説明

レーザ照射装置及び平板ディスプレイ装置の製造方法

【課題】レーザ照射時に発生する応力を防止して切断面の割れ不良を減少させることのできるレーザ照射装置を提供する。
【解決手段】本発明のレーザ照射装置は、第1基板101を載置するステージ110と、第1基板101と第2基板102との間に配置される接合部材103にレーザを照射するレーザ発振部材120と、第1基板101の温度を所定の温度に維持する温度維持部材150と、接合部材103に対応する部分にパターンが形成されたマスク140とを備えていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ照射装置及びレーザ照射装置を利用した平板ディスプレイ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近来、ディスプレイ装置は、携帯用薄型の平板表示装置に代替されている。平板ディスプレイ装置のなかでも、電界発光ディスプレイ装置は、自発光型ディスプレイ装置であり、視野角が広くてコントラストに優れているだけではなく、応答速度が速いという長所を有しているので、次世代ディスプレイ装置として注目されている。また、発光層の形成物質が有機物で構成されている有機発光ディスプレイ装置は、無機発光ディスプレイ装置に比べて、輝度、駆動電圧及び応答速度特性が優れており、多色化が可能であるという特徴を有する。
【0003】
通常の有機発光ディスプレイ装置は、一対の電極、すなわち、第1電極と第2電極との間に、発光層を備えた少なくとも一層以上の有機層が介在した構造を有している。第1電極は、基板上に形成されており、正孔を注入する陽極(アノード)の機能を行い、第1電極の上部には、有機層が形成されている。有機層上には、電子を注入する陰極(カソード)の機能を行う第2電極が第1電極と対向するように形成されている。
【0004】
このような有機発光ディスプレイ装置は、周辺環境から素子の内部に水分や酸素が流入すると、電極物質の酸化、剥離によって素子の寿命が短縮し、発光効率が低下するだけではなく、発光色の変質のような問題点が発生する。
【0005】
したがって、有機発光ディスプレイ装置の製造において、素子を外部から隔離して水分の侵入を防止する密封処理が一般的に行われている。通常、このような密封処理方法として、有機発光ディスプレイ装置の第2電極の上部にPET(Polyester)のような有機高分子をラミネーティングするか、または吸湿剤を含む金属やガラスでカバーまたはキャップを形成し、その内部に窒素ガスを充填した後、カバーまたはキャップの枠をエポキシのような密封材でカプセルに包む方法が使われている。
【0006】
しかし、このような方法は、外部から流入する水分や酸素のような素子破壊性因子を100%遮断することが不可能なので、素子構造が水分に特に脆弱な能動型の前面発光構造の有機発光ディスプレイ装置への適用は不利であり、これを具現するための工程も複雑である。このような問題点を解決するために、密封材としてフリットを使用して、素子基板とキャップとの間の密着性を向上させたカプセルで封じ合わせる方法が考案された。
【0007】
ガラス基板にフリットを塗布して有機発光ディスプレイ装置を密封する構造を使用することによって、素子基板とキャップとの間が完全に密封されるので、さらに効果的に有機発光ディスプレイ装置を保護できる。
【0008】
フリットでカプセルに包む方法は、フリットをそれぞれの有機発光ディスプレイ装置のシーリング部に塗布した後、レーザ照射装置が移動し、それぞれの有機発光ディスプレイ装置のシーリング部にレーザを照射してフリットを硬化させてシーリングする。
【0009】
しかし、周辺に影響を及ぼさずにフリットを溶かすために、レーザを照射して局部的に熱を加えれば、レーザによって加熱された部分と加熱されていない部分との間に応力が発生して、フリットと基板にマイクロクラックが発生する恐れがある。また、基板の面取り工程時に切断面にバーが発生する割れ不良が発生する問題点もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明が解決しようとする課題は、レーザ照射時に応力の発生を最小化して切断面の割れ不良を最小化できるレーザ照射装置及びこれを利用した平板ディスプレイ装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を達成するために、本発明の一実施形態に係るレーザ照射装置は、接合部材を利用して第1基板と第2基板とを接合するレーザ照射装置において、前記第1基板を載置するステージと、前記第1基板と前記第2基板との間に配置される前記接合部材にレーザを照射するレーザ発振部材と、前記第1基板の温度を所定の温度に維持する温度維持部材とを備えている。
【0012】
本発明において、前記温度維持部材は、前記第1基板を加熱して前記所定の温度に維持することによって、前記レーザが照射される部分と前記レーザが照射されない部分との間で発生する応力を減少させうる。
【0013】
本発明において、前記温度維持部材は、前記レーザを前記接合部材に照射する間、前記第1基板を前記所定の温度に維持できる。
【0014】
本発明において、前記所定の温度は約80℃ないし100℃でありうる。
【0015】
本発明において、前記温度維持部材は前記ステージの内部に配置されうる。
【0016】
本発明において、前記温度維持部材は前記第1基板と前記ステージとの間に配置されうる。
【0017】
本発明において、前記温度維持部材は前記基板を前記所定の温度に加熱し、かつ維持できる熱線でありうる。
【0018】
本発明において、前記接合部材はフリットで形成されうる。
【0019】
本発明において、前記レーザが前記接合部材に照射されるように、前記接合部材に対応する部分にパターンが形成されたマスクをさらに備えうる。
【0020】
本発明において、前記第1基板は有機発光部を有する複数のセルを備え、前記第2基板は前記セルを密封するように前記第1基板上に配置され、前記接合部材は前記セルのそれぞれを取り囲むように前記第1基板と前記第2基板との間に塗布されうる。
【0021】
本発明の一実施形態に係る接合部材を利用して、第1基板と第2基板とを接合するレーザ照射装置を利用した平板ディスプレイ装置の製造方法において、前記第2基板上に接合部材を塗布する工程と、前記第1基板と前記第2基板とを合着する工程と、合着された前記第1基板と前記第2基板とを前記レーザ照射装置のステージ上に載置する工程と、前記第1基板と前記第2基板とを所定の温度に維持する工程と、前記接合部材にレーザを照射して前記接合部材を硬化させて前記第1基板と前記第2基板とを接合する工程とを含みうる。
【0022】
本発明において、前記第1基板と前記第2基板とを所定の温度に維持する工程は、前記第1基板上に形成された発光部の劣化が発生しない所定の温度に前記第1基板と前記第2基板とを加熱する工程と、前記所定の温度を維持する工程とを含みうる。
【0023】
本発明において、前記第1基板と前記第2基板とを所定の温度に維持する工程は、前記第1基板と前記第2基板とを約80℃ないし100℃に維持できる。
【0024】
本発明において、前記接合部材はフリットでありうる。
【0025】
本発明において、前記接合部材にレーザを照射する間にも前記所定の温度を維持できる。
【発明の効果】
【0026】
本発明のレーザ照射装置及びこれを利用した平板ディスプレイ装置の製造方法によれば、レーザ照射時に発生する応力を防止して切断面の割れ不良を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ照射装置の構造を概略的に示す斜視図である。
【図2】図1のレーザ照射装置の断面を概略的に示す断面図である。
【図3】図1の第1基板の構成を示す平面図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係るレーザ照射装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図5】本発明に係る有機発光ディスプレイ装置の構造の一部を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、添付した図面に示した本発明の実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は、これ以外にも色々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲は、後述する実施形態に限定されるわけではない。本発明の実施形態は、当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及びサイズは、より明確な説明のために誇張されており、図面上の同じ符号で表示される要素は、同じ要素である。
【0029】
図1は、本発明の一実施形態に係るレーザ照射装置を概略的に示す斜視図であり、図2は、図1のレーザ照射装置を概略的に示す断面図である。
【0030】
図1及び図2を参照すれば、本発明の一実施形態に係るレーザ照射装置100は、ステージ110と、レーザ発振部材120と、マスク140と、温度維持部材150とを備えている。
【0031】
ステージ110上には、第1基板101及び第2基板102を載置する。ステージ110は、レーザを照射する間第1基板101と第2基板102を固定する。そして、第1基板101と第2基板102との間には、接合部材103が塗布されている。
【0032】
レーザ発振部材120は、第1基板101と第2基板102との間の接合部材103にレーザを照射して接合部材103を溶着させる。
【0033】
レーザ発振部材120は、レーザヘッド121と、レーザヘッドガイド122とで形成されうる。レーザヘッド121は、レーザヘッドガイド122によって支持され、基板101,102の上部を移動自在に装着されうる。レーザヘッド121は、レーザヘッドガイド122に沿って移動しつつ、第2基板102上から接合部材103に向かってレーザを照射する。
【0034】
マスク140は、第2基板102の上面に載置される。マスク140は、接合部材103に対応する領域にパターンが形成されており、レーザヘッド121から照射されるレーザが接合部材103に照射され、発光部104へのレーザを遮断することにより、レーザから発光部104を保護している。
【0035】
接合部材103は、第1基板101と第2基板102との間に配置され、レーザによって溶融して第1基板101と第2基板102とを合着できる。接合部材103としては、フリットが利用されうる。フリットは、粉末状態のガラスという意味で使われるが、本発明におけるフリットは、粉末状態に有機物を添加したジェル状態のガラス及びレーザを照射して硬化した固体状態のガラスを通称して使用する。
【0036】
温度維持部材150は、基板101,102を所定の温度に維持できる。温度維持部材150は、レーザが照射される前に、基板101,102を所定の温度まで加熱した後、レーザが照射されている間基板101,102を所定の温度に維持できる。また、温度維持部材150は、レーザが照射されるのと同時に、基板101,102を所定の温度に加熱して、レーザが照射されている間基板101,102を所定の温度に維持できる。
【0037】
温度維持部材150は、レーザ照射中に基板101,102を所定の温度に維持することによって、応力の発生を減少させることができる。詳細には、接合部材103にレーザを照射する場合、接合部材103、特にフリットはレーザによって約800℃ないし1000℃まで加熱される。レーザは、接合部材103に集中して照射され、マスク140によって遮断されるので、発光部104にレーザが到達することはなく、発光部104では高熱のレーザからの影響は最小化することができる。しかし、レーザが照射された部分と照射されていない部分との間には、応力が発生して、基板101,102を面取りする場合、切断面に割れ不良が発生する恐れがある。このような応力は、レーザが照射された部分では高熱に加熱され、レーザが照射されていない部分では加熱されていないので、その温度差によって発生する。本発明の温度維持部材150は、レーザが照射されている間、基板101,102全体を所定の温度に加熱し、これを維持することによってレーザが照射されている部分と照射されていない部分との間の応力の発生を最小化することができる。
【0038】
これを、図3を参照して説明すれば、次の通りである。図3は、基板101,102の平面図である。図3を参照すれば、第1基板101上には、複数のセルC1,C2,…が配置されている。セルC1,C2,…のそれぞれは、発光部104と、セルC1,C2,…のそれぞれを取り囲む接合部材103とを備えている。第1基板101と第2基板102とが接合された後には、セルC1,C2,…毎に面取りされ、面取りされたそれぞれのセルC1,C2,…は平板ディスプレイ装置として利用される。
【0039】
レーザは、通常セルC1,C2,…のそれぞれの接合部材103に照射される。すなわち、レーザヘッド121は、セルC1の接合部材103に沿って照射した後、隣接するセルC2の接合部材103を照射する。
【0040】
第1基板101上に形成されたセルC1,C2,…間の間隔tは、数mmないし数十mmと非常に狭く、レーザでセルC1の接合部材103を照射している間には、照射されている部分のみが高温に加熱され、セルC1に隣接するセルC2は、レーザで加熱されていないので、レーザが照射されている部分とレーザが照射されていない部分との間には、応力が発生して基板101,102にマイクロクラックが発生し、面取り時には切断面にバーが発生する恐れがある。
【0041】
しかし、本発明では、温度維持部材150によってレーザが照射されている間も、基板101,102を所定の温度に維持するので、レーザが照射された部分と照射されていない部分との間の温度差は減少して、これらの部分に発生する応力を減少させることができる。これにより、面取り時に発生する切断面の割れ不良を減少させることができる。
【0042】
また、レーザ照射中に基板101,102を所定の温度に加熱して維持するので、レーザ照射後に行うレーザアニーリング工程を省略できる。このように、製造工程を減らすことができるので、生産性を高めることができる。
【0043】
温度維持部材150は、発光部104の劣化を防止できる温度まで基板101,102を加熱して維持できる。平板ディスプレイ装置の場合には、発光部104は有機発光素子であり、有機発光素子の劣化を防止する温度は約100℃なので、温度維持部材150は約80℃ないし100℃に基板101,102を加熱して維持する。基板101,102の温度が80℃ないし100℃に維持された場合、発光部104の劣化を防止できるとともに、切断面の割れ不良を減少させることができる。
【0044】
温度維持部材150は、図1及び図2に示したように、ステージ110の内部に配置されうる。また、他の変形例として図4に示したように、温度維持部材150は、ステージ110上に配置されうる。この場合、第1基板101は、温度維持部材150上に載置される。
【0045】
温度維持部材150は、基板101,102を所定の温度に加熱して維持できる熱線で形成することができる。
【0046】
以下では、本発明の一実施形態に係る平板ディスプレイ装置の製造方法を説明する。
【0047】
まず、第1基板101と、第2基板102とを用意する。第1基板101上に発光部104を配置し、第2基板102上には、接合部材103を配置する。
【0048】
次いで、第1基板101と第2基板102とを合着する。第1基板101と第2基板102とを合着した場合、接合部材103は発光部104を取り囲む。
【0049】
次いで、合着された基板101,102をレーザ照射装置のステージ110上に載置する。ステージ110は、レーザが照射されている間基板101,102を固定する。
【0050】
基板101,102をステージ110上に載置した後には、基板101,102を所定の温度に加熱し、これを維持する。基板101,102は、発光部104に劣化が発生しない温度まで加熱され、これが維持される。平板ディスプレイ装置が有機発光ディスプレイ装置である場合には、発光部104は有機発光素子を備えているので、基板101,102は有機発光素子が劣化しない温度である80℃ないし100℃に加熱され、かつ維持されうる。
【0051】
基板101,102が所定の温度に加熱され、かつ維持された状態で、レーザを接合部材103に照射して接合部材103を溶融して第1基板101と第2基板102とをシーリングする。
【0052】
接合部材103は、フリットでありうる。
【0053】
図5は、本発明の有機発光ディスプレイ装置の構造の一部を概略的に示す断面図であって、発光部300の具体的な構成を例示的に示している。
【0054】
図5を参照すれば、基板301上に複数の薄膜トランジスタ320を備えており、この薄膜トランジスタ320の上部には有機発光素子330を備えている。有機発光素子330は、薄膜トランジスタ320に電気的に連結された画素電極331と、基板301の全面にわたって配置された対向電極335と、画素電極331と対向電極335との間に配置されて少なくとも発光層を備えている中間層333とを備えている。
【0055】
基板301上には、ゲート電極321、ソース電極及びドレイン電極323、半導体層327、ゲート絶縁膜313及び層間絶縁膜315を備えた薄膜トランジスタ320を備えている。もちろん、薄膜トランジスタ320も、図5に示した形態に限定されるわけではなく、半導体層327は、有機物で形成された有機薄膜トランジスタ、シリコンで形成されたシリコン薄膜トランジスタのような多様な薄膜トランジスタを利用することができる。この薄膜トランジスタ320と基板301との間には、必要に応じて酸化シリコンまたは窒化シリコンで形成されたバッファ層311をさらに備えていることもある。
【0056】
有機発光素子330は、相互対向した画素電極331及び対向電極335と、これらの電極間に介在した有機物からなる中間層333とを備えている。この中間層333は、少なくとも発光層を備えているものであって、複数の層を備えうる。この層については、後述する。
【0057】
画素電極331はアノード電極の機能を行い、対向電極335はカソード電極の機能を行う。もちろん、画素電極331と対向電極335との極性は、逆になることもある。
【0058】
画素電極331は、透明電極または反射電極で形成することができる。透明電極の場合には、ITO、IZO、ZnOまたはInで形成され、反射電極の場合には、Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Crまたはこれらの化合物で形成された反射膜と、その上にITO、IZO、ZnOまたはInで形成された膜とを備えている。
【0059】
対向電極335も透明電極または反射電極で形成することはできるが、透明電極の場合には、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Mgまたはこれらの化合物を画素電極331と対向電極335との間の中間層333に向かうように蒸着した膜と、その上にITO、IZO、ZnOまたはInのような透明電極形成用物質で形成した補助電極やバス電極ラインとを備えている。そして、反射型電極の場合には、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Mgまたはこれらの化合物を蒸着することによって備えられている。一方、画素定義膜(PDL:Pixel Defining Layer)319が画素電極331のエッジを覆い、画素電極331の外側に厚さを与えるように形成されている。この画素定義膜319は、発光領域を定義する役割以外に、画素電極331のエッジと対向電極335との間の間隔を広げることによって、画素電極331のエッジ部分で電界が集中する現象を防止して画素電極331と対向電極335が短絡することを防止する役割を行っている。
【0060】
画素電極331と対向電極335との間には、少なくとも発光層を備える多様な中間層333が形成されている。この中間層333は、低分子有機物または高分子有機物で形成することができる。
【0061】
低分子有機物を使用する場合には、正孔注入層(HIL:Hole Injection Layer)、正孔輸送層(HTL:Hole Transport Layer)、有機発光層(EML:Emission Layer)、電子輸送層(ETL:Electron Transport Layer)、電子注入層(EIL:Electron Injection Layer)が単一あるいは複合の構造で積層されて形成され、使用可能な有機材料も銅フタロシアニン(CuPc)、N,N−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N'−ジフェニル−ベンジジン(NPB)、トリス−8−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3)をはじめとして多様に適用可能である。これらの低分子有機物は、マスクを利用した真空蒸着のような方法で形成することができる。
【0062】
高分子有機物の場合には、大体ホール輸送層(HTL)及び発光層(EML)を備えた構造を有し、この時、HTLとしてPEDOTを使用し、EMLとしてPPV(Poly−Phenylene Vinylene)系及びポリフルオレン系などの高分子有機物質を使用する。
【0063】
このような有機発光素子330は、その下部の薄膜トランジスタ320に電気的に連結されているが、この時、薄膜トランジスタ320を覆う平坦化膜317を備えている場合、有機発光素子330は、平坦化膜317上に配置され、有機発光素子330の画素電極331は、平坦化膜317に形成されたコンタクトホールを通じて薄膜トランジスタ320に電気的に連結されている。
【0064】
一方、基板上に形成された有機発光素子330は、封止基板302によって密封される。封止基板302は、前述したようにガラスまたはプラスチック材などの多様な材料で形成することができる。
【0065】
本発明は、前記実施形態及び添付した図面によって限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって限定されるものであり、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明は、発光素子関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【0067】
100 レーザ照射装置
101 第1基板
102 第2基板
103 接合部材
104 発光部
110 ステージ
120 レーザ発振部材
121 レーザヘッド
122 レーザヘッドガイド
140 マスク
150 温度維持部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
接合部材を利用して第1基板と第2基板とを接合するレーザ照射装置において、
前記第1基板を載置するステージと、
前記第1基板と前記第2基板との間に配置される前記接合部材にレーザを照射するレーザ発振部材と、
前記第1基板の温度を所定の温度に維持する温度維持部材と
を備えていることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項2】
前記温度維持部材は、前記第1基板を加熱して前記所定の温度に維持することによって、前記レーザが照射される部分と前記レーザが照射されない部分との間で発生する応力を減少させることを特徴とする請求項1に記載のレーザ照射装置。
【請求項3】
前記温度維持部材は、前記レーザを前記接合部材に照射する間、前記第1基板を前記所定の温度に維持することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレーザ照射装置。
【請求項4】
前記所定の温度は、約80℃ないし100℃であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
【請求項5】
前記温度維持部材は、前記ステージの内部に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
【請求項6】
前記温度維持部材は、前記第1基板と前記ステージとの間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
【請求項7】
前記温度維持部材は、前記基板を前記所定の温度に加熱して維持できる熱線であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
【請求項8】
前記接合部材は、フリットで形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
【請求項9】
前記レーザが前記接合部材に照射されるように、前記接合部材に対応する部分にパターンが形成されたマスクをさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
【請求項10】
前記第1基板は有機発光部を有する複数のセルを備え、
前記第2基板は前記セルを密封するように前記第1基板上に配置され、
前記接合部材は前記セルのそれぞれを取り囲むように、前記第1基板と前記第2基板との間に塗布されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のレーザ照射装置。
【請求項11】
接合部材を利用して、第1基板と第2基板とを接合するレーザ照射装置を利用した平板ディスプレイ装置の製造方法において、
前記第2基板上に接合部材を塗布する工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを合着する工程と、
合着された前記第1基板と前記第2基板とを前記レーザ照射装置のステージ上に載置する工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを所定の温度に維持する工程と、
前記接合部材にレーザを照射して前記接合部材を硬化させ、前記第1基板と前記第2基板とを接合する工程と
を含むことを特徴とする平板ディスプレイ装置の製造方法。
【請求項12】
前記第1基板と前記第2基板とを所定の温度に維持する工程は、
前記第1基板上に形成された発光部の劣化が発生しない所定の温度に前記第1基板と前記第2基板とを加熱する工程と、
前記所定の温度を維持する工程と
を含むことを特徴とする請求項11に記載の平板ディスプレイ装置の製造方法。
【請求項13】
前記第1基板と前記第2基板とを所定の温度に維持する工程は、
前記第1基板と前記第2基板とを約80℃ないし100℃に維持することを特徴とする請求項12に記載の平板ディスプレイ装置の製造方法。
【請求項14】
前記接合部材は、フリットであることを特徴とする請求項11乃至請求項13のいずれか1項に記載の平板ディスプレイ装置の製造方法。
【請求項15】
前記接合部材にレーザを照射する間にも、前記所定の温度を維持することを特徴とする請求項11乃至請求項14のいずれか1項に記載の平板ディスプレイ装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−262273(P2010−262273A)
【公開日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−82429(P2010−82429)
【出願日】平成22年3月31日(2010.3.31)
【出願人】(308040351)三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【Fターム(参考)】