(57)【要約】ガラスパッケージ内に液体を封止する方法および得られる密封ガラスパッケージが本書で開示される。密封ガラスパッケージは、例えば、色素太陽電池、エレクトロウェッティングディスプレイ、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイとすることができる。
2011529624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスパッケージを封止する方法であって、
第１ガラスプレートを提供するステップ、
第２ガラスプレートを提供するステップ、
前記第１ガラスプレートに、該第１ガラスプレート上に閉ループを形成するガラスフリットを堆積させるステップ、
前記フリットを前記第１ガラスプレートに予備焼結させるステップ、
前記予備焼結されたフリットの内側と前記第１ガラスプレートの表面とにより画成された空間の内部に、前記フリットの前記内側と前記フリットの外側の少なくとも一部とのうち少なくとも一方に直接接触する液体を堆積させるステップ、
前記第２ガラスプレートを、前記第１ガラスプレート上の前記フリットの上に、前記第１ガラスプレート上の前記フリットの内側により画成された前記空間内に前記液体が留まるようにして取り付けるステップ、および、
前記フリットが溶融し、かつ、該フリットが、前記第１ガラスプレートを前記第２ガラスプレートに接続させるとともに該第１ガラスプレートと該第２ガラスプレートとの間に液体を収容するシールを形成するように、封止装置を用いてフリットを加熱するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記フリットが、
前記封止装置から放射される光の、特定の波長を吸収する少なくとも１つの遷移金属が添加されている、
熱膨張係数（ＣＴＥ）低下充填剤を含んでいる、および、
前記第１ガラスプレートを前記第２ガラスプレートに接続させる前記シールを形成するよう前記封止装置を用いて前記フリットを加熱している間に、前記液体が前記フリットに浸透しかつ該液体が前記フリットと前記第２ガラスプレートとの間の接合部分から蒸発するのを可能にするような、既定量のＣＴＥ低下充填剤を含んでいる、
のうちの１つ以上を満たすものであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも前記ガラスパッケージ内部の部品に接続されている電極を含んでいない領域と、該電極に占められている領域とを有する封止ラインに沿って、実質的に一定の温度に維持する形で該フリットを溶融するよう、前記封止装置の操作を最適化するために、フィードバック機構を使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記電極を含んでいない領域と前記電極に占められている領域とを有する封止ラインに沿って、前記フリットを実質的に一定の温度に加熱するよう、前記レーザビームの出力が動的に変化されること、
前記電極を含んでいない領域と前記電極に占められている領域とを有する封止ラインに沿って、前記フリット内を一定の温度に加熱するよう、前記レーザビームの速度が動的に変化されること、
前記第２ガラスプレート上に反射器が取り付けられ、一方前記封止装置が、前記電極を含んでいない領域と前記電極に占められている領域とを有する封止ラインに沿って前記フリットを実質的に一定の温度に加熱するよう、前記第１ガラスプレートを通してレーザビームを放射すること、
前記第１ガラスプレート上に部分的反射性マスクが取り付けられ、一方前記封止装置が、前記電極を含んでいない領域と前記電極に占められている領域とを有する封止ラインに沿って前記フリットを実質的に一定の温度に加熱するよう、該部分的反射性マスクと前記第１ガラスプレートとを通してレーザビームを放射すること、
前記電極を含んでいない領域と前記電極に占められている領域とを有する封止ラインに沿って、前記フリット内の実質的に一定の温度を維持する形で該フリットを溶融するよう、前記封止装置が特別な形状のアパーチャを用いてデフォーカスされたレーザビームを導くこと、または、
前記封止装置が、初回通過時には低出力レーザビームを用いて前記封止ラインに沿って前記フリットを溶融し、その後、前記封止ラインに沿った前記フリットのうち、該低出力レーザビームの初回通過時に的確な温度に到達しなかった部分のみに、前記封止装置が２度目の通過時に高出力レーザビームを放射すること、
のうち１つを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ガラスパッケージが、
太陽電池、
エレクトロウェッティングディスプレイ、または、
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）装置、
であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
（ａ）前記第１ガラスプレート、（ｂ）前記第２ガラスプレート、および（ｃ）前記フリットの内側、の間で画成される空間の内部に存在している前記液体の含んでいる気泡の総容積が、外部の周囲圧力の変動中に前記ガラスプレートに生じる変形に起因する前記空間の容積変化よりも少ないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第１ガラスプレートの熱膨張係数（ＣＴＥ）が３２〜９０×１０-7／℃の範囲であり、かつ前記フリットのＣＴＥが４０×１０-7／℃未満であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
ガラスパッケージであって、
第１ガラスプレート、および、
第２ガラスプレート、を備え、前記第１ガラスプレートおよび前記第２ガラスプレートが、該第１ガラスプレートと該第２ガラスプレートとの間にシールを形成するフリットによって互いに接続され、さらに、
液体が、前記第１ガラスプレートおよび前記第２ガラスプレートの間と前記フリットの内部とで画成される空間内に収容され、
前記フリットが、少なくとも１つの遷移金属と既定量の熱膨張係数（ＣＴＥ）低下充填剤とが添加されたガラスであり、該ＣＴＥ低下充填剤が、前記フリットが溶融されて前記第１ガラスプレートと前記第２ガラスプレートとを接続させるシールを形成するときに、前記液体が前記フリットに浸透しかつ該液体が前記フリットと前記第２ガラスプレートとの間の接合部分から蒸発するのを可能にするようなものであることを特徴とするガラスパッケージ。
【請求項９】
前記フリットが少なくとも２０〜３０％の充填剤を含み、かつ該フリットのＣＴＥが４０〜８０×１０-7／℃の範囲であり、さらに前記第１プレートおよび第２プレートのＣＴＥが３２〜９０×１０-7／℃の範囲であることを特徴とする請求項８記載のガラスパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００８年７月２８日に出願された「ガラスパッケージ内に液体を封止する方法および得られるガラスパッケージ（Method For Sealing A Liquid Within A Glass Package and The Resulting Glass Package）」と題する、米国特許出願第６１／０８４，００７号の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、液体をガラスパッケージ内に封止する方法、および、得られる密封ガラスパッケージに関する。このような密封ガラスパッケージの例の中には、色素太陽電池、エレクトロウェッティングディスプレイ、および有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイが含まれる。
【背景技術】
【０００３】
中東の現状に対する不安や化石燃料費の高騰に少なくともある程度起因して、代替エネルギー源の開発や利用の勢いが近年増加している。研究の勢いを増している代替エネルギー源のひとつには、太陽エネルギーを利用して太陽の光子を電気に変換するものがある。現在、これを実現するために最も広く利用されている方法では、シリコンベースの光電池が使用されている。比較的新しい手法がMichael Graetzel氏によって発見され、彼は色素増感型のメゾスコピック酸化物粒子を使用する色素太陽電池技術をベースにした、新しいタイプの太陽電池を開発した。今日、色素太陽電池は一般に多くのステップを実行して作製されており、ガラスプレートに設けられた１以上の孔を通して２つの電極ガラスプレート間の空間に液体電解液を挿入した後、最後のステップでこの孔を封止している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体電解液を封止するこのプロセスは機能しているが、より費用をかけずに色素太陽電池を作製する製造プロセスが望まれていた。実際、例えば、エレクトロウェッティングディスプレイやＯＬＥＤディスプレイのような液体を収容する多くの様々な種類のガラスパッケージを作製する際には、より費用のかからない製造プロセスが望ましいであろう。本発明のガラスパッケージ封止方法および得られるガラスパッケージは、このような要望や他の要望を満足させるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明はガラスパッケージを封止する方法を含み、この方法は（ａ）第１ガラスプレートを提供するステップ、（ｂ）第２ガラスプレートを提供するステップ、（ｃ）第１ガラスプレートに、この第１ガラスプレート上に閉ループを形成するフリットを堆積させるステップ、（ｄ）フリットの内側と第１ガラスプレートの表面とにより画成された空間の内部に、少なくともフリットの内側に直接接触する液体を堆積させるステップ、（ｅ）第２ガラスプレートを、第１ガラスプレート上のフリットの上に、フリットの内側と第１ガラスプレートの表面とにより画成された空間内に液体が留まるようにして取り付けるステップ、および、（ｆ）フリットが溶融し、かつ、このフリットが、第１ガラスプレートを第２ガラスプレートに接続させるとともに第１ガラスプレートと第２ガラスプレートとの間に液体を収容するシールを形成するように、封止装置を用いてフリットを加熱するステップ、を含む。
【０００６】
別の態様において、本発明はガラスパッケージを含み、このガラスパッケージは、第１ガラスプレートおよび第２ガラスプレートを備え、第１ガラスプレートおよび第２ガラスプレートが、この第１ガラスプレートと第２ガラスプレートとの間にシールを形成するフリットによって互いに接続されるとともに第１ガラスプレートと第２ガラスプレートとの間に液体を収容するものであり、このフリットが、少なくとも１つの遷移金属と既定量の熱膨張係数（ＣＴＥ）低下充填剤とが添加されたガラスであり、このＣＴＥ低下充填剤が、フリットが溶融して第１ガラスプレートと第２ガラスプレートとを接続させるシールを形成するときに、液体がフリットに浸透しかつこの液体がフリットと第２ガラスプレートとの間の接合部分から蒸発するのを可能にするようなものである。
【０００７】
さらに別の態様において、本発明は封止装置を含み、この封止装置は、フリットにより互いに接続される第１ガラスプレートおよび第２ガラスプレートを含むガラスパッケージに向けて光を放射するものであり、この第１ガラスプレートおよび第２ガラスプレートは、それらの間にフリットによって画成される、液体が収容される空間を有し、さらに、放射された光が、封止ラインに沿ってフリット内を実質的に一定の温度に維持するような形でフリットを加熱すると、フリットが溶融し、かつ、このフリットが、第１ガラスプレートを第２ガラスプレートに接続させるとともにこの第１ガラスプレートと第２ガラスプレートとの間に液体を収容するシールを形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明のさらなる態様は、一部は以下の詳細な説明、図面、および任意の請求項の中で明記され、そして一部は詳細な説明から導かれるであろうし、あるいは本発明を実施することにより理解できるであろう。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単なる例示かつ説明のためのものであり、開示される本発明を制限するものではないことを理解されたい。
【０００９】
本発明について、以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照するとより完全な理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明による密封ガラスパッケージの上面図
【図１Ｂ】本発明による密封ガラスパッケージの断面側面図
【図２】本発明による密封ガラスパッケージを製造する方法のステップを示すフローチャート
【図３】本発明により色素太陽電池（密封ガラスパッケージの一種）を製造する手法について、そのやり方の説明を助けるための図
【図４Ａ】本発明により封止された実験的ガラスパッケージに関する図
【図４Ｂ】本発明により封止された実験的ガラスパッケージに関する写真
【図４Ｃ】本発明により封止された実験的ガラスパッケージに関するグラフ
【図４Ｄ】本発明により封止された実験的ガラスパッケージに関するグラフ
【図４Ｅ】本発明により封止された実験的ガラスパッケージに関する写真
【図４Ｆ】本発明により封止された実験的ガラスパッケージに関する写真
【図４Ｇ】本発明により封止された実験的ガラスパッケージに関する写真
【図５Ａ】本発明によりガラスパッケージを封止（気密封止）するために使用し得る、様々な封止技術の説明を助けるための図
【図５Ｂ】本発明によりガラスパッケージを封止（気密封止）するために使用し得る、様々な封止技術の説明を助けるための図
【図５Ｃ】本発明によりガラスパッケージを封止（気密封止）するために使用し得る、様々な封止技術の説明を助けるための図
【図５Ｄ】本発明によりガラスパッケージを封止（気密封止）するために使用し得る、様々な封止技術の説明を助けるための図
【図５Ｅ】本発明によりガラスパッケージを封止（気密封止）するために使用し得る、様々な封止技術の説明を助けるための図
【図５Ｆ】本発明によりガラスパッケージを封止（気密封止）するために使用し得る、様々な封止技術の説明を助けるための図
【図５Ｇ】本発明によりガラスパッケージを封止（気密封止）するために使用し得る、様々な封止技術の説明を助けるための図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜５を参照すると、本発明による密封されたガラスパッケージ１００、および、ガラスパッケージ１００を封止する方法２００が開示されている。封止方法２００について、液体１０４とさらに場合によっては１以上の部品１０６とを収容している、２つのガラスプレート１０２および１１２を備えたガラスパッケージ１００の封止に関連付けて以下に説明する。例えば、ガラスパッケージ１００は、色素太陽電池１００またはエレクトロウェッティングディスプレイ１００でもよい。さらに、ＯＬＥＤ１０６を劣化させないと想定される液体１０４をＯＬＥＤディスプレイ１００内に存在させて、このＯＬＥＤディスプレイ１００を封止方法２００で封止することもでき、この液体で基板間の間隙が満たされていると、これがガラスを支持し、問題となるニュートンリングを低減させ、そして液体を収容していない大型のＯＬＥＤディスプレイにおいて一般に問題となる撓みや接触の問題を回避できるであろう。したがって、本発明は、液体を収容している密封ガラスパッケージのうち、何らかの特定の種類に限定されると解釈されるべきではない。
【００１２】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、本発明による密封ガラスパッケージ１００の基本部品を表した上面図および断面側面図が示されている。密封ガラスパッケージ１００は、第１ガラスプレート１０２、液体１０４、１以上の部品・電極１０６および１０８（任意）、フリット１１０、および第２ガラスプレート１１２を含む。密封ガラスパッケージ１００はフリット１１０から形成されたシール１１４（例えば、気密シール１１４）を有し、これが液体１０４を収容し、かつ第１ガラスプレート１０２と第２ガラスプレート１１２との間に位置する１以上の部品１０６（存在する場合）を保護する。電極１０８（存在する場合）は、部品１０６に接続され、さらに外部装置（図示なし）に接続させることができるようシール１１４を貫通している。シール１１４は、液体１０４、部品１０６（存在する場合）、および少なくとも電極１０８の一部（存在する場合）が、シール１１４外周の内側に位置するよう、典型的にはガラスパッケージ１００の外周の近傍に位置付けられる。フリット１１０を溶融してシール１１４を形成する方法、および、フリット１１０を加熱および溶融してシール１１４を形成するために用いられる封止装置１１６（例えば、レーザ１１６または赤外線ランプ１１６）などの補助的な部品については、図２〜５に関連して以下でより詳細に説明する。
【００１３】
図２を参照すると、本発明による密封ガラスパッケージ１００を製造する方法２００のステップを表すフローチャートが示されている。最初のステップ２０２および２０４では、密封ガラスパッケージ１００を作製できるよう、第１ガラスプレート１０２および第２ガラスプレート１１２が提供される。一実施の形態において、第１および第２ガラスプレート１０２および１１２は、ソーダ石灰ガラスプレート、または、コーニング社からＣｏｄｅ１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００（商標）ガラスのブランド名で製造および販売されているものに類似したガラスプレートのような、透明ガラスプレートである。あるいは、第１および第２ガラスプレート１０２および１１２は、旭硝子株式会社（例えば、ＯＡ１０ガラスおよびＯＡ２１ガラス）、日本電気硝子株式会社、ＮＨテクノ、およびサムスンコーニングプレシジョンガラス社（Samsung Corning Precision Glass Co.）（例えば）などの会社から製造および販売されているような透明ガラスプレートでもよい。所望であれば、ガラスプレート１０２および１１２の一方または両方を非透明としてもよい。さらに、ガラスプレート１０２および１１２の熱膨張係数（ＣＴＥ）を３２〜９０×１０-7／℃の範囲としてもよいが、ディスプレイ用途ではより高価な低ＣＴＥガラスを使用してもよく、一方太陽電池用途ではより廉価な高ＣＴＥガラスを使用してもよい。
【００１４】
ステップ２０６では、フリット１１０を、このフリット１１０が第１ガラスプレート１０２の表面上で閉ループを形成するようにして、第１ガラスプレート１０２のエッジに沿って堆積させる。例えば、フリット１１０を、第１ガラスプレート１０２の自由エッジから約１ｍｍ離れた位置に置いてもよい。一実施の形態において、フリット１１０は、鉄、銅、バナジウム、およびネオジム（例えば）を含む群から選択された１以上の吸収性イオン（遷移金属など）を含有している、低温ガラスフリットである。フリット１１０は、フリット１１０の熱膨張係数（ＣＴＥ）を２つのガラスプレート１０２および１１２のＣＴＥに一致または略一致するように低下させる充填剤（例えば、転移充填剤（inversion filler）、添加充填剤（additive filler））がさらに添加されたものでもよい。しかし、ＣＴＥが９０×１０-7／℃のソーダ石灰ガラスプレート１０２および１１２をＣＴＥが３５〜４０×１０-7／℃のフリット１１０で封止する試みが既に行われていることから、フリット１１０のＣＴＥは必ずしもガラスプレート１０２および１１２のＣＴＥと一致していなくてもよい。一実施の形態において、フリット１１０のＣＴＥを４０×１０-7／℃未満とすることができ、かつ第１ガラスプレート１０２および第２ガラスプレート１１２のＣＴＥを３２〜９０×１０-7／℃の範囲とすることができる。使用し得るいくつかの様々な例示的フリット１１０の組成について、表１〜４に関連して以下に詳細に論じる。
【００１５】
ステップ２０８（任意）では、フリット１１０を第１ガラスプレート１０２に予備焼結させてもよい。これを達成するために、フリット１１０が第１ガラスプレート１０２に付着するよう、第１ガラスプレート１０２上に堆積されたフリット１１０を加熱する。例えば、予備焼結ステップ２０８は、第１ガラスプレート１０２と堆積されたフリット１１０とを炉の中に置くことによって実行することができ、ここで第１ガラスプレート１０２と堆積されたフリット１１０は４００℃で１時間加熱され、その後、フリット１１０および第１ガラスプレート１０２に亀裂が生じないよう制御された速度で冷却される。所望であれば、予備焼結されたフリット１１０を、その厚さの変化が５〜１０μｍ（例えば）未満まで低減されるように研磨してもよい。
【００１６】
ステップ２１０では、液外１０４を、フリット１１０の内側１１８ａと第１ガラスプレート１０２の表面とにより画成された空間の内部に堆積させる。一実施の形態において、液体１０４はフリット１１０の少なくとも内側１１８ａに接触する。別の実施の形態において、液体１０４は、第１ガラスプレート１０２上のフリット１１０の、内側１１８ａと外側１１８ｂ両方に接触するであろう。この状況では、第１ガラスプレート１０２およびフリット１１０は、少なくとも部分的に液体１０４の中に浸水することになる。
【００１７】
ステップ２１２（任意）では、部品１０６（例えば、ＯＬＥＤ１０６）および関連する電極１０８を第２ガラスプレート１１２上に堆積させる。この特定のステップは、本発明の封止プロセスにより液体１０４のみを収容するガラスパッケージ１００を作製する場合には省略することができる。
【００１８】
ステップ２１４では、第２ガラスプレート１１２を、第１ガラスプレート１０２上のフリット１１０の上に、フリット１１０の内側１１８ａと第１ガラスプレート１０２の表面とにより画成された空間内に液体１０４が留まるように取り付ける。所望であれば、フリット１１０の内側１１８ａと場合によっては外側１１８ｂとに直接接触している液体１０４に、部品・電極１０６および１０８（存在する場合）が接するようにして、第２ガラスプレート１１２を第１ガラスプレート１０２上のフリット１１０の上に取り付けてもよい。
【００１９】
ステップ２１６では、フリット１１０が、第１ガラスプレート１０２を第２ガラスプレート１１２に接着させるシール１１４（例えば、気密シール１１４）を形成するように（図１Ｂ参照）、フリット１１０を封止装置１１６（例えば、レーザ１１６、赤外線ランプ１１６）で加熱する。シール１１４はさらに、第１ガラスプレート１０２と第２ガラスプレート１１２との間に液体１０４を収容する。加えて、シール１１４は、例えば周囲環境に存在している酸素および水分が密封ガラスパッケージ１００の中に浸入するのを防ぐことによって部品１０６（存在する場合）を保護することになる。
【００２０】
所望であれば、封止装置１１６を用いて光１１７（レーザビーム１１７）を放射する際に、電極１０８（使用される場合）を含まない領域と電極１０８が占有している領域とを有するフリット１１０に沿って（例えば、封止ライン１２０に沿って）光１１７が動くとき、フリットの温度を実質的に一定の温度まで上昇させるようなやり方で光１１７がフリット１１０を加熱して、フリット１１０を溶融させ、第１ガラスプレート１０２を第２ガラスプレート１１２に接続させるシール１１４を形成させることができる。この一定温度の封止技術については、ガラスパッケージ１００の製造に使用され得るいくつかの例示的ガラスパッケージ１００およびいくつかの例示的フリット１１０について論じた後に、より詳細に記述する。
【００２１】
例示的色素太陽電池１００
図３を参照すると、本発明の封止方法２００によってどのように色素太陽電池１００を製造し得るかについて、そのやり方の概要を表した図が示されている。最初に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で被覆されたガラスプレート１０２が提供される（参照番号「１」参照）。一例において、ガラスプレート１０２を、ソーダ石灰ガラスプレート、または、コーニング社でＣｏｄｅ１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００ガラスのブランド名で製造されたガラスプレートのような透明ガラスプレートとしてもよい。フリット１１０（フリットペースト１１０）を、フリット１１０がガラスプレート１０２上で閉ループを形成するようにして、ガラスプレート１０２のエッジに沿って堆積させる。例えば、フリット１１０は、Ｓｂ2Ｏ3（７．４モル％）、ＺｎＯ（１７．６モル％）、Ｐ2Ｏ5（２６．５モル％）、Ｖ2Ｏ5（４６．６モル％）、ＴｉＯ2（１．０モル％）、およびＡｌ2Ｏ3（１．０モル％）の組成を有し、かつ平均粒径＜３μｍのβ‐ユークリプタイトガラスセラミックＣＴＥ低下充填剤を少なくとも３０％含むものでもよい。その後、フリット１１０をガラスプレート１０２に予備焼結させてもよい。例えば、フリット１１０がガラスプレート１０２に付着するように、ガラスプレート１０２および堆積されたフリット１１０を炉の中に置いてフリット１１０を予備焼結してもよく、この炉ではガラスプレート１０２および堆積されたフリット１１０は４００℃で１時間加熱された後、制御された速度で冷却される。
【００２２】
第２に、導電性液体１０４を、フリット１１０の内側１１８ａとガラスプレート１０２の表面とにより画成された空間の内部に堆積させる（参照番号「２」参照）。図示のように、導電性液体１０４はフリット１１０の内側１１８ａに接触する。あるいは、液体１０４は、ガラスプレート１０２上のフリット１１０の、内側１１８ａと外側１１８ｂの両方に接触する可能性もある。この状況では、第１ガラスプレート１０２およびフリット１１０は、少なくとも部分的に液体１０４の中に浸水することになる。
【００２３】
第３に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、または例えば、ＦＴＯ鉄スズ酸化物などの任意の他の導電性コーティングで被覆されたガラスプレート１１２が提供される（参照番号「３」参照）。一例において、ガラスプレート１１２を、ソーダ石灰ガラスプレート、またはコーニング社でＣｏｄｅ１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００ガラスのブランド名で製造されたガラスプレートのような透明ガラスプレートとしてもよい。その後、ペースト１２４（例えば、チタンペースト１２４）をガラスプレート１１２の表面に塗布する。ガラスプレート１１２および塗布されたペースト１２４を焼結してペースト１２４をガラスプレート１１２に付着させる。
【００２４】
第４に、着色剤１２６（例えば、ルテニウム）を、ガラスプレート１１２上に位置する焼結されたペースト１２４に加えてもよい（参照番号「４」参照）。参照番号１〜２ステップと参照番号３〜４ステップの順序は決定的なものではなく、参照番号３〜４のステップを、参照番号１〜２のステップの前、後、または同時に実行してもよい。
【００２５】
第５に、ガラスプレート１１２を、ガラスプレート１０２上のフリット１１０の上に、フリット１１０の内側１１８ａにより画成された空間内に液体１０４が留まりかつ気泡が捕捉されないように取り付ける。その後、封止装置１１６（例えば、レーザ１１６、赤外線ランプ１１６）によってビーム１１７を放射し、このビーム１１７がフリット１１０を加熱して２つのガラスプレート１０２および１１２を接続させるシール１１４（例えば、気密シール１１４）を形成する。図示のように、封止装置１１６は第２ガラスプレート１１２の上方に位置付けられ、第２ガラスプレート１１２を通してビーム１１７を導き、フリット１１０を加熱および溶融して２つのガラスプレート１０２および１１２を貼り合わせる。あるいは、封止装置１１６を第１ガラスプレート１０２の下方に位置付けて、第１ガラスプレート１０２を通してビーム１１７を導き、フリット１１０を加熱および溶融してガラスプレート１０２および１１２を貼り合わせてもよい。
【００２６】
従来の色素太陽電池の基本部品および特徴のいくつかに関するより詳細な論述として、以下のものを参照する。
【００２７】
１．Bernard Wenger他「Ｒｕ（ＩＩ）錯体増感剤からナノ結晶ＴｉＯ2への超高速光起
電子移動の動的不均一性に関する論拠（Rationale for Kinetic Heterogeneity of 
Ultrafast Light-Induced Electron Transfer from Ru(II) Complex Sensitizers 
to Nanocrystalline TiO2）」、２００４年１２月３１日（修正原稿２００５年７
月２３日）、スイスローザンヌ連邦工科大学（Laboratory for Photonics and 
Interfaces, Institute of Chemical Sciences and Engineering, Ecole 
Polytechnique Fe´de´rale de Lausanne, 1015 Lausanne, Switzerland）
２．Michael Graetzel「太陽光から電力および水素産出のためのメソスコピック太陽電
池（Mesoscopic Solar Cells for Electricity and Hydrogen Production from 
Sunlight）」、ケミストリーレターズ、２００５年、第３４巻、Ｎｏ．１
（Chemistry Letters Vol.34, No.1 (2005)）
３．R. Sastrawan他「ガラスフリット封止された、集積直列接続を有する色素太陽電池
モジュール（Glass Frit-Sealed Dye Solar Cell Module with Integrated Series 
Connections）」、太陽エネルギー材料および太陽電池、第９０巻、第１１号、１
６８０〜１６９１頁、２００６年７月６日（Solar Energy Material and Solar 
Cells, Volume 90, Issue 11, pp. 1680-1691, July 6, 2006）
４．「光電変換素子の製造方法（Method of Manufacturing Photoelectric Conversion 
Element）」と題する、米国特許出願公開第２００６／０１６０２６５Ａ１号明細
書
これらの文献の内容は、ここで参照することにより本書に組み込まれる。
【００２８】
これらの文献を再検討すると、本発明の密封ガラスパッケージ１００および封止方法２００が従来技術を超えるいくつかの利点を有していることが明らかになるであろう。これらの利点のいくつかを以下に記載する。
【００２９】
密封ガラスパッケージ１００の作製に用いられる製造ステップ数が大きく減少し、このことで密封ガラスパッケージ１００のコストが削減される。特に、ガラスプレートに設けられた１以上の孔を、この孔を通して２つの封止されたガラスプレート間の空間に液体を挿入した後に封止する必要がなくなる。
【００３０】
フリット１１０によって、ガラスパッケージ１００の内部に位置する材料１０６の厚さの公差を減少させることが可能になるため、密封ガラスパッケージ１００の再現性が向上する。
【００３１】
レーザによるフリット封止プロセスを用いると、密封ガラスパッケージ１００の製造速度を増加させることができる。
【００３２】
ガラスパッケージ１００をその中に液体１０４を存在させて封止すると、特別な注入装置や費用のかかる密封ガラスパッケージ１００の検査の必要性がなくなる。これが高生産量および低コストをもたらす。
【００３３】
実験的ガラスパッケージ１００
本発明により液体１０４をガラスパッケージ１００（色素太陽電池１００、エレクトロウェッティングディスプレイ１００、ＯＬＥＤディスプレイ１００などでもよい）の内部に封止するいくつかの実験が行われた。これらの実験およびその結果について図４Ａ〜４Ｇを参照して次に論じる。
【００３４】
図４Ａを参照すると、実験用ガラスプレート１０２と、ガラスパッケージ１００内の液体１０４の封止をテストする様々な実験に使用されたフリット１１０との寸法を表した図が示されている。この例において、フリット１１０の高さは５０μｍであり、直径は１ｍｍである。これらの実験で用いられたガラスプレート１０２には、ソーダ石灰ガラスプレート、および、コーニング社からＣｏｄｅ１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００ガラスのブランド名で製造されたガラスプレートが含まれていた。
【００３５】
図４Ａに示すように、フリット１１０は４つの丸角１１１（半径１ｍｍ）を備えた閉ループの四角形パターンを有し、これを様々な実験で用いて、本発明により２つのガラスプレート１０２および１１２を封止する間に得られる成功作業の範囲が決定された。ただし、フリット１１０の高さ、厚さ、幅、直径、および具体的な組成は、図らずもこの実験の多くで異なっていた。この実験の多くでは、液体１０４が沸点に達しないようにしながらガラスプレート１０２および１１２を封止するために、封止プロセスはできる限り迅速に実行された。
【００３６】
図４Ｂを参照すると、密封ガラスパッケージ１００が屈折率整合流体１０４をその中に存在させて備えた写真が示されており、この流体１０４は、レーザ１１６を用いて本発明により成功裏に封止されたものである。屈折率整合とは、内部反射の度合いを最小にすることによって、例えばトップエミッション型ＯＬＥＤ装置の光出力を最大にするために、第２ガラス基板１１２の屈折率に略一致する屈折率を有する流体１０４を選択することを意味するものである。実際、これらの実験において、屈折率整合オイル、液浸油、ヨウ素電解質溶液（フリット１１０を貫通して延びる白金電極１０８を伴う）、蒸留水、または水・エチレングリコール混合液（２０〜５０％のエチレングリコール）を収容したいくつかの異なる密封ガラスパッケージ１００が成功裏に用意された。
【００３７】
光抽出についてはさらに複雑であろう。ＯＬＥＤ装置において、ＩＴＯ層、有機層、およびガラスの屈折率は夫々約２．０、１．７、および１．５である。生成された光の６０％近くがＩＴＯ／有機ＥＬ素子における内部反射によって閉じ込められ、２０％がガラス基板内に閉じ込められ、そして生成された光の約２０％のみが実際に装置から放射されて有用な機能を果たすと見積もられている。光のほとんどは、ＩＴＯの、間隙媒体と接触していない部分に閉じ込められる。間隙を埋めると、ＯＬＥＤ／空気とガラスカバー／空気の接合部分からの反射率が減少する。この抽出改善の数値が図４Ｃに示したグラフにプロットされており、このグラフにおいて、ｘ軸は「媒体屈折率」を表し、ｙ軸は「光抽出の改善」を表す。
【００３８】
抽出された２０％に加えて１０〜１１％まで、つまり全体としては全強度の２％までの改善が期待できる。しかし、相対関係で１０％の改善は重大である。例えば、ＯＬＥＤ装置の屈折率が１．７であり、コーニングＥａｇｌｅガラスの屈折率が１．５５であると仮定し、図４Ｄに示したグラフ上にニュートンリング（ＮＲ）のコントラストを間隙媒体（例えば、間隙を埋める流体１０４）の屈折率の関数としてプロットする。このグラフにおいて、ｘ軸は「媒体屈折率」を表し、ｙ軸は「ＮＲのコントラスト」を表す。図から分かるように、間隙媒体すなわち流体１０４の屈折率が１．４５に増加すると、ニュートンリングの可視度は（visibility）は２桁を超えて減少する。流体１０４の屈折率の範囲を、１．３〜１．９としてもよい。流体１０４は、ほとんどどのような粘度のものでもよい。例えば、アセトンのような比較的低い粘度の流体１０４の他、コーンシロップのような比較的高い粘度の流体１０４を採用してもよい。流体１０４は、プレート１０２および１１２の間に封止された他の材料および素子と適合するように選択されるべきである。必要であれば、プレート１０２および１１２の間に封止された他の材料および素子を屈折率整合流体１０４から保護するため、これら他の材料および素子上に保護層を形成してもよい。
【００３９】
以上を考慮すると、封止方法２００を用いてガラス基板１０２および１１２間の間隙を埋める液体１０４とともにＯＬＥＤディスプレイ１００を封止することにより、ガラス基板１０２および１１２を支持し、問題となるニュートンリングを低減させ、そして液体を収容していない大型のＯＬＥＤディスプレイに一般に関連して問題となる撓みや接触の問題を回避できるであろうことが理解されよう。特に、流体１０４内の気泡の総容積を、確実に、封止ステップが略気泡を含まないシール１１４を効果的にもたらすようなものにすることにより、封止方法２００はニュートンリングを低減させ、また撓みを回避することができる。実際、気泡は流体１０４内に存在し得るが、その容積は、フリット内側のガラス基板１０２および１１２間の間隙すなわち空間の容積変化よりも少ないものであるべきであり、この容積変化は、例えば外部の周囲圧力の変動や、または指などのガラス基板の一方を押圧する物体との接触による変動など、ガラス基板に対して加えられる外部圧力の変動の結果として、ガラス基板１０２および／または１１２に生じる撓みまたは変形に起因するものである。
【００４０】
これら全ての実験のプロセスでは、液体１０４を、封止プロセス中に液体１０４がフリット１１０を覆いさらに液体１０４のいくらかがフリット１１０外周の外側に留まるように堆積させた。レーザ１１６を用いてフリット１１０と、フリット１１０および第２ガラス基板１１２の間から押し出された液体１０４とを加熱すると、フリット１１０が溶融し気密シール１１４が形成された。Ｅａｇｌｅ２０００ガラスプレート１０２および１１２の封止に対し、〜０．７ｍｍ幅のフリット１１０で、レーザ１１６の封止速度は２０ｍｍ／ｓであり、そのスポットサイズは１．８ｍｍであった。これらのガラスプレート１０２および１１２をその間に存在している液体１０４とともに封止するのに必要な出力は３７〜４０Ｗであり、これは間に液体が存在していない同じガラスプレートを封止するのに必要な出力である３３Ｗよりも若干高いものであった。一方、ソーダ石灰ガラスプレート１０２および１１２を封止するために、レーザ１１６を３８〜４２Ｗの範囲で封止速度〜２ｍｍ／ｓで操作し、また０．７または１．０ｍｍ幅のフリット１１０に対してビームサイズは＞３．５ｍｍであった（注：これらの特定の封止条件は、後述される続く実験でも使用された）。封止は、ガラスプレート１０２上のフリット１１０の前面から、または背面から貫通させて、レーザビーム１１７を導くことにより実行された。全ての事例において、レーザ１１６は封止時に液体１０４の「熱い気泡」を生成し、これがレーザビーム１１７とともに移動する間、気密シール１１４のループが閉じられるまでに「余剰のガス」をフリット１１０の外周内側から脱出させた。この時点で、密封ガラスパッケージ１００は、フリット１１０の外周内側に極小さい気泡を捕捉して有していた。
【００４１】
テストされた密封ガラスパッケージ１００は、それぞれ様々な量のβ‐ユークリプタイトガラスセラミックＣＴＥ低下充填剤を含んだバナジウムフリット１１０を包含したものであり、ＣＴＥ低下充填剤の含有量が＜３０％と低い場合には必ずしも気密シール１１４は実現されず、一方、少なくとも３０％のＣＴＥ低下充填剤を含むフリット１１０は気密シール１１４を実現することが分かった。この理由は、ＣＴＥ低下充填剤の量が高いと、液体１０４、および封止プロセス中に生成された液体蒸気の、フリット１１０に浸透する能力およびフリット１１０とガラスプレート１１２との間の接合部分から出て蒸発する能力が強化されたためであると考えられる。一方、フリット１１０内のＣＴＥ低下充填剤の量が低いと、液体１０４および液体蒸気のいくらかがフリット１１０とガラスプレート１１２との間の接合部分に捕捉されることになり、これは２つのガラスプレート１０２および１１２の封止にとって望ましくない。これらの実験では、液体１０４の沸点は封止プロセスにおいて重要な役割を果たさないことが判明し、フリット１１０の封止温度が＞６００℃であるとき、沸点が１００℃の水が２つのガラスプレート１０２および１１２の間に成功裏に封止された。
【００４２】
これらの実験で用意された密封ガラスパッケージ１００は、真空内に略１ヶ月間置くことによって、あるいは高温プレート（９０℃）上に略１時間置くことによって、それらの気密性が成功裏にテストされた。気密密封されたガラスパッケージ１００を最大で９５℃（１時間）の高温プレート上で加熱すると、シール１１４は破損しなかったが、室温で「小さい気泡」であったものが非常に著しく拡大しているのがガラスパッケージ１００の中で見られた。この拡大は可逆であり、密封ガラスパッケージ１００が冷却されて室温に戻ったときに気泡は再び小さくなった。
【００４３】
図４Ｅを参照すると、１つのベースガラスプレート４０２ａ（ガラスプレート１０２）と、３つのフリットカバープレート４０２ｂ、４０２ｃ、および４０２ｄ（ガラスプレート１１２）の写真が示されており、これらはフリット１１０が両ガラスプレート１０２および１１２に固着したのを示すため、それぞれの密封ガラスパッケージ１００を引き剥がした後のものである。この実験において、液体１０４がカバープレート１１２の封止する能力を妨げていた場合、ベースプレート１０２から引き剥がされた後にカバープレート１１２はフリット１１０を含んでいなかったはずである。この写真を見ると、２つのガラスプレート１０２および１１２に対するフリット１１０の接着は、フリット１１０のそれ自体に対する結合よりも強力であることが分かる。これは、ガラスパッケージ１００が引き離されたとき、ガラスプレート１０２および１１２とフリット１１０との間の接着が完全なまま残された一方、フリット１１０はその高さの中心から分離していることから分かった。この実験において、ガラスパッケージ１００は、液体１０４（電解液１０４）がレーザ封止プロセスの前、間、および後にフリット１１０の両側１１８ａおよび１１８ｂに直接接触している状態で封止された。
【００４４】
図４Ｆを参照すると、イディオライト（idiolyte）１０４（光電池において用いられる液体電解液）を収容している本発明により封止された密封ガラスパッケージ１００の写真が示されている。ガラスパッケージ１００のガラスプレート１０２および１１２の一方から見た気密シール１１４の５倍上面図を示す写真もある。この実験では、イディオライト１０４はフリットの１１０の外周内側１１８ａおよび外周外側１１８ｂの両方にレーザ封止プロセスの間置かれていた。図４Ｇは、密封ガラスパッケージ１００の側面の写真である。
【００４５】
例示的フリット１１０
一実施の形態において、フリット１１０は、封止装置１１６（レーザ１１６）から放射される光１１７（レーザビーム１１７）の特定波長（例えば、８００ｎｍ波長）でのその吸収特性を強化するよう、１以上の遷移金属（例えば、バナジウム、鉄、および／またはネオジム）を添加したガラスで作られる（図１Ａ〜１Ｂ参照）。このフリット１１０の吸収特性の強化は、放射された光１１７がフリット１１０に吸収されたときにフリット１１０が軟化しシール１１４（気密シール１１４）を形成することを意味する。一方で、ガラスプレート１０２および１１２（例えば、Ｃｏｄｅ１７３７ガラスプレート１０２および１１２）は、封止装置１１６からの照射を吸収しないように、あるいは少なくともあまり吸収しないように、選択されるであろう。すなわち、ガラスプレート１０２および１１２は、光１１７がその特定波長のときには比較的低吸収になり、このことが、形成しているシール１１４（気密シール）から液体１０４、さらに部品・電極１０６および１０８（存在する場合）への望ましくない熱の移動を最小限に抑える助けとなる。
【００４６】
ガラスフリット１１０に用いられる遷移金属の選択および濃度は、封止装置１１６の具体的な種類、光１１７の出力、および光１１７の移動速度に関係するであろう。特に、使用される封止装置１１６の光波長λは、その特定のフリット１１０の高吸収帯の範囲内であるべきである。例えば、この封止プロセスで使用し得る様々な種類の封止装置１１６としては、半導体レーザ１１６（λ＝８００〜９８０ｎｍ）、Ｔｉ：サファイアＣＷレーザ１１６（λ＝８１０ｎｍ）、イッテルビウムＣＷレーザ１１６（９００ｎｍ＜λ＜１２００ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧ ＣＷレーザ１１６（λ＝１０６４ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＬＯ ＣＷレーザ１１６（λ＝１.０８μｍ）、およびエルビウムＣＷレーザ１１６（λ≒１.５μｍ）が挙げられる。
【００４７】
いくつかの様々な例示的フリット１１０の組成を表１〜４に関連して以下で提供するが、これらの表の全ては同一出願人による「フリットにより密封されたガラスパッケージおよびその製造方法（Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication）」と題する米国特許第６，９９８，７７６号明細書に詳細に記述されている。この文献の内容はここで参照することにより本書に組み込まれる。
【表１】
2011529624.tif 000003
【００４８】
注１：上記でリチウムアルミノシリケートと同定されたＣＴＥ低下充填剤は「添加充填剤」である。あるいは、フリット１１０は、加熱または冷却中に相変態によってフリット１１０に寸法の変化を生じさせる「転移充填剤」のＣｏ−Ｍｇピロリン酸塩など、別の種類のＣＴＥ低下充填剤を用いてもよい。
【００４９】
本発明に使用し得るいくつかの他の例示的フリット１１０が表２に記載されている。これらの例示的フリット１１０は、Ｔgが低く（すなわち＜３５０℃）かつ封止温度が低い（＜５５０℃）ため望ましいであろう。
【表２】
2011529624.tif 000004
【００５０】
さらに別の例示的フリット１１０、すなわち亜鉛・バナジウム・ホスフェートガラスフリット１１０（例えば、モルベースで２０ＺｎＯ−３０Ｐ2Ｏ5−５０Ｖ2Ｏ5）を本発明に用いてもよい。所望であれば、この亜鉛・バナジウム・ホスフェートフリット（モルベース：２０ＺｎＯ−３０Ｐ2Ｏ5−５０Ｖ2Ｏ5）は、ＣＴＥ低下充填剤、すなわちβ‐ユークリプタイトガラスセラミック（モルベース: ２５Ｌｉ2Ｏ−２５Ａｌ2Ｏ3−５０ＳｉＯ2）を以下のように（重量ベース）含んでもよい。
【００５１】
・フリット（平均粒径５〜１０μｍ）  ７５％
・充填剤（平均粒径５〜１０μｍ）    １０％
・充填剤（平均粒径１５〜２０μｍ）  １５％
本発明に使用し得るさらに別の例示的バナジウムフリット１１０が表３および４に記載されており、この表の全ての要素はモル％で明記した。
【表３】
2011529624.tif 000005
【００５２】
表４は、色素太陽電池１００および他のガラスパッケージ１００に関連して上述した前述の実験において用いられたバナジウムフリット１１０の別の組成を記載したものであり、このバナジウムフリット１１０は、少なくとも３０％のβ‐ユークリプタイトガラスセラミック添加充填剤を含んだものであることが好ましい。この特定のバナジウムフリット１１０を構成している両方の成分の平均粒径は３μｍであった。
【表４】
2011529624.tif 000006
【００５３】
表１〜４に記載した前述のフリット組成に加え、２つのガラスプレート１０２および１１２の封止に使用できる他のフリット組成が存在し得ることを理解されたい。例えば、同一出願人による米国特許第７，４０７，４２３号明細書、および米国特許出願公開第２００６−０００９１０９号明細書および同２００７−０００７８９４号明細書に開示されたフリット１１０を、２つのガラスプレート１０２および１１２の封止に使用してもよい。これらの文献の内容は、ここで参照することにより本書に組み込まれる。
【００５４】
例示的封止技術（ステップ２１６）
この封止技術は以下の基本ステップを含み得る。
【００５５】
１．パネルのエッジ周りの、フリットから少なくとも１０ｍｍの位置に、真空グリースのビード（bead）を塗布する。
【００５６】
２．フリットカバーシート上のフリットライン内にオイルを施す。
【００５７】
３．フリットカバーシートの上にバックシートを置き、１つのエッジを曲げ、それによりオイルを前方に流して、このようにして、閉じ込められる気泡を最小限に抑えるようにする。
【００５８】
４．真空グリースのビードに圧力を加えて２つのシートを互いに「封止」する。
【００５９】
５．アセンブリを、真空度１〜１０×１０-3Ｔｏｒｒ（１３３〜１３３０×１０-3Ｐａ）の真空チャンバ内に２〜５分間置き、空気が脱出しかつオイルがフリットライン上に亘り溢れるようにする。
【００６０】
６．フリットの種類および幅に対する基準条件ごとにレーザ封止する。
【００６１】
封止装置１１６は、所望であれば、部品１０６（使用される場合）に接続されている電極１０８を含んでいない領域とこの電極１０８に占められている領域（使用される場合）とを有している封止ライン１２０に沿って、この封止装置がフリット１１０沿いに移動するときに、フリットの温度が実質的に一定の温度に増加するような手法でフリット１１０を加熱するのに使用することができ、このときフリット１１０は溶融して、第１ガラスプレート１０２を第２ガラスプレート１１２に接続させるシール１１４（例えば、気密シール１１４）を形成する。これは「有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを封止するためのパラメータの最適化（Optimization of Parameters for Sealing Organic Emitting Light Diode (OLED) Displays）」と題する、同一出願人による米国特許第１０／９７０，３１９号明細書に開示および記述された封止技術を用いることによって達成できる。この文献の内容は、ここで参照することにより本書に組み込まれる。
【００６２】
これらの封止技術のいくつかについては、図５Ａ〜５Ｇに関連して以下で簡潔に説明する（注：様々な例示的封止技術のいくつかを説明するために示されている特定の図であり、液体１０４は図示されていない）。以下の封止技術によれば、封止プロセス中に、熱拡散の速さ、さらには封止点１２０でのフリット１１０の温度に影響を与え得るいくつかの要因を考慮することで、封止装置がフリット１１０に沿って封止ライン１２０上を移動するときに、封止装置１１６は、フリットの温度を実質的に一定の温度に上昇させることができる。最初に、これらの封止技術は、典型的なフリット１１０の光の透過／吸収が、その組成および厚さによって２％〜３０％変化する可能性があることを考慮する。第２に、これらの封止技術は、電極１０８は様々なパターンを有する可能性があり、かつその組成によって光１１７を部分的に吸収または部分的に反射し得ることを考慮する。第３に、これらの封止技術は、堆積された電極１０８が存在している状態および存在していない状態での第１および第２ガラスプレート１０２および１１２の熱伝導性が、封止点１２０での熱拡散の速さに影響する可能性があることを考慮する。電極を含んでいない領域１２０ｂと電極に占められている領域１２０ａとを有する封止ライン１２０に沿って、封止装置１１６が確実に所望の封止温度にフリット１１０を均一に加熱することができる様々な封止技術について、図５Ａ〜５Ｇに関連して次に説明する。
【００６３】
図５Ａを参照すると、本発明による封止技術の１つにより封止された（例えば、気密封止された）ガラスパッケージ１００の断面側面図が示されている。この実施形態の封止技術では、電極に占められている領域１２０ａと電極を含んでいない領域１２０ｂとを有する封止ライン１２０に沿ってフリット１１０が実質的に一定の温度を維持するよう、レーザ１１６が封止ライン１２０の異なる点でレーザビーム１１７の出力を動的に変化させる必要がある。例えば、レーザ１１６が封止ライン１２０に沿って動くとき、電極１０８に占められている領域１２０ａが封止ライン１２０上に存在している場合にはレーザビーム１１７の出力を減少させて、そして電極を含んでいない領域１２０ｂが封止ライン１２０上に存在している場合にはレーザビーム１１７の出力を増加させて、レーザ１１６はフリット１１０が一定のピーク温度に達するまでフリット１１０を加熱する。
【００６４】
図５Ｂを参照すると、本発明によるガラスパッケージ１００の封止（例えば、気密封止）に用いることができる第２封止技術の説明を助けるために使用される図が示されている。この実施形態で使用される封止技術では、電極１０８に占められている領域１２０ａと電極を含んでいない領域１２０ｂとを有する封止ライン１２０に沿ってレーザビーム１１７が動くとき、フリットを実質的に一定の温度に加熱するよう、レーザ１１６がレーザビーム１１７の速度（ｖ）を動的に変化させる。例えば、電極に占められている領域１２０ａ上にレーザビームがあるときにはこのレーザビーム１１７をより早く動かし、そして電極を含んでいない領域１２０ｂ上にあるときにはレーザビーム１１７をゆっくり動かすことによって、レーザ１１６は封止ライン１２０上のフリット１１０を一定の温度で維持することができる。所望であれば、封止ライン１２０に電極１０８が極接近している部分では、レーザ１１６はレーザビーム１１７を第３の中間の速度で動かしてもよい。このプロセスは、電極１０８が吸収性の高いものであるか、および／または反射性の高いものであるかにかかわらず実施することができる。あるいは、静止しているガラスパッケージ１００上でレーザ１１６を動かす代わりに、ガラスパッケージ１００を保持している台／支持体（図示なし）を、静止しているレーザ１１６の下で様々な速度で動かして、フリット１１０の内部を一定の温度に維持することもできる（注：この特定の配置は、本書で説明される封止技術のいずれにも使用することができる）。
【００６５】
図５Ｃを参照すると、本発明によるさらに別の封止技術の１つにより封止された（例えば、気密封止された）ガラスパッケージ１００の断面側面図が示されている。この実施形態の封止技術では、レーザ１１６がレーザビーム１１７を放射してフリット１１０を溶融しシール１１４（気密シール１１４）を形成する間、第２ガラスプレート１１２の上に高反射器５０２（例えば、ミラー５０２）が置かれている。この高反射器５０２は、フリット１１０が電極に占められている領域１２０ａの下に位置しているか、あるいは電極を含んでいない領域１２０ｂの下に位置しているかに拘らず、フリット１１０に吸収される出力のバランスを取るのを助ける。例えば、封止ライン１２０に沿った異なる点でのフリット１１０の温度上昇は以下のように表すことができる。
【００６６】
電極１０８に占められている領域１２０ａでは：
Ｔ(フリット)１＝Ｐ／ａ2sqrt(ｖＤ)(ε(フリット)＋(１−ε(フリット)ｅ(電極)＋(１εフリット)Ｒ(電極)ε(フリット))
および、電極を含んでいない領域１２０ｂでは
Ｔ(フリット)２＝Ｐ／ａ2sqrt(ｖＤ)(ε(フリット)＋(１−ε(フリット))*Ｒ(反射器)*ε(フリット))
ここで、Ｔ（フリット）はフリット１１０内の温度上昇、Ｐはレーザ１１６のレーザ出力、ｖはレーザの移動速度、ａはレーザスポットサイズ、Ｄは第２ガラスプレート１１２の熱拡散率、ε（フリット）は第１経路上でフリット１１０に吸収されたレーザ出力のパーセンテージ、Ｒ（電極）は電極１０８の反射率、およびｅ（電極）は電極１０８に吸収されたレーザ出力のパーセンテージである。これから分かるように、高反射器５０２を使用することによって、Ｔ（フリット）１−Ｔ（フリット）２の差を減少させることができる。この差は光学パラメータおよび電極１０８の特性に依存するであろう。この封止技術においては、レーザビーム１１７の出力および／または速度を一定に維持してもよいし、あるいは動的に変化させてもよいことは明らかであろう。
【００６７】
図５Ｄを参照すると、本発明によるさらに別の封止技術の１つにより封止された（例えば、気密封止された）ガラスパッケージ１００の断面側面図が示されている。この実施形態の封止技術では、レーザ１１６がレーザビーム１１７を放射してフリット１１０を溶融しシール１１４（気密シール１１４）を形成する間、第１ガラスプレート１０２の上に、部分的に反射性のマスク５０４が置かれている。部分的反射性マスク５０４は異なるパターン５０６ａ、５０６ｂ、…、５０６ｄを有し、これらのパターンは、電極１０８の異なる特性を補償するためにマスク５０４の反射率が異なっていることを表している。この手法において部分的反射性マスク５０４は、フリット１１０が電極に占められている領域１２０ａに位置しているか、あるいは電極を含んでいない領域１２０ｂに位置しているかに拘らず、フリット１１０に吸収される出力のバランスを取るのを助ける。
【００６８】
図５Ｅを参照すると、本発明によるさらに別の封止技術の１つにより封止された（例えば、気密封止された）ガラスパッケージ１００の断面側面図が示されている。この実施形態の封止技術では、レーザ１１６が初回通過時にフリット封止ライン１２０の少なくとも一部を、適切な封止温度に相当する最低出力でライン１２０に沿って封止し、その後初回通過時に的確な温度に到達させることができなかった位置のみをより高い出力で２度目に通過してライン１２０の封止を終える。以下に述べるものと同じまたはこれに類似するフィードバック機構５０８を用いて、初回通過時に的確な温度に達しなかったフリット１１０の部分を判定することができる。
【００６９】
図５Ｆを参照すると、本発明によるさらに別の封止技術の１つにより封止された（例えば、気密封止された）ガラスパッケージ１００の断面側面図が示されている。この実施形態の封止技術では、シール１１４（例えば、気密シール１１４）形成中にフリット１１０内を封止ライン１２０に沿って確実に均一に加熱された状態にするのを助ける、フィードバック機構５０８を使用する。フィードバック機構５０８を用いて、特定の固定波長での封止ライン１２０の高温点の強度を監視することができる。高温点は、レーザ１１６で加熱することによる封止ライン１２０に沿った温度上昇に起因する、黒体放射から発生する。その発光スペクトルは非常に広く、５００〜２０００ｎｍの略全ての波長をこの目的のために使用し得る。一実施の形態において、フィードバック機構５０８はライン上の放射強度を監視し、それを温度に変換して１以上の封止パラメータ（例えば、レーザビーム１１７の出力、速度）を最適化し、フリット１１０が電極に占められている領域１２０ａにあるか、あるいは電極を含んでいない領域１２０ｂにあるかに拘らず、ピーク温度の上昇を封止ライン１２０に沿って確実に均一にする。例えば、フィードバック機構５０８を用いてレーザ１１６の出力制御を助け、フリット１１０が電極に占められている領域１２０ａにあるか、あるいは電極を含んでいない領域１２０ｂにあるかに拘らず、封止ライン１２０に沿った温度を均一にすることができる。実際に、フィードバック機構５０８を使用できる手法は種々多数存在し、そのいつくかを以下に説明する。
【００７０】
フィードバック機構５０８は、レーザ１１６が未知のサンプルガラスパッケージ１００を封止する際、封止ライン１２０上の様々な位置で温度を監視することができる。フィードバック機構５０８は、サンプルガラスパッケージ１００を封止している間フリット１１０内部の温度を一定に保つよう、封止ライン１２０に沿った特定の位置でレーザの速度または出力を修正する。レーザ１１６はその後、同様のガラスパッケージ１００の封止にこれらの条件を適用することができる。
【００７１】
フィードバック機構５０８は、レーザ１１６がガラスパッケージ１００を封止する際、封止ライン１２０上の様々な位置での温度を「能動的に」監視することができる。フィードバック機構５０８は、ガラスパッケージ１００を封止している間、フリット１１０に沿ったピーク温度の上昇を一定に保つよう、封止ライン１２０に沿った特定の位置でレーザの速度または出力を修正することもできる。
【００７２】
図５Ｇを参照すると、本発明によるさらに別の封止技術の１つにより封止された（例えば、気密封止された）ガラスパッケージ１００の断面側面図が示されている。この実施形態の封止技術では、レーザ１１６の先に位置付けられた円形アパーチャ５１０（または他の特別な形状のアパーチャ５１０）によってレーザビーム１１７のビームプロファイルを修正する。円形アパーチャ５１０の大きさは、レーザビーム１１７の一部を遮断／デフォーカスすることによってレーザビーム１１７を修正し、その修正されたレーザビーム１１７ａがガラスパッケージ１００の封止ライン１２０に沿ってフリット１１０を加熱するような大きさである。基本的には、円形アパーチャ５１０またはレンズは、放射されたレーザビーム１１７の端をクリッピングすることによってレーザビーム１１７のガウシアン形状を修正する。デフォーカスされたレーザビーム１１７ａの出力レベルは１／ｅに減少されたものでもあり、この出力レベルは、封止ライン１２０で必要とされる適用範囲および必要とされる出力を提供できると同時に、フリットライン１２０内側のどの部品１０６（もしあれば）をも、ガラスパッケージ１００に恒久的な損傷を与え得る過剰な熱の発生に曝すことがない。別の実施形態において、円形アパーチャ５１０は、レーザビーム１１７が楕円のビーム形状を有するようにその中心位置に遮断用の円（図示なし）を有していてもよく、楕円のビーム形状は、典型的にはその端部で熱拡散が大きいフリット１１０に亘って温度を均一にするのを助ける。楕円形のレーザビーム１１７は、フリット１１０に亘って均一な加熱をもたらすだけでなく、フリット１１０に沿って徐々に加熱および冷却することをも可能にし、これが残留応力を減少させる助けとなる。
【００７３】
前述した封止技術の２以上を同時に用いてフリット１１０を溶融し、ガラスパッケージ１００を接着するシール１１４（例えば、気密シール１１４）を形成できることは明らかであろう。例えば、レーザ１１６の出力を変化させることに関連付けて上述した封止技術（図５Ａ参照）を、レーザビーム１１７の形状を修正する円形アパーチャ５１０を用いた封止技術（図５Ｇ参照）とともに使用してガラスパッケージ１００を封止することができる。さらに、レーザ１１６はレーザビーム１１７を第１ガラスプレート１０２に通す代わりに第２ガラスプレート１１２に通して放射し、フリット１１０を加熱してもよい。
【００７４】
本発明の複数の実施形態について、添付の図面に示し、かつ前述の詳細な説明の中で説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限られるものではなく、以下の請求項により明記および画成される本発明の精神から逸脱することなく、多くの再構成、改変および置換えが可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００７５】
１００    ガラスパッケージ
１０２    第１ガラスプレート
１０４    液体
１０６    部品（ＯＬＥＤ）
１０８    電極
１１０    フリット
１１２    第２ガラスプレート
１１４    シール
１１６    封止装置（レーザ）
１１７    レーザビーム
【図１Ａ】
2011529624.tif 000007
【図１Ｂ】
2011529624.tif 000008
【図２】
2011529624.tif 000009
【図３】
2011529624.tif 000010
【図４Ａ】
2011529624.tif 000011
【図４Ｂ】
2011529624.tif 000012
【図４Ｃ】
2011529624.tif 000013
【図４Ｄ】
2011529624.tif 000014
【図４Ｅ】
2011529624.tif 000015
【図４Ｆ】
2011529624.tif 000016
【図４Ｇ】
2011529624.tif 000017
【図５Ａ】
2011529624.tif 000018
【図５Ｂ】
2011529624.tif 000019
【図５Ｃ】
2011529624.tif 000020
【図５Ｄ】
2011529624.tif 000021
【図５Ｅ】
2011529624.tif 000022
【図５Ｆ】
2011529624.tif 000023
【図５Ｇ】
2011529624.tif 000024
【国際調査報告】
2011529624.tif 000025
2011529624.tif 000026
2011529624.tif 000027
2011529624.tif 000028