CN107565061B - 激光封装系统及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种激光封装系统及封装方法，在移动装置上安装第一焊接头和第二焊接头，并且第一焊接头和第二焊接头能够沿着封装线的轨迹移动，从而实现两个焊接头对封装线进行封装，提高封装产率，减少能量的浪费。

Description

激光封装系统及封装方法

技术领域

本发明涉及封装领域，尤其涉及一种激光封装系统及封装方法。

背景技术

近年来，OLED(有机发光二极管，Organic Light-Emitting Diode)以其自发光，结构简单，超轻薄，响应速度宽、色彩对比度高、宽视角，低功率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。OLED器件主要包括透明基板玻璃，TFT(薄膜晶体管)主动控制阵列，电机层、有机发光层以及封装层等。然而，目前OLED显示屏所采用的有机发光材料及电极对其周围环境中的水蒸气和氧气极度敏感，并因其相互作用使其劣化造成暗点，而严重影响其寿命。为此，需要对OLED进行极度苛刻的气密性封装：H₂O<10^-6g/m²/day，O₂<10^-4cc/m²/day/atm。激光辅助的玻璃料封装技术以其优良的封装气密性、低温选择性以及封装工艺的成熟度及适应性已成为当前OLED玻璃封装的首选封装工艺。

目前，在OLED激光封装设备专利方面，韩国的LTS在该领域拥有绝对的技术优势，其拥有的专利数量是第二名康宁(Corning)和第三名的三星的总和。纵观其在设备方面专利布局，其重点保护的设备封装方案为顺序周线扫描或掩模辅助式顺序周线扫描，这亦与其商业化的产品设计方案是一致的。顺序周线扫描的优点在于其封装轨迹灵活，能够适用任意尺寸、任意形状CELL(单元)轮廓轨迹的封装，且通过掩模辅助遮挡，可进一步提高封装轨迹一致性，精确控制热影响区范围，适应窄边设计的流行趋势。不过，顺序周线扫描的致命缺点在于其过窄的工艺窗口导致其典型封装速度仅为20mm/s,这就意味着封装时间随着封装玻璃胶(FRIT)的轮廓线周长线性增长，导致设备产率成为制约高世代(如5.5代)封装设备关键性能指标的技术瓶颈。同时，在传统的顺序周线扫描中，采用单个光斑进行扫描，一般而言，单个光斑的激光能量远远未达到激光输出的总能量，这样就造成了能量浪费，降低了能量利用率。而采用多光斑进行扫描通常会增加运动轴系，控制更加复杂，且在成本上又有所提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光封装系统及封装方法，采用两光斑周线扫描激光封装，能够不增加运动轴系达到提高产率和能量利用率的目的。

为了实现上述目的，本发明提出了一种激光封装系统，包括：龙门架、移动装置、第一焊接头及第二焊接头；其中，所述移动装置安装在所述龙门架上，并随着所述龙门架在第一方向移动；所述第一焊接头和第二焊接头安装在所述移动装置上，所述第一焊接头和第二焊接头能够在移动装置上沿着第二方向上运动，所述第一焊接头和第二焊接头发射出的激光光斑照射在封装线上，并随着第一焊接头和第二焊接头的移动而移动。

进一步的，在所述的激光封装系统中，所述移动装置为双向丝杆，一半为左旋螺纹，另一半为右旋螺纹。

进一步的，在所述的激光封装系统中，所述第一焊接头位于所述左旋螺纹，所述第二焊接头位于所述右旋螺纹。

进一步的，在所述的激光封装系统中，所述移动装置包括一单向丝杆、第一连接杆、第二连接杆和滑块，其中，所述第一连接杆和第二连接杆均通过所述滑块安装在所述单向丝杠的两侧。

进一步的，在所述的激光封装系统中，所述第一焊接头及第二焊接头均包括组合镜模块，用于将激光光斑照射至封装线上。

进一步的，所述第一焊接头和第二焊接头发射出的激光光斑在所述封装线上具有相同的起点和终点，及镜像对称的扫描路线。

进一步的，在所述的激光封装系统中，还包括一驱动电机，所述驱动电机连接所述移动装置。

进一步的，在所述的激光封装系统中，所述驱动电机通过联轴器带动所述移动装置旋转。

进一步的，在所述的激光封装系统中，所述第一焊接头和第二焊接头分别连接一分光元件和衰减器。

进一步的，在所述的激光封装系统中，所述龙门架上设有多个平行的移动装置。

在本发明中，还提出了一种封装方法，采用如上文所述的激光封装系统，包括步骤：

使第一焊接头和第二焊接头发射出的激光光斑重叠在封装线的第一边的中点处；

保持所述第一焊接头和第二焊接头在龙门架上的第一方向静止，使所述第一焊接头和第二焊接头沿着丝杠在第二方向上作反向运动，使激光光斑对封装线的第一边进行封装；

控制所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向上同时运动，使所述第一焊接头和第二焊接头分别由封装线的第一边进入封装线的第二边和第三边；

在所述第一焊接头和第二焊接头分别进入封装线的第二边和第三边后，保持第一焊接头和第二焊接头在第二方向上静止，移动所述龙门架，使所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向上分别对封装线的第二边和第三边进行封装；

控制所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向同时运动，使所述第一焊接头和第二焊接头分别由封装线的第二边和第三边进入封装线的第四边；

在所述第一焊接头和第二焊接头进入封装线的第四边后，保持龙门架在第一方向静止，使所述第一焊接头和第二焊接头沿着丝杠在第二方向上作反向运动，使激光光斑对封装线的第四边进行封装，直至激光光斑再次重合。

进一步的，在所述的封装方法中，所述第一焊接头和第二焊接头的光功率独立控制。

进一步的，在所述的封装方法中，所述第一焊接头和第二焊接头分别连接一分光元件和衰减器，利用所述分光元件得到初步比例的光功率，再利用所述衰减器获得最终所需的光功率。

进一步的，在所述的封装方法中，当第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向上同时运动时，所述第一焊接头和第二焊接头的光功率根据运动轨迹进行改变。

进一步的，在所述的封装方法中，当第一焊接头和第二焊接头在第一方向或第二方向上运动时，所述第一焊接头和第二焊接头的光功率不发生改变。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：在移动装置上安装第一焊接头和第二焊接头，并且第一焊接头和第二焊接头能够沿着封装线的轨迹移动，从而实现两个焊接头对封装线进行封装，提高封装产率，减少能量的浪费。

附图说明

图1为本发明实施例一中激光封装系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一中封装线的俯视图；

图3为本发明实施例一中激光封装系统的俯视图；

图4为本发明实施例二中激光封装系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的激光封装系统及封装方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

请参考图1，在本实施例中，提出了一种激光封装系统，包括：龙门架101、移动装置104、第一焊接头102及第二焊接头103；其中，所述移动装置104安装在所述龙门架101上，并随着所述龙门架101在第一方向移动；所述第一焊接头102和第二焊接头103安装在所述移动装置104上，所述第一焊接头102和第二焊接头103能够在移动装置104上沿着第二方向上运动，所述第一焊接头102和第二焊接头103发射出的激光光斑106照射在封装线105上，并随着第一焊接头102和第二焊接头103的移动而移动。

在本实施例中，所述移动装置104为双向丝杆，一半为左旋螺纹，另一半为右旋螺纹。所述第一焊接头102位于所述左旋螺纹，所述第二焊接头103位于所述右旋螺纹。所述激光封装系统还包括一驱动电机107，所述驱动电机107通过联轴器带动所述移动装置104旋转。此外，所述第一焊接头102和第二焊接头103分别连接一分光元件和衰减器(图未示出)。

具体的，所述龙门架101为第一焊接头102和第二焊接头103提供Y轴方向的扫描，该轴定义为第一轴。第一焊接头102和第二焊接头103用于对激光光束进行扩束、整形和聚焦，并最终将激光光斑106聚焦到待封装器件(CELL)的封装线105某一边的中点上。

所述移动装置104为双向丝杠，带有左旋和右旋两种螺纹，第一焊接头102位于左旋螺纹，第二焊接头103位于右旋螺纹，当移动装置104沿顺时针方向正转或逆时针方向反转时，第二焊接头103会相对于第一焊接头102以相同速度、相反方向在X轴方向作镜像运动，其各自对应的聚焦光斑也是如此，把移动装置104所在轴定义为第二轴。当龙门架101沿Y向运动，同处于移动装置104上的第一焊接头102和第二焊接头103会以相同速度沿第一轴方向作同向运动。需要指出的是，移动装置104在安装固定时需要保持与龙门架101良好的平行度方可得到较好的运动轨迹。

在本实施例中，还提出了一种封装方法，采用如上文所述的光封装系统，包括步骤：

S100：使第一焊接头和第二焊接头发射出的激光光斑重叠在封装线的第一边的中点处；

S200：保持所述第一焊接头和第二焊接头在龙门架上的第一方向静止，使所述第一焊接头和第二焊接头沿着丝杠在第二方向上作反向运动，使激光光斑对封装线的第一边进行封装；

S300：控制所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向上同时运动，使所述第一焊接头和第二焊接头分别由封装线的第一边进入封装线的第二边和第三边；

S400：在所述第一焊接头和第二焊接头分别进入封装线的第二边和第三边后，保持第一焊接头和第二焊接头在第二方向上静止，移动所述龙门架，使所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向上分别对封装线的第二边和第三边进行封装；

S500：控制所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向同时运动，使所述第一焊接头和第二焊接头分别由封装线的第二边和第三边进入封装线的第四边；

S600：在所述第一焊接头和第二焊接头进入封装线的第四边后，保持龙门架在第一方向静止，使所述第一焊接头和第二焊接头沿着丝杠在第二方向上作反向运动，使激光光斑对封装线的第四边进行封装，直至激光光斑再次重合。

在本实施例中，所述第一焊接头102和第二焊接头103发射出的激光光斑在所述封装线上具有相同的起点和终点，及镜像对称的扫描路线。请结合图2，具体的，A点为封装线105的起始点，B点为封装线105的终止点，且A点和B点都位于各自所在边的中点位置(实际两者没有本质区别，都可作为扫描的起点和终点)，定义A点所在边为第一边，B点所在边为第四边，第一边与第四边之间下方的边定义为第二边，第一边与第四边之间上方的边定义为第三边。

激光光斑1和激光光斑2都从A点出发，激光光斑1沿逆时针方向运动，激光光斑2沿顺时针方向运动，两者最终会聚于B点。运动过程中，当两激光光斑都在第一边时，移动装置104转动带动激光光斑1和激光光斑2以相同速度沿相反方向作镜像运动，第二轴运动，第一轴静止。当激光光斑1运动到第一边与第三边的圆角以及激光光斑2运动到第一边与第二边的圆角时，第一轴也开始运动，第二轴继续转动，使两激光光斑沿着圆角进行运动。当两激光光斑分别进入第二边和第三边时，第二轴停止转动，第一轴继续运动，两激光光斑以相同的速度和相同的方向分别在第二边和第三边上作平行运动。当激光光斑1进入第三边和第四边的圆角且激光光斑2进入第二边和第四边的圆角时，第二轴又开始转动，第一轴继续运动，直至两激光光斑进入第四边，第一轴停止运动，第二轴继续运动，带动两激光光斑以相同的速度、相反的方向作镜像运动，直至两激光光斑都到达B点位置，基于两路运动轴系的两光斑周线扫描激光封装完成。

第一轴和第二轴的同步控制，实际是激光光斑在运动轨迹圆角处的两轴联动相对于激光光斑在轨迹直线段的单轴运动而言，并非真正意义的同步，在通常的二维运动平台中，圆角轨迹都是通过圆弧插补、两轴联动的方式实现，是一种常见的技术手段，故此处不作详细描述。

第一焊接头102和第二焊接头103的光功率独立控制。单激光器能量充足时，利用一定分光比的分光元件初步得到相应比例光功率，再分别利用衰减器或其它光功率控制器得到第一焊接头102和第二焊接头103各自最终所需光功率，充分利用激光器能量。单激光器能量不足时，利用两台激光器分别设定第一焊接头102和第二焊接头103所需光功率。

光功率的大小由两个方向的运动轴系构成的坐标系决定，将A和B两点中的一点设为坐标零点，另一点设为坐标终点，当读取到激光光斑位于零点或终点位置时，根据实际需求增大或减小光功率。当读取到坐标数据X或Y两者中，任意一个保持不变时(激光光斑位于直线段上)，光功率恒定不变。当读取到坐标数据X和Y两者都发生改变时(激光光斑位于圆角线段上)，根据实际需求，按照坐标值增加或减小的趋势，改变光功率大小。

如图3所示，龙门架101的两端架体相互平行，并与移动装置104相垂直，且分别位于移动装置104两端。封装线105位于龙门架101的中间位置，且封装线105与龙门架101平行；同时封装线105位于移动装置104下方，且封装线105与移动装置104平行。

请参考图3，所述龙门架101上设有多个平行的移动装置。其中，101为龙门架，102、103、202、203、302、303、402和403均为焊接头，104、204、304和404均为双向丝杠，105、205、305和405为待封装线，龙门架101在Y向的长度延伸，使得龙门架101之间可以排布更多的双向丝杠、焊接头和待封装线，从而保证多机构加工的实现，具体的机构数量由龙门架101沿Y向的长度决定。

垂向控制问题(针对大尺寸CELL)，若采用扫描振镜进行大尺寸CELL封装时，的确需要通过增加垂向高度来扩大扫描区域。但技术方案1采用的是双向丝杠和两个焊接头的组合，即只要保证双向丝杠的长度不小于大尺寸CELL的长度就可实现大尺寸CELL的封装。根据现有技术条件，将双向丝杠的长度加工到大于等于大尺寸CELL的长度不存在任何问题。

本实技术方案列举了一种基于双向丝杠的两光斑周线扫描的激光封装系统和方法。本方案通过简单的机械结构，仅使用一套二维运动控制系统就实现了单个CELL的两光斑周线扫描，提高生产效率。

实施例二

请参考图4，在本实施例中，提出的激光封装系统与实施例一中的大体一致，不同的是，所述移动装置包括一单向丝杆211、第一连接杆213、第二连接杆214和滑块212，其中，所述第一连接杆213和第二连接杆214均通过所述滑块202安装在所述单向丝杠211的两侧。所述第一焊接头及第二焊接头均包括组合镜模块215，用于将激光光斑照射至封装线105上。所述驱动电机107通过联轴器带动所述移动装置旋转。

具体的，龙门架101用于固定Z向安装的单向丝杆211，并提供Y轴方向的扫描。驱动电机107上电带动单向丝杆211旋转，单向丝杆211旋转带动滑块212沿Z向上下运动，滑块212带动第一连接杆213和第二连接杆214上下运动。组合镜模块215与第一连接杆213和第二连接杆214相连，第一连接杆213和第二连接杆214可以沿着Z向运动带动组合镜模块215运动，组合镜模块215沿X轴方向运动，则聚焦输出的激光光斑也沿X轴方向运动。图4中组合镜模块215左右两侧各安装一个，则对应的输出激光光斑的运动轨迹与技术方案1中图2的两光斑在第一边的运动一致，作速度相等方向相反的镜像运动。而两激光光斑沿Y轨方向的扫描轨迹，也与技术方案1一样，作速度相等方向相同的镜像运动，也即X轴静止(保持Z轴不动实现)，通过龙门架101作Y轴方向的扫描，通过技术方案2的系统结构同样可以实现仅使用两个运动轴系来使两个光斑作周线扫描的效果。

综上，在本发明实施例提供的激光封装系统及封装方法中，在移动装置上安装第一焊接头和第二焊接头，并且第一焊接头和第二焊接头能够沿着封装线的轨迹移动，从而实现两个焊接头对封装线进行封装，提高封装产率，减少能量的浪费。

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。

Claims (13)

1.一种激光封装系统，其特征在于，包括：龙门架、移动装置、第一焊接头及第二焊接头；其中，所述移动装置安装在所述龙门架上，并随着所述龙门架在第一方向移动；所述第一焊接头和第二焊接头安装在所述移动装置上，所述第一焊接头和第二焊接头能够在移动装置上沿着第二方向作直线运动，所述第一焊接头和第二焊接头发射出的激光光斑照射在封装线上，并随着第一焊接头和第二焊接头的移动而移动，所述第一焊接头及第二焊接头均包括组合镜模块，用于将激光光斑照射至封装线上，所述第一焊接头和第二焊接头发射出的激光光斑在所述封装线上具有相同的起点和终点，及镜像对称的扫描路线。

2.如权利要求1所述的激光封装系统，其特征在于，所述移动装置为双向丝杆，一半为左旋螺纹，另一半为右旋螺纹。

3.如权利要求2所述的激光封装系统，其特征在于，所述第一焊接头位于所述左旋螺纹，所述第二焊接头位于所述右旋螺纹。

4.如权利要求1所述的激光封装系统，其特征在于，所述移动装置还包括一单向丝杆、第一连接杆、第二连接杆和滑块，其中，所述第一连接杆和第二连接杆均通过所述滑块安装在所述单向丝杠的两侧，所述组合镜模块分别安装于所述第一连接杆和所述第二连接杆远离所述滑块的一端。

5.如权利要求1所述的激光封装系统，其特征在于，还包括一驱动电机，所述驱动电机连接所述移动装置。

6.如权利要求5所述的激光封装系统，其特征在于，所述驱动电机通过联轴器带动所述移动装置旋转。

7.如权利要求1所述的激光封装系统，其特征在于，所述第一焊接头和第二焊接头分别连接一分光元件和衰减器。

8.如权利要求1所述的激光封装系统，其特征在于，所述龙门架上设有多个平行的移动装置。

9.一种封装方法，采用如权利要求1-8中任一项所述的激光封装系统，其特征在于，包括步骤：

使第一焊接头和第二焊接头发射出的激光光斑重叠在封装线的第一边的中点处；

保持所述第一焊接头和第二焊接头在龙门架上的第一方向静止，使所述第一焊接头和第二焊接头沿着丝杠在第二方向上作反向运动，使激光光斑对封装线的第一边进行封装；

控制所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向上同时运动，使所述第一焊接头和第二焊接头分别由封装线的第一边进入封装线的第二边和第三边；

在所述第一焊接头和第二焊接头分别进入封装线的第二边和第三边后，保持第一焊接头和第二焊接头在第二方向上静止，移动所述龙门架，使所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向上分别对封装线的第二边和第三边进行封装；

控制所述第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向同时运动，使所述第一焊接头和第二焊接头分别由封装线的第二边和第三边进入封装线的第四边；

在所述第一焊接头和第二焊接头进入封装线的第四边后，保持龙门架在第一方向静止，使所述第一焊接头和第二焊接头沿着丝杠在第二方向上作反向运动，使激光光斑对封装线的第四边进行封装，直至激光光斑再次重合。

10.如权利要求9所述的封装方法，其特征在于，所述第一焊接头和第二焊接头的光功率独立控制。

11.如权利要求10所述的封装方法，其特征在于，所述第一焊接头和第二焊接头分别连接一分光元件和衰减器，利用所述分光元件得到初步比例的光功率，再利用所述衰减器获得最终所需的光功率。

12.如权利要求9所述的封装方法，其特征在于，当第一焊接头和第二焊接头在第一方向和第二方向上同时运动时，所述第一焊接头和第二焊接头的光功率根据运动轨迹进行改变。

13.如权利要求9所述的封装方法，其特征在于，当第一焊接头和第二焊接头在第一方向或第二方向上运动时，所述第一焊接头和第二焊接头的光功率不发生改变。