CN109422449B - 一种激光扫描封装系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光扫描封装系统及方法,包括用于提供入射激光的光源模块、微反射镜阵列以及控制模块,所述控制模块通过调整所述微反射镜阵列,进而对所述入射激光进行光斑调制,所述光斑调制包括对所述入射激光进行光斑形貌调制及光斑能量分布调制,因此可根据所需封装区域的形貌以及尺寸实时进行光斑形貌调制及光斑能量分布调制,达到了光斑形貌匹配封装区域以及封装区域能量均匀分布的目的,提高了激光扫描玻璃封装的工艺适用性,通过设置反射镜组调节所述调制光斑的反射方向进而达到激光扫描封装区域的目的,减少了机械振动,提高了激光扫描玻璃封装的气密性。

Description

一种激光扫描封装系统及方法
技术领域
本发明属于显示器制造领域,涉及一种激光扫描封装系统及方法。
背景技术
在显示器制造领域,尤其是有机发光显示器(OLED)制造过程中,通常采用激光扫描玻璃封装,具体是以预烧结后的玻璃料(FRIT)为中间封装焊料,用激光照射融化使所述玻璃料在两玻璃基板之间黏结,实现激光扫描玻璃封装。
在现有技术中,通常采用单一形貌或者单一能量分布的光斑对玻璃基板进行封装,缺乏光斑形貌及光斑能量分布调制,可能会造成光束能量分散较大,单位面积曝光能量较弱,不利于基板的封装,降低了激光扫描玻璃封装的工艺水平;尤其是在封装同时具有圆角封装区域和线性封装区域的玻璃基板时,所述圆角封装区和所述线性封装区域的温度均匀性较低,进一步限制了激光扫描玻璃封装工艺的适用性;而且在现有技术中,通过对载物台的旋转或移动实现对封装区域的扫描,由于机械系统启停会产生机械振动,进而影响曝光区域位置的对准精度,造成玻璃料内部形成不均匀的温度分布,从而导致裂纹、残余应力或脱层问题的产生,降低了两玻璃板之间的气密性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光扫描封装系统及方法,以解决现有技术中存在的封装区域能量分布不均、适用性差的问题,通过实时调制光斑形貌和光斑能量分布,达到了光斑形貌匹配封装区域以及封装区域能量均匀分布的目的,提高了激光扫描玻璃封装的工艺适用性。
为了达到上述目的,本发明提供了一种激光扫描封装系统,包括:
一光源模块,用于提供入射激光;
一微反射镜阵列,所述微反射镜阵列包括若干微反射镜,所述微反射镜用于对所述入射激光进行光斑调制并形成调制光斑;
一控制模块,所述控制模块与所述微反射镜阵列信号连接,并用于控制所述微反射镜阵列进行所述光斑调制。
可选的,每个所述微反射镜为矩形,其边长尺寸为1μm至10μm,相邻两个所述微反射镜之间的距离小于1μm。
可选的,所述光斑调制包括对所述入射激光进行光斑形貌调制及光斑能量分布调制,所述光斑能量分布调制具体为:所述微反射镜阵列将所述入射激光显示成灰度图像,并控制所述入射激光的脉冲宽度,通过所述控制模块调节每个所述微反射镜的反光时间。
可选的,所述激光扫描封装玻璃系统还包括一入射透镜组,所述入射透镜组用于对所述入射激光进行扩束准直。
可选的,所述激光扫描封装玻璃系统还包括一成像透镜组,所述成像透镜组用于对所述调制光斑进行成像,且所述成像透镜组的光轴与所述微反射镜阵列的光轴同轴。
可选的,所述成像透镜组包括定焦镜头和/或变焦镜头。
可选的,所述激光扫描封装玻璃系统包括一用于反射所述调制光斑的扫描反射镜组,所述扫描反射镜组与所述控制模块信号连接。
可选的,所述激光扫描封装玻璃系统还包括一用于聚焦所述调制光斑的F-theta镜组,所述F-theta镜组与所述控制模块信号连接。
本发明提供了一种激光扫描玻璃封装方法,所述激光扫描玻璃封装方法包括:
S1:所述光源模块提供用于烧结一封装区域内玻璃料的所述入射激光,所述入射激光经过所述微反射镜阵列进行所述光斑调制,并形成所述调制光斑;
S2:根据所述封装区域的形貌和尺寸,所述控制模块调节所述微反射镜阵列,并调制所述调制光斑的光斑形貌和光斑能量分布,所述调制光斑与所述封装区域的尺寸相匹配;
S3:所述调制光斑入射到所述封装区域上,且所述调制光斑沿着所述封装区域的延伸方向运动进行激光扫描,并烧结所述封装区域上的玻璃料进行封装。
可选的,在所述S1中,在所述入射激光经过所述微反射镜阵列进行所述光斑调制前,还包括一入射透镜组,所述入射透镜组对所述入射激光进行扩束准直。
可选的,在所述S2中,在进行光斑调制后使用一成像透镜组对所述调制光斑进行成像,且所述成像透镜组的光轴与所述微反射镜阵列的光轴位置同轴。
可选的,在所述S3中,在所述调制光斑入射到所述封装区域上之前,使用一反射镜组调节所述调制光斑的反射方向以及使用一F-theta镜组聚焦所述调制光斑。
可选的,所述激光扫描玻璃封装方法用于封装一环形封装区域,所述调制光斑沿着所述封装区域的延伸方向匀速运动进行扫描,并烧结所述玻璃料进行封装。
可选的,所述光斑形貌为圆形光斑。
可选的,所述圆形光斑的能量满足:
Figure GDA0002787305460000031
其中,I(r)为所述圆形光斑的能量大小,r1为所述环形封装区域的内半径,r2为所述环形封装区域的外半径,r为所述环形封装区域内的一点与所述环形封装区域圆心之间的距离,t1为r1处曝光时间,r1处光斑能量值为a,t2为(r1+r2)/2处曝光时间,(r1+r2)/2处光斑能量值为b。
可选的,a/r1=b/r2
可选的,所述光斑形貌为扇形光斑。
可选的,所述扇形光斑内的能量分布为:
I(r)=(a-b)*r/(r1-r2)
其中,I(r)为所述扇形光斑的能量大小,r1为所述环形封装区域的内半径,r2为所述环形封装区域的外半径,r为所述环形封装区域内的一点与所述环形封装区域圆心之间的距离,r1处光斑能量值为a,(r1+r2)/2处光斑能量值为b。
可选的,所述玻璃封装方法用于封装一矩形封装区域,所述矩形封装区域包括若干个线性封装区域和若干个圆角封装区域,所述线性封装区域与所述圆角封装区域交替排布。
可选的,将一所述圆角封装区域相邻的两个所述线性封装区域分别定义为第一线性封装区域和第二线性封装区域,所述第一线性封装区域包括一第一封装区和一第二封装区,所述第二线性区域包括一第三封装区和一第四封装区,按照所述调制光斑的运动方向依次设置所述第一封装区、所述第二封装区、所述圆角封装区域、所述第三封装区以及第四封装区。
可选的,所述调制光斑在所述第一封装区内匀速运动,所述调制光斑在所述第二封装区内做匀减速运动,所述调制光斑在所述圆角封装区域内以所述圆角封装区域的圆角圆心为原点做匀速圆周运动,所述调制光斑在所述第三封装区内做匀加速运动,所述调制光斑在所述第四封装区内做匀速运动。
可选的,所述光斑形貌为圆形光斑。
可选的,所述第一线性封装区域的宽度为d1
所述第二线性封装区域的宽度为d2
在所述第一封装区内,所述圆形光斑圆心处的能量大小为a,所述圆形光斑的圆周边缘处的能量大小为b;
在所述第四封装区内,所述圆形光斑圆心处的能量大小为d,所述圆形光斑的圆周边缘处的能量大小为e;
在所述第一封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
Figure GDA0002787305460000041
在所述第四封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
Figure GDA0002787305460000042
其中,I1(r)为在第一封装区内所述圆形光斑的能量大小,I2(r)为在第四封装区内所述圆形光斑的能量大小,r为所述圆形光斑内的任意一点与所述圆形光斑圆心之间的距离。
可选的,
Figure GDA0002787305460000043
可选的,在所述第二封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
I’1(r)=k1*t1
其中,I’1(r)为在所述第二封装区内所述圆形光斑的能量大小,所述k1为常量,t1为所述圆形光斑在所述第二封装区内的运动时间。
可选的,在所述第三封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
I’2(r)=I’1(r)=k2*t2
其中,I’2(r)为在所述第三封装区内所述圆形光斑的能量大小,所述k2为常量,t2为所述圆形光斑在所述第三封装区内的运动时间。
可选的,所述光斑形貌为矩形光斑。
可选的,所述矩形光斑内的能量分布均匀。
可选的,所述调制光斑的形貌为圆形光斑和/或矩形光斑,在所述第一封装区、所述第二封装区、所述圆角封装区域、所述第三封装区以及第四封装区中,当所述调制光斑运动到相邻两个区域边界时,对所述调制光斑的形貌进行变换。
可选的,所述调制光斑在所述第一封装区、所述第二封装区、所述圆角封装区、所述第三封装区以及第四封装区的运动为匀速运动。
与现有技术相比,本发明提供的一种激光扫描封装玻璃系统及方法具有以下有益效果:
1、能够对入射激光进行光斑调制,所述光斑调制包括光斑形貌调制以及光斑能量分布调制,更好地匹配了不同形貌和尺寸的封装区域,提高了激光扫描玻璃封装的工艺适用性;
2、提高了光斑扫描在所述封装区域时的能量分布均匀性,提高了激光扫描玻璃封装的工艺水平;
3、通过设置反射镜组调节所述调制光斑的反射方向进而达到激光扫描封装区域的目的,减少了机械振动,提高了激光扫描玻璃封装的气密性。
附图说明
图1为本发明提供的一种激光扫描封装系统结构示意图;
图2为实施例一使用圆形光斑进行封装时的示意图;
图3为实施例一使用圆形光斑进行封装时圆形光斑能量大小的示意图;
图4为实施例一使用扇形光斑进行封装时的示意图;
图5为实施例一使用扇形光斑进行封装时矩形光斑能量大小的示意图;
图6为矩形封装区域结构示意图;
图7为实施例二使用圆形光斑进行封装时的示意图;
图8为实施例二在第一封装区进行封装时圆形光斑能量大小的示意图;
图9为实施例二在第四封装区进行封装时圆形光斑能量大小的示意图;
图10为实施例二使用矩形光斑进行封装时的示意图;
图11为实施例二在第一封装区进行封装时矩形光斑能量大小的示意图;
图12为实施例二在第四封装区进行封装时矩形光斑能量大小的示意图;
图13为实施例三提供的第一种封装方式;
图14为实施例三提供的第二种封装方式;
其中,1-光源模块,11-入射激光,2-入射透镜组,3-微反射镜阵列,33-调制光斑,331-圆形光斑,332-矩形光斑,333-扇形光斑,4-成像透镜组,5-扫描反射镜组,6-F-theta镜组,7-玻璃基板,71-环形封装区域,72-矩形封装区域,721-第一线性封装区域,722-第二线性封装区域,723-圆角封装区域,721a-第一封装区、721b-第二封装区、722a-第三封装区、722b-第四封装区,720-封装中间线,8-控制模块。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
发明人发现在显示器制程中,一般采用激光扫描玻璃进行封装,即采用单一形貌或者单一能量分布的光斑对玻璃基板进行扫描并封装,通常出现在封装区域内光斑能量分布不均,以及不能很好地适用于同时具有圆角封装区域和线性封装区域的玻璃基板,除此之外,机械式移动载物台来实现激光扫描玻璃基板的方式可能引起机械振动,进一步制约了激光封装玻璃的工艺水平。
请参阅图1,本申请提供了一种激光扫描封装系统,所述激光扫描封装系统包括:一光源模块1,用于提供入射激光11,所述光源模块1为高功率激光光源,所述入射激光11用于烧结玻璃料以达到封装玻璃基板7的目的;一微反射镜阵列3(DMD),所述微反射镜阵列3包括若干微反射镜(图中未画出),用于对所述入射激光11进行光斑调制并形成调制光斑33,所述光斑调制包括对所述入射激光11进行光斑形貌调制及光斑能量分布调制;一控制模块8,所述控制模块8与所述微反射镜阵列3信号连接,并用于控制所述微反射镜阵列3进行所述光斑调制,控制模块8可以根据封装区域的形貌和所需的光斑能量进行调试,以产生不同形貌的能量分布的调制光斑33,可根据玻璃基板7所需封装区域的形貌和尺寸,进而选择圆形光斑和/或矩形光斑,实现了封装区域上单位面积内光斑能量分布均匀的目的,不仅能够应用于环形封装区域,而且提高了具有圆角封装区域的矩形封装区域封装工艺的适用性。
其中,所述微反射镜阵列3采用基于CMOS工艺的单片制造方式,并将所述微反射镜及一用于带动所述微反射镜运动的运动机构集成在一CMOS静态存储器上,所述CMOS静态存储器具有1或0状态,实现了微反射镜的小型化,所述微反射镜为矩形,每个所述微反射镜的边长在1μm至10μm,相邻两个所述微反射镜之间的距离小于1μm,作为本实施例的优选方案,所述运动机构能够带动所述微反射镜绕所述微反射镜的对角线进行转动,且转动范围为12°至-12°,转动所需的动力由所述CMOS静态存储器之间的电压差产生的静电吸引提供,所述CMOS静态存储器处于1或0状态即为开或关状态,此时所述微反射镜相应地转动到12°或-12°两种状态,由此可以看到所述微反射镜阵列3为一种二维微反射镜阵列,所述控制模块8通过控制所述微反射镜阵列3中所述微反射镜的转动方向来调制光斑,进而获得调制光斑33。
在本实施例中,每个所述微反射镜均包括一用于反射所述入射激光的光反射面和一用于吸收所述入射激光的光吸收面,所述控制模块8通过控制所述光吸收面和/或所述光反射面的转动进行所述光斑调制。
作为优选地,所述光斑能量分布调制具体为:所述微反射镜阵列3将所述入射激光11显示成灰度图像,并控制所述入射激光11的脉冲宽度,通过所述控制模块8调节每个所述微反射镜的反光时间,来相应地调整所述入射激光11的灰度等级,即光斑能量分布调制是一个改变所述调制光斑33在封装区域内时间的积累量。
此外,本实施例的所述激光扫描封装玻璃系统还可以包括一入射透镜组2,所述入射透镜组2用于对所述入射激光11进行扩束准直,达到扩展所述入射激光11的直径和减小所述入射激光11发散角的目的。
优选地,所述激光扫描封装玻璃系统还包括一成像透镜组4,所述成像透镜组4用于对所述调制光斑进行成像,且所述成像透镜组4的光轴与所述微反射镜阵列3的光轴位置同轴。
其中,所述成像透镜组4包括定焦镜头和/或变焦镜头,可视所需调制光斑33的直径大小情况而定,如果需要实时调节所述调制光斑33的直径则选取变焦镜头,如果不需要调节所述调制光斑33的直径则选取定焦镜头。
在本申请的另一实施例中,所述激光扫描封装玻璃系统还可以包括一用于反射所述调制光斑33的扫描反射镜组5以及一用于聚焦所述调制光斑33的F-theta镜组6,所述扫描反射镜组5和所述F-theta镜组6与所述控制模块8信号连接,所述控制模块8控制扫描反射镜组5和F-theta镜组6,使所述调制光斑33垂直入射到所述封装区域,烧结两块玻璃基板7之间的玻璃料并使两者连接在一起,形成气密式密封,与现有技术相比,减少了载物台在旋转或移动封装区域进行扫描时产生的机械振动,提高了工艺水平,增加了玻璃封装的气密性。
本发明提供了一种激光扫描玻璃封装方法,所述激光扫描玻璃封装方法包括:
S1:所述光源模块1提供用于烧结一封装区域内玻璃料的所述入射激光11,所述入射激光11经过所述微反射镜阵列3进行所述光斑调制,并形成所述调制光斑33;
S2:根据所述玻璃基板7中所述封装区域的形貌和尺寸,所述控制模块8调节所述微反射镜阵列3,并调制所述调制光斑33的光斑形貌和光斑能量分布,所述调制光斑33与所述封装区域的尺寸相匹配;
S3:所述调制光斑33入射到所述封装区域上,且所述调制光斑33沿着所述封装区域的延伸方向运动进行激光扫描,并烧结玻璃料进行封装;
进一步的,所述封装区域内各个封装点,根据光斑形貌不同、所述封装点所处封装区域的位置不同,各个所述封装点接受光斑照射时间也有不同,但各个所述封装点在其所接受调制光斑33扫描时间内所积累的总能量是相同的。
其中,在所述S1中,在进行所述光斑调制之前,使用一入射透镜组2对所述入射激光11进行扩束准直,以扩大所述入射激光11的直径,并减少所述入射激光11的发散角。
在所述S2中,在进行光斑调制后使用一成像透镜组4对所述调制光斑33进行成像,且所述成像透镜组4的光轴与所述微反射镜阵列3的光轴位置同轴。
在所述S3中,在所述调制光斑入射到所述封装区域上之前,使用一反射镜组调节所述调制光斑33的反射方向,以及使用一F-theta镜组6聚焦所述调制光斑33。
为了进一步理解本发明,下面将结合更加详细具体的实施方式对本发明的优选方案进行描述,以凸显本发明提供的激光扫描封装系统及方法的特点和特征。这些描述只是举例说明本发明方法的特征和优点,而非限制本发明的保护范围。
实施例一
在实施例一中,所述玻璃封装方法用于封装一环形封装区域,所述调制光斑沿着所述封装区域的延伸方向匀速运动进行扫描,并烧结玻璃料进行封装。
所述调制光斑的形貌可根据需要调节为圆形光斑或者扇形光斑。
请参阅图2和图3,当所述光斑形貌为圆形光斑331时,在圆形光斑331内的能量由r1到r2逐渐增加,圆形光斑331沿环形封装区域71的延伸方向匀速扫描时,要求在环形封装区域71内,距离所述环形封装区域71内能量均匀分布,即在环形封装区域71内的径向上,由r1到r2区域内所述环形封装区域71的能量均匀分布的,因此,所述圆形光斑的能量满足公式:
Figure GDA0002787305460000091
其中,I(r)为所述圆形光斑331的能量大小,r1为所述环形封装区域71的内半径,r2为所述环形封装区域71的外半径,r为所述环形封装区域71内任意一点与所述环形封装区域71圆心之间的距离,t1为r1处曝光时间,r1处光斑能量值为a,t2为(r1+r2)/2处曝光时间,(r1+r2)/2处光斑能量值为b,在图3中,横坐标代表所述环形封装区域71内任意一点与所述环形封装区域71圆心之间的距离,纵坐标代表所述圆形光斑331的能量大小。
请参阅图4和图5,当所述光斑形貌为扇形光斑333时,所述扇形光斑333为所述环形封装区域71两条不同外半径之间的部分,所述扇形光斑333内的能量分布满足:I(r)=(a-b)*r/(r1-r2),即在环形封装区域71内的径向上,由r1到r2区域内所述环形封装区域71的能量均匀分布的,a为所述环形封装区域71内半径r1上光斑的能量大小,b为所述环形封装区域71外半径r2上光斑的能量大小,其中a/r1=b/r2,在图5中,横坐标代表所述环形封装区域71内任意一点与所述环形封装区域71圆心之间的距离,纵坐标代表所述扇形光斑333的能量大小。
实施例二
请参阅图6,在本实施例中,所述激光扫描玻璃封装方法用于封装一矩形封装区域72,所述矩形封装区域包括若干个线性封装区域和若干个圆角封装区域,所述线性封装区域与所述圆角封装区域交替连接,请参阅图6和图7,在所述矩形封装区域72中,以其中一个圆角封装区域为例,将此圆角封装区域723两端连接的两个所述线性封装区域定义为第一线性封装区域721和第二线性封装区域722,所述第一线性封装区域721包括一第一封装区721a和一第二封装区721b,所述第二线性封装区域722包括一第三封装区722a和一第四封装区722b,按照所述调制光斑的运动方向依次设置所述第一封装区721a、所述第二封装区721b、所述圆角封装区域723、所述第三封装区722a以及第四封装区722b。
优选地,所述调制光斑在所述第一封装区721a内匀速运动,所述调制光斑在所述第二封装区721b内做匀减速运动,所述调制光斑在所述圆角封装区域723内以所述圆角封装区域723的圆角圆心为原点做匀速圆周运动,所述调制光斑在所述第三封装区722a内做匀加速运动,所述调制光斑在所述第四封装区722b内做匀速运动。
所述调制光斑的形貌可根据需要调节为圆形光斑或者扇形光斑。
请参阅图7,当所述光斑形貌为圆形光斑331时,优选地,在垂直于所述第一封装区721a或者垂直于所述第二封装区721b的延伸方向上,所述第一封装区721a或者所述第二封装区721b的宽度为d1
在垂直于所述第三封装区722a或者垂直于所述第四封装区722b的延伸方向上,所述第三封装区722a或者第四封装区722b的宽度为d2
在所述第一封装区721a内,所述圆形光斑331圆心处的能量大小为a,所述圆形光斑331的圆周边缘处的能量大小为b;
在所述第四封装区722b内,所述圆形光斑331圆心处的能量大小为d,所述圆形光斑331的圆周边缘出的能量大小为e;
请参阅图8和图9,在图8中,横坐标代表所述圆形光斑331内的任意一点与所述圆形光斑331圆心之间的距离,纵坐标代表在第一封装区721a内所述圆形光斑331的能量大小,在图9中,横坐标代表所述圆形光斑331内的任意一点与所述圆形光斑331圆心之间的距离,纵坐标代表在第四封装区722b内所述圆形光斑331的能量大小,由于在第一封装区721a内能量分布均匀,则
Figure GDA0002787305460000111
进而在所述第一封装区721a内,所述圆形光斑331的能量大小为:
Figure GDA0002787305460000112
同理,
Figure GDA0002787305460000113
在所述第四封装区722b内,所述圆形光斑331的能量大小为:
Figure GDA0002787305460000114
其中,I1(r)为在第一封装区721a内所述圆形光斑331的能量大小,I2(r)为在第四封装区722b内所述圆形光斑331的能量大小,r为所述圆形光斑331内的任意一点与所述圆形光斑331圆心之间的距离。
优选地,在所述第二封装区721b内,所述圆形光斑331的能量大小为:
I’1(r)=k1*t1
其中,I’1(r)为在第二封装区内所述圆形光斑的能量大小,所述k1为常量,t1为所述圆形光斑331在所述第二封装区721b内的运动时间。
优选地,在所述第三封装区722a内,所述圆形光斑331的能量大小为:
I’2(r)=I’1(r)=k2*t2
其中,I’2(r)为在第三封装区内所述圆形光斑的能量大小,所述k2为常量,t2为所述圆形光斑331在所述第三封装区722a内的运动时间。
请参阅图10、11和图12,当所述光斑形貌为矩形光斑332,所述矩形光斑332内的能量分布均匀,其中在图11中,横坐标代表所述矩形光斑332内的任意一点与封装中间线720之间的距离,纵坐标代表矩形光斑332的能量大小,在图12中,横坐标代表所述矩形光斑332内的任意一点与封装中间线720之间的距离,纵坐标代表所述矩形光斑332的能量大小。
实施例三
本实施例用于封装一矩形封装区域,所述调制光斑的形貌为圆形光斑331和/或矩形光斑332,在所述第一封装区721a、所述第二封装区721b、所述圆角封装区域723、所述第三封装区722a以及第四封装区722b中,当所述调制光斑运动到相邻两个区域边界时,对所述调制光斑的形貌进行变换。
请参阅图13,图13为实施例三提供的第一种封装方式,在所述第一封装区721a、所述圆角封装区域723以及第四封装区722b中所述调制光斑为圆形光斑331,在第二封装区721b和第三封装区722a中所述调制光斑为矩形光斑332;请参阅图14,图14为实施例三提供的第二种封装方式,在所述第一封装区721a、所述圆角封装区域723以及第四封装区722b中所述调制光斑为矩形光斑332,在第二封装区721b和第三封装区722a中所述调制光斑为圆形光斑331。
优选地,所述调制光斑在所述第一封装区721a、所述第二封装区721b、所述圆角封装区723、所述第三封装区722a以及第四封装区722b的运动为匀速运动。
综上,在本发明实施例提供的一种激光扫描封装系统及方法中,包括用于提供入射激光的光源模块、微反射镜阵列以及控制模块,所述控制模块通过调整所述微反射镜阵列,进而对所述入射激光进行光斑调制,所述光斑调制包括对所述入射激光进行光斑形貌调制及光斑能量分布调制,因此可根据所需封装区域的形貌以及尺寸实时进行光斑形貌调制及光斑能量分布调制,达到了光斑形貌匹配封装区域以及封装区域能量均匀分布的目的,提高了激光扫描玻璃封装的工艺适用性,通过设置反射镜组调节所述调制光斑的反射方向进而达到激光扫描封装区域的目的,减少了机械振动,提高了激光扫描玻璃封装的气密性。
需要说明的是,本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种激光扫描封装系统,其特征在于,所述激光扫描封装系统包括:
一光源模块,用于提供入射激光;
一微反射镜阵列,所述微反射镜阵列包括若干微反射镜,所述微反射镜用于对所述入射激光进行光斑调制并形成一个调制光斑;
一控制模块,所述控制模块与所述微反射镜阵列信号连接,并用于控制所述微反射镜阵列进行所述光斑调制;
其中,所述光斑调制包括对所述入射激光进行光斑形貌调制及光斑能量分布调制,使得封装区域内各个封装点在其所接受调制光斑扫描时间内所累积的总能量相同。
2.如权利要求1所述的激光扫描封装系统,其特征在于,每个所述微反射镜为矩形,其边长尺寸为1μm至10μm,相邻两个所述微反射镜之间的距离小于1μm。
3.如权利要求1所述的激光扫描封装系统,其特征在于,所述光斑能量分布调制具体为:所述微反射镜阵列将所述入射激光显示成灰度图像,并控制所述入射激光的脉冲宽度,通过所述控制模块调节每个所述微反射镜的反光时间。
4.如权利要求1所述的激光扫描封装系统,其特征在于,所述激光扫描封装玻璃系统还包括一入射透镜组,所述入射透镜组用于对所述入射激光进行扩束准直。
5.如权利要求1所述的激光扫描封装系统,其特征在于,所述激光扫描封装玻璃系统还包括一成像透镜组,所述成像透镜组用于对所述调制光斑进行成像,且所述成像透镜组的光轴与所述微反射镜阵列的光轴同轴。
6.如权利要求5所述的激光扫描封装系统,其特征在于,所述成像透镜组包括定焦镜头和/或变焦镜头。
7.如权利要求1所述的激光扫描封装系统,其特征在于,所述激光扫描封装玻璃系统包括一用于反射所述调制光斑的扫描反射镜组,所述扫描反射镜组与所述控制模块信号连接。
8.如权利要求1所述的激光扫描封装系统,其特征在于,所述激光扫描封装玻璃系统还包括一用于聚焦所述调制光斑的F-theta镜组,所述F-theta镜组与所述控制模块信号连接。
9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的激光扫描封装系统进行玻璃封装的方法,其特征在于,所述激光扫描玻璃封装方法包括:
S1:所述光源模块提供用于烧结一封装区域内玻璃料的所述入射激光,所述入射激光经过所述微反射镜阵列进行所述光斑调制,并形成所述调制光斑;
S2:根据所述封装区域的形貌和尺寸,所述控制模块调节所述微反射镜阵列,并调制所述调制光斑的光斑形貌和光斑能量分布,所述调制光斑与所述封装区域的尺寸相匹配;
S3:所述调制光斑入射到所述封装区域上,且所述调制光斑沿着所述封装区域的延伸方向运动进行激光扫描,并烧结所述封装区域上的玻璃料进行封装。
10.如权利要求9所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,在所述S1中,在所述入射激光经过所述微反射镜阵列进行所述光斑调制前,还包括一入射透镜组,所述入射透镜组对所述入射激光进行扩束准直。
11.如权利要求9所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,在所述S2中,在进行光斑调制后使用一成像透镜组对所述调制光斑进行成像,且所述成像透镜组的光轴与所述微反射镜阵列的光轴位置同轴。
12.如权利要求9所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,在所述S3中,在所述调制光斑入射到所述封装区域上之前,使用一反射镜组调节所述调制光斑的反射方向以及使用一F-theta镜组聚焦所述调制光斑。
13.如权利要求9所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述激光扫描玻璃封装方法用于封装一环形封装区域,所述调制光斑沿着所述封装区域的延伸方向匀速运动进行扫描,并烧结所述玻璃料进行封装。
14.如权利要求13所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述光斑形貌为圆形光斑。
15.如权利要求14所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述圆形光斑的能量满足:
Figure FDA0002787305450000021
其中,I(r)为所述圆形光斑的能量大小,r1为所述环形封装区域的内半径,r2为所述环形封装区域的外半径,r为所述环形封装区域内的一点与所述环形封装区域圆心之间的距离,t1为r1处曝光时间,r1处光斑能量值为a,t2为(r1+r2)/2处曝光时间,(r1+r2)/2处光斑能量值为b。
16.如权利要求15所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,a/r1=b/r2
17.如权利要求13所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述光斑形貌为扇形光斑。
18.如权利要求17所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述扇形光斑内的能量分布为:
I(r)=(a-b)*r/(r1-r2)
其中,I(r)为所述扇形光斑的能量大小,r1为所述环形封装区域的内半径,r2为所述环形封装区域的外半径,r为所述环形封装区域内的一点与所述环形封装区域圆心之间的距离,r1处光斑能量值为a,(r1+r2)/2处光斑能量值为b。
19.如权利要求9所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述玻璃封装方法用于封装一矩形封装区域,所述矩形封装区域包括若干个线性封装区域和若干个圆角封装区域,所述线性封装区域与所述圆角封装区域交替排布。
20.如权利要求19所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,将一所述圆角封装区域相邻的两个所述线性封装区域分别定义为第一线性封装区域和第二线性封装区域,所述第一线性封装区域包括一第一封装区和一第二封装区,所述第二线性封装区域包括一第三封装区和一第四封装区,按照所述调制光斑的运动方向依次设置所述第一封装区、所述第二封装区、所述圆角封装区域、所述第三封装区以及第四封装区。
21.如权利要求20所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述调制光斑在所述第一封装区内匀速运动,所述调制光斑在所述第二封装区内做匀减速运动,所述调制光斑在所述圆角封装区域内以所述圆角封装区域的圆角圆心为原点做匀速圆周运动,所述调制光斑在所述第三封装区内做匀加速运动,所述调制光斑在所述第四封装区内做匀速运动。
22.如权利要求21所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述光斑形貌为圆形光斑。
23.如权利要求22所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述第一线性封装区域的宽度为d1
所述第二线性封装区域的宽度为d2
在所述第一封装区内,所述圆形光斑圆心处的能量大小为a,所述圆形光斑的圆周边缘处的能量大小为b;
在所述第四封装区内,所述圆形光斑圆心处的能量大小为d,所述圆形光斑的圆周边缘处的能量大小为e;
在所述第一封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
Figure FDA0002787305450000041
在所述第四封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
Figure FDA0002787305450000042
其中,I1(r)为在第一封装区内所述圆形光斑的能量大小,I2(r)为在第四封装区内所述圆形光斑的能量大小,r为所述圆形光斑内的任意一点与所述圆形光斑圆心之间的距离。
24.如权利要求23所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,
Figure FDA0002787305450000043
25.如权利要求22所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,在所述第二封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
I’1(r)=k1*t1
其中,I’1(r)为在所述第二封装区内所述圆形光斑的能量大小,所述k1为常量,t1为所述圆形光斑在所述第二封装区内的运动时间。
26.如权利要求22所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,在所述第三封装区内,所述圆形光斑的能量大小为:
I’2(r)=I’1(r)=k2*t2
其中,I’2(r)为在所述第三封装区内所述圆形光斑的能量大小,所述k2为常量,t2为所述圆形光斑在所述第三封装区内的运动时间。
27.如权利要求21所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述光斑形貌为矩形光斑。
28.如权利要求27所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述矩形光斑内的能量分布均匀。
29.如权利要求20所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述调制光斑的形貌为圆形光斑和/或矩形光斑,在所述第一封装区、所述第二封装区、所述圆角封装区域、所述第三封装区以及第四封装区中,当所述调制光斑运动到相邻两个区域边界时,对所述调制光斑的形貌进行变换。
30.如权利要求29所述的激光扫描玻璃封装方法,其特征在于,所述调制光斑在所述第一封装区、所述第二封装区、所述圆角封装区、所述第三封装区以及第四封装区的运动为匀速运动。
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