專利名稱：一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)透明材料的焊接，特別涉及一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法。
背景技術(shù)：
顯示器在許多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但是，顯示器面板玻璃的連接(封裝)問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決。目前主要是利用化學(xué)黏接劑，這樣的連接，不能保證良好的機(jī)械性能，以及良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。 最近人們提出了超短脈沖激光焊接玻璃的方法。超短脈沖激光峰值功率極高，可以實(shí)現(xiàn)多光子吸收(電離)，即激光束可以透過(guò)玻璃表面，在激光焦點(diǎn)處的能流密度可以達(dá)到或超過(guò)多光子吸收(電離)閾值，玻璃發(fā)生熔化，實(shí)現(xiàn)激光焊接。但是，超短脈沖激光成本高、功率較小，焊接效率受到限制，成為實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。長(zhǎng)脈沖激光技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，但是，峰值功率較低，在玻璃內(nèi)部聚焦后，不足以實(shí)現(xiàn)多光子吸收(電離)，只能利用玻璃內(nèi)的金屬雜質(zhì)吸收長(zhǎng)脈沖激光，而金屬雜質(zhì)分布無(wú)法得到有效控制，因此長(zhǎng)脈沖激光在不填加吸收層的情況下，不能進(jìn)行有效的玻璃內(nèi)部處理，只能進(jìn)行玻璃表面處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，本方法降低了成本、提高了焊接效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)玻璃內(nèi)部的焊接，詳見(jiàn)下文描述一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，所述方法包括以下步驟(I)選擇兩種能透過(guò)待焊接的第一片玻璃基片、第二片玻璃基片和玻璃間隔子的激光，一種是超短脈沖激光，另一種是長(zhǎng)脈沖激光，兩束激光的功率相匹配，調(diào)節(jié)兩束激光同步后并束；(2)調(diào)節(jié)激光光路，使得激光從上方通過(guò)第一物鏡聚焦在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)上；激光在所述第二片玻璃基片上表面與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)增強(qiáng)的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，接觸點(diǎn)附近的所述第二片玻璃基片上表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第一種子電子，所述第一種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光；(3)在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子，所述第二種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光；(4)當(dāng)所述第一種子電子和所述第二種子電子吸收的所述長(zhǎng)脈沖激光的能量達(dá)到所述玻璃間隔子、所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片的熔化閾值時(shí)，所述玻璃間隔子與所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片的接觸點(diǎn)附近發(fā)生熔化，將所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片融合連接在一起；(5)隨著激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片焊接封裝在一起。所述在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子具體為提高超短脈沖激光的能量，當(dāng)所述第一片玻璃基片下表面與所述玻璃間隔子接觸處的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于所述第一片玻璃基片和玻璃間隔子多光子吸收閾值時(shí)，所述第一片玻璃基片下表面與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第二種子電子，所述第二種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光。所述在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子具體為另選擇能透過(guò)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間隔子的超短脈沖激光和長(zhǎng)脈沖激光，兩束激光的功率相匹配，調(diào)節(jié)兩束激光同步后并束；
從下方通過(guò)第二物鏡聚焦在所述玻璃間隔子與第二片玻璃接觸點(diǎn)上，激光在所述第一片玻璃下表面與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)增強(qiáng)的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，接觸點(diǎn)附近的所述第一片玻璃基片下表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第二種子電子，所述第二種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光；所述玻璃間隔子具體為玻璃纖維或玻璃珠。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是利用超短脈沖激光在(顯示器面板玻璃之間的)玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer)與顯示器面板玻璃接觸點(diǎn)附近發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，產(chǎn)生多光子吸收(電離)，提供種子電子，利用種子電子就可以吸收長(zhǎng)脈沖激光，當(dāng)達(dá)到玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子以及顯示器面板玻璃熔化閾值時(shí)，將兩片顯示器面板玻璃連接在一起。隨著激光焦點(diǎn)按預(yù)先設(shè)計(jì)的路線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)顯示器面板玻璃的焊接封裝。本方法降低了只使用超短脈沖激光焊接玻璃的成本，并提高了焊接效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)顯示器面板玻璃的焊接封裝。


圖1為激光光強(qiáng)分布曲線圖；圖2為本發(fā)明采用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明采用裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明提供的一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法的流程圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下1:多光子吸收閾值光強(qiáng)；2 :光斑直徑；3:激光光強(qiáng)分布曲線；4:激光光束；5 :第一物鏡；6 :第一片玻璃基片；7 :第二片玻璃基片；8 :玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer)；9 :第二物鏡；10 :激光光束。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。為了降低成本、提高焊接效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)面板玻璃的焊接，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，參見(jiàn)圖1、圖2、圖3和圖4，該方法包括以下步驟
101 :選擇兩種能透過(guò)待焊接的第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃間隔子(spacer) 8的激光，一種是超短脈沖激光，另一種是長(zhǎng)脈沖激光，兩束激光的功率相匹配，調(diào)節(jié)兩束激光同步后并束；具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的玻璃間隔子(spacer)8、第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7確定兩種激光的波長(zhǎng)和功率，超短脈沖激光通常選取脈沖寬度為飛秒或皮秒數(shù)量級(jí)；長(zhǎng)脈沖激光通常選取納秒、微秒、毫秒或連續(xù)激光中的任意一種，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。其中，對(duì)兩種脈沖激光進(jìn)行調(diào)節(jié)使得激光脈沖同步，以及并束的步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本發(fā)明實(shí)施例在此不做贅述。其中，玻璃間隔子(spacer) 8優(yōu)選為玻璃纖維或玻璃珠，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。 102 :將第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7疊放在一起，第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7之間是玻璃間隔子(spacer) 8 ；103 :調(diào)節(jié)激光光路，使得激光從上方通過(guò)第一物鏡5聚焦在第一片玻璃基片6和玻璃間隔子(spacer)8接觸點(diǎn)上；激光在第二片玻璃基片7上表面(與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近)發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)增強(qiáng)的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，接觸點(diǎn)附近的第二片玻璃基片7上表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第一種子電子，第一種子電子吸收長(zhǎng)脈沖激光；其中，接觸點(diǎn)附近的范圍根據(jù)實(shí)際的玻璃選材等有關(guān)，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。104 :在玻璃間隔子(spacer) 8與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子；其中，在玻璃間隔子8與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子具體為參見(jiàn)圖2，提高超短脈沖激光的能量，當(dāng)?shù)谝黄ＡЩ?下表面與玻璃間隔子(spacer)8接觸處的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于第一片玻璃基片6和玻璃間隔子(spacer)8多光子吸收閾值時(shí)，第一片玻璃基片6下表面與玻璃間隔子(spacer) 8接觸點(diǎn)附近發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第二種子電子，第二種子電子吸收長(zhǎng)脈沖激光；或，參見(jiàn)圖3，另選擇能透過(guò)待焊接的第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃間隔子8的超短脈沖激光和長(zhǎng)脈沖激光，兩束激光的功率相匹配，調(diào)節(jié)兩束激光同步后并束；從下方通過(guò)第二物鏡9聚焦在玻璃間隔子(spacer) 8與第二片玻璃接觸點(diǎn)上，激光在第一片玻璃基片6下表面與玻璃間隔子(spacer) 8接觸點(diǎn)附近發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)增強(qiáng)的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，接觸點(diǎn)附近的第一片玻璃基片6下表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第二種子電子，第二種子電子吸收長(zhǎng)脈沖激光。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，當(dāng)超短脈沖激光強(qiáng)度達(dá)到(或超過(guò))多光子吸收(電離)閾值時(shí)，玻璃間隔子(spacer) 8和顯示器面板玻璃基片接觸點(diǎn)附近發(fā)生多光子吸收(電離)，在該區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生自由電子。105 :當(dāng)種子電子吸收的長(zhǎng)脈沖激光的能量達(dá)到玻璃間隔子(spacer) 8、第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7的熔化閾值時(shí)，玻璃間隔子(spacer) 8與第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7的接觸點(diǎn)附近發(fā)生熔化，將第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7融合連接在一起；106 :隨著激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7焊接封裝在一起。其中，熔化閾值根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的玻璃基片和玻璃間隔子(spacer) 8需要進(jìn)行設(shè)定，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。下面以具體的實(shí)施例對(duì)本方法進(jìn)行詳細(xì)的描述將兩塊第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7 (已經(jīng)完成其它的制備工藝，例如電極等)疊放在一起，第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7之間是玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer) 8。其次，選擇兩種能透過(guò)待 焊接第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer) 8的激光，一種是超短脈沖激光采用脈沖寬度為f 10000飛秒、重復(fù)頻率為O. 001 100MHz、功率為O. OflOOW、波長(zhǎng)為1040nm的飛秒或皮秒激光振蕩器(或放大器);另一種是長(zhǎng)脈沖(納秒/微秒/毫秒/連續(xù))激光(重復(fù)頻率與超短脈沖激光匹配、功率為f 1000W、波長(zhǎng)為1040nm)作為激光源，調(diào)節(jié)兩束激光同步后，并束；使并束后激光從上方通過(guò)數(shù)值孔徑為O. 0Γ2. O第一物鏡5聚焦在待焊接的第一片玻璃基片6和玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer)8接觸點(diǎn)上。激光在第二片玻璃基片7 (與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近)上發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。當(dāng)(增強(qiáng)的)超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收電離閾值光強(qiáng)I時(shí)，接觸點(diǎn)附近的第二片玻璃基片7上表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第一種子電子，第一種子電子吸收長(zhǎng)脈沖激光；或，選擇能透過(guò)待焊接的第一片玻璃基片6、第二片玻璃基片7和玻璃間隔子8的另兩束激光，并束后。從下方通過(guò)第二物鏡9聚焦在玻璃間隔子(spacer ) 8與第二片玻璃7接觸點(diǎn)上，激光在第一片玻璃基片6下表面(與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近)發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)增強(qiáng)的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，接觸點(diǎn)附近的第一片玻璃基片6下表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第二種子電子，第二種子電子吸收長(zhǎng)脈沖激光；最后，當(dāng)種子電子吸收的長(zhǎng)脈沖激光的能量達(dá)到玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer)8、第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7熔化閾值時(shí)，玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer) 8與第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7的接觸點(diǎn)附近發(fā)生熔化，并將第一片玻璃基片6和第二片玻璃基片7融合連接在一起。隨著激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，把整個(gè)顯示器面板玻璃焊接封裝在一起。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)選擇兩種能透過(guò)待焊接的第一片玻璃基片、第二片玻璃基片和玻璃間隔子的激光，一種是超短脈沖激光，另一種是長(zhǎng)脈沖激光，兩束激光的功率相匹配，調(diào)節(jié)兩束激光同步后并束； (2)調(diào)節(jié)激光光路，使得激光從上方通過(guò)第一物鏡聚焦在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)上；激光在所述第二片玻璃基片上表面與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)增強(qiáng)的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，接觸點(diǎn)附近的所述第二片玻璃基片上表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第一種子電子，所述第一種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光； (3)在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子，所述第二種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光； (4)當(dāng)所述第一種子電子和所述第二種子電子吸收的所述長(zhǎng)脈沖激光的能量達(dá)到所述玻璃間隔子、所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片的熔化閾值時(shí)，所述玻璃間隔子與所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片的接觸點(diǎn)附近發(fā)生熔化，將所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片融合連接在一起； (5)隨著激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，所述第一片玻璃基片和所述第二片玻璃基片焊接封裝在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，其特征在于，所述在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子具體為 提高超短脈沖激光的能量，當(dāng)所述第一片玻璃基片下表面與所述玻璃間隔子接觸處的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于所述第一片玻璃基片和玻璃間隔子多光子吸收閾值時(shí)，所述第一片玻璃基片下表面與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第二種子電子，所述第二種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，其特征在于，所述在所述玻璃間隔子與第一片玻璃接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生第二種子電子具體為 另選擇能透過(guò)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間隔子的超短脈沖激光和長(zhǎng)脈沖激光，兩束激光的功率相匹配，調(diào)節(jié)兩束激光同步后并束； 從下方通過(guò)第二物鏡聚焦在所述玻璃間隔子與第二片玻璃接觸點(diǎn)上，激光在所述第一片玻璃下表面與玻璃間隔子接觸點(diǎn)附近發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)增強(qiáng)的超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，接觸點(diǎn)附近的所述第一片玻璃基片下表面發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即第二種子電子，所述第二種子電子吸收所述長(zhǎng)脈沖激光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，其特征在于，所述玻璃間隔子具體為玻璃纖維或玻璃珠。
全文摘要
一種對(duì)顯示器面板玻璃進(jìn)行焊接的方法，利用超短脈沖激光在顯示器面板玻璃內(nèi)表面與(顯示器面板玻璃之間的)玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子(spacer)接觸點(diǎn)附近發(fā)生光學(xué)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，產(chǎn)生多光子吸收(電離)，提供種子電子，利用種子電子就可以吸收長(zhǎng)脈沖激光，當(dāng)達(dá)到玻璃纖維(或玻璃珠)間隔子以及顯示器面板玻璃熔化閾值時(shí)，將兩片顯示器面板玻璃融合連接在一起。隨著激光焦點(diǎn)按預(yù)先設(shè)計(jì)的路線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)顯示器面板玻璃的焊接封裝。本方法降低了只使用超短脈沖激光焊接玻璃的成本，并提高了焊接效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)顯示器面板玻璃的焊接封裝。
文檔編號(hào)C03B23/20GK103011571SQ20121052865
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者賈威, 于儉, 劉博文, 胡明烈, 柴路, 王清月 申請(qǐng)人:天津大學(xué)