激光扫描密封玻璃封装体的系统和方法_3

文档序号:9580876阅读:来源:国知局
0输出开启点不限于该位置。在一个扫描周期内,所述玻璃料122吸收激光100能量后被依次被加热,由于扫描速度较快,可以近似认为密封线上的玻璃料是被同时加热的;正常情况下,一个扫描周期无法为玻璃料122提供足够的能量,因此,其无法仅通过一个扫描周期就将两块玻璃基板连接在一起,形成气密式的密封;
[0061]在一个扫描周期内,扫描控制方式是通过控制器控制激光器和扫描振镜(以下和附图中也简称为振镜)使激光100移动操作和激光功率调整操作同步。根据预定功率曲线方式,如图5中激光功率曲线所示,但不仅限于这种功率曲线,使激光功率在预定位置bl-b2、cl-c2、dl-d2以及el_e2处发生线性或非线性变化,如图4可知预定位置bl_b2、cl-c2、dl-d2以及el_e2为圆角矩形的拐角处,由于拐角处所需要的能量小于直线处,因此此处的激光功率应小于直线处的激光功率,即,预定功率曲线包括加热段功率和弯曲段功率,所述加热段功率为激光100扫描直线处的激光功率,所述弯曲段功率为激光100扫描拐角处的激光功率,两者存在一定差异,从而使密封线上的玻璃料122能够获得相对均匀的能量,发生相对均匀的温升。
[0062]控制激光器模块和振镜,使激光100重复上述的扫描周期,利用多个扫描周期的激光100进行扫描,使玻璃料122获得足够的能量,将所属两块玻璃基板连接在一起,形成气密式密封,所述激光100完成一次周期性扫描后,其功率值可以保持不变或者采用升温逐渐减小的功率值进行下一次周期性扫描,后者使玻璃料122以一种温升逐渐减小的温度曲线来加热,可以通过增加扫描次数,来达到目标温度,或针对每一次扫描周期,均采用不同的功率曲线。
[0063]请参考图6A和6B,其中6A所示的是激光功率同为400W,且同对长度L为0.3m的玻璃料122扫描10次,但曲线a激光100的扫描速率v为3m/s,而曲线b的速率v为lm/s,可见两者因为速率相差较大,得到的升温曲线也具有较大的差异;图6B中曲线1、2和3显示的是扫描次数以及扫描速率均相同时,激光功率不同所获得的升温曲线图,同时,曲线4还提供了功率相同,速率和扫描次数不同时,能够获得的升温曲线。因此,由图6A和6B中可知,可以通过改变扫描次数、速率和激光功率这三个参数获得合适的升温曲线。
[0064]在使密封线上的玻璃料122吸收足够能量(达到预定温度后)的那一次扫描周期完成后,对玻璃料122进行冷却,一种冷却方式米用自然冷却方式,直接关闭激光输出,使玻璃料122自然冷却,由于密封线上的玻璃料122是同步加热的,因此其冷却速率相对顺序型更为缓和;另一种冷却方式是采用比加热的功率值低的冷却功率值进行周期性扫描,直至所述玻璃料冷却至预定温度,即,加热完成之后,仍然重复扫描周期,通过预定功率曲线方式,以较低的激光功率扫描玻璃料122,使玻璃料122按照预定的冷却曲线进行冷却。能够控制冷却曲线具有缓和的冷却速率,因此在较小温差冷却过程中可以产生较好的热应力。后一种控制玻璃料122冷却的方式可以是对玻璃料122冷却全过程的控制,也可以是针对玻璃料122在自然冷却过程中某一段冷却速率较快的部分进行控制,而其余部分采用自然冷却。
[0065]对激光100扫描的开启区域和停止区域采用优化的控制方法。一种优化方法为:在开启区域,如图4中的al至a2区域,控制振镜运动而不打开激光输出,使振镜内部伺服机构在到达a2点之前进入预定的运动轨迹和运动速率,然后在a2点打开激光输出,此时激光100也就具有预定的运动轨迹和运动速率,当所有扫描周期完成后,在a2点关闭激光输出,而振镜内部伺服机构保持预定的运动轨迹和速率运行一段时间,在a3点停止伺服机构的运动,如图7所示。
[0066]实施例二
[0067]请参考图8,在本实施例中,提出的激光扫描密封玻璃封装体的系统相比于实施例一多了温度测量模块,所述温度测量模块与所述控制器模块相连,用于测量激光照射至玻璃料表面上光斑的实时温度,并将光斑的实时温度反馈至所述控制器模块。所述温度测量模块能够非接触的、实时的测量光斑110所在位置的玻璃料122的温度,并将其反馈至控制器模块,其一特征为,当光斑110作高速运动时,所述温度测量模块仍能有足够的时间/空间分辨率来测量光斑110所在处玻璃料122的温度。控制器模块能够采集处理温度测量模块反馈的温度信号,并与激光器模块通过控制信号构成闭环控制回路。闭环控制回路具有匹配或高于激光扫描模块的控制分辨率。
[0068]请参考图9,提出激光扫描密封玻璃封装体的系统包括计算器210、控制器模块220、激光器250、扫描振镜230组成和高温计240,其中,所述高温计240即为温度测量模块。
[0069]因此,本实施例中提出的激光扫描密封玻璃封装体的方法与实施例一具有如下区别:
[0070]可以采用预设升温的方式对所述玻璃料122以预设的温度曲线进行加热;采用预设降温的方式对所述玻璃料122以预设的温度曲线进行降温。
[0071]具体的,在一个扫描周期内,通过控制器控制激光器和振镜,使激光100移动操作和激光功率调整操作同步,利用高温计240检测当前激光100光斑110处的实时温度,控制器模块220通过采集高温计240反馈的温度信息并与预设的目标温度进行比较和计算,控制激光功率实时变化,从而使密封线上各处的玻璃料122能够获得相对均匀的能量,达到预定的温度,完成以玻璃料122温度为目标的闭环控制;在温度反馈的控制方式下,采用预设温升的方式,使玻璃料122以预设的温度曲线来加热,最终达到目标温度,如图11中a-b段所示的温度曲线;
[0072]在使密封线上的玻璃料吸收足够能量(达到预定温度后)的那一次扫描周期完成后,冷却方式可以是仍然重复扫描周期,通过温度反馈控制方式,以较低的激光功率扫描玻璃料122,使玻璃料122按照预定的冷却曲线进行冷却,如图11中b-c段所示的温度曲线。这种控制玻璃料冷却的方式可以是对玻璃料122冷却全过程的控制,也可以是针对玻璃料122在自然冷却过程中某一段冷却速率较快的部分进行控制,而其余部分采用自然冷却,如图11中c-d所示的温度曲线。
[0073]对激光100扫描的开启区域和停止区域,本实施还提出了另一种优化控制方法为,开启阶段在al点同步开启振镜运动和激光输出,控制激光输出功率由较低的功率逐渐上升,在a2点到达预定功率,同时振镜也进入预定的运动状态,之后进行正常的周期性扫描;在结束阶段,在a2点调整激光输出功率,使逐渐减小,在a3点同步停止激光输出及振镜运动,具体的控制曲线如图10所示。
[0074]采用本实施例提出的激光扫描密封玻璃封装体的系统和方法,加热的均匀性可以从图12的温度分布看出,相比现有技术中采用的顺序周线封装方法玻璃料122具有更均匀的温度场分布,空间扫描结果也显示相比现有技术玻璃料122具有更为均匀的空间温度场分布。
[0075]同时,本技术方案具有较宽的工艺窗口,有利于0LED显示器产率的提高:以4.3英寸0LED显示器为例,其密封玻璃料周线总长约0.3m。现有的顺序周线封转方法,受工艺约束,最高激光扫描速度约为20mm/s,则单个的封装时间约15s。而,采用技术方案的方法进行封装时,由于工艺窗口宽(可以选择不同的扫描次数、激光功率和速率),扫描速率可提升至300mm/s以上,激光功率可升至200W以上,能够极大的提高封
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