치의 긴 수명을 위한 누설률(leakge rate)에 맞지 않는 경향이 있기 때문에, 밀봉부에 침입하거나 접착씰(adhesive seal)의 경화 동안에 발생하는 가스 및/또는 습기를 흡수하기 위해 유리 패키지 내에 건조제를 배열(배치)하는 것이 필요하다. 최근에, 유리 패키지의 프릿 실링(frit sealing)은 현실적인 대안이 되었다. 프릿 실링에서, 유리 프릿(glass frit)은 한 쌍의 유리기판 사이에 적층된다. 유리 프릿은 프릿을 유연하게 하거나 녹이기 위해 가열되며, 그렇게 함으로써 기판 사이의 밀폐된 밀봉부가 형성된다. OLED에 포함되는 유기물질은 100℃를 초과하는 온도를 낮추기 때문에, 가열은 국부적으로 이루어져야 하고, 전형적으로 적외선 램프 등과 같이 레이저 또는 넓은 열원으로 마스킹하여 가열된다. 좋은 프릿 밀봉(frit seal)을 보장하기 위해 프릿과 기판의 팽창 호환성(expansion compatibility), 레이저의 속도, 레이저의 파워, 및 프릿과 기판의 흡수성과 같은 요소가 고려되어야 한다. 더욱 고려되어야 하는 것은 밀봉공정을 진행하는 동안 프릿과 기판 사이의 접촉의 질(quality)이며, 그러한 고려사항은 기판의 일면 또는 양면에 가해지는 힘의 양에 영향을 받을 수 있다. 가장 간단한 공정에서, 가장 상부에 위치한 기판의 무게는 밀봉물질(sealing material)에 대응되는 힘이 적용된다. 그러나, 이러한 기판의 무게 및 기판 자체의 무게로는 좋은 밀봉을 하기에는 불충분하다. 간단하게 유리시트를 레이저 하부에 배열하고, 레이저로 밀봉하는 것은 좁은 패치(narrow patches)를 형성할 뿐만 아니라 박리결함이 생기며, 이러한 두 가지의 문제는 밀봉물질이 불균일하게 도포됨에 따라 발생되는 것이다(예를 들면, 프릿). 이러한 밀봉공정에서의 결함은 기판 사이에 배치된 OLED 장치의 작동 및 수명에 심각하게 유해한 영향을 미친다. 밀봉공정에 적용되는 힘은 이러한 결함을 최소화하며, 뿐만 아니라 전체 밀봉되는 폭을 증가시킨다. 결과적으로 상부 기판에 힘이 작용 되기 위한 대안적인 방법이 필요하다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 빔에 의한 가열을 통해 밀봉물질을 경화 및/또는 녹이며, 밀봉을 형성하기 위해 밀봉물질을 골고루 도포함으로써, 밀봉공정 동안 기판 어셈블리의 기판 및 밀봉물질 사이의 접착력을 향상시켜 기판들 사이에 밀폐밀봉을 가능하게 하는 유리패키지의 밀봉을 위한 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 장치 및 방법은 유리 패키지의 밀봉의 질을 향상시킬 수 있고, 특히 OLED장치를 포함하는 유리 패키지의 경우 더욱 그러하다. 광범위한 측면에서 본 발명은 제1 및 제2 유리기판 및 그 사이에 적층된 밀봉물질을 포함하는 유리 어셈블리에 대응하여 작용하는 힘으로 사용된다. 그 힘이 작용 되는 동시에, 전기적 에너지 빔은 밀봉물질에 비추는데 사용되며, 그렇게 함으로써 밀봉물질의 특성에 의해 제1 기판을 제2 기판에 결합시킨다. 예를 들면, 만약 밀봉물질이 접착제라면, 입사된 에너지 빔은 에폭시 접착제와 같은 접착제를 경화시킨다. 만약 밀봉물질이 유리계(glass-based) 프릿이라면, 상기 에너지 빔은 프릿을 가열 및 연성화 시켜 밀봉물질로 만드는데 사용될 수 있다. 에너지 빔 및 유리 어셈블리에 작용하는 힘은 모두 유리 패키지의 밀봉을 형성하는 밀봉물질의 길이방향으로 횡단하여 가해진다. 바람직하게는, 유리 패키지는 산소 및/또는 물이 각각 10-3cc/m2/day 및/또는 10-6g/m2/day 이상으로 밀봉부에 침투하지 못하도록 밀폐밀봉되는 것이다. 그러므로, 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어, 에워싸도록 밀봉물질이 형성된 OLED 장치의 수명은 유리하게 연장될 것이다. 그 힘은 유리 어셈블리에 접촉하지 않고 유리 어셈블리에 대응하여 작용하는 유체 베어링요소에 의하여 적용된다. 바람직하게, 그 힘은 에너지 빔이 영향을 미치는 유리 어셈블리의 작용점 근처에서 유리 어셈블리에 대응하여 적용된다. 즉, 유체 베어링요소 또는 그러한 요소들은 일반적으로 그 힘이 상대적으로 균일하게 유리기판에 작용 되고, 밀봉물질에 전달되기 위하여 에너지 빔이 작용하는 유리 어셈블리의 작용점을 감싸도록 형성된다. 그러므로, 밀봉물질이 유리기판에 퍼지게 됨으로써 밀봉물질 및 유리기판 사이의 접촉력이 향상된다. 게다가, 본 발명에 따른 장치 및 방법에 의해 작용 되는 힘은 유리기판상에 도포 되는 밀봉물질의 두께에 의한 얼룩을 경감시킬 수 있다. 이러한 얼룩은 유리기판 사이의 접착력을 떨어뜨릴 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 광원은 하우징에 슬라이딩 방식으로 콜릿(collet)과 같은 것을 통해 연결되고, 그러므로 하우징의 위치가 광원에 대하여 조절이 가능하게 된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 유리 패키지를 밀봉하는 방법은 제1 및 제2 유리기판을 포함하는 유리 어셈블리를 제공하고, 유리기판 사이에 밀봉물질이 형성되며, 유리 어셈블리에 대응하는 유체(fluid)가 어셈블리에 대응한 정해진 힘으로 적용되기 위해 형성되며, 밀봉물질에 광원에 의해 빛이 조사(照射)되고; 그 힘이 평행으로 이동하면서 작용되고, 빛이 조사되는 동안에 밀봉물질 전체에 걸쳐 골고루 힘이 미치므로, 제1 및 제2 기판 사이에 밀봉이 형성된다. 다른 실시예에 따르면, 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치는 하우징, 유리 어셈블리에 대응하는 방향으로 가스가 분사되도록 하기 위한 가스 배출기, 그것에 의해 적용되는 유리 어셈블리에 대응하는 밀봉력, 하우징이 유리 어셈블리에 대해 이동하기 위한 위치시스템 및 하우징에 연결되고 하우징과 함께 밀봉물질과 어셈블리를 균일하게 밀봉하기 위한 광원을 포함한다.
앞에서 설명한 설명 및 이하에서 후술하는 발명의 실시예에 대한 상세한 설명은, 주장된 바와 같이 발명의 특징 및 본질을 이해하기 위한 구조 및 개략적인 것을 제공하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 발명의 이해를 좀 더 돕기 위해 제공되고, 구체적인 명세서의 일 부분으로 결합 및 구성된다. 도면은 발명의 일실시예를 설명하고, 상세한 설명과 함께 발명의 원리 및 작동을 설명한다.
본 발명에 따르면, 레이저 빔에 의한 가열은 밀봉물질을 경화 및/또는 녹이며, 밀봉을 형성하기 위해 밀봉물질을 골고루 도포한다. 기판 어셈블리에 대항하여 유동체의 유동이 디렉팅(directing) 됨으로써 밀봉력이 작용하고, 밀봉 공정 동안 기판 어셈블리의 기판 및 밀봉물질 사이의 접착력이 향상되며, 그러므로 기판들 사이에 밀폐밀봉이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유리 패키지의 밀봉을 위한 밀봉장치의 정면도를 나타내는 도면;
도 2는 도 1의 장치에 의해서 광원 및 광원을 통한 에너지 빔이 통과하는 통로가 정의된 하우징의 평면도를 나타내는 도면;
도 3a는 유리 어셈블리의 밀봉물질 패턴 및 밀봉물질의 패턴이 내부에 배치된 OLED장치의 평면도를 나타내는 도면;
도 3b는 밀봉공정 중에 밀봉부를 벗어난 에너지에 대해 도 3a의 OLED장치의 보호를 위해 사용되는 선택적 마스크(optional mask)의 평면도를 나타내는 도면;
도 4a는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 도 3a의 유리 어셈블리에 다공성 부재(porous member)를 통해서 밀봉물질이 주입되는 밀봉장치의 측면도를 나타내는 도면;
도 4b는 경사중심에서 헤드부(head element)의 작동을 도식적으로 나타낸 도면;
도 5는 도 4에 따른 밀봉장치의 절단면도를 나타내는 도면;
도 6은 도 4의 밀봉장치의 헤드부의 횡단면도를 나타내는 도면;
도 7은 도 6의 헤드부의 저면도를 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 XY위치시스템의 전체적인 모습을 도식적으로 나타낸 도면; 및
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 밀봉장치에 대한 투시도를 나타내는 도면이다.
다음의 상세한 설명은, 발명의 설명을 위한 목적을 위한 것이고, 이로 인해 발명이 제한되는 것은 아니며, 특정 실시예에 대한 자세한 설명은 본 발명의 철저한 이해를 위해 제공되는 것이다. 그럼에도 불구하고, 당업자가 여기에 상세하게 설명한 본 발명의 실시예로부터 용이 실시가능한 다른 실시예를 통해 이점을 얻을 수 있는 것은 명백하다. 게다가, 이미 알려진 장치, 방법 및 물질은 본 발명의 실시예의 불명확화 되는 것을 방지하기 위해 생략되었다. 결과적으로, 구성에 대해 참조된 부호와 같은 것은 어디에서나 적용이 가능하다.
도 1 및 도 2는 유리 기판 어셈블리의 밀봉을 위한 장치(10)의 실시예를 나타낸 것으로, 밀봉물질, 밀봉물질의 연성화, 경성화에 의해 유리 패키지를 형성하기 위해 기판 어셈블리의 국부적인 힘의 적용과 동시에 기판 어셈블리가 기판 어셈블리를 밀봉하는 에너지 빔에 노출되도록 한다. 유리 패키지는, 예를 들어, OLED장치와 같은 것이다. 밀봉력은 장치와 어셈블리가 접촉하지 않고 기판 어셈블리에 적용된다. 어셈블리에 힘을 적용하는 것은 적절한 밀봉을 용이하게 하는데 유용하고, 특히 OLED 장치 어셈블리의 밀폐밀봉을 형성하는데 유용하다. 바람직하게, 밀봉력은 에너지 빔이 조사되는 기판 어셈블리의 작용점 근처에 적용되고, 에너지빔이 밀봉물질을 횡단할 때 동시에 함께 이동하는 것이 가능하다. 여기에서 사용된 바와 같이, 밀폐밀봉은 하루에 산소가 10-3㏄/㎡ 이상 밀봉부에 침투할 수 없도록 하는 경계벽 및 하루에 물이 약 10-6g/㎡ 이상 밀봉부에 침투할 수 없도록 하는 경계벽의 역할을 한다. 도 1에서와 같이,장치(10)는 하우징 블럭(12) 및 노즐(14)로부터 나오는 유동체(fluid)의 분출(18)을 통해서 기판 어셈블리(16)의 표면에 대응하여 힘을 작용하기 위한 하우징 블럭(12)으로부터 연장되는 다수의 노즐(14)을 포함한다. 유동체는 가압되어 노즐로부터 공급되는 가스(예를 들어, 공기)와 같이 압축할 수 있는 유동체인 것이 바람직하다. 예를 들면, 가스의 일실시예로서 공기가 있으며, 또는 질소와 같은 주입가스로 대체하는 것을 포함한다. 바람직하게는 가스는 세정되고 건조된다. 노즐(14)은 도면상에 화살표(20)로 나타내듯이 유동체의 공급과 소통되며, 전통적인 가스(conventional gas) 전송 시스템(예를 들어, 압축기, 휴대용 봄베에 담긴 압축 가스(bottled gas), 기타 등)과 같은 것이다. 가스전송시스템은 결합된 파이프 및 밸브, 압력조절장치, 유량계, 건조기 또는 다른 일반적으로 사용되는 세정, 건조가스의 일정한 운송을 확보하기 위한 장치를 포함한다. 도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이, 하우징 블럭(12)은 또한 광원(24)으로부터 방출되는 전자기 에너지 빔(23)의 진로 제공을 위한 통로 또는 채널(22)을 형성할 수 있으며(도 2 참조), 그렇게 함으로써 전자기 에너지 빔이 방해받지 않고 하우징 블럭(12)을 통과할 수 있도록 한다. 광원(24) 하우징 블럭(12)의 위 또는 내부에 배치되어 광원(24)으로부터 발산되는 빔이 하우징 블럭(12)과 함께 이동하도록 하고 그러므로 노즐(14)로부터 유동체 분출이 함께 이루어진다. 또한, 광원(24)은 하우징 블럭(12)과 함께 동시에 이동될 수 있도록 갠트리(gantry) 또는 레일시스템이 적용된 장치(도면 미도시)에 각각 설치될 수 있다. 그와 같은 이동은 광원 및 하우징 블럭(12) 모두를 제어하는 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다. 광원(24)은 하우징 블럭(12)내에 설치되고 하우징 블럭(12)이 광원(24)에 대해 이동하는 것에 의해 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 장치(10)는 광원(24)을 설치하기 위한 콜릿(26)을 더 포함하고, 콜릿(26)은 통로(22)에 맞게 설치되고 이 통로 내에서 이동(예를 들어, 슬라이드 운동)할 수 있게 형성된다. 콜릿(26)은 밀봉되는 기판 어셈블리와 평행하게 두 직교 되는 축을 따라서 이동가능한 스테이지(stage)에 설치되도록 형성될 수도 있다. 하우징 블럭(12)은 그때 기판 어셈블리(16) 상부에 하우징 블럭(12)(및 노즐(14))의 수직높이를 조절하기 위해 이동하며, 반면에 스테이지는 기판 어셈블리(16)와 평행한 판에서 하우징 블럭(12)이 운동하게 된다. 기판 어셈블리(16)는 제1 기판(28), 제2 기판(30) 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 밀봉물질(32)을 포함한다. 제1 및 제2 기판(28,30)은 평판유리시트(flat glass sheet)이며, 그러한 평판유리시트는 평판패널 디스플레이(flat panel display)(예를 들면, OLED 디스플레이)의 제조에 사용하는 것이 적합하다. 유리기판은 얇으며, 일반적으로 약 1㎜보다 작은 두께로 형성되고, 두께의 일실시예로는 약 0.7㎜ 보다 작은 것을 특징으로 한다. 실시예에 따른 유리시트는 코닝 인코포레이티드의 코드 1737, 1737F, Eagle2000TM 또는 EagleXGTM 로서 판매 및 제조되고 있다. 기판 어셈블리(16)는 또한 하나 또는 그 이상의 유기물질층이 포함된 하나 또는 그 이상의 OLED장치, 뿐만 아니라 전기 및/또는 전자 부품과 관련된, 하나 또는 그 이상의 OLED장치(34)와 연결된 전극 및 박막트랜지스터(thin film transitor, TFTs)를 포함한다. 밀봉물질(32)이 평판패널 디스플레이기판의 밀봉을 위해 적당한 어느 밀봉물질도 가능하지만, 예를 들어, 방사선 경화성(radiation-curable) 접착제(예를 들어, 에폭시)와 같은 밀봉물질(32)은 유리-기초 프릿(glass-based frit)인 것이 바람직하다. 프릿은 파우더(powder) 또는 페이스트(paste)가 될 수 있지만, 페이스트는 종종 유기결합재(organic binders)와 용제 또는 캐리어(carrier)가 혼합된 유리 파우더로부터 형성된다. 일 실시예에서는, 프릿은 제1 기판(28)에 형성된 패턴에 페이스트로 적층되고, 그 다음 어셈블리(16)를 형성하기 위해 제1 기판 및 제2 기판에 프릿이 계속 잔존하도록 프릿 및/또는 기판을 가열하여 소결시킨다. 프릿은 또한 열팽창계수를 높이기 위해 비활성 충진재를 포함하지만, 매우 종종 프릿의 열팽창계수(CTE)는 저하된다. 적절한 충진재로는 베타형유크립타이트(beta eucryptite)를 포함한다. 밀봉물질(32)(예를 들어, 프릿)이 기판 사이에 강력한 밀봉을 형성하기 위해서는, 밀봉물질의 열팽창계수는 제1 기판 및 제2 기판의 열팽창계수와 상당한 대응관계가 있어야 한다. 기판(28, 30) 및 밀봉물질(32) 사이의 열팽창계수가 125℃에서 350ppm 보다 작으면 부적당하며, 또는 실온에서 약 125ppm 보다 작으면 부적당하다. 밀봉물질(32)은 전자기 에너지(예를 들어, 빛)의 빔이 조사되어 밀봉되기 때문에, 밀봉물질(32)은 상당하게 광원(24)에 의해 발생 되는 파장의 에너지를 흡수하며, 흡수된 에너지는 열로 전환되어 밀봉물질을 경화, 연성화 또는 녹이며(선택된 특별한 밀봉물질의 특성에 의존된다.), 그러므로 제1 기판 및 제2 기판 사이에 연장되어 밀봉이 형성된다. 바람직하게 형성된 밀봉은 밀폐밀봉된다. 만약 기판 어셈블리(16)가 하나 또는 그 이상의 OLED 장치를 포함하는 경우에, OLED 장치와 산소 및/또는 습기 사이의 접촉으로 인하여 OLED 장치의 성능이 상당히 떨어지게 되며, 심지어 짧은 노출시간 이후에도 장치 성능이 떨어지게 되므로 특히 밀폐밀봉이 필요하다. 만약 밀봉물질(32)이 유리 프릿인 경우에는, 전이금속 또는 란탄계열원소 그룹으로부터 하나 또는 그 이상의 원소를 프릿에 도핑(doping)함으로써 프릿에 의한 에너지의 흡수가 향상될 수 있다. 적절한 전이금속은, 예를 들어, 철, 바나듐 또는 구리를 포함한다. 바람직하게는, 제1 및 제2 기판은, 전통적인 약 800㎚ 및 1500㎚ 사이의 주파수 범위에서는, 광원(24)에서 발산되는 주파수의 범위 또는 주파수에서의 에너지의 상당량을 흡수하지 않는다. 즉, 제1 및 제2 기판은 바람직하게는 광원에 의해 방출되는 주파수 또는 주파수 범위에서 투명하거나 또는 상당히 투명하다. 이렇게, 프릿은 기판의 실질적인 가열 없이 제1 기판 또는 제2 기판을 통해서 조사된다. 프릿은 에너지의 상당부분을 흡수하고, 흡수된 에너지로 프릿의 한 지점을 가열하여 연화시키며, 프릿이 경화될 때 제1 및 제2 기판 사이의 밀봉이 형성된다. 프릿은 적어도 프릿에 입사되는 에너지의 적어도 약 65%를 흡수하는 것이 바람직하다. 광원(34)은 밀봉물질(32)을 조사하고, 제1 및 제2 기판 사이의 밀봉을 형성하기 위한 적절한 어떠한 광원도 가능하며, 예를 들어, 적외선 램프 같은 것이 가능하다. 그러나, 광원(24)은 전형적으로 높은 파워밀도의 간섭성 빔인 레이저다. 바람직하게는, 빔은 적외선 주파수 범위를 갖는다. 만약 밀봉물질이 에폭시 접착제라면, 광원은 자외선 주파수를 방출한다: 레이저의 선택 및 방출된 주파수 또는 주파수의 범위는 밀봉물질의 밀봉시 요구되는 것에 의해 선택된다. 예를 들면, 밀봉물질(32)이 유리-기초 프릿, 레이저의 선택은 Ytterbuum(900㎚<λ<1200), Nd:YaG(λ=1064㎚), Nd:YaLO(λ=1.08㎛), erbium
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및 이산화탄소 레이저가 있다. 다른 광원, 마이크로웨이브 같은 것, 또한, 심사 숙고 되며, 특별한 밀봉물질에 의한다. 즉, 발산원(emitting source)은 밀봉물질 및 밀봉되는 아티클(article) 또는 아티클(article)과 비교하여 형성된다. 바람직하게는, 밀봉물질은 광원의 주파수 범위 내에서 높은 에너지를 흡수한다. 선택적인 마스크(38)는 전기적 에너지 빔이 오직 밀봉물질에 향하고 레이저 빔에 노출되어 손상될 수 있는 어셈블리의 다른 부분에는 미치지 않도록 기판 어셈블리(16) 상에 형성된다. 마스크(38)는, 예를 들면, 기판(28, 30) 사이에 위치한 밀봉물질의 패턴에 상응하는 투명 통로를 제외하고, 많은 유리 플레이트의 표면이 밀봉 라디에이션(sealing radiation)에 대해 불투명하도록 플레이트(예를 들어, 알루미늄 필름) 상에 배열된 마스킹 물질(masking material)을 갖는 유리 플레이트가 가능하다. 그러므로, 기판(28, 30) 사이에 배치되는 민감한 유기물질은 에너지 빔으로부터 보호될 수 있다. 예를 들면, 전형적으로 OLED 장치에 결합된 유기물질은 100℃를 초과하여 가열 되어서는 안되며, 그렇지 않으면 물질의 파손이 발생될 수 있다. 마스크(38)는 특히 프릿의 개개의 라인 폭 보다 훨씬 넓은 빔 직경을 갖는 비간섭성 적외선 램프와 같은 넓은 빔의 광원(24)에 특히 사용된다. 도 3a는 제1 및 제2 기판(28, 30)과 밀봉물질(32)을 설명하는 기판 어셈블리(16)의 평면도를 나타내는 도면이다. 다수의 OLED 장치(34)가 또한 도시되었다. 밀봉물질(32)은 기판(28, 30) 사이에 위치하고 각 OLED 장치를 둘러싸는 직사각형"프레임(frame)"이 다수개 형성되어 배열된다. 도 3b는 마스크(38)를 도시한 도면으로, 여기서 마스크가 나타내는 영역 중의 블랙부분은 에너지 빔의 조사에 대해 불투명하고, 여기서 마스크가 나타내는 영역 중의 "깨끗한"(화이트)부분은 에너지 빔의 조사에 대해 투명하다. 마스크가 어셈블리(16)에 대해 적절하게 위치될 때, 마스크의 투명부분은 밀봉물질 "프레임"에 일치되고 그 프레임에 맞게 조정되어 형성된다. 도 4 및 도 5에서 설명되는 다른 실시예에 의하면, 유리 패키지의 밀봉을 위한 장치(39)가 설명되며, 여기서 장치의 다공성 부재로부터 유동체가 충진되고, 그것에 의해 어셈블리(16)에 대항한 힘이 가압된다. 본 발명의 실시예는 하하우징 블럭 및 하우징 블럭의 통로 내에 슬라이드 방식으로 배치된 콜릿을 이용한다는 점에서 앞의 실시예와 유사하다. 콜릿은 광원을 고정시키는데 적용된다. 그러나, 앞의 실시예와 상이한 점은, 본 실시예에서는 그래파이트(graphite)와 같은 다공성 부재를 사용하며, 그것을 통해서 유동체(예를 들어, 가스)가 기판 어셈블리(16)에 대항하는 힘이 적용되도록 방출된다. 도 4a에서와 같이, 헤드 어셈블리(head assembly, 40)는 하우징 블럭(42)에 부착된 상태에서 유연한 지지부재(flexible support member, 44)를 통해서 운동할 수 있다. 유연한 지지부재(44)는, 예를 들어, Smalley Steel Ring company, Lake Zurich, Illinois로부터 사용가능한 "웨이브 스프링(wave spring)" 이 있다. 유연한 지지부재(44)의 기능은 헤드 어셈블리가 하우징 블럭 및 기판 어셈블리에 상대적으로 경사져 형성될 수 있기 위한 능력을 헤드 어셈블리에 제공한다. 헤드 어셈블리(40)는 360°범위의 기울기를 가질 수 있는 것이 바람직하다. 헤드 어셈블리가 경사지게 형성될 수 있게 됨으로써 헤드 어셈블리의 기준면(도 4b에서 점선 41 부분)은 장치(39)가 기판 어셈블리(16)를 횡단함에 따른 기판 어셈블리(16)의 기준면(도 4b의 점선 43부분)과 평행을 유지할 수 있게 된다. 즉, 헤드어셈블리(40)는 셀프 레벨링(self-leveling)을 갖는다.(도 4b에서 헤드 어셈블리(40)는 하우징(42)에 대해 경사진 것을 도시하며, 그러나 기판 어셈블리(16)에는 평행하다.) 예를 들면, 헤드 어셈블리(16)의 기준면(41)은 기판 어셈블리(16)의 기준면(43)으로부터 50 ㎛ 떨어져서 형성되며, 기판 어셈블리(16) 및 헤드 어셈블리 사이의 접촉은 기판 어셈블리에 돌이킬 수 없는 손상을 입힌다. 그러므로, 헤드 어셈블리는 기판 어셈블리(16)에 대해 하우징의 어긋남이나, 또는 기판 어셈블리 또는 그것의 어떤 부품에 대한 비평탄성(non-flatness)을 조절할 수 있어야 한다. 다른 측면으로 보면 도 4b에 도시된 바와 같이, 세로축(45)을 갖는 오정렬된 하우징(42)은 기판 어셈블리 기준면 및 헤드 어셈블리 기준면 모두를 기준으로 하여 축(47)에 대해 360°각으로 진행(precessing)할 수 있어야 한다. 유연한 지지부재(44)는 또한 한 방향으로 압축되었을 때 로딩 기능을 수행하는 것이 바람직하며, 유연한 지지부재(44)는 반대방향으로의 복원력을 축적한다. 그러므로, 헤드 어셈블리(40)가 기판 어셈블리(16) 근처에 위치했을 때, 헤드 어셈블리에 의해 방출되는 유동체는 헤드 어셈블리를 기판 어셈블리의 표면으로부터 밀어내는 경향을 갖으며, 반면에 유연한 지지부재(44)에 축적된 힘은 헤드 어셈블리의 위치를 복원시키기 위해 작용한다. 유연한 지지부재(44)에 의해 제공되는 복원력은 특히 헤드 어셈블리에 의해 공급되는 공기압력/흐름(flow)의 함수, 기판 어셈블리와 헤드 어셈블리 사이의 거리의 함수이다. 도 6 및 도 7에 따르면, 헤드 어셈블리(40)는 바디부(body member, 46)를 포함한다. 바디부(46)는 바디부(46)의 하부 표면에 형성된 다공성 부재(48)를 더 포함한다. 다공성 부재(48)는 그래파이트(graphite)로 형성되며, 또는 다공성 부재를 통해서 큰 확산의 방법으로 작동 유동체가 배출될 수 있는 어떠한 다른 적절한 다공성 부재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 다공성 부재(48)는 소결 파우더 금속 물질(sintered powdered metal material)(예를 들면, 청동계 소결제(sintered bronze))일 수 있다. 다공성 부재(48)는 유동체의 수송 시스템에서 유동체가 소통하도록 하고, 여기서 가스(예를 들어, 공기)와 같은 유동체는 화살표 50으로 나타내듯이, 헤드 어셈블리(40)로 운반되고, 내부의 플레넘(plenum, 52)을 통하여 다공성 부재(48)로 운반되고, 다공성 부재(48)의 하부표면(54)을 통해 배출된다. 전통적인 가스 전송 시스템은 상기에서 설명한 바와 같은 것이 사용된다. 바닥면(54)은 헤드 어셈블리의 기준면으로 선택되어 지며, 여기서, 제1 기판(28)(헤드 어셈블리(40) 근처 표면)은 기판 어셈블리(16)의 기준면이 선택된다. 플랜지(flange, 56)는 바디부(46)에 결합 되고 중심방향으로 형성되며, 유연한 지지부재(44)는 그대로 유지된다.
헤드 어셈블리(40)는 고리모양이며, 광원(24)으로부터의 빔(23)이 통과하는 중심통로(central passage, 56)를 갖는다. 헤드 어셈블리(40)는 선택적으로 다공성 부재(48)를 통해 방출되는 유동체가, 적절한 진공시스템(예를 들면, 진공펌프)에 의해, 화살표 2에 지시되었듯이, 통과하는 진공상태로 이루어진 진공포트(vacuum port, 60)를 더 포함한다. 하우징(42)으로부터 헤드 어셈블리(40)의 원하지 않는 수직이동을 막기 위하여, 헤드 어셈블리(40) 기판 어셈블리(16)로부터 올려질 때, 헤드 어셈블리(40)는 연결 부재(66)를 통해 하우징(42)에 더 연결된다. 예를 들면, 연결부재(66)는 헤드 어셈블리(40)에서 하우징(42)까지 연결되는 작은 코일 스프링으로 형성된다. 그러나, 다른 연결방법이 채용될 수 있으며, 헤드 어셈블리와 하우징(42)의 거리를 제한하는 가죽끈 같은 것으로 형성될 수 있다. 광원(24)은 콜릿(64)에 설치되고, 콜릿(64)은 하우징(42) 내에서 슬라이딩이 가능하다. 하우징(42) 내부에서 콜릿(64)의 운동방법은 어떤 적절한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 콜릿(64) 및 하우징(42)은 전통적인 랙(rack) 및 피니언(pinion) 어셈블리를 통해서 연결되며, 또는 스크류(screw, 68) 조정을 통해서 연결될 수 있다. 또한, 상기 실시예의 유사한 것으로, 콜릿(64)이 적절한 프레임에 설치될 때, 하우징(42) 및 헤드 어셈블리(40)는 콜릿(64)에 관하여 수직으로 운동하게 된다. 즉, 헤드 어셈블리(40)가 콜릿(64)에 대하여 운동하는 하우징(42)에 의해 기판 어셈블리(16)로부터 멀리 또는 가깝게 운동할 수 있다. 더욱 상세하게는, 하우징(42) 및 콜릿(64)에 대해 수직으로 형성되는 헤드 어셈블리(40)가 운동함에 따라, 헤드 어셈블리(40)의 기준면, 즉, 다공성 부재(48)의 표면(54)을 기판 어셈블리(16)의 기준면으로부터 가깝거나 멀게 운동시킬 수 있다. 주어진 유동체 운반 파라미터에 의하면, 예를 들어, 주어진 가스 송출압력, 헤드 어셈블리(40)가 기판 어셈블리(16)에 가까이 운동하는 것은 기판 어셈블리(16)에 대항하는 힘이 증가하는 영향을 주고(예를 들어, 제1 기판(28)), 반면에 헤드 어셈블리(40)가 기판 어셈블리(16)로 부터 멀어지면 기판 어셈블리(16)에 대항하여 적용되는 힘이 감소되는 효과가 있다(예를 들어, 제1 기판(28)). 발명의 일실시예에서는, 도 8에서 잘 도시하고 있으며, 본 발명의 밀봉장치(14 또는 42)는 광원(24), 하우징 및 광원(24)이 기판 어셈블리(16)의 어떤 위치로도 이동할 수 있는 XY위치시스템(100)(레일 또는 갠트리(gantry)시스템(102), 선형모터/액츄에이터(actuator), 이동스테이지(translation stage), 위치센서 및 기타 등등)을 포함한다. 상기 위치시스템(100)은 당해 기술분야에서 이미 잘 알려져 있어 더 상세한 설명은 생략한다. 바람직하게, 위치시스템(100)은 하우징(14) 및 광원(24)이 기판 어셈블리(16)에 대하여 자동적으로 위치하고 운동하기 위한 레일시스템의 이동을 제어하기 위한 컴퓨터를 포함한다. 광원에 의해 발사되는 에너지 빔은 컴퓨터에 의해 포함된 미리 프로그램된 지시에 따라 유리 패키지를 형성하기 위해 밀봉물질 및 기판 어셈블리의 기판의 밀봉부에 전사된다. 그러므로, 광원(24)(그리고 광원(24)으로 부터 발사되는 에너지 빔)은 제1 기판 및 제2 기판 사이의 밀봉을 형성하기 위해 각 밀봉물질의 패턴 주변을 이동하게 된다. 일단 기판이 밀봉되면, 각 OLED 디스플레이는 기판 어셈블리로부터 분리된다. 그리고 그 후에 특별한 장치의 제조에 사용된다(예를 들어, 휴대폰, 카메라 등등). 도 9에서 도시하는 다른 실시예에서는, 하우징(42) 및 콜릿(64)이 장치(39)에서 제거된다. 도 9에서 도시하듯이, 장치(200)는 헤드 어셈블리(40), 다공성 부재(48)를 포함하고, 유연한 지지부재(44)는 헤드 어셈블리(40)에 브라켓(bracket, 202)에 의해 결합된다. 브라켓(202)은 에어피스톤 어셈블리(air piston assembly, 206a, 206b)를 통해 브라켓(204)에 부착된다. 에어피스톤 어셈블리(206a, 206b)는 피스톤을 넣고 빼기 위한 적절한 공기 공급장치에 연결된다. 장치(39)에서 설명된 것과 같은 작은 스프링 대신에, 장치(200)에서는 브라켓(202)에 대한 헤드 어셈블리(40)를 고정하고 헤드 어셈블리(40) 및 브라켓(202)의 이격거리를 제한하기 위해 헤드 어셈블리(40) 및 브라켓(202) 사이를 연장하는 핀 또는 샤프트(208a, 208b, 208c)(연결 부재)를 채용한다. 작동중에, 브라켓(204)은 기판 어셈블리(16)에 대한 장치(200)의 수직이동을 제어하기 위한 위치시스템(100)(도면 미도시)의 Z-스테이지 구성에 부착된다. 광원(24)은 또한 장치(200) 및 광원(24)이 밀봉공정중에 함께 이동하도록 하기 위해 Z-스테이지에 부착된다. 전과같이, 광원(24)으로부터 발사되는 전기적 에너지 빔은 고리모양의 중앙 공동(cavity)을 통과하도록 위치된다. 그러므로, 빔은 헤드 어셈블리의 다공성 부재로부터 방출되는 유동체에 의해 적용되는 힘에 의해 둘러싸여진다. 이것은 빔이 침투하는 기판 어셈블리의 지점에 대한 힘의 분포를 고르게 하며, 그로 인해 제1 기판 및 제2 기판(28,30) 사이의 형성되는 밀봉을 가장 효율적으로 하도록 돕는다.
[실시예]
하나의 실험에서, 네 개의 EXAIR 사의 모델 #1009 에어 노즐(air nozzle)은 레이저 주변에 방사상구조의 대칭구조로 배치되며, 레이저는 알루미늄 하우징에 배치되고, 상기에서 서술한 바와 같이 유리 어셈블리의 상부 유리 기판 표면에 기류의 방향이 수직 하도록 설치된다. 하우징은 압축공기를 노즐로 공급하기 위해 네개의 프레스-핏(press-fit) 1/2" OD의 에어 호스 연결부를 포함한다. 호스는 압력의 조절 및 원하는 양의 미세조정을 위한 조절장치(regulator)를 구비한 압축공기급송장치(compressed air feed)에 연결된다. 에어젯 어셈블리(하우징 및 노즐)는 콜릿 및 스크류에 딱 맞게 레이저에 미끄럼 결합 된다. 밀봉높이(유리의 표면으로부터 레이저 가장자리 하부까지)는 대략 26 ㎜, 노즐의 끝단은 레이저의 약 10 ㎜ 아래에 위치한다(유리로부터 약 16 ㎜). 에어 노즐은 방출되는 다른 유동 및 다른 힘에 대해서도 적용이 가능하다. 이 실험에서는 입력 압력 80 PSI, 공기를 사용하는 경우의 대략 13 ft3/min 의 각 노즐에서 유량속도, 및 노즐 끝단으로부터 각 노즐에서 측정된 12 온스(once)의 출력에 의한 힘으로 작동되었다. 입력압력 및 출력 힘 사이의 관계는 선형적이며, 노즐에 의해 발생 되는 에어 패턴은 베이스영역의 거리가 증가 되는 원뿔형상이다. 작동중에, 유리기판은 테이블에 놓인 유리 어셈블리를 포함한다. 노즐에서 방출되는 공기로부터 차단되고, 밀봉공정 중에 유리를 고정하기 위해 어셈블리의 가장자리 부분에 임시 밀봉제가 적용된다. 만약 시트를 밀봉 공정 중에 안전하지 않은 상태로 두게 되면, 공기의 힘(압력)에 의해 시트의 가장자리가 올라가는 현상이 발생 되고, 그렇게 됨으로써 프릿에 대한 OLED 장치의 배열을 방해하게 된다. 첫 견본 실험에서, 유리는 밀봉 테이블에서 플라스틱 테입으로 테이핑 된다. 공장에서는, 픽쳐 프레임 개스킷(picture frame gasket)이 사용되었으며, 유리의 가장자리에 형성되는 실리콘 오링(silicon o-ring)을 갖춘 메탈 프레임(metal frame)으로 구성된다. 이것은 밀봉하기 전에 유리의 상부층에 형성된다. 오링은 공기를 차단하기 위한 밀봉을 제공하고, 프레임 자체의 무게는 유리 가장자리가 올라가는 것을 방지한다. 밀봉 폭의 83%는 장치에 접합 되며, 여기서 밀봉폭은 밀봉물질의 폭(예를 들어, 밀봉물질의 비드(bead)의 폭)의 밀봉물질 및 제2 기판 사이의 접촉되는 폭의 비율로 정의된다.
상기에서 설명한 본 발명의 구체적인 실시예는 강조되어야 하며, 특히 "바람직한" 실시예는 단지 실시의 가능한 예에 불과하며, 단지 발명의 원리의 이해를 명확하게 하기 위해 개시된 것이다. 본 발명의 원리 및 기술적 사상의 범주 내에서는 상기에서 설명한 발명의 실시예의 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 모든 그러한 수정 및 변경은 여기 개시된 발명의 범주에 포함되는 것이고, 후술하는 청구범위에 의해 보호되는 것이다.
10: 장치 12: 하우징 블럭
14: 노즐 16: 기판 어셈블리
24: 광원 26: 콜릿
28: 제1 유리기판 30: 제2 유리기판

Claims (20)

  1. 유리 패키지의 밀봉방법에 있어서,
    제1 유리기판, 제2 유리기판 및 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 형성되는 밀봉물질을 포함하는 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 어셈블리에 대항하여 설정된 힘을 적용하기 위해 유동체를 상기 어셈블리에 디렉팅(directing) 하는 단계;
    광원에 의해 밀봉물질에 전사하는 단계; 및
    전사가 진행되는 동안에 밀봉물질에 광원 및 밀봉력의 전달이 동시에 이루어 짐으로써 상기 제1 기판 및 제2 기판에 밀봉을 형성하는 단계를 포함하는 유리 패키지의 밀봉방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀봉물질은 유리-기초의 프릿이며, 상기 유리-기초 프릿에 열이 전사되어 연성화 됨으로써 밀봉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 유리 패키지의 밀봉방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 적외선 또는 자외선 파장의 범위의 빛을 전사하는 것을 특징으로 하는 유리 패키지의 밀봉방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 레이저인 것을 특징으로 하는 유리 패키지의 밀봉방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 어셈블리는 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 유기발광다이오드장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유리패키지의 밀봉방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀봉력은 상기 어셈블리에 대항하여 다수의 가스젯을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 패키지의 밀봉방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀봉력은 다공성 부재로부터 충진된 가스에 의해 작용하는 것을 특징으로 하는 유리 패키지의 밀봉방법
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적용되는 힘이 광원으로부터 방출되는 전기적 에너지의 빔을 제한하는 것을 특징으로 하는 유리 패키지의 밀봉방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 다공성 부재는 고리모양인 것을 특징으로 하는 유리 패키지의 밀봉방법.
  10. 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치에 있어서,
    가스 유동을 유리 어셈블리에 대항하여 디렉팅하고, 상기 어셈블리에 대항하는 밀봉력을 적용하기 위한 가스 주입기;
    상기 유리 어셈블리에 대하여 상기 가스 주입기를 이동시키기 위한 위치시스템; 및
    상기 가스 주입기와 함께 동시에 밀봉물질에 전사하기 위한 광원을 포함하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치는 상기 광원에 결합 되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 가스 주입기는 상기 하우징과 연결되는 다수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 다수의 노즐은 상기 광원에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스 주입기는 고리모양의 다공성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 가스 주입기는 연성의 지지부재로 상기 하우징에 결합 되어 운동하는 헤드 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 헤드 어셈블리는 상기 하우징에 대하여 경사운동이 가능한 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 광원은 상기 고리모양의 다공성 부재에 의해 한정된 통로를 통해서 에너지 빔이 발사되는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스를 제거하기 위한 진공 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스 주입기는 상기 광원의 이동에 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
  20. 청구항 10에 있어서,
    상기 광원은 레이저인 것을 특징으로 하는 유리 어셈블리를 밀봉하기 위한 장치.
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