CN105073671B - 使用具有瞬态吸收性质的透明材料进行的玻璃密封 - Google Patents

使用具有瞬态吸收性质的透明材料进行的玻璃密封 Download PDF

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Abstract

通过沿两个玻璃基材之间的密封界面提供低熔融温度密封玻璃并使用激光辐射辐照该界面来形成透明的玻璃‑玻璃气密性密封。沿密封界面的玻璃基材的诱导瞬时吸收和密封玻璃的吸收导致密封玻璃层和基材材料的局部加热和熔化，其导致形成玻璃‑玻璃焊接。由于基材材料的瞬时吸收，密封的区域在冷却后是透明的。

Description

使用具有瞬态吸收性质的透明材料进行的玻璃密封
相关申请交叉参考
本申请要求2013年3月15日提交的美国申请系列号13/841391和2012年11月30日提交的美国临时申请系列号61/731,784的优先权，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
背景技术
本发明一般地涉及气密阻隔层，更具体地涉及使用低熔融温度玻璃来密封固体结构的方法和组合物。
气密阻挡层可用于保护灵敏材料免受多种液体和气体的有害接触。本文所用术语“气密”指的是完全或者基本密封的状态，特别是防止水或空气的离开或进入，但是也考虑进行保护以免受其他液体和气体的接触。
玻璃-玻璃粘结技术可用于在相邻基材之间夹住工件，并且通常提供一定程度的包封。常规地，使用有机胶或无机玻璃料进行玻璃-玻璃基材粘结(例如板-板密封技术)。用于长期操作的需要完全气密条件的系统的装置制造商通常优选无机金属、焊料或者玻璃料基密封材料，因为有机胶(聚合物或其他)形成的阻隔通常比无机选项对于水和氧的可渗透性高许多个数量级的水平。另一方面，虽然无机金属、焊料或者玻璃料基密封剂可用于形成不可渗透的密封，但是金属阳离子组成、形成的气泡的散射以及分布的陶瓷相组分导致所得到的密封界面通常是不透明的。
例如，玻璃料基密封剂包含被研磨成粒度通常约为2-150微米的玻璃材料。对于玻璃料密封应用，通常将玻璃料与具有相似粒度的负CTE材料混合，并使用有机溶剂将所得混合物掺混成糊料。示例性负CTE无机填料包括堇青石颗粒(例如Mg2Al3[AlSi5O18])或硅酸钡。溶剂用于调节混合物的粘度。
为了接合两个基材，可以通过旋涂或丝网印刷，将玻璃料层施涂到一个或两个基材的密封表面上。玻璃料涂覆的基材起初在较低温度经受有机烧尽步骤(例如，250℃，30分钟)，以去除有机载体。然后，沿着各自的密封表面，对将要接合的两个基材进行组装/匹配，然后将该对基材放入晶片粘结器中。在很好限定的温度和压力下进行热压缩循环，从而使得玻璃料熔融，形成紧密的玻璃密封。
除了一些含铅组合物以外，玻璃料通常具有大于450℃的玻璃化转变温度，从而需要在提升的温度下进行加工，以形成阻隔层。这类高温密封方法对于温度敏感型工件可能是有害的。
此外，负CTE无机填料(其用于降低典型基材和玻璃料之间的热膨胀系数的失配)会结合到粘结接头中，并导致既不透明也非半透明的玻璃料基阻隔层。
基于上述内容，人们希望在低温下形成透明和任选气密的玻璃-玻璃密封。
发明内容
本文公开了用于在相对的玻璃基材之间形成激光密封界面的方法，其在界面处使用低熔融温度玻璃(低Tg)密封材料。该方法的实施方式涉及激光辐射的暂时吸收以及伴随的玻璃密封材料和玻璃基材的局部熔融以影响密封体。密封体形成且材料冷却后，所得封装是透明的。
一种保护工件的方法，该方法包括在第一玻璃基材的主表面上形成低Tg玻璃密封层，在第一基材和第二基材之间排列工件，其中密封层接触第二基材，以及使用激光辐射局部加热玻璃密封层和玻璃基材，以熔化密封层和玻璃基材，从而形成基材间的玻璃密封体。玻璃基材对激发辐射的吸收是瞬时和热诱导的。
可平移激光辐射以限定密封界面，该密封界面可与玻璃基材一起限定工件的气密性封装。示例性工件包括量子点。示例性激光辐射包括紫外(UV)辐射。
在以下的详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本发明而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本发明的各种实施方式，并与描述一起用来解释本发明的原理和操作。
附图说明
图1是显示根据一个实施方式通过激光密封形成气密性密封装置的示意图；
图2显示不同显示器玻璃基材的透射率-波长图；
图3显示二氧化硅玻璃中UV吸收的温度依赖性；
图4是透射率-时间图，其显示低Tg玻璃涂覆的硼硅酸盐显示器玻璃的诱导吸收和恢复；
图5是透射率-时间图，其显示功率对于通过低Tg玻璃涂覆的硼硅酸盐显示器玻璃的透射的影响；
图6显示不同显示器玻璃的透射率-时间图；
图7是经由激光密封形成的点密封体的照片；
图8A和8B是经由激光密封形成的玻璃焊接的一部分的俯视照片；
图9A和9B是使用低熔融温度玻璃层密封的LED组件的示例的示意图；
图10A、10B和10C是包含低熔融温度玻璃密封体的LED组件的其他示例；且
图11是包含低熔融温度玻璃密封体的真空隔热玻璃窗示例。
具体实施方式
虽然本文公开的密封技术在某些实施方式中结合制造气密性密封的OLED显示器来描述，但应理解相同或相似的密封技术可用于使两块玻璃板彼此密封，该玻璃板可用于多种应用和装置。因此，本发明的密封技术不应被看作仅限于有限的方式。例如，可使用本方法制造薄膜传感器和真空隔热玻璃窗。
密封的结构包含相对的玻璃基材和在基材间界面处形成的低熔融温度玻璃密封层。使用激光来局部加热密封材料以及相应的基材以影响密封。密封期间，密封材料熔化并重新固化以形成密封体。在各实施方式中，在靠近熔化并重新固化的密封材料的区域中，来自一种或全部两种基材的材料也熔化并重新固化。在这类实施方式中，该基材材料可构成密封的界面的一部分，导致玻璃-玻璃焊接。
在各实施方式中，该玻璃基材显示入射激光辐射的瞬时吸收。密封玻璃的初始吸收熔化密封玻璃材料，且主要由于玻璃基材温度的局部升高，诱导了玻璃基材对激光辐射的暂时吸收，其导致基材的局部熔化。玻璃基材的吸收在密封过程完成后衰减，导致形成光学透明的密封体。
本文所用瞬时吸收通常指涉及来自光诱生缺陷的额外光吸收的任何光-材料相互作用，包括彩心(color center)形成。瞬时吸收的特征是在高于且超过简单线性吸收的激发波长下，材料中发生额外的吸收。因此，在多个实施方式中，可通过提高基材材料的温度来发生玻璃基材对激光辐射的暂时吸收。瞬时吸收可包括多光子过程。
与在一些玻璃材料中观察到的皮秒脉冲宽度、完全的非线性吸收现象相反，本文所述方法涉及相对长(1-10ns)的激光脉冲下玻璃基材材料的非线性吸收。例如，对于355nm激光，约30kHz的重复频率下典型的功率密度是约0.5-1MW/cm2。
本文所用术语“诱导吸收”指暴露于激发辐射后每平方厘米玻璃的内透射率差异的绝对值。特别感兴趣的是约355nm处的诱导吸收，其指暴露于以约70μJ/(脉冲·cm2)在约355nm下运行100亿个脉冲的准分子激光器后在355nm处的诱导吸收。
因此，在各实施方式中，入射在玻璃基材/密封玻璃/玻璃基材界面上的激光辐射最初可被密封玻璃材料吸收，诱导熔体形成，并继而导致温度的局部升高，其暂时改变相邻玻璃基材材料的吸收特性。玻璃基材材料中温度的升高可通过来自密封玻璃的热传导并经由来自照明的温度诱导吸收增强来发生。除密封玻璃的局部熔化外，玻璃基材对激光辐射的瞬时吸收还可导致玻璃基材材料的局部熔化，从而形成玻璃-玻璃密封体。例如，Eagle玻璃在约830℃的温度下软化。在除去激光辐射并冷却密封区域时，玻璃基材材料的吸收特性回复至其处理前状态，即光学透明。
该密封体的完整性及其强度是通过基材玻璃的缓慢冷却(自退火)和相应的色心松弛(color center relaxation)以及通过相对较薄的低熔融温度密封玻璃(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。
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。
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。
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)。
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(低熔融温度)玻璃的覆盖层(blanket layer)。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。
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。
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1mm/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。
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Code 1737玻璃或Eagle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(Asahi Glass Co.)(如AN100玻璃)、日本电气玻璃公司(NipponElectric Glass Co.)(如OA-100玻璃或OA-21玻璃)或者三星康宁精密玻璃公司(SamsungCorning Precision Glass Co.)。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/℃，例如小于50x10-7、20x10-7或10x10-7/℃。
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是市售可得的铝硅酸盐显示器玻璃。玻璃B是康宁公司销售的硼硅酸盐LCD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。
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。
图4显示Eagle 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。
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℃)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℃、500℃、600℃、700℃或800℃。
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(～0.5μm)透射率的影响。在低功率下，透射率的初始减少可归因于低Tg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Tg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。
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。
表1.示例性显示器玻璃中的元素杂质含量
杂质 曲线B玻璃(ppm) 曲线C玻璃(ppm)
As 12 <1
Fe 140 110
Ga 14 9
K 92 23
Mn 5 13
Na 280 160
P <10 26
Sb 6 2
Ti 43 76
Zn 5 5
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。
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至少15％。
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℃，例如小于350℃、300℃、250℃或200℃。
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。
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。
示例性氟磷酸锡玻璃组合物可以表述为各组成SnO、SnF2和P2O5相应的三元相图的形式。合适的氟磷酸锡玻璃包含20-100mol％SnO、0-50mol％SnF2和0-30mol％P2O5。这些氟磷酸锡玻璃组合物可任选地包含0-10mol％WO3、0-10mol％CeO2和/或0-5mol％Nb2O5。
例如，适合形成玻璃密封层的掺杂的氟磷酸锡起始材料的组成包含35-50摩尔％的SnO、30-40摩尔％的SnF2、15-25摩尔％的P2O5以及1.5-3摩尔％的掺杂剂氧化物，例如WO3、CeO2和/或Nb2O5。
根据一个具体实施方式，氟磷酸锡玻璃组合物是铌掺杂的锡氧化物/氟磷酸锡/五氧化二磷玻璃，其包含约38.7摩尔％的SnO、39.6摩尔％的SnF2、19.9摩尔％的P2O5和1.8摩尔％的Nb2O5。可用于形成此类玻璃层的溅射靶可包括，23.04％Sn、15.36％F、12.16％P、48.38％O和1.06％Nb(原子摩尔百分比的形式)。
根据一个替代实施方式，磷酸锡玻璃组合物包含约27％Sn、13％P和60％O，其可源自溅射靶，所述溅射靶包含约27％Sn、13％P和60％O(原子摩尔百分比的形式)。应理解，本文所揭示的各种玻璃组成可指沉积层的组成或者源溅射靶的组成。
如同氟磷酸锡玻璃组合物，示例性的氟硼酸锡玻璃组合物可以表达为SnO、SnF2和B2O3各自的三元相图组合物。合适的氟硼酸锡玻璃组合物包含20-100mol％SnO、0-50mol％SnF2和0-30mol％B2O3。这些氟硼酸锡玻璃组合物可任选地包含0-10mol％WO3、0-10mol％CeO2和/或0-5mol％Nb2O5。
合适的低Tg玻璃组合物的其他方面以及用于从这些材料形成玻璃密封层的方法参见共同转让的美国专利第5,089,446号以及美国专利申请系列第11/207,691号、第11/544,262号、第11/820,855号、第12/072,784号、第12/362,063号、第12/763,541号和第12/879,578号所述，其全文通过引用结合入本文。
玻璃密封层的总厚度可以约为100nm至10微米。在多个实施方式中，层的厚度可以是小于10微米，例如小于10微米、5微米、2微米、1微米、0.5微米或0.2微米。示例性玻璃密封层的厚度包括0.1微米、0.2微米、0.5微米、1微米、2微米、5微米或10微米。
根据各实施方式，用于在玻璃基材上形成密封层的加工条件和密封层材料的选择是充分灵活的，玻璃层的形成不对该基材造成不利影响。
低熔融温度玻璃可用于密封或粘结不同类型的基材。可密封和/或可粘结基材包括玻璃、玻璃-玻璃层叠件、玻璃-聚合物层叠件、玻璃-陶瓷或陶瓷，包括氮化镓、石英、二氧化硅、氟化钙、氟化镁或蓝宝石基材。在一些实施方式中，一种基材可以是含磷光体玻璃板，其可用于例如发光装置的组件中。
玻璃基材可具有任何合适的尺寸。基材可以具有面积(长和宽)尺寸和厚度尺寸，所述面积尺寸的范围独立地是1cm至5m(例如，0.1、1、2、3、4或5m)，所述厚度尺寸的范围可以是约0.5-2mm(例如，0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5或2mm)。在其他实施方式中，基材的厚度范围可以是约0.05-0.5mm(例如，0.05、0.1、0.2、0.3、0.4或0.5mm)。在其他实施方式中，玻璃基材的厚度范围可以是约2-10mm(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10mm)。
例如，包含金属硫化物、金属硅酸盐、金属铝酸盐或其他合适的磷光体中一种或多种的含磷光体玻璃板可以用作LED白灯中的波长转换板。LED白灯通常包括用于发射蓝光的蓝色LED芯片，其是采用第III族氮化物基化合物半导体形成的。例如，LED白灯可用于照明系统，或者用作液晶显示器的背光源。本文所述低熔融温度玻璃和相关密封方法可用于密封或包封LED芯片。
采用所揭示的材料和方法的工件的气密性包封可有助于装置的长期有效运行，否则装置对于氧和/或水分侵袭导致的劣化是敏感的。示例性工件、装置或应用包括挠性、刚性或半刚性有机LED、OLED发光、OLED电视、光伏件、MEM显示器、电致变色窗、荧光团、碱金属电极、透明导体氧化物、量子点等。
从实用性目的来说，本文所用气密性层是这样的层，其可视为基本不透气并且基本不渗透水分和/或氧气。举例来说，气密性密封可配置成将氧流逸(扩散)限制到小于约10-2cm3/m2/天(例如，小于约10-3cm3/m2/天)，并且将水分流逸(扩散)限制到约10-2g/m2/天(例如，小于约10-3g/m2/天、10-4g/m2/天、10-5g/m2/天或者10-6g/m2/天)。在一些实施方式中，气密性密封基本抑制空气和水与受保护的工件发生接触。
图7是平面光学显微图，显示两个显示器玻璃基材之间的点密封。密封区域的直径是约0.5mm。
图8A和8B是俯视光学显微图，显示两个显示器玻璃基材之间的一部分密封界面。图8A显示宽度为约0.5mm的密封界面。图8B显示与该密封界面相邻的未密封区域的俯视图。
图9a和9b显示了LED组件的一部分的简化示意图。图9a显示了多种实施方式所述组件的部件，而图9b显示了组装结构的一个示例。LED组件900包括发射器920、波长转换板940和量子点子组件960。如下文进一步详细解释的那样，玻璃层可用于粘结和/或密封LED组件的多个部件。在显示的实施方式中，波长转换板940直接置于发射器920上，且量子点子组件960直接置于波长转换板940上。
LED组件900的一个部件是量子点子组件960，其在多个实施方式中包括位于上板962a、962b和下板964之间的多个量子点950。在一个实施方式中，量子点位于空腔966a中，所述空腔966a由上板962a、下板964和玻璃涂覆的衬垫980所限定。在一个替代性实施方式中，量子点位于空腔966b中，所述空腔966b形成于上板962b中，并由上板962b和下板964限定。在第一个实施方式中，可通过具有相应玻璃层970并被玻璃涂覆的衬垫980来沿各接触表面对上板962a和下板964进行密封。在第二个实施方式中，可通过玻璃层970沿各接触表面对上板962b和下板963进行直接密封。在未显示的实施方式中，可以通过低熔融温度玻璃将量子点包封在空腔966a、966b中。
可以施加热压缩应力以影响上板和下板之间的密封，或者可将合适的激光穿过上板或下板聚焦在玻璃层上或玻璃层附近来对界面进行激光密封。
LED组件900的另一部件是发射器920，其具有在发射器出口上形成的波长转换板940。发射器920可包含半导体材料(如氮化镓晶片)，且波长转换板940可包含其中包埋或渗透有磷光体颗粒的玻璃或陶瓷。在各实施方式中，低熔融温度玻璃可用于将波长转换板的密封表面直接粘结到发射器的密封表面。
图10描述了替代性实施方式，其包括示例性光伏(PV)装置或有机发光二极管(OLED)装置结构。如图10a所示，活性部件951位于空腔中，所述空腔由上板962a、下板964和玻璃涂覆的衬垫980所限定。可以分别在上板和玻璃涂覆的衬垫的相对密封表面之间，以及玻璃涂覆的衬垫和下板的相对密封表面之间形成玻璃层970。如图10a所示的几何形貌类似于图9a的几何形貌，不同之处在于图10a中的上玻璃层延伸超过与衬垫980的接触表面。这种方法可能是有利的，因为可以省略上玻璃层的图案化步骤。在OLED显示器的例子中，活性部件951可包括有机发射器堆叠件，其夹在阳极和阴极之间。阴极可以是例如反射电极或透明电极。
图10b显示了一种几何形貌，其中采用共形玻璃层970将活性部件951包封在上板962a和下板964之间。图10c显示了一种结构，其中活性部件951位于空腔内，所述空腔被上板962a和下板964限定。如图10c所示的几何形貌类似于图9b的几何形貌，不同之处在于图10c中的玻璃层延伸超过上玻璃板和下玻璃板之间的接触表面。
为了形成各密封表面之间的密封或粘结，刚开始可以在一个或两个表面上形成玻璃层。在一个实施方式中，在待粘结的各个表面上形成玻璃层，在表面层结合之后，使用聚焦的激光熔化玻璃层和相邻密封表面材料以形成密封。在另一个实施方式中，仅在待粘结的一个表面上形成玻璃层，在玻璃涂覆的表面和非玻璃涂覆的表面结合之后，使用聚焦激光局部熔化待粘结的各表面和玻璃层以形成密封。
一种粘结两块基材的方法包括在第一基材的密封表面上形成第一玻璃层，在第二基材的密封表面上形成第二玻璃层，使至少一部分的第一玻璃层与至少一部分的第二玻璃层物理接触，以及对玻璃层进行加热，以局部熔化玻璃层和密封表面，从而在第一和第二基材之间形成玻璃-玻璃焊接。
在替代性实施方式中，本文所揭示的密封方法可用于形成真空隔热的玻璃(VIG)窗，其中从所述结构中省略了前述的活性部件(例如，发射器、收集器或者量子点构造)，并且使用低熔融温度玻璃层来对多格窗中的相对玻璃面之间的各个粘结界面进行密封。简化的VIG窗构造如图11所示，其中，相对的玻璃面962a、964被玻璃涂覆的衬垫980分开，所述玻璃涂覆的衬垫980的位置沿着各个外周密封表面。
在本文所述各密封结构中，可通过局部加热、熔化和随后冷却玻璃层和邻近密封界面的玻璃基材材料来实现使用低熔融温度玻璃层进行密封。
除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。因此，例如，提到的一种“玻璃基材”包括具有两种或更多种这样的玻璃基材的示例，除非文中有另外的明确表示。
本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表述这种范围时，例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地，当使用先行词“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一个方面。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。
还要注意本文中涉及将部件“配置成”或“使其适于”的描述以特定的方式起作用。就这方面而言，对这样一个组件进行“配置成”或“使其适于”是为了具体表现特定的性质，或者以特定的方式起作用，其这样的描述是结构性的描述，而不是对预期应用的描述。更具体地，本文所述的将组件“配置成”或“使其适于”的方式表示该部件现有的物理条件，因此可以将其看作该组件的结构特征的限定性描述。
本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下对本发明进行各种修改和变动。因为本领域技术人员可以结合本发明的精神和实质，对所述的实施方式进行各种改良、组合、子项组合和变化,应认为本发明包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

Claims (31)

1.一种保护工件的方法，所述方法包括：
在第一玻璃基材的主表面上形成低Tg玻璃密封层；
在所述第一基材和第二基材之间排列待保护的工件，所述密封层与所述第二基材接触；
使用激光辐射局部加热所述玻璃密封层至足以熔化所述密封层的密封温度；以及
诱导第一基材对激光辐射的瞬时吸收，以熔化第一基材的至少一部分并在第一基材和第二基材之间形成玻璃密封体，
其中，所述第一基材是玻璃基材，它(a)在室温下对所述激光辐射的吸收率小于15％，以及(b)在密封温度下对所述激光辐射的诱导的瞬时吸收率大于15％。
2.如权利要求1所述的方法，其中，平移所述激光辐射以限定密封界面。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述激光辐射包括UV辐射。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述激光辐射的脉冲宽度为1-10纳秒，且所述激光辐射的重复频率为至少1kHz。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述低Tg玻璃包含：
20-100摩尔％SnO；
0-50摩尔％SnF2；以及
0-30摩尔％的P2O5或B2O3。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述低Tg玻璃密封层的厚度范围是100nm至10μm。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述低Tg玻璃在室温下对所述激光辐射的吸收率是至少15％。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一玻璃基材包含显示器玻璃。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二基材包含显示器玻璃。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二基材是玻璃基材，它(a)在室温下对所述激光辐射的吸收率小于15％，以及(b)在密封温度下对所述激光辐射的吸收率大于15％。
11.如权利要求1所述的方法，其中，通过热传导对所述第一基材和第二基材进行加热。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述工件包含量子点。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述工件包含显示器。
14.一种对装置进行密封的方法，所述方法包括以下步骤：
在第一基材的表面上形成低Tg玻璃密封层，其中所述低Tg玻璃密封层不含填料；
在第一基材和第二基材之间排列待密封的装置，其中所述密封层接触所述第二基材，从而形成所述第一基材、密封层和第二基材之间的界面；
使用激光辐射局部加热所述界面，使所述界面处温度局部升高并熔化所述界面处的所述密封层；
根据界面处温度的局部升高，在所述第一基材和第二基材邻近所述界面的部分中诱导激光辐射的瞬时吸收；
根据诱导的瞬时吸收熔化所述第一基材和第二基材的部分；
通过熔化的所述密封层和熔化的所述第一和第二基材的部分在所述第一和第二基材之间密封所述装置。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述密封层包含：
20-100摩尔％SnO；
0-50摩尔％SnF2；以及
0-30摩尔％的P2O5或B2O3。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述密封层的厚度范围是100nm至10微米。
17.如权利要求14所述的方法，其中，所述装置包含量子点、显示器或发光二极管。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述发光二极管是有机发光二极管。
19.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一和第二基材具有不同的热膨胀系数。
20.一种密封的装置，其包含：
在第一基材表面上形成的低Tg玻璃薄膜，其中所述低Tg玻璃薄膜不含填料；以及
在所述第一基材和第二基材之间保护的装置，所述玻璃薄膜接触所述第二基材，
其中，根据所述第一或第二基材中杂质的组成和所述玻璃薄膜的组成，通过使用具有预定波长的激光辐射局部加热所述玻璃薄膜，在所述第一和第二基材之间气密性密封所述装置。
21.如权利要求20所述的装置，其中，所述玻璃薄膜的组成包含：
20-100摩尔％SnO；
0-50摩尔％SnF2；以及
0-30摩尔％的P2O5或B2O3。
22.如权利要求20所述的装置，其中，所述第一或第二基材中的所述杂质选自As、Fe、Ga、K、Mn、Na、P、Sb、Ti、Zn、Sn及其组合。
23.如权利要求20所述的装置，其中，所述第一和第二基材具有不同的热膨胀系数。
24.如权利要求20所述的装置，其中，所述第一和第二基材之一是玻璃。
25.如权利要求24所述的装置，其中，所述第一和第二基材中的另一种是陶瓷或金属。
26.如权利要求20所述的装置，其中，所述玻璃薄膜的厚度范围是100nm至10μm。
27.如权利要求20所述的装置，其中，所述第一或第二基材包含显示器。
28.如权利要求20所述的装置，其中，所述装置选自发光二极管、量子点及其组合。
29.如权利要求28所述的装置，其中，所述发光二极管是有机发光二极管。
30.如权利要求20所述的装置，其中，随着所述玻璃薄膜、所述第一基材或所述第二基材的温度诱导吸收，所述玻璃薄膜的局部加热减少。
31.如权利要求20所述的装置，其中，所述玻璃薄膜的组成包含：35-50摩尔％SnO，30-40摩尔％SnF2，15-25摩尔％的P2O5和1.5-3摩尔％的至少一种选自下组的掺杂剂氧化物：WO3、CeO2和Nb2O5。
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