[发明专利]一种双光束耦合的激光辅助玻璃料封装系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种双光束耦合的激光辅助玻璃料封装系统和方法。

背景技术

近年来，OLED具有自发光、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。国际主流显示屏制造商，如韩国的三星移动显示（Samsung Mobile Display, SMD）及LG显示均以投资建成4.5代OLED大规模量产线，目前SMD的A2线（5.5代）P1、P2已顺利开工，预计其将在2013年开始投资A3生产线的P1、P2、P3以及V1线（8.5代），而在2014年则开始A4及V2线的投资。国内多个厂家亦开始投资或试制4.5代OLED生产线。

OLED器件主要包括透明基板玻璃、TFT主动控制阵列、电极层、有机发光层以及封装层等。然而，由于目前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及氧气极度敏感，并因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^-6 g/m^2/day, O₂<10^-4cc/m²/day/atm。另外，OLED气密性封装还要求：（1）气密性封装的尺寸应尽可能的小（<2 mm）,避免对OLED显示器的有效尺寸产生不良影响；（2）封装过程中的温度不应破坏OLED显示器中热敏材料（< 100ºC），如电极和发光有机层；（3）封装过程中释放的气体不应对OLED显示器中的物质产生污染；（4）气密性封装应能保证电连接引线，如ITO电极引线进入OLED器件内部；（5）封装过程应尽可能保证温度的均一性及冷却速度的适中，避免因温度不均匀、不同材料热膨胀系数存在较大差异以及加热及冷却速度太快而造成的其内部热应力集中，影响OLED的平整度甚至导致对应玻璃基板爆裂。

根据封装材料的不同，迄今OLED封装技术大致可分为以下3种：（1）中空玻璃/金属+UV胶边缘密封+干燥剂；（2）激光玻璃料封装；（3）薄膜封装。上述3种封装技术的技术特征及其优缺点比较如表1所示。对比可知：UV胶边缘密封法虽然工艺简单，但需要腐蚀玻璃以形成空腔，气密性不佳，故往往需要在顶部添加剂，这就不适用于顶部发光的应用（如OLED显示）；薄膜封装虽然具有成本低，器件薄、结构轻、抗冲击性强、适合大尺寸柔性基底等优势，但这一新兴封装材料并不成熟，其气密性尚不能满足OLED电视等较长使用寿命的应用需求，其柔软性在触摸屏应用方面也略显不足；与之相对，激光辅助的玻璃料封装工艺以其优良的封装气密性、低温选择性及工艺成熟性已成为当前OLED玻璃封装的首选封装工艺。

激光玻璃料封装属于低温激光热传导焊的一种，主要利用特定波长（如808nm/810nm）高能（30 ~70W）激光束对预烧结固化在上玻璃盖板下表面，对上述光波长具有高吸收性的玻璃料材料进行选择性的加热软化以形成气密性玻璃料封装。玻璃料料通常为1mm宽，约6~100 µm厚。研究表明，封装过程中玻璃料软化键合温度T控制方程如下:

（1）

其中，

K ：封装材料玻璃料的热导率，在电极引线区其对应热导率与玻璃料不一致；

P ：激光入射有效功率，为可调整量；

a ：光斑直径，为可调整量，可通过光束整形或离焦等进行调整；

v ：光斑扫描速度，为次可调整量，因为其会影响产率；

D ：热扩散系数，由材料属性决定；

ε：材料热吸收系数；

L ：玻璃料高度，由OLED的工艺要求决定。

由方程（1）可知，玻璃料软化键合温度T与入射激光器功率P成正比，而与光斑直径平方（a²）及光斑扫描速度根（v^1/2）成反比，三种密切相关。为此，为保证玻璃料的软化键合温度（一般约为350ºC）均一稳定，故在封装过程中需要对激光功率P与光斑扫描速度V进行同步控制。研究表明，在光斑直径a一定（约1.8mm）的情况下，若光斑扫描速度为2mm/s，封装所需激光功率仅为10W左右；但若光斑扫描速度提高至20mm/s，则对应激光功率升约33 W。