JP2017524538A - レーザーパッケージングシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

レーザーパッケージングシステムであって、ガラスパッケージ（１２０）中の所定の軌跡に沿って分布されるガラスフリット（１２２）を加熱するために使用され、前記システムは、制御装置モジュール（２０１）と、レーザーモジュール（２０２）と、レーザー走査モジュール（２０３）とを有し、制御装置モジュール（２０１）は、レーザーモジュール（２０２）によって生成されるレーザー（１００）をガラスフリット（１２２）上に投射するようにレーザー走査モジュール（２０３）を制御するために使用され、更にレーザー走査モジュール（２０３）が前記レーザー（１００）にガラスフリット（１２２）上において高速かつ周期的な走査を行わせることができ、これによりガラスフリットを均一かつ同期的に加熱することができ、従来技術のパッケージングプロセスにおける温度場の分布が不均一であるという課題を改善できる。レーザーモジュール（２０２）は所定の出力曲線を有するレーザーを発射でき、これにより所定の出力曲線に基づきガラスフリット（１２２）の加熱プロセスを制御できる。本発明は更にレーザーパッケージング方法も開示する。

Description

本発明は光半導体分野に関し、特にレーザーを使用してガラスパッケージに対するパッケージングを行うシステム及び方法に関するものである。

光半導体デバイスは既に広範に生活の各分野に応用されている。中でも、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）はその良好なカラーコントラスト、広視野角、高速応答性等の特長によって、研究の焦点となっており、その利用可能性は極めて高い。しかしながら、ＯＬＥＤディスプレイ中の電極と有機層は酸素と水分に非常に敏感である。従って、外部環境からＯＬＥＤデバイス内部に浸入する酸素と水分はＯＬＥＤデバイスの寿命を大幅に縮めてしまう。以上より、ＯＬＥＤデバイスのために有効なハーメチックシールを提供することは非常に重要である。以下、ＯＬＥＤデバイスを適切に封止することに困難を来たす要因について説明する。
・ハーメチックシールにおいては酸素（１０^−３ｃｍ^３／ｍ^２／日）と水（１０^−６ｇ／ｍ^２／日）に対するバリアを提供しなければならない。
・ハーメチックシールのサイズは出来うる限り小さくなければならず（２ｍｍ未満等）、これにより、ＯＬＥＤディスプレイのサイズに大きな影響を及ぼすことがあってはならない。
・封止プロセスにおいて発生する温度がＯＬＥＤディスプレイ中の材料（電極や有機層等）を破壊してはならない。例えば、ＯＬＥＤディスプレイ内の封止体から約１〜２ミリの距離を有するＯＬＥＤの第一画素は、封止プロセスにおいて１００℃を超える温度で加熱されてはならず、そうでない場合は、第一画素の損傷が引き起こされるおそれがある。
・封止プロセスにおいて放出されるガスがＯＬＥＤディスプレイ中の物質を汚染してはならない。
・ハーメチックシールはポイント接続部材（薄膜クロム電極等）をＯＬＥＤディスプレイ内に入れ込むことができなければならない。

近年、ガラスフリットを使用してレーザー加熱を補助する封止方法がＯＬＥＤディスプレイの封止に応用されている。中でも特定の光波長に対して高吸収率を有する材料を混合した前記ガラスフリットは低融点という特性を有する。高性能レーザー装置を採用することによってガラスフリットを加熱して軟化させ、その上部のガラスフリットを有するカバープレートガラスとその上部のＯＬＥＤを有する基板ガラスの間にハーメチックシールを形成する。ガラスフリットは、通常、幅が約０．７〜１ミリであり、厚さが６〜１００マイクロメートルである。レーザー装置から出力される制御可能なレーザーエネルギーがガラスフリットの封止線を順次照射して覆い、前記ガラスフリットを順次加熱して軟化させ、ハーメチックシールを形成する。しかしながら、この連続的なガラスフリット加熱方式は、ガラスフリット内部に不均一な温度分布（図１に示す通り）を形成するおそれがある。またガラスフリット内部のこれら不均一な温度分布はクラック、残留応力又は層剥離といった問題の発生を引き起こし、カバープレートガラスと基板ガラスの間の気密接続を妨害又は脆弱化させるおそれがある。更に封止プロセスの主要パラメータ、例えばレーザー出力、走査速度等を選択する必要が有り、この方法による制約を受け、生産性の向上が制限されてしまう。

本発明の目的はＯＬＥＤディスプレイ又はガラスパッケージに対する封止を行うために用いられるレーザーパッケージングシステム及び方法を提供し、上述のガラスフリットの温度場の分布が不均一であるという課題を解決できるとともに、かなり広いプロセスウインドウを持たせることで、ＯＬＥＤディスプレイの生産性の向上に寄与することである。

上述の目的を実現するため、本発明では以下のレーザーパッケージングシステムを提供する。ガラスパッケージ中の所定の軌跡に沿って分布されるガラスフリットを加熱してガラスパッケージを封止するために用いられ、前記システムが、制御装置モジュールと、前記制御装置モジュールと相互に接続され、かつレーザーを生成するために用いられるレーザーモジュールと、前記制御装置モジュール及び前記レーザーモジュールと相互に接続され、前記レーザーモジュールが生成する前記レーザーをガラスフリット上に投射するために用いられるレーザー走査モジュールと、を有し、更に、前記制御装置モジュールが前記レーザー走査モジュールをリアルタイム制御し、前記レーザーの前記ガラスフリット上における走査方向を制御し、これにより前記レーザーに前記所定の軌跡に沿って前記ガラスフリットを走査させるために用いられる。前記制御装置モジュールが更に前記レーザーモジュールの出力パワーをリアルタイム制御し、生成されるレーザーに前記所定の軌跡とリアルタイムで対応する出力曲線を持たせるために用いられる。

好ましくは、前記レーザーパッケージングシステムが更に温度測定モジュールを有し、前記温度測定モジュールが前記制御装置モジュールと相互に接続され、レーザー照射されるガラスフリットの表面温度をリアルタイムで測定し、かつ測定された表面温度を前記制御装置モジュールにリアルタイムでフィードバックするために用いられる。

好ましくは、前記温度測定モジュールが高温計である。

好ましくは、前記レーザーパッケージングシステムが更にコンピューターを有し、前記コンピューターは、前記制御装置モジュールと相互に接続され、前記制御装置モジュールとのデータ交換を行うために用いられる。

好ましくは、前記制御装置モジュールは、単一の制御装置、複数の制御装置から構成される制御システム、又は前記コンピューター内部に統合されて取り付けられる制御ボードである。

好ましくは、前記レーザー走査モジュール内にサーボモーション機構が設置され、前記サーボモーション機構は、レーザーの方向及びレーザーが前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査する速度及び／又は加速度を変更するために用いられる。

本発明では更に以下のレーザーパッケージング方法を提供する。この方法は、ガラスパッケージ中の所定の軌跡に沿って分布されるガラスフリットを加熱してガラスパッケージを封止するために用いられ、以下のステップを含む。
レーザーモジュールを起動し、前記レーザーモジュールからレーザーを発射させる。
レーザー走査モジュールを起動し、レーザーモジュールから発射される前記レーザーをガラスフリット上に投射する。
制御装置モジュールを介してレーザー走査モジュールをリアルタイムに制御し、レーザーをガラスフリット上の方向に投射し、前記レーザーに前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査させる。
制御装置モジュールを介して前記レーザーモジュールの出力パワーをリアルタイム制御し、生成されるレーザーに前記所定の軌跡とリアルタイムで対応する出力曲線を持たせ、
ガラスフリットが融点に加熱されるまで、前記レーザーに前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを複数の周期で走査させる。

好ましくは、前記所定の軌跡は、一つ又は複数の直線区間と、一つ又は複数の湾曲区間を有し、前記出力曲線が前記一つ又は複数の直線区間に対応する一つ又は複数の直線区間の加熱出力曲線と、前記一つ又は複数の湾曲区間に対応する一つ又は複数の湾曲区間の加熱出力曲線とを有し、前記直線区間の加熱出力曲線に対応する出力パワーと前記湾曲区間の加熱出力曲線に対応する出力パワーが異なる。

好ましくは、前記複数の周期的な走査が不変的又は段階的に減少するレーザーモジュールの出力パワーを採用する。

好ましくは、前記レーザーパッケージング方法が更に温度測定モジュールを使用して前記ガラスフリット表面のリアルタイムの温度を測定し、かつ前記制御装置モジュールにフィードバックし、制御装置モジュールによって周期的な走査の回数、レーザーモジュールの出力パワー、及びレーザーが前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査する速度、の内の少なくとも一つを調整し、前記ガラスフリットの温度変化を所定の温度曲線に合致させるステップを含む。

好ましくは、前記レーザーは、前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査する速度の範囲が１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓである。

好ましくは、前記レーザーモジュールを起動する前に、まず前記レーザー走査モジュールを起動し、前記レーザー走査モジュールがレーザーを所定の速度で前記所定の軌跡に沿ってガラスフリット上に投射できるようになった後に、改めてレーザーモジュールを起動する。

好ましくは、前記レーザーパッケージング方法は、更に前記ガラスフリットが融点に達するまで加熱された後、直ちに前記レーザーモジュールを停止し、前記ガラスフリットを自然冷却させるステップを含む。

好ましくは、前記レーザーパッケージング方法は、更にレーザーモジュールを停止した後、前記レーザー走査モジュールを引き続き一定時間可動させ、その後、レーザー走査モジュールを改めて停止させるステップを含む。

好ましくは、前記レーザーパッケージング方法は、更に前記ガラスフリットが融点に達するまで加熱された後、前記レーザーモジュールの出力パワーを冷却出力値まで低下させ、前記ガラスフリットが所定の温度に冷却されるまで、引き続き前記レーザーに前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットに対する周期的な走査を行わせるステップを含む。

好ましくは、前記レーザーパッケージング方法は、更に前記ガラスフリットが所定の温度まで冷却された後、引き続き自然冷却を行うステップを含む。

好ましくは、前記レーザーパッケージング方法において、レーザーモジュールとレーザー走査モジュールとを同期的に起動し、かつレーザーモジュールの出力パワーを段階的に上昇させ、前記レーザー走査モジュールがレーザーを所定の速度で前記所定の軌跡に沿ってガラスフリット上に投射できるようにすると同時に、前記レーザーモジュールの出力パワーが所定の出力に達することができるようにする。

好ましくは、前記レーザーパッケージング方法は、更に前記ガラスフリットが融点に達するまで加熱された後、前記レーザーモジュールの出力パワーと前記レーザーが前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査する速度を同期的に調整し、前記出力パワーと走査速度を同時にゼロまで段階的に減少させるステップを含む。

従来の技術と比べ、本発明の有益な効果は主に以下のように実現される。
前記レーザー走査モジュールがレーザーにガラスフリット上で高速かつ周期的な走査を行わせることができ、これによりガラスフリットを均一かつ同期的に加熱することができ、従来技術のパッケージングプロセスにおける温度場の分布が不均一であるという課題を改善できる。提示されるレーザーパッケージング方法において、レーザーモジュールが所定の出力曲線を有するレーザーを発射することができ、これにより所定の出力曲線に基づきガラスフリットの加熱プロセスを制御できる。

好ましくは、追加する温度測定モジュールがガラスフリット表面のリアルタイムの温度を測定及びフィードバックでき、所定の昇温又は所定の降温等の方式を採用してガラスフリットを所定の昇温又は降温曲線に従って加熱又は冷却できる。

図１は従来技術において連続的な加熱を採用したガラスフリットのそれぞれ異なる時刻における温度の分布を示す図である。
図２はガラスフリット封止ＯＬＥＤディスプレイの俯瞰図である。
図３は本発明の実施例一におけるレーザーパッケージングシステムのブロック図である。
図４は本発明の実施例一におけるＯＬＥＤディスプレイのガラスフリットレーザー走査パスの概要を示す図である。
図５は本発明の実施例一における単一の走査周期中の所定のレーザー出力曲線の概要を示す図である。
図６Ａ乃至図６Ｂは本発明の実施例一におけるレーザー速度と出力がガラスフリットの温度変化に及ぼす影響をシミュレーションした曲線の概要を示す図である。
図７は本発明の実施例一における開始停止区域のレーザー走査モジュールとレーザー出力の第一の同期制御方式を採用したものの概要を示す図である。
図８は本発明の実施例二におけるレーザーパッケージングシステムのブロック図である。
図９は本発明の実施例二におけるレーザーパッケージングシステムの構造の概要を示す図である。
図１０は開始停止区域のレーザー走査モジュールとレーザー出力の第二の同期制御方式を採用したものの概要を示す図である。
図１１は本発明の実施例二における所定の昇温と所定の降温の曲線の概要を示す図である。
図１２は本発明の実施例一又は実施例二においてレーザーパッケージングシステム及び方法を採用して加熱した後のガラスフリットのそれぞれ異なる時刻における温度の分布を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明のレーザー走査封止ガラスパッケージのシステム及び方法について更に詳細に説明を行う。ここでは本発明の好適な実施例を示すものであり、本分野の技術者であれば、ここで説明される本発明に変更を加え、本発明の有益な効果を実現できることを理解すべきである。従って、以下の説明は本分野の技術者が広く知り得るものであり、本発明を限定するものではないと理解されるべきである。

明確性を期するため、実際の実施例の特徴の全てについては説明しない。以下の説明において、本発明につき、不要な枝葉末節を説明することで混乱が生じないよう、公知の機能と構造については詳細に説明しないものとする。実際の実施例の開発において、関連のシステム又は関連の商業上の制約に従い、一つの実施例を別の実施例に変更する等、開発者の特定の目標を達成するために、多数かつ詳細な実施例を実施する必要があることを認識すべきである。また、これら開発業務が複雑かつ時間を要するものであることもあるが、本分野の技術者にとっては通常の業務に過ぎないことを理解すべきである。

以下の段落において、図面を参照しつつ例示方式で更に具体的に本発明について説明する。以下の説明と請求の範囲は、本発明の優位性と特徴を更に明確にするものである。なお図面には、全て非常に簡易化した形式を採用し、かつ正確ではない縮尺比率を使用しており、本発明の実施例を容易かつ明確に説明することを補助するためにのみ、これら図面を使用することは言うまでもない。

実施例一
図２と図３に示すように、本実施例においては、レーザーパッケージングシステムが提示されるものであり、ＯＬＥＤディスプレイ１２０に対してガラスフリットを採用してハーメチックシールを形成するために用いられる。ＯＬＥＤディスプレイ１２０は典型的なガラスパッケージであって、前記ＯＬＥＤディスプレイ１２０の主要な構造は、カバープレートガラス１２１と、ガラスフリット１２２と、基板ガラス１２３と、ＯＬＥＤ層１２５と、複数の電極１２４と、を有する。更に、前記ガラスフリット１２２がＯＬＥＤディスプレイ１２０の基板ガラス１２３上に位置し、その横断面図は図３に示す通りであり、俯瞰図は図２に示す通りである。前記ガラスフリット１２２はスクリーン印刷、予備焼結ステップを介して基板ガラス１２３上に予め硬化され、一定の厚みを有するフィレットされた長方形の封止線が形成される。基板ガラス１２３上のＯＬＥＤ層１２５がガラスフリット１２２封止線の内側に位置し、更に基板ガラス１２３上にＯＬＥＤディスプレイ１２０内外部に接続される複数の電極１２４が存在する。

本実施例において、前記レーザーパッケージングシステムは、制御装置モジュール２０１と、レーザーモジュール２０２とレーザー走査モジュール２０３とを有し、更に、前記制御装置モジュール２０１は、それぞれ前記レーザーモジュール２０２と、レーザー走査モジュール２０３と、に相互に接続され、前記レーザーモジュール２０２と前記レーザー走査モジュール２０３とを制御するために用いられ、前記レーザーモジュール２０２がレーザー走査モジュール２０３と相互に接続され、前記レーザーモジュール２０２がレーザーを生成し、所定の出力でレーザーを前記レーザー走査モジュール２０３に発射するために用いられ、前記レーザー走査モジュール２０３がレーザー１００の伝送方向と運動特性を変更するために用いられる。前記システムが更にコンピューター２００を有し、前記コンピューター２００が前記制御装置モジュール２０１と相互に接続され、前記制御装置モジュール２０１とのデータ交換を行うために用いられる。

更に、前記制御装置モジュール２０１は単一の制御装置でも、複数の制御装置を組み合わせて形成される制御システムでも、又はコンピューター２００内部に統合されて取り付けられる制御ボードでもよい。

本実施例において、前記レーザー走査モジュール２０３は、走査型ガルバノメータとすることができる。前記レーザー走査モジュール２０３内にサーボモーション機構（図に未表示）を有し、該サーボモーション機構はレーザー１００の伝送方向を変更する機能を有し、レーザー１００を空間のある固定軸を基準として任意の方向に沿って一定の角度θに偏向させ、偏向角θは最大上限値を有する。レーザー１００の偏向方向と偏向角θは制御可能であり、その変化規律は制御装置モジュール２０１からレーザー走査モジュール２０３に送信される制御信号によって決定される。前記サーボモーション機構は高速かつ正確にレーザー１００の偏向姿勢を変更させることができ、かつ制御信号に基づき、当該走査プロセスにおけるレーザー１００の偏向運動特性、例えば角速度、角加速度等の変更を制御することができる。前記レーザー走査モジュール２０３がレーザー１００をガラスフリット１２２上に投射する。レーザー１００がガラスフリット１２２表面に特定の形状とサイズを有するスポット１１０を形成する。

前記レーザーモジュール２０２が特定波長のレーザー１００を生成し、所定の出力でレーザー１００の光エネルギーをレーザー走査モジュール２０３に伝送することができる。前記所定の出力のレーザー１００の光エネルギーはリアルタイムで調整でき、レーザー１００の光エネルギーの調整及びレーザー１００の伝送の開始と停止はいずれも制御装置モジュール２０１からレーザーモジュール２０２に送信される制御信号によって決定される。

前記制御装置モジュール２０１がレーザーモジュール２０２とレーザー走査モジュール２０３を同期的に制御し、レーザーモジュール２０２から出力されるレーザー１００の開始と停止、レーザー出力の調節をレーザー走査モジュール２０３におけるサーボモーション機構の運動と相互に整合させる。又は、前記制御装置モジュール２０１がレーザー走査モジュール２０３の制御分解能よりも高い高分解能でレーザーモジュール２０２を制御し、かつ両者の制御を相互に整合させることができる。制御装置モジュール２０１とコンピューター２００の間においてデータ通信を行うことができ、制御装置モジュール２０１がコンピューター２００から送信される運動軌跡、速度曲線、出力曲線、遅延、目標温度、起動、停止等の情報を受け取り、同時に各モジュールの動作状態等の情報をコンピューターに伝送する。

本実施例の別の面として、更に上述のレーザーパッケージングシステムを採用するレーザーパッケージング方法を提示する。前記方法は以下のステップを含む。

Ｓ１００：
前記制御装置モジュール２０１が前記レーザーモジュール２０２を制御し、前記レーザーモジュール２０２に所定の出力曲線を有するレーザー１００を発射させる。
Ｓ２００：
前記制御装置モジュール２０１が前記レーザー走査モジュール２０３を制御し、前記レーザー１００を、前記レーザー走査モジュール２０３を介してガラスフリット１２２上に投射させ、前記レーザー走査モジュール２０３が前記レーザー１００に所定の速度と運動軌跡を維持させつつ前記ガラスフリット１２２に沿って周期的な走査を行わせ、前記ガラスフリットをガラスフリットの融点に達するまで加熱し、ハーメチックシールを形成する。

具体的には、レーザーモジュール２０２とレーザー走査モジュール２０３を制御し、レーザー１００をガラスフリット１２２上に投射させ、所定の出力を有するやや高速のレーザー１００をガラスフリット１２２のパターン（封止線の通り）に沿って、即ち、図４に示す矢印の付いた運動軌跡の通りに移動させ、更に、前記速度範囲が１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓであり、例えば３ｍ／ｓである。レーザー１００が一定の形状とサイズのスポット１１０にて図４におけるａ２点のガラスフリット１２２上に照射され、出力を開始し、封止線に沿って一周の走査を行い、ａ２点に戻るまでを一走査周期とする。ａ２点は例示点であり、本文において言及するレーザー１００の出力開始点は当該位置に限定されるものではない。一走査周期内において、前記ガラスフリット１２２はレーザー１００のエネルギーを吸収した後、順次加熱され、走査速度が高速であることから、封止線上のガラスフリットがほぼ同時に加熱されると考えられる。正常な状況下において、一走査周期ではガラスフリット１２２に充分なエネルギーを提供することができないため、一走査周期のみでは、二つのガラス基板１２１と１２３を接続することができず、ハーメチックシールを形成することができない。

一走査周期内において、走査制御方式が制御装置モジュール２０１を介してレーザーモジュール２０２とレーザー走査モジュール２０３（以下、及び図中において、走査型ガルバノメータ又はガルバノメータと略称する）とを制御し、レーザー１００の移動操作とレーザー出力の調整操作を同期させる。所定の出力曲線の方式に基づき、図５中のレーザー出力曲線に示す通りに、なお、この出力曲線のみに限定されるものではないが、レーザー出力により、所定の位置ｂ１−ｂ２、ｃ１−ｃ２、ｄ１−ｄ２とｅ１−ｅ２のところにおいて、線形又は非線形の変化を生じさせる。図４に示すように、所定の位置ｂ１−ｂ２、ｃ１−ｃ２、ｄ１−ｄ２とｅ１−ｅ２はフィレットされた長方形のコーナー部分である。コーナー部分が必要とするエネルギーは直線部分より小さいため、この部分のレーザー出力は直線部分のレーザー出力より小さいものとすべきである。つまり、所定の出力曲線は加熱区間の出力と湾曲区間の出力とを有し、前記加熱区間の出力はレーザー１００が直線部分を走査するレーザー出力であり、前記湾曲区間の出力はレーザー１００がコーナー部分を走査するレーザー出力であって、両者には一定の差異が存在し、これにより封止線上のガラスフリット１２２が相対的に均一なエネルギーを取得できるようにし、相対的に均一な温度上昇を生じさせる。

レーザーモジュールとガルバノメータを制御し、レーザー１００に上述の走査周期を繰り返させ、複数走査周期のレーザー１００を利用して走査を行い、ガラスフリット１２２に充分なエネルギーを取得させ、前記二つのガラス基板１２１と１２３を接続し、ハーメチックシールを形成し、前記レーザー１００が一回の周期的な走査を完了した後、その出力値が不変を維持するか、又は昇温が段階的に減少する出力値を採用して次の周期的な走査を行い、後者ではガラスフリット１２２を温度上昇が段階的に減少する温度曲線を採用して加熱することができ、走査回数を増すことによって目標温度に到達させるか、又は毎回の走査周期に対して等しく異なる出力曲線を採用することができる。

図６Ａと６Ｂに示すように、図６Ａが示すのはレーザー出力Ｐを同じく４００Ｗとし、かつ長さが同じく０．３ｍのガラスフリット１２２に対して１０回（ｎ＝１０）の走査を行い、曲線ａのレーザー１００の走査速度ｖを３ｍ／ｓ、曲線ｂの速度ｖを１ｍ／ｓとした場合のものであるが、両者の速度の相違が大きいため、得られた昇温曲線にも大きな相違が認められる。図６Ｂにおける曲線１、２、３が示すのは走査回数ｎと走査速度ｖがいずれも等しく、レーザー出力ｐが異なる場合に得られた昇温曲線図であり、更に、曲線４は出力ｐが等しく、速度ｖと走査回数ｎが異なる場合に得られた昇温曲線を提示するものである。以上の図６Ａと図６Ｂから、走査回数、速度、レーザー出力の三つのパラメータを変更することによって、適切な昇温曲線を得られることが分かる。

封止線上のガラスフリット１２２に充分なエネルギーを吸収させる（所定の温度に達した後）といった一回の走査周期が完了した後、ガラスフリット１２２を冷却する。一つの冷却方式では自然冷却方式を採用し、レーザー出力を直接的に停止して、ガラスフリット１２２を自然冷却させる。封止線上のガラスフリット１２２は同期的に加熱されるものであるため、その冷却速度は連続的な冷却速度より更に緩やかなものとなる。また別の冷却方式では前記ガラスフリットが所定の温度に冷却されるまで、加熱の出力値より低い冷却出力値を用いて周期的な走査を行う方式とする。即ち、加熱が完了した後、なお走査周期を繰り返し、所定の出力曲線の方式を介して、比較的低いレーザー出力でガラスフリット１２２を走査し、ガラスフリット１２２を所定の冷却曲線に従って冷却させる方式を採用する。冷却曲線が緩やかな冷却速度を有するように制御できることによって、比較的温度差の小さい冷却プロセスにおいて比較的良好な熱応力を生成することができる。更に後者のガラスフリット１２２の冷却制御方式は、ガラスフリット１２２の全冷却プロセスに対して制御を行う方式であってもよく、またガラスフリット１２２の自然冷却プロセスにおけるある一区間の冷却速度が相対的に高速な部分のみを対象とする制御を行い、その他の部分には自然冷却を採用する方式であってもよい。

レーザー１００の走査起動区域と停止区域には最適化された制御方法を採用する。一つの最適化方法は、起動区域、即ち、図４中のａ１〜ａ２区域において、ガルバノメータの運動を制御し、レーザー出力を起動させず、ガルバノメータ内部のサーボ機構をａ２点に達する前に所定の運動軌跡と運動速度に入らせ、その後、ａ２点においてレーザー出力を起動し、この時、レーザー１００も所定の運動軌跡と運動速度を有し、全ての走査周期が完了した後、ａ２点においてレーザー出力を停止し、かつガルバノメータ内部のサーボ機構が所定の運動軌跡と速度で一定時間の稼働を維持するようにし、ａ３点においてサーボ機構の運動を停止させる。図７を参照されたい。

実施例二
図８に示すように、本実施例において、提示するレーザーパッケージングシステムは実施例一に対し温度測定モジュール２０４を追加的に備え、前記温度測定モジュール２０４は、前記制御装置モジュール２０１と相互に接続され、レーザー１００がガラスフリット１２２表面上に照射するスポット１１０のリアルタイム温度を測定し、スポットのリアルタイム温度を前記制御装置モジュール２０１にフィードバックするために用いられる。前記温度測定モジュール２０４は、非接触的かつリアルタイムにスポット１１０の所在する位置のガラスフリット１２２の温度を測定し、それを制御装置モジュール２０１にフィードバックする。その特徴は、スポット１１０が高速運動を行う場合においても、前記温度測定モジュール２０４がなお充分な時間／空間分解能によってスポット１１０の所在する場所のガラスフリット１２２の温度を測定できることである。制御装置モジュール２０１は、温度測定モジュール２０４からフィードバックされた温度信号を採集処理し、かつレーザーモジュール２０２と制御信号を介して閉ループ制御回路を構成する。閉ループ制御回路はレーザー走査モジュール２０３と同等又はそれ以上の制御分解能を有する。

図９に示すように、提示されるレーザー走査封止ガラスパッケージのシステムは、コンピューター２１０と、制御装置２２０と、レーザー装置２５０と、走査型ガルバノメータユニット２３０と、高温計２４０とを有し、更に、前記高温計２４０が温度測定モジュールである。

以上より、本実施例において提示するレーザーパッケージング方法は実施例一と以下の通り区別される。

所定の昇温方式を採用して前記ガラスフリット１２２を所定の温度曲線で加熱することができる。所定の降温方式を採用して前記ガラスフリット１２２を所定の温度曲線で降温することができる。

具体的には、一走査周期内において、制御装置２２０を介してレーザー装置２５０とガルバノメータ２３０とを制御し、レーザー１００の移動操作とレーザー出力の調整操作を同期させ、高温計２４０を用いてその時点のレーザー１００のスポット１１０部分のリアルタイムの温度を測定し、制御装置２２０が高温計２４０からフィードバックされた温度情報を採集し、かつ所定の目標温度との比較及び計算を行い、レーザー出力のリアルタイムの変化を制御し、これにより封止線上各部分のガラスフリット１２２に相対的に均一なエネルギーを取得させ、所定の温度に達したら、ガラスフリット１２２の温度を目標とする閉ループ制御を完了する。温度フィードバックの制御方式においては、所定の温度上昇方式を採用し、ガラスフリット１２２を所定の温度曲線に従って加熱し、最終的に目標温度に到達させる。図１１中のａ−ｂ区間に示す温度曲線を参照されたい。

封止線上のガラスフリットに充分なエネルギーを吸収させる（所定の温度に到達した後）といった一回の走査周期が完了した後、冷却方式はなお走査周期を繰り返す方式とすることができ、温度フィードバック制御方式によって、相対的に低いレーザー出力でガラスフリット１２２を走査し、ガラスフリット１２２を所定の冷却曲線に従って冷却する。図１１中のｂ−ｃ区間に示す温度曲線を参照されたい。このガラスフリットの冷却制御方式はガラスフリット１２２の全冷却プロセスに対して制御を行う方式であってもよく、またガラスフリット１２２の自然冷却プロセスにおけるある一区間の冷却速度が相対的に高速な部分のみを対象とする制御を行い、その他の部分には自然冷却を採用する方式であってもよい。図１１中のｃ−ｄに示す温度曲線を参照されたい。

レーザー１００の走査起動区域と停止区域について、本実施では以下に記載する別の最適化制御方法を提示する。即ち、起動段階ではａ１点においてガルバノメータの運動とレーザーの出力を同期的に起動し、レーザー出力パワーを低出力から段階的に上昇させるように制御し、ａ２点において所定の出力に到達させると同時に、ガルバノメータも所定の運動状態に入るようにし、その後、正常な周期的な走査を行う。完了段階では、ａ２点においてレーザー出力パワーを調整して段階的に減少させ、ａ３点においてレーザーの出力とガルバノメータの運動を同期的に停止する。具体的な制御曲線は図１０に示す通りである。

本実施例において提示するレーザーパッケージングシステム及び方法を採用する場合における加熱の均一性が図１２の温度分布より読み取ることができる。従来技術において採用される連続的な輪郭パッケージング方法に比べ、ガラスフリット１２２は更に均一な温度場の分布を有し、空間走査の結果においても、従来技術に比べ、ガラスフリット１２２は更に均一な空間温度場の分布を有する。

また本技術的解決手段はかなり広いプロセスウインドウを有し、ＯＬＥＤディスプレイの生産性の向上に寄与する。４．３インチのＯＬＥＤディスプレイを例に挙げれば、その封止ガラスフリット輪郭の全長は約０．３ｍである。既存の連続的な輪郭パッケージング方法では、工程が制限され、最高レーザー走査速度が約２０ｍｍ／ｓであり、単独のパッケージング時間は約１５ｓである。一方、本技術的解決手段の方法を用いてパッケージングを行う場合は、プロセスウインドウが広い（それぞれ異なる走査回数、レーザー出力と速度を選択可能である）ことから、走査速度を３００ｍｍ／ｓ以上に高速化し、レーザー出力も２００Ｗ以上に上昇させることができ、最大限にパッケージングの効率を向上させることが可能である。

本技術的解決手段において、封止線上の各所のガラスフリット１２２の温度はほぼ同期的かつ均一に変化することから、本技術的解決手段では周期的な走査の回数、一周当たりのレーザー出力又はレーザー運動速度の変化を制御することで、封止ガラスフリット１２２の昇温、降温曲線を近似するように制御し、従来の技術的解決手段では実現できなかったガラスフリット１２２に対する所定の昇温曲線と降温曲線に従った制御を実現する。

この他、本技術的解決手段は、ＯＬＥＤディスプレイのハーメチックシールに関する要求事項を満たし、ＯＬＥＤディスプレイのレーザー封止プロセスにおける起動区域と停止区域の封止に関する課題等を解決することが可能である。

以上を要約するに、本発明実施例が提供するレーザーパッケージングシステム及び方法において、前記レーザー走査モジュールがレーザーにガラスフリット上で高速かつ周期的な走査を行わせることができ、これによりガラスフリットを均一かつ同期的に加熱することができ、従来技術のパッケージングプロセスにおける温度場の分布が不均一であるという課題を改善できる。また（本発明が）提示するレーザーパッケージング方法において、レーザーモジュールが所定の出力曲線を有するレーザーを発射することができ、これにより所定の出力曲線に基づきガラスフリットの加熱プロセスを制御できる。

好ましくは、追加する温度測定モジュールがガラスフリット表面のリアルタイムの温度を測定及びフィードバックでき、所定の昇温又は所定の降温等の方式を採用してガラスフリットを所定の昇温又は降温曲線に従い加熱又は冷却できる。

以上は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を何ら限定するものではない。本技術分野の技術者が、本発明の技術的解決手段の範囲を逸脱することなく、本発明が開示する技術的解決手段と技術的内容に対して行う如何なる形態の等価的な交換又は修正等の変更も全て本発明の技術的解決手段の内容を逸脱するものではなく、本発明の保護の範囲に該当する。

Claims (18)

1. ガラスパッケージ中の所定の軌跡に沿って分布されるガラスフリットを加熱してガラスパッケージを封止するために用いられるレーザーパッケージングシステムであって、
   前記システムは、
   制御装置モジュールと、
   前記制御装置モジュールと相互に接続され、かつレーザーを生成するために用いられるレーザーモジュールと、
   前記制御装置モジュール及び前記レーザーモジュールと相互に接続され、前記レーザーモジュールが生成する前記レーザーをガラスフリット上に投射するために用いられるレーザー走査モジュールと、
   を有し、
   前記制御装置モジュールは、
   前記レーザー走査モジュールをリアルタイム制御し、前記レーザーの前記ガラスフリット上における走査方向を制御し、これにより前記レーザーに前記所定の軌跡に沿って前記ガラスフリットを走査させるために用いられ、前記制御装置モジュールが更に前記レーザーモジュールの出力パワーをリアルタイム制御し、生成されるレーザーに前記所定の軌跡とリアルタイムで対応する出力曲線を持たせるために用いられる、
   レーザーパッケージングシステム。
2. 前記レーザーパッケージングシステムは、更に温度測定モジュールを有し、
   前記温度測定モジュールは、前記制御装置モジュールと相互に接続され、レーザー照射されるガラスフリットの表面温度をリアルタイムで測定し、かつ測定された前記表面温度を前記制御装置モジュールにリアルタイムでフィードバックするために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザーパッケージングシステム。
3. 前記温度測定モジュールは、高温計である、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーザーパッケージングシステム。
4. 前記システムは、更にコンピューターを有し、
   前記コンピューターは、前記制御装置モジュールと相互に接続され、前記制御装置モジュールとのデータ交換を行うために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザーパッケージングシステム。
5. 前記制御装置モジュールは、
   単一の制御装置、複数の制御装置から構成される制御システム、又は前記コンピューター内部に統合されて取り付けられる制御ボードである、
   ことを特徴とする請求項４に記載のレーザーパッケージングシステム。
6. 前記レーザー走査モジュール内にサーボモーション機構が設置され、
   前記サーボモーション機構は、レーザーの方向及びレーザーが前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査する速度及び／又は加速度を変更するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザーパッケージングシステム。
7. ガラスパッケージ中の所定の軌跡に沿って分布されるガラスフリットを加熱してガラスパッケージを封止するために用いられるレーザーパッケージング方法であって、
   レーザーモジュールを起動して前記レーザーモジュールからレーザーを発射させる；
   レーザー走査モジュールを起動して前記レーザーモジュールから発射される前記レーザーをガラスフリット上に投射する；
   制御装置モジュールを介して前記レーザー走査モジュールをリアルタイムに制御してレーザーをガラスフリット上の方向に投射し、前記レーザーに前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査させる；
   前記制御装置モジュールを介して前記レーザーモジュールの出力パワーをリアルタイム制御して生成されるレーザーに前記所定の軌跡とリアルタイムで対応する出力曲線を持たせる；
   ガラスフリットが融点に加熱されるまで前記レーザーに前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを複数の周期で走査させる；
   というステップを含む、
   レーザーパッケージング方法。
8. 前記所定の軌跡は、一つ又は複数の直線区間と、一つ又は複数の湾曲区間を有し、
   前記出力曲線は、前記一つ又は複数の直線区間に対応する一つ又は複数の直線区間の加熱出力曲線と、前記一つ又は複数の湾曲区間に対応する一つ又は複数の湾曲区間の加熱出力曲線と、を有し、
   前記直線区間の加熱出力曲線に対応する出力パワーと、前記湾曲区間の加熱出力曲線に対応する出力パワーが異なる、
   ことを特徴とする請求項７に記載のレーザーパッケージング方法。
9. 前記複数の周期的な走査が不変的又は段階的に減少するレーザーモジュールの出力パワーを採用する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のレーザーパッケージング方法。
10. 温度測定モジュールを使用して、前記ガラスフリット表面のリアルタイムの温度を測定し、かつ前記制御装置モジュールにフィードバックし、前記制御装置モジュールによって周期的な走査の回数、前記レーザーモジュールの出力パワー、及びレーザーが前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査する速度、の内の少なくとも一つを調整し、前記ガラスフリットの温度変化を所定の温度曲線に合致させるステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載のレーザーパッケージング方法。
11. 前記レーザーが前記所定の軌跡に沿ってガラスフリットを走査する速度の範囲が１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザーパッケージング方法。
12. 前記レーザーモジュールを起動する前に、まず前記レーザー走査モジュールを起動し、前記レーザー走査モジュールがレーザーを所定の速度で前記所定の軌跡に沿ってガラスフリット上に投射できるようになった後に、改めて前記レーザーモジュールを起動する、
    ことを特徴とする請求項７に記載のレーザーパッケージング方法。
13. 前記ガラスフリットが融点に達するまで加熱された後、直ちに前記レーザーモジュールを停止し、前記ガラスフリットを自然冷却させるステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載のレーザーパッケージング方法。
14. 前記レーザーモジュールを停止した後、前記レーザー走査モジュールを引き続き一定時間可動させ、その後、前記レーザー走査モジュールを改めて停止させるステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のレーザーパッケージング方法。
15. 前記ガラスフリットが融点に達するまで加熱された後、前記レーザーモジュールの出力パワーを冷却出力値まで低下させ、前記ガラスフリットが所定の温度に冷却されるまで、引き続き前記レーザーに前記所定の軌跡に沿って前記ガラスフリットに対する周期的な走査を行わせるステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載のレーザーパッケージング方法。
16. 前記ガラスフリットが所定の温度まで冷却された後、引き続き自然冷却を行うステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載のレーザーパッケージング方法。
17. 前記レーザーモジュールと前記レーザー走査モジュールとを同期的に起動し、かつ前記レーザーモジュールの出力パワーを段階的に上昇させ、前記レーザー走査モジュールがレーザーを所定の速度で前記所定の軌跡に沿って前記ガラスフリット上に投射させると同時に、前記レーザーモジュールの出力パワーが所定の出力に達する、
    ことを特徴とする請求項７に記載のレーザーパッケージング方法。
18. 前記ガラスフリットが融点に達するまで加熱された後、前記レーザーモジュールの出力パワーと前記レーザーが前記所定の軌跡に沿って前記ガラスフリットを走査する速度を同期的に調整し、前記出力パワーと走査速度を同時にゼロまで段階的に減少させるステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１７に記載のレーザーパッケージング方法。
    

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