KR101658438B1 - 유기전계발광 소자용 기판 합착장치 - Google Patents

Abstract

유기전계발광 소자용 기판 합착장치가 개시된다.

본 발명에 따른 유기전계발광 소자용 기판 합착장치는 하단부가 진공 상태로 이루어진 챔버를 구비한 유기전계발광 소자용 기판 합착장치에 있어서, 챔버 내에 위치하며 하부 기판을 지지하는 스테이지와, 스테이지와 하부 기판 사이에 위치하며 열원으로 하부 기판에 열을 전달하는 히트 플레이트와, 금속 씰을 사이에 두고 하부 기판과 일정간격 이격되며 유기발광 다이오드를 구비한 상부 기판과, 상부 기판 상부에 위치하며 상부 기판으로 압력을 가하는 러버와, 러버와 상부 기판 사이에 위치하여 러버로부터 가해진 압력을 상부 기판으로 전달하는 기구물을 포함하고, 기구물은 상부 기판으로 압력과 함께 열을 전달한다.

합착, 지그(기구물), 금속 씰(metal seal), 열, 고무(rubber)

Description

유기전계발광 소자용 기판 합착장치{Substrate Bonding Apparatus for Organic Electro Luminescent device}

본 발명은 기판 합착장치에 관한 것으로, 특히 합착 효율을 향상시킬 수 있는 유기전계발광 소자용 합착장치에 관한 것이다.

최근 사용되는 평판 디스플레이(Flat Panel Display:FPD)들 중 대표적인 것으로는 가볍고 전력 소모가 적은 장점을 갖는 액정표시장치(Liquid Crystal Display:LCD)를 들 수 있다.

그러나, 상기 액정표시장치는 외부에서 들어오는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광형 장치이기 때문에 액정표시패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 반드시 구비하여야 하며, 밝기, 콘트라스ㅌ(Contrast), 시야각 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판 디스플레이를 개발하려는 노력이 활박하게 전개되고 있다.

새로운 평판 디스플레이 중 하나인 유기전계발광소자(Organic Electro Luminescent device:OLED)는 유기발광 다이오드 소자(OLED)라고도 하며, 유기전계 발광 막을 발광층으로 사용하는 자체 발광형 소자로써, 액정표시장치와는 달리 별도의 백라이트 유닛을 구비할 필요가 없어 경략 방혁이 가능하고, 고정세 및 소비전력 측면에서도 유리하다.

그리고 상기 유기전계발광소자는 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부 충격에 강하고 사용온도 범위도 넓으며, 특히 제조 비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.

따라서, 최근에는 액정표시장치 대신에 유기발광다이오드 소자가 이동 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 게임기, 전자 서적 등 휴대용 정보 단말기의 표시패널로 활발히 개발되고 있는 추세이다.

상기 유리발광 다이오드 소자는 크게 각 화소마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)로 스윙칭 소자를 형성하여 이용하는 액티브 매트릭스형 유기발광다이오드 소자(OLED)와 화소마다 스위칭 소자가 없는 패시브 매트릭스형 유기발광다이오드 소자(OLED)로 나누어진다.

일반적으로, 상기 유기발광 다이오드는 제1 및 제2 전극과, 두 전극 사이에 형성된 유기발광부로 이루어진다.

한편, 상기 유기발광 다이오드는 외부로부터 유입되는 수분이나 산소에 의하여 상기 유기발광 다이오드의 작동 수명이 단축되는 것을 방지하기 위해 밀봉(Encapsulation)을 하게 된다.

상기 밀봉(Encapsulation)을 위한 방법으로 금속 씰(metal seal)을 이용하는 방법이 있는데, 이 방식은 상부 및 하부 유리기판을 합착할 때, 합착 장비의 실리 콘 러버(Rubber)로 상기 상부기판에 압력을 가하는 것이다.

이때, 상기 합착 장비의 내부의 압력을 극대화하기 위해 하부는 진공상태로 하고 상기 러버(Rubber)로 상부 유리기판에 압력을 가한다. 상기 합착 장비에는 상기 하부 기판의 하부에 위치하여 상기 금속 실(metal seal)을 녹이는 히트 플레이트(Heat Plate)가 구비된다. 따라서, 상기 상부 및 하부 기판이 닿는 면에 금속(metal)이 녹아 증착된 부분을 붙여서 상기 상부 및 하부 기판을 합착한다.

상기 금속 씰(metal seal)을 이용한 유기발광 다이오드 소자의 밀봉(Encapsulation) 방식은 실리콘재질의 고무(Rubber)로 상부 기판에 압력을 가하여 합착하는 방식인데, 압력이 상기 상부 기판의 전면에 분산되기 때문에 합착력이 저하된다. 이러한 합착력 저하로 인해 밀봉(Encapsulation)의 기능인 투습, 투산소 등을 방지하는 역할에 악영향을 주게 되어 제품의 신뢰성을 저하시키게 된다.

본 발명은 합착력을 증가시켜 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광 소자용 기판 합착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 소자용 기판 합착장치는 하단부가 진공 상태로 이루어진 챔버를 구비한 유기전계발광 소자용 기판 합착장치에 있어서, 상기 챔버 내에 위치하며 하부 기판을 지지하는 스테이지와, 상기 스테이지와 하부 기판 사이에 위치하며 열원으로 상기 하부 기판에 열을 전달하는 히트 플레이트와, 금속 씰을 사이에 두고 상기 하부 기판과 일정간격 이격되며 유기발광 다이오드를 구비한 상부 기판과, 상기 상부 기판 상부에 위치하며 상기 상부 기판으로 압력을 가하는 러버와, 상기 러버와 상부 기판 사이에 위치하여 상기 러버로부터 가해진 압력을 상기 상부 기판으로 전달하는 기구물을 포함하고, 상기 기구물은 상기 상부 기판으로 압력과 함께 열을 전달한다.

본 발명에 따른 유기전계발광 소자용 기판 합착장치는 열원이 있는 기구물을 설치하여 상부 기판에 압력을 가함으로써 가열 합착으로 인해 밀봉(Encapsulation) 기능을 개선하여 합착력을 향상시키고 제품의 신뢰성을 개선시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 기판 합착장치를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 기판 합착장치(100)는 밀폐된 챔버 내부에 하부 기판(120)이 안착되는 스테이지(150)와, 상기 스테이지(150)에 안착된 하부 기판(120)과 이격된 상부 기판(110)을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 기판 합착장치(100)는 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 합착할 때에 압력을 가하는 실리콘 재질의 러버(Rubber, 160)와, 상기 러버(Rubber, 160)와 상기 상부 기판(110) 사이에 위치하며 열을 발생시킬 수 있는 기구물인 지그(130) 및 상기 하부 기판(120) 아래에 위치하여 상기 하부 기판(120)의 열원 역할을 하는 히트 플레이트(Heat plate, 140)를 더 포함한다.

상기 상부 기판(110)은 유기발광 다이오드(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 상기 하부 기판(120)에는 상기 유기발광 다이오드를 구동하기 위한 박막트랜지스터(도시하지 않음) 어레이가 형성되어 있다.

상기 러버(Rubber, 160)는 상기 상부 기판(110)에 압력을 가하며 상기 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 합착하게 된다. 앞서 서술한 바와 같이, 상기 러버(Rubber, 160)는 실리콘 재질로 이루어져 있다.

상기 지그(130)는 상기 상부 기판(110) 상부와 맞닿아 열을 발생시킬 수 있는 기구물로 요철 패턴을 갖는다. 상기 요철 패턴의 크기는 상기 상부 기판(110)의 80 ~ 120% 정도가 되면 가변 가능한 온도는 60 ~ 150℃ 정도가 된다. 상기 지그(130)에 포함된 요철 패턴의 모양은 얼마든지 변형이 가능하다.

이때, 상기 지그(130)는 상기 러버(Rubber, 160)의 압력에 모양이 변형되지 않고 열 전도도가 높은 금속 재질로 구성된다.

상기 지그(130)는 상기 러버(Rubber, 160) 하부에 위치하므로 상기 러버(Rubber, 160)가 상기 지그(130)에 압력을 가하게 되면, 상기 지그(130)는 상기 지그(130) 하부에 위치한 상부 기판(110)으로 압력을 전달하게 된다. 이 과정에서 상기 지그(130)가 열을 발생하므로 상기 압력과 함께 열이 상기 상부 기판(110)에 전달된다.

상기 밀폐된 챔버의 하단부는 합착장치(100) 내부의 압력을 극대화하기 위해 진공 상태가 된다.

상기 하부 기판(120) 및 상부 기판(110) 사이에는 외부 충격으로부터 강성 확보를 위한 페이스 씰(Face seal, 170)과, 외부로부터 들어오는 투습을 막아 신뢰성을 확보하기 위한 제1 및 제2 금속 씰(Metal seal)(190a, 190b)과, 상기 제1 및 제2 금속 씰(Metal seal)(190a, 190b)의 상하부에 위치하여 상기 제1 및 제2 금속 씰(Metal seal)(190a, 190b)의 접합을 위한 제1 내지 제4 접착층(180a ~ 180d)이 위치한다.

상기 제1 및 제2 금속 씰(Metal seal)(190a, 190b)은 상기 상부 기판(110)에 형성된 유기발광 다이오드가 외부로부터 유입되는 수분이나 산소에 의해 수명이 단축되는 것을 방지하기 위해 밀봉(Encapsulation)을 위한 역할을 한다.

상기 히트 플레이트(Heat plate, 140)에서 열이 발생되면, 상기 열은 상기 하부 기판(120)으로 전달되어 상기 제1 및 제2 금속 씰(Metal seal)(190, 190b)을 녹이게 된다.

이와 동시에, 상기 상부 기판(110)에도 상기 지그(130)를 통해 열이 전달되기 때문에 상기 상부 기판(110) 및 하부 기판(120) 사이에 위치하는 제1 및 제2 금속 씰(Metal seal)(190a, 190b)이 녹아서 상기 상부 기판(110)과 상기 하부 기판(120)을 용이하게 합착한다.

상기 상부 기판(110) 상에는 도 2에 도시된 바와 같이, 유기발광 다이오드 소자(200)가 형성된다. 상기 유기발광 다이오드 소자(200)는 한 쌍의 전극 즉, 제1 전극(113)과 제2 전극(117) 사이에 유기발광 부(115)가 샌드위치 형태로 삽입된 구조를 갖는다.

상기 제1 전극(113)은 상부 기판(110) 상에 형성되어 애노드(Anode) 역할을 하고, 상기 제1 전극(113) 상부에는 유기발광부(115)가 형성되고, 상기 유기발광부(115) 상부에는 상기 제2 전극(117)이 형성되어 캐소드(Cathode) 역할을 하게 된다.

여기서, 상기 유기발광부(115)는 정공 주입층(115a), 정공 수송층(115b)와, 유기 발광층(115c)과, 전자 수송층(115d) 및 전자 주입층(115e)이 함께 적층된 다층 구조를 갖는다.

상기와 같은 구조로 이루어진 유기발광 다이오드 소자(200)에 전압이 인가되면, 전자가 이동하면서 전류가 흐르게 되는데, 상기 제1 전극(113)에서는 홀(Hole) 이 정공 주입층(115a), 정공 수송층(115b)을 차례로 통과하여 상기 유기 발광층(115c)으로 이동하게 되며, 상기 제2 전극(117)에서는 전자(electron)가 전자 주입층(115e), 전자 수송층(115d)을 차례로 통과하여 유기 발광층(115c)으로 이동하게 된다.

여기서, 상기 유기 발광층(115c)에서 만난 전자와 홀은 높은 에너지를 갖는 여기자(Exition)을 생성하게 되고, 상기 여기자가 낮은 에너지로 떨어지면서 빛을 발생하게 되는 것이다.

상기 유기 발광층(115c)을 구성하는 유기물이 어떤 것이냐에 따라 빛의 색깔이 달라지며 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)을 내는 각각의 유기물을 이용하여 풀 컬러(full color)를 구현하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광소자용 기판 합착장치는 상부 기판에 압력을 가하는 러버(Rubber)와 상부 기판 사이에 열원 역할을 하면서 상기 러버(Rubber)에서 가해진 압력을 상기 상부 기판에 전달하는 지그를 구비하여 상기 상부 기판에도 열을 전달한다.

이로 인해, 본 발명에 따른 유기전계발광소자용 기판 합착장치는 상기 상부 기판에도 열을 전달하고 하부 기판에도 히트 플레이트(Heat plate)를 통해 열을 전달함으로써 상기 상부 및 하부 기판 사이에 위치하는 금속 씰(Metal seal)을 녹여 상기 상부 기판과 하부 기판을 용이하게 합착한다.

결국, 본 발명에 따른 유기전계발광소자용 기판 합착장치는 상부 기판 및 하부 기판을 효율적으로 합착함으로써 합착력을 증가시킬 수 있으며 상부 및 하부 기 판을 동시에 가열하여 금속 씰(Metal seal)을 녹이기 때문에 유기발광소자를 보호하기 위한 밀봉(Encapsulation) 특성을 개선하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 기판 합착장치를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 유기발광 다이오드를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

100:기판 합착장치 110:상부기판

113:제1 전극 115:유기발광부

115a:정공 주입층 115b:정공 수송층

115c:유기 발광층 115d:전자 수송층

115c:전자 주입층 117:제2 전극

120:하부기판 130:지그

140:히트 플레이트 150:스테이지

160:러버 170:페이스 씰

180a ~ 180d:제1 내지 제4 접착층 190a, 190b:제1 및 제2 금속 씰

Claims (8)

1. 하단부가 진공 상태로 이루어진 챔버;

   상기 챔버 내에 위치하며 하부 기판을 지지하는 스테이지;

   상기 스테이지와 하부 기판 사이에 위치하며 열원으로 상기 하부 기판에 열을 전달하는 히트 플레이트;

   금속 씰을 사이에 두고 상기 하부 기판과 일정간격 이격되며 유기발광 다이오드를 포함하는 상부 기판;

   상기 상부 기판 상부에 위치하며 실리콘 재질이고 상기 상부 기판으로 압력을 가하는 러버; 및

   상기 러버와 상부 기판 사이에 위치하여 열원으로 상기 상부 기판에 열을 전달하고 상기 러버로부터 가해진 압력을 상기 상부 기판으로 전달하는 기구물;을 포함하고,

   상기 기구물은 상기 러버의 압력에 모양이 변형되지 않는 금속 재질이고, 상기 상부 기판과 맞닿는 요철 패턴을 포함하고,

   상기 금속 씰은 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판의 열에 의해 녹으며 상기 상부 기판에 배치된 유기발광 다이오드를 보호하기 위해 밀봉(Encapsulation)하는 유기전계발광 소자용 기판 합착장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,

   상기 요철 패턴은 상기 상부 기판의 크기에 80 ~ 120%의 크기를 갖는 유기전계발광 소자용 기판 합착장치.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,

   상기 기구물의 가변 가능한 온도는 60 ~ 150℃인 유기전계발광 소자용 기판 합착장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1 항에 있어서,

   제1 내지 제4 접착층;을 더 포함하고,

   상기 금속 씰은 제1 및 제2 금속 씰을 포함하고,

   상기 제1 접착층은 상기 제1 금속씰의 상부와 상기 상부 기판 사이에 위치하고,

   상기 제2 접착층은 상기 제1 금속씰의 하부와 상기 하부 기판 사이에 위치하고,

   상기 제3 접착층은 상기 제2 금속씰의 상부와 상기 상부 기판 사이에 위치하고,

   상기 제4 접착층은 상기 제2 금속씰의 하부와 상기 하부 기판 사이에 위치하는 유기전계발광 소자용 기판 합착장치.

Images