封装预压紧结构和方法以及基于磁性材料的激光封装装置与流程

本发明涉及OLED封装领域，特别涉及封装预压紧结构和方法以及基于磁性材料的激光封装装置。

背景技术：

近年来，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)因具有自发光、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。

OLED器件主要包括透明基板玻璃、TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)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^-6g/m²/day，O₂<10^-4cc/m²/day/atm。

中空玻璃/金属+UV胶边缘密封+干燥剂、激光玻璃粉封装以及薄膜封装是AMOLED气密性封装技术中较为主流的三种封装技术。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。

激光封装属于低温激光热传导焊的一种，其主要利用特定波长(如808nm/810nm)红外激光束对已预烧结固化在玻璃盖板面，对上述红外光波段波长具有高吸收性的玻璃膏料轮廓进行选择性的加热、冷却以形成具有优异气密性的AMOLED封装。激光封装相对于UV胶及薄膜封装具有以下优势：(1)适合顶部发光的OLED应用；(2)封装工艺成熟，气密性优；(3)适合制作结构紧凑的触摸屏。

不过，由于激光封装对封接处的间隙非常敏感，将会导致裂纹、空洞、彩纹、分层等缺陷，严重影响封装强度及气密性并导致封装工艺窗口变窄而影响封装工艺的可靠性，而在整个封装过程中影响其键合面间隙的因素有很多：

(1)玻璃料颗粒均匀性不够、玻璃料流动性差、玻璃料易结晶，导致预烧结后的玻璃料拟键合面不平，通常需要对其进行磨平，以将玻璃料对应拟键合面厚度变化控制在2μm-4μm之间，打磨后需要利用超声波低温清洗上层玻璃基板上的碎屑，并且将其放入真空坩埚中保持100℃烘烤6小时以上。这种现象对于早期熔点较高的玻璃料非常明显，通常需要在封装过程中施加较大的预压紧力以增大其流动性；

(2)预烧结过程中，有机溶剂未充分挥发，导致封装过程中存在大量气泡，进而影响键合面的键合强度；

(3)UV预封装过程中，其真空度不足，或存在缓慢漏气现象，导致在封装过程中上下键合面不能充分接触，进而影响封装强度；

(4)周线封装过程中，因已键合区域下塌，导致未封装区域产生翘曲，影响键合面在封装过程中未能充分接触，进而影响封装强度。

针对上述现象，美国专利US20090069164(申请号：12/087,094，公开日：2009年3月12日)提出改进玻璃粉的颗粒均匀性来降低预烧结后玻璃粉烧结体的厚度不均匀，利用直径3um的玻璃基材和3um～7um的玻璃填充料，以及玻璃膏印刷过程中各种保持低温和避免氧化来保证获得较好的玻璃浆料膜厚的均匀性。

美国专利US2009023354(国际公开日：2011年2月17日，国际公开号：WO2011018185A)提出用机械预压紧的方法保持封装过程中上层玻璃盖板上的玻璃料尽可能地与玻璃基板贴近，减小间隙。

专利US20100130091(申请号：12/276,771，公开日：2010年5月27日)提出利用真空预压紧的办法来压紧上下层玻璃基板，使得玻璃料充分与玻璃基板贴近，减小间隙影响。另外，在利用对叠设备将带有预烧结玻璃料的封装玻璃盖板与带有OLED发光层及电极的玻璃基板对叠形成玻璃基板对时，为了防止水蒸气和氧气进入OLED器件，故需要在带有一定真空度的隔绝设备内进行UV预封装。为此，UV预封装程序除了防止封装过程中水蒸汽和氧气进入OLED器件外，还可以利用封装基板对中的负压提供一定的预压紧力。不过该UV预封装过程与上述真空预压紧方案存在冲突。

不过，真空预压紧装置需要非常复杂的机械结构及气压控制回路，且为了避免与封装光路的干涉，很难获得大基板条件下的均匀预压紧效果；而对于机械预加紧装置，因其需要避开激光束，而激光封装的芯片布局是任意的，尤其是多激光束并行封装条件下，其调整的灵活性受到限制，且机械预压紧有可能造成玻璃的破裂。

为提高激光封装的一致性、灵活性及产率，现有技术中提出了准同步封装，即利用高速扫描激光束重复扫描拟封装玻璃料轮廓线，使得封装玻璃料轮廓线上的每个封装点的温度准同步梯次增加至软化点以上。不过，实验表明：由于在封装过程中，其封装玻璃料轮廓线上任一封装点温度基本一致，即其变形及下榻层度一致，这就导致其在封装过程中，因其已封装下塌区域无法给封装加热软化点提供必要的预压紧力，故存在空洞等影响封装质量的缺陷。

具体如图1所示，准同步封装后的显微照片显示其表面存在分布密集的白色孔洞01，而这些白色孔洞01会严重影响封装的键合强度。对比准同步封装及周线扫描封装，因封装过程中的预压紧力不足时导致上述白色孔洞01缺陷发生的关键原因所在，并导致准同步封装的工艺窗口变窄，影响其对应封装工艺的可靠性。鉴于机械式预压紧装置存在与封装光路干涉、封装适应性差，需要根据不同的封装芯片布局调整对应夹持机构的布局，并需在封装过程中动态调节夹持机构压板相对于封装芯片的拓扑关系，需要复杂的控制机构及算法；真空吸附方案，则存在与现有UV预封装以防止在封装及转移过程中外界水蒸气和氧气进入器件的工艺需求相矛盾的缺陷，且实验已经表明仅依靠真空吸附所产生的预压紧力不足以满足准同步预压紧的工艺需求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了封装预压紧结构和方法以及基于磁性材料的激光封装装置，用以解决对准同步封装因预压紧力不足而在封装过程中易产生孔洞的工艺缺陷且预压紧对封装光路干涉的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种封装预压紧结构，包括

一玻璃基板对，从上至下包括上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板含有磁性材料；

一基板载台，用于承载待封装的所述玻璃基板对，所述基板载台内分布有电磁单元，所述电磁单元与所述上玻璃基板的磁性材料产生电磁效应，使得所述上玻璃基板与所述下玻璃基板之间预压紧。

作为优选，所述上玻璃基板面对所述下玻璃基板的一面固定含有所述磁性材料的玻璃料。

作为优选，所述含有磁性材料的玻璃料在所述上玻璃基板上形成为设定的封装图案。

作为优选，所述磁性材料采用粉末状软磁性材料。

作为优选，所述上玻璃基板面对所述下玻璃基板的一面固定含有所述磁性材料的玻璃料，所述含有磁性材料的玻璃料为所述粉末状软磁性材料与玻璃粉混合而成。

作为优选，所述下玻璃基板上固化有预烧结后的玻璃料。

作为优选，所述电磁单元采用电磁铁阵列。

本发明还提供一种封装预压紧方法，提供一内部设置有电磁单元的基板载台，用于承载待封装的玻璃基板对，从上至下包括上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板含有磁性材料，当打开所述电磁单元时，所述电磁单元与所述上玻璃基板的磁性材料产生电磁效应，使得所述上玻璃基板和所述下玻璃基板之间预压紧。

作为优选，所述上玻璃基板面对所述下玻璃基板的一面固定含有所述磁性材料的玻璃料。

作为优选，所述含有磁性材料的玻璃料在所述上玻璃基板上形成设定的封装图案。

作为优选，所述磁性材料采用粉末状软磁性材料。

作为优选，所述含有磁性材料的玻璃料为所述粉末状软磁性材料与玻璃粉混合而成。

作为优选，所述下玻璃基板上固化形成预烧结后的玻璃料。

作为优选，所述电磁单元采用电磁铁阵列。

本发明还提供一种基于磁性材料的激光封装装置，从上至下包括：

激光源，用于提供封装的激光；

激光振镜，用于调整激光的光路；

一如上所述的封装预压紧结构，当所述上玻璃基板与所述下玻璃基板之间预压紧时，激光源提供的激光对所述玻璃基板对进行封装。

作为优选，所述激光振镜从上至下包括镜头组和聚焦镜，所述镜头组位于所述激光源和所述聚焦镜之间。

作为优选，所述镜头组包括X向偏振镜片和Y向偏振镜片。

作为优选，所述激光源提供的激光波长为808nm或904nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的封装预压紧结构和方法，以及采用上述预压紧结构的基于磁性材料的激光封装装置，其在用于放置待封装的玻璃基板对的基板载台内设置电磁单元，在玻璃基板对的上玻璃基板设置有含有磁性材料的玻璃料，打开电磁单元，电磁单元与上玻璃基板中的磁性材料产生电磁效应，使得上玻璃基板与基板载台之间产生吸引力，则位于上玻璃基板与所述基板载台之间的下玻璃基板，与上玻璃基板之间形成预压紧，在预压紧的同时，使用激光封装装置对两层玻璃基板进行激光封装，这样既能保证预压紧力足够，还不会对同步进行激光封装产生干扰，使用磁力相互吸引的原理，无需布置复杂的机械结构，即可实现预压紧，因此简化了结构，提高了生产效率。

附图说明

图1为现有技术中准同步封装后的OLED显微结构照片；

图2为本发明提供的激光封装装置结构示意图。

图1中：01-白色孔洞；

图2中：100-激光振镜、110-X向偏振镜片、120-Y向偏振镜片、130-聚焦镜、200-玻璃基板对、210-上玻璃基板、220-下玻璃基板、300-基板载台、310-电磁铁阵列、400-玻璃料图案、500-激光。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参照图2，本发明提供一种基于磁性材料的激光封装装置，从上至下包括：

激光源，用于提供封装的激光；

激光振镜，用于调整激光的光路；

一封装预压紧结构。

使用上述激光封装装置可以利用磁力相互吸引的原理，使得待封装的物体进行预压紧，并能够同步进行激光封装。

具体地，本发明提供的封装预压紧结构，具体包括

一玻璃基板对200，从上至下包括上玻璃基板210和下玻璃基板220，所述上玻璃基板210含有磁性材料，该磁性材料位于上玻璃基板210面对下玻璃基板220的一面上，该磁性材料采用粉末状软磁性材料，其与玻璃粉按特定比例配比形成含有磁性材料的玻璃料，该玻璃料在上玻璃基板210面对下玻璃基板220的一面上形成为设定的封装图案，在下玻璃基板220面对上玻璃基板210的一面上形成有预烧结后固化的玻璃料图案400，该玻璃料图案400与上述封装图案相互配合，使得两者形成OLED内的联通电路。

一基板载台300，用于承载待封装的所述玻璃基板对200，所述基板载台300内分布有电磁单元，具体为设置于基板载台300内或者表面的电磁铁阵列310，打开电磁铁阵列310时，电磁铁阵列310与所述上玻璃基板210的磁性材料产生电磁效应，两者相互吸引，使得所述上玻璃基板210与基板载台300之间相互吸引，从而位于上玻璃基板210与基板载台300之间的所述下玻璃基板220与上玻璃基板210之间形成预压紧。

本发明提供的基于磁性材料的激光封装装置中，所述激光源提供的激光500的波长为808nm或904nm，激光振镜100从上至下包括镜头组和聚焦镜130，所述镜头组位于所述激光源和所述聚焦镜130之间，所述镜头组包括X向偏振镜片110和Y向偏振镜片120。在上玻璃基板210和下玻璃基板220之间预压紧的同时，激光源提供的激光500依次经过X向偏振镜片110、Y向偏振镜片120、聚焦镜130到达玻璃基板对200上，对已经进行预压紧的预压紧范围内的玻璃基板进行激光封装。

本发明还提供一种封装预压紧方法，提供一内部设置有电磁单元的基板载台300，用于承载待封装的玻璃基板对200，从上至下包括上玻璃基板210和下玻璃基板220，所述上玻璃基板210含有磁性材料，当打开所述电磁单元时，所述电磁单元与所述上玻璃基板210的磁性材料产生电磁效应相互吸引，使得所述上玻璃基板210和所述下玻璃基板220之间预压紧。

具体地，所述上玻璃基板210面对所述下玻璃基板220的一面固定含有所述磁性材料的玻璃料，该含有磁性材料的玻璃料由粉末状的软磁性材料和玻璃粉按特定比例配制而成，并在上玻璃基板210面上形成设定的封装图案，与下玻璃基板220面对上玻璃基板210的一面上形成的预烧结后的玻璃料图案400相对应。

较佳地，上述电磁单元采用电磁铁阵列310。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的封装预压紧结构和方法，以及采用上述预压紧结构的基于磁性材料的激光封装装置，其在用于放置待封装的玻璃基板对200的基板载台300内设置电磁单元，在玻璃基板对200的上玻璃基板210设置有含有磁性材料的玻璃料，打开电磁单元，电磁单元与上玻璃基板210中的磁性材料产生电磁效应，使得上玻璃基板210与基板载台300之间产生吸引力，则位于上玻璃基板210与所述基板载台300之间的下玻璃基板220，与上玻璃基板210之间形成预压紧，在预压紧的同时，使用激光封装装置对两层玻璃基板进行激光封装，这样既能保证预压紧力足够，还不会对同步进行激光封装产生干扰，使用磁力相互吸引的原理，无需布置复杂的机械结构，即可实现预压紧，因此简化了结构，提高了生产效率。

本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例，显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。