光学系统和衬底密封方法
【专利摘要】光学系统包括放大入射光的截面的放大光学系统、使穿过放大光学系统的光的一部分穿过的掩模、以及使穿过掩模的光的截面缩小的缩小光学系统。
【专利说明】光学系统和衬底密封方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年12月21日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2012-0151345号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本申请的实施方式涉及光学系统和衬底密封方法。
【背景技术】
[0004]最近，便携薄平板显示装置已经被广泛用作显示装置。电致发光显示装置是下一代显示装置而倍受关注的自发光型显示装置，自发光型显示装置因为其宽视角，优越的对比度和快响应速率而备受关注。而且，较之无机发光显示装置，发光层由有机材料形成的有机发光显示装置的优点在于优秀的亮度、驱动电压、响应速率特性以及提供多色彩图像的能力。
[0005]一个典型的有机发光显示装置有如下结构:其中包括发光层的至少一个有机层被插设在一对电极之间。
【发明内容】
[0006]实施方式针对一种光学系统，其包括使入射光的截面放大的放大光学系统、使穿过放大光学系统的光的一部分穿过的掩模、和使穿过掩模的光的截面缩小的缩小光学系统。
[0007]穿过缩小光学系统的光可以以点光束(spot beam)的形式照射。
[0008]穿过缩小光学系统的光可被照射至密封部分，密封部分布置在第一衬底与第二衬底之间并且可用于密封第一衬底和第二衬底。
[0009]掩模可包括预定形状的图案并且可阻挡穿过放大光学系统的光的一部分。
[0010]掩模的表面上的光的强度可为约0.lff/mm2至约lW/mm2。
[0011]穿过放大光学系统的光可具有圆形截面。掩模可具有如下图案:掩模的两个相对的边相对于穿过掩模的光的中心线对称地凹入。穿过掩模的光的截面可具有如下形状:该截面的两个相对的边相对于穿过掩模的光的中心部分对称地凹入。
[0012]穿过缩小光学系统的光可具有恒定的光束强度并且可具有光束分布，该光束分布具有如下形状:该光束分布的两个相对的边相对于穿过缩小光学系统的光的中心线对称地凹入。
[0013]光学系统还可包括驱动单元，驱动单元联接至掩模以旋转掩模。
[0014]放大光学系统可包括:第一透镜，将入射光改变为平行光；以及第二透镜，使得穿过第一透镜的平行光在掩模上形成图像。
[0015]放大光学系统还可包括:第一反射镜，反射穿过第一透镜的平行光；以及第二反射镜，反射被第一反射镜反射的平行光。当穿过第一透镜的平行光被第一反射镜和第二反射镜反射时，穿过第一透镜的平行光的行进方向可被改变为相反方向。
[0016]缩小光学系统可包括:第三透镜，将穿过掩模的光改变为平行光；第四透镜，使穿过第三透镜的平行光形成焦点；以及最终光学单元，缩小穿过第四透镜的光的截面。
[0017]缩小光学系统可包括:第三反射镜，反射穿过第三透镜的平行光；以及第四反射镜，反射被第三反射镜反射的平行光。通过第三反射镜和第四反射镜的反射，穿过第三透镜的平行光的行进方向可被改变为相反方向。
[0018]最终光学单元可包括至少三个透镜。
[0019]第四透镜能够在与穿过第四透镜的光的行进方向平行的方向上移动。
[0020]实施方式还针对通过将光照射至布置在第一衬底与第二衬底之间的密封部分来密封第一衬底与第二衬底的方法，该方法包括:将密封部分设置在第一衬底与第二衬底之间；放大入射光的截面；使具有放大截面的光穿过掩模；通过缩小光学系统缩小穿过掩模的光的截面；以及沿着密封部分的密封线照射穿过缩小光学系统的光。
[0021]掩模的表面上的光的强度可位于0.1ff/mm2至lW/mm2的范围内。
[0022]穿过缩小光学系统的光可以以点光束的形式被照射到密封部分。
[0023]放大入射光的截面可包括:将入射光改变为平行光；反射平行光；以及使被反射的平行光在掩模上形成图像。
[0024]该方法还可包括使掩模旋转。
[0025]缩小穿过掩模的光的截面可包括:将穿过掩模的光改变为平行光；反射平行光；通过透镜使被反射的平行光形成焦点；以及缩小穿过透镜的光的截面。
[0026]该方法还可包括使透镜在与穿过透镜的光的行进方向平行的方向上移动。
[0027]在使穿过缩小光学系统的光的中心线会聚在密封线的中心线上之后，可沿着密封部分的中心线执行扫描以照射穿过缩小光学系统的光。
[0028]穿过缩小光学系统的光的宽度LW大于密封部分的宽度。
[0029]密封部分可包括玻璃料。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]通过参照附图详细描述示例性实施方式，本发明的特征对于本领域的普通技术人员而言将变得显而易见，在附图中:
[0031]图1是示意性示出使用根据实施方式的光学系统密封有机发光显示装置的密封部分的方法的剖视图；
[0032]图2是示出图1所示方法的顶视图；
[0033]图3是示出作为与由本实施方式的光学系统照射的光束分布相比的第一比较示例的高斯光束分布的视图；
[0034]图4是当将图3的高斯光束分布照射到有机发光显示装置的玻璃料时与玻璃料的截面有关的温度分布的视图；
[0035]图5是示出作为与由本实施方式的光学系统照射的光束分布相比的第二比较示例的平顶光束分布的视图；
[0036]图6是将图5的平顶光束分布和图3的高斯光束分布照射至有机发光显示装置的玻璃料时与有效密封宽度(FWrff)内的玻璃料的截面有关的标准化温度分布的视图；[0037]图7是示意性地示出根据实施方式的激光束的截面的视图；
[0038]图8是示意性地示出根据实施方式的光学系统的视图。
【具体实施方式】
[0039]当作为一系列元件的前缀部分时，表述诸如“至少一个”修饰整个一系列元件而不是修饰列表中的单个元件。
[0040]特定的实施方式将在附图进行说明并且在具体描述中进行详细描述。然而，特定实施方式并不是限制，而应当被理解为包括落入该实施方式的范围的精神内的所有的变化、等同和替代。
[0041]尽管术语诸如“第一”和“第二”可被用于描述各种部件，但这些部件并不限于这些术语。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。
[0042]文中使用的术语仅用于描述特定的实施方式而不打算进行限制。单数形式的术语可以包括复数形式，除非文中明显用于不同含义。可以理解，术语“包括(comprise)”、"包括(include)”、或者“包括(has)”旨在指代说明书中描述的特征、数字、步骤、操作、部件、零件或它们的组合的存在，而不是排除其他一个或多个特征、数字、步骤、操作、部件、零件或它们的组合的存在。
[0043]将在下面参照附图更加详细地描述示例性实施方式。
[0044]图1是使用根据实施方式的光学系统I密封有机发光显示装置的密封部分170的方法的剖视图。图2是图1所示方法的顶视图
[0045]参考图1和图2，有机发光单元180和环绕有机发光单元180的密封部分170布置在第一衬底150和第二衬底160之间，并且从光学系统I照射的激光束140照射至密封部分 170。
[0046]有机发光单兀180放置于第一衬底150之上。第一衬底150可以是玻璃衬底。
[0047]第二衬底160是封装衬底，封装衬底封装放置于第一衬底150之上的有机发光单元180。第二衬底160可以是激光束(将在下面描述)可穿透的衬底，优选为玻璃衬底。
[0048]有机发光单元180包括至少一个有机发光装置(OLED)(未示出)，该至少一个有机发光装置包括至少一个有机层(未示出)，该至少一个有机层包括位于第一电极(未示出)与第二电极(未示出)之间的发光层。在这种情况，第一和第二电极可以分别用作阳极和阴极，其中空穴通过阳极注入，电子通过阴极注入。
[0049]根据OLED是否被薄膜晶体管(TFT)的控制所驱动，OLED可被分类为无源矩阵(PM)OLED或有源矩阵(AM) OLED0本实施方式可应用于AM OLED和PM OLED中的任何一种。
[0050]密封部分170放置于第二衬底160之上以环绕前面描述的有机发光单元180。
[0051]密封部分170形成了闭环以防止有机发光单元180与外部水分或氧气接触。
[0052]虽然在本实施方式中形成闭环的密封部分170的每个角是有一定曲率的曲线，但在其它实例中，密封部分170的角可以是没有曲率的直角形状。
[0053]如果密封部分170的角具有特定的曲率，则激光束可以在光学系统I连续扫描密封线(直接包括密封部分170的角)的同时被照射。
[0054]另一方面，如果密封部分170的角是直角，则激光束140可以在光学系统I沿着密封部分170的第一角以第一方向扫描的同时被照射，随后布置在第一衬底150下方的平台(未示出)可以被旋转90度。如果平台旋转，则第一衬底150和第二衬底160随着平台旋转。在平台已经被旋转之后，激光束140在光学系统I通过沿前述第一方向扫描而照射激光束140的同时被照射到密封部分170的第二角。密封部分170可通过在以这种方式旋转平台的同时照射激光束140来进行密封。
[0055]在本实施方式中，玻璃料被用作密封部分170以通过确保第一衬底150和第二衬底160的气密性来更有效的保护有机发光单元180。玻璃料通过丝网印刷或者笔滴涂(pendispensing)技术被形成为具有给定玻璃料宽度(FW)。
[0056]尽管在本发明的实施方式中，密封部分170被放置在第二衬底160上并且有机发光单元180被放置在第一衬底150上以使第一衬底150与第二衬底160对齐，但在其他实施中，密封部分170可以放置在带有有机发光单元180的第一衬底150之上，与第二衬底160对齐，并且随后粘接至第二衬底160。
[0057]而且，尽管附图示出设置有一个有机发光单元180，但本实施方式也应用于如下情况:在第一衬底150和第二衬底160之间，设置有多个有机发光单元180和环绕多个有机发光单元180的多个密封部分170。
[0058]光学系统I沿着密封线将激光束140以点光束的形式照射至布置在第一衬底150和第二衬底160之间的密封部分170，该点光束具有根据本实施方式的光束分布，更详细的描述在下面。
[0059]光学系统I可连接至通过光纤190 (见图8)产生激光束的激光振荡器(未示出)。此外，光学系统I可以包括光束均勻器(未不出)和扫描器(未不出)。
[0060]激光振荡器可以使用束型(bundle-type)多芯源，束型多芯源是通常用于激光密封的高输出激光源。
[0061]在束型多芯源的情况下，芯的输出可能有些许不同。这种非均匀性可以使用光束均匀器来实现。
[0062]扫描器可以包括将从激光振荡器福射的光束反射至密封部分170的反射单兀(未示出)、驱动反射单元的驱动单元(未示出)以及使被反射的激光束的会聚的透镜单元(未示出)。
[0063]穿过透镜单元的激光束140以具有根据本实施方式的光束分布的点光束的形式被照射到密封部分170。在这种情况下，透镜单元可以被布置在扫描器中或者单独位于扫描器下方以面对密封部分170。
[0064]尽管图中未示出，但如果激光束140的宽度(LW)大于密封部分170的宽度(FW)时，则能够通过在光学系统I和第二衬底160之间布置激光掩模(未示出)来调整照射至密封部分170的宽度(FW)的激光束140的宽度(LW)。
[0065]图3是示出作为与由本实施方式的光学系统照射的光束分布相比的第一比较示例的高斯光束分布的视图。
[0066]图4是当将图3的高斯光束分布照射到有机发光显示装置的玻璃料时与玻璃料的截面有关的温度分布的视图。
[0067]参考图3，具有高斯分布的激光束分布G的每单位面积光束强度I在光束的中部附近增加并且具有轴对称分布。
[0068]图3的平面上的轴X和y代表光束分布的宽度和高度。尽管只有光束分布G的中心轴附近的部分通过激光掩模切掉以供使用，但通过激光掩模切掉的激光束分布G的外围部分与激光束分布G的中心部分之间光束强度的差异可以达到15%或者更多。
[0069]如果玻璃料形成密封部分并且在中心部分和外围部分之间具有光束强度差异的激光束被照射，则在玻璃料的中心部分(对应于水平轴为O的点)和玻璃料的边缘(对应于水平轴为土FW/2的点)之间温差大约是45%或者更大。与整个FW的约80%相对应的有效密封宽度(FWeff)内的玻璃料的中心部分和边缘之间的温差可以高达约34%，如图4所示。
[0070]在这种情况下，激光输出可以增加以将玻璃料的边缘维持在约430°C或更高温度下，也就是说，维持在玻璃料的转变温度Tg下。在这种情况下，由激光束分布G的中心部分密封的玻璃料的中心部分的温度能够上升到650°C或更高温度，因此，过多的热量可以被注入而且过焊接(over-welding)状态能够达到。
[0071]受到过量能量照射的存在于玻璃料的中心部分处的小空隙与玻璃料的边缘处相比能够膨胀到更大，并且膨胀的小空隙在快速冷却的同时能够留下气泡沸腾痕迹(bubbleboiling mark)。这种气泡痕迹能够显著降低有机发光显示装置的强度和粘附性。
[0072]剩余应力由热膨胀系数和冷却的温度差异决定。如果已经上升到更高温度的玻璃料的中心部分比玻璃料的边缘冷却的更慢，则在张应力增加并且因此可能从外侧施加振动时可能出现裂缝。
[0073]为了解决这种限制，可以考虑采用具有在光束强度上均匀的分布的激光束来照射玻璃料。
[0074]图5是示出作为与由本实施方式的光学系统照射的光束分布相比的第二比较示例的平顶光束分布的视图。
[0075]图6是将图5的平顶光束分布(实线)和图3的高斯光束分布(虚线)照射至有机发光显示装置的玻璃料时与有效密封宽度(FWeff)内的玻璃料的截面有关的标准化温度分布的视图。
[0076]参考图5，具有平顶分部F分布的激光束有一个砖形分布，其中光束的中心部分和光束的外围部分在每单位面积光束强度I上是均匀的。
[0077]图6的水平轴代表FWeff内的玻璃料的位置并且图6的竖直轴NT代表标准化的温度。参考附图，可以看到，尽管具有均匀光束强度F的平顶激光束被照射到玻璃料，但玻璃料的截面的温度均匀性与高斯分布相比仅仅显示了约2% (从34%到32%)的减小，并且温度均匀性难以被改善。
[0078]些许的改善可以归因于与玻璃料的中心部分相比容易地沿着玻璃料的边缘散出的热。相应地，为了解决上述限制，作为使照射到玻璃料的激光束的强度均匀的替代，可以期望在激光束照射之后使取决于玻璃料的截面的温度分布均匀。为此，可以期望向玻璃料的边缘提供比玻璃料的中心部分更多的能量。
[0079]参考图7，当通过根据本实施方式的光学系统I密封衬底时，下面描述的激光束分布可以增强玻璃料的截面的温度分布均匀性。
[0080]图7是示意性地示出根据本实施方式的激光束140’的截面的视图。
[0081]参考图7，激光束140’具有完全恒定的光束强度并且有如下光束分布，即光束分布的中心部分的两个相对的边相对于激光束的中线LC对称地凹入。而且，激光束140’的中心部分LO的长度可以被形成为小于激光束的平行于LC的外围部分LI和L2的长度。[0082]因此，与前述实施方式类似，热通量，即在沿着密封线FL的中心部分的扫描操作期间照射的激光束的强度的时间积分值，在密封部分170的边缘处具有比在密封部分170的中心部分更大的值。
[0083]因此，如果具有上述光束分布的激光束140被照射到有机发光显示装置的密封部分170，则与密封部分170的中心部分相比，更多的能量被提供至密封部分170的边缘，因此能够增强玻璃料截面的温度均匀性。
[0084]下面描述的光学系统可以形成两个相对的边是凹面的上述光束分布、以及其它各种形状的光束分布。
[0085]图8是示意性地示出根据实施方式的光学系统I的视图。
[0086]光学系统I包括放大光学系统110、掩模120、以及缩小光学系统130。放大光学系统110放大入射光115的截面。掩模120使穿过放大光学系统110的光通过。缩小光学系统130使穿过掩模120的光123的截面缩小。结果，穿过缩小光学系统130的激光束140可以基于掩模120的图案而具有各种形状的光束分布。
[0087]放大光学系统110可以包括第一透镜111，第一反射镜113,第二反射镜114,和第二透镜112.[0088]激光由激光振荡器(未不出)生成并穿过光纤190进入第一透镜111。第一透镜111将入射光115改变为平行光。例如，第一透镜111可以是凸透镜。
[0089]第一反射镜113布置在穿过第一透镜111的光路上并且反射穿过第一透镜111的平行光。例如，第一反射镜113反射穿过第一透镜111的平行光，使得该平行光垂直于之前的方向。
[0090]第二反射镜114布置在由第一反射镜113反射的光路上并且反射被第一反射镜113反射的平行光。例如，第二反射镜114反射被第一反射镜113反射的平行光，使得该平行光垂直于之前的方向。因此，穿过第一透镜111的平行光被第一反射镜113和第二反射镜114反射，因此该光的行进方向可以改变为相反的方向。通过用这种方式布置第一反射镜113和第二反射镜114，光的行进方向改变为相反的方向并且光学系统的长度可被减少。
[0091]第二透镜112使穿过第一透镜111并随后被第一反射镜113和第二反射镜114反射的平行光在掩模120上形成图像。例如，第二透镜112可以是凸透镜。通过在第二透镜112的焦距上布置掩模120，能够使穿过第二透镜112的光在掩模120上形成图像。
[0092]如果放大光学系统110的放大率是M，光纤190与第一透镜113之间的距离是XI，且第二透镜112与掩模120之间的距离是Y1，则可建立下面的等式(I)。
【权利要求】
1.光学系统，包括: 放大光学系统，使入射光的截面放大； 掩模，使穿过所述放大光学系统的光的一部分穿过；以及 缩小光学系统，使穿过所述掩模的光的截面缩小。
2.如权利要求1所述的光学系统，其中穿过所述缩小光学系统的光以点光束的形式照射。
3.如权利要求1所述的光学系统，其中穿过所述缩小光学系统的光被照射至密封部分，所述密封部分布置在第一衬底与第二衬底之间并用于密封所述第一衬底和所述第二衬
。
4.如权利要求1所述的光学系统，其中所述掩模包括预定形状的图案并阻挡穿过所述放大光学系统的光的一部分。
5.如权利要求4所述的光学系统,其中所述掩模的表面上的光的强度为0.1ff/mm2至1 ff/ mm2 η
6.如权利要求4所述的光学系统,其中 穿过所述放大光学系统的光具有圆形截面； 所述掩模具有如下图案:所述掩模的两个相对的边相对于穿过所述掩模的光的中心线对称地凹入；以及 穿过所述掩模的光的截面具有如下形状:所述截面的两个相对的边相对于穿过所述掩模的光的中心部分对称地凹入。`
7.如权利要求6所述的光学系统,其中 穿过所述缩小光学系统的光具有恒定的光束强度并且具有光束分布，所述光束分布具有如下形状:所述光束分布的两个相对的边相对于穿过所述缩小光学系统的光的中心线对称地凹入。
8.如权利要求1所述的光学系统，进一步包括驱动单元，所述驱动单元联接至所述掩模以旋转所述掩模。
9.如权利要求1所述的光学系统，其中所述放大光学系统包括: 第一透镜，将所述入射光改变为平行光；以及 第二透镜，使得穿过所述第一透镜的平行光在所述掩模上形成图像。
10.如权利要求9所述的光学系统，其中所述放大光学系统进一步包括: 第一反射镜，反射穿过所述第一透镜的平行光；以及 第二反射镜，反射被所述第一反射镜反射的平行光， 其中，当穿过所述第一透镜的平行光被所述第一反射镜和所述第二反射镜反射时，穿过所述第一透镜的平行光的行进方向被改变为相反方向。
11.如权利要求1所述的光学系统，其中所述缩小光学系统包括: 第三透镜，将穿过所述掩模的光改变为平行光； 第四透镜，使穿过所述第三透镜的平行光形成焦点；以及 最终光学单元，缩小穿过所述第四透镜的光的截面。
12.如权利要求11所述的光学系统，其中所述缩小光学系统包括: 第三反射镜，反射穿过所述第三透镜的平行光；以及第四反射镜，反射被所述第三反射镜反射的平行光， 其中，通过所述第三反射镜和所述第四反射镜的反射，穿过所述第三透镜的平行光的行进方向被改变为相反方向。
13.如权利要求11所述的光学系统，其中所述最终光学单元包括至少三个透镜。
14.如权利要求11所述的光学系统，其中所述第四透镜能够在与穿过所述第四透镜的光的行进方向平行的方向上移动。
15.通过将光照射至布置在第一衬底与第二衬底之间的密封部分来密封所述第一衬底与所述第二衬底的方法，所述方法包括: 在所述第一衬底与所述第二衬底之间设置密封部分； 放大入射光的截面； 使具有放大截面的光穿过掩模； 通过缩小光学系统缩小穿过所述掩模的光的截面；以及 沿着所述密封部分的密封线照射穿过所述缩小光学系统的光。
16.如权利要求15所述的方法,其中所述掩模的表面上的光的强度位于0.1ff/mm2至lff/mm2的范围内。
17.如权利要求15所述的方法，其中穿过所述缩小光学系统的光以点光束的形式被照射到所述密封部分。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述放大入射光的截面包括: 将所述入射光改变为平行光； 反射所述平行光；以及 使被反射的平行光在所述掩模上形成图像。
19.如权利要求15所述的方法，进一步包括使所述掩模旋转。
20.如权利要求15所述的方法，其中缩小穿过所述掩模的光的截面包括: 将穿过所述掩模的光改变为平行光； 反射所述平行光； 通过透镜使被反射的平行光形成焦点；以及 缩小穿过所述透镜的光的截面。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括使所述透镜在与穿过所述透镜的光的行进方向平行的方向上移动。
22.如权利要求15所述的方法，其中在使穿过所述缩小光学系统的光的中心线会聚在所述密封线的中心线上之后，沿着所述密封部分的中心线执行扫描以照射穿过所述缩小光学系统的光。
23.如权利要求15所述的方法，其中穿过所述缩小光学系统的光的宽度LW大于所述密封部分的宽度。
24.如权利要求15所述的方法，其中所述密封部分包括玻璃料。
【文档编号】G02B27/09GK103887448SQ201310295849
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】李廷敏, 金荣宽 申请人:三星显示有限公司, Lts有限公司