火)和相应的色心 松弛(colorcenterrelaxation)以及通过相对较薄的低恪融温度密封玻璃(其最小化任 何CTE错配的影响)来维持的。进一步最小化密封区域中的CTE错配是焊接区域中错配材 料的相互扩散,其有效地稀释膨胀错配。
[0035] 本方法可用于形成气密性密封封装。在其他实施方式中,该方法可用于形成针对 非气密性玻璃封装的点密封体。
[0036] 图1中示意性显示了根据一个实施方式形成包封的工件的方法。在初始步骤中, 包含低熔融温度(即低Tg)玻璃的图案化玻璃层380沿第一平坦玻璃基材302的密封表面 形成。玻璃层380可经由物理气相沉积法来沉积,例如通过从溅射靶180溅射。在一个实施 方式中,该玻璃层可沿外周密封表面形成,该外周密封表面经调整与第二玻璃基材304的 密封表面接合。在所示的实施方式中,在使第一和第二基材采用配对配置时,其与玻璃层协 作以限定含有待保护工件330的内部体积342。在显示组件的分解视图的所示的示例中,该 第二基材包括凹陷部分,工件330位于该凹陷部分内。
[0037] 来自激光器500的聚焦激光束501可用于局部熔化低熔融温度玻璃和相邻玻璃 基材材料以形成密封的界面。在一个方法中,该激光器可聚焦通过第一基材302并沿着跨 密封表面平移(扫描)以局部加热玻璃密封材料。为影响玻璃层的局部熔融,该玻璃材料 优选在激光加工波长处吸收。该玻璃基材在激光加工波长处可以是初始透明的(例如至少 50%、70%、80%或 90%透明)。
[0038] 在一个替代性实施方式中,作为形成图案化玻璃层的替代,可在第一基材的基本 全部表面上形成密封(低恪融温度)玻璃的覆盖层(blanketlayer)。可如上文所述组装 包含第一基材/密封玻璃层/第二基材的组装结构,并可使用激光器来局部限定两种基材 之间的密封界面。
[0039] 激光器500可具有任何合适的输出以影响密封。示例性激光器是UV激光器,如 355nm激光器,其处于常见的显示器玻璃的透明范围中。合适的激光器功率范围是约5W至 约 6. 15W。
[0040] 密封区域的宽度与激光光斑尺寸成比例,其可以是约0. 1至2mm,例如0. 1、0. 2、 0. 5、1、1.5或2mm。激光器的平移速率(即密封速率)的范围可以是约1_/秒至100mm/ 秒,如1、2、5、10、20、50或100mm/秒。该激光光斑尺寸(直径)可以是约0. 5至1mm。
[0041] 合适的玻璃基材在密封期间表现出显著的诱导吸收。在各实施方式中,第一基材 302是透明玻璃板,类似于康宁公司以Code1737玻璃或Eagle2000K玻璃的商品名制造 和销售的那些。或者,第一基材302可以是任何的透明玻璃板,例如由以下公司制造和销 售的那些:旭硝子玻璃株式会社(AsahiGlassCo.)(如AN100玻璃)、日本电气玻璃公司 (NipponElectricGlassCo.)(如0A-100玻璃或0A-21玻璃)或者三星康宁精密玻璃公 司(SamsungCorningPrecisionGlassCo.)。第二基材304可以是与第一玻璃基材相同 的玻璃材料,或者第二基材304可以是不透明基材。该玻璃基材的热膨胀系数可以小于约 150x10 7/°C,例如小于 50x10 7、20x10 7或 10x10 7/°C。
[0042] 图2显示多种显示器玻璃基材的透射率-波长图。玻璃C是使用浮法制造的市售 可得、不含碱金属的LCD玻璃。玻璃A是市售可得的错娃酸盐显不器玻璃。玻璃B是康宁 公司销售的硼硅酸盐IXD玻璃,其不含有添加的砷、锑、钡或卤化物。在355nm处,各显示器 玻璃基材都显示约80-90%的透明度。
[0043] 图3显示二氧化硅玻璃的UV吸收边缘的温度依赖性。273K下约8eV的吸收边缘 在1773K下下降至小于6. 5eV。因此,如上文所述,这类材料可表现出温度诱导的瞬时吸收。
[0044] 图4显示Eagle 2000K玻璃基材在355nm处的透射率的动态变化,所述玻璃基材 具有在基材的主表面上形成的1微米厚度低熔融温度玻璃层。图4显示0至15秒之间透 射率的初始降低(吸收率增加),随后在关闭UV激光器时诱导吸收迅速恢复。如图4所示, 瞬时吸收是可逆且可重复的,其促使形成透明密封体。玻璃基材对激光辐射的吸收可随激 光暴露(和升高的温度)从最初的2-10%增加至40%或更多。
[0045] 在各实施方式中,在室温下玻璃基材对激光加工波长的吸收为小于15%。然而, 升高的温度(例如大于400°C)下玻璃基材对对激光加工波长的吸收为大于15%。在各 实施方式中,当玻璃基材的温度升高时,玻璃基材材料的吸收升高至例如20%、30%、40%、 50%、60%或更高的值。密封期间,邻近密封界面的玻璃基材温度可升高至至少400°C、 500 °C、600 °C、700°C或 800 °C。
[0046] 图5显示激光功率对显示器玻璃基材上形成的低Tg密封玻璃单层(~0. 5 y m)透 射率的影响。在低功率下,透射率的初始减少可归因于低1;密封玻璃材料熔化时其吸收率 的变化。低Tg密封玻璃的吸收和熔化在第一平台区中观察到,并且随着玻璃基材温度同步 朝其软化温度升高,向着显示器玻璃基材的热传导可在更长加工时间内诱导玻璃基材的吸 收。基材的额外吸收可受激光功率的影响。在图5中,对于5W入射激光功率,可在约3秒 处观察到低1;密封玻璃的吸收,并可在约17秒处观察到玻璃基材的诱导吸收。可通过增 加入射激光功率在较短的加工时间处引发玻璃基材的吸收。例如,在5. 5W处,可在约9秒 处观察到玻璃基材的温度诱导吸收。在6. 15W处,在大约相同时间处发生各吸收现象。
[0047] 图6是三种不同的显示器玻璃基材的透射率-时间图,显示基材组合物上激光诱 导的熔化的可变性。在图6中,曲线A对应于不含碱金属的硼硅酸盐LCD玻璃,其在约6秒 处表现出软化。曲线B和C对应于硼硅酸盐LCD玻璃。曲线B在约11秒处表现出软化,而 基本不含砷、锑和卤化物的曲线C在约44秒处表现出软化。表1中总结了由电感耦合等离 子体质谱(ICP-MS)测定的曲线B玻璃与曲线C玻璃之间的主要组成差异。
[0048] 表1.示例性显示器玻璃中的元素杂质含量
[0049]
[0050] 在本发明的各个实施方式中,玻璃密封材料和所得层是透明和/或半透明的、薄 的、不可渗透的、"环保的",并且配置成在低的温度下形成气密密封,并且具有足够的密封 强度以适应密封材料和相邻玻璃基材之间的大的CTE差。在各实施方式中,密封层不含填 料。在其他实施方式中,密封层不含粘合剂。在其他实施方式中,密封层不含填料和粘合剂。 此外,不使用有机添加剂来形成气密性密封。用于形成密封层的低熔融温度玻璃材料不是 基于玻璃料的或者从研磨的玻璃形成的粉末。在各实施方式中,密封层材料是低Tg玻璃, 其在预定的波长下具有很大的光吸收截面,所述预定的波长与密封工艺使用的激光的工作 波长相匹配或基本匹配。
[0051] 在各实施方式中,低Tg玻璃层对激光加工波长在室温下的吸收为小于15%。
[0052] 通常,合适的密封材料包括低Tg玻璃和具有适当反应性的铜或锡的氧化物。玻璃 密封材料可以由低Tg材料(如磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、亚碲酸盐玻璃和硫属化物玻璃)形 成。如本文所定义,低Tg玻璃材料的玻璃化转变温度小于400°C,例如小于350°C、300°C、 250°C或 200°C。
[0053] 示例性硼酸盐和磷酸盐玻璃包括磷酸锡、氟磷酸锡和氟硼酸锡。溅射靶可以包括 此类玻璃材料,或者,其前体。示例性的铜和锡氧化物是CuO和SnO,其可以由包括这些材料 的压制粉末的溅射靶形成。
[0054] 任选地,玻璃密封组合物可包括一种或多种掺杂剂,包括但不限于,钨、铈和铌。如 果含有的话,此类掺杂剂可以影响(例如)玻璃层的光学性质,并可用于控制玻璃层对激光 辐射的吸收。例如,掺杂有二氧化铈可增加激光加工波长处低Tg玻璃阻隔的吸收。
[0055] 示例性氟磷酸锡玻璃组合物可以表述为各组成SnO、SnFjPP205相应的三元相图 的形式。合适的氟磷酸锡玻璃包含20-100mol%Sn0、0-50mol%SnFjP0-30mol%P205。这 些氟磷酸锡玻璃组合物可任选地包含〇-l〇mol%W03、0-10mo