專利名稱：使用可變激光束的玻璃料密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)以及由0LED制成的顯示器。
背景技術(shù)：
因?yàn)橛性S多適用于緊湊且有效的顯示器的潛在應(yīng)用，所以有機(jī)發(fā)光二極管(0LED) 引起了人們很大的注意。0LED包括電極和有機(jī)層。有兩類電極，即陽極和陰極。還有兩類 有機(jī)層，即導(dǎo)電層和發(fā)光層。在常規(guī)實(shí)現(xiàn)方式中，將0LED組件置于第一基板上。第一基板 通常是由干凈的塑料、玻璃或箔制成。用由相似材料制成的第二基板覆蓋0LED。第一基板 和第二基板是用玻璃料來密封的，從而將0LED包在一封裝中(即玻璃封裝)。在操作期間，陽極和陰極(即兩個(gè)電極)使電流更容易流過該玻璃封裝。當(dāng)把電 加到0LED上時(shí)，注入了電荷載流子(空穴和電子)并使其穿過電極進(jìn)入有機(jī)層。當(dāng)空穴和 電子流動(dòng)并在有機(jī)層之間復(fù)合時(shí)，產(chǎn)生了光子從而生成了光。在許多應(yīng)用中，認(rèn)為0LED是基于下一代液晶顯示(IXD)和發(fā)光二極管(LED)的應(yīng) 用的替換技術(shù)。常規(guī)0LED具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，與LED或LCD中的晶體層相比，發(fā)現(xiàn)0LED 更薄、更輕且更柔軟。因?yàn)?LED的發(fā)光層更輕，所以0LED的基板可以很柔軟而非很剛硬。 另外，0LED比LED更明亮，不需要像IXD那樣的背光照明，并且耗能比IXD小很多。這些優(yōu) 點(diǎn)對于靠電池工作的設(shè)備(比如手機(jī)和便攜式計(jì)算機(jī))而言是特別重要的。最后，0LED更 容易生產(chǎn)，可以制造成大尺寸，并且具有很大的視場。因?yàn)橛羞@些優(yōu)點(diǎn)，0LED目前的應(yīng)用包 括小屏幕設(shè)備，比如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼相機(jī)；以及大屏幕應(yīng)用，比如未來的 大屏幕電視機(jī)。然而，0LED確實(shí)具有許多缺點(diǎn)。常規(guī)的0LED制造是非常昂貴的。一個(gè)問題是0LED 暴露于大氣中時(shí)易于損壞。使有機(jī)層暴露于濕氣和氧氣可能導(dǎo)致0LED的可用壽命縮減。 例如，在有少量濕氣的情況下，0LED性能迅速惡化。為了解決該問題，在制造期間，必須使 0LED密封。在常規(guī)0LED中，密封是這樣實(shí)現(xiàn)的將玻璃料圖案分配到兩個(gè)基板之間，使玻璃 料熔化并密封，從而產(chǎn)生被密封的氣密的玻璃封裝。使用激光來執(zhí)行使玻璃料圖案熔化并 密封的常規(guī)方法。用常規(guī)激光密封方法來形成密封存在很多問題。電引線從玻璃封裝中出來，以將 0LED連接到其它電路。結(jié)果，在產(chǎn)生密封時(shí)，密封過程必須適應(yīng)電引線。因此，必須布置玻 璃料且必須以如此方式應(yīng)用激光，使得盡管有電引線橫穿玻璃料圖案但仍然維持密封。另外，使用激光會造成0LED上各種負(fù)面的熱效應(yīng)。例如，必須將玻璃料圖案分配 在基板上離有機(jī)材料足夠遠(yuǎn)處，使得激光密封過程并不在有機(jī)材料中引起熱缺陷。另外，非
3均勻的激光特征可以引起熱破壞。例如，如果激光的強(qiáng)度分布、功率或光束尺寸等有變化， 則在玻璃料圖案的寬度和長度上激光可能導(dǎo)致非均勻的接合，從而導(dǎo)致密封得較差。激光密封的一個(gè)常規(guī)方法使用了光掩模來減輕與橫跨電引線進(jìn)行密封相關(guān)聯(lián)的 問題以及密封所導(dǎo)致的熱效應(yīng)。然而，掩模減小了可用于密封的激光功率，結(jié)果，影響了密 封的質(zhì)量和密封所需要的時(shí)間。最終，質(zhì)量和時(shí)間影響了制造成本以及基于0LED的產(chǎn)品的 可用壽命。因此，解決與激光密封0LED相關(guān)聯(lián)的問題將是有益的。激光密封若不帶有影響速 度和質(zhì)量的掩模則將是有益的。最后，以一種改善密封強(qiáng)度和密封均勻性的方式進(jìn)行密封 將是有益的，這將最終增大基于0LED的產(chǎn)品的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
呈現(xiàn)了一種用于激光密封0LED的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，所呈現(xiàn)的方法 和裝置產(chǎn)生了 0LED的更強(qiáng)且更均勻的激光密封。在一個(gè)實(shí)施方式中，呈現(xiàn)了光束定形器。 光束定形器動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)激光束的各種特征以及比如形狀、大小、強(qiáng)度分布、功率、密封速度 和長寬比之類的激光操作，以實(shí)現(xiàn)0LED的更強(qiáng)且更均勻的激光密封。在一個(gè)實(shí)施方式中，光束定形器包括光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)能夠在密封過程中以 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地改變激光束的特征(比如激光束形狀和強(qiáng)度分布)。這樣，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容， 在密封期間調(diào)節(jié)激光束形狀和強(qiáng)度分布，以適應(yīng)電引線、玻璃料圖案的變化以及與激光密 封0LED相關(guān)聯(lián)的熱問題。在一個(gè)實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)光束定形器成為具有若干透鏡，可以組合使用這些透鏡 以改變光束形狀和光束的若干特征。結(jié)果，光束定形器提供了可變光束形狀，而不需要光學(xué) 掩模而實(shí)現(xiàn)0LED設(shè)備的高速均勻密封。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)x和y方向上 的光束尺寸，以匹配于包括角曲率的玻璃料圖案、方向變化以及玻璃料圖案的高度變化。另 外，也可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)激光功率和密封速度并且沿著玻璃料圖案變化，以實(shí)現(xiàn)最佳的密封 性能。在一個(gè)實(shí)施方式中，呈現(xiàn)了一種用于密封0LED的方法。0LED包括基板以及相對 于基板而布置的玻璃料圖案，所述方法包括如下步驟將具有形狀、尺寸和強(qiáng)度分布的特征 的激光束聚焦到玻璃料圖案上；以及當(dāng)激光束橫穿玻璃料圖案時(shí)改變激光束的至少一個(gè)特 征。在另一個(gè)實(shí)施方式中，呈現(xiàn)了用于操作光束定形器的方法。光束定形器包括第一 透鏡、第二透鏡、在第一和第二透鏡之間的距離以及漫射器，所述方法包括如下步驟用光 束定形器產(chǎn)生第一激光束光斑；用第一激光束光斑橫穿玻璃料圖案；以及在橫穿玻璃料圖 案期間用光束定形器產(chǎn)生第二激光束光斑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，呈現(xiàn)了用于密封玻璃封裝的方法。玻璃封裝包括第一基板、 第二基板以及位于第一基板和第二基板之間的玻璃料圖案，玻璃料圖案包括筆直段和彎曲 段，所述方法包括如下步驟將激光束光斑聚焦到玻璃料圖案上，激光束光斑具有中心部分 和邊緣部分，其中激光束光斑的邊緣部分處的功率大于激光束光斑的中心部分處的功率; 以及通過使激光束光斑沿著玻璃料圖案進(jìn)行橫穿，來密封該玻璃封裝。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，提供了一種光束定形器，它能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)特的光束強(qiáng)度分布，比
4如平頂、環(huán)形、M形，且光束具有不同的形狀，比如矩形、圓形和橢圓形。在一個(gè)實(shí)施方式中， 通過在光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡之間插入光學(xué)漫射器以使激光束強(qiáng)度重新分布，從而實(shí)現(xiàn)了光 束定形器。當(dāng)用漫射器實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，光束強(qiáng)度分布受到漫射器控制，同時(shí)通過改變多個(gè) 透鏡之間的相對距離來控制光束尺寸和形狀。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)各種光束以便于可靠地密封。
在一個(gè)實(shí)施方式中，光束定形器產(chǎn)生環(huán)形光束或M形光束，中心處功率較低，邊緣 處功率較高，且具有精確控制的功率強(qiáng)度比(即谷值與峰值之比)。與具有高斯強(qiáng)度分布 的常規(guī)高斯激光束相比，重新定形的光束可以在玻璃料上產(chǎn)生均勻的溫度分布，可以更佳 地利用玻璃料寬度，可以產(chǎn)生更強(qiáng)的接合強(qiáng)度，對相鄰組件的熱影響更少，對基板的破壞更 少。這樣，可以用根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的光束定形器以符合OLED設(shè)備的密封的所有 要求。光束定形器提供了改善的柔韌性、生產(chǎn)率、更佳的密封性能和機(jī)械強(qiáng)度。光束定形器 產(chǎn)生各種光束分布，以匹配于特定的玻璃料尺寸和圖案。各種光束分布消除了對定制掩模 的需求。這樣，根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的密封系統(tǒng)或站點(diǎn)可以用于許多不同產(chǎn)品的大規(guī)模生 產(chǎn)。另外，通過消除掩模和對準(zhǔn)過程，節(jié)省了預(yù)生產(chǎn)時(shí)間，削減了總的成本。最后，與低損玻 璃材料一起使用的光束定形器可以是無損的，使得大部分激光功率聚焦到玻璃料上，并且 可以提高密封速度。最終，根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的光束定形器可以產(chǎn)生更佳的密封性能和更強(qiáng)的機(jī)械 強(qiáng)度。當(dāng)光束分布與玻璃料寬度相匹配時(shí)，可以顯著地提高密封質(zhì)量。當(dāng)使大部分激光(功 率)聚焦到玻璃料上時(shí)，對相鄰區(qū)域造成的熱效應(yīng)得以減輕。這樣，光束定形器可以提供更 均勻的加熱(玻璃料溫度)，更佳地利用玻璃料寬度，更強(qiáng)地接合到基板上，對相鄰組件造 成的熱效應(yīng)更小，對基板造成的破壞更小。


包括在本說明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的某些方面， 并與具體描述一起用于解釋本發(fā)明的原理，而非限制。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的光束定形器的示意圖；圖2示出了沿著玻璃料圖案橫穿的可變光束；圖3示出了在圖1所示光束定形器中實(shí)現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式；圖4示出了光束尺寸對透鏡位置的圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的在焦平面上的光束形狀(由圍繞著中心點(diǎn)的多 個(gè)點(diǎn)勾畫出輪廓)；圖6示出了用于實(shí)現(xiàn)可調(diào)光束尺寸和形狀的透鏡外殼的一個(gè)實(shí)施方式；圖7示出了由具有特定圖案和厚度的大量區(qū)域構(gòu)成的漫射器表面的微結(jié)構(gòu)；圖8A示出了通過在圖1所示光束定形器的多個(gè)透鏡之間添加光束漫射器從而實(shí) 現(xiàn)的光束強(qiáng)度的模擬；圖8B示出了強(qiáng)度分布對位置；圖9示出了用根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的漫射器來實(shí)現(xiàn)的矩形光束的照片；圖10示出了用漫射器產(chǎn)生的光束的強(qiáng)度對位置的圖；圖11示出了當(dāng)使用具有圖10所示強(qiáng)度分布的重新定形的光束時(shí)在不同位置處歸一化的玻璃料溫度(以玻璃料中心溫度進(jìn)行歸一化)對激光暴露時(shí)間。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，呈現(xiàn)了一種用于密封OLED的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施方式 中，呈現(xiàn)了一種用于動(dòng)態(tài)地將激光束定形到玻璃料圖案上的方法和裝置。該方法和裝置能 夠在激光密封過程中實(shí)時(shí)地對激光束進(jìn)行動(dòng)態(tài)定形并動(dòng)態(tài)地改變激光束的特征。這樣，可 以適應(yīng)玻璃料圖案的變化，并且可以實(shí)現(xiàn)更佳的密封。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用多個(gè)光學(xué)透鏡(即光學(xué)系統(tǒng))來實(shí)現(xiàn)光束定形器，選中這 些透鏡或者相對于彼此進(jìn)行調(diào)節(jié)，以在密封過程中實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)地對激光束進(jìn)行定形。在另 一個(gè)實(shí)施方式中，將漫射器置于該光學(xué)系統(tǒng)中，選中和/或調(diào)節(jié)光學(xué)透鏡與漫射器的組合 以動(dòng)態(tài)地對激光束“腳印”(即光束大小和形狀)進(jìn)行定形，并且在密封過程中實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài) 地改變激光束的特征(比如形狀、大小、強(qiáng)度分布、功率和長寬比等)。通過使用光學(xué)透鏡和 漫射器，可以實(shí)現(xiàn)各種光束形狀，比如橢圓、方形、環(huán)形等。另外，在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)調(diào)節(jié) 光束形狀時(shí)，可以動(dòng)態(tài)地改變強(qiáng)度分布，以應(yīng)對玻璃料的變化并且產(chǎn)生更佳的密封。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的光束定形器的示意圖。應(yīng)用激光束1，對位于 覆蓋基板7和支持基板9之間的玻璃料8進(jìn)行密封。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用激光系 統(tǒng)1A(比如基于二極管激光器的系統(tǒng))來產(chǎn)生激光束1?？梢詫?shí)現(xiàn)激光束1成為單模光束 或多模光束等，單模光束具有衍射-受限光束質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，經(jīng)光纖將激光束1 傳遞到光學(xué)系統(tǒng)2。光纖可以是單模光纖或多模光纖。應(yīng)該理解，可以實(shí)現(xiàn)多種激光束產(chǎn)生 設(shè)備，并且預(yù)期落在本發(fā)明的范圍中。在一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)2包括用于對激光束1進(jìn)行定形的多個(gè)透鏡(3，5， 6)。在第二實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)2包括用于對激光束1進(jìn)行定形的多個(gè)透鏡(3，5，6)和 漫射器4。將玻璃料8置于覆蓋基板7和支持基板9之間。在操作過程中，光學(xué)透鏡(3，5，6)相對于彼此進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使激光束1重新成像為 期望的光束形狀和強(qiáng)度分布。例如，三個(gè)透鏡(3，5，6)通過覆蓋基板7將激光束1重新成 像到玻璃料8上。針對基板和玻璃料的最佳性能，選擇激光波長，使得激光對基板是透明的 但被玻璃料吸收。玻璃料8所吸收的激光輻射導(dǎo)致了迅速的局部加熱，從而使玻璃料8熔 化，并在兩個(gè)玻璃基板(7，9)之間形成密封。在操作過程中，激光相對于基板(7，9)和玻璃 料8進(jìn)行移動(dòng)。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，激光束1可以保持靜止，而基板(7，9)和玻璃料8 可以移動(dòng)。在第二實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)2和激光1可以移動(dòng)，而基板(7，9)和玻璃料8可 以保持靜止。在第三實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)2和基板(7，9)可以相對于彼此進(jìn)行移動(dòng)。結(jié) 果，激光連續(xù)地熔化該玻璃料，最終形成兩個(gè)基板(7，9)的密封。圖2示出了沿著玻璃料圖案200進(jìn)行橫穿的可變激光束。例如，圖2示出了從頂 視圖看到的圖1的玻璃料8。示出了玻璃料圖案200 (即從頂視圖看到的圖1的玻璃料8)。 玻璃料圖案200是變化的，并且包括由202表示的筆直段和由204表示的彎曲段?？梢詫?有機(jī)材料206布置在玻璃料圖案200的邊界之內(nèi)。另外，電引線208可以橫跨玻璃料圖案 200的路徑。有機(jī)材料206通常與玻璃料圖案200間隔開(210示出了這種間隔)，以避免 激光密封所導(dǎo)致的熱效應(yīng)。也示出了可變激光束的腳印(212，214)。腳印212和腳印214 代表了當(dāng)激光束橫穿玻璃料圖案200的不同段時(shí)經(jīng)圖1所示光束定形器重新定形過的同一激光束(即在不同時(shí)刻的激光束)。腳印212可以代表當(dāng)激光橫穿玻璃料圖案200的筆直部分202時(shí)的可變激光束。 這樣，可以實(shí)現(xiàn)腳印212成為可能更合適的橢圓光束，因?yàn)樵诠P直段202上橢圓光束可以以 更高的速度覆蓋更大的表面積，同時(shí)還能保持在筆直段202的邊界之內(nèi)。腳印214可以代 表當(dāng)激光橫穿玻璃料圖案200的彎曲部分214時(shí)的可變激光束。這樣，可以實(shí)現(xiàn)腳印214 成為可能更合適的圓形光束，因?yàn)樵诩す馐鴻M穿玻璃料圖案200的彎曲段204時(shí)圓形腳印 可以提供合適的尺寸并保持均勻的光束特征。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，在操作期間，可以實(shí)現(xiàn)激光束成為具有第一腳印(比如橢圓 腳印212)，以第一速度進(jìn)行移動(dòng)，以第一功率進(jìn)行操作，并且包括第一強(qiáng)度分布。在第二實(shí) 施方式中，例如，沿著玻璃料圖案200的彎曲部分204，可以實(shí)現(xiàn)激光束成為具有第二腳印 (比如圓形腳印214)，以不同于第一速度的第二速度進(jìn)行移動(dòng)，以不同于第一功率等級的 功率等級進(jìn)行操作，并且提供不同于第一強(qiáng)度分布的第二強(qiáng)度分布。這樣，在密封期間，可 以實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)激光束，以適應(yīng)玻璃料圖案中的任何非均勻性。在一個(gè)實(shí)施方式中，非 均勻性可以包括玻璃料圖案中的任何變化，比如高度、寬度、方向等，非均勻性還可以包括 影響密封操作或妨礙密封的任何附加問題，比如與有機(jī)材料的間隔、玻璃料圖案中的障礙 物、玻璃料上的溫度分布的要求(即均勻分布)、恰當(dāng)?shù)乩貌ＡЯ蠈挾?、很?qiáng)的接合強(qiáng)度、 對相鄰組件造成的熱效應(yīng)、對基板造成的破壞等。將OLED夾在玻璃基板和覆蓋玻璃之間，用玻璃料將這兩種基板密封到一起以形 成玻璃封裝。玻璃料圖案200所形成的玻璃料密封通常位于玻璃封裝的外邊緣上。電引線 208穿過玻璃料圖案200并連接到外部電路。電引線208的存在使得密封很困難，因?yàn)榉峭?明的電引線208可能在玻璃料圖案200中引起變化或不連續(xù)性，并且具有不同的吸收特性， 這些吸收特性可能產(chǎn)生不均勻的激光吸收并影響密封質(zhì)量。因?qū)嵝缘牟町悾娨€208 也引入了不同的動(dòng)態(tài)熱行為。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，當(dāng)激光遇到電引線208時(shí)，激光功率會改變，使得玻璃料溫度 可以是不變的從而獲得最佳的密封質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，光束應(yīng)該稍稍小于玻璃料，以 避免對電引線和有機(jī)材料206造成不想要的熱效應(yīng)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可能有益的是，讓激光束覆蓋較長的一段玻璃料，使得它可 以以更高的速度來密封玻璃料，因?yàn)樵谛螤睢⒐β屎兔芊馑俣戎g有一定的關(guān)系(即，使激 光束在玻璃料圖案上橫穿)。例如，具有第一形狀和較高功率的第一光束可以比具有第二形 狀和較低功率的第二光束更快地進(jìn)行橫穿。在另一個(gè)示例中，將形狀改為橢圓形并調(diào)節(jié)功 率和密封速度，可減小密封期間的殘余應(yīng)力，因?yàn)榕c小圓形光束相比橢圓形光束可以更慢 地對玻璃料進(jìn)行加熱和冷卻，這是考慮到玻璃料與激光束的反應(yīng)時(shí)間更長(即，考慮到橢 圓形要花更長的時(shí)間使光斑在玻璃料上橫穿)，由此減小了溫度梯度和所引入的應(yīng)力。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)。圖3代表了圖1所示光束定形器2 的三個(gè)透鏡(3，5，6)。透鏡302對應(yīng)于圖1的透鏡3，透鏡304對應(yīng)于圖1的透鏡5，透鏡 306對應(yīng)于圖1的透鏡6。在一個(gè)實(shí)施方式中，光源(比如激光二極管300)產(chǎn)生穿過第一 透鏡302、第二透鏡304到達(dá)第三透鏡306的激光。激光源300可以是二極管激光器或其它 類型的激光器，比如Nd: YAG激光器、光纖激光器、或二極管-泵浦的固體激光器。激光束可 以由光纖來傳輸。
在一個(gè)實(shí)施方式中，可以用柱面透鏡來實(shí)現(xiàn)第一透鏡302?？梢杂弥嫱哥R來實(shí)現(xiàn) 第二透鏡304，以及可以是用非球透鏡來實(shí)現(xiàn)第三透鏡306。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以用兩 個(gè)不同的柱面透鏡(302，304)在兩個(gè)垂直的方向上(即X和Y)實(shí)現(xiàn)不同的圖像放大率，因 為柱面透鏡僅僅影響一個(gè)方向上的光束傳播。非球透鏡提供了一種減小光學(xué)像差的簡單方 式。結(jié)果，可以將圓形光束轉(zhuǎn)換成橢圓光束，反之亦然。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，可以用兩 個(gè)柱面透鏡來調(diào)節(jié)激光束的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)非球透鏡成為調(diào)節(jié)激光束的方向。
在一個(gè)實(shí)施方式中，透鏡離激光二極管的距離分別是15. 77mm、40mm和35. 6mm，并 在下面提供的表格I中示出透鏡參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，圖3的光學(xué)系統(tǒng)包括多個(gè)光學(xué) 透鏡(302，304，306)，這些透鏡可以提供可變的橢圓光束，其長寬比從1. 5到至少3.0。通 過改變兩個(gè)柱面透鏡之間的距離，可以調(diào)節(jié)激光束的長寬比。恰當(dāng)?shù)剡x擇光束的長寬比，使 得沿著玻璃料的密封是最佳的，同時(shí)對相鄰組件造成的熱效應(yīng)是最小的。例如，可以將直徑 為1. 5mm的激光二極管光纖300轉(zhuǎn)換成0. 8X1. 5mm的橢圓光束。通過改變示出為308的透 鏡302和304之間的距離，可以將橢圓光束從0. 8X1. 5mm改為0. 82X2. 2mm。表格I.透鏡參數(shù) 圖4示出了光束尺寸對透鏡位置的圖。圖4描繪了透鏡304和透鏡302之間的距 離的變化(即，圖3的308)是如何影響激光束的形狀的。如圖4的曲線圖所示，透鏡304 和透鏡302之間的距離的變化實(shí)質(zhì)上改變了 Y軸上的光束形狀，但在X軸上具有非常少的 影響。這種獨(dú)特的特征允許激光束的橢圓形腳印在玻璃料圖案的角落處發(fā)生變化，正如圖 2所示那樣(即214)，使得它可以匹配于玻璃料寬度的變化和取向，從而使激光束能夠以合 適的激光特征橫穿該角落并且密封得更好。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，必須注意到，改變光束形狀導(dǎo)致了功率強(qiáng)度變化，這可能要求 密封速度變化，以便獲得最佳的密封。當(dāng)使用相同的激光功率時(shí)，可以用光束尺寸差異來估 算功率差異。例如，使用0.82X2. 2mm光束的筆直線段以及使用0. 8X1. 5mm光束的角落之 間的功率強(qiáng)度差異可以是
50%，假定了相同的激光功率。為 了獲得相同的密封狀況，在角落處，玻璃料移動(dòng)速度應(yīng)該快大約50 %，或者如果期望速度不 變，則激光功率應(yīng)該低大約50%。圖5示出了在光束定形器使光束重新定形之后光束形狀的示例(即圖1)。圍繞著 中心點(diǎn)的八個(gè)點(diǎn)刻畫出了橢圓光束的邊緣輪廓。產(chǎn)生圓形的激光源(即圖3的300)，經(jīng)圖 3所示光學(xué)系統(tǒng)處理之后，得到橢圓形的光束。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，當(dāng)兩個(gè)柱面透鏡(302， 304)相對于彼此進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可以從圓形的激光源(即300)中產(chǎn)生圖5所示的橢圓形光
束ο
圖6示出了用于實(shí)現(xiàn)可調(diào)光束尺寸和形狀的透鏡外殼的一個(gè)實(shí)施方式。透鏡外 殼代表了用于實(shí)現(xiàn)圖1的光束定形器的物理裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，通過將透 鏡安裝在圖6的機(jī)械外殼中，實(shí)現(xiàn)了透鏡的調(diào)節(jié)。如圖6所示，相對于第一光纖安裝件600 來安裝第一透鏡610，并且使其預(yù)先對準(zhǔn)，同時(shí)，在不同的外殼中安裝第二柱面透鏡620和 非球透鏡630。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過使透鏡620和630 —起移動(dòng)，同時(shí)保持光纖和透鏡 610位置不變，就實(shí)現(xiàn)了透鏡之間的距離變化。這種距離變化可以手動(dòng)進(jìn)行，或者通過計(jì)算 機(jī)控制臺進(jìn)行。在這種距離變化期間，所有的透鏡應(yīng)該保持在相同的光軸上以減少光學(xué)失 真。改變多個(gè)透鏡之間的距離的一種方法使用了圓柱形安裝件，其中使用高精度圓柱形管 子將所有的光學(xué)組件安裝在外殼中。每一個(gè)高精度管子都具有相同的外直徑，并且被插入 具有相同內(nèi)直徑的另一個(gè)管子中。外部管子和內(nèi)部管子之間的間隙應(yīng)該小于20微米。通 過使用位于外部管子的槽中的另外的銷子，可以使透鏡外殼的取向保持對準(zhǔn)。然后，通過使 用常規(guī)透鏡安裝方法或使用粘合劑進(jìn)行粘合，就可以將透鏡安裝到上述外殼中。在一個(gè)實(shí) 施方式中，每個(gè)透鏡外殼必須具有高精度參考表面以便對準(zhǔn)透鏡位置。每個(gè)透鏡的位置容 許偏差通常是小于10微米。應(yīng)該理解，盡管示出并討論了一個(gè)透鏡配置，但是更精密的多元件透鏡可以替換 每個(gè)透鏡以優(yōu)化性能，這種多元件透鏡由多個(gè)凸透鏡和凹透鏡構(gòu)成。例如，在一個(gè)實(shí)施方式 中，也可以用許多球形透鏡來替換非球透鏡，以實(shí)現(xiàn)相似的功能。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)各種方法來改變光束尺寸。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)需 要大光束時(shí)，可以通過使光束散焦，來調(diào)節(jié)玻璃料上的光束尺寸(即腳印)。在這種情況下， 可以使光束增大到幾個(gè)毫米。通過改變透鏡焦距，也可以實(shí)現(xiàn)更大的光束尺寸，使得更大的 放大率得以實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，凸的和凹的柱面透鏡的組合可以替換每個(gè)柱面透鏡， 使得通過改變這些透鏡之間的距離就可以調(diào)節(jié)有效的焦距。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的漫射器。在一個(gè)實(shí)施方式中，定義漫射器為一 種折射光學(xué)元件，它接收激光束并且使光重新分配成幾乎任何所期望的圖案。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，具有微結(jié)構(gòu)(該微結(jié)構(gòu)在表面上具有不同形狀和厚度)的漫 射器通過改變輸入光束的每一段的相位，使輸入光束變向。另外，漫射器對于對準(zhǔn)狀況并不 敏感，并不影響輸入光束的偏振。它們可以是由熔融石英、硅、塑料、或其它材料制成的，覆 蓋從193nm到20um的波長范圍。在微處理的幫助下，可以制造根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的漫射 器使之具有最小零量級的熱光斑(通常小于1%)，并且效率高達(dá)95%。使漫射器有效的結(jié) 構(gòu)被稱為散射中心。這些是基本的表面單元，用于將輸入光引導(dǎo)至不同的方向上。在一大 塊面積上數(shù)百萬散射中心的聚集共同提供了漫射器的散射性質(zhì)。典型的散射中心是微透鏡 元件，正如圖7所示。為了實(shí)現(xiàn)大于90%的轉(zhuǎn)換效率，單獨(dú)地設(shè)計(jì)每個(gè)散射中心以實(shí)現(xiàn)某一 項(xiàng)光控制任務(wù)。仔細(xì)設(shè)計(jì)和制造表面結(jié)構(gòu)以及散射中心的統(tǒng)計(jì)學(xué)分布。光學(xué)漫射器的使用使得有可能實(shí)現(xiàn)具有任何光束強(qiáng)度分布形狀的幾乎任何激光 束形狀。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，可以用漫射器來調(diào)節(jié)激光束的特征，比如光束強(qiáng)度分 布、發(fā)散角和光束形狀。例如，可以用漫射器來調(diào)節(jié)光束的強(qiáng)度分布。在一些情況下，需要 具有特定強(qiáng)度分布的光束，比如平頂型和環(huán)形，以優(yōu)化密封強(qiáng)度和質(zhì)量。這可以通過在多個(gè) 透鏡之間插入光束漫射器而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，為了用均勻的加熱來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)密封，需 要一種具有中心加深的強(qiáng)度分布的光束(即M形分布)。實(shí)現(xiàn)這種強(qiáng)度分布的關(guān)鍵是選擇能夠?qū)⒏咚箯?qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成M形分布的漫射器，該M形分布具有最小的剩余零量級(即中 心峰值)。在玻璃料密封過程中，光束形狀和強(qiáng)度分布對于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)密封而言是特別重要的。 在一個(gè)實(shí)施方式中，用漫射器將高斯光束(其中心強(qiáng)度更高些)轉(zhuǎn)換成環(huán)形光束(光束中 心強(qiáng)度低于光束邊緣的強(qiáng)度)。圖8A示出了光束強(qiáng)度分布，這是通過在圖1所示光束定形 器的多個(gè)透鏡之間添加光束漫射器而實(shí)現(xiàn)的。圖8B是強(qiáng)度分布對位置的示例。漫射器將來 自原始圓形光束的功率重新分配到邊緣，上述透鏡將光束重新成像成圖8A所示的橢圓環(huán)。 在本實(shí)施方式中，漫射器控制光束強(qiáng)度分布，而透鏡則控制光束大小。使用不同的漫射器可 以改變功率強(qiáng)度，而不改變光束形狀，同時(shí)，改變透鏡距離導(dǎo)致了不同的光束尺寸，而不改 變光束強(qiáng)度分布。因此，根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的光束定形器(即圖1)可以獨(dú)立地控制光束 尺寸和功率強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，用漫射器將圓形高斯光束轉(zhuǎn)換成類似于矩形的光束，且在該 光束上強(qiáng)度相當(dāng)?shù)鼐鶆?，或者邊緣處?qiáng)度稍稍高一些，正如圖9所示那樣。在這種情況下， 長寬比也受到透鏡距離的控制。當(dāng)用光束進(jìn)行玻璃料密封時(shí)，光束從沿著筆直部分的約為 2-4的長寬比變?yōu)榻锹涮幍募s為1的長寬比，以避免對電引線和顯示元件造成潛在的破壞。 根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，可以構(gòu)造一種新的光束分布。在激光束的中心處功率強(qiáng)度較 低，當(dāng)從激光束的中心移至激光束的邊緣時(shí)功率強(qiáng)度在增大。對于0. 7mm寬的玻璃料，玻璃 料邊緣和玻璃料中心之間的功率強(qiáng)度之比是3. 23，正如圖10所示。當(dāng)用這種光束照射該玻 璃料時(shí)，橫跨玻璃料寬度的溫度差顯著小于使用光學(xué)掩模的高斯光束的常規(guī)情況。這種橫 跨玻璃料寬度的更均勻的溫度導(dǎo)致了玻璃料的均勻加熱，因此，玻璃料到基板的接合在上 述寬度上更均勻，實(shí)現(xiàn)了更佳地利用玻璃料寬度。因?yàn)椴ＡЯ辖雍厦娣e更大了且機(jī)械強(qiáng)度 更強(qiáng)了，所以這種新的光束分布可以增大經(jīng)密封的OLED設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)光束穿過含橫跨玻璃料的電引線的區(qū)域時(shí)，激光功率就減 小了，同時(shí)密封速度保持不變。因?yàn)閰^(qū)域中的玻璃料體積小于不帶電引線的區(qū)域中的玻璃 料體積，所以減小功率可以避免該區(qū)域的過度加熱，由此防止對電引線造成潛在的破壞。功 率減小取決于玻璃料和電引線兩者的尺寸和材料。通常，功率應(yīng)該減小至小于15%，較佳 地，小于10%。也應(yīng)該理解，盡管已結(jié)合本發(fā)明的某些示例性和具體方面對本發(fā)明作了詳細(xì)描 述，但是不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明就限于這些描述，因?yàn)樵诓槐畴x如所附的權(quán)利要求書中定義的 本發(fā)明的寬廣的范圍的情況下，大量修改都是可能的。
權(quán)利要求
一種用于密封OLED的方法，所述OLED包括基板以及相對于基板布置的玻璃料圖案，所述方法包括如下步驟使具有形狀、尺寸和強(qiáng)度分布的特征的激光束聚焦到玻璃料圖案上；以及當(dāng)激光束橫穿玻璃料圖案時(shí)，改變激光束的至少一個(gè)特征。
2.如權(quán)利要求1所述的用于密封OLED的方法，其特征在于， 所述至少一個(gè)特征是形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的用于密封OLED的方法，其特征在于， 所述至少一個(gè)特征是尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的用于密封OLED的方法，其特征在于， 所述至少一個(gè)特征是強(qiáng)度分布。
5.如權(quán)利要求1所述的用于密封OLED的方法，其特征在于，所述玻璃料圖案包括筆直段和彎曲段，在筆直段上執(zhí)行使激光束聚焦的步驟，在彎曲 段上執(zhí)行改變激光束的至少一個(gè)特征的步驟。
6.一種用于密封玻璃封裝的方法，所述玻璃封裝包括第一基板、第二基板以及位于第 一基板和第二基板之間的玻璃料圖案，所述玻璃料圖案包括筆直段和彎曲段，所述方法包 括如下步驟使激光束光斑聚焦到玻璃料圖案上，激光束光斑具有中心部分和邊緣部分，其中，激光 束光斑的邊緣部分處的功率大于激光束光斑的中心部分處的功率；以及 通過使激光束光斑沿著玻璃料圖案橫穿，來密封所述玻璃封裝。
全文摘要
實(shí)現(xiàn)光束定形器以密封OLED。光束定形器包括第一和第二透鏡以及光束定形器。改變第一、第二透鏡和光束定形器相對于彼此的相對位置，就能夠使光束定形器產(chǎn)生具有不同形狀和強(qiáng)度分布的激光束。
文檔編號H01L51/52GK101842918SQ200880114606
公開日2010年9月22日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者A·劉, L·張 申請人:康寧股份有限公司