激光密封玻璃封装体封装系统和封装方法
技术领域
本发明涉及OLED封装领域,尤其涉及一种激光密封玻璃封装体封装系统和封装方法。
背景技术
近年来,OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)以其自发光、结构简单、超轻薄、响应速度快、色彩对比度高、宽视角、低功耗及可实现柔性显示等优异特性,已成为平板显示和照明领域的一个重要发展方向。对OLED器件而言,隔离外部氧气和水汽的侵入格外重要,因为水汽和氧气的渗入,会造成OLED器件内阴极氧化、脱膜、有机层结晶等效应,致使器件提前老化乃至损坏,常见的现象就是黑点、象素收缩(pixelshrinkage)和光强度衰减。按照业界的标准,商用化OLED产品至少须达到工作寿命10,000小时,存储寿命至少50,000小时,这就要求水汽渗透率(WVTR)小于10-6g/m2/day,氧气穿透率(OTR)小于10-5cc/bar/m2/day,对于水氧的渗透率要求高于LCD(Liquid CrystalDisplay,液晶显示器),因而封装OLED元件的制程技术及封装材料的开发,在整个OLED技术中占据关键性的重要地位。
目前已知的OLED器件封装技术主要有三类,分别是:UV胶封盖式密封、薄膜封装、玻璃料激光密封。其中,玻璃料激光密封是一种新开发的OLED封装工艺。它的基本原理是:在封装过程中,通过反射镜、透镜或光纤组成的光路系统,将激光器产生的光束聚焦于待封装区域,形成热作用区;在热作用区中的封装焊料——玻璃料(FRIT)被软化熔化而使得其上下两个玻璃基板粘合在一起,形成气密密封。
当前用于激光加热玻璃料封装OLED的技术实现方案为顺序周线扫描封装和同步封装。所谓顺序型周线扫描封装,是指整形后激光束以一定功率分布垂直聚焦并沿着预固化的FRIT待封装轮廓线相对运动并扫描一周,顺序将FRIT轮廓线上各点加热至FRIT软化点温度之上,并依次冷却键合完成封装。然而,顺序型周线扫描封装存在玻璃料受热不均匀的特性,封装效果不佳。
所谓同步封装,是指通过拼接或空间光调制器(如DOE或者MMA等)将激光束整形为与FRIT封装轮廓线一致的二维光学图案,并将其覆盖至整个封装层的轮廓线上,使得整个FRIT封装轮廓线被同时加热至软化点温度以上,进而冷却粘结在一起完成封装。然而同步封装的封装工艺较为繁琐,实现较为困难,并且产率较低。
发明内容
激光密封玻璃封装体封装系统和封装方法本发明的目的在于提供一种,能够提高温度场的均匀性并且提高产率。
为了实现上述目的,本发明提出了一种激光密封玻璃封装体封装系统,包括:激光器、龙门架以及激光扫描单元,其中,所述激光扫描单元设置在所述龙门架上,所述激光器发出激光通过所述激光扫描单元投射至待封装的密封玻璃封装体上。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述激光器为CO2激光器。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述激光器发出的激光波长范围是800nm~900nm,其工作功率范围是100W~500W。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述激光器通过光纤与所述激光扫描单元相连。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述激光扫描单元为振镜式激光扫描单元,包括反射镜、扫描电机以及伺服驱动单元,其中伺服驱动单元发出偏转角度信号至所述扫描电机,所述扫描电机控制所述反射镜进行角度偏转。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述反射镜偏转角度范围是+/-20°。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述龙门架能够带动所述激光扫描单元在平面内自由移动。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为单振镜式激光扫描系统,所述龙门架上设有一个振镜式激光扫描单元。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装系统中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为多振镜式激光扫描系统,所述龙门架上设有多个振镜式激光扫描单元。
本发明还提出了一种激光密封玻璃封装体封装方法,采用上文所述的激光密封玻璃封装体封装系统,对待封装的密封玻璃封装体的玻璃料加热,形成气密密封,所述方法包括步骤:
所述激光器发出的激光通过所述激光扫描单元投射并覆盖在待封装的密封玻璃封装体的封装线上;
使用所述激光扫描单元或者龙门架对激光方向进行控制,使激光在所述封装线上进行周期性扫描,对封装线处的玻璃粉进行加热,直至其融化使待封装的密封玻璃封装体的上玻璃基板和下玻璃基板粘合在一起,形成气密性的密封玻璃封装体。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为单振镜式激光扫描系统,采用单振镜区域封装方法进行封装。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述单振镜区域封装方法包括步骤:
将一个待封装的密封玻璃封装体划分为多个封装区域;
在对其中一个封装区域进行封装时,所述龙门架保持静态,所述激光扫描单元进行转动,使所述激光按照预定的轨迹和速度对所述封装区域内的封装线进行周期性扫描;
在对所述封装区域进行封装完毕后,所述龙门架带动所述激光扫描单元移动至下一个封装区域,进行周期性扫描,直至将所述待封装的密封玻璃封装体全部封装完毕。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为单振镜式激光扫描系统,采用龙门架带动激光光束扫描的方式进行封装。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述封装方法包括步骤:
在对一个待封装的密封玻璃封装体进行封装时,所述龙门架沿着所述封装线的上方平面进行移动的同时,所述激光光束按照预定的轨迹和速度对所述封装线进行周期性扫描,直至将所述待封装的密封玻璃封装体全部封装完毕。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为多振镜式激光扫描系统,采用多振镜封装方法进行封装。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述多振镜封装方法包括步骤:
所述待封装的密封玻璃封装体为多个并排成多排,多个振镜式激光扫描单元与所述待封装的密封玻璃封装体一一对应,分别覆盖所述待封装的密封玻璃封装体;
所述龙门架保持静态,多个所述激光扫描单元进行转动,使所述激光按照预定的轨迹和速度分别对所述封装线进行周期性扫描,形成气密性的密封玻璃封装体。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为多振镜式激光扫描系统,采用多振镜静态区域封装方法进行封装。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述多振镜静态区域封装方法包括步骤:
将一个待封装的密封玻璃封装体划分为多个封装区域,所述振镜式激光扫描单元与所述封装区域一一对应,分别覆盖所述封装区域;
在进行封装时,所述龙门架保持静态,多个所述激光扫描单元进行转动,使所述激光按照预定的轨迹和速度对所述封装区域内的封装线进行周期性扫描,完成对待封装的密封玻璃封装体的封装;
在对所述待封装的密封玻璃封装体进行封装完毕后,所述龙门架带动所述激光扫描单元移动至下一个待封装的密封玻璃封装体,进行封装。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为多振镜式激光扫描系统,采用多振镜动态区域封装方法进行封装。
进一步的,在所述的激光密封玻璃封装体封装方法中,所述多振镜动态区域封装方法包括步骤:
将一个待封装的密封玻璃封装体划分为多个封装区域,所述封装区域分为多排,所述振镜式激光扫描单元与其中一排的封装区域一一对应,分别覆盖该排的封装区域;
在对该排封装区域进行封装时,所述龙门架保持静态,多个所述激光扫描单元进行转动,使所述激光按照预定的轨迹和速度对所述封装区域内的封装线进行周期性扫描;
在对该排封装区域封装完毕后,所述龙门架进行步进,带动所述激光扫描单元移动至下一排封装区域进行封装,直至将整个所述待封装的密封玻璃封装体封装完毕。
与现有技术相比,本发明的有益效果主要体现在:激光器发出的激光通过激光扫描单元投射至待封装的密封玻璃封装体上进行加热,所述激光能够进行快速周期性扫描,可以实现准同步封装的效果,达到提高温度场的均匀性以及产率的目的实现封装图案的多样化,同时,。
进一步的,龙门架上可以设置一个或者多个激光扫描单元,并且能够步进带动激光扫描单元移动,可以对大尺寸待封装的密封玻璃封装体进行区域封装,或者实现同时对多个待封装的密封玻璃封装体进行封装,极大的提高产率。
附图说明
图1为本发明实施例一中激光密封玻璃封装体封装系统的结构示意图;
图2为本发明实施例一中激光密封玻璃封装体封装系统的结构剖视图;
图3为本发明实施例一中待封装的密封玻璃封装体俯视图;
图4为本发明实施例一中激光扫描单元中激光的光路示意图;
图5为本发明实施例二中采用单振镜区域封装方法的结构示意图;
图6a至图6b为本发明实施例三中采用单振镜扫描封装方法的结构示意图;
图7为本发明实施例四中采用多振镜封装方法的结构示意图;
图8为本发明实施例四中多排待封装的密封玻璃封装体的俯视图;
图9为本发明实施例五中采用多振镜静态区域封装方法的结构示意图;
图10为本发明实施例六中采用多振镜动态区域封装方法的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的激光密封玻璃封装体封装系统和封装方法应该理解本领域技术人,其中表示了本发明的优选实施例,进行更详细的描述下列描,因此。而仍然实现本发明的有利效果,员可以修改在此描述的本发明而并不作为对本发明的限制,述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道。
不详细描述公,在下列描述中。不描述实际实施例的全部特征,为了清楚应当认为在。因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱,知的功能和结构,现开发者的特定目标必须做出大量实施细节以实,任何实际实施例的开发中另。由一个实施例改变为另一个实施例,例如按照有关系统或有关商业的限制但是对于本领域技术人,应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的,外。员来说仅仅是常规工作
根据下面说明和。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明附图均采用非常简,需说明的是。本发明的优点和特征将更清楚,权利要求书明晰地辅助说明本发明实施例、仅用以方便,化的形式且均使用非精准的比例。的目的
实施例一
请参考图1至图4,在本实施例中,提出了一种光密封玻璃封装体封装系统,包括:激光器1、龙门架3以及激光扫描单元4,其中,所述激光扫描单元4设置在所述龙门架3上,所述激光器1发出激光通过所述激光扫描单元4投射至待封装的密封玻璃封装体上。
在本实施例中,所述激光器1为CO2激光器,通过光纤2与所述激光扫描单元4相连,所述激光器1发出的激光7波长范围是800nm~900nm,例如是850nm,其工作功率范围是100W~500W,例如是300W;所述激光扫描单元4为振镜式激光扫描单元,包括反射镜4’(如图4所示)、扫描电机以及伺服驱动单元(图4未示出),其中伺服驱动单元发出偏转角度信号至所述扫描电机,所述扫描电机控制所述反射镜4’进行角度偏转,使激光7能够沿着玻璃料10进行周期性扫描,所述反射镜4’偏转角度范围是+/-20°,例如是15°;所述龙门架3可用于悬挂振镜式激光扫描系统,能够带动所述激光扫描单元4在平面内自由移动,即沿着同一平面内的X方向和Y方向进行自由移动。
其中,所述激光扫描单元4能够进行转动,在龙门架3不动的情况下,所述激光扫描单元4可覆盖的加热窗口5范围大于待封装的密封玻璃封装体的玻璃料封装线6,从反射镜4’反射出的用于加热玻璃料效果的激光7经过准直后,激光7的光斑为能量呈平顶分布的圆形光斑。
准同步封装的基本原理,如图1和图2所示,封装过程中,通过对准将光斑覆盖在需要封装的玻璃料10上,在激光扫描单元4对激光7光束方向的控制下,光斑会在封装线6上快速并且周期性反复地扫描,将玻璃料10的温度持续加热至其软化点以上,停止加热,使上下玻璃基8便在冷却时,由中间的焊料——玻璃粉10牢固的粘合在一起,从而形成气密性封装体,将需要封装的OLED芯片9封装在气密性封装体内,如图3所示。
优选的,所述激光密封玻璃封装体封装系统为单振镜式激光扫描系统,即所述龙门架3上设有一个振镜式的激光扫描单元4,或者所述装系统激光密封玻璃封装体封为多振镜式激光扫描系统,即所述龙门架3上设有多个振镜式的激光扫描单元4,以方便对大尺寸的封装体进行封装,满足不同的工艺需求,其中,振镜式的激光扫描单元4的个数可以根据封装体的尺寸大小来选择,在此不做限定。
在本实施例的另外一面还提出了一种激光密封玻璃封装体封装方法,采用如上文所述的激光密封玻璃封装体封装系统,对待封装的密封玻璃封装体的玻璃料加热,形成气密密封,所述方法包括步骤:
S100:所述激光器1发出的激光7通过所述激光扫描单元4投射并覆盖在待封装的密封玻璃封装体的封装线6上;
S200:使用所述激光扫描单元4或者龙门架3对激光7方向进行控制,使激光7在所述封装线6上进行周期性扫描,对封装线6处的玻璃粉10进行加热,直至其融化使待封装的密封玻璃封装体的上下玻璃基板8粘合在一起,形成气密性的密封玻璃封装体。
在本实施例中,采用的是单振镜式激光扫描系统,对单个尺寸较小的待封装的密封玻璃封装体进行封装,封装时,激光器2发出的激光7通过激光扫描单元4投射至待封装的密封玻璃封装体上进行加热,龙门架3无需移动或步进,激光扫描单元4快速转动,激光7按照设定的轨迹和速度通过反复扫描加热封装线6多次完成对一个待封装的密封玻璃封装体的封装,从而实现准同步封装的效果,达到提高温度场的均匀性以及产率的目的。
实施例二
请参考5,在本实施例中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为单振镜式激光扫描系统,采用单振镜区域封装方法进行封装。所述单振镜区域封装方法包括步骤:
将一个待封装的密封玻璃封装体划分为多个封装区域,图5中仅显示出2个封装区域,其中加热窗口5能整体覆盖所述多个封装区域;
在对其中一个封装区域进行封装时,所述龙门架3保持静态,所述激光扫描单元4进行转动,使所述激光7按照预定的轨迹和速度对所述封装区域内的封装线进行周期性扫描;
在对所述封装区域进行封装完毕后,所述龙门架3带动所述激光扫描单元4沿步进方向,移动至下一个封装区域,进行周期性扫描,直至将所述待封装的密封玻璃封装体全部封装完毕。
在本实施例中提出的单振镜区域封装方法比较适宜在仅采用单振镜式激光扫描系统对中等尺寸的待封装的密封玻璃封装体进行封装的场合。
实施例三
在本实施例中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为单振镜式激光扫描系统,采用单振镜扫描封装方法即龙门架带动激光光束扫描的方式对大尺寸密封玻璃封装体进行封装,所述单振镜扫描封装方法为:在对一个密封玻璃封装体进行封装时,所述龙门架3沿着所述封装线6的上方平面移动的同时,激光光束按照预定的轨迹和速度对所述封装线6处的玻璃料10进行扫描,直至将所述待封装的密封玻璃封装体全部封装完毕。
如图6a、6b所示,激光扫描单元内的振镜快速振动,以使激光光束以一定的角度及速度转动,在激光光束覆盖范围内构成加热窗口5。激光光束按照预定的轨迹和速度反复扫描加热窗口5内的封装线,同时龙门架3移动使加热窗口5对大尺寸玻璃封装体的封装线进行滑动扫描,直至将所述待封装的密封玻璃封装体全部封装完毕。
本实施例提出的由龙门架3移动使加热窗口沿封装线滑动扫描的封装方法,能够快速的对尺寸较大的待封装的密封玻璃封装体进行封装。
实施例四
请参考图7和图8,在本实施例中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为多振镜式激光扫描系统,采用多振镜封装方法进行封装。所述多振镜封装方法包括步骤:
所述待封装的密封玻璃封装体为多个并排成多排,多个振镜式激光扫描单元与所述待封装的密封玻璃封装体一一对应,分别覆盖所述待封装的密封玻璃封装体;
所述龙门架3保持静态,多个所述激光扫描单元4进行转动,使所述激光7按照预定的轨迹和速度分别对所述封装线进行周期性扫描,形成气密性的密封玻璃封装体。
具体的,m个激光扫描单元4按照一定的间距排布于龙门架3上,其间距可自由调节和设定;所述待封装的密封玻璃封装体为排成n排,每排有m个,封装时,龙门架3无需移动或步进,多个激光扫描单元4快速转动,每束激光7按照设定的轨迹和速度,通过反复扫描加热一个封装线6多次,m个激光扫描单元4可以同时封装同一排内的m个密封玻璃封装体,从而同时完成对一排m个待封装的密封玻璃封装体的封装,再由龙门架3移动带动所有激光扫描单元4步进到下一排封装区域,重复上述动作,直至将n排全部封装完毕。
采用本实施例提出的多振镜封装方法,能够快速的进行批量封装,有效的提高了封装效率,极大程度的提高封装产率。
实施例五
请参考图9,在本实施例中,所述激光密封玻璃封装体封装系统为多振镜式激光扫描系统,采用多振镜静态区域封装方法进行封装。所述多振镜静态区域封装方法包括步骤:
将一个待封装的密封玻璃封装体划分为多个封装区域(图9中仅划分2个封装区域),所述振镜式激光扫描单元与所述封装区域一一对应,分别覆盖所述封装区域;
在进行封装时,所述龙门架3保持静态,多个所述激光扫描单元4进行转动,使所述激光7按照预定的轨迹和速度对所述封装区域内的封装线进行周期性扫描,完成对待封装的密封玻璃封装体的封装;
在对所述待封装的密封玻璃封装体进行封装完毕后,所述龙门架带动所述激光扫描单元移动至下一个待封装的密封玻璃封装体,进行封装。
本实施例中提出的多振镜静态区域封装方法针对大尺寸的待封装的密封玻璃封装体进行封装,保持龙门架3不动,确保多个所述激光扫描单元4(振镜,在图9中仅示意出2个)的加热窗口5叠加起来能够全部覆盖所述封装的密封玻璃封装体,从而进行封装即可。
实施例六
请参考图10,所述激光密封玻璃封装体封装系统为多振镜式激光扫描系统,采用多振镜动态区域封装方法进行封装。所述多振镜动态区域封装方法包括步骤:
将一个待封装的密封玻璃封装体划分为多个封装区域,所述封装区域分为多排,所述振镜式激光扫描单元与其中一排的封装区域一一对应,分别覆盖该排的封装区域;
在对该排封装区域进行封装时,所述龙门架保持静态,多个所述激光扫描单元进行转动,使所述激光按照预定的轨迹和速度对所述封装区域内的封装线进行周期性扫描;
在对该排封装区域封装完毕后,所述龙门架进行步进,带动所述激光扫描单元移动至下一排封装区域进行封装,直至将整个所述待封装的密封玻璃封装体封装完毕。
具体的,如附图10所示,多个激光扫描单元4(振镜,在图10中仅示意出N个)按照一定的间距排布于龙门架3上,其间距可自由调节和设定;封装时,将一个大尺寸的封装线6沿x方向分为2个或2个以上的子部分,例如也是N个子部分,龙门架3带动多个激光扫描单元4做步进(或者扫描,沿步进方向,即y方向),多个激光扫描单元4快速转动,每个激光扫描单元4的动作如同技术方案4或5,直至将整个大尺寸的待封装的密封玻璃封装体完全封装完毕。
本实施例提出的多振镜动态区域封装方法,能够对大尺寸的待封装的密封玻璃封装体进行封装,解决大尺寸玻璃封装问题。
在本发明提出的以上实施例中,可知,本发明提出的激光密封玻璃封装体封装方法具有以下优点:
1、适用于多种尺寸和多种封装线定义形状的封装场景;
2、解决周线扫描封装的低产率和低同步性问题;
3、基于振镜的高速扫描特性,其工艺窗口及产率优于顺序型周线扫描方案;
4、兼具了顺序型周线扫描的灵活性及可编程性与同步封装方案的温升同步一致性;
5、借助于场镜消色差,可同步采集并监控封装过程,形成闭环温度控制,利于工艺过程优化以提高封装质量;
6、通过激光输出功率的可编程控制可在不牺牲产率的前提下控制升温及冷过过程;
7、封装过程中,龙门架相对于工件固定不变,仅转动振镜,降低龙门架运动性能需求;
8、多振镜组合协同龙门架的步进或者扫描,可实现多个封装定义区(cell)同时封装和大封装定义区封装的需求。
综上,在本发明实施例提供的激光密封玻璃封装体封装系统和封装方法中,激光器发出的激光通过激光扫描单元投射至待封装的密封玻璃封装体上进行加热,所述激光能够进行快速周期性扫描,可以实现准同步封装的效果,达到提高温度场的均匀性以及产率的目的,同时,实现封装图案的多样化。进一步的,龙门架上可以设置一个或者多个激光扫描单元,并且能够步进带动激光扫描单元移动,可以对大尺寸待封装的密封玻璃封装体进行区域封装,或者实现同时对多个待封装的密封玻璃封装体进行封装,极大的提高产率。
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。