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CN102089898A - 用来密封玻璃封套的掩模和方法 - Google Patents

用来密封玻璃封套的掩模和方法 Download PDF

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CN102089898A CN2009801280242A CN200980128024A CN102089898A CN 102089898 A CN102089898 A CN 102089898A CN 2009801280242 A CN2009801280242 A CN 2009801280242A CN 200980128024 A CN200980128024 A CN 200980128024A CN 102089898 A CN102089898 A CN 102089898A
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Abstract

揭示一种用来对被第一和第二基板之间的玻璃料壁围着的对温度和环境敏感的元件，例如OLED器件进行激光密封的掩模。所述掩模是不透明的，具有透明的细长透射区域。所述透射区域的宽度可以基本等于玻璃料壁的宽度。不透明掩模材料条大致沿着所述细长透射区域的纵向中心线延伸。所述掩模位于激光器以及第一或第二基板之间。所述激光器发射大体圆形的激光束，所述激光束的直径大于所述玻璃料壁的宽度，使激光投射通过所述掩模内的透射区域，使得所述掩模的不透明部分阻挡部分的激光束，所述透明的透射区域允许一部分激光束通过所述掩模，照射在玻璃料壁上，使得玻璃料壁熔化，由此将第一和第二基板连接，对基板之间的元件气密密封。还揭示一种使用所述掩模对第一基板和第二基板之间的元件进行密封的方法和系统，所述第一基板和第二基板被至少一个玻璃料壁分隔。

Description

用来密封玻璃封套的掩模和方法
优先权
本申请要求2008年6月11日提交的题为“用来密封玻璃封套的掩模和方法(Mask and Method For Sealing A Glass Envelope)”的美国专利申请第12/157,515号的优先权。
背景技术
发明领域
本发明涉及用于激光密封玻璃封套的掩模和方法，所述玻璃封套包括例如玻璃料密封的平坦OLED显示器面板。
背景技术
近年来，有机发光二极管(OLED)由于能够在很多种电致放光器件中应用或者有可能应用，成为大量研究的对象。例如，可以在不连续发光器件中使用单个OLED，或者可以在照明应用或者平板显示器应用(例如OLED显示)中使用OLED的阵列。特别是已知OLED平板显示器亮度很高，具有良好的色彩对比度和宽视角。但是，OLED显示器，特别是位于其中的电极和有机层容易由于与从周围环境渗入该OLED显示器的氧气和湿气相互作用而发生降解。众所周知，如果对位于OLED显示器中的电极和有机层进行气密密封，使其免受周围环境的影响，则对环境敏感的OLED显示器的寿命会显著延长。不幸的是，在过去，人们很难开发出对OLED显示器进行气密密封的密封方法。由于OLED材料对温度敏感，如果将其加热致约高于100-120℃的温度，则所述OLED材料将会受到破坏，因此气密密封对环境敏感的器件(例如OLED)是很复杂的。
一种对位于覆盖玻璃和基板玻璃之间的对温度敏感的OLED器件进行密封的方法是在所述覆盖玻璃和基板玻璃之间设置一条包围所述OLED器件的低温玻璃料的线条，所述低温玻璃料中掺杂了对特定波长的光具有高吸收性的材料。例如，使用高功率激光或其它的辐射源对玻璃料进行加热，使其熔融，从而使得玻璃料熔化，而在OLED器件周围形成气密密封。当玻璃料线条冷却的时候，该玻璃料线条会变硬，将覆盖玻璃与基板玻璃连接，在OLED器件周围形成气密密封。使用高功率激光能够对玻璃料进行快速的局部加热，而不会使得与包围OLED器件的玻璃料线条或壁紧邻的对温度敏感的OLED材料进行过度加热。所述玻璃料线条或壁的宽度通常约为0.5-1毫米，厚度或高度约为6-100微米，但是在一些情况下，其宽度可以约等于或大于1.5毫米。
已知通过用具有高斯分布的激光束进行辐照，用玻璃料密封OLED器件。由于激光束的分布曲线，在玻璃料线条的横截面上产生的热分布是有梯度的，在玻璃料线条中心处为峰值温度。在激光密封过程中，玻璃料内的峰值温度可以高达约600℃。该峰值温度会导致位于玻璃料和背面之间的材料内发生不良的变化，例如使得引线材料熔化，使得引线材料与背面分离，或者背面材料中任意其它的热引发的变化。在本领域中，人们需要一种有效而高产率(例如低的缺陷密封率)激光玻璃料密封法，用来对环境敏感、并且还对升高的温度敏感的器件(例如对周围环境中的氧气、水分或其它元素敏感的器件)，例如OLED，进行气密密封，同时避免对位于玻璃料壁之内的器件以及位于玻璃料和背面之间的其它背面材料造成热损坏。
发明内容
在本发明的一个实施方式中，揭示了一种方法，该方法包括提供被至少一个玻璃料壁分隔的第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板和第二基板之间的至少一个显示元件，使得激光束通过掩模，透过所述第一或第二基板照射在所述至少一个玻璃料壁上，使得所述激光束沿着所述壁的长度移动，加热所述玻璃料，并使所述第一基板和第二基板密封。
在本发明的另一个实施方式中，提供了一种对温度和环境敏感元件进行包封的方法，该方法包括以下步骤：提供第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板被至少一个玻璃料壁分隔，所述玻璃料壁具有在第一基板和第二基板之间延伸的高度以及宽度，还提供至少一个对温度和环境敏感的元件，该元件设置在所述第一和第二基板之间，并被所述玻璃料壁围着；提供激光器，该激光器产生激光束，所述激光束具有大体圆形的激光束轮廓，该轮廓的直径大于所述玻璃料壁的宽度；提供用来阻挡所述激光束的不透明掩模，所述掩模具有在所述不透明材料中的具有长度和宽度的基本透明的细长的透射开口或区域，以使得激光束的细长部分能够通过所述掩模，所述透射开口的宽度基本等于所述玻璃料壁的宽度，还包括不透明材料条，该不透明材料条大致沿着所述细长透射开口的纵向中心线延伸，以阻挡所述激光束的细长部分的中间部分；将所述掩模设置在所述激光器和所述第一基板或第二基板之间，同时使得所述细长的透射开口与所述玻璃料壁对准；将所述激光束投射通过所述掩模中的透射开口，由此使得激光束的透射部分照射在所述玻璃料壁上，使得玻璃料壁熔化，同时不会对所述元件造成过度加热和损坏，从而将所述第一和第二基板连接，将基板之间的元件气密密封。
所述玻璃料壁可以包括围绕元件的闭合框，所述透射开口以相应尺寸和形状的闭合框的形式形成。
所述方法可以包括使得以下(i)和(ii)之间产生相对运动，从而使得激光束的透射部分沿着玻璃料壁移动的步骤：(i)第一和第二基板，以及(ii)激光束和掩模。
所述方法可以包括使得以下(i)和(ii)之间产生相对运动，从而使得激光束的透射部分沿着玻璃料壁移动的步骤：(i)第一和第二基板以及掩模，以及(ii)激光束。
所述激光束可以以约大于10毫米/秒、或者约大于30毫米/秒的速度在玻璃料壁上通过。可以通过用至少一个移动的反射器来反射激光束而使激光束相对于玻璃料壁移动。
所述玻璃料壁的高度可以为10-30微米。
所述掩模可以具有反射表面或吸收表面。
激光束的光点直径可以约大于玻璃料壁宽度的两倍。
本发明还提供了一种用来对位于第一基板和第二基板之间的对温度和环境敏感的元件进行激光密封的掩模，所述第一基板和第二基板被至少一个玻璃料壁分隔，所述玻璃料壁具有在所述第一和第二基板之间延伸的高度和宽度，至少一个对温度和环境敏感的元件设置在所述第一和第二基板之间，并被所述玻璃料壁围着。所述掩模可以包括不透明的掩模，其包括位于所述不透明材料中的具有长度和宽度的基本透明的细长的透射开口或区域，所述透射开口的宽度基本等于所述玻璃料壁的宽度，还包括大致沿着所述细长的透射开口的纵向中心线延伸的不透明材料条，从而当所述掩模设置在激光器与第一基板或第二基板之间、并且使得细长的透射开口的长度与玻璃料壁对准的时候，位于激光器与第一或第二基板之间的所述掩模的不透明部分阻挡部分的激光束，所述透明的透射开口允许一部分激光束通过所述掩模，照射在玻璃料壁上，使得玻璃料壁熔化，从而将所述第一和第二基板连接，使位于基板之间的元件气密密封，其中所述激光器发射出大体为圆形的光束，该光束的直径大于所述玻璃料壁的宽度。
所述细长的透射开口以及不透明材料条可以为大体椭圆形或狭缝形状。
本发明还提供了一种用来对位于第一基板和第二基板之间的对温度和环境敏感的元件进行激光密封的系统，所述第一基板和第二基板被至少一个玻璃料壁分隔，所述玻璃料壁具有在所述第一和第二基板之间延伸的高度和宽度，至少一个对温度和环境敏感的元件设置在所述第一和第二基板之间，并被所述玻璃料壁围着。所述系统可以包括工作台，第一基板和第二基板承载在所述工作台上，所述第一基板和第二基板之间设置有至少一个对温度和环境敏感的元件，所述元件被玻璃料壁围着；激光器，其产生激光束，所述激光束具有大体圆形的光束轮廓，所述光束轮廓的直径大于所述玻璃料壁的宽度；不透明的掩模，其位于所述激光器和所述第一或第二基板之间，以阻挡一部分的激光束，所述掩模包括在不透明材料中的基本透明的细长透射开口或区域，所述透明的细长透射开口具有长度和宽度，以使得激光束的细长部分通过所述掩模，所述透射开口的宽度基本等于所述玻璃料壁的宽度，还包括大致沿着所述细长的透射开口的纵向中心线延伸的不透明材料条，用来阻挡所述激光束的细长部分的中间部分，所述掩模的取向使得所述细长的透射开口与玻璃料壁对准；以及支架，所述激光器安装在支架上，以使激光束投射通过掩模内的透射开口，由此使得激光束的透射部分照射在玻璃料壁上，使得玻璃料壁熔化，同时避免对所述元件造成过度加热和损坏，从而将第一和第二基板连接，使基板之间的元件气密密封。
所述细长的透射开口以及该不透明材料条可以为大体椭圆形或狭缝形状。
所述系统可以包括运动控制机构，该运动控制机构与所述支架和工作台中的至少一个操作连接，由此使得工作台和支架之间产生相对运动，从而使得激光束的透射部分在所述玻璃料壁上通过，使得玻璃料壁熔化，同时不会对所述元件造成过度加热和损坏，从而将第一和第二基板连接，使基板之间的元件气密密封。
所述玻璃料壁可以包括围绕所述元件的闭合框，所述透射开口以相应的尺寸和形状的框的形式形成，使得所述掩模相对于工作台保持固定，同时所述透射开口与玻璃料壁对准。
所述运动控制机构可以与支架操作连接，以使支架相对于支架移动，或者与工作台相连，以使得工作台相对于支架移动。
可以使得掩模相对于激光器保持固定，同时所述透射开口与玻璃料壁对准可以将运动控制机构与工作台操作相连，用来使得支架相对于工作台移动。
在本发明的其它实施方式中，可以将多个显示器元件设置在所述第一和第二基板之间。所述激光束优选通过掩模，该掩模包括狭缝形状的透明区域，和沿着所述狭缝的中央设置的不透明的掩模材料条。所述掩模可以由具有吸收表面或反射表面的材料形成。所述激光束优选以约大于10毫米/秒、约大于30毫米/秒或约大于50毫米/秒的速度在玻璃料上通过。所述通过的操作可以通过用至少一个电镀镜反射激光束来完成。
参见附图，通过以不包含限制的任何方式给出的说明性描述能够更容易理解本发明，同时更清楚地了解本发明的其它目的、特征、细节和优点。预期所有这些另外的系统、方法特征和优点都包括在该描述之内，包括在本发明的范围之内，并受到所附权利要求书的保护。
附图简要说明
图1是根据本发明的实施方式的显示器件的截面侧视图。
图2是根据本发明的实施方式的第一基板以及沉积在第一基板上的玻璃料的截面侧视图。
图3是图2的第一基板的顶视图，显示了以框的形状沉积的玻璃料；
图4是显示器的部分截面侧视图，所述显示器包括显示元件和沉积在其上的电极，其中显示了根据本发明的实施方式，在密封操作过程中，激光器、激光束和掩模的位置；
图5是图4的掩模以及一部分玻璃料的部分顶视图；
图6是当用具有根据本发明的中间掩蔽条的掩模进行密封以及用没有根据本发明的中间掩蔽条的掩模进行密封的时候，在玻璃料线条上形成的温度分布图；
图7是用来对多个OLED显示器件进行密封的本发明的掩模的顶视图，该掩模包括多个具有中央掩蔽条的透明区域；以及
图8是如图4的部分截面侧视图，其中使用镜子使得激光束沿着玻璃料移动。
发明详述
在以下的详述中，为了说明而非限制，给出了说明具体细节的示例性实施方式，以提供对本发明的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从本说明书获益后，可以以不同于本文详述的其它实施方式实施本发明。另外，本文会省去对于众所周知的器件、方法和材料的描述，而不会使得本发明的描述难理解。最后，在任何适用的情况下，相同的编号表示相同的元件。
尽管下文关于制造气密密封的OLED显示器描述了本发明的密封技术，但是应当理解，可以将相同的或类似的密封技术用于在很多用途和器件中进行两块玻璃板的互相密封，特别是对位于两块玻璃板之间的对温度和/或环境或水分敏感的器件进行密封。因此，本发明的密封技术不应限于某一种方式，不应限于OLED器件的密封，除非象所附的权利要求书中这样有明确的限定。
参见图1，图中显示了根据本发明的实施方式的气密密封的有机发光二极管(OLED)显示器件的截面侧视图，其总体用编号10表示，其包括第一基板12，玻璃料14，第二基板16，至少一个OLED元件18和至少一个与所述OLED元件电接触的电极20。通常，OLED元件18与阳极电极和阴极电极电接触。在本文中，图1中的电极20表示任一种电极。尽管为了简化起见，图中仅仅显示了单个OLED元件，但是显示器件10可以包括设置在其中的许多个OLED元件以及与所述OLED元件电接触的许多电极。常规的OLED元件18包括一个或多个有机层(未示出)以及阳极/阴极电极。但是，本领域技术人员可以很容易地理解，任何已知的OLED元件18或者未来的OLED元件18均可用于显示器件10中。另外，应当理解，可以沉积另一类型的薄膜器件来代替OLED元件18。例如，可以使用本发明对薄膜传感器，MEM器件，光伏器件或其它对水分或环境敏感的器件或材料进行密封。
在一个优选的实施方式中，第一基板12是一个透明的玻璃板，例如康宁有限公司(Corning Incorporated)制造和销售的商品名Code 1737玻璃或Eagle 2000TM玻璃。或者，第一基板12可以是任何透明的玻璃板，例如以下公司生产和销售的产品：旭硝子公司(Asahi Glass Co.)(例如OA10玻璃和OA21玻璃)，日本电气玻璃公司(Nippon Electric Glass Co.)，NH技术公司(NHTechno)，三星康宁精密玻璃公司(Samsung Corning Precision Glass Co.)，钠钙基玻璃以及其它的玻璃，例如康宁的0211。第二基板16可以是与第一基板12相同的玻璃基板，或者第二基板16可以是不透明的基板。
如图2-3所示，在将第一基板12和第二基板16密封之前，通常是以玻璃料糊料的线条或壁的形式将玻璃料14沉积在第一基板12上，所述玻璃料糊料包含玻璃粉末，粘合剂(通常是有机的)和/或液体载体。可以通过丝网印刷或者可编程钢笔分配机器人将玻璃料14施加于第一基板12，在第一基板12上提供玻璃料的图案。例如，玻璃料14可以置于与第一基板12的自由边缘13相距大约1毫米的位置，通常以闭合的框或壁的形状沉积。设定所述玻璃料的框或壁的尺寸，将其设置在所述第一基板上，使得当将所述第一基板置于第二基板(在所述第二基板上形成有OLED显示器件)上的时候，所述玻璃料14的框或壁围绕所述OLED显示器件18。
在一个实施方式中，玻璃料14是低温玻璃料，其在预定的波长具有很大的光吸收性，所述预定的波长与密封工艺使用的激光的工作波长匹配或基本匹配。例如，玻璃料14可以包含选自下组的一种或多种光吸收性离子：例如铁、铜、钒、钕以及它们的组合。玻璃料14还可以包含填料(例如转换填料或添加填料)，所述填料改变所述玻璃料14的热膨胀系数，使其热膨胀系数与基板12和16的热膨胀系数匹配或基本匹配。关于可以用于本申请的示例性的玻璃料组合物的更详细描述，可参见共同拥有的题为“用玻璃料气密密封的玻璃封装及其制造方法(Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication)”的美国专利第6,998,776号，其内容参考结合于此。
还可以在将第一基板12与第二基板16密封之前，对玻璃料14进行预烧结。为了完成这一点，可以将其上设置有玻璃料图案的第一基板12放入加热炉内，在一定温度下对玻璃料14进行“烧制”，或者使其固结，所述温度取决于玻璃料的组成。在预烧结过程中，从玻璃料中烧掉其中包含的有机粘合剂材料。
在玻璃料14预烧结之后，如果需要，可以对其进行研磨，使得沿玻璃料线条的高度变化不超过大约2-4微米，通常目标高度h为10微米至大于30微米，这取决于器件10的应用；但是通常更优选高度h约为12-20微米。如果高度变化更大，则当将基板12和基板16结合的时候可能在玻璃料和基板16之间形成的间隙，就可能在激光密封过程中在玻璃料14熔融时不闭合，或者所述间隙会引入应力，会使得基板出现裂纹，特别是在玻璃料和/或基板的冷却过程中。玻璃料高度h足够厚，但是并非过厚，允许从第一基板12的背面进行基板密封。如果玻璃料14过薄，则没有留下足够的材料来吸收激光辐射，导致破坏。如果玻璃料14过厚，则其能够在第一表面吸收足够的能量使其熔化，但是会阻止使玻璃料熔化所需的必需能量到达第二基板16附近的玻璃料区域。这通常会导致两个玻璃基板较差的或者质量不均的结合。
如果对预烧结的玻璃料14进行研磨，第一基板12可以通过温和的超声波清洁环境，除去任何至此积累的碎屑。此处所用的常规的溶液可以比通常用来对裸露的显示器玻璃进行清洁的溶液温和得多，而不会损坏或移除玻璃料。在清洁过程中，可以保持低温，以避免沉积的玻璃料14发生退化。
进行清洁之后，可以进行最终加工步骤以除去残余的水分。可以将该预烧结的第一基板12放入真空烘箱中，在100或300℃、氮气气氛的条件下处理6个小时或者更久。将预烧结的第一基板12从烘箱中取出，然后放入清洁干燥的环境中，以便在密封过程之前，阻止碎屑和水分累积在预烧结的基板上。
所述密封过程包括将具有玻璃料14的第一基板12放置在第二基板16顶上，在第二基板16上按照以下这样一种方式沉积有一个或多个OLED18以及一个或多个电极20：使得所述玻璃料14、所述一个或多个OLED18以及电极20被夹在两个基板12和16之间，同时玻璃料壁14围绕所述OLED。在密封过程中，可以对基板12和基板16施加轻微的压力，使它们保持接触。如图4所示，激光器22投射激光束24a-c，通过第一基板12，照射在玻璃料14上，加热玻璃料14，使得玻璃料14熔化，形成将基板12与基板16连接和结合的气密密封。所述气密密封还可以防止周围环境中的氧气和水分进入OLED显示器10中，从而保护OLED18。
例如可以将激光束24a-c散焦，使得玻璃料14内的温度梯度更平缓。应当注意，如果梯度过陡(聚焦过密)，OLED显示器10可能会产生裂纹，随后破坏。玻璃料14在熔化之前和之后通常需要升温和冷却阶段。另外，预烧结的第一基板应当储存在惰性气氛中，以防止在熔化之前发生O2和H2O的重新吸附。所述激光器22(或激光束24a-c)相对于玻璃料图案的移动速度可以约为0.5毫米/秒至高达300毫米/秒，但是更通常速度为30-40毫米/秒，或50毫米/秒。必需的激光束的功率可以根据玻璃料14的吸光系数α和厚度h变化。如果在玻璃料14下方(玻璃料14和基板16之间)设置反射层或吸收层，如用于制造电极的材料也会对必需的功率造成影响，激光束24a-c在玻璃料上通过的速度也会对必需的功率造成影响。另外，玻璃料14的组成、均匀性和填料粒度可以变化。这也会对玻璃料吸收照射的激光束24a-c的光能造成负面影响。当激光束24a-c在玻璃料14上方通过的时候，玻璃料14会熔化，将基板12和16互相密封。由所述玻璃料密封造成的基板12和16之间的间隙形成了用于基板之间OLED元件18的气密的囊袋或封套。应当注意的是，如果第二基板16在密封波长下是透明的，可以通过第二基板16进行密封，在此情况下，应当将第二基板放置在第一基板的顶上。还可以同时通过基板12和16进行密封。
应当对显示器件10进行冷却，使得在刚密封的基板和玻璃料冷却过程中，器件10(例如玻璃料14以及基板12和16)不会经受过高的应力。除非进行适当的冷却，否则这些应力会导致基板之间存在较弱的结合，影响该结合的气密性。
通过一个基板照射在玻璃料14上的激光束24a-c在径向截面上通常具有基本圆形的光束形状，还具有高斯光束强度分布图。因此，照射在玻璃料上的光束通常为圆点，光束直径上的强度分布随着与光束中心轴的距离增大而减小，在光束中心轴处或其附近具有峰值强度。在常规密封方法中选择的光点的直径2ω(其中ω是与光束轴的距离，在此距离处，光束的强度是最大光束强度的1/e2)通常约等于或小于玻璃料的宽度——约为0.5-1毫米。然而，对于快速的密封速度，例如约大于10毫米/秒的密封速度，激光点直径约小于1毫米可能导致玻璃料/基板快速加热，当光点离开玻璃料上的特定点的时候，可能会导致玻璃料/基板快速冷却，而人们需要的是较慢的加热和冷却，这时会导致玻璃料/基板的退火。
作为一般的规则，较快的密封速度是合乎需要的。首先，可以提高工艺生产量。其次，在较快的密封速度下，激光器功率可以接受的变化较大。另一方面，光点直径增大缓和了快速的冷却，会导致夹在基板之间的相邻的OLED元件的加热。当使用具有增大的光点直径(大于玻璃料的宽度)的激光束的时候，为了克服这一缺点，可以根据情况将掩模放置在激光器与第一或第二基板之间，使得激光束投射通过掩模。通过这种方式，一部分放大的光点尺寸被遮蔽，防止对除了玻璃料以外的一部分器件10(例如OLED元件18)进行加热。
可以使用的光点直径约大于第一和第二基板12、16之间的玻璃料线条的宽度的两倍，在光点直径上的光束强度分布随着与光束中心轴的距离增大而减小。例如，光束可以具有基本高斯强度分布形状，但是可以具有其它的形状，例如三角形。当激光束24a-c沿着玻璃料线条14移动的时候，激光束的光束强度梯度使得玻璃料14相对平缓地加热和冷却，从而降低了玻璃料中的温度梯度，减小了不良的玻璃料裂纹的可能性。
图4和图5显示了根据本发明实施方式的掩模32，其设置在第一基板上方。设置掩模32，使得掩模的透明或开口部分34a，b位于基板之间的玻璃料线条14之上。图5显示一部分掩模32的放大图，所述掩模32包括开口或基本透明的透射区域或窗口34，该区域的宽度wt近似等于或取决于掩模和第一基板12之间的距离，比玻璃料线条wf的宽度宽，所述掩模32还包括不透明的非透射区域36。本发明一个实施方式的掩模包括在开口透射区域34中央的宽度为ws的掩模或其它材料的不透明或非透射窄条35。所述掩模窄条35阻挡了激光束24a-c的中间部分24b，将激光束分成两个独立的光束24a和24c，这两个光束通过剩余的开口透射区域34a和34b，它们具有独立的强度峰。
认为所述掩模窄条的宽度不取决于进行熔化的玻璃料线条的宽度。已经发现具有以下所述的宽度ws的掩模条能够很好地进行操作：约小于100微米，或者约为50-80微米，或者约为50微米。所述掩模的边缘应当与玻璃料线条14的边缘齐平，或者超出玻璃料线条的边缘(特别是玻璃料线条的内边缘)不大于约50微米，否则引线或OLED材料损坏的风险会提高。
所述掩模窄条35阻挡激光束24a-c的中间部分24b，因此阻挡了具有最高光束强度的激光束部分。激光束的两个剩余部分24a和24c的光束强度峰在所述掩模窄条的各侧隔开，其峰值强度低于激光束被阻挡的中间部分。因此，在玻璃料线条上产生了更均匀更平坦的光束强度分布，具有更低的峰值光束强度，这样在玻璃料线条上获得更均匀的热(温度)分布，同时在激光密封过程中，在玻璃料中产生更低的峰值温度。在图6中，曲线A表示当使用没有根据本发明的中央掩模窄条的掩模进行密封的情况下，玻璃料上大致的温度分布，曲线B表示当使用根据本发明的具有中央掩模窄条的掩模进行密封的时候，玻璃料上大致的温度分布。从图6可以看到，当使用根据本发明的具有掩模窄条的掩模进行密封的时候，玻璃料线条上的总体温度梯度以及总体峰值温度都降低。
玻璃料线条上更均匀的温度分布还能够使得玻璃料更均匀地熔化，由此可以使得玻璃料线条上的玻璃料能更完全地熔化，而不会超过不良的峰值玻璃料温度，所述不良的峰值玻璃料温度会对位于玻璃料14附近或下方的引线、OLED或其它器件材料造成损坏。使用本发明的掩模能够在玻璃料线条上完成更完全的熔化，因此可以在玻璃料线条的宽度上形成比用现有技术的掩模设计能实现的更宽的有效的密封，由此提高“好的”密封的产率，形成更牢固、更强、更耐久的密封。当使用没有根据本发明的掩模窄条的掩模的时候，发现难以在不对引线或其它背面材料过度加热的情况下实现有效的密封宽度，所述有效的密封宽度大于玻璃料线条宽度的70％。当将使用根据本发明的具有中央掩模条35的掩模密封与没有中央掩模条35的掩模密封相比的时候，本发明可以使有效密封宽度提高10-15％。通过保持较低的峰值温度还可以减少以下现象的发生：引线材料弯曲，引线材料与背面分离，以及由于玻璃料中过高的加热和/或温度产生的其它不利影响。
或者可以使用多个掩模窄条(图中未显示)。例如，在掩模32的开口透射区域34可以具有两个、三个或更多个平行的掩模窄条(图中未显示)。所述的掩模窄条可以具有各种宽度。例如，可以使用较宽的中央掩模窄条，在此中央掩模条的各侧具有较窄的掩模窄条。或者，较为靠近框中央或者靠近开口透射区域中央的掩模窄条可以较宽或较窄，或者单独的掩模窄条可以偏离开口透射区域内的中央，例如更靠近或更远离框的中央。
然后激光束24a-c在箭头37所示的纵向(如图5所示)沿着所述透射区域，并因此在玻璃料线条14上方扫描，加热所述玻璃料，对基板进行气密密封。光束点38在宽度方向上，在玻璃料14的任一侧被不透明区域36阻挡(如光点38的虚线部分以及箭头39所示)，以及沿着玻璃料线条的中央被不透明的掩模窄条35阻挡，而在纵向未被阻挡，通过剩余的开口透射区域34a和34b。因为光束(和光点)优选具有圆形对称的强度分布，纵向的强度分布未被阻挡，沿着玻璃料长度的未被阻挡的强度的直线上升和拖尾(由于相对于光束移动方向在光束前部光束强度分布增大以及在光束后部光束强度分布减小)使得玻璃料能够较慢地加热和冷却。另一方面，如上文所讨论，所述通过透明区域34a和34b并照射在玻璃料上的光束的部分24a和24c在玻璃料的宽度上(即与光束在玻璃料上方通过时的方向正交的方向)具有较恒定(平坦的)强度分布，特别是当这些光束结合的时候，因此为玻璃料14提供相对均匀的加热。
掩模32可以是吸收性或反射性的。但是优选的是反射型掩模，因为吸收性掩模会被激光束充分加热，使与玻璃料相邻的敏感的OLED元件损坏。
如上文所讨论，根据本发明的实施方式用作密封光束的激光束24可以是非聚焦的，或者故意散焦的。通过使光束散焦，使得光束焦点未落在玻璃料上，此种做法可以与减小纵向(相对于玻璃料线条)的强度分布结合使用，以提高玻璃料和/或基板的冷却。当对宽度1毫米的玻璃料线条14进行密封的时候，照射在玻璃料上的激光点的直径可以约大于1.8毫米。
在另一个实施方式中，掩模可以与激光器连接，或者邻近激光器，当掩模与激光器一起在玻璃料线条14上移动的时候，激光器产生的激光束通过掩模。在这样的实施方式中，所述掩模可以是圆形的孔，在其中心具有掩模材料的点，以阻挡所述激光束的峰。或者，如前文所述，为了保持更平缓的玻璃料直线升温和直线降温，所述孔可以是细长的椭圆形，在中心具有掩模材料的细长的椭圆点，或者所述掩模可以具有狭缝形状的透射区域，在其中具有掩模材料窄条。但是，当激光器经过沉积在基板12上的框形玻璃料的角的时候，细长的或狭缝状的孔或透明区域需要旋转掩模，以保持细长的透射区域的长度与玻璃料壁对准。或者，可以用支架固定掩模，所述支架相对于固定所述器件10的工作台或平台保持固定。或者所述掩模可以直接放在器件10的顶上，甚至形成于第一基板42或第二基板43上，如果需要，可以以后除去。
在此实施方式或之前的实施方式中，可以通过使器件10相对于激光束移动，或者使激光束相对于器件移动(由此使得激光束相对于器件移动)，从而实现器件10和激光束24a-c之间的相对运动。例如，可以将激光器或器件安装在能够在x-y平面内移动的平台、工作台或台板上。例如，所述平台可以是直线电动机平台，可以通过计算机对其移动进行控制。如前文所述，所述掩模可以与激光器或器件安装在一起，与激光器一起移动，或者与激光器一起保持固定。或者，所述器件和激光器可以保持固定，通过使光束24a-c从激光器射向一个或多个可移动的反射器(镜子)48(用电流计控制(移动))，使得光束相对于器件移动(如图8所示)。与器件或激光器的惯性相比，所述使用电流计定位的镜子的惯性小，使得激光束能够以很快的速度在玻璃料14上方通过。本领域已知，通过使用合适的透镜技术(例如远心透镜)，当玻璃料与激光器之间的距离变化的时候，玻璃料上可以有恒定的光点直径。
所述掩模36可以通过半导体器件制造领域或其它领域众所周知的任何已知方式形成。例如，可以通过在透明的玻璃基板的顶上溅射镀层，从而形成掩模32，使得掩模的镀覆部分能够反射或吸收来自激光器的光，一部分照射的光束通过掩模中的一个或多个未镀覆的透明玻璃部分34透射。较佳的是，所述掩模的透明部分与玻璃料线条14一致。例如，如果玻璃料线条14为框的形状，则希望掩模的透明部分具有类似的形状和尺寸。如果将多个独立的框状的玻璃料壁设置在基板上，则优选所述掩模具有多个独立的透明区域34的相应的阵列。图7种显示了这样的掩模。
或者可以通过使用分配玻璃料壁14所用的相同设备的工艺，制造本发明的反射掩模。这样的掩模工艺可以包括以下工艺步骤。首先，确定所需的掩模设计，例如开口透射区域或窗口34a和34b所需的图案。在玻璃基板上分配玻璃料图案，该图案与所需的开口透射区域或窗口34a和34b相对应，使得玻璃料空气干燥。将合适厚度的铝层或其它合适材料层沉积在玻璃基板上。然后在之前沉积的层上沉积合适厚度的铜层或其它合适的反射材料层。使用合适的溶剂和实验室擦拭法慢慢地除去玻璃料，从而与玻璃料一起除去铝和铜层，形成通过所述铝层和铜层的所需的开口透射区域34a和34b。此时该掩模可供使用。
应当强调，本发明上述实施方式、特别是任意“优选的”实施方式仅仅是可能实现的实施例，仅表示用来清楚理解本发明的原理。可以在基本上不偏离本发明的精神和原理的情况下，对本发明的上述实施方式进行许多的改变和调整。所有这些调整和改变都包括在本文中，包括在本发明和说明书的范围之内，受到所附权利要求书的保护。

Claims (25)

1.一种用来包封对温度和环境敏感的元件的方法，该方法包括：
提供第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板被至少一个玻璃料壁分隔，所述玻璃料壁具有在所述第一和第二基板之间延伸的高度以及宽度，还提供至少一个对温度和环境敏感的元件，所述元件设置在所述第一和第二基板之间，并被所述玻璃料壁围着；
提供激光器，所述激光器产生激光束，所述激光束具有大体圆形的光束轮廓，所述光束轮廓的直径大于所述玻璃料壁的宽度；
提供不透明的掩模，用来阻挡所述激光束，所述掩模包括在不透明材料中的基本透明的细长的透射区域以及大致沿着所述细长的透射区域的纵向中心线延伸的不透明材料条，所述基本透明的细长透射区域具有长度和宽度，用来使得所述激光束的细长的一部分通过所述掩模，所述透射区域的宽度基本等于所述玻璃料壁的宽度，所述不透明材料条用来阻挡所述激光束的细长的一部分的中间部分；
将所述掩模设置在所述激光器与所述第一基板或第二基板之一之间，同时使得所述细长的透射区域与所述玻璃料壁对齐；以及
使所述激光束投射通过所述掩模中的透射区域，由此使得所述激光束的透射部分照射在玻璃料壁上，使得玻璃料壁熔化，同时不会使得所述元件过度加热和损坏，从而将所述第一和第二基板连接，对基板之间的元件气密密封。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃料壁包括围绕所述元件的闭合框，所述透射区域和不透明材料条以相应尺寸和形状的闭合框的形式形成。
3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使得以下(i)和(ii)之间产生相对运动，从而使得激光束的透射部分沿着玻璃料壁移动的步骤：(i)第一和第二基板，以及(ii)激光束和掩模。
4.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括使得以下(i)和(ii)之间产生相对运动，从而使得激光束的透射部分沿着玻璃料壁移动的步骤：(i)第一和第二基板以及掩模，以及(ii)激光束。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束以约大于30毫米/秒的速度移动。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束以约大于40毫米/秒的速度移动。
7.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括以下步骤：通过用至少一个移动的反射器来反射所述激光束，使得所述激光束沿着所述玻璃料壁移动。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对温度和环境敏感的元件是至少一个OLED器件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩模包括反射表面。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩模包括吸收表面。
11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光点直径约大于玻璃料壁宽度的2倍。
12.一种用来对位于第一基板和第二基板之间的对温度和环境敏感的元件进行激光密封的掩模，所述第一基板和第二基板被至少一个玻璃料壁分隔，所述玻璃料壁具有在所述第一和第二基板之间延伸的高度和宽度，至少一个对温度和环境敏感的元件设置在所述第一和第二基板之间，并被所述玻璃料壁围着，所述掩模包括：
不透明的掩模，其包括在不透明材料中的具有长度和宽度的基本透明的细长的透射区域，所述透射区域的宽度基本等于所述玻璃料壁的宽度，还包括基本上沿着所述细长的透射区域的纵向中心线延伸的不透明材料条，从而当所述掩模设置在激光器与第一基板或第二基板之一之间、并且使得细长的透射区域的长度与玻璃料壁对准的时候，位于激光器与第一或第二基板之间的所述掩模的不透明部分阻挡部分的激光束，所述透明的透射区域允许一部分激光束通过所述掩模，照射在玻璃料壁上，使得玻璃料壁熔化，从而将所述第一和第二基板连接，将基板之间的元件气密密封，其中所述激光器发射大体为圆形的光束，该光束的直径大于所述玻璃料壁的宽度。
13.如权利要求12所述的掩模，其特征在于，所述细长的透射区域和所述不透明材料条是大体椭圆形的。
14.如权利要求12所述的掩模，其特征在于，所述细长的透射区域和所述不透明材料条是大体狭缝形的。
15.一种用来对位于第一基板和第二基板之间的对温度和环境敏感的元件进行激光密封的系统，所述第一基板和第二基板被至少一个玻璃料壁分隔，所述玻璃料壁具有在所述第一和第二基板之间延伸的高度和宽度，至少一个对温度和环境敏感的元件设置在所述第一和第二基板之间，并被所述玻璃料壁围着，所述系统包括：
工作台，所述第一基板和第二基板承载在所述工作台上，在所述第一基板和第二基板之间设置有至少一个对温度和环境敏感的元件，该元件被所述玻璃料壁围着；
激光器，所述激光器产生激光束，所述激光束具有大体圆形的光束轮廓，所述光束轮廓的直径大于所述玻璃料壁的宽度；
不透明的掩模，所述不透明的掩模位于所述激光器与第一或第二基板之间，用来阻挡一部分的激光束，所述掩模包括在不透明材料中的透明的细长的透射区域以及不透明材料条，所述透明细长的透射区域具有长度和宽度，以使得所述激光束的细长部分通过所述掩模，所述透射区域的宽度基本等于所述玻璃料壁的宽度，所述不透明材料条大致沿着所述细长透射区域的纵向中心线延伸，用来阻挡所述激光束的细长部分的中间部分，所述掩模的取向使得所述细长的透射区域与所述玻璃料壁对准；以及
支架，所述激光束安装在所述支架上，以使所述激光束投射通过所述掩模中的透射区域，由此使得所述激光束的透射部分照射在玻璃料壁上，使得玻璃料壁熔化，同时不会使得所述元件过度加热和损坏，从而将所述第一和第二基板连接，对基板之间的元件气密密封。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述细长的透射区域和所述不透明材料条是大体椭圆形的。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述细长的透射区域和所述不透明材料条是大体狭缝形的。
18.如权利要求15所述的系统，还包括运动控制机构，该运动控制机构与所述支架和工作台中的至少一个操作连接，以使工作台和支架之间产生相对运动，从而使得激光的透射部分在所述玻璃料壁上通过，使得所述玻璃料壁熔化。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述玻璃料壁包括围绕所述元件的闭合框，所述透射区域和不透明材料条以相应尺寸和形状的闭合框的形式形成，所述掩模相对于所述工作台保持静止，同时所述透射区域与所述玻璃料壁对准。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述运动控制机构与所述支架操作连接，以使支架相对于工作台移动。
21.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述运动控制机构与所述工作台操作连接，以使工作台相对于支架移动。
22.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述掩模相对于激光器保持静止，同时使得透射区域与玻璃料壁对准，所述运动控制机构与所述支架操作连接，以使支架相对于工作台移动。
23.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光束以约大于30毫米/秒的速度移动。
24.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对温度和环境敏感的元件是至少一个OLED器件。
25.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述掩模包括反射表面。
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