CN101533790A - 熔结密封系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熔结密封系统，所述熔结密封系统通过使用玻璃料粘接第一基板和第二基板，包括产生激光束的激光器以及在横向的激光束横截面内标准化激光束强度的均化器。所述熔结密封系统进一步包括用于支撑其间放有玻璃料的第一基板和第二基板的支撑装置，其中所述玻璃料用于被激光束产生的热固化，由此固化并粘接第一基板和第二基板。

Description

熔结密封系统

对相关申请的交叉引用

本申请要求2008年3月14日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请10-2008-0023926的权益，其公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种熔结密封系统，更具体地，涉及一种通过使用均化器，产生具有标准化强度的激光束以改善密封质量的熔结密封系统。

背景技术

近来，显示装置已迅速被便携式薄平面显示装置所取代。平面显示装置包括场致发光显示装置，该场致发光显示装置是视角宽、对比度优异和响应时间快速的自发光显示装置。因而，非常期待场致发光显示装置成为下一代显示装置之一。同样，其内发光层由有机物质形成的有机发光显示装置在亮度、低驱动电压、快速响应时间和多色彩能力等方面，具有超出无机发光显示装置的优势。

常规有机发光显示装置具有其内至少一个包括发光层的有机层的结构，该有机层插入对电极、即第一电极和第二电极之间。第一电极形成在基板上且充当注入空穴的阳极。在第一电极上形成有机层。充当注入电子的阴极的第二电极形成在有机层上，面对第一电极。

在有机发光显示装置中，当湿气或氧气从周围环境进入时，由于电极材料的氧化或层积、光效率变差以及发射光的色变，使装置的使用寿命缩短。

因而，在有机发光显示装置的制造工艺中，通常进行密封工艺使装置与外界环境隔离以防止湿气侵入。根据常规密封工艺，诸如聚酯(PET)等有机聚合物被层压在有机发光显示装置的第二电极的上部。在其它实例中，用包括湿气吸收剂的金属或玻璃形成罩或盖，并充满氮气，然后用诸如环氧等密封元件膜盒密封(capsule-seal)罩或盖的边缘。

但是，上述方法不能100％地防止诸如湿气或氧气等破坏性因素的侵入。而且，实施这些方法的工艺复杂。为了解决上述问题，开发了使用熔料作为密封元件的膜盒密封法，以改善装置基板和盖之间的紧密附着。

因此，由于通过在玻璃基板上涂布玻璃料来密封有机发光显示装置，因此装置基板和盖完全密封，从而能够更有效地保护有机发光显示装置。在使用玻璃料进行膜盒密封的方法中，将玻璃料涂布在各有机发光显示装置的密封部分上，且激光发射器对有机发光显示装置的密封部分移动发射激光束，使玻璃料固化而密封。

在以上说明的常规熔结密封系统中，为了提高密封质量，尽管已经充分开发了用于玻璃料的材料，但对于发射用于完成熔结的激光束的质量，根本未开发。但是，在熔结密封系统中，激光的均匀性基本决定密封温度的分布，使得密封质量随着温度的轻微变化而显著改变。因而，急需确保对玻璃料发射的激光束的均匀性的研究。

发明内容

本发明的一些实施方式提供一种熔结密封系统，用于密封有机发光显示装置的发光层。所述系统包括产生激光束的激光器(激光产生装置)以及在横向激光束的横截面内标准化(normalize)所述激光束强度的均化器。本发明中的玻璃料包括向玻璃粉添加有机材料的凝胶态玻璃，并被均匀分布的激光束固化。所述激光束用于将玻璃料固化成固态以将第一基板和第二基板粘接在一起形成组件并密封。所述熔结密封系统用于提供阻止氧气和/或湿气从外界环境移入密封区域的密封。本发明的实施方式提供一种熔结密封系统。所述熔结密封系统包括用于产生激光束的激光器，其中所述激光束的强度在横向的横截面内未进行标准化，以及相连用于在激光束的横截面内标准化所述激光束强度的均化器。所述系统进一步包括用于支撑所述激光束射入其顶面的第一基板、位于第一基板下方的第二基板、以及插入第一基板和第二基板之间用于粘接第一基板和第二基板的玻璃料的支撑装置。所述基板用于包装并密封有机发光显示装置内的发光层。

上述系统可进一步包括将激光器产生的激光束传输到均化器的连接元件，其中所述连接元件至少包括准直透镜和聚焦透镜之一。在另一个实施方式中，所述熔结密封系统进一步包括具有一个或多个透镜的聚焦装置，所述透镜用于将激光束聚焦在至少一个基板顶面附近的焦点上。

在本发明的一个实施方式中，所述激光器包括束型多芯源。在其它实施方式中，所述激光器进一步包括用于调节所述激光束强度的衰减器。

在一个实施方式中，所述熔结密封系统的均化器包括多模光纤。在另一个实施方式中，所述均化器包括光导管。在又一个实施方式中，所述均化器包括蝇眼透镜。在一些实施方式中，所述均化器包括具有一对彼此面对的反射表面的光波导管，其中输入所述均化器的激光束配置为在均化器中进行全反射。在一个实施方式中，所述均化器可与激光发射装置一体化。

本发明的实施方式提供一种利用上述系统进行熔结密封的方法。所述方法包括：产生激光束，其中所述激光束的强度在横向的激光束横截面内未进行标准化；标准化在所述横截面内的激光束强度；在将玻璃料涂布到第一基板的下表面之后，对第一基板的上表面发射激光束并使第一基板和第二基板结合，其中所述玻璃料插入第一基板和第二基板之间；沿着第一基板的顶面区域移动所述激光束，所述区域是第一基板的底面涂有所述玻璃料的部分；以及通过由发射到第一基板上的激光束产生的热固化所述玻璃料，从而使所述玻璃料固化并将第一基板和第二基板粘接在一起。

在上述方法中，所述激光束在激光束发射区域内产生在约200℃～约600℃的温度范围内的热，其中所述激光束发射区域内产生的温度实质上是均匀的。

还是在上述方法中，所述玻璃料包括将玻璃粉和有机材料一起混合形成凝胶状，其中所述玻璃料在涂布到第一基板的底面之后、且与第二基板结合之前，经过煅烧工艺。所述固化后的玻璃料凝固并在第一基板和第二基板之间产生密封，其中所述玻璃料基本无微观裂纹且基本不会渗透氧气和湿气。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细说明，本发明的以上和其它特征和优点将变得更为显而易见，其中：

图1示出了根据本发明实施方式的熔结密封系统；

图2示例性地示出了图1的熔结密封系统的激光发射元件的结构；

图3示出了用作均化器的多模光纤；

图4A、4B、4C和4D示出了用作均化器的光导管；

图5示出了用作均化器的蝇眼透镜；

图6是在常规熔结密封系统中由束型多芯源发射的激光束图像；

图7是通过使图6的激光束散焦得到的激光束图像；

图8是表示在使用图6的激光束时，交替排列作为相对低温部分的带状线G和相对高温部分的图像；

图9是表示使用图6的激光束时，在密封后撕掉密封的图像；

图10是表示使用图6的激光束时产生的多个微裂纹的图像；

图11是在根据本发明实施方式的熔结密封系统中，由束型多芯源发射且通过均化器均化的激光束图像；

图12是通过使图11的激光束散焦得到的激光束图像；

图13是表示使用图11的激光束时，在密封部分温度保持均匀的同时在玻璃料中不产生带状线且实现无瑕疵密封状态的图像；

图14示例性地示出了根据本发明另一个实施方式的熔结密封系统；和

图15示出了图14的连接元件。

具体实施方式

参照用于说明本发明示例性实施方式的附图，以充分理解本发明及其优点、以及实施本发明所实现的目的。以下，通过参照附图解释本发明的示例性实施方式，将更详细地说明本发明。图中相同的附图标记表示相同的元件。

第一实施方式

图1示出了根据本发明实施方式的熔结密封系统。通常，术语“玻璃料”表示粉状玻璃。但在本发明中，玻璃料整体是指向粉状玻璃添加有机材料而获得的凝胶状玻璃以及被激光束固化的固态玻璃。

参照图1，根据本实施方式的熔结密封系统包括支撑装置110和激光发射元件120。第一基板101和第二基板102位于支撑装置110的上方。玻璃料103涂布在第一基板和第二基板101和102之间。

激光发射元件120将激光束发射到第一基板101和第二基板102之间的玻璃料103上，使第一基板101和第二基板102通过玻璃料103相互结合。激光头(未示出)由激光头导向装置(未示出)支撑，并能够在第一基板101和第二基板102的上方移动。

以下说明使用上述熔结密封系统制造有机发光显示装置的方法。首先，将玻璃料103涂布在第一基板101上且玻璃料103经过煅烧(或焙烧)工艺。然后，将第一基板101和第二基板102结合在一起。通过对第一基板101发射激光束来固化玻璃料103。

图2示例性地示出了图1熔结密封系统的激光发射元件的结构。参照图2，根据本实施方式的熔结密封系统包括控制电脑121、激光器(激光产生装置)123、束纤维125、均化器127和聚焦装置129。

控制电脑121控制激光发射装置120的运行，例如熔结密封系统中的激光发射强度、激光发射时间、激光发射位置。激光产生装置123产生激光束。束型多芯源、即通常用于激光密封的高功率激光源，可用作激光产生装置123。

激光产生装置123可进一步包括衰减器(未示出)。衰减器调节激光束的输出强度并将调节后的激光束传输给束纤维125。在使用上述激光束密封玻璃料的工艺中，由于激光束的输出随工艺时间而变化，为了最优化工艺条件，激光束的输出必须根据工艺时间进行调整。但是，在通过激光产生装置123的内部电流调节激光束的输出强度时，可能会改变激光束的特性，因此激光束的输出可通过使用衰减器进行调整。

束纤维125接合到激光器(激光产生装置)123上并将激光产生装置123产生的激光束传输到均化器127。均化器127在激光束的截面内均化或标准化激光产生装置123产生的激光束强度。下文将详细说明均化器127。

聚焦装置129包括一个或多个适当设计的透镜，且将激光束聚焦在基板101和102的各上表面上的特定区域，且根据发射区域的位置而无歪斜。

束型多芯源、即通常用于激光密封的高功率激光源可用作激光产生装置123。在束型多芯源中，每个芯的输出会有轻微不同。即使在一些束纤维分离时，也可通过稍微增大电压以使总输出恒定来使用束型多芯源。但对于熔结密封系统，在该系统中激光束强度的均匀性或标准化主要控制用于密封的温度分布，密封质量根据温度的轻微变化而大幅改变。当使用束型多芯源获得充足的密封能时，难以得到满意的激光束，致使不能获得均匀密封。为了解决上述问题，在根据本发明的熔结密封系统中，其特征是通过使用均化器产生均质的激光束来改善密封质量。

如图3所示，均化器127可以是多模光纤127a。当使用如多模光纤127a的均化器时，因为入射的激光束通过多路径传输通过多模光纤127a，根据光学纤维127a的长度和弧度能够使激光束的剖面均化。因为激光束被光学纤维127a的反射面反射，由此所有入射的激光束无分散地到达出口。换句话说，当激光束射出光学纤维127a时，所有激光束均到达该出口，而如果没有光学纤维127a，这些光束将被分散。因而，当激光束入射到光学纤维127a时，激光束在光学纤维127a内重复反射并到达出口，使得输入的激光束被均化。

全反射是指以下现象：当光束从光密介质传到光疏介质时，以大于特定临界角的入射角入射的光束不会折射而100％反射。当使用以上原理传输信息时，光学纤维可减少损失率。具体地，当光束从光密介质射入(折射率相对较高的材料)到光疏介质(折射率相对较低的材料)，如果入射角大于特定角度，光束被光密介质和光疏介质之间的分界面全部反射而不存在折射光束。这就是全反射，且将发生全反射时的入射角的最小值称作临界角。例如，当光束从玻璃传到空气，临界角约为42°。如果入射角大于临界角，所有光束被分界面反射回玻璃内而不会进到空气。全反射棱镜利用了上述特性。作为本发明的另一个实施例，存在一种通过用折射率相对较低的玻璃层覆盖折射率相对较高的玻璃纤维制得的光学纤维。因为射入光学纤维内玻璃的光束重复全反射，所以在光学纤维弯曲时，也可长距离而不损失地传输能量。

此外，如图4A～4D所示，均化器可以是光导管127b。光导管127b照字面意思是指将光从光源发送到远处，且具有允许光、而不是水或油在导管中传输的概念。光导管127b通过使用玻璃棒的全反射特性并采用与光学纤维相似的原理，均化激光束的剖面。图4A～4D表示各种形状的光导管127b。

如图5所示，为了使入射光聚焦，均化器可以是蝇眼透镜127c。即，通过使用如蝇眼透镜127c的显微透镜阵列延伸激光束路径，可均化激光束剖面。

图6是常规熔结密封系统中的束型多芯源发生的激光束图像。图7是使图6的激光束进行一定程度的散焦得到的激光束图像。这些图像可使用束剖面仪进行观察。如图6和7所示，当束型多芯源发生的激光束未经均化而使用时，不能得到标准化的激光束强度。如图8所示，当激光束实际用于密封时，在玻璃料上产生的条状线G为相对低温部分，且被相对高温部分交替排列。此外，如图9所示，当使用图6的激光束时，在密封后封条发生剥离。如图10所示，当使用图6的激光束时，由于在激光发射区域内的热变化而产生多个微裂纹。即，当束型多芯源产生的振荡激光束未经均化时，由于该区域内的强度变化使聚焦区域的激光束质量不好，不能实现完全密封。因而，只有通过使激光束散焦，才可得到具有足以用于密封的标准化强度的优质激光束。此外，产生了尽管使激光束散焦，但不能保证得到优质激光束的问题。

图11是在根据本发明实施方式的熔结密封系统中，由束型多芯源产生并通过均化器进行均化的激光束的图像。图12是使图11的激光束散焦到一定程度得到的激光束图像。如图11和12所示，当束型多芯源产生的激光束通过均化器进行均化时，可在激光束横截面内得到标准化的激光束强度。如图13所示，在激光束实际上用于密封时，密封区域的温度保持基本不变且不会在玻璃料中产生带状线，从而得到无瑕疵且完整的密封。根据本实施方式的上述熔结密封系统，改善了密封质量并改善了用于有机发光装置的单元的长期可靠性。

第二实施方式

图14示例性地示出了根据本发明另一个实施方式的熔结密封系统。图15示出了图14的连接元件。参照图14，根据本实施方式的熔结密封系统220包括控制电脑221、激光器(激光产生装置)223、束纤维225、均化器227、聚焦装置229和连接元件231。控制电脑221控制激光发射装置220的运行，例如熔结密封系统中的激光发射强度、激光发射时间和激光发射位置。

激光产生装置223产生激光束。束型多芯源、即通常用于激光密封的高功率激光源，可用作激光产生装置223。激光产生装置223可进一步包括衰减器(未示出)。衰减器调节激光束的输出强度并将调节后的激光束传输给束纤维225。由于在使用上述激光束密封玻璃料的工艺中，激光束的输出随工艺时间而变化，为了最优化工艺条件，激光束的输出必须根据工艺时间进行调整。但是，在通过激光产生装置223的内部电流调节激光束的输出时，可能会改变振荡的激光束特性，因此激光束的输出可通过使用衰减器进行调整。

束纤维225接合到激光产生装置223上并将激光产生装置223产生的激光束传输给连接元件231。连接元件231更有效地将收到的激光束通过束纤维225传输给均化器227。稍后将参照图15对连接元件231进行说明。

均化器227在激光束横截面内均化激光产生装置223产生的激光束的强度或密度。因为使用均化器227产生具有标准化强度的均质激光，由此会改善密封质量。如之前所述，多模光纤、多种光导管、或蝇眼透镜可用作均化器223。因此，可通过均化器223改善密封质量，使得用于有机发光装置的单元的长期可靠性得到改善。

聚焦装置229包括一个或多个适当设计的透镜。将扫描和入射在基板201和202上特定区域的激光束聚焦在各基板201和202的上表面，且根据发射区域的位置而无歪斜。随着第一基板201和第二基板202之间的玻璃料203被聚焦装置229聚焦的激光束固化，第一基板201和第二基板202相互接合。

参照图15，连接元件231包括输入部231a、输出部231b、准直透镜231c和聚焦透镜231d。从束纤维225接收的激光束通过输入部231a穿过准直透镜231c和聚焦透镜231d，并通过输出部231b向均化器227输出。

准直透镜231c将入射的激光束转变成平行束。从激光产生装置223输出的激光束是发散的，且该发散的激光束在穿过准直透镜231c时聚焦。因而，通过使用准直透镜231c，由激光束得到平行束，或需要时将激光束聚焦。将激光产生装置223输出的激光束转变成平行束的透镜被称为准直透镜。聚焦透镜231d对在穿过准直透镜231c时转变成平行束的激光束进行聚集。

因而，通过使用连接元件231使束型多芯源产生的不规则多芯激光束变得平行和聚集，并传输给均化器227，可进一步改善使用均化器均化或标准化激光束强度的效率。

如上所述，根据本发明的熔结密封系统，改善了密封质量并由此改善了有机发光装置的长期可靠性。

尽管已参照示例性实施方式具体示出并说明了本发明，但本领域技术人员应理解，可在形式和具体内容上进行各种改变而不背离权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (19)

1、一种熔结密封系统，包括：

激光器，其中由所述激光器产生的激光束的强度在横向的横截面内未进行标准化；

均化器，用于在所述激光束的横截面内标准化所述激光束的强度；和

支撑装置，用于支撑所述激光束射入其顶面的第一基板、位于第一基板下方的第二基板、以及插入第一基板和第二基板之间用于粘接第一基板和第二基板的玻璃料。

2、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述均化器包括多模光纤。

3、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述均化器包括光导管。

4、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述均化器包括蝇眼透镜。

5、如权利要求1所述的熔结密封系统，进一步包括将所述激光器产生的激光束传输到所述均化器的连接元件。

6、如权利要求5所述的熔结密封系统，其中所述连接元件至少包括准直透镜和聚焦透镜之一。

7、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述均化器包括具有一对彼此面对的反射表面的光波导管。

8、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述激光器包括束型多芯源。

9、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中输入所述均化器的所述激光束配置为在均化器内进行全反射。

10、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述均化器包括与激光发射装置一体化的均化器。

11、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述激光器进一步包括用于调节所述激光束强度的衰减器。

12、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述熔结密封系统进一步包括含有一个或多个透镜的聚焦装置，所述透镜用于将所述激光束聚焦在至少一个基板顶面附近的焦点上。

13、如权利要求1所述的熔结密封系统，其中所述基板用于包装和密封有机发光显示装置内的发光层。

14、一种熔结密封方法，包括：

产生激光束，其中所述激光束的强度在横向的所述激光束横截面内未进行标准化；

在所述横截面内标准化所述激光束强度；

在将玻璃料涂布于第一基板的下表面之后，向第一基板的顶面发射激光束并使第一基板和第二基板结合，其中所述玻璃料插入所述基板之间。

沿着第一基板的顶面区域移动所述激光束，所述区域是第一基板的底面上涂有所述玻璃料的部分；和

通过由发射到第一基板上的激光束产生的热固化所述玻璃料，且由此使玻璃料固化并将第一基板和第二基板粘接在一起。

15、如权利要求14所述的熔结密封方法，其中所述激光束在所述激光束发射区域内产生在200℃～600℃温度范围内的热。

16、如权利要求14所述的熔结密封方法，其中所述激光束发射区域内产生的温度基本是均匀的。

17、如权利要求14所述的熔结密封方法，其中所述玻璃料包括混合在一起的玻璃粉和有机材料以形成凝胶态。

18、如权利要求17所述的熔结密封方法，其中所述玻璃料在涂到第一基板的底面之后、且与第二基板结合之前，经过煅烧工艺。

19、如权利要求18所述的熔结密封方法，其中所述固化后的玻璃料在第一基板和第二基板之间产生封条，其中所述玻璃料基本无微观裂纹且基本不会渗透氧气和湿气。

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