CN103011571A

CN103011571A - 一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法

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Publication number: CN103011571A
Application number: CN2012105286557A
Authority: CN
Inventors: 贾威; 于俭; 刘博文; 胡明烈; 柴路; 王清月
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: CN103011571B

Abstract

一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，利用超短脉冲激光在显示器面板玻璃内表面与（显示器面板玻璃之间的）玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）接触点附近发生光学近场增强效应，产生多光子吸收（电离），提供种子电子，利用种子电子就可以吸收长脉冲激光，当达到玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子以及显示器面板玻璃熔化阈值时，将两片显示器面板玻璃融合连接在一起。随着激光焦点按预先设计的路线移动，实现整个显示器面板玻璃的焊接封装。本方法降低了只使用超短脉冲激光焊接玻璃的成本，并提高了焊接效率，实现了对显示器面板玻璃的焊接封装。

Description

一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法

技术领域

本发明涉及对透明材料的焊接，特别涉及一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法。

背景技术

显示器在许多领域有着广泛应用。但是，显示器面板玻璃的连接（封装）问题一直没有得到很好的解决。目前主要是利用化学黏接剂，这样的连接，不能保证良好的机械性能，以及良好的热稳定性和化学稳定性。

最近人们提出了超短脉冲激光焊接玻璃的方法。超短脉冲激光峰值功率极高，可以实现多光子吸收（电离），即激光束可以透过玻璃表面，在激光焦点处的能流密度可以达到或超过多光子吸收（电离）阈值，玻璃发生熔化，实现激光焊接。但是，超短脉冲激光成本高、功率较小，焊接效率受到限制，成为实际应用的瓶颈。

长脉冲激光技术已经成熟应用于工业生产，但是，峰值功率较低，在玻璃内部聚焦后，不足以实现多光子吸收（电离），只能利用玻璃内的金属杂质吸收长脉冲激光，而金属杂质分布无法得到有效控制，因此长脉冲激光在不填加吸收层的情况下，不能进行有效的玻璃内部处理，只能进行玻璃表面处理。

发明内容

本发明提供了一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，本方法降低了成本、提高了焊接效率，实现了对玻璃内部的焊接，详见下文描述：

一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）选择两种能透过待焊接的第一片玻璃基片、第二片玻璃基片和玻璃间隔子的激光，一种是超短脉冲激光，另一种是长脉冲激光，两束激光的功率相匹配，调节两束激光同步后并束；

（2）调节激光光路，使得激光从上方通过第一物镜聚焦在所述玻璃间隔子与第一片玻璃接触点上；激光在所述第二片玻璃基片上表面与玻璃间隔子接触点附近发生光学近场增强效应；当增强的超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，接触点附近的所述第二片玻璃基片上表面发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第一种子电子，所述第一种子电子吸收所述长脉冲激光；

（3）在所述玻璃间隔子与第一片玻璃接触点附近产生第二种子电子，所述第二种子电子吸收所述长脉冲激光；

（4）当所述第一种子电子和所述第二种子电子吸收的所述长脉冲激光的能量达到所述玻璃间隔子、所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片的熔化阈值时，所述玻璃间隔子与所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片的接触点附近发生熔化，将所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片融合连接在一起；

（5）随着激光沿着预先设计的路线进行扫描，所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片焊接封装在一起。

所述在所述玻璃间隔子与第一片玻璃接触点附近产生第二种子电子具体为：

提高超短脉冲激光的能量，当所述第一片玻璃基片下表面与所述玻璃间隔子接触处的超短脉冲激光强度大于等于所述第一片玻璃基片和玻璃间隔子多光子吸收阈值时，所述第一片玻璃基片下表面与玻璃间隔子接触点附近发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第二种子电子，所述第二种子电子吸收所述长脉冲激光。

另选择能透过待焊接的所述第一片玻璃基片、所述第二片玻璃基片和所述玻璃间隔子的超短脉冲激光和长脉冲激光，两束激光的功率相匹配，调节两束激光同步后并束；

从下方通过第二物镜聚焦在所述玻璃间隔子与第二片玻璃接触点上，激光在所述第一片玻璃下表面与玻璃间隔子接触点附近发生光学近场增强效应；当增强的超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，接触点附近的所述第一片玻璃基片下表面发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第二种子电子，所述第二种子电子吸收所述长脉冲激光；

所述玻璃间隔子具体为：玻璃纤维或玻璃珠。

本发明提供的技术方案的有益效果是：利用超短脉冲激光在（显示器面板玻璃之间的）玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）与显示器面板玻璃接触点附近发生光学近场增强效应，产生多光子吸收（电离），提供种子电子，利用种子电子就可以吸收长脉冲激光，当达到玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子以及显示器面板玻璃熔化阈值时，将两片显示器面板玻璃连接在一起。随着激光焦点按预先设计的路线移动，实现整个显示器面板玻璃的焊接封装。本方法降低了只使用超短脉冲激光焊接玻璃的成本，并提高了焊接效率，实现了对显示器面板玻璃的焊接封装。

附图说明

图1为激光光强分布曲线图；

图2为本发明采用装置的结构示意图；

图3为本发明采用装置的另一结构示意图；

图4为本发明提供的一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：多光子吸收阈值光强； 2：光斑直径；

3：激光光强分布曲线； 4：激光光束；

5：第一物镜； 6：第一片玻璃基片；

7：第二片玻璃基片； 8：玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）；

9：第二物镜； 10：激光光束。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了降低成本、提高焊接效率，实现对面板玻璃的焊接，本发明实施例提供了一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，参见图1、图2、图3和图4，该方法包括以下步骤：

101：选择两种能透过待焊接的第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃间隔子（spacer）8的激光，一种是超短脉冲激光，另一种是长脉冲激光，两束激光的功率相匹配，调节两束激光同步后并束；

具体实现时，根据实际应用中的玻璃间隔子（spacer）8、第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7确定两种激光的波长和功率，超短脉冲激光通常选取脉冲宽度为飞秒或皮秒数量级；长脉冲激光通常选取纳秒、微秒、毫秒或连续激光中的任意一种，本发明实施例对此不做限制。

其中，对两种脉冲激光进行调节使得激光脉冲同步，以及并束的步骤为本领域技术人员所公知，本发明实施例在此不做赘述。

其中，玻璃间隔子（spacer）8优选为：玻璃纤维或玻璃珠，本发明实施例对此不做限制。

102：将第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7叠放在一起，第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7之间是玻璃间隔子（spacer）8；

103：调节激光光路，使得激光从上方通过第一物镜5聚焦在第一片玻璃基片6和玻璃间隔子（spacer）8接触点上；激光在第二片玻璃基片7上表面（与玻璃间隔子接触点附近）发生光学近场增强效应；当增强的超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，接触点附近的第二片玻璃基片7上表面发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第一种子电子，第一种子电子吸收长脉冲激光；

其中，接触点附近的范围根据实际的玻璃选材等有关，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

104：在玻璃间隔子（spacer）8与第一片玻璃接触点附近产生第二种子电子；

其中，在玻璃间隔子8与第一片玻璃接触点附近产生第二种子电子具体为：

参见图2，提高超短脉冲激光的能量，当第一片玻璃基片6下表面与玻璃间隔子（spacer）8接触处的超短脉冲激光强度大于等于第一片玻璃基片6和玻璃间隔子（spacer）8多光子吸收阈值时，第一片玻璃基片6下表面与玻璃间隔子（spacer）8接触点附近发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第二种子电子，第二种子电子吸收长脉冲激光；

或，

参见图3，另选择能透过待焊接的第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃间隔子8的超短脉冲激光和长脉冲激光，两束激光的功率相匹配，调节两束激光同步后并束；从下方通过第二物镜9聚焦在玻璃间隔子（spacer）8与第二片玻璃接触点上，激光在第一片玻璃基片6下表面与玻璃间隔子（spacer）8接触点附近发生光学近场增强效应；当增强的超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，接触点附近的第一片玻璃基片6下表面发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第二种子电子，第二种子电子吸收长脉冲激光。

具体实现时，当超短脉冲激光强度达到（或超过）多光子吸收（电离）阈值时，玻璃间隔子（spacer）8和显示器面板玻璃基片接触点附近发生多光子吸收（电离），在该区域内产生自由电子。

105：当种子电子吸收的长脉冲激光的能量达到玻璃间隔子（spacer）8、第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7的熔化阈值时，玻璃间隔子（spacer）8与第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7的接触点附近发生熔化，将第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7融合连接在一起；

106：随着激光沿着预先设计的路线进行扫描，第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7焊接封装在一起。

其中，熔化阈值根据实际应用中的玻璃基片和玻璃间隔子（spacer）8需要进行设定，具体实现时本发明实施例对此不做限制。

下面以具体的实施例对本方法进行详细的描述：

将两块第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7（已经完成其它的制备工艺，例如电极等）叠放在一起，第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7之间是玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）8。其次，选择两种能透过待焊接第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）8的激光，一种是超短脉冲激光采用脉冲宽度为1~10000飞秒、重复频率为0.001~100MHz、功率为0.01~100W、波长为1040nm的飞秒或皮秒激光振荡器（或放大器）；另一种是长脉冲（纳秒/微秒/毫秒/连续）激光（重复频率与超短脉冲激光匹配、功率为1~1000W、波长为1040nm）作为激光源，调节两束激光同步后，并束；使并束后激光从上方通过数值孔径为0.01~2.0第一物镜5聚焦在待焊接的第一片玻璃基片6和玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）8接触点上。激光在第二片玻璃基片7（与玻璃间隔子接触点附近）上发生光学近场增强效应。当（增强的）超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收电离阈值光强1时，接触点附近的第二片玻璃基片7上表面发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第一种子电子，第一种子电子吸收长脉冲激光；

或，选择能透过待焊接的第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃间隔子8的另两束激光，并束后。从下方通过第二物镜9聚焦在玻璃间隔子（spacer）8与第二片玻璃7接触点上，激光在第一片玻璃基片6下表面（与玻璃间隔子接触点附近）发生光学近场增强效应；当增强的超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，接触点附近的第一片玻璃基片6下表面发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第二种子电子，第二种子电子吸收长脉冲激光；最后，当种子电子吸收的长脉冲激光的能量达到玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）8、第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7熔化阈值时，玻璃纤维（或玻璃珠）间隔子（spacer）8与第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7的接触点附近发生熔化，并将第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7融合连接在一起。随着激光沿着预先设计的路线进行扫描，把整个显示器面板玻璃焊接封装在一起。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，其特征在于，所述在所述玻璃间隔子与第一片玻璃接触点附近产生第二种子电子具体为：

3.根据权利要求1所述的一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，其特征在于，所述在所述玻璃间隔子与第一片玻璃接触点附近产生第二种子电子具体为：

从下方通过第二物镜聚焦在所述玻璃间隔子与第二片玻璃接触点上，激光在所述第一片玻璃下表面与玻璃间隔子接触点附近发生光学近场增强效应；当增强的超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，接触点附近的所述第一片玻璃基片下表面发生多光子吸收电离，产生自由电子，即第二种子电子，所述第二种子电子吸收所述长脉冲激光。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种对显示器面板玻璃进行焊接的方法，其特征在于，所述玻璃间隔子具体为：玻璃纤维或玻璃珠。