(57)【要約】  本明細書において、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間の無機薄膜と、無機薄膜と第１および第２の基板の間の少なくとも１つの結合部とを含む封止された装置を開示する。無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含みうる。本明細書において、そのような無機薄膜を用いて、装置を封止する方法、並びに、そのような封止された装置を含む表示および電子構成要素も開示する。
2019515857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止された装置において、
第１の基板の表面に形成された無機薄膜と、
前記無機薄膜と接触した第２の基板と、
前記無機薄膜と前記第１および第２の基板の間に形成された結合部と、
を含み、
前記無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含むものである装置。
【請求項２】
前記無機薄膜、並びに、任意で前記第１または第２の基板は、約４２０〜７５０ｎｍにおいて、少なくとも約８０％の光透過率を有するものである、請求項１に記載の封止された装置。
【請求項３】
前記無機薄膜は、約１９０〜４１０ｎｍの範囲の紫外線波長において、少なくとも約１５％の光吸収率を有するものである、請求項１に記載の封止された装置。
【請求項４】
前記無機薄膜は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｌａ、Ｃ、Ｓｎ、ＣｄおよびＶからなる群から選択された１つ以上の元素を、含まないものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項５】
前記無機薄膜は、無機フィラーを実質的に含まないものである、請求項１から４のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項６】
前記無機薄膜は、非フリットガラス組成物を含むものである、請求項１から５のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項７】
前記無機薄膜は、
４０〜７５モル％のＢ２Ｏ３と、
２０〜４５モル％のＢｉ２Ｏ３と、
０〜４０モル％のＺｎＯと、
を含むものである、請求項１から６のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項８】
前記無機薄膜は、
１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、
５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、
０〜７０モル％のＺｎＯ、
並びに、
任意で、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｗ、ＦｅまたはＶの少なくとも１つの酸化物、
から実質的になるものである、請求項１から６のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項９】
前記無機薄膜は、約１０ｎｍから約２μｍの範囲の厚さ、約３００〜５００℃の範囲のガラス転移温度、約２５〜３００℃の温度範囲に亘って、約４〜１２×１０−６／℃の熱膨張係数、約３８０ｎｍ以下のＵＶ遮断値、または、それらの組合せを有するものである、請求項１から６のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の基板の少なくとも１つは、ガラス、ガラス‐セラミック、セラミック、または、金属を含むものである、請求項１から９のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項１１】
前記第１と第２の基板の間に配置された装置、
を更に含み、
前記装置は、レーザダイオード、発光ダイオード、有機発光ダイオード、導電リード線、透明導電酸化物層、半導体、電極、量子ドット材料、蛍光体、および、それらの組合せからなる群から選択されたものである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の封止された装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の前記封止された装置を含む表示装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１６年３月１７日出願の米国仮特許出願第６２／３０９，６１４号に基づく優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、封止された装置、並びに、そのような封止された装置を含む電子および表示用構成要素に関し、特に、透明な封止部を含む封止されたガラス装置、および、透明な封止部を含む表示装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
運転を持続するには気密環境が有益でありうる電子装置および他の装置での利用で、封止されたパッケージおよび筐体の人気が高まっている。気密パッケージが有益でありうる例示的な装置は、テレビなどの表示装置を含み、それは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、および／または、量子ドット（ＱＤ）を含む。他の例示的な装置のいくつかを挙げれば、例えば、センサ、光学装置、３Ｄインクジェットプリンタ、固体光源、および、光起電構造体を含む。
【０００４】
封止された装置を製作する従来の工程は、処理条件が厳しいので難しいことがありうる。ガラス、セラミック、および／または、ガラス‐セラミック基板を、エポキシまたは他の封止材を用いて、または、用いずに、炉に配置することによって封止しうる。しかしながら、炉は、典型的には、高温の処理温度で作動し、その温度は、ＯＬＥＤおよびＱＤなどの多くの装置には不適切な温度である。ガラスフリットを用いて、例えば、ガラスフリットを基板の間に配置して、そのフリットを、レーザまたは他の熱源を用いて加熱し、パッケージを封止することによっても、ガラス基板を封止しうる。しかしながら、ガラスフリットは、より高い処理温度が必要で、熱に弱い装置には不適切であること、封止時に望ましくない気体を生じること、パターン形成が複雑であること（例えば、封止すべき装置の周りに枠を形成すること）、封止欠陥の発生、並びに／若しくは、望ましくないほどに低い引張り強度および／または、せん断ひずみなどの欠点を有しうる。
【０００５】
フリットを用いた封止材は、同様の粒子サイズおよび負の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するフィラー材料と混合されたものでありうる、ガラス粒子を含む。コーディエライト、ケイ酸塩、ユークリプタイト、バナジン酸塩、および、タングステン酸塩フィラーなどの負のＣＴＥを有する無機フィラーを、ガラスフリットに加えて、基板とガラスフリットの熱膨張係数の違いを減少させうる。組み合わせた粉末を、結果的に得られるペーストの流体粘度を供給し易いように調節しうる有機溶媒および／または結合剤と、混合しうる。２つの基板を連結するには、ガラスフリットペーストを、それらの基板の１つまたは両方の封止面に塗布しうる。最初に、フリットで被覆された基板に、比較的低温で有機焼却工程を行って、任意の有機成分を除去しうる。次に、連結すべき２つの基板を、各々の基板の封止面に沿って、組み合わせるか、および／または、嵌合させて、更に、ガラスフリットを溶融させて、ガラス封止部を形成しうる。
【０００６】
従来のフリット封止材は、透明性の不足という更なる欠点を有しうる。例えば、ガラスフリットで使用される負のＣＴＥを有する無機フィラーを、溶融した封止材に混合させた結果、例えば、不透明など非透明な遮断層を生じうる。いくつかの場合において、フリット封止材は、例えば、有色で、光学的に清澄でないことがありうる。これらの欠陥は、封止されたパッケージが、光を出射、伝達、変換、抽出、拡散、および／または、散乱させるために使用される場合に、特に害がある。例えば、不透明の封止材は、光の伝達を遮断し、光学的に清澄でない封止材は、封止された領域を通過する光を、望ましくないにように歪めうる。これらの理由から、フリットを用いた封止材は、基板の周囲に、例えば、封止すべき物の周りの枠に、または、パッケージの中に何も封止されない場合には、縁部だけに、塗布されることが多い。それでも、いくつかの構成においては、その縁部の材料は、伝達される光を、望ましくなく歪めるか、または、削減するままでありうる。
【０００７】
ガラス組成物をスパッタリングして、封止層を形成することも、フリット封止の代わりに行いうるが、現在のスパッタリング方法は、望ましくない低処理速度を有しうる。例えば、ガラス組成物の耐久性に応じて、スパッタリングパワー、および／または、温度を低下させて、望ましくない反応、相変化、および／または、組成変化を回避しうる。更に、多数のガラス封止組成物は、フッ素（例えば、ＳｎＦ２）を含みうるが、それは、時間が掛かるか、および／または、高額である環境対策を、処理中に必要としうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、基板をレーザで封止する方法を提供することは有利であり、それは、他の利点もあるが、封止部の透明性、強度および／または気密性を高めるか、製造コストおよび／または複雑さを低下させるか、並びに／若しくは、製造速度および／または歩留まりを高めうる。改良された光透過率、および／または、低下した歪みを有する封止された表示装置および他の電子機器を提供することも有利であろう。更に、強力スパッタリング条件に耐えるか、および／または、環境に優しい、低温で溶融するガラス封止組成物を提供することも望ましいだろう。結果的に得られる封止された装置自体を、表示装置または他の電子装置の構成要素として使用するか、若しくは、発光構造体または色変換要素、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、および／または、ＱＤなどの電子および他の構成要素の幅広いアレイを保護するのに使用しうる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、様々な実施形態において、装置封止方法に関する。その方法は、無機薄膜を、第１の基板の表面に形成する工程と、第２の基板を、無機薄膜と接触させて配置する工程と、無機薄膜を所定の波長を有するレーザ光で局所的に加熱することによって、第１と第２の基板を結合させる工程とを含み、無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含む。
【００１０】
様々な実施形態において、無機薄膜、第１の基板、および／または、第２の基板は、可視領域（例えば、約４２０〜７５０ｎｍ）において、少なくとも約８０％の光透過率を有しうる。他の実施形態において、無機薄膜は、ＵＶおよびＮＩＲ波長などのレーザ光の所定の波長において、少なくとも１５％の光吸収率を有しうる。ある実施形態によれば、無機薄膜は、無機フィラー、および／または、結合剤、および／または、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｌａ、Ｃ、Ｓｎ、ＣｄおよびＶからなる群から選択された１つ以上の元素を、実質的に含まない。例えば、無機薄膜は、非フリットガラス組成物を含みうる。
【００１１】
限定するものではない実施形態において、無機薄膜は、約４０〜７５モル％のＢ２Ｏ３と、約２０〜４５モル％のＢｉ２Ｏ３と、約０〜４０モル％のＺｎＯとを含む組成物を有する。他の実施形態において、無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、約０〜７０モル％のＺｎＯ、並びに、セリウム、ニオブ、タングステン、鉄、および／または、バナジウムの少なくとも１つの酸化物を含む組成物を有しうる。更なる実施形態によれば、無機薄膜は、約３００〜５００℃の範囲のガラス転移温度（Ｔｇ）を有しうる。更なる実施形態において、無機薄膜は、約２５〜３００℃の温度範囲に亘って、約４〜１２×１０−６／℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有しうるものであり、その熱膨張係数は、第１および／または第２の基板の熱膨張係数と同じか、または、異なっていてもよい。更なる実施形態において、無機薄膜は、約３８０ｎｍ以下のＵＶ遮断値を有しうる。
【００１２】
いくつかの実施形態において、第２の無機薄膜も、第２の基板の表面に形成しうる。更なる実施形態によれば、保護すべき装置または半製品を、第１と第２の基板の間に配置しうる。無機薄膜は、第１の基板の表面の実質的に全面上に、または、保護すべき装置の周囲の周りに形成されうる。
【００１３】
本明細書において、第１の基板の表面に形成された無機薄膜と、無機薄膜と接触した第２の基板と、無機薄膜と第１および第２の基板の間に形成された結合部とを含む封止された装置も開示し、無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含む。本明細書において、そのような封止された装置を含む表示および電子構成要素も、開示する。
【００１４】
ある実施形態によれば、第１および第２の基板の少なくとも１つは、ガラス、ガラス‐セラミック、セラミック、または、金属を含みうる。限定するものではない実施形態において、第１および第２の基板の両方が、ガラス、または、ガラス‐セラミックを含みうる。無機薄膜の厚さは、例えば、約１０ｎｍから約２μｍの範囲の厚さでありうる。様々な実施形態によれば、封止された装置は、第１と第２の基板の間に配置された装置を、更に含みうる。装置は、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、導電リード線、半導体チップ、ＩＴＯリード、パターン電極、連続電極、量子ドット材料、蛍光体、および、それらの組合せから選択されうる。
【００１５】
本開示の更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、部分的には、当業者には、その記載から容易に明らかであるか、次の詳細な記載、請求項および添付の図面を含む本明細書に記載の方法を実施することによって分かるだろう。
【００１６】
上記の概略的記載、および、次の詳細な記載の両方が、本開示の様々な実施形態を示し、請求項の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、本開示の更なる理解のために含められたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を形成する。図面は、本開示の様々な実施形態を示し、記載と共に、本開示の原理および動作を説明する役割を果たす。
【００１７】
次の詳細な記載は、下記の図面と共に読むことで、より良く理解しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】２つの基板および無機薄膜を含む封止された装置の側面図である。
【図１Ｂ】例示的な封止工程が行われている物品の上面図である。
【図２】本開示の実施形態による例示的な組成物を示すＢ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３三元系状態図である。
【図３】本開示の実施形態による例示的な組成物について、ガラス転移温度を示すＢ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３三元系状態図である。
【図４】本開示の実施形態による例示的な組成物について、熱膨張係数を示すＢ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３三元系状態図である。
【図５Ａ】本開示の実施形態による例示的な組成物について、透過率スペクトルを示している。
【図５Ｂ】本開示の実施形態による例示的な組成物について、透過率スペクトルを示している。
【図５Ｃ】本開示の実施形態による例示的な組成物について、透過率スペクトルを示している。
【図６】本開示の実施形態による溶接線幅を、レーザ走査速度の関数として示すプロットである。
【図７Ａ】本開示の実施形態により生成されたガラス溶接部の画像である。
【図７Ｂ】本開示の実施形態により生成されたガラス溶接部の画像である。
【図７Ｃ】本開示の実施形態により生成されたガラス溶接部の画像である。
【図８Ａ】本開示の実施形態による例示的な組成物について、透過率スペクトルを示している。
【図８Ｂ】本開示の実施形態による例示的な組成物について、透過率スペクトルを示している。
【図９】本開示の実施形態による溶接線幅を、レーザ走査速度の関数として示すプロットである。
【図１０Ａ】本開示の実施形態により生成されたガラス溶接部の画像である。
【図１０Ｂ】本開示の実施形態により生成されたガラス溶接部の画像である。
【図１０Ｃ】本開示の実施形態により生成されたガラス溶接部の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
装置  
本明細書において、第１の基板の表面上に形成された無機薄膜と、その無機薄膜に接触した第２の基板と、無機薄膜と第１および第２の基板の間に形成された結合部を含む封止された装置を開示する。無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含むものである。そのような封止された装置を含む表示および電子構成要素も、本明細書に開示する。
【００２０】
図１Ａは、第１の表面１１５を有する第１の基板１１０、および、第２の表面１２５を有する第２の基板１２０を含む封止された装置１００の側面図である。無機薄膜１３０を、第１の基板１１０と第２の基板１２０の間に配置して、封止界面部１３５を形成しうる。本明細書において、封止界面部１３５を、第１の基板１１０の第１の表面１１５と第２の基板１２０の第２の表面１２５の間の無機薄膜１３０を用いた接触点、例えば、溶接または結合によって連結すべき表面の連結部と称する。
【００２１】
いくつかの実施形態において、無機薄膜１３０を、第１の表面１１５、および／または、第２の表面１２５の全面、実質的に全面、または、一部に形成しうる。図１Ａには示していないが、装置、層、または、他の構成要素を、第１または第２の表面１１５、１２５上に設けて、それは、無機薄膜１３０と接触して（例えば、当接するか、または、重ねられて）いてもよく、または、他の実施形態においては、無機薄膜１３０を、装置、層、または、構成要素の周りに（例えば、装置の周囲の周りに配置された枠または他の構成物に）配置しうる。更なる実施形態において、第１および第２の基板１１０、１２０の一方または両方が、装置または構成要素を配置しうる１つ以上の空隙部（不図示）を含みうる。
【００２２】
第１および第２の基板１１０、１２０の例をいくつか挙げれば、ＬＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＱＤ、蛍光体、透明導電酸化物（ＴＣＯ）層、半導体、電極、および、導電リード線用の封止されたパッケージなどの封止された装置での使用が当該分野で周知の任意の材料を含みうる。例示的な封止可能な基板は、ガラス、ガラス‐セラミック、セラミック、ポリマー、金属、金属酸化物などを含む。ガラス基板の例は、限定するものではないが、例えば、ソーダライムケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、アルカリアルミノケイ酸塩、アルカリ土類アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルカリホウケイ酸塩、アルカリ土類ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、アルカリアルミノホウケイ酸塩、アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩、および、他の適切なガラスから製作され、任意で、化学強化、および／または、熱強化されうる。他の例示的な基板は、窒化ガリウム、石英、シリカ、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、サファイア、タングステン、モリブデン、銅、および、酸化インジウムスズを含みうる。いくつかの実施形態によれば、第１または第２の基板の少なくとも１つは、ガラス、ガラス‐セラミック、セラミック、または、金属を含む。更なる実施形態において、第１および第２の基板の両方が、ガラス、または、ガラス‐セラミックを含む。
【００２３】
いくつかの限定するものではない実施形態によれば、イオン交換によって化学強化されたガラスが、基板として適切でありうる。様々な実施形態において、第１および／または第２の基板は、約１００ＭＰａより大きい圧縮応力、および、約１０マイクロメートルより大きい圧縮応力層深さ（ＤＯＬ）を有する化学強化されたガラスを含みうる。更なる実施形態によれば、第１および／または第２のガラス基板は、約５００ＭＰａより大きい圧縮応力および約２０マイクロメートルより大きいＤＯＬ、若しくは、約７００ＭＰａより大きい圧縮応力および約４０マイクロメートルより大きいＤＯＬを有しうる。限定するものではないが、市場で入手可能な適切なガラス基板の例を挙げれば、Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄのＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）、Ｌｏｔｕｓ（商標）、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）、Ｉｒｉｓ（商標）、および、Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスを含む。
【００２４】
更なる実施形態において、第１および／または第２の基板は、積層体、例えば、ガラス／ガラス、ガラス‐セラミック／ガラス‐セラミック、ガラス／ガラス‐セラミック、ガラス／金属、ガラス‐セラミック／金属、ガラス／セラミック、または、ガラス‐セラミック／セラミック積層体を含みうる。ある実施形態において、積層体は、同じ、または異なるＣＴＥを有する２つ以上の層を含みうる。例えば、積層体の第１の層は、第１のＣＴＥ１を有し、積層体の第２の層は、第２のＣＴＥ２を含み、ＣＴＥ１≒ＣＴＥ２、または、ＣＴＥ１＞ＣＴＥ２、または、ＣＴＥ１＜ＣＴＥ２でありうる。当然、２つより多くの層を含む積層物も用いることができ、これらの層は、同じ、または、異なるＣＴＥを有しうる。
【００２５】
限定するものではない実施形態によれば、第１および／または第２の基板は、例えば、約０．１ｍｍから約４ｍｍの範囲、約０．２ｍｍから約３ｍｍの範囲、約０．３ｍｍから約２ｍｍの範囲、約０．３ｍｍから約１．５ｍｍの範囲、約０．４ｍｍから約１ｍｍの範囲、約０．５ｍｍから約０．８ｍｍの範囲、または、約０．６ｍｍから約０．７ｍｍの範囲など、約５ｍｍ以下の厚さを有しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。様々な実施形態によれば、第１および／または第２の基板は、約０．３ｍｍから約２ｍｍ、または、約０．５ｍｍから約１ｍｍなど、約０．１ｍｍから約３ｍｍの範囲の厚さを有するガラス基板から選択しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。無機薄膜１３０の厚さも、利用例に応じて変えうるものであり、ある実施形態においては、その厚さは、約１００ｎｍから約５０μｍ、約２００ｎｍから約１０μｍ、約３００ｎｍから約５μｍ、約４００ｎｍから約２μｍ、約５００ｎｍから約１μｍ、約６００ｎｍから約９００ｎｍ、または、約７００ｎｍから約８００ｎｍなど、約１０ｎｍから約１００μｍの範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。ある実施形態において、無機薄膜の厚さは、約１μｍ未満など、約２μｍ未満でありうる。
【００２６】
無機薄膜１３０は、例えば、図２に示したＢ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３三元系のガラスから選択しうる。いくつかの実施形態において、例示的なガラスは、例えば、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、および、Ｂｉ２Ｏ３の各モル濃度で表される区画領域Ｇに該当する任意の組成を有しうる。いくつかの実施形態において、適切なガラスは、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含みうる。更なる実施形態において、無機薄膜は、約２０〜６５モル％のＢ２Ｏ３、約１０〜５０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜５５モル％のＺｎＯを含みうる。更なる実施形態において、無機薄膜は、約３０〜５０モル％のＢ２Ｏ３、約１５〜４０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約１〜４０モル％のＺｎＯを含みうる。更なる実施形態において、無機薄膜は、約３５〜４５モル％のＢ２Ｏ３、約２０〜３０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約５〜３０モル％のＺｎＯを含みうる。限定するものではない実施形態において、無機薄膜は、約４０〜７５モル％のＢ２Ｏ３、約２０〜４５モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜４０モル％のＺｎＯを含みうる。上記の組成物の組合せ、および、部分組合せも使用しうる。後で示す表Ｉに、更なる限定するものではない薄膜組成物を示している。
【００２７】
本明細書に開示の無機薄膜組成物は、任意で、セリウム、ニオブ、タングステン、鉄、バナジウム、および、それらの組合せを含む１つ以上のドーパントを含みうるが、それらに限定されない。そのようなドーパントを含んだ場合には、例えば、無機薄膜の光学特性に影響を与えうるものであり、無機薄膜によるレーザ光の吸収率を制御するのに使用しうる。いくつかの実施形態において、無機薄膜は、所定の波長のレーザ光を十分に吸収し、ドーパントを含まないか、実質的に含まなくてもよい。本明細書において、「実質的に含まない」とは、約０．０５モル％未満、約０．０１モル％未満、または、０．０１％未満もなど、約０．１モル％未満の濃度を示すことを意図する。他の実施形態において、無機薄膜組成物は、任意で、約１〜８モル％、約２〜７モル％、約３〜６モル％、または、約４〜５モル％など、約０．１から１０モル％のドーパントを含みうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。様々な実施形態によれば、無機薄膜組成物は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、約０〜７０モル％のＺｎＯ、並びに、任意で、セリウム、ニオブ、タングステン、鉄、および／または、バナジウムのうちの少なくとも１つの更なる酸化物から実質的になり、更なる酸化物は、例えば、約０．１〜１０モル％でありうる。他の実施形態において、無機薄膜組成物は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯから実質的になりうる。明らかなように、本明細書に開示の様々な組成物は、積層した薄膜の組成物、または、スパッタ源ターゲットのことを称しうる。
【００２８】
いくつかの例示的な実施形態において、無機薄膜は、非フリットガラス組成物でありうる。本明細書で用いるように、「非フリット」無機薄膜は、無機フィラーを含まないか、実質的に含まない非粒子状薄膜のことを称することを意図する。例示的な負のＣＴＥの（または、低膨張率の）無機フィラーの例をいくつか挙げれば、例えば、コーディエライト、石英、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ケイ酸塩（例えば、ケイ酸ジルコニウム）、リン酸塩（例えば、リン酸ジルコニウム）、ユークリプタイト、バナジン酸塩、および、タングステン酸塩フィラーでありうる。いくつかの実施形態において、無機薄膜は、有機結合剤を含まないか、実質的に含まなくてもよい。更なる実施形態において、無機薄膜組成物は、無機フィラーと有機結合剤の両方を含まないか、実質的に含まなくてもよい。更なる実施形態において、無機薄膜は、１マイクロメートルより小さい粒子、例えば、約１０ｎｍから約１０００ｎｍの範囲の粒子サイズを有するガラス粒子を含むが、無機フィラー、および／または、有機結合剤は、含まないか、実質的に含まなくてもよい。
【００２９】
Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、および／または、Ｂｉ２Ｏ３を含むガラスを、フリット封止組成物として用いたが、そのような組成物は、封止組成物と基板の間のＣＴＥの不一致を縮小するためのフィラー、および／または、封止組成物と基板との結合状態を改良するための更なる組成物と組み合わせたガラス粒子を含みうる。しかしながら、驚くべきことに、出願人は、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３三元系ガラスの無機薄膜（例えば、非フリット薄膜）を十分に薄く塗布して、如何なるＣＴＥ不一致の影響もなくして、フィラーの使用を回避しうることを見出した。
【００３０】
更に、本明細書に開示の封止方法を、開示した無機薄膜組成物と組み合わせることで、十分なレーザ吸収率を提供し、更なる吸収または補助元素または酸化物を用いずに、２つの基板間に強い結合を生じうる。例えば、無機薄膜は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｌａ、Ｃ、Ｓｎ、Ｃｄ、および、Ｖの元素、および／または、その酸化物を含まないか、実質的に含まなくてもよい。他の実施形態において、無機薄膜は、例えば、鉛、アルカリ金属、並びに／若しくは、フッ素および塩素などのハロゲン化物などの環境に有害な元素も含まないか、実質的に含まなくてもよい。
【００３１】
本明細書に開示の無機薄膜組成物は、比較的低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有しうる。限定する例ではないが、無機薄膜１３０は、約５００℃以下、約４５０℃以下、約４００℃以下、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２５０℃以下、または、約２００℃以下など、例えば、約２００℃から約６００℃の範囲、または、約３００℃から約５００℃の範囲など、約６００℃以下のＴｇを有するガラスを含みうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。図３は、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３三元系状態図を示しており、例示的な組成物を、各々のＴｇ範囲と共にプロットしている。ガラス形成領域を、破線で区画して示し、様々な結晶相を白い菱形で識別している。３００℃≦Ｔｇ≦４００℃の組成物は、塗りつぶした丸で、４００℃＜Ｔｇ≦５００℃の組成物は、白い丸で、５００℃＜Ｔｇ≦６００℃の組成物は、白い正方形で識別している。いくつかの実施形態において、組成物のＴｇは、約２００℃から約４００℃の範囲、または、約３００℃から約４００℃の範囲など、約４００℃以下でありうる。他の実施形態において、組成物のＴｇは、約４００℃から約６００℃の範囲、または、約５００℃から約６００℃の範囲など、約４００℃より大きいか、または、５００℃よりも大きくてもよい。更なる実施形態において、組成物のＴｇは、約３００℃から約５００℃の範囲でありうる。限定するものではない組成物、および、これらの組成物のいくつかのＴｇを、後で示す表Ｉに挙げている。
【００３２】
本明細書に開示したガラスの熱膨張係数（ＣＴＥ）は、図４に示したように、例えば、組成物に応じて異なりうる。例えば、ＣＴＥは、Ｂｉ２Ｏ３の量が減少するか、および／または、ＺｎＯの量が増加すると、低下しうる。ＣＴＥ＜８×１０−６／℃のＣＴＥを有する組成物を、塗りつぶした丸で、ＣＴＥ＝８〜１０×１０−６／℃のＣＴＥを有する組成物を、塗りつぶした菱形で、ＣＴＥ＞１０×１０−６／℃の組成物を白い丸で識別している。いくつかの実施形態において、組成物のＣＴＥは、約４〜８×１０−６／℃、または、約５〜７×１０−６／℃、または、約６〜８×１０−６／℃の範囲など、約８×１０−６／℃以下でありうる。更なる実施形態において、組成物のＣＴＥは、約８〜１２×１０−６／℃、または、約９〜１１×１０−６／℃、または、約８〜１０×１０−６／℃の範囲など、約８×１０−６／℃より大きくてもよい。更なる実施形態において、ガラス組成物のＣＴＥは、約１０×１０−６／℃以下、例えば、約４〜１０×１０−６／℃の範囲でありうる。
【００３３】
例示的な実施形態によれば、無機薄膜のＣＴＥは、第１および／または第２の基板のＣＴＥと同じであっても、または、異なっていてもよい。例えば、第１および／または第２の基板は、第１のＣＴＥｓを有し、無機薄膜は、第２のＣＴＥｉを有し、ＣＴＥｓ≒ＣＴＥｉ、または、ＣＴＥｓ＞ＣＴＥｉ、または、ＣＴＥｓ＜ＣＴＥｉであってもよい。いくつかの実施形態において、ＣＴＥｉとＣＴＥｓの差は、約２×１０−６／℃より大きいか、約３×１０−６／℃より大きいか、または、約４×１０−６／℃より大きいなど、例えば、約１〜４×１０−６／℃の範囲など、約１×１０−６／℃以上でありうる。更なる実施形態によれば、ＣＴＥｓ：ＣＴＥｉの比は、約１．８：１から約１：１．８、約１．６：１から約１：１．６、約１．５：１から約１：１．５、約１．４：１から約１：１．４、約１．３：１から約１：１．３、または、約１．１：１から約１：１．１など、約２：１から約１：２の範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。本明細書に記載したＣＴＥ値は、約２５〜３００℃の温度範囲に亘って測定したものであることに留意すべきである。限定するものではない組成物、および、これらの組成物のいくつかのＣＴＥを、後で示す表Ｉに挙げている。
【００３４】
いくつかの実施形態において、無機薄膜材料を、レーザの動作波長で（室温で）、約１５％より高いか、約２０％より高いか、約２５％より高いか、約３０％より高いか、約３５％より高いか、約４０％より高いか、約４５％より高いか、または、約５０％より高い光吸収率を有する材料から選択しうる。更なる実施形態において、無機薄膜は、約３４０〜３８０ｎｍ、または、約３６０〜３８０ｎｍの範囲など、約３８０ｎｍ以下のＵＶ遮断値を有しうる。ＵＶ「遮断値」は、そこで、光透過率が特定の限度より上昇する（または、逆に言えば、光吸収率が、特定の限度より低下する）波長と定義しうるものであり、特定の限度は、例えば、（約１５％以下の吸収率に略対応する）約７０％の透過率より高い値でありうる。サンプルから出射される光の透過率（Ｔ）および吸収率（Ａ）は、以下の等式による相関関係を示しうる：
Ａ＝−ｌｏｇ（Ｔ）
Ｔ＝１０−Ａ
例えば、約２０％の透過率は、約７０％の吸収率であり、約５０％の透過率は、約３０％の吸収率であり、約８０％の透過率は、約１０％の吸収率である。本明細書において定義したように、そうでないことを明記しない限りは、ＵＶ遮断値は、光吸収率が約１５％より低く低下する波長を示すことを意図する。限定するものではない組成物、および、これらの組成物のいくつかのＵＶ遮断値を、次の表Ｉに挙げている。
【００３５】
【表１】
2019515857.tif 000003
【００３６】
様々な実施形態において、無機薄膜、第１の基板および／または第２の基板が、封止前および／または封止後に、透明または実質的に透明でありうる。いくつかの実施形態において、溶接または接合領域を含む封止された装置は、透明、または、実質的に透明でありうる。本明細書で用いるように、「透明」という用語は、基板、薄膜、装置、および／または、封止部が、スペクトルの可視領域（約４２０〜７５０ｎｍ）において、約８０％以上の光透過率を有すること示すことを意図する。例えば、例示的な透明な基板、薄膜、装置、および／または、封止部は、可視光範囲において、約９０％より高い、または、約９５％より高いなど、約８５％より高い光透過率を有しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００３７】
様々な実施形態において、第１および第２の基板は、本明細書に開示したような無機薄膜を介して、封止されて合わさり、気密封止された装置を製作しうる。例えば、封止部は、気密性封止部であり、例えば、１つ以上の気密および／または防水収容部を装置内に形成しうる。例えば、装置は、水、湿気、および／または、他の汚染物質を通さないか、実質的に通さないように気密封止されうる。限定するものではない例として、気密性封止部を、酸素の発散（拡散）を、約１０−２ｃｍ３／ｍ２／日未満（例えば、約１０−３／ｃｍ３／ｍ２／日未満）に制限し、水の発散を、約１０−２ｇ／ｍ２／日（例えば、約１０−３、１０−４、１０−５、または、１０−６ｇ／ｍ２／日未満）に制限するように構成しうる。様々な実施形態において、気密性封止部は、水、湿気、および／または、空気が、気密性封止部によって保護された構成要素に接触するのを、実質的に回避させうる。
【００３８】
ある態様によれば、封止された装置の全厚さは、約４ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、または、約０．１ｍｍ未満など、約５ｍｍ未満でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。例えば、封止された装置の厚さは、約０．３ｍｍから約４ｍｍ、約０．５ｍｍから約３ｍｍ、または、約１ｍｍから約２ｍｍなど、約０．１ｍｍから約５ｍｍの範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。本明細書に開示の封止された装置を、様々な表示装置および電子装置の構成要素として用いるか、または、１つ以上の構成要素を、限定するものではないが、ＬＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＱＤ、蛍光体、ＴＣＯ、半導体、電極、導電リード線などを含む表示または電子装置内で保護するのに用いうる。
【００３９】
方法  
本明細書において、装置を封止する方法を開示し、その方法は、無機薄膜を、第１の基板の表面に形成する工程と、第２の基板を、無機薄膜と接触させて配置する工程と、無機薄膜を所定の波長を有するレーザ光で局所的に加熱することによって、第１と第２の基板を結合させる工程とを含み、無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含むものである。
【００４０】
図１Ａに形成された封止された装置１００の構成要素は、当該分野で周知の任意の手段によって接触させられ、ある実施形態においては、力、例えば、圧縮力を加えて接触させて、封止界面部で確実に良好に接触させうる。本明細書に開示の様々な実施形態によれば、当該分野で周知の様々な方法を用いて、無機薄膜１３０を、第１および／または第２の基板１１０、１２０に積層しうる。例えば、積層の例をいつか挙げれば、スパッタリング（例えば、イオンビームスパッタリング）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、火炎堆積、蒸着、または、熱分解によって行いうる。様々な実施形態において、これらの積層方法を、不活性環境（例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｒｎなど）内で、または、反応性環境（例えば、Ｏ２、Ｈ２、Ｎ２など）内で行いうる。したがって、積層前の開始材料は、積層した無機薄膜と同じ組成を有するか（例えば、ガラススパッタリングターゲット）、または、異なる組成を有しうる（例えば、無機酸化物前駆体）。いくつかの実施形態において、積層を、ＡｒとＯ２の混合物など、不活性ガスと反応性ガスの混合物を含む環境下で行いうる。ある実施形態において、ビスマスを含む無機薄膜組成物は、積層中に加えられたＯ２の助けにより、薄膜の酸化および、可視波長での透過性を確実に維持しうる。混合気体組成物の例示的な比は、体積で、約２：１から約９：１、約３：１から約８：１、約４：１から約７：１、または、約５：１から約６：１など、約１：１から約１０：１（不活性：反応性、例えば、Ａｒ：Ｏ２）でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００４１】
更なる実施形態において、無機薄膜を、ディップコーティングによって、第１および／または第２の基板上に積層しうる。例えば、望ましい無機薄膜組成を有するガラスを、無機バッチ材料を溶融および冷却することによって形成しうる。いくつかの実施形態において、ガラスを、例えば、約３００℃から約６００℃、約３５０℃から約５５０℃、または、約４００℃から約５００℃などの範囲の温度でアニールしうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。結果的に得られたガラスを、次に、粉砕または粉末状に砕いて微粒子にし、第１および／または第２の基板を、そのような粒子の混合物に浸漬して、薄膜を、それらの１つ以上の表面に形成しうる。例示的な粒子サイズは、約１０ｎｍから約１０００ｎｍ、約５０ｎｍから約９００ｎｍ、約１００ｎｍから約８００ｎｍ、約２００ｎｍから約７００ｎｍ、約３００ｎｍから約６００ｎｍ、または、約４００ｎｍから約５００ｎｍなど、１マイクロメートルより小さい粒子を含みうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００４２】
図１Ｂを参照すると、装置１００は、組立て後に、例えば、レーザ装置１４０を用いて封止しうる。例えば、本開示の実施形態は、入射したレーザ光の波長での無機薄膜の光吸収率、入射したレーザ光の波長での１つまたは両方の基板によって生じた光吸収率、不純物による基板内の色中心形成、および／または、基板に内在する固有の色中心による直接的な光吸収に応じたレーザ封止処理を提供する。いくつかの実施形態において、この方法を用いた溶接は、十分な紫外線（ＵＶ）または近赤外線（ＮＩＲ）吸収率を有する材料を利用し、可視波長を透過する（例えば、透明な）最終製品または封止部を提供する。
【００４３】
第１と第２の基板の間に封止部を形成するのに使用するレーザ装置１４０は、基板溶接用に当該分野で周知の任意の適切なレーザ装置から選択しうる。例えば、レーザ装置は、ＵＶ（約１９０〜４１０ｎｍ）またはＮＩＲ（約７８０〜５０００ｎｍ）波長の光を出射しうる。ある実施形態において、約３５５ｎｍまたは他の適切なＵＶ波長で動作する連続波またはパルスＵＶレーザを使用しうる。更なる実施形態において、約８１０ｎｍまたは他の適切なＮＩＲ波長で動作する連続波またはパルス近赤外線レーザを用いうる。様々な実施形態によれば、レーザは、約３５０ｎｍから約１４００ｎｍ、約４００ｎｍから約１０００ｎｍ、約４５０ｎｍから約７５０ｎｍ、約５００ｎｍから約７００ｎｍ、または、約６００ｎｍから約６５０ｎｍなど、約３００ｎｍから約１６００ｎｍの範囲の所定の波長で動作しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００４４】
様々な実施形態によれば、レーザ装置１４０は、例えば、約１０Ｗから約１４０Ｗ、約２０Ｗから約１２０Ｗ、約３０Ｗから約１００Ｗ、約４０Ｗから約９０Ｗ、約５０Ｗから約８０Ｗ、または、約６０Ｗから約７０Ｗなど、約５Ｗから約１６０Ｗの範囲などの約３Ｗより高い平均出力で動作しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。更なる実施形態において、レーザ装置は、約０．１Ｗから約２Ｗ、約０．２Ｗから約１．５Ｗ、約０．５Ｗから約１Ｗなど、３Ｗ未満の平均出力を有しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。更に、レーザ出力は、約０．５Ｗから約４０Ｗ、約１Ｗから約３０Ｗ、約２Ｗから約２５Ｗ、約３Ｗから約２０Ｗ、約４Ｗから約１５Ｗ、約５Ｗから約１２Ｗ、約６Ｗから約１０Ｗ、または、約７Ｗから約８Ｗなど、約０．２Ｗから約５０Ｗの範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００４５】
レーザ装置１４０は、任意の周波数で動作しうるものであり、ある実施形態においては、パルス状、擬連続波、または、連続波の態様で動作しうる。限定するものではない、いくつかの実施形態において、パルスレーザは、約１０ｋＨｚから約３ＭＨｚ、約５０ｋＨｚから約２ＭＨｚ、約１００ｋＨｚから約１ＭＨｚ、または、約２００ｋＨｚから約５００ｋＨｚなど、約１ｋＨｚから約５ＭＨｚの範囲のパルス周波数（繰り返しレート）を有しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。様々な実施形態によれば、レーザ装置は、複数のバーストを、約１０ｋＨｚから約５００ｋＨｚ、約２０ｋＨｚから約４００ｋＨｚ、約３０ｋＨｚから約３００ｋＨｚ、約４０ｋＨｚから約２００ｋＨｚ、または、約５０ｋＨｚから約１００ｋＨｚなど、約１ｋＨｚから約１ＭＨｚの範囲のバースト繰り返し周波数で有するバーストモードで動作しうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００４６】
レーザ装置１４０の持続時間またはパルス幅は、様々でありうるもので、例えば、ある実施形態において、パルス幅は、約１０ｎｓから約２００ｎｓ、約２０ｎｓから約１５０ｎｓ、約３０ｎｓから約１００ｎｓ、または、約４０ｎｓから約５０ｎｓなど、約２００ｎｓ未満でありうる。他の実施形態において、パルス幅または持続時間は、約５ｎｓ未満、約１ｎｓ未満、約１０ｐｓ未満、または、約１ｐｓ未満など、約１０ｎｓ未満でありうる。ガラスとガラスの溶接部、および、他の例示的な封止部を形成するための例示的なレーザ装置および方法が、係属中で本出願人が所有する米国特許出願第１３／７７７，５８４号、第１４／２７０，８２７号、および、第１４／２７１，７９７号の各明細書に記載されており、各々、参照により全体として、本明細書に組み込まれる。
【００４７】
図１Ｂに示すように、レーザ装置１４０を、封止界面部か、封止界面部の下方か、または、封止界面部の上方に向けるか、合焦させて、界面部上でのビームスポット直径Ｄが、約１ｍｍ未満となるようにしうる。例えば、ビームスポット直径は、約４００マイクロメートル未満、約３００マイクロメートル未満、または、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、５０マイクロメートル未満、または、２０マイクロメートル未満など、約５００マイクロメートル未満でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。いくつかの実施形態において、ビームスポット直径Ｄは、約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートル、約７５マイクロメートルから約２００マイクロメートル、または、約１００マイクロメートルから約１５０マイクロメートルなど、約１０マイクロメートルから約５００マイクロメートルの範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００４８】
レーザ装置１４０を、（矢印が示すように）走査するか、または、基板に対して平行移動するか、若しくは、基板を、レーザ装置に対して平行移動しうるものであり、任意の所定の経路を用いて、正方形、矩形、円形、楕円形、若しくは、任意の適切なパターンまたは形状などの任意のパターンを生成して、例えば、装置内の１つ以上の空洞部を気密に、または、非気密に封止しうる。レーザビーム（または、基板）が所定の経路に沿って移動する平行移動速度Ｖは、利用例に応じて異なりうるものであり、例えば、第１および第２の基板の組成物、並びに／若しくは、合焦構成、並びに／若しくは、レーザビームのパワー、周波数、および／または、波長に応じたものでありうる。ある実施形態において、レーザ装置は、例えば、約１０ｍｍ／ｓから約５００ｍｍ／ｓ、または、約５０ｍｍ／ｓから約７００ｍｍ／ｓなど、約１ｍｍ／ｓから約１０００ｍｍ／ｓの範囲の平行移動速度を有しうるもので、約１００ｍｍ／ｓより速い、約２００ｍｍ／ｓより速い、約３００ｍｍ／ｓより速い、約４００ｍｍ／ｓより速い、約５００ｍｍ／ｓより速い、または、約６００ｍｍ／ｓより速いなど、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００４９】
レーザビームが１つの溶接スポット上に留まる平均時間、つまり、「滞留時間」とも称される時間は、スポット直径Ｄと平行移動速度Ｖの両方と相関し、例えば、滞留時間＝（Ｄ／Ｖ）でありうる。例示的な滞留時間は、例えば、約２マイクロ秒（ｍｓ）から約９ｍｓ、約３ｍｓから約８ｍｓ、約４ｍｓから約７ｍｓ、または、約５ｍｓから約６ｍｓなど、約１ｍｓから約１０ｍｓの範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００５０】
平行移動速度Ｖ、および、レーザビームの封止界面部でのスポット直径Ｄは、レーザ溶接部の強度、パターン、および／または、形態に影響を与えうる。更に、パルスレーザについての繰り返しレート、および、連続波（ＣＷ）レーザについての変調レート（ｒｍ）は、結果的に得られるレーザ溶接線に影響を与えうる。ある実施形態において、パルスレーザは、レーザビームの封止界面部でのスポット直径Ｄとレーザビームの繰り返しレート（ｒｐ）の積より速い平行移動速度Ｖで、式（１）のように動作しうる：
Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）＞１        （１）
同様に、変調されたＣＷレーザは、レーザビームの封止界面部でのスポット直径Ｄとレーザビームの変調レート（ｒｍ）の積より速い平行移動速度Ｖで、式（１’）のように動作しうる：
Ｖ／（Ｄ＊ｒｍ）＞１        （１’）
当然、所定の平行速度を得るために、スポット直径、繰り返しレート、および／または、変調レートも変更して、式（１）または（１’）を満たすようにしうる。これらのパラメータで動作するレーザ装置は、個々の「スポット」を含む、重なり合わないレーザ溶接部を生成しうる。例えば、レーザパルス間の時間（１／ｒｐまたは１／ｒｍ）は、滞留時間（Ｄ／Ｖ）より長いことがありうる。いくつかの実施形態において、Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）またはＶ／（Ｄ＊ｒｍ）は、約１．１から約８、約１．２から約７、約１．３から約６、約１．４から約５、約１．５から約４、約１．６から約３、約１．７から約２、または、約１．８から約１．９など、約１．０５から約１０の範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。そのような溶接パターンを用いて、例えば、本開示の様々な実施形態による非気密性封止部を生成しうる。
【００５１】
他の実施形態において、パルスレーザは、スポット直径Ｄと繰り返しレート（ｒｐ）の積以下の平行移動速度Ｖで、式（２）のように動作しうる：
Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）≦１        （２）
同様に、変調されたＣＷレーザは、レーザビームの封止界面部でのスポット直径Ｄとレーザビームの変調レート（ｒｍ）の積以下の平行移動速度Ｖで、式（２’）のように動作しうる：
Ｖ／（Ｄ＊ｒｍ）≦１        （２’）
当然、所定の平行移動速度を得るために、スポット直径、繰り返しレート、および／または、変調レートも変更して、式（２）または（２’）を満たすようにしうる。このようなパラメータでの動作は、（例えば、ｒｍまたはｒｐが無限大まで増加すると）連続線に近付きうる隣接した「スポット」を含む、重なり合ったレーザ溶接部を生成しうる。例えば、レーザパルス間の時間（１／ｒｐまたは１／ｒｍ）は、滞留時間（Ｄ／Ｖ）以下でありうる。いくつかの実施形態において、Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）またはＶ／（Ｄ＊ｒｍ）は、約０．０５から約０．９、約０．１から約０．８、約０．２から約０．７、約０．３から約０．６、または、約０．４から約０．５など、約０．０１から約１の範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。これらの溶接パターンを用いて、例えば、本開示の様々な実施形態による気密性封止部を生成しうる。
【００５２】
本開示の様々な実施形態によれば、レーザ波長、パルス持続時間、繰り返しレート、平均出力、合焦状態、滞留時間、および、他の関連したパラメータを変更して、第１および第２の基板を薄い無機薄膜で溶接するのに十分なエネルギーを生成しうる。当業者であれば、これらのパラメータを、望ましい利用例に必要なように変更しうるだろう。
【００５３】
本明細書に開示された封止方法は、様々な幅を有する結合部または溶接部を生成しうる。封止材料（例えば、無機薄膜）の組成および／または物性も、結果的に得られる溶接部の幅に影響を与えうる。例えば、レーザ動作波長で、より高い光吸収率を有する無機薄膜は、吸収率の低い薄膜より、幅広い溶接部を生成しうる。いくつかの実施形態において、溶接部の幅は、約１００μｍから約８００μｍ、約２００μｍから約７００μｍ、約３００μｍから約６００μｍ、または、約４００μｍから約５００μｍなど、約５０μｍから約１ｍｍの範囲でありうるもので、それらの全ての範囲、および、部分範囲を含みうる。
【００５４】
本開示の実施形態を、以下の実施例によって更に示すが、それらは、限定するものではなく、例示にすぎないことを意図しており、本発明の範囲は、請求項によって定義される。
【実施例】
【００５５】
実験方法 
下に示す表ＩＩおよびＩＶに挙げたバッチ材料の重量を計り、混合し、その後で、蓋をしたシリカ坩堝で、１時間、９００℃で（組成物Ａ〜Ｄ）、または、２時間、１１００℃で（組成物Ｆ〜Ｎ）溶融させ、５５０℃でアニールし、ゆっくりと室温まで冷却した。結果的に得られた組成物のＴｇを測定し、それを、表ＩＩおよびＶに示している。スパッタリングターゲット（直径３”（約７．６ｃｍ））を、ガラスにコアを穴あけするか、または、ガラスを粉砕して、得られた粉末を押し固めることによって、用意した。Ｏ２を加えたＡｒを用いて、２”（約５．１ｃｍ）×２”（約５．１ｃｍ）のＣｏｒｎｉｎｇ  ＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）基板上に、表ＩＩＩおよびＶに示したパラメータを用いて、ターゲットをスパッタリングした。薄膜の厚さを測定し、その結果を表ＩＩＩおよびＶに示した。２：１のＡｒ／Ｏ２比の環境で、出力５０Ｗで６時間スパッタリングした薄膜の光透過率を、図５Ａ〜Ｃ（組成物Ａ〜Ｄ）に示した。厚さ０．７ｍｍのガラスサンプルの光透過率を、図８Ａ、Ｂ（組成物Ｆ〜Ｎ）に示した。２つめの２”（約５．１ｃｍ）×２”（約５．１ｃｍ）ＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）基板を、スパッタリングした後の薄膜と接触させて、５．４Ｗで動作する３５５ｎｍのＵＶナノ秒パルスレーザを用いて、３０〜１００ｍｍ／ｓのレーザ走査速度で、２つの基板同士を封止した。結果的に得られた封止部の強度および耐久性を分析し、レーザ溶接部の幅を測定した。溶接部の幅を、レーザ走査速度の関数として、図６および９にプロットした。例示的なガラス溶接部の写真を図７Ａ〜Ｃおよび１０Ａ〜Ｃに示している。
【００５６】
【表２】
2019515857.tif 000004
【００５７】
【表３】
2019515857.tif 000005
【００５８】
【表４】
2019515857.tif 000006
【００５９】
【表５】
2019515857.tif 000007
【００６０】
分析  
図５Ａ〜Ｃおよび８Ａ−Ｂを参照すると、透過率スペクトルは、組成物Ａ〜Ｄ、Ｆ〜ＪおよびＬ〜Ｎは、概して、７０％より高いか、または、８０％よりも高い光透過率を、可視範囲（約４２０〜７５０ｎｍ）で示している。データにいくらかの分散があるが、そのような分散は、溶融および／またはスパッタリング中のＢｉ２Ｏ３の酸化および／または還元によると思われ、それは、無機薄膜に僅かに色を付けうる（例えば、組成物Ｉは、僅かに黄色みを有していた）。薄膜の透過率を、封止前に測定したが、結果的得られる封止部の透明度が、溶接処理中に変化しうると理解すべきであり、例えば、透明度は、上昇するか、低下するか、または、同じままでありうる。
【００６１】
図６および９を参照すると、より低い光透過率（より高い光吸収率）を有する無機薄膜は、レーザの動作波長（３５５ｎｍ）において、概して、より幅広い溶接線を生成することが分かった。更に、レーザ走査速度が速くなると、概して、溶接線の幅が狭くなった。図７Ａ〜Ｃは、各々、組成物Ｄ、Ａ、Ｃの無機薄膜を用いて、３０ｍｍ／ｓのレーザ走査速度で生成された例示的な溶接部を示している。溶接領域の黒い点は、空隙または気泡でありうると思われる。組成物の透過率が低いほど、溶接線の幅が広くなっているのが、観察された（例えば、Ａ＞Ｄ＞Ｃ）。図１０Ａ〜Ｃは、組成物Ｊの無機薄膜を用いて、２０〜１００ｍｍ／ｓのレーザ走査速度で生成した例示的な溶接部を示しており、レーザ走査速度が低いほど、溶接線が広くなるのを示している（例えば、２４０μｍ（２０ｍｍ／ｓ）＞１６０μｍ（５０ｍｍ／ｓ）＞１３０μｍ（１００ｍｍ／ｓ））。最後に、走査速度と組成物の各組合せが、封止部の強度および耐久性を維持するのに十分な（例えば、５０μｍより広い）幅を有する適切な溶接部を生成すると思われる。
【００６２】
様々な開示した実施形態が、特定の実施形態との関係で記載した特定の特徴物、要素、または、工程を含みうることが分かるだろう。特定の特徴物、要素、または、工程を、１つの特定の実施形態との関係で記載したが、示していない組合せ、または順列で、他の実施形態と交換または組合せうることも分かるだろう。
【００６３】
更に、本明細書で使用したように、英語の原文の定冠詞または不定冠詞は、「少なくとも１つ」を意味し、そうでないことが明示されない限りは、「１つだけ」に限定されるべきではないと、理解すべきである。したがって、例えば、「溶接部」は、そうでないことが文脈から明らかでない限りは、そのような溶接部を２つ以上有する例を含む。同様に、「複数」または、「アレイ」は、「１つより多い」という意味を意図している。したがって、「複数」の溶接部、または、溶接部の「アレイ」は、そのような溶接部を３つ以上など、そのような溶接部を２つ以上含む。
【００６４】
本明細書において、範囲を「約」１つの特定の値から、他の「約」特定の値までと表しうる。そのような範囲を表した場合には、「約」両方の値だけではなく、例として、その１つの特定の値から、および／または、他の特定の値までを含む。同様に、「約」を付けて、値を近似値で表した場合、その特定の値が、他の態様を形成すると理解されるだろう。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係でと、他方の端点とは独立にの両方で重要であると理解されるだろう。
【００６５】
「実質的」および「実質的に」という用語、並びに、その変化形は、本明細書で使用したように、記載した特徴が、値または記載に等しいか、または、略等しいことを意味する。例えば、「実質的に平らな」面は、平面または略平面を意味することを意図する。更に、「実質的に同様」は、２つの値が等しいか、略等しいという意味を意図する。
【００６６】
そうでないと明示しない限りは、本明細書に記載した、いずれの方法も、その工程が特定の順序で行うことを必要とすると解釈されることを全く意図していない。したがって、方法の請求項が、工程を行う順序を、実際に記載していないか、請求項または明細書で、工程が特定の順序に限定されると具体的に記載していない場合には、いかなる特定の順序も推測されることを全く意図していない。
【００６７】
特定の実施形態の様々な特徴物、要素、または、工程を、「含む」という移行句を用いて記載しうるが、「からなる」または「から実質的になる」という移行句を用いて記載しうる実施形態を含む他の実施形態を包含していると理解すべきである。したがって、例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含む装置の実施形態の代わりの実施形態は、Ａ＋Ｂ＋Ｃからなる装置の実施形態、および、Ａ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる装置の実施形態を含む。
【００６８】
当業者であれば、本開示の精神および範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。当業者には、本開示の精神および実質を組み込んで、開示した実施形態に、そのような変更、組合せ、部分組合せ、および、変形が可能なので、本開示は、添付の請求項、および、その等価物の範囲内の全てを含むものであると解釈されるべきである。
【００６９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７０】
実施形態１  
装置封止方法において、
無機薄膜を、第１の基板の表面に形成する工程と、
第２の基板を、前記無機薄膜と接触させて配置する工程と、
前記無機薄膜を所定の波長を有するレーザ光で局所的に加熱することによって、前記第１と第２の基板を結合させる工程と、
を含み、
前記無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含むものである方法。
【００７１】
実施形態２  
前記無機薄膜、並びに、任意で前記第１または第２の基板は、約４２０〜７５０ｎｍにおいて、少なくとも約８０％の光透過率を有するものである、実施形態１に記載の方法。
【００７２】
実施形態３  
前記無機薄膜は、前記レーザ光の所定の波長において、少なくとも約１５％の光吸収率を有するものである、実施形態１に記載の方法。
【００７３】
実施形態４  
前記所定の波長は、約１９０〜４１０ｎｍの範囲の紫外線波長である、実施形態３に記載の方法。
【００７４】
実施形態５  
前記無機薄膜は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｌａ、Ｃ、Ｓｎ、ＣｄおよびＶからなる群から選択された１つ以上の元素を、実質的に含まないものである、実施形態１から４のいずれか１つに記載の方法。
【００７５】
実施形態６  
前記無機薄膜は、無機フィラーを実質的に含まないものである、実施形態１から５のいずれか１つに記載の方法。
【００７６】
実施形態７  
前記無機薄膜は、非フリットガラス組成物を含むものである、実施形態１から６のいずれか１つに記載の方法。
【００７７】
実施形態８  
前記無機薄膜は、
４０〜７５モル％のＢ２Ｏ３と、
２０〜４５モル％のＢｉ２Ｏ３と、
０〜４０モル％のＺｎＯと、
を含むものである、実施形態１から７のいずれか１つに記載の方法。
【００７８】
実施形態９  
前記無機薄膜は、
１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、
５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、
０〜７０モル％のＺｎＯ、
並びに、
任意で、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｗ、ＦｅまたはＶの少なくとも１つの酸化物
から実質的になるものである、実施形態１から７のいずれか１つに記載の方法。
【００７９】
実施形態１０  
前記無機薄膜は、約１０ｎｍから約２μｍの厚さを有するものである、実施形態１に記載の方法。
【００８０】
実施形態１１  
前記無機薄膜は、約３００〜５００℃の範囲のガラス転移温度を有するものである、実施形態１から１０のいずれか１つに記載の方法。
【００８１】
実施形態１２  
前記無機薄膜は、約２５〜３００℃の温度範囲に亘って、約４〜１２×１０−６／℃の熱膨張係数を有するものである、実施形態１から１１のいずれか１つに記載の方法。
【００８２】
実施形態１３  
前記無機薄膜は、前記第１または第２の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するものである、実施形態１から１２のいずれか１つに記載の方法。
【００８３】
実施形態１４  
前記無機薄膜は、約３８０ｎｍ以下のＵＶ遮断値を有するものである、実施形態１から１３のいずれか１つに記載の方法。
【００８４】
実施形態１５  
第２の無機薄膜を、前記第２の基板の表面に形成する工程、
を更に含む、実施形態１から１４のいずれか１つに記載の方法。
【００８５】
実施形態１６  
保護すべき装置を、前記第１と第２の基板の間に配置する工程、
を更に含む、実施形態１から１５のいずれか１つに記載の方法。
【００８６】
実施形態１７  
前記無機薄膜は、前記第１の基板の前記表面の実質的に全面上に、または、前記保護すべき装置の周囲の周りに形成されるものである、実施形態１から１６のいずれか１つに記載の方法。
【００８７】
実施形態１８  
封止された装置において、
第１の基板の表面に形成された無機薄膜と、
前記無機薄膜と接触した第２の基板と、
前記無機薄膜と前記第１および第２の基板の間に形成された結合部と、
を含み、
前記無機薄膜は、約１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、約５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、約０〜７０モル％のＺｎＯを含むものである装置。
【００８８】
実施形態１９  
前記無機薄膜、並びに、任意で前記第１または第２の基板は、約４２０〜７５０ｎｍにおいて、少なくとも約８０％の光透過率を有するものである、実施形態１８に記載の封止された装置。
【００８９】
実施形態２０  
前記無機薄膜は、所定のレーザ波長において、少なくとも約１５％の光吸収率を有するものである、実施形態１８に記載の封止された装置。
【００９０】
実施形態２１  
前記所定のレーザ波長は、約１９０〜４１０ｎｍの範囲の紫外線波長である、実施形態２０に記載の封止された装置。
【００９１】
実施形態２２  
前記無機薄膜は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｌａ、Ｃ、Ｓｎ、ＣｄおよびＶからなる群から選択された１つ以上の元素を、含まないものである、実施形態１８から２１のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９２】
実施形態２３  
前記無機薄膜は、無機フィラーを実質的に含まないものである、実施形態１８から２２のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９３】
実施形態２４  
前記無機薄膜は、非フリットガラス組成物を含むものである、実施形態１８から２３のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９４】
実施形態２５  
前記無機薄膜は、
４０〜７５モル％のＢ２Ｏ３と、
２０〜４５モル％のＢｉ２Ｏ３と、
０〜４０モル％のＺｎＯと、
を含むものである、実施形態１８から２４のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９５】
実施形態２６  
前記無機薄膜は、
１０〜８０モル％のＢ２Ｏ３、
５〜６０モル％のＢｉ２Ｏ３、および、
０〜７０モル％のＺｎＯ、
並びに、
任意で、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｗ、ＦｅまたはＶの少なくとも１つの酸化物、
から実質的になるものである、実施形態１８から２４のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９６】
実施形態２７  
前記無機薄膜は、約１０ｎｍから約２μｍの範囲の厚さを有するものである、実施形態１８から２６のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９７】
実施形態２８  
前記無機薄膜は、約３００〜５００℃の範囲のガラス転移温度を有するものである、実施形態１８から２７のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９８】
実施形態２９  
前記無機薄膜は、約２５〜３００℃の温度範囲に亘って、約４〜１２×１０−６／℃の熱膨張係数を有するものである、実施形態１８から２８のいずれか１つに記載の封止された装置。
【００９９】
実施形態３０  
前記無機薄膜は、前記第１または第２の基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するものである、実施形態１８から２９のいずれか１つに記載の封止された装置。
【０１００】
実施形態３１  
前記無機薄膜は、約３８０ｎｍ以下のＵＶ遮断値を有するものである、実施形態１８から３０のいずれか１つに記載の封止された装置。
【０１０１】
実施形態３２  
前記第１および第２の基板の少なくとも１つは、ガラス、ガラス‐セラミック、セラミック、または、金属を含むものである、実施形態１８から３１のいずれか１つに記載の封止された装置。
【０１０２】
実施形態３３  
前記第１および第２の基板の両方が、ガラス、または、ガラス‐セラミックを含むものである、実施形態１８から３２のいずれか１つに記載の封止された装置。
【０１０３】
実施形態３４  
前記第１と第２の基板の間に配置された装置、
を更に含み、
前記装置は、レーザダイオード、発光ダイオード、有機発光ダイオード、導電リード線、透明導電酸化物層、半導体、電極、量子ドット材料、蛍光体、および、それらの組合せからなる群から選択されたものである、実施形態１８から３３のいずれか１つに記載の封止された装置。
【０１０４】
実施形態３５  
実施形態１８から３４のいずれか１つに記載の前記封止された装置を含む表示装置。
【符号の説明】
【０１０５】
１００  封止された装置
１１０  第１の基板
１１５  第１の表面
１２０  第２の基板
１２５  第２の表面
１３０  無機薄膜
１４０  レーザ装置
【図１Ａ】
2019515857.tif 000008
【図１Ｂ】
2019515857.tif 000009
【図２】
2019515857.tif 000010
【図３】
2019515857.tif 000011
【図４】
2019515857.tif 000012
【図５Ａ】
2019515857.tif 000013
【図５Ｂ】
2019515857.tif 000014
【図５Ｃ】
2019515857.tif 000015
【図６】
2019515857.tif 000016
【図７Ａ】
2019515857.tif 000017
【図７Ｂ】
2019515857.tif 000018
【図７Ｃ】
2019515857.tif 000019
【図８Ａ】
2019515857.tif 000020
【図８Ｂ】
2019515857.tif 000021
【図９】
2019515857.tif 000022
【図１０Ａ】
2019515857.tif 000023
【図１０Ｂ】
2019515857.tif 000024
【図１０Ｃ】
2019515857.tif 000025
【国際調査報告】
2019515857.tif 000026
2019515857.tif 000027
2019515857.tif 000028