CN106605308A - 密封设备及其制造方法 - Google Patents

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M·A·库萨达
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Abstract

本文公开了密封设备，所述密封设备包括：第一玻璃基板；第二玻璃基板；任选的密封层，所述密封层在所述第一与第二玻璃基板之间；以及至少一个密封件，所述至少一个密封件在所述第一与第二玻璃基板之间。所述密封设备可以包括至少一个空腔，所述至少一个空腔包含选自激光二极管、发光二极管、有机发光二极管、量子点及其组合的至少一个部件。本文还公开了包括这种密封设备的显示设备以及用于制造密封设备的方法。

Description

密封设备及其制造方法
本申请要求2014年8月25日提交的美国临时申请序列号62/041329以及2015年8月20日提交的美国临时申请序列号62/207447的优先权，每个申请的内容被用作依据并且以其全部内容通过引用结合在此。
技术领域
本公开总体上涉及密封设备以及包括这种密封设备的显示设备，并且更具体地涉及包括颜色转换元件的密封玻璃设备及其制造方法。
背景技术
密封玻璃封装体和外壳日益普及用于可受益于用于持续操作的密封环境的电子设备和其他设备。可受益于密封封装的示例性设备包括显示器(如电视机)，包括发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)和/或量子点(QD)。其他示例性设备包括例如，举例而言，传感器、光学设备、3D喷墨打印机、固态照明源和光伏结构等等。
液晶显示器(LCD)通常用在各种电子设备中，如手机、笔记本电脑、电子平板计算机、电视机和计算机监视器。常规LCD通常包括蓝色发光二极管(LED)和磷光体颜色转换器，如钇铝石榴石(YAG)磷光体。然而，与其他显示设备相比，这样的LCD在亮度、对比度、效率和/或视角方面可能是受限的。例如，为了与有机发光二极管(OLED)技术进行竞争，在传统LCD中需要更高的对比率、色域和亮度，同时例如在手持设备的情况下还需要平衡产品成本和功率要求。
量子点已经作为磷光体的替代而出现，并且在一些情况下可提供改善的精度和/或更窄的发射线，这可以改善例如LCD色域。利用量子点作为颜色转换器的LCD显示器可以包括例如包含量子点的玻璃管或毛细管，其可以放置在LED与光导之间。这种管可以在两端被密封并且可以填充以量子点，如绿色和红色发射量子点。然而，这样的设备可能例如导致显著的材料浪费和/或可能生产起来比较复杂。
例如，用于制造密封设备的工艺可能由于苛刻的加工条件而具有挑战性。可以通过将所述基板放置在具有或不具有环氧树脂或其他密封材料的熔炉中来密封玻璃、陶瓷和/或玻璃陶瓷基板。然而，所述熔炉通常在高处理温度下操作，这样不适合于许多设备，如OLED和QD。玻璃基板也可以使用玻璃粉来密封，例如通过在所述基板之间放置玻璃粉并用激光或其他热源来加热所述玻璃粉以密封所述封装体。然而，玻璃粉可能需要不适合于如OLED等设备的更高的处理温度和/或可能在密封时产生不合需要的气体。粉密封可能还具有不合需要的低拉伸强度和剪切应变。
由于制造约束，用于制造密封设备的工艺也可能是具有挑战性的。例如，在制造期间可能发生密封缺陷，这样可能危及密封封装体的气密性。在激光粉密封的情况下，在相同区域中将所述粉材料暴露于激光两次可导致密封缺陷，使得难以形成连续密封。因此可能需要专用的粉密封方法和/或技术来获得完全密封的玻璃封装体，如打开和关闭激光以确保在起始点和停止点之间没有重叠，或者在可能发生重叠的区域中逐渐地向所述激光供电或断电。
然而，使用这种方法单独密封每个玻璃封装体可能是耗时的、复杂的和/或昂贵的。用于制造密封设备的商业化制造工艺通常需要对通常位于随后要在密封后切割的较大基板上的多个封装体进行同时快速、高速的密封。例如，可以将要密封的若干个物体(例如，从几十个到几百个到几千个物体)放置在大片玻璃上、被另一块玻璃板覆盖并且密封，随后切割(或“单片化”)以产生多个单独密封的封装体。可以采用高激光平移速度和简单图案(例如通过生成简单的相交焊接线形成的正方形或矩形)以使效率最大化。
在这种高吞吐量操作中，所述分隔线或切割线通常穿过所述激光焊接密封线，并且可能损坏或破裂所述密封。当从较大的密封基板上单片化或切离玻璃封装体时，可能发生密封缺陷，特别是在气密密封的情况下。这些裂缝可以延伸并危害所述封装体对潜在污染物(如空气和水)的渗透性。
因此，提供用于对玻璃基板进行激光密封的方法将是有利的，这样做的优点之一是可以降低制造成本和/或复杂性、减少密封缺陷、增加密封强度和/或不渗透性、增加生产率和/增加产量。还将有利的是提供用于显示器和其他电子设备的密封设备，可以减少材料浪费从而降低这种设备的成本，和/或可以简化产品组装从而减少生产时间。所得到的密封封装体可以用于保护广泛的电子设备和其他部件，如发光结构或颜色转换元件，例如激光二极管(LD)、LED、OLED和/或QD。
发明内容
在各种实施例中，本公开涉及密封设备，所述密封设备包括：第一玻璃基板，所述第一玻璃基板具有第一表面，所述第一表面包括空腔阵列，其中所述空腔阵列中的至少一个空腔包含至少一个颜色转换元件；第二玻璃基板；以及至少一个密封件，所述至少一个密封件在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间，所述密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的所述至少一个空腔延伸。本文还公开了包括这种密封设备的显示设备。
本公开还涉及密封设备，所述密封设备包括：第一玻璃基板，所述第一玻璃基板具有第一表面，所述第一表面包括空腔阵列，其中，所述空腔阵列中的至少一个空腔包含颜色转换元件；第二玻璃基板，所述第二玻璃基板定位在所述第一表面上；任选的密封层，所述密封层定位于所述第一与第二玻璃基板之间；以及第一密封件，所述第一密封件形成于所述第一与所述第二玻璃基板之间，所述第一密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的所述至少一个空腔延伸，并且所述第一密封件包括玻璃到玻璃密封件或包括玻璃到密封层到玻璃密封件。
根据各种实施例，所述第二玻璃基板的第二表面可接触所述第一玻璃基板的所述第一表面以在所述第一与第二玻璃基板之间形成密封件。在其他实施例中，可以使用布置在所述基板之间的密封层来形成所述第一与第二玻璃基板之间的密封件。根据另外的实施例，所述颜色转换元件可以选自量子点、荧光染料和/或红色、绿色和/或蓝色磷光体。
本文还公开了密封设备，所述密封设备包括：第一玻璃基板；第二玻璃基板；密封层，所述密封层定位于所述第一与第二玻璃基板之间；以及激光焊接密封件，所述激光焊接密封件形成于所述第一与第二玻璃基板之间，其中，所述激光焊接密封件包括通过非气密密封件加强的气密密封件。在各种实施例中，所述非气密密封和所述气密密封可以基本上重叠。根据另外的实施例，所述密封设备还可以包括包含选自LD、LED、OLED和/或QD的至少一个部件的至少一个空腔。
本文还公开了用于制造密封器件的方法，所述方法包括：使第一玻璃基板的第一表面和第二玻璃基板的第二表面接触密封层以形成密封界面；将以第一预定波长操作的第一激光引导到所述密封界面上以在所述第一与第二玻璃基板之间形成气密密封件；以及将以第二预定波长操作的第二激光引导到所述密封界面上以在所述第一与第二玻璃基板之间形成非气密密封件。
本公开还涉及用于制造密封设备的方法，所述方法包括：将至少一个颜色转换元件放置在第一玻璃基板的第一表面上的空腔阵列中的至少一个空腔中；使第二玻璃基板的第二表面与所述第一玻璃基板的所述第一表面接触，任选地与所述第一基板和第二基板之间的密封层接触，以形成密封界面；以及将以预定波长操作的激光束引导到所述密封界面上以在所述第一基板与所述第二基板之间形成密封件，所述密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的至少一个空腔延伸。
本文还进一步公开了用于制造密封器件的方法，所述方法包括：使第一玻璃基板的第一表面和第二玻璃基板的第二表面与密封层接触以形成密封界面，将以预定波长操作的激光引导到所述密封界面上以在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间形成至少一条密封线，所述至少一条密封线限定至少两个密封区域；以及沿着至少一条分隔线分隔所述至少两个密封区域，其中，所述至少一条密封线和所述至少一条分隔线不相交。
本公开的附加特征和优点将在以下详细描述中予以阐明，并且将部分地从所述描述中对本领域技术人员而言变得容易明显或通过实践本文所描述的方法而被认知，包括以下详细说明书、权利要求书以及附图。
应当理解，前面的总体描述和以下的详细描述都呈现了本公开的各种实施例，并且旨在提供用于理解权利要求书的性质和特性的概述或框架。所述附图被包括在内，以便进一步理解本公开，并结合在本说明书内，并构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的各种实施例，并且与所述描述一起用于解释本公开的原理和操作。
附图说明
当结合以下附图阅读时，可以进一步理解以下详细描述。
图1示出了LCD设备的光学部件；
图2示出了根据本公开的某些实施例的示例性LCD设备的光学部件；
图3示出了根据本公开的各种实施例的密封设备的横截面视图；
图4示出了根据本公开的另一实施例的密封设备的顶视图；
图5A-C示出了根据本公开的某些实施例的用于密封物品的各种激光焊缝；
图6A示出了具有限定多个密封部分的多个激光焊缝以及用于单片化所述密封部分的多条分隔线的物品的顶视图；
图6B示出了图6A的物品的单个密封部分的顶视图；
图6C示出了根据本公开的各种实施例的密封设备的顶视图；
图7示出了在所述分隔相交处和激光焊接线处产生的密封缺陷；
图8示出了没有密封缺陷的相交的焊缝和分隔线；
图9A示出了具有限定多个密封部分的多个激光焊缝以及用于单片化所述密封部分的多条分隔线的物品的顶视图；
图9B示出了图9A的物品的单个密封部分的顶视图；
图9C示出了图9A的物品的四个密封部分的顶视图；
图10示出了用于单片化物品的四个密封部分的分隔线；
图11A示出了具有限定多个密封部分的多个激光焊缝以及用于单片化所述密封部分的多条分隔线的物品的顶视图；
图11B示出了图11A的物品的单个密封部分的顶视图；
图11C示出了根据本公开的各种实施例的密封设备的顶视图；
图12示出了根据本公开的某些实施例的密封设备的顶视图；以及
图13A-B示出了根据本公开的另一实施例的密封设备的顶视图。
具体实施方式
设备
本文公开了密封设备，所述密封设备包括：第一玻璃基板，所述第一玻璃基板具有第一表面，所述第一表面包括空腔阵列，其中所述空腔阵列中的至少一个空腔包含至少一个颜色转换元件；第二玻璃基板；以及至少一个密封件，所述至少一个密封件在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间，所述密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的至少一个空腔延伸。本文还公开了密封设备，所述密封设备包括：第一玻璃基板，所述第一玻璃基板具有第一表面，所述第一表面包括空腔阵列，其中所述空腔阵列中的至少一个空腔包含颜色转换元件；第二玻璃基板，所述第二玻璃基板定位在所述第一表面上；任选的密封层，所述密封层定位于所述第一与第二玻璃基板之间；以及第一密封件，所述第一密封件形成于所述第一与所述第二玻璃基板之间，所述第一密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的所述至少一个空腔延伸，并且所述第一密封件包括玻璃到玻璃密封件或包括玻璃到密封层到玻璃密封件。本文进一步公开了密封设备，所述密封设备包括：第一玻璃基板；第二玻璃基板；密封层，所述密封层定位于所述第一与第二玻璃基板之间；以及激光焊接密封件，所述激光焊接密封件形成于所述第一与第二玻璃基板之间，其中，激光焊接密封包括通过非气密密封件加强的气密密封件。本文还公开了包括这种密封设备的显示设备。
图1描绘了示例性LCD设备的光学部件。参照图1，示出了定位在LED阵列130和背光单元160之间的密封设备110，如填充有量子点的毛细管。如图1所示，所述LED阵列可以包括多个离散LED 140。在这种安排中，这些量子点存在于“死”空间150附近并在其上方，例如，不存在LED的空间。在各种实施例中，这种安排可以引起显著的材料浪费。
图2描绘了根据本公开的各种实施例的示例性背光设备，如LCD。密封设备210定位在LED阵列230和背光单元260之间。如图2所示，密封设备210可以包括空腔阵列，所述空腔阵列包括颜色转换元件220，其可以基本上与LED阵列230中的各个LED 240对准。根据各种实施例，所述密封设备中与所述LED阵列中的“死”空间250相邻的一些或全部区域可以没有或基本上没有颜色转换元件，从而减少材料浪费。
图3是根据本公开的某些实施例的密封设备310的横截面视图。所述设备可以包括第一玻璃基板305，所述第一玻璃基板具有包括空腔阵列315的第一表面(未标记)。所述设备还可以包括具有第二表面(未标记)的第二玻璃基板325，所述第二表面可以接触第一玻璃基板305的所述第一表面，以形成密封(或基板)界面335。空腔315中的至少一个可以包括至少一个颜色转换元件320。空腔315中的至少一个可以与至少一个LED 340基本上对齐，例如在其附近、顶部或下面。所述设备还可以包括在所述第一与第二表面之间的至少一个密封件370，并且在某些实施例中，所述密封件可以围绕空腔315中的至少一个延伸，例如，空腔315中的至少一个包括至少一个颜色转换元件320。
当然，在图3所示的横截面视图中，只有横向于观察平面的密封线是可见的，并且这样的描绘不应限制所附权利要求书的范围。图4提供了密封设备410的一部分的俯视图，其示出了示例性密封图案，其中，至少一个密封件470围绕空腔415中的至少一个延伸。设备410可以包括空的空间445，所述空的空间不包括颜色转换元件。这些空间445可以通过不存在空腔415或者不包括颜色转换元件的空腔415来形成。密封件470可以围绕一个或多个空腔415(如两个或更多个空腔、三个或更多个空腔等等)延伸，或者所述密封件可以单独地或成组地围绕所有空腔415延伸。在一些实施例中，密封件470可以将一些或全部空腔415分隔成离散的密封袋，所述密封袋可以包含例如至少一个颜色转换元件。下面更详细地描述了示例性的密封方法。
如图4所描绘的，所述玻璃基板可以包括至少一个边缘，例如至少两个边缘、至少三个边缘或至少四个边缘，并且所述基板可以在所述边缘处密封。以非限制性示例的方式，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以包括具有四个边缘的矩形或正方形玻璃板，但是其他形状和构造是可以想到的并且旨在落入本公开的范围内。因此，一个或多个密封470可以密封所述设备的边缘和/或围绕空腔415中的至少一个延伸。
在另外的实施例中，至少一个密封件370、470可以包括组合的或加强的密封件，如关于图12进一步详细讨论的。根据另外的实施例，两个玻璃基板可以用布置在其间的密封层密封在一起，其中，所述密封件包括组合的或加强的密封件。例如，所述至少一个密封件可以包括组合的气密密封件和非气密密封件，在一些实施例中，其可以是基本上重叠。不希望受理论束缚，据信可以通过添加非气密密封来加强相对较弱的气密密封，所述非密封密封可与所述气密密封共同延伸。在另外的实施例中，所述非气密密封可以邻近所述气密密封或靠近所述气密密封。
应当理解，可以使用多个密封以任何给定的(多个)图案将所述玻璃基板的各个部分焊接在一起。尽管图4示出了具有矩形形状的密封件，但是应当注意，所述密封件可以具有任何形状和/或尺寸，其可以在整个设备上是均匀的或者可以沿所述设备的长度而不同。此外，虽然图3-4描绘了各自包括颜色转换元件的密封空腔315、415，但是应当理解，各种空腔可以是空的或者没有颜色转换元件，因此这些空空腔视情况而定是密封的或是不密封的。
根据各种实施例，所述密封件或焊缝可以具有范围从约50微米到约1mm的宽度，如从约70微米到约500微米、从约100微米到约300微米、从约120微米到约250微米、从约130微米至约200微米、从约140微米至约180微米或从约150微米至约170微米，包括其间的所有范围和子范围。
所述第一玻璃基板和第二玻璃基板可以包括本领域已知的用于背光显示器(如LCD)的任何玻璃，包括但不限于钠钙硅酸盐、铝硅酸盐、碱金属硅铝酸盐、硼硅酸盐、碱硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱性铝硼硅酸盐以及其他合适的玻璃。在各种实施例中，可以对这些基板进行化学强化和/或热回火。合适的市售基材的非限制性示例包括来自康宁公司(Corning Incorporated)的LotusTM、以及玻璃等等。根据一些非限制性实施例，已经通过离子交换化学强化的玻璃可适合作为基板。
在离子交换过程期间，玻璃板内的在所述玻璃板的表面处或附近的离子可以与例如来自盐浴的更大的金属离子进行交换。将更大的离子结合到所述玻璃中可以通过在近表面区域中产生压缩应力来加强所述板。可以在所述玻璃板的中心区域内诱发相应的拉伸应力以平衡所述压缩应力。
离子交换可以例如通过将玻璃浸入熔融盐浴中一段时间来进行。示例性盐浴包括但不限于KNO3、LiNO3、NaNO3、RbNO3及其组合。所述熔融盐浴的温度和处理时间段可以变化。根据所需应用来确定所述时间和温度是在本领域技术人员的能力范围内。以非限制性示例的方式，所述熔融盐浴可以具有从约400℃至约800℃范围内的温度，如从约400℃至约500℃，并且所述预定时间段可以在从约4小时至约24小时范围内，如从约4小时至约10小时，但是可以设想其他温度和时间组合。以非限制性示例的方式，可以将玻璃浸没在KNO3浴中，例如在约450℃下约6小时，以获得赋予表面压缩应力的富含K的层。
根据各种实施例，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可具有大于约100MPa的压缩应力和大于约10微米的压缩应力层深度(DOL)。在另外的实施例中，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以具有大于约500MPa的压缩应力和大于约20微米的DOL，或大于约700MPa的压缩应力和大于约40微米的DOL。
在非限制性实施例中，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以具有小于或等于约2mm的厚度，例如范围从约0.1mm至约1.5mm、从约0.2mm至约1.1mm、从约0.3mm至约1mm、从约0.4mm至约0.9mm、从约0.5mm至约0.8mm或从约0.6mm至约0.7mm，包括其间的所有范围和子范围。根据各种实施例，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以具有大于0.1mm的厚度，例如大于0.2mm、大于0.3mm、大于0.4mm或大于0.5mm，包括其间的所有范围和子范围。在某些非限制性实施例中，所述第一玻璃基板可以具有范围从约0.3mm至约0.4mm的厚度，并且所述第二玻璃基板可以具有范围从约0.2mm至约0.4mm的厚度。
在各种实施例中，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以是透明的或是基本上透明的。如本文所用的，术语“透明”旨在表示厚度为大约1mm的玻璃基板在光谱的可见光区(420-700nm)中具有大于约80％的透射率。例如，示例性的透明玻璃基板可以在所述可见光范围内具有大于约85％的透射率，如大于约90％或大于约95％，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施例中，示例性玻璃基板可以在紫外线(UV)区域(200-410nm)中具有大于约50％的透射率，如大于约55％、大于约60％、大于约65％、大于约70％、大于约75％、大于约80％、大于约85％、大于约90％、大于约95％或大于约99％的透射率，包括其间的所有范围和子范围。
所述第一玻璃基板可以包括第一表面，并且在某些实施例中，所述第二玻璃基板可以包括第二表面。在各种实施例中，所述第一与第二表面可以是平行的或是基本上平行的。根据本公开的某些方面，所述第一玻璃基板的所述第一表面和所述第二玻璃基板的第二表面可以彼此接触以形成密封(或基板)界面。在图3中描绘了示例性密封界面335。在这些实施例中，密封件370可以直接形成在所述第一与第二玻璃基板之间。
例如，可以在所述密封界面处(例如在所述密封界面上、在所述密封界面下方或在所述密封界面上方)引导以给定波长操作的激光束，以在所述两个基板之间形成密封件。因此，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以是密封基板，例如吸收来自所述激光束的光以在所述基板之间形成焊缝或密封件的基板。在某些实施例中，所述第一基板和/或第二基板可以通过来自激光束的光吸收来加热，并且可以膨胀以形成玻璃到玻璃焊缝或气密密封。根据各种实施例，所述第一基板和/或第二基板可以在所述激光的给定工作波长下具有大于约1cm-1的吸收率，例如大于约5cm-1、大于约10cm-1、15cm-1、大于约20cm-1、大于约30cm-1、大于约40cm-1或大于约50cm-1，包括其间的所有范围和子范围。在其他实施例中，所述基板之一可以在所述激光的给定工作波长下具有小于约1cm-1的吸收率，如小于约0.5cm-1、小于约0.3cm-1或小于约0.1cm-1，包括其间的所有范围和子范围。在另外的实施例中，所述第一玻璃基板在所述激光的工作波长处可以具有大于1cm-1的吸收率，并且第二玻璃基板在所述激光的工作波长处可以具有小于1cm-1的吸收率，反之亦然。
根据本公开的另外的方面，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以在所述激光的工作波长处具有大于约10％的吸收率。例如，所述第一玻璃基板和/或第二玻璃基板可以吸收大于所述激光加工波长的15％、大于约20％、大于约25％、大于约30％、大于约35％、大于约40％、大于约45％、大于约50％、大于约55％或大于约60％。在某些实施例中，所述第一基板和/或第二基板在室温下的初始吸收率可小于所述激光波长的约15％，如范围从所述激光波长的约2％至约10％或从约5％至约8％。在各种实施例中，所述第一基板和/或第二基板的吸收率可以随着加热而增加至大于约20％，如大于约30％、大于约40％、大于约50％、大于约60％或更大。
在各种非限制性实施例中，所述设备可以包括布置在所述第一与第二玻璃基板之间的密封层。在这些实施例中，所述密封层可以接触所述第一玻璃基板的所述第一表面和所述第二玻璃基板的表面。所述密封层可以选自例如在所述激光的工作波长下具有大于约10％的吸收率和/或具有相对较低的玻璃化转变温度(Tg)的玻璃基板。所述玻璃基板可以包括例如玻璃板、玻璃粉、玻璃粉末和玻璃浆料。根据各种实施例，所述密封层可以选自硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、碲酸盐玻璃和硫属化物玻璃，例如磷酸锡、氟磷酸锡和氟硼酸锡。例如在美国专利申请号13/777,584、14/270,827和14/271,797中公开了合适的密封玻璃，每项申请都以其全部内容通过引用结合在此。
通常，合适的密封层材料可以包括低Tg玻璃以及合适的铜或锡的反应性氧化物。通过非限制性示例的方式，所述密封层可以包括Tg小于或等于约400℃的玻璃，如小于或等于约350℃、约300℃、约250℃或约200℃，包括其间的所有范围和子范围。在各种实施例中，所述玻璃在所述激光的工作波长处(室温下)的吸收率可以大于约10％、大于约15％、大于约20％、大于约25％、大于约30％、大于约35％、大于约40％、大于约45％或大于约50％。所述密封层的厚度可以根据应用而变化，并且在某些实施例中可以从约0.1微米至约10微米，如小于约5微米、小于约3微米、小于约2微米、小于约1微米、小于约0.5微米或小于约0.2微米，包括其间的所有范围和子范围。
任选地，所述密封层组成可以包括一种或多种掺杂剂，包括但不限于钨、铈和铌。这种掺杂剂(如果包括的话)可以影响例如密封层的光学性质，并且可以用于控制激光辐射的密封层的吸收。例如，用二氧化铈掺杂可以增加低Tg玻璃阻挡层在激光加工波长处的吸收。另外的合适的密封层材料包括具有小于或等于约1000℃，小于或等于约600℃或小于或等于约400℃的液相线温度的激光吸收低液相线温度(LLT)材料。在其他实施例中，可以选择所述密封层组成以降低用于引起所述第一玻璃基板和/或所述第二玻璃基板的瞬时吸收的活化能。
示例性氟磷酸锡玻璃组成可以在相应的三元相图中按照SnO、SnF2和P2O5的各自的组成来表示。合适的UVA玻璃膜可以包括SnO2、ZnO、TiO2、ITO以及其他低熔点玻璃组成。合适的氟磷酸锡玻璃可以包括20-100mol％SnO、0-50mol％SnF2和0-30mol％P2O5。这些氟磷酸锡玻璃组成可以任选地包括0-10mol％WO3、0-10mol％CeO2和/或0-5mol％Nb2O5。例如，适于形成玻璃密封层的掺杂的氟磷酸锡原料的组成可以包含35至50摩尔百分数的SnO、30至40摩尔百分数的SnF2、15至25摩尔百分数的P2O5和1.5至3摩尔百分数的掺杂剂氧化物(如WO3、CeO2和/或Nb2O5)。根据一个非限制性实施例的氟磷酸锡玻璃组成可以是包含约38.7mol％SnO、39.6mol％SnF2、19.9mol％P2O5和1.8mol％Nb2O5的铌掺杂的氧化锡/氟磷酸锡/五氧化二磷玻璃。可以用于形成这种玻璃层的溅射靶可以包括(以原子摩尔百分比表示)23.04％Sn、15.36％F、12.16％P、48.38％O和1.06％Nb。
根据另一个实施例的磷酸锡玻璃组成可以包含约27％Sn、13％P和60％O，其可以源自溅射靶，所述溅射靶包括(以摩尔百分数)约27％Sn、13％P和60％O。将会理解，本文公开的各种玻璃组成可以指所述沉积层的组成或所述源溅射靶的组成。与氟磷酸锡玻璃组成一样，示例性氟硼酸锡玻璃组成可以表示为(根据各自的三元相图组成)SnO、SnF2和B2O3。合适的氟硼酸锡玻璃组成可以包括20-100mol％SnO、0-50mol％SnF2和0-30mol％B2O3。这些氟硼酸锡玻璃组成可以任选地包括0-10mol％WO3、0-10mol％CeO2和/或0-5mol％Nb2O5。
当所述设备包括密封层时，可以通过所述密封层在所述第一与第二玻璃基板之间形成密封件。例如，可以在所述密封层(或密封界面)处引导以给定波长操作的激光束，以在所述两个基板之间形成密封或焊接。不希望受理论束缚，相信由所述密封层对来自所述激光束的光的吸收以及由所述玻璃基板引起的瞬态吸收可以引起所述密封层和所述玻璃基板的局部加热和熔化，从而在所述两个基板之间形成玻璃到玻璃焊缝。如在未决的共同拥有的美国专利申请号13/777,584、14/270,827和14/271,797中所述的，可以形成示例性的玻璃到玻璃焊缝，每项申请都以其全部内容通过引用结合在此。
所述第一玻璃基板可以包括第一表面以及布置在所述第一表面上的空腔阵列。在图3-4中描绘了示例性的空腔阵列。尽管这些附图将空腔315、415描绘为具有基本上矩形的轮廓，但是应当理解，根据给定应用的需要，所述空腔可以具有任何给定的形状或尺寸。例如，所述空腔可以具有正方形、圆形或椭圆形形状，或不规则形状等等。此外，虽然所述空腔被描绘为以基本上均匀的方式间隔开，但是应当理解，所述空腔之间的间隔可以是不规则的或者是可以被选择以匹配给定的LED阵列图案的任何图案。
例如，用于背光设备的典型LED阵列可以包括LED，所述LED封装具有范围从约0.3mm至约5mm的高度，如从约0.5mm至约3mm或从约1mm至约2mm；具有范围从约0.5mm至约5mm的长度，如从约2mm至约3mm或约1mm；以及具有范围从约0.3mm至约5mm封装体的宽度，如从约0.5mm至约3mm或约1mm至约2mm，包括其间的所有范围和子范围。LED可以间隔开范围从约3mm至约50mm的距离，如从约5mm至约40mm、从约10mm至约30mm、从约12mm至约20mm或从约15mm至约18mm，包括其间的所有范围和子范围。当然，所述LED阵列的尺寸和间隔可以根据例如所述显示器的亮度和/或总功率而变化。因此，所述空腔的尺寸和间隔同样可以变化以匹配或基本上匹配给定的LED阵列。
所述第一玻璃基板的所述第一表面上的空腔可以具有任何给定的深度，所述深度可以酌情选择，例如针对要放置在所述空腔中的颜色转换元件的类型和/或量。通过非限制性实施例的方式，所述第一表面上的空腔可以延伸至深度小于约1mm，如小于约0.5mm、小于约0.4mm、小于约0.3mm、小于约0.2mm、小于约0.1mm、小于约0.05mm或小于约0.02mm，包括其间的所有范围和子范围。可以设想，所述空腔阵列可以包括具有相同或不同深度、相同或不同形状和/或相同或不同尺寸的空腔。
所述空腔阵列中的至少一个空腔可以包括至少一个颜色转换元件。如本文所使用的，术语“颜色转换元件”及其变型可以表示例如能够接收光并将所述光转换成不同波长(例如更长波长)的元件。例如，所述颜色转换元件或“颜色转换器”可以选自量子点、荧光染料(例如香豆素和罗丹明等)和/或磷光体(例如红色、绿色和/或蓝色磷光体)。根据各种实施例，所述颜色转换元件可以选自绿色和红色磷光体。例如，当用蓝光、UV光或近UV光照射时，磷光体可以将所述光转换成更长的红色、黄色、绿色或蓝色波长。此外，示例性颜色转换元件可以包括在用蓝光、UV光或近UV光照射时在红色和绿色波长中发射的量子点。
根据另外的实施例，所述第一玻璃基板或第二玻璃基板的表面可以包括至少一个空腔，所述至少一个空腔包含至少一个选自发光结构和/或颜色转换元件的部件。例如，所述至少一个空腔可以包括激光二极管(LD)、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)和/或一个或多个量子点(QD)。在某些实施例中，所述至少一个空腔可以包括至少一个LED和/或至少一个QD。
在各种实施例中，所述第一玻璃基板和第二玻璃基板可以如本文所公开地密封在一起，以产生玻璃到玻璃焊缝。在某些实施例中，所述密封件可以是气密密封件，例如，在所述设备中形成一个或多个不透气的和/或防水的袋。例如，可以气密地密封包含至少一个颜色转换元件的至少一个空腔，使得所述空腔不透或基本上不透水、湿气、空气和/或其他污染物。通过非限制性示例的方式，气密密封可以被配置为将氧的蒸腾(扩散)限制为小于约10-2cm3/m2/天(例如，小于约10-3/cm3/m2/天)，并且将水的蒸腾限制为约10-2g/m2/天(例如，小于约10-3、10-4、10-5或10-6g/m2/天)。在各种实施例中，气密密封可以基本上防止水、湿气和/或空气与由所述气密密封保护的部件接触。
因此，本文公开的密封设备可以包括可根据需要间隔开的密封空腔阵列，所述密封空腔阵列的至少一部分可以包括至少一种颜色转换元件，如量子点。这种配置能够提供用于背光设备(如LCD设备)的光学部件，其可以在邻近LED部件的区域中提供颜色转换元件，而在邻近“死”空间的区域(例如，不邻近LED部件的区域)中没有颜色转换元件的材料浪费。或者，本文公开的密封设备可以包括单个空腔，所述单个空腔可以包括发光结构和/或颜色转换元件。
根据某些方面，密封设备的总厚度可以小于约2mm，如小于约1.5mm、小于约1mm或小于约0.5mm，包括其间的所有范围和子范围。例如，所述密封设备的厚度可以在从约0.3mm至约1mm范围内，如从约0.4mm至约0.9mm、从约0.5mm至约0.8mm或从约0.6mm至约0.7mm，包括其间的所有范围和子范围。
虽然图2-4中描绘的实施例构想了一维(例如，单行)的空腔和LED，但是应当理解，本文公开的密封设备也可以用于二维阵列(例如，多于一行和/或在多于一个方向上延伸)。因此，所述密封设备的高度和长度尺寸可以根据需要变化以适合所选择的1D或2D LED阵列。例如，所述密封设备可以具有范围从约0.3mm至约1.5m的长度，如从约1mm至约1m、从约1cm至约500cm、从约10cm至约250cm或从约50cm至约100cm，包括其间的所有范围和子范围。所述密封设备的高度同样可以在从约0.3mm至约1.5m范围内，如从约1mm至约1m、从约1cm至约500cm、从约10cm至约250cm或从约50cm至约100cm，包括其间的所有范围和子范围。
本文公开的密封设备可用于各种显示设备，包括但不限于背光显示器(如LCD)，其可以包括各种附加部件。可以使用一个或多个光源，例如发光二极管(LED)或冷阴极荧光灯(CCFL)。传统的LCD可以使用用颜色转换磷光体封装体的LED或CCFL来产生白光。根据本公开的各个方面，采用所公开的密封设备的显示设备可包括发射蓝光(UV光，大约200-410nm)，如近UV光(大约300-410nm)的至少一个光源。
示例性LCD设备还可包括各种传统部件，如反射器、光导、漫射器、一个或多个棱镜膜、反射偏振器、一个或多个线性偏振器、薄膜晶体管(TFT)阵列、液晶层和/或滤色器。在各种实施例中，反射器可以用于将再循环的光通过光导发回。所述反射器可以反射例如高达约85％的光，并且可以使其角度和偏振性质随机化。然后，所述光可以通过光导，这样可以将光导向所述LCD。漫射器可以用于改善所述光的空间均匀性。第一棱镜膜可以以高角度向反射器反射光以用于再循环，并且可用于在向前方向上聚集光。第二棱镜膜可以与所述第一棱镜膜正交地定位，并且可以以相同的方式但沿着正交轴线起作用。
反射偏振器可将一个偏振的光反射回所述反射器而用于再循环，并且可以用于将光聚集成单偏振。可以采用第一线性偏振器以仅允许具有单偏振的光通过。TFT阵列可包括允许所述显示器的每个子像素的电压寻址的有源开关元件。液晶层可包括电光材料，所述液晶层的结构在施加电场时旋转，从而导致通过所述液晶层的任何光的偏振旋转。滤色器可包括与可产生所述显示颜色的子像素对准的红色、绿色和蓝色滤光器的阵列。最后，可以使用第二线性偏振器来过滤任何未旋转的光。
方法
本文公开了用于制造密封设备的方法，所述方法包括：将至少一个颜色转换元件放置在第一玻璃基板的第一表面上的空腔阵列中的至少一个空腔中；使第二玻璃基板的第二表面与所述第一玻璃基板的所述第一表面接触以形成密封界面；以及将以预定波长操作的激光束引导到所述密封界面上以在所述第一基板和所述第二基板之间形成密封件，所述密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的至少一个空腔延伸。
本文还公开了用于制造密封设备的方法，所述方法包括：将至少一个颜色转换元件放置在第一玻璃基板的第一表面上的空腔阵列中的至少一个空腔中；使密封层与所述第一玻璃基板的所述第一表面接触；使第二玻璃基板与所述密封层接触，使得所述密封层布置在所述第一与所述第二玻璃基板之间；以及将以预定波长操作的激光束引导到所述密封层上以在所述第一基板和所述第二基板之间形成密封件，所述密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的至少一个空腔延伸。
可以使用本领域已知的任何方法将所述至少一个颜色转换元件引入或放置在所述空腔阵列中的至少一个空腔中。例如，根据所述空腔的尺寸和取向，可以将所述颜色转换元件沉积、印刷或图案化到相应的空腔中。根据各种实施例，放置在所述空腔中的颜色转换元件被密封(例如气密地密封)在所述空腔中，以形成颜色转换元件的离散的、间隔开的袋。
本文还公开了用于制造密封器件的方法，所述方法包括：使第一玻璃基板的第一表面和第二玻璃基板的第二表面接触密封层以形成密封界面；将以第一预定波长操作的第一激光引导到所述密封界面上以在所述第一与第二玻璃基板之间形成气密密封件；以及将以第二预定波长操作的第二激光引导到所述密封界面上以在所述第一与第二玻璃基板之间形成非气密密封件。
本文还进一步公开了用于制造密封器件的方法，所述方法包括：使第一玻璃基板的第一表面和第二玻璃基板的第二表面与密封层接触以形成密封界面，将以预定波长操作的激光引导到所述密封界面上以在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间形成至少一条密封线，所述至少一条密封线限定至少两个密封区域；以及沿着至少一条分隔线分隔所述至少两个密封区域，其中，所述至少一条密封线和所述至少一条分隔线不相交。
根据本文公开的方法，所述第一玻璃基板和第二玻璃基板以及任选的所述密封层可以接触以形成密封界面。所述密封界面在本文中被称为所述第一玻璃基板的所述第一表面和所述第二玻璃基板的第二表面之间的接触点，或这些表面与所述密封层之间的接触点，例如通过焊接或密封接合的表面的会合。可以通过本领域已知的任何方法使所述基板和/或密封层接触，并且在某些实施例中，可以使用力(例如施加的压缩力)使所述基板和/或密封层接触。以非限制性示例的方式，所述基板可以安排在两个板之间并压在一起。在某些实施例中，夹具、支架、真空卡盘和/或其他固定设备可用于施加压缩力，以便确保在所述密封界面处的良好接触。根据各种非限制性实施例，可以使用两个二氧化硅板，但是可以设想包含其他材料的板。有利地，如果使用板，则邻近所述激光的板可以是透明的和/或可以在所述激光波长处具有最小吸收率，以便确保所述激光束光聚集在所述密封界面处。所述相对的板(例如，远离所述激光的板)在一些实施例中可以是透明的，但是也可以由任何合适的材料构成。
在一些实施例中，所述方法可以包括：在所述第一玻璃基板的密封(例如，第一)表面上形成第一密封层和/或在所述第二玻璃基板的密封(例如，第二)表面上形成第二密封层，使所述密封层和/或密封表面的至少一部分物理接触，以及加热所述(多个)密封层以局部熔化所述(多个)密封层和所述密封表面，以在所述第一与第二玻璃基板之间形成玻璃到玻璃焊缝。根据各种实施例，使用低熔解温度玻璃层的密封可以通过局部加热、熔化并且随后冷却位于所述密封界面附近的密封层和玻璃基板材料来实现。
本公开的实施例还提供了一种激光密封工艺，例如激光焊接、扩散焊接等，其依赖于由于外在色心(例如，杂质或掺杂剂)或所述玻璃固有的固有色心所造成的在入射激光波长下的所述玻璃基板内的色心形成，与示例性吸收密封层结合。使用这些材料的焊缝可以提供具有足够的UV吸收率的可见光透射，以启动稳态温和的扩散焊接。这些材料还可以提供具有适于扩散焊接的局部密封温度的透明激光焊缝。这种扩散焊接可以导致相应玻璃基板的低功率和低温激光焊接，并且可以以有效和快速的焊接速度产生优良的透明焊缝。根据本公开的实施例的示例性激光焊接工艺还可以依赖于超过色心形成的玻璃的光诱导吸收性质，以包括温度引起的吸收。
激光器可以用于在所述第一与第二玻璃基板之间形成密封件，并且可从用于玻璃基板焊接的本领域已知的任何合适的激光器中选择。例如，激光器可以发射UV波长(约350nm-410nm)、可见光波长(约420nm-700nm)或NIR波长(约750nm-1400nm)的光。在某些实施例中，可使用在约355nm或任何其他合适的UV波长下操作的高重复脉冲UV激光器。在其他实施例中，可以使用在约532nm或任何其他合适的可见光波长下操作的连续波激光器。在另外的实施例中，可以使用在约810nm或任何其他合适的NIR波长下操作的近红外激光器。根据各种实施例，所述激光器可以在范围从约300nm到约1600nm的预定波长下操作，如从约350nm到约1400nm、从约400nm到约1000nm、从约450nm到约750nm、从约500nm至约700nm或从约600nm至约650nm，包括其间的所有范围和子范围。
根据各种实施例，所述激光束可以在大于约3W的平均功率下操作，例如，范围从约6W至约15kW，如从约7W至约12kW、从约8W至约11kW或从约9W至约10kW，包括其间的所有范围和子范围。在另外的实施例中，所述激光束可以具有范围从约0.2W到约50W的平均功率，如从约0.5W到约40W、从约1W到约30W、从约2W到约25W、从约3W至约20W、从约4W至约15W、从约5W至约12W、从约6W至约10W或从约7W至约8W，包括其间的所有范围和子范围。
所述激光器可以在任何频率下操作，并且在某些实施例中，可以以准连续或连续的方式操作。在其他实施例中，所述激光器可以在具有多个尖峰的尖峰模式下操作，尖峰中的单个脉冲之间的时间间隔在大约50kHz或在100kHz到1MHz之间，或在10kHz和10MHz之间，包括其间的所有范围和子范围。在一些非限制性单脉冲实施例中，所述激光器的在相邻脉冲(重复频率)之间的频率或时间间隔为范围从约1kHz到约5MHz，如从约1kHz到约30kHz或从约200kHz到约1MHz，例如从约1MHz到约3MHz，包括其间的所有范围和子范围。根据各种实施例，所述激光器可以具有大于约1MHz的重复频率。
所述脉冲的持续时间或脉冲宽度可以变化，例如，在某些实施例中，所述持续时间可以小于约50ns。在其他实施例中，所述脉冲宽度或持续时间可以小于约10ns，如小于约1ns、小于约10ps或小于约1ps。在未决的共同拥有的美国专利申请号13/777,584、14/270,827和14/271,797中描述了用于形成玻璃到玻璃焊缝和其他示例性密封的其他示例性激光器及其方法，每项申请都以其全部内容通过引用结合在此。
本文公开的方法可以用于例如通过调节焊接形态或性质来产生气密密封和非气密密封的封装体。例如，如图5A-C所示，可使用脉冲或调制连续波(CW)激光器创建各种焊接图案。脉冲激光器可以包括以脉冲或尖峰形式而不是以连续波形式发射能量的任何激光器。脉冲激光器可以在短时间内周期性地发射光/能量的脉冲，否则被称为“脉冲串”。连续波(CW)激光器也可以与调制一起使用，例如通过以所需的间隔打开和关闭所述激光器。
根据各种实施例，所述光束可以被引导并聚焦在所述密封界面上、在密封界面下方或在密封界面上方，使得所述界面上的束斑直径可小于约1mm。例如，束斑直径可以小于约500微米，如小于约400微米、小于约300微米、或小于约200微米、小于约100微米、小于50微米或小于20微米，包括其间的所有范围和子范围。在一些实施例中，所述束斑直径可以在从约10微米至约500微米范围内，如从约50微米至约250微米、从约75微米至约200微米或从约100微米至约150微米，包括其间的所有范围和子范围。
所述激光束可以沿着所述基板被扫描或平移，或者所述基板可以使用任何预定路径相对于所述激光平移以产生任何图案，如正方形、矩形、圆形、椭圆形或任何其他合适的图案或形状，以例如气密地或非气密地密封所述设备中的一个或多个空腔。所述激光束(或基板)沿着所述界面移动的平移速度可以根据应用而变化，并且可以取决于例如所述第一基板和第二基板的组成和/或焦距配置和/或激光功率、频率和/或波长。在某些实施例中，所述激光可以具有范围从约1mm/s至约1000mm/s的平移速度，例如从约10mm/s至约500mm/s或从约50mm/s至约700mm/s，如大于约100mm/s、大于约200mm/s、大于约300mm/s、大于约400mm/s、大于约500mm/s或大于约600mm/s，包括其间的所有范围和子范围。
所述激光(或物品)平移的速度在这里被称为平移速度(V)。在所述密封界面处的激光束(D)的光点直径也可以影响所述激光焊缝的强度、图案和/或形态。最后，脉冲激光器的重复频率(rp)或CW激光器的调制速度(rm)可以影响所得到的激光焊接线。在某些实施例中，脉冲激光器可以以大于所述激光束在所述密封界面处的光点直径与所述激光束的重复频率(rp)的乘积的平移速度(V)根据公式(1)进行操作：
V/(D*rp)>1 (1)
类似地，调制CW激光器可以以大于所述激光束在密封界面(D)处的光点直径与激光束(rm)的调制速度的乘积的平移速度(V)根据以下公式(1’)进行操作：
V/(D*rm)>1 (1’)
当然，对于给定的平移速度，光点直径D、重复频率rp和/或调制速度rm也可以改变以满足公式(1)或(1’)。在这些参数下操作的激光可以产生包含如图5A所示的各个“光点”的不重叠的激光焊缝。例如，激光脉冲之间的时间(1/rp或1/rm)可以大于所述激光在单个焊点上花费的平均时间量，也称为“停留时间”(D/V)。在一些实施例中，V/(D*rp)或V/(D*rm)可以为从约1.05至约10，如从约1.1至约8、从约1.2至约7、从约1.3至约6、从约1.4至约5、从约1.5至约4、从约1.6至约3、从约1.7至约2或从约1.8至约1.9，包括其间的所有范围和子范围。这种焊接图案可以用于例如根据本公开的各种实施例产生非气密密封。
在其他实施例中，脉冲激光器可以以小于或等于光点直径(D)与重复频率(rp)的乘积的平移速度(V)根据以下公式(2)进行操作：
V/(D*rp)≤1 (2)
类似地，调制CW激光器可以以小于或等于所述激光束在密封界面(D)处的光点直径与激光束(rm)的调制速度的乘积的平移速度(V)根据以下公式(2’)进行操作：
V/(D*rm)≤1 (2’)
当然，对于给定的平移速度，光点直径D、重复频率rp和/或调制速度rm也可以改变以满足公式(2)或(2’)。在这样的参数下操作可以产生包括如图5B所示的连续“光点”或如图5C所示接近连续线的重叠激光焊缝(例如，当rm增加到无穷大时)。例如，激光脉冲(1/rp或1/rm)之间的时间可以小于或等于“停留时间”(D/V)。在一些实施例中，V/(D*rp)或V/(D*rm)可以在从约0.01至约1范围内，如从约0.05至约0.9、从约0.1至约0.8、从约0.2至约0.7、从约0.3至约0.6或从约0.4至约0.5，包括其间的所有范围和子范围。这些焊接图案可以用于例如根据本公开的各种实施例产生气密密封。
根据本文公开的各种实施例，可以改变激光波长、脉冲持续时间、重复频率、平均功率、聚焦条件以及其他相关参数，以便产生足以将所述第一基板和第二基板直接地或通过密封层焊接在一起的能量。本领域技术人员能够根据需要改变这些参数以用于所需的应用。在各种实施例中，所述激光能量密度(或强度)低于所述第一基板和/或第二基板的损伤阈值，例如，所述激光器在足以将所述基板焊接在一起的条件下操作，但不会强烈到损坏所述基板。在某些实施例中，所述激光束可以以小于或等于所述激光束在所述密封界面处的直径与所述激光束的重复频率的乘积的平移速度进行操作。
所述激光可以沿着所述基板平移(或反之亦然)以产生任何所需的图案。例如，所述激光可以被平移以产生图6A描绘的非限制性图案。具体地，所述激光可以聚焦在物品600的密封界面上或附近，以产生激光焊接线603(实线)。这些激光焊接线可以重叠以形成激光焊接密封部分601的网格，其中，每条激光焊接线形成围绕每个密封部分601延伸的密封件的一部分。例如，焊接线603可以形成围绕部分601a、601b、601c等的密封件的全部或一部分。如下面更详细地讨论的，然后可以通过沿着分隔线或切割线607(虚线)的机械分隔(例如切割)将各个部分601与物品600分隔开。在所描绘的非限制性实施例中，焊接线603和分隔线可以彼此交叉，或者如参照图9-11所讨论的，所述焊接线和分隔线可以不相交。
参照图6B，其描绘了已经与图6A中描绘的物品600分隔开的示例性密封部分101，每个部分的密封件可以由在四个分隔点605a、605b、605c、605d处相交的四条激光焊接线603a、603b、603c、603d来限定。根据各种实施例，所述激光焊接线在所述焊接线的相交点(106a、b、c、d)和/或非交叉部分处没有或基本上没有缺陷。在沿着分隔线607单片化之后，可以产生图6C所描绘的一个或多个密封设备610，这些设备任选地包括密封在其中的工件620，如LD、LED、OLED、QD等等。可替代地，尽管在图6A-C中未示出，但是物品600可以被分成两个或更多个部件，每个部件包括一个或多个密封部分601，例如两个、三个、四个、五个或更多个密封部分(参见例如图13A)。
不希望受理论束缚，相信本文公开的方法产生可以重叠的焊缝，而不会导致否则可能损伤所述密封的强度和/或气密性的任何实质性缺陷。还应注意，本文公开的密封方法不同于现有技术的粉密封方法，其中所述激光焊接线的重叠(例如，将所述粉暴露于激光能量两次)可以损坏所述粉并损害所述密封的气密性。当然，虽然图6A-C示出由四条重叠的焊接线603形成的方形密封，但是应当理解，具有任何形状的密封可以由任何数量的焊接线形成。此外，物品不需要包括与图6A所示的尺寸和/或形状相同的密封部分，但是在一些实施例中，物品可以包括具有基本上相同的尺寸和/或形状的多个密封部分。
图7描绘了具有焊接线703的物品，其中，沿着与焊接线703相交的分隔线或切割线707来切割所述物品。如所示出的，沿着线707的单片化或分隔可导致在分隔线707和激光焊接线703之间的相交点111附近的激光焊接线703中形成一个或多个缺陷709。这样的缺陷可以沿着焊接线703扩展，并且可能最终损害密封部分的完整性。例如，图7中的缺陷709可以扩展到激光焊接线703之间的相交点705。根据各种实施例，可能期望焊接两个玻璃基板以形成多个密封部分，并且分隔或单片化所述部分，而不会在所述焊接线和/或所述密封件中围绕每个部分形成缺陷。例如，图8示出了具有沿着不包括这种缺陷的分隔线或切割线807切割的焊接线803的玻璃物品。
在一些非限制性实施例中，通过在玻璃物品上产生不相交的焊接线和分隔线以产生多个密封设备，可以减少或消除密封缺陷。将关于图9-11来讨论这些非限制性实施例。图9A描绘了包括限定多个密封部分901的多条焊接线903(实线)的物品900，其可以通过沿着分隔线907(虚线)切割而单片化。如图所示，根据这些和其他非限制性实施例，分隔线907可以不与焊接线903相交。参照图9B，其描绘了与图9A中描绘的物品900分隔开的示例性密封部分901，每个部分的密封件可以由在四个分隔点905a、905b、905c、905d处相交的四条激光焊接线903a、903b、903c、903d来限定。根据各种实施例，所述激光焊接线在所述焊接线的相交点(905a、b、c、d)和/或非交叉部分处没有或基本上没有缺陷。
图9A中所描绘的图案可以通过各种非限制性方法形成。例如，激光可以沿着预定路径(例如直线)中的玻璃基板平移，并且被调制(或打开和关闭)以形成分段图案。例如，如图9C所示，其示出了图9A中描绘的物品的放大部分，激光可以沿着预定路径(a、b、c、d)平移以形成激光焊接部(由实线表示)和间隙(由虚线表示)。可以例如通过调制所述激光以形成所需图案来形成间隙。可替代地，所述激光器可以在具有或不具有调制的脉冲或连续模式下操作，并且屏蔽掩模可以放置在所述玻璃基板上，以防止在所述预定位置吸收来自所述激光器的能量。合适的屏蔽掩模可以包括例如反射材料，如金属膜，例如银、铂、金、铜等。
虽然图9A-C描绘了由四条焊接线903形成的正方形密封，但是应当理解，任何数量的焊接线903可以用于形成任何尺寸或形状的密封。此外，物品不需要包括与图9A所示的尺寸和/或形状相同的密封部分，但是在一些实施例中，玻璃物品可以包括具有基本上相同的尺寸和/或形状的多个密封部分。最后，虽然图9A-C描绘了没有延伸超过相交点905(a、b、c、d)的焊接线903，但是应当理解，所述焊接线可以在一定程度上延伸经过相交点905，这取决于所述激光器的参数，例如调制速度、重复频率、平移速度和/或在所述玻璃物品上使用的任何掩模。图10描绘了具有在点1005处(并且延伸经过点1005)的焊接线1003的玻璃物品，其中，沿着不与焊接线1003相交的分隔线或切割线1007切割所述物品。
在另一个实施例中，可以操作所述激光器以产生具有图11A描绘的密封图案的物品。所描绘的图案可以例如通过单独地产生每条激光焊接线1103以产生每个密封部分1101来实现。例如，所述激光可以平移以产生如图11A所示的连续的、离散的回路形式的焊接线1103。然后可以将所述激光平移到不同的位置以形成另一个离散回路。所述连续回路可以具有任何所需的形状，如圆形、椭圆形、具有圆角的正方形、具有圆角的矩形等等。在各种实施例中，激光焊接线1103可以形成在不与分隔线或切割线1107相交的回路中。如图11B所示，这种连续回路可以由仅包括一个激光焊缝重叠的点1105的单个激光焊接线形成。根据各种实施例，与多于一个交叉相比，由于存在单个相交点，图11A-B中描绘的连续回路形图案可能是有利的(例如，如图6A-B和9A-C所示)。在沿着分隔线1107单片化之后，可以产生图11C所描绘的一个或多个密封设备1110，这些设备任选地包括密封在其中的工件1120，如LD、LED、OLED、QD等等。可替代地，尽管在图11A-C中未示出，但是物品1100可以被分成两个或更多个部件，每个部件包括一个或多个密封部分1101，例如两个、三个、四个、五个或更多个密封部分(参见例如图13A)。
如图13A所描绘的，物品1300可以沿着焊接线1303密封并沿着分隔线1307单片化，以产生包括两个或更多个密封隔室的一个或多个密封设备。例如，可以产生包括两个密封隔室1301a和1301b的密封设备。当然，所描绘的实施例不是限制性的，并且包括三个或更多个密封隔室(例如四个或更多、五个或更多等)的密封设备可以类似地制造并且旨在落入本公开的范围内。以非限制性示例的方式，物品可以被密封并单片化以产生图3或图4所描绘的多个密封设备。包括多个密封空腔的密封设备可以用于各种应用中，例如，在每个空腔中包括不同颜色转换元件的设备。
在一些实施例中，有可能两个或更多个密封隔室1301a和1301b可以包括相同或不同类型的颜色转换元件，例如发射不同波长的OLED或QD。例如，在一些实施例中，空腔可以包括发射绿色和红色波长的颜色转换元件，以在所述空腔中产生红-绿-蓝(RGB)光谱。然而，根据其他实施例，有可能单个空腔仅包括发射相同波长的颜色转换元件，例如仅包括绿色发射元件的空腔或仅包括红色发射元件的空腔，其可以任选地与空空腔(例如发射蓝光)配成对。使用这样的配置，密封设备可以包括单独发出单一颜色的空腔，所述颜色一起可以产生所述RGB光谱。
如图13B所示，物品1300可以沿着焊接线1303密封并沿着分隔线1307单片化，以产生包括彼此连接或连通的两个或更多个空腔的一个或多个密封设备。例如，可以产生包括两个连接的空腔1301a’和1301b’的密封设备。当然，所描绘的实施例不是限制性的，并且包括三个或更多个相连的空腔(例如四个或更多、五个或更多等)的密封设备可以类似地制造并且旨在落入本公开的范围内。如图13B所示，所述空腔可以通过用于空腔之间的部分连接的局部密封线分隔开，或者可以不受限制地解除两个空腔之间的区域。包括多个互连空腔的密封设备可以用于各种各样的应用中，例如包括电子设备、发光结构和/或颜色转换元件的设备，其可进一步受益于另一个部件的存在，如吸气剂或类似部件。在一些实施例中，吸气剂可以放置在与另一个空腔1301b’互连的空腔1301a’中，以帮助在所述密封设备内维持真空和/或去除所述设备内的任何残余气体。
在另外的实施例中，本文公开的方法可以用于形成气密密封和非气密密封的组合，如通过将其与更强的非气密密封相组合来加强较弱的气密密封。例如，参照图12，可以产生第一气密密封1203a以将两个基板密封在一起以形成物品1210(任选地封装工件1220)，并且随后可以形成第二非气密密封1203b，例如，基本上沿着与气密密封1203a相同的密封路径，以形成加强的组合密封。在一些实施例中，所述气密密封和非气密密封可以基本上重叠或基本共同延伸。在其他实施例中，气密密封和非气密密封可以彼此相邻或接近。使用激光参数的任何所需的组合，可以如本文公开的那样形成气密密封和非气密密封。例如，以第一预定波长操作的第一激光可以用于产生气密密封(例如根据V/(D*r)≤1)。随后可以使用以第二预定波长操作的第二激光以形成非气密密封(例如，根据公式V/(D*r)>1)。在一些实施例中，可以首先形成非气密密封，然后形成气密密封。根据另外的实施例，所述第一激光和第二激光可以是相同的或是不同的，并且可以在相同或不同的波长下操作。当然，虽然图12描绘了密封1203a和1203b的特定图案和/或间隔，但是应当理解，图案、间隔、尺寸等的任何组合可以用于为任何给定应用形成组合密封。
应当理解，各种公开的实施例可以涉及结合所述特定实施例描述的特定特征、元件或步骤。还将理解，虽然关于一个特定实施例描述的特定特征、元件或步骤可以以各种未示出的组合或排列互换或与替代实施例组合。
还应当理解，除非明确指出是相反的，否则如本文所使用的术语“所述(the)”、“一个(a)”或“一个(an)”是指“至少一个(at leastone)”，并且不应限于“仅一个(only one)”。因此，例如，对“光源(a lightsource)”的引用包括具有两个或更多个这种光源的示例，除非上下文另有明确指示。同样，“多个(plurality)”或“阵列(array)”旨在表示“多于一个(more than one)”。因此，“多个(plurality)”空腔或“阵列(array)”空腔包括两个或更多个这样的元件，如三个或更多个这样的空腔等。
范围在此可以被表达为从“约(about)”一个具体值和/或到“约(about)”另一个具体值。当表达这样的范围时，示例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约(about)”将值表示为近似值时，应当理解的是所述特定值形成了另一方面。还应当理解，每个范围的端点相对于另一个端点以及独立于另一个端点都是有效的。
如本文所使用的术语“基本(substantial)”，“基本上(substantially)”及其变型旨在注意所描述的特征等于或近似等于值或描述。例如，“基本上平面的”表面旨在表示平面的或近似平面的表面。此外，如上所定义，“基本上相似”旨在表示两个值相等或近似相等。
除非另有明确说明，否则不打算将本文所阐述的任何方法解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，在方法权利要求实际上不叙述其步骤遵循的顺序或者在权利要求书或描述中没有另外具体地说明步骤被限制为特定顺序的情况下，不打算推断任何特定的顺序。
尽管可以使用过渡短语“包括(comprising)”来公开特定实施例的各种特征、元件或步骤，但是应当理解，隐含那些包括可能使用过渡短语“由...组成(consisting)”或“基本上由...组成(consisting essentially of)”描述的替代实施例。因此，例如，包括A+B+C的设备的暗示的替代实施例包括其中设备由A+B+C组成的实施例以及其中设备基本上由A+B+C组成的实施例。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。由于本领域技术人员可以想到包括本公开的精神和实质的所公开的实施例的修改组合、子组合和变型，本公开应当被解释为包括所附权利要求及其等同物的范围内的一切。

Claims (41)

1.一种密封设备，包括：
第一玻璃基板，所述第一玻璃基板具有第一表面，所述第一表面包括空腔阵列，其中，所述空腔阵列中的至少一个空腔包含至少一个颜色转换元件；
第二玻璃基板；以及
至少一个密封件，所述至少一个密封件在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间，所述密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的所述至少一个空腔延伸。
2.如权利要求1所述的密封设备，其中，能相同或不同的所述第一和第二玻璃基板包括选自以下各项的玻璃：铝硅酸盐玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃和碱铝硼硅酸盐玻璃。
3.如权利要求1所述的密封设备，其中，所述第一和第二玻璃基板具有范围从约0.1mm至约2mm的能相同或不同的厚度。
4.如权利要求1所述的密封设备，其中，所述空腔阵列中的每个空腔具有范围从约0.02mm至约1mm的深度。
5.如权利要求1所述的密封设备，其中，所述至少一个颜色转换元件选自量子点、荧光染料、红色磷光体、绿色磷光体、以及蓝色磷光体、及其组合。
6.如权利要求1所述的密封设备，其中，所述第二玻璃基板包括与所述第一玻璃基板的所述第一表面接触的第二表面，并且在所述第一与第二表面之间形成所述至少一个密封件。
7.如权利要求1所述的密封设备，其中，所述至少一个密封件包括玻璃到玻璃焊缝。
8.如权利要求1所述的密封设备，还包括密封层，所述密封层布置在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间并且接触所述第一玻璃基板的所述第一表面和所述第二玻璃基板的第二表面。
9.如权利要求8所述的密封设备，其中，所述密封层选自具有小于或等于约400℃的玻璃化转变温度的玻璃。
10.如权利要求8所述的密封设备，其中，所述密封层选自在预定激光波长下具有大于约10％的吸收率的玻璃。
11.如权利要求8所述的密封设备，其中，所述密封层具有范围从约0.1微米到10微米的厚度。
12.一种显示设备，所述显示设备包括如权利要求1所述的密封设备以及任选地至少一个部件，所述至少一个部件选自光源、光导、棱镜膜、线性偏振器、反射偏振器、薄膜晶体管、液晶层、滤色器及其组合。
13.如权利要求12所述的显示设备，其中，所述光源包括LED阵列，并且其中，所述密封设备中的所述空腔阵列基本上与所述LED阵列对准。
14.一种密封设备，包括：
第一玻璃基板，所述第一玻璃基板具有第一表面，所述第一表面包括空腔阵列，其中，所述空腔阵列中的至少一个空腔包含颜色转换元件；
第二玻璃基板，所述第二玻璃基板定位在所述第一表面上；
任选的密封层，所述密封层定位在所述第一与第二玻璃基板之间；以及
第一密封件，所述第一密封件形成于所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间，所述第一密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的所述至少一个空腔延伸，并且所述第一密封件包括玻璃到玻璃密封件或包括玻璃到密封层到玻璃密封件。
15.如权利要求14所述的密封设备，其中，所述至少一个颜色转换元件选自量子点、荧光染料、红色磷光体、绿色磷光体、以及蓝色磷光体、及其组合。
16.如权利要求14所述的密封设备，还包括：
第二空腔，所述第二空腔没有颜色转换元件，所述第二空腔邻近所述至少一个空腔；以及
第二密封件，所述第二密封件形成于所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间，所述第二密封围绕所述第二空腔延伸。
17.如权利要求14所述的密封设备，其中，所述空腔阵列中的第一空腔包括第一颜色转换元件，并且所述空腔阵列中的第二空腔包括第二颜色转换元件，并且其中，所述第一和第二颜色转换元件是相同的或是不同的。
18.一种用于制造密封设备的方法，所述方法包括：
将至少一个颜色转换元件放置在第一玻璃基板的第一表面上的空腔阵列中的至少一个空腔中；
使第二玻璃基板的第二表面与所述第一玻璃基板的所述第一表面接触，任选地与所述第一与第二玻璃基板之间的密封层接触，以形成密封界面；以及
将以预定波长操作的激光束引导到所述基板界面上以在所述第一基板与所述第二基板之间形成密封件，所述密封件围绕包含所述至少一个颜色转换元件的所述至少空腔延伸。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述预定波长选自范围从约300nm到约1600nm的UV波长、可见光波长和近红外波长。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述激光束以范围从约10mm/s至约1000mm/s的平移速度进行操作。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述密封件具有范围从约20微米至约1mm的宽度。
22.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一和第二玻璃基板与所施加的压缩力接触。
23.如权利要求18所述的方法，其中，在所述第一与第二基板之间形成气密密封件。
24.一种密封设备，包括：
第一玻璃基板；
第二玻璃基板；
密封层，所述密封层位于所述第一与第二玻璃基板之间；以及
激光焊接密封件，所述激光焊接密封件形成于所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间，
其中，所述激光焊接密封件包括通过非气密密封件加强的气密密封件。
25.如权利要求24所述的密封设备，其中，所述非气密密封件基本上与所述气密密封件重叠。
26.如权利要求24所述的密封设备，还包括至少一个空腔。
27.如权利要求24所述的密封设备，其中，所述至少一个空腔包括选自激光二极管、发光二极管、有机发光二极管、量子点及其组合的至少一个部件。
28.一种用于制造密封设备的方法，所述方法包括：
使第一玻璃基板的第一表面和第二玻璃基板的第二表面与密封层接触以形成密封界面；
将以第一预定波长操作的第一激光引导到所述密封界面上以在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间形成气密密封件；以及
将以第二预定波长操作的第二激光引导到所述密封界面上以在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间形成非气密密封件。
29.如权利要求28所述的方法，其中，所述气密密封件与所述非气密密封件基本上重叠。
30.如权利要求28所述的方法，其中，所述第一激光根据公式(a)以平移速度(V)进行操作：
V/(D*r)≤1 (a)
其中，D是激光束在所述密封界面处的光点直径，并且r是所述第一激光的重复频率或调制速度。
31.如权利要求28所述的方法，其中，所述第二激光根据公式(b)以平移速度(V)进行操作：
V/(D*r)>1 (b)
其中，D是激光束在所述密封界面处的光点直径，并且r是所述第二激光的重复频率或调制速度。
32.如权利要求28所述的方法，还包括在密封所述第一和第二玻璃基板之前将至少一个部件放置在所述第一或第二表面上的至少一个空腔中。
33.如权利要求32所述的方法，其中，所述至少一个部件选自激光二极管、发光二极管、有机发光二极管、量子点及其组合。
34.一种用于制造密封设备的方法，所述方法包括：
使第一玻璃基板的第一表面和第二玻璃基板的第二表面与密封层接触以形成密封界面；
将以预定波长操作的激光引导到所述密封界面上以在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间形成至少一条密封线，所述至少一条密封线限定至少两个密封区域；以及
沿着至少一条分隔线分隔所述至少两个密封区域，
其中，所述至少一个密封件和所述至少一条分隔线不相交。
35.如权利要求34所述的方法，其中，所述至少一条密封线包括多个闭环密封件。
36.如权利要求34所述的方法，其中，所述至少一条密封线包括多条相交密封线。
37.如权利要求34所述的方法，还包括在所述第一玻璃基板的第二表面或所述第二玻璃基板的第一表面上放置掩模，其中，所述掩模阻挡在所述预定波长由所述密封界面进行的吸收。
38.如权利要求37所述的方法，其中，所述掩模被图案化在所述第一玻璃基板的所述第二表面或所述第二玻璃基板的所述第一表面上以形成至少一个非吸收区域，并且其中，所述至少一条分隔线定位在所述至少一个非吸收区域中。
39.如权利要求34所述的方法，其中，所述密封区域中的至少一个密封区域包括至少一个空腔，所述至少一个空腔任选地包含至少一个部件。
40.如权利要求39所述的方法，其中，所述至少一个部件选自激光二极管、发光二极管、有机发光二极管、量子点及其组合。
41.如权利要求34所述的方法，其中，所述密封区域中的至少一个密封区域包括多个单独密封的空腔。
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