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技術背景

有機發光顯示屏（Organic Light Emitting Display，簡稱OLED）是目前被業內外公認為的第三代顯示技術的代表，OLED的特性是主動發光，不像前代的LCD顯示需要背光。作為顯示領域的前沿代表，OLED具有響應速度快、畫質清晰、輕薄、寬視角、節能環保等諸多無可比擬的優點，被視為21世紀最具前途的產品之一。

△ 有機發光顯示屏基本結構

OLED的構成包含基底、ITO陽極、導電層、發射層、金屬陰極幾個部分，其中基層材料為透明塑料、玻璃或金屬箔，其顯示原理是在ITO陽極和金屬陰極加載電壓后，通過載流子注入和空穴復合導致發光。

△ 水汽和氧氣侵蝕引起的“黑化”效應

OLED內部元件對水氧的敏感度十分高，如果滲入內部對OLED的壽命影響極大，在當前的應用環境中，OLED的封裝方式主要有環氧樹脂封裝、薄膜封裝、激光封裝三種。其中環氧樹脂封裝對水、氧的阻隔性能差，而薄膜封裝中會不可避免地產生針孔、裂紋等缺陷，同樣影響封裝密封性。

相對于傳統的焊接方式，使用超快激光玻璃料焊接隔絕水、氧的封裝效果優秀，可以極大提升OLED顯示屏的使用壽命，其次還有其他諸多優勢：焊接速度快、焊接熱影響區極小、殘余應力低、非接觸式焊接、不會產生劃痕，不會造成損壞的振動和移動、易于實現自動化等，因此眾多科研方向均聚焦于此。

研究現狀

而在超快激光玻璃焊接方面，目前國內外學者對于飛秒激光焊接玻璃材料已經做出了初步的探索與研究。中國科學院大學的丁騰等人使用高重頻飛秒激光成功對兩片石英玻璃實現了可靠連接，他們在實驗中使用了5.10W、500kHz的激光焊接石英玻璃，得到了最大為12.15MPa強度的焊縫，并對焊縫微觀形貌做出了詳細的分析。國外的S. Richter等人則是通過對多種不同材料的玻璃進行異種玻璃間的焊接，發現了焊接效果、熔寬熔深等數據隨著待焊玻璃的種類不同而有著很大的差異，其中影響最為顯著的性能是待焊玻璃的熱膨脹系數。

目前，我公司為了追求激光焊接前沿領域的研發，提高自身在顯示電子技術領域的競爭力，嘗試探求一種可靠的超快激光焊接玻璃的設備與工藝。

試驗材料及步驟

本次實驗采用美國Corning公司的0.3mm厚Eagle XG ? Slim型號玻璃板，焊接區域尺寸大小為20mm×20mm，厚度0.3mm。玻璃板的性能參數如表1所示。

實驗使用的激光器為20W飛秒激光器，焊接機臺由大族激光依大理石精確定位運動平臺自主搭建整機焊接系統。

焊接實驗具體步驟

1、玻璃表面清潔。在焊接之前，使用超聲波清洗系統清潔玻璃，之后依次使用酒精與蒸餾水仔細擦拭玻璃表面，之后烘干玻璃表面；

2、玻璃片貼合。使用特制夾具壓緊上下兩片玻璃，并通過固定螺絲調整壓板壓力，使得兩基板玻璃間距小于激光波長的四分之一，從而保證兩基板玻璃實現光學貼合；

3、焦點調整。通過調整大理石運動平臺的Z軸高度，調整激光器焊接頭，通過預設的激光器工作距離調整激光焦點位于兩基板之間的玻璃料處；

4、激光焊接。通過調節合適的工藝參數（激光參數、焊接速度、焊接軌跡等），依據軟件設定的軌跡對玻璃進行焊接。

激光透射玻璃料焊接工藝

超快激光通常是指脈沖寬度（脈沖持續時間）在皮秒（10-12s）或者飛秒（10-15s）量級的激光，本項目使用飛秒級的超快激光來提升焊接工藝，利用超快激光高峰值能量、低熱效應的優勢，在兩塊玻璃片之間進行直接焊接，減少工藝環節和夾具復雜度，提升效率和焊縫質量。

使用超快激光進行玻璃焊接，不需要玻璃料絲印和復雜的散熱結構，可實現良好的玻璃熔接狀態、均勻一致的焊縫，焊縫內無氣孔、裂紋等缺陷，焊后母材基板沒有應力變形，而且得益于超快激光本身冷加工的優良特性，焊接的熱影響幾乎忽略不計；在實際工業生產中不會損傷玻璃內部封裝的元器件；對焊接樣品依據國標進行氣密性檢測，其數值可低至4.0×10-8mbar·l/s，完全符合OLED封裝對于氣密性的要求，可以應用于顯示電子領域中。

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