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KR102034252B1 - 레이저 빔 조사 장치 및 기판 밀봉 방법 - Google Patents

레이저 빔 조사 장치 및 기판 밀봉 방법 Download PDF

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KR102034252B1
KR102034252B1 KR1020120151344A KR20120151344A KR102034252B1 KR 102034252 B1 KR102034252 B1 KR 102034252B1 KR 1020120151344 A KR1020120151344 A KR 1020120151344A KR 20120151344 A KR20120151344 A KR 20120151344A KR 102034252 B1 KR102034252 B1 KR 102034252B1
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sealing
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Abstract

본 발명의 일 측면에 의하면, 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 배치된 밀봉부에 레이저 빔을 조사하여 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 밀봉하는데 사용되는 레이저 빔 조사 장치로서, 상기 레이저 빔의 초점 및 주행 방향을 제어하는 제어부;를 구비하고, 상기 제어부의 제어하에 상기 레이저 빔은 디포커스(defocus)되며, 상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축이 상기 밀봉부의 밀봉 라인에 교차하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치를 제공한다.

Description

레이저 빔 조사 장치 및 기판 밀봉 방법{Laser beam irradiation apparatus and substrate sealing method}
본 발명은 레이저 빔 조사 장치 및 기판 밀봉 방법에 관한 것이다.
근래에 디스플레이 장치는 휴대가 가능한 박형의 평판 디스플레이 장치로 대체되는 추세이다. 평판 디스플레이 장치 중에서도 전계 발광 디스플레이 장치는 자발광형 디스플레이 장치로서 시야각이 넓고 콘트라스트(contrast)가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로 주목을 받고 있다. 또한 발광층이 유기물로 구성되는 유기 발광 디스플레이 장치는 무기 발광 디스플레이 장치에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점을 가진다.
통상적인 유기 발광 디스플레이 장치는 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함한 적어도 하나 이상의 유기층이 개재된 구조를 가진다.
이와 같은 유기 발광 디스플레이 장치는 주변 환경으로부터 수분이나 산소가 소자 내부로 유입될 경우, 전극 물질의 산화, 박리 등으로 유기 발광 소자의 수명이 단축되고, 발광 효율이 저하될 뿐만 아니라 발광색의 변질 등과 같은 문제점들이 발생한다.
따라서, 유기 발광 디스플레이 장치의 제조에 있어서, 유기 발광 소자를 외부로부터 격리하여 수분이 침투하지 못하도록 밀봉(sealing) 처리가 통상적으로 수행되고 있다. 이와 같은 밀봉 처리 방법으로, 통상적으로는 유기 발광 디스플레이 장치의 제 2 전극 상부에 무기 박막 및 PET(polyester) 등과 같은 유기 고분자를 라미네이팅하는 방법이 사용되거나, 봉지(encap) 기판 내부에 흡습제을 형성하고 봉지 기판 내부에 질소가스를 충진시킨 후 봉지 기판의 가장자리를 에폭시와 같은 실런트(sealant)로 봉합하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 방법들은 외부에서 유입되는 수분이나 산소 등의 유기 발광 소자 파괴성 인자들을 100% 차단하는 것이 불가능하여 수분에 특히 취약한 유기 발광 디스플레이 장치에 적용하기에는 불리하며 이를 구현하기 위한 공정도 복잡하다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 실런트로 프릿(frit)을 사용하여 유기 발광 소자 기판과 봉지 기판 간의 밀착성을 향상시키는 기판 봉합 방법이 고안되었다.
유리 기판에 프릿(frit)을 도포하여 유기 발광 디스플레이 장치를 밀봉(sealing)하는 구조를 사용함으로써, 유기 발광 소자 기판과 봉지 기판 사이가 완전하게 밀봉되므로 더욱 효과적으로 유기 발광 디스플레이 장치를 보호할 수 있다.
프릿으로 기판을 밀봉하는 방법은 프릿을 각각의 유기 발광 디스플레이 장치의 실링부에 도포한 뒤, 레이저 빔 조사 장치가 이동하며 각각의 유기 발광 디스플레이 장치의 밀봉부에 레이저 빔을 조사하여 프릿을 경화시켜서 기판을 밀봉한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 곡선(corner) 구간의 온도를 균등하게 할 수 있는 레이저 빔 조사 장치 및 이를 이용한 기판 밀봉 방법을 구현하는 것을 주된 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 배치된 밀봉부에 레이저 빔을 조사하여 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 밀봉하는데 사용되는 레이저 빔 조사 장치로서, 상기 레이저 빔의 초점 및 주행 방향을 제어하는 제어부;를 구비하고, 상기 제어부의 제어하에 상기 레이저 빔은 디포커스(defocus)되며, 상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축이 상기 밀봉부의 밀봉 라인에 교차하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치를 제공한다.
여기서, 상기 레이저 빔은 상기 제어부의 제어하에 상기 레이저 빔 조사 장치가 상기 레이저 빔과 평행한 방향으로 이동됨에 따라 디포커스(defocus)될 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 레이저 빔의 스캔 속력 및 상기 레이저 빔의 파워(power)를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 레이저 빔의 스캔 속력이 감소하면, 상기 레이저 빔의 파워도 감소하고, 상기 레이저 빔의 스캔 속력이 증가하면, 상기 레이저 빔의 파워도 증가하는 방식으로 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 동작할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 동작하며, 상기 제어부에 의해 상기 레이저 빔의 스캔 속력 및 상기 레이저 빔의 파워가 감소할 수 있다.
여기서, 상기 제어부가 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 동작함에 따라, 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서의 상기 레이저 빔의 세기는 제 1 영역에서 제 2 영역으로 갈수록 커질 수 있다.
여기서, 상기 제 2 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기는 상기 제 1 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기의 2배일 수 있다.
여기서, 상기 레이저 빔은 스폿(spot) 빔 형태로 조사될 수 있다.
여기서, 상기 스폿 빔의 직경은 상기 밀봉부의 폭과 실질적으로 동일하거나, 상기 밀봉부 폭의 2배 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 밀봉 라인의 중심선(FL)에 레이저 빔의 중심축을 맞춘 후, 상기 밀봉 라인의 중심선을 따라 스캔하여 상기 레이저 빔을 조사하는 밀봉 방법에 있어서, (a) 상기 레이저 빔을 디포커스(defocus)하는 단계; 및 (b) 상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축을 상기 밀봉 라인에 교차하는 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하는 기판 밀봉 방법을 제공한다.
여기서, (b) 단계에 있어서, 상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축은 상기 밀봉 라인의 외곽으로 이동될 수 있다.
여기서, (c) 상기 레이저 빔의 스캔 속력을 변화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, (d) 상기 레이저 빔의 파워(power)를 변화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, (c) 상기 레이저 빔의 스캔 속력을 변화시키는 단계; 및 (d) 상기 레이저 빔의 파워(power)를 변화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, (c) 단계에 있어서, 상기 레이저 빔의 스캔 속력을 줄이고, (d) 단계에 있어서, 상기 레이저 빔의 파워(power)를 줄일 수 있다.
여기서, 상기 (a) 단계, 상기 (b) 단계, 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계는, 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 행해질 수 있다.
여기서, 상기 밀봉 라인의 모서리(coner)에서의 상기 레이저 빔의 세기는 제 1 영역에서 제 2 영역으로 갈수록 커질 수 있다.
여기서, 상기 제 2 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기는 상기 제 1 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기의 2배일 수 있다.
여기서, 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계는, 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 행해질 수 있다.
여기서, 상기 레이저 빔은 상기 밀봉 라인에 스폿(spot) 빔 형태로 조사될 수 있다.
여기서, 상기 레이저 빔의 폭(LW)은 상기 밀봉 라인의 폭보다 클 수 있다.
여기서, (e) 상기 레이저 빔을 포커스(focus)하는 단계; 및 (f) 상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축을 상기 밀봉 라인의 중심선에 맞추는 단계;를 포함할 수 있다.
상술한 본 실시예 따른 레이저 빔을 디스플레이 장치의 프릿에 조사하면, 디스플레이 장치의 강도와 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치를 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치의 밀봉부를 밀봉하는 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 상면도이다.
도 3은 직선 영역 및 곡선 영역에서의 밀봉부를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 영역에서의 빔의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디포커스(defocus)된 빔의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 영역 및 곡선 영역에서의 밀봉 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치를 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치의 밀봉부를 밀봉하는 방법을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 상면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220) 사이에 유기 발광부(230) 및 상기 유기 발광부(230)를 둘러싸는 밀봉부(240)가 배치되고, 상기 밀봉부(240)에 레이저 빔 조사 장치(250)에서 조사된 레이저 빔(260)이 조사된다.
제 1 기판(210) 상에 유기 발광부(230)가 형성된다. 제 1 기판(210)은 글라스 재 기판일 수 있다.
제 2 기판(220)은 제 1 기판(210) 상에 형성된 유기 발광부(230)를 봉지하는 봉지 기판으로서, 후술할 레이저 빔이 투과될 수 있는 것으로 바람직하게는 글라스 재 기판을 사용할 수 있다.
유기 발광부(230)는 제 1 전극(미도시)과 제 2 전극(미도시) 사이에 발광층을 포함한 적어도 하나 이상의 유기층(미도시)이 개재된 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Device: 0LED)(미도시)를 적어도 하나 이상 포함한다. 여기서, 제 1 전극(미도시)과 제 2 전극(미도시)은 각각 정공을 주입하는 양극(Anode) 및 전자를 주입하는 음극(Cathode)의 기능을 수행할 수 있다.
유기 발광 소자(미도시)는, 각 유기 발광 소자의 구동을 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)로 제어하는지 여부에 따라 수동 구동 형(Passive Matrix: PM) 및 능동 구동형(Active Matrix: AM)으로 나뉠 수 있다. 본 실시예에서는 능동 및 수동 구동형 어느 경우에도 적용될 수 있다.
제 2 기판(220) 상에는 전술한 유기 발광부(230)를 둘러싸는 위치에 대응되는 위치에 밀봉부(240)가 형성된다.
밀봉부(240)는 유기 발광부(230)와 외부의 수분이나 산소와의 접촉을 차단하기 위하여 폐루프(closed loop)를 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 도면에는 폐루프를 이루는 밀봉부(240)의 각 모서리 부분이 일정한 곡률을 갖는 곡선으로 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 밀봉부(240)의 각 모서리 부분은 곡률 없이 직교하는 형상을 이룰 수도 있다.
밀봉부(240)의 각 모서리 부분이 일정한 곡률을 갖는 경우에는 레이저 빔 조사 장치(250)의 광학계(미도시)를 포함한 헤드(head)(미도시)를 밀봉부(240)의 모서리를 포함한 밀봉 라인을 따라서 연속적으로 직접 스캔하면서 레이저 빔(260)을 조사할 수 있다.
반면, 밀봉부(240)의 각 모서리 부분이 직교하는 경우에는 레이저 빔 조사 장치(250)의 헤드(미도시)를 밀봉부(240)의 제 1 모서리를 따라 제 1 방향으로 스캔하면서 레이저 빔(260)을 조사한 후, 상기 도면에는 도시되어 있지 않으나 제 1 기판(210) 하부에 배치된 스테이지(stage)(미도시)를 90도 회전한다. 스테이지를 회전하면, 스테이지와 함께 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)이 함께 회전한다. 스테이지 회전 후, 전술한 제 1 방향으로 스캔하면서 레이저 빔(260)을 조사하면 밀봉부(240)의 제 2 모서리에 레이저 빔(260)이 조사된다. 이와 같은 방식으로 스테이지(미도시)를 회전하면서 레이저 빔(260)을 조사하는 방식으로 밀봉부(240)를 밀봉할 수 있다.
본 실시예에서 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220)의 기밀성을 확보하여 유기 발광부(230)를 더욱 효과적으로 보호하기 위하여 밀봉부(240)로 프릿(frit)을 사용하였다. 프릿은 스크린 인쇄법(screen printing) 또는 펜 디스펜싱법(pen dispensing) 등 다양한 방법에 의해 소정 일정한 폭(Frit Width: FW)을 갖도록 형성된다.
한편, 본 실시에에서는 밀봉부(240)를 제 2 기판(220) 상에 형성하고, 유기 발광부(230)를 제 1 기판(210) 상에 형성하여 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220)을 정렬하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대 밀봉부(240)는 유기 발광부가 형성된 제 1 기판(210) 상에 형성되어 제 2 기판(220)과 정렬된 후 합착 될 수도 있다.
또한, 상기 도면에는 하나의 유기 발광부(230)가 구비된 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220) 사이에 복수개의 유기 발광부(230)와, 복수개의 유기 발광부(230)를 둘러싸는 복수개의 밀봉부(240)를 포함하는 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.
레이저 빔 조사 장치(250)는 밀봉 라인을 따라 제 1 기판(210)과 제 2 기판(220) 사이에 배치된 밀봉부(240)에, 본 실시예에 따른 빔 프로파일을 갖는 스폿 빔(spot beam) 형태로 레이저 빔(260)을 조사한다. 스폿 빔의 직경은 밀봉부(240)의 폭과 실질적으로 동일하거나, 밀봉부(240) 폭의 2배 이하인 것이 바람직하다.
한편, 상기 도면에는 상세히 도시하지 않았지만, 레이저 빔 조사 장치(250)는 레이저를 발생하는 레이저 발진기(미도시), 빔 균질기(미도시), 및 스캐너(미도시) 등을 포함할 수 있다.
레이저 발진기(미도시)로는 레이저 실링용으로 일반적으로 쓰이는 고출력 레이저 소스인 번들 타입(bundle type)의 멀티 코어 소스(multi core source)를 사용할 수 있다.
이러한 번들 타입의 멀티 코어 소스의 경우, 각각의 코어의 출력이 모두 조금씩 다를 가능성이 있으므로, 빔 균질기(beam homogenizer)(미도시)를 사용하여 이와 같은 불균일을 해결할 수도 있다.
스캐너(미도시)는 레이저 발진기(미도시)에서 방사된 레이저 빔을 반사하여 밀봉부(240)로 조사하는 반사부(미도시), 반사부를 구동하는 구동부(미도시), 및 반사된 레이저 빔을 집광하는 렌즈부(미도시) 등을 포함할 수 있다.
렌즈부(미도시)를 통과한 레이저 빔(260)은 본 실시예에 따른 빔 프로파일을 갖는 스폿 빔(spot beam) 형태로 밀봉부(240)에 조사된다. 이때, 렌즈부(미도시)는 스캐너 내부에 배치되거나 또는 밀봉부(240)를 향하도록 스캐너 하부에 별도로 배치될 수도 있다.
한편, 상기 도면에는 도시되어 있지 않으나, 레이저 빔 조사 장치(250)에서 조사되는 레이저 빔(260)의 폭(LW)이 밀봉부(240)의 폭(FW)보다 큰 경우에는, 레이저 빔 조사 장치(250)와 제 2 기판(220) 사이에 레이저 마스크(미도시)를 배치하여, 밀봉부(240)의 폭(FW)에 조사되는 레이저 빔(260)의 폭(LW)을 조절할 수 있다.
도 3은 직선 영역(10) 및 곡선 영역(20)에서의 밀봉부(240)를 개략적으로 도시한 상면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 영역(10)에서의 빔(30)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
직선 영역(10)의 밀봉부(240)는 밀봉부(240)의 안쪽 단부로부터 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.2배의 너비를 가지는 제 5 영역(A1), 밀봉 라인(FL)의 안쪽으로 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.3배의 너비를 가지는 제 7 영역(B1), 밀봉 라인(FL)의 바깥쪽으로 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.3배의 너비를 가지는 제 8 영역(C1) 및 밀봉부(240)의 바깥쪽 단부로부터 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.2배의 너비를 가지는 제 6 영역(D1)으로 나뉘어진다.
마찬가지로, 곡선 영역(20)의 밀봉부(240)는 밀봉부(240)의 안쪽 단부로부터 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.2배의 너비를 가지는 제 1 영역(A2), 밀봉 라인(FL)의 안쪽으로 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.3배의 너비를 가지는 제 3 영역(B2), 밀봉 라인(FL)의 바깥쪽으로 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.3배의 너비를 가지는 제 4 영역(C2) 및 밀봉부(240)의 바깥쪽 단부로부터 밀봉부(240)의 폭(FW)의 0.2배의 너비를 가지는 제 2 영역(D2)으로 나뉘어진다.
직선 영역(10)에서의 밀봉 과정에 대해 먼저 설명한다. 밀봉부(240) 중앙부보다 밀봉부(240)의 단부를 따라 열이 외부로 잘 빠져나가기 때문에 레이저 빔이 조사된 후 밀봉부(240) 단면에 따른 온도 분포를 균일하게 하기 위해서, 밀봉부(240) 단부에 밀봉부(240) 중앙부보다 큰 에너지를 추가적으로 공급하여 한다. 따라서, 직선 영역(10)에서 밀봉부(240)의 내부 60%의 영역을 밀봉부(240)의 외곽보다 30% 낮은 세기로 레이저 빔을 조사하는 것이 바람직하다.
즉, 직선 영역(10)에서, 제 5 영역(A1)에서의 레이저 빔의 세기를 100%라고 한다면, 제 7 영역(B1) 및 제 8 영역(C1)에서의 레이저 빔의 세기는 70%가 됨이 바람직하고, 제 6 영역(D1)에서의 레이저 빔의 세기는 100%가 됨이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 빔(30)은 전체적으로 일정한 빔 세기를 가지며, 레이저 빔 중심선(LC)에 대해 대칭적 형상으로 중심부 양 측면이 오목하게 들어간 형상의 빔 프로파일을 갖는다. 또한, 빔(30)의 중심선의 길이(L0)가 빔 중심선(LC)에 평행한 레이저 빔의 주변부의 길이(L1, L2)보다 작게 형성된다.
따라서, 상기 빔(30)의 오목하게 들어간 영역의 폭(W)을 밀봉 라인의 폭(FW)과 실질적으로 일치시키면서 밀봉할 수 있다. 이 경우에 밀봉 라인의 중심선(FL)을 따라 스캔하며 조사되는 레이저 빔 세기의 시간에 대한 적분값인 힛 플럭스(heat flux)은 밀봉부(240)의 중심보다 밀봉부(240)의 단부에서 더 큰 값을 갖게 된다.
따라서, 직선 영역(10)에서 상술한 것과 같은 빔 프로파일을 구비한 빔(30)을 유기 발광 디스플레이 장치의 밀봉부(240)에 조사하게 되면, 밀봉부(240)의 단부에 밀봉부(240)의 중앙보다 더 큰 에너지가 공급되어 프릿 단면의 온도 균일도를 향상시킬 수 있다.
그러나, 곡선 영역(20)에서는 도 4에 도시된 빔의 형태 등의 전체적으로 일정한 빔 세기를 가지는 빔을 이용하여 스캔하는 경우에는 곡선 영역(20)의 안쪽 영역의 온도가 바깥쪽 영역의 온도보다 크게 올라가는 현상이 발생한다. 이러한 현상의 주된 이유는 첫째로, 곡선 영역(20)의 안쪽 반경이 바깥쪽 반경보다 작고, 둘째로, 열흡수재(heat sink) 역할을 하는 주변부가 곡선 영역(20)의 바깥쪽에서 더 크기 때문이다.
따라서 곡선 영역(20)의 안쪽 영역과 바깥쪽 영역의 온도 불균일로 인하여, 곡선 영역(20) 내부에 고온으로 인한 손상 또는 배선 손상 등의 현상이 발생할 수 있다. 또한 곡선 영역(20)의 외부는 적절하게 녹지 않아서 실링폭이 줄어들거나 균열(crack)이 발생할 수 있다.
따라서, 도 3을 참조하면, 곡선 영역(20)에서, 레이저 빔이 조사된 후 밀봉부(240) 단면에 따른 온도 분포를 균일하게 하기 위해서 곡선 영역(20)의 바깥쪽에 곡선 영역(20)의 안쪽보다 큰 에너지를 공급하여 한다. 따라서, 곡선 영역(20)에서 곡선 영역(20)의 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 레이저 빔의 세기가 점차 증가하게끔 레이저 빔을 조사하는 것이 바람직하다.
즉, 즉, 직선 영역(10)에서, 제 5 영역(A1)에서의 레이저 빔의 세기를 100%라고 한다면, 곡선 영역(20)에서, 제 1 영역(A2), 제 3 영역(B2), 제 4 영역(C2) 및 제 2 영역(D2)의 레이저 빔의 세기는 각각 60%, 80%, 100% 및 120%가 됨이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 곡선 영역(20)에서 상기와 같이 차등된 세기로 레이저 빔을 조사하는 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디포커스(defocus)된 빔(40)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직선 영역(10) 및 곡선 영역(20)에서의 밀봉 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 디포커스(defocus)된 빔(40)은 중심축(Z2)에서 바깥쪽으로 갈수록 빔의 세기가 약해진다.
레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)는 프릿(240, 도 1 참조) 또는 제 2 기판(220, 도 1 참조)에 레이저 빔(260, 도 1 참조)의 초점이 맺히는 방식으로 레이저 빔(260)을 조사할 수 있다. 따라서 레이저 빔 조사 장치(250)를 레이저 빔(260)과 평행한 방향으로 이동시킴으로써 레이저 빔(260)을 디포커스(defocus)시킬 수 있다. 즉, 레이저 빔 조사 장치(250)를 제 1 기판(210) 또는 제 2 기판(220)에 수직한 방향으로 이동시킴으로써 레이저 빔(260)을 디포커스(defocus)시킬 수 있다.
레이저 빔 조사 장치(250)는 레이저 빔(260)의 초점 및 레이저 빔 조사 장치(250)의 주행 방향을 제어하는 제어부(미도시)를 구비할 수 있다. 따라서 상기 제어부의 제어하에 레이저 빔(260)이 디포커스(defocus) 될 수 있다. 나아가 제어부는 레이저 빔 조사 장치(250)의 레이저 빔(260)과 평행한 방향으로의 이동을 제어함으로써, 레이저 빔(260)의 디포커스(defocus)를 제어할 수 있다. 바람직한 실시예로서, 레이저 빔 조사 장치(250)를 레이저 빔(260)과 평행한 방향으로 20mm 들어올림으로써, 레이저 빔(260)을 디포커스(defocus)시킬 수 있으며, 이 경우에 상의 크기도 17% 정도 증가할 수 있다.
도 5를 참조하면, 디포커스(defocus)된 빔(40)은 중심축(Z2)에서 바깥쪽으로 갈수록 빔의 세기가 약해지며, 가우시안(Gaussian)과 유사한 형태의 에너지 프로파일(energy profile)을 가질 수 있다.
디포커스(defocus)된 빔(40)은 중심축(Z2)을 포함하는 제 2' 영역(D2'), 제 2' 영역을 둘러싸는 제 4' 영역(C2'), 제 4' 영역을 둘러싸는 제 3' 영역(B2') 및 제 3' 영역을 둘러싸는 제 1' 영역(A2')으로 나뉘어질 수 있다.
제 2' 영역(D2'), 제 4' 영역(C2'), 제 3' 영역(B2') 및 제 1' 영역(A2') 순으로 빔의 세기가 약해진다. 또한 제 1' 영역(A2')의 빔의 세기가 제 2' 영역(D2')의 빔의 세기에 비해 50% 이하로 떨어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 레이저 빔 조사 장치가 직선 영역(10) 및 곡선 영역(20)을 스캔하여 레이저 빔을 조사한다.
직선 영역(10)에서의 레이저 빔(110)이 곡선 영역(20)으로 진입한다. 전술한 바와 같이, 직선 영역(10)에서는, 밀봉 라인의 중심선(FL)에 레이저 빔(110)의 중심축(113)을 맞춘 후, 밀봉 라인의 중심선(FL)을 따라 스캔하여 레이저 빔(110)을 조사한다.
레이저 빔(110)의 중심축(113)이 곡선 영역(20)의 시작점(P1)에 도달하면, 레이저 빔(120)을 밀봉 라인의 외곽으로 이동하면서, 레이저 빔(120)을 디포커스(defocus)시킨다. 레이저 빔(120)은 곡선 영역(20)의 시작점(P1)으로부터 디포커스 완료점(P2)까지 이동하면서, 디포커스(defocus)된다. 또한 이러한 단계는 레이저 빔의 초점 및 주행 방향을 제어하는 제어부(미도시)에 의해 제어된다. 앞서 설명한 바와 같이, 레이저 빔 조사 장치를 레이저 빔(120)의 중심축(123)과 평행한 방향으로 이동시킴으로써 레이저 빔(120)을 디포커스(defocus)시킬 수 있다. 결국 레이저 빔(120)은 디포커스 완료점(P2)에서 디포커스가 완료된다.
레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)를 잡고 있는 서브 스테이지(sub stage)를 x축 및 y축을 따라 움직이게 함으로써, 레이저 빔(120)을 곡선 영역(20)의 시작점(P1)으로부터 디포커스 완료점(P2)까지 이동시킬 수 있다. 바람직하게는, x축 이동값을 0.8mm 내지 0.9mm로 하고, y축 이동값을 0.5mm 이내로 할 수 있다. 결국 레이저 빔 조사 장치(250)은 직선 영역(10)에서 곡선 영역(20)으로 진입하는 단계에서 x축, y축 및 z축을 따라 이동되어야 하므로, 레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)를 잡고 있는 서브 스테이지(sub stage)는 x축, y축 및 z축 모두 제어부에 의해 정확한 움직임이 제어되어야 한다.
디포커스가 완료된 레이저 빔(130)은 밀봉 라인의 곡선 영역(20)에서 외곽을 따라 이동한다. 즉, 디포커스가 완료된 레이저 빔(130)은 디포커스 완료점(P2)에서 포커스 시작점(P3)까지 이동한다.
디포커스가 완료된 레이저 빔(130)은 중심축(133)에서 바깥쪽으로 갈수록 빔의 세기가 약해지며, 가우시안(Gaussian)과 유사한 형태의 에너지 프로파일(energy profile)을 가질 수 있다. 따라서 디포커스가 완료된 레이저 빔(130)의 중심축(133)이 곡선 영역(20)의 외곽을 따라 이동함에 따라, 곡선 영역(20)의 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 레이저 빔의 세기가 점차 증가하게끔 레이저 빔(130)을 조사할 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 디포커스(defocus)된 빔(40)의 제 2' 영역(D2'), 제 4' 영역(C2'), 제 3' 영역(B2') 및 제 1' 영역(A2')을 각각 도 6에 도시된 곡선 영역(20)의 제 2 영역(D2), 제 4 영역(C2), 제 3 영역(B2) 및 제 1 영역(A2)에 대응되도록 디포커스(defocus)된 빔(40)을 조사할 수 있다.
따라서 도 5에 도시된 디포커스(defocus)된 빔(40)의 제 2' 영역(D2'), 제 4' 영역(C2'), 제 3' 영역(B2') 및 제 1' 영역(A2')의 빔의 세기가 각각 상대적으로 120%, 100%, 80% 및 60%가 되도록 하면, 도 6에 도시된 곡선 영역(20)의 제 2 영역(D2), 제 4 영역(C2), 제 3 영역(B2) 및 제 1 영역(A2)의 빔의 세기가 각각 120%, 100%, 80% 및 60%가 될 수 있다. 한편, 이러한 방법은 디포커스가 완료된 레이저 빔(130) 및 디포커스가 완료된 레이저 빔(130)이 조사되는 밀봉 라인의 곡선 영역(20)에 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
결국, 곡선 영역(20)에서 곡선 영역(20)의 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 레이저 빔의 세기가 점차 증가하게끔 레이저 빔을 조사하여 곡선 영역(20)의 바깥쪽에 곡선 영역(20)의 안쪽보다 큰 에너지를 공급함에 따라, 곡선 영역(20)에서, 레이저 빔이 조사된 후 밀봉부(240) 단면에 따른 온도 분포를 균일하게 할 수 있다. 따라서 본 실시예 따른 방법으로 디스플레이 장치의 밀봉부를 밀봉하면, 디스플레이 장치의 강도와 접착력을 향상시킬 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 디포커스가 완료된 레이저 빔(130)의 중심축(133)이 포커스 시작점(P3)에 도달하면, 레이저 빔(130)을 밀봉 라인의 중심선(FL)으로 이동시키면서, 레이저 빔(130)을 포커스(focus)시킨다. 레이저 빔(140)은 포커스 시작점(P3)으로부터 직선 영역(10) 시작점(P4)까지 이동하면서, 포커스(focus)된다. 또한 이러한 단계는 레이저 빔의 초점 및 주행 방향을 제어하는 제어부(미도시)에 의해 제어된다. 레이저 빔 조사 장치를 레이저 빔(140)의 중심축(143)과 평행한 방향으로 이동시킴으로써 레이저 빔(140)을 포커스(focus)시킬 수 있다. 결국 레이저 빔(140)은 직선 영역(10) 시작점(P4)에서 포커스가 완료된다.
레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)를 잡고 있는 서브 스테이지(sub stage)를 x축 및 y축을 따라 움직임으로서, 레이저 빔(140)을 포커스 시작점(P3)으로부터 직선 영역(10) 시작점(P4)까지 이동시킬 수 있다. 바람직하게는, x축 이동값을 0.5mm 이내로 하고, y축 이동값을 0.8mm 내지 0.9mm로 할 수 있다. 결국 레이저 빔 조사 장치(250)은 곡선 영역(20)에서 직선 영역(10)으로 진입하는 단계에서 x축, y축 및 z축을 따라 이동되어야 하므로, 레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)를 잡고 있는 서브 스테이지(sub stage)는 x축, y축 및 z축 모두 제어부에 의해 정확한 움직임이 제어되어야 한다.
포커스가 완료된 레이저 빔(150)은 직선 영역(10) 시작점(P4)에서 직선 영역(10)으로 진입한다. 전술한 바와 같이, 직선 영역(10)에서는, 밀봉 라인의 중심선(FL)에 레이저 빔(150)의 중심축(153)을 맞춘 후, 밀봉 라인의 중심선(FL)을 따라 스캔하여 레이저 빔(150)을 조사한다.
한편, 일반적으로 레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)가 스캔하는 속력은 10mm/s이다. 따라서 10mm/s의 속력으로 스캔하는 경우, 곡선 영역(20)의 곡률 반경이 2mm일 때, 하나의 곡선 영역(20) 스캔시에 약 0.3초의 시간이 소요된다. 그런데 이렇게 짧은 시간에 앞서 설명한 디포커스(defocus)와 트랙(track) 변경을 하려면 구동부에 무리가 갈 수 있다. 따라서 곡선 영역(20)의 스캔시에 스캔 속력을 직선 영역(10)에서의 스캔 속력보다 줄여서 스캔할 수 있다. 바람직하게는, 곡선 영역(20)에서의 스캔 속력을 직선 영역(10)에서의 속력의 1/10로 줄여서, 하나의 곡선 영역(20) 스캔 시간이 3초 이상 걸리도록 하는 것이 바람직하다.
상기 설명한 레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)의 스캔 속력은 제어부에 의해 제어될 수 있다.
한편, 상기와 같이 곡선 영역(20)에서의 스캔 속도를 줄이고, 기존 에너지 그대로 실링을 하게 되면 필요이상의 열이 가해짐으로써, 프릿 라인이 터져버리는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 곡선 영역(20)에서의 스캔 속도를 줄이는 경우, 레이저 파워(power)를 적당히 줄여주어야 한다. 스캔 속력(V)과 레이저 파워(P)와의 상관 관계는 다음 [수학식1]과 같다. C는 상수이다.
[수학식1]
Figure 112012106752783-pat00001
따라서 곡선 영역(20)에서의 스캔 속력을 직선 영역(10)에서의 스캔 속력의 10%로 줄인다면, 곡선 영역(20)에서의 레이저 파워는 직선 영역(10)에서의 레이저 파워의 31.6%로 줄이는 것이 바람직하다.
그런데, 도 3을 참조하면, 곡선 영역(20)의 최외곽 영역, 즉 제 2 영역(D2)에서의 레이저 빔의 세기가 직선 영역(10)의 외곽 영역, 즉 제 6 영역(D1)에서의 레이저 빔의 세기의 120%가 되는 것이 바람직하다. 따라서 곡선 영역(20)에서의 스캔 속력을 직선 영역(10)에서의 스캔 속력의 10%로 줄인다면, 곡선 영역(20)에서의 레이저 파워는 직선 영역(10)에서의 레이저 파워의 37.9%로 줄이는 것이 더욱 바람직하다.
상기 설명한 레이저 빔 조사 장치(250, 도 1 참조)의 파워는 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
210: 제 1 기판 220: 제 2 기판
250: 레이저 빔 조사 장치 260: 레이저 빔
230: 유기 발광부 FL: 밀봉 라인의 중심선
FW: 밀봉부의 폭 LC: 레이저 빔 중심선
A2: 제 1 영역 D2: 제 2 영역
A2': 제 1' 영역 D2': 제 2' 영역

Claims (23)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 배치된 밀봉부에 레이저 빔을 조사하여 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 밀봉하는데 사용되는 레이저 빔 조사 장치로서,
    상기 레이저 빔의 초점 및 주행 방향을 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 제어부의 제어하에 상기 레이저 빔은 상기 밀봉부의 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 디포커스(defocus)되며, 상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축이 상기 밀봉부의 밀봉 라인에 교차하는 방향으로 이동하고,
    상기 레이저 빔은 상기 밀봉 라인의 모서리(corner) 전후에서 포커스(focus) 되며,
    상기 포커스 되는 영역에서의 레이저 빔의 중심축에서의 세기는 상기 디포커스 되는 영역에서의 레이저빔의 중심축에서의 세기와 상이한 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 제어부의 제어하에 상기 레이저 빔 조사 장치가 상기 레이저 빔과 평행한 방향으로 이동됨에 따라 디포커스(defocus)되는 레이저 빔 조사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 레이저 빔의 스캔 속력 및 상기 레이저 빔의 파워(power)를 제어하는 레이저 빔 조사 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 레이저 빔의 스캔 속력이 감소하면, 상기 레이저 빔의 파워도 감소하고,
    상기 레이저 빔의 스캔 속력이 증가하면, 상기 레이저 빔의 파워도 증가하는 방식으로 제어하는 레이저 빔 조사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 되는 영역에서, 상기 레이저 빔의 세기는 상기 밀봉 라인의 중심축보다 상기 밀봉 라인의 단부에서 더 세고,
    상기 디포커스 되는 영역에서, 상기 레이저 빔의 세기는 상기 밀봉 라인의 중심축보다 상기 밀봉 라인의 단부에서 더 약한 레이저 빔 조사 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 동작하며, 상기 제어부에 의해 상기 레이저 빔의 스캔 속력 및 상기 레이저 빔의 파워가 감소하는 레이저 빔 조사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 동작함에 따라, 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서의 상기 레이저 빔의 세기는 상기 모서리의 내측 단부인 제 1 영역에서 상기 모서리의 외측 단부인 제 2 영역으로 갈수록 커지는 레이저 빔 조사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기는 상기 제 1 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기의 2배인 레이저 빔 조사 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 스폿(spot) 빔 형태로 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스폿 빔의 직경은 상기 밀봉부의 폭과 실질적으로 동일하거나, 상기 밀봉부 폭의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.
  11. 밀봉 라인의 중심선(FL)에 레이저 빔의 중심축을 맞춘 후, 상기 밀봉 라인의 중심선을 따라 스캔하여 상기 레이저 빔을 조사하는 밀봉 방법에 있어서,
    (a) 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 상기 레이저 빔을 디포커스(defocus)하는 단계; 및
    (b) 상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서 상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축을 상기 밀봉 라인에 교차하는 방향으로 이동시키는 단계;를 포함하고,
    상기 레이저 빔은 상기 밀봉 라인의 모서리(coner) 전후에서 포커스되며,
    상기 포커스 되는 영역에서의 레이저 빔의 중심축에서의 세기는 상기 디포커스 되는 영역에서의 레이저 빔의 중심축에서의 세기와 상이한 기판 밀봉 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    (b) 단계에 있어서,
    상기 레이저 빔의 스캔하는 중심축은 상기 밀봉 라인의 외곽으로 이동되는 기판 밀봉 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    (c) 상기 레이저 빔의 스캔 속력을 변화시키는 단계;를 더 포함하는 기판 밀봉 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    (d) 상기 레이저 빔의 파워(power)를 변화시키는 단계;를 더 포함하는 기판 밀봉 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    (c) 상기 레이저 빔의 스캔 속력을 변화시키는 단계; 및
    (d) 상기 레이저 빔의 파워(power)를 변화시키는 단계;를 더 포함하는 기판 밀봉 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    (c) 단계에 있어서, 상기 레이저 빔의 스캔 속력을 줄이고,
    (d) 단계에 있어서, 상기 레이저 빔의 파워(power)를 줄이는 기판 밀봉 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (a) 단계, 상기 (b) 단계, 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계는,
    상기 밀봉 라인의 모서리(coner)에서 행해지는 기판 밀봉 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 밀봉 라인의 모서리(corner)에서의 상기 레이저 빔의 세기는 상기 모서리의 내측 단부인 제 1 영역에서 상기 모서리의 외측 단부인 제 2 영역으로 갈수록 커지는 기판 밀봉 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기는 상기 제 1 영역에서의 상기 레이저 빔의 세기의 2배인 기판 밀봉 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 포커스 되는 영역에서, 상기 레이저 빔의 세기는 상기 밀봉 라인의 중심축보다 상기 밀봉 라인의 단부에서 더 세고,
    상기 디포커스 되는 영역에서, 상기 레이저 빔의 세기는 상기 밀봉 라인의 중심축보다 상기 밀봉 라인의 단부에서 더 약한 기판 밀봉 방법.
  21. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 밀봉 라인에 스폿(spot) 빔 형태로 조사되는 것을 특징으로 하는 기판 밀봉 방법.
  22. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 폭(LW)은 상기 밀봉 라인의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 밀봉 방법.
  23. 삭제
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