专利名称：封装装置及封装方法
技术领域：
本发明涉及平板显示器的制造工艺领域，尤其涉及一种可控喷射流体压紧系统以及使用该系统完成激光玻璃料封装的方法。
背景技术：
平板显示器(Flat Panel Display)自20世纪90年代开始迅速发展,并逐步走向成熟，广泛应用于家用电器、电脑和通讯产品中。平板显示器分为主动发光和被动发光两类。前者指显示媒质本身发光而提供可见辐射的显示器件，包括等离子显示器(PDP)、真空荧光显示器(VFD)、场发射显示器(FED)、电致发光显示器(LED)和有机发光二极管显示器(OLED)等。后者指本身不发光，而是利用显示媒质被电信号调制后，其光学特性发生变化，对环境光和外加电源(背光源、投影光源)发出的光进行调制，在显示屏或银幕上进行显示的器件，包括液晶显示器(LCD)、微机电系统显示器(DMD)和电子油墨(EL)显示器等。而从产值而言，目前主要以IXD、PDP、0LED为平板显示的三大支柱，其中IXD和TOP相对成熟，而OLED作为下一代显示技术，在色域、视角、能耗、外形轻薄、响应速度等主要指标方面相较于IXD和PDP都有明显优势，另外，OLED还具有可制成柔性显示器件的特殊性质，因而OLED显示器件未来的发展前景非常广阔。但从现阶段来看，由于材料和工艺原因，OLED器件还存在工作寿命较短的问题，对OLED技术的产业化进程和应用造成了较大的阻碍。除了早期有机发光材料本身寿命不够理想外，更重要的原因在于有机发光材料对氧气和水汽的高度敏感，水汽和氧气的渗入，会造成OLED器件内阴极氧化、脱膜、有机层结晶等效应，致使器件提前老化乃至损坏，出现常见的有黑点、像素收缩和光强衰减等现象。按照商用化产品的要求，OLED器件至少达到工作寿命10，000小时和存储寿命50，000小时，水汽渗透率(WVTR)小于10_6g/m2/day，氧气渗透率(OTR)小于l(T5cc/bar/m2/day,对于水氧的渗透率要求明显高于IXD。目前应用于OLED器件封装的主要技术有UV胶封盖式密封和薄膜密封两种技术，前者由于使用大分子的环氧树脂材料，材料内存在许多微细孔，仍无法完全阻止环境中的水汽和氧气的渗入，所以利用该种技术封装的器件寿命还不够理想；进一步的改进措施是在密封体内预置干燥材料，来提高产品寿命，这样就带来工艺环节、成本及设备购置等问题，并且其寿命提高程度有限；而薄膜封装采用多种无机或有机薄膜淀积在OLED有机发光材料上形成水汽和氧气的隔离层，但相关材料的实际表现还远远不及传统的UV胶盖式密封加干燥剂的方法，所以还需要较长时间的封装材料研发和改进。
事实上，低熔点玻璃粉作为一种先进的焊接材料，具有较低的熔化温度和封接温度，良好的耐热性和化学稳定性，很高的机械强度，可实现玻璃、陶瓷、金属、半导体间的相互封接，因而被广泛应用于真空和微电子技术、激光和红外技术、高能物理、能源、宇航、汽车等众多领域。US6998776提出利用激光辐射源照射熔融材料的方法应用于OLED器件的玻璃密封，采用激光封装的好处在于局部非接触式加热，对OLED等温度敏感器件热影响区域小；由于是同质封装，可获得一致和密实的封装强度，很好地隔绝水汽和氧气，达到比UV胶盖式封装性能更好、寿命更久的效果；另外，封装线的宽度和厚度可以很小，对器件的轻薄和宽视域有明显好处。激光玻璃粉封装的主要工艺过程是将低温熔融玻璃粉制成膏状，利用喷胶或丝网印刷方法涂布在封装盖玻璃基板的封装线上，然后将封装盖玻璃基板放入真空坩锅中进行预烧结。完成预烧结的封装盖板对位准确后叠放在OLED玻璃基板上，再利用激光扫描封装线，再次熔融后的玻璃料可以将上下玻璃基板牢固地粘结起来，冷却后即可形成封装结构。然而，激光封装对封接处的间隙很敏感，需要保持焊接过程中间隙不发生很大的变化，典型的最大允许的焊缝间隙不大于材料厚度的O. I倍。而当前在OLED激光玻璃粉封装过程中，存在如US2010/0118912所指出的，在封装盖玻璃基板上涂布玻璃膏时可能会存在一些缺陷，比如凸点、空洞和厚度差异，这些缺陷可能导致最终产品封装失效。由于这些缺陷问题的存在，造成了激光封装的良率较低。因而，US2010/0130091提出用真空压紧密封玻璃体的办法压紧上下两层玻璃基板，使得玻璃料尽可能地与玻璃基板接近，降低间隙影响，然而真空压紧方案无法获得在大基板条件下均匀的压紧效果，特别是当封装玻璃采用US2007/0267972所述的预封装之后；而US2009/0233514提出用机械压紧的办法保持玻璃料尽可能地与玻璃基板贴近，减小间隙影响，但需要在激光扫描之前移动相应的机械压紧 装置，增加了操作时间，并且压紧力不便调整。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种封装装置及封装方法，不仅可以提供激光封装时玻璃料接触界面处的压紧力改善封装良率，还能够根据工艺试验动态调整需要的压紧力，针对不同的玻璃料和玻璃基板调整需要的压紧力，有更好的材料适应性和工艺适应性。为实现上述发明目的，本发明公开一种封装装置，该封装装置包括载物台，用于承载用于装配的封装结构，所属封装结构具有第一基板，第二基板，及设置在该第一基板和第二基板之间，用于形成至少一腔室的熔料；辐射源，用于加热该熔料，使其与该第一第二基板的连接面处结合，使上述腔室形成一气密封装结构；流体源，提供流体束，该流体束作用于该第一基板，用于压紧该第一基板与该第二基板之间的熔料。更进一步地，该熔料包括低温熔融玻璃料。该熔料进一步包括以下成分中的至少一种有机成膜载体、有机接合剂、分散剂、表面活性剂。更进一步地，该第二基板包含至少一个有机发光器件的像素区域，该第一基板设置在该第二基板的像素区域上，该熔料设置于封装线上，该封装线位于非像素区域。该第一基板是玻璃基板。更进一步地，该流体束是含非腐蚀性成分的气体束。该气体束是惰性气体束。该流体源包括一个或多个喷射头。该喷射头是点状喷射头、线状喷射头或面状喷射头。该流体束作用于该像素区域或该封装线上。所述喷射头的布置方式可以是单点布置、多点布置，其中多点布置可以是线阵排列布置、面阵排列布置或按照特定组合方式布置。所述喷射头的布置方式可以是单点布置、多点布置、线阵排列布置、面阵排列布置。本发明同时公开一种利用上述装置的封装方法，包括步骤I，放置一具有熔料的第一基板；
步骤2，放置第二基板于所述第一基板的熔料上，并形成至少一腔室；步骤3，提供一流体束施加力在所述第一基板上；步骤4，提供一辐射源，加热所述熔料，使上述腔室形成气密封装结构。该步骤I具体包括利用喷胶或丝网印刷的方法将该熔料涂覆在位于该第一基板的封装线上。该步骤2具体包括对该第一基板在真空条件下进行预烧结，形成固化于该第一基板的玻璃料烧结体，并释放掉有机成份和水汽、氧气成份。该步骤3具体包括在真空或惰性气体下，将第一基板与第二基板进行对叠。该步骤4具体包括使该流体源施加压紧力在该封装线上，在该辐射源照射封装线区域加热熔料过程中一直保持所需的压紧力，使其熔融后在两个连接界面处形成气密封装结构后，再撤消压紧力。与在先技术相比，本发明的技术效果明显优异首先，本发明采用非机械接触式压紧。利用喷射流体产生压紧力，是一种非机械接 触式压紧方式，不影响在设备中的玻璃基板上或掩模版上增加其它设备功能，比如光学检测信号通路等；另外，该喷射流体压紧方式，不需要在先技术中所用机械压紧装置本身的机械位置调整过程，节约了封装时间。再次，本发明所提供的装置及方法，其压紧力可调。通过调整喷射流体的流量和流速可以改变喷射流体所形成的压紧力，所以可以适应不同的被压紧材料，具有良好和宽裕的材料适应性。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。图I是本发明所涉及的封装装置的结构示意图；图2是涂覆玻璃料的封装盖玻璃基板的结构示意图；图3是OLED玻璃基板的结构示意图；图4是本发明所涉及的熔料封装方法的流程图。主要图示如下I-沿封装线长度方向 2-封装线截面方向；101-封装盖玻璃基板 102-0LED玻璃基板；200-封装线20(V -OLED基板上对应封装线位置；300-封装线内空白区域 30(V -OLED基板上对应封装线内空白区域301-0LED像素阵列700-喷射流体喷射组件1001-喷射流体501-激光器502-激光光束
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。图I是本发明所涉及的封装装置的结构示意图。图I中虽未示出，但应当理解，该待激光或其它辐射源扫描的密封玻璃封装体放置在平整的承片台上并保持封装过程中位置可测量。如图I中所示，利用激光或其它辐射源系统501产生辐射束502，透过封装盖玻璃101照射在封装线玻璃料200上，通过相对位移而形成辐射斑沿封装线的扫描运动。而本发明该的喷射流体喷射组件700独立于辐射源系统501，并在辐射源系统501发射辐射束502的同时向封装线及附近区域喷射流体1001，喷射流体将在待封装密封玻璃封装体的封装线表面产生所需的压紧力。利用所产生的压紧力，可以使得辐射源照射封装线的过程中，玻璃料与封装界面有最小的封装间隙，因而可以加快熔融玻璃料的浸润速度，形成良好的封装界面。图2是涂覆玻璃料的封装盖玻璃基板的结构示意图，图3是OLED玻璃基板的结构示意图。如图2中所示，该封装盖玻璃基板101上由封装线200分割成两块独立的区域，封装线内空白区域300及封装线外的空白区域(图中未示出)。该封装线200组成了一个封闭的几何图形，这样才能保证封装的气密性。玻璃料被涂覆在封装线200上。如图3中所示，OLED像素阵列301位于OLED基板上对应封装线内空白区域30(V。本发明该喷射流体1001可以是N2、Ar等惰性气体或高纯度干燥空气等气体流体，也可以是其它可以产生该应力的流体类型，其选择标准是不含氧、水或氢氧根离子，同时不含腐蚀性和黏附性成份。本发明该的喷射头可以是单个或多个点状喷射头、线状喷射头或面状喷射头。本发明该喷射流体压紧力既可以作用于整个待密封玻璃封装体表面，也可以只作用于待密封玻璃封装体的封装线区域。同时，本发明虽然以OLED器件为例进行说明，但凡是利用该方法改善对周围环境(例如氧、水分)敏感的薄膜器件的密封效果的应用都属于本发明的保护范围。图4是本发明所涉及的熔料封装方法的流程图。如图4中所示，本发明所提供的封装方法主要由以下步骤组成S401-将熔料涂覆在位于第一基板的封装线。具体而言包括利用喷胶或丝网印刷的方法可以将玻璃膏涂覆在预定的封装线上。当然在将玻璃膏涂覆在预定的封装线上之前必须完成玻璃料的制膏工作。通常包括将低温熔融玻璃料与有机成膜载体(比如酯醇 texanol)、有机接合剂(比如乙基纤维素ethyl cellulose)以及特定分散剂、表面活性剂进行均匀混合，得到一种膏状物。S402-焙烧熔料。具体而言包括对涂覆了玻璃膏的封装盖玻璃在真空条件下进行预烧结，形成固化于封装盖玻璃上的的玻璃料烧结体，并释放掉有机成份和水汽、氧气成份。S403-将第一基板放置于第二基板上。具体而言包括在真空或惰性气体氛围下，将封装盖玻璃与如图2所示被封装器件基板玻璃进行对叠和/或预封装。S404-利用流体束施加力在第一基板上，利用激光器加热熔料。具体而言包括利用激光或其它辐射源照射封装线区域，加热玻璃料，使其熔融后在两个连接界面处形成气密封装结构。本说明书中该的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种封装装置，其特征在于，所述封装装置包括 载物台，用于承载用于装配的封装结构，所属封装结构具有第一基板，第二基板，及设置在所述第一基板和第二基板之间，用于形成至少ー腔室的熔料； 辐射源，用于加热所述熔料，使其与所述第一第二基板的连接面处结合，使上述腔室形成ー气密封装结构； 流体源，提供流体束，所述流体束作用于所述第一基板，用于压紧所述第一基板与所述第二基板之间的熔料。
2.如权利要求I所述的封装装置，其特征在于，所述熔料包括低温熔融玻璃料。
3.如权利要求2所述的封装装置，其特征在于，所述熔料进ー步包括以下成分中的至少ー种有机成膜载体、有机接合剂、分散剂、表面活性剂。
4.如权利要求I所述的封装装置，其特征在于，所述第二基板包含至少ー个有机发光器件的像素区域，所述第一基板设置在所述第二基板的像素区域上，所述熔料设置于封装线上，所述封装线位于非像素区域。
5.如权利要求I所述的封装装置，其特征在于，所述第一基板是玻璃基板。
6.如权利要求I所述的封装装置，其特征在于，所述流体束是含非腐蚀性成分的气体束。
7.如权利要求6所述的封装装置，其特征在于，所述流体束是惰性气体束。
8.如权利要求I所述的封装装置，其特征在于，所述流体源包括ー个或多个喷射头。
9.如权利要求8所述的封装装置，其特征在于，所述喷射头是点状喷射头、线状喷射头或面状喷射头。
10.如权利要求8所述的封装装置，其特征在于，所述喷射头的布置方式可以是单点布置或多点布置；其中多点布置可以是线阵排列布置、面阵排列布置或按照特定组合方式布置。
11.如权利要求4所述的封装装置，其特征在于，所述流体束作用于所述像素区域或所述封装线上。
12.一种封装方法，其特征在于，所述封装方法包括 步骤I，放置一具有熔料的第一基板； 步骤2，放置第二基板于所述第一基板的熔料上，并形成至少ー腔室； 步骤3，提供一流体束施加力在所述第一基板上； 步骤4，提供ー辐射源，加热所述熔料，使上述腔室形成气密封装结构。
13.如权利要求12所述的封装方法，其特征在于，所述步骤I具体包括利用喷胶或丝网印刷的方法将所述熔料涂覆在位于所述第一基板的封装线上。
14.如权利要求12所述的封装方法，其特征在于，所述步骤2具体包括对所述第一基板在真空条件下进行预烧结，形成固化于所述第一基板的玻璃料烧结体，并释放掉有机成份和水汽、氧气成份。
15.如权利要求12所述的封装方法，其特征在于，所述步骤3具体包括在真空或惰性气体下，将第一基板与第二基板进行对叠。
16.如权利要求12所述的封装方法，其特征在于，所述步骤4具体包括使所述流体源施加压紧カ在所述封装线上，在所述辐射源照射封装线区域加热熔料过程中一直保持所需的压紧カ，使其熔融后在两个连接界面处形成气密封装结构后，再撤消压紧カ 。
全文摘要
本发明提供一种封装装置，包括载物台，用于承载用于装配的封装结构，所属封装结构具有第一基板，第二基板，及设置在所述第一基板和第二基板之间，用于形成至少一腔室的熔料；辐射源，用于加热所述熔料，使其与所述第一第二基板的连接面处结合，使上述腔室形成一气密封装结构；流体源，提供流体束，所述流体束作用于所述第一基板，用于压紧所述第一基板与所述第二基板之间的熔料。
文档编号C03B23/24GK102690045SQ201110068089
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者陈勇辉, 韦学志 申请人:上海微电子装备有限公司