CN109643511A - 具有激光焊接密封的显示器模块和模块化显示器 - Google Patents

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Abstract

在一些实施方式中，设备包括至少一个模块。每个模块包括第一基材和布置在第一基材上的第二基材。模块具有周界。模块包括布置在第一基材与第二基材之间且位于周界内侧的像素阵列。每个像素具有有源区域和无源区域。像素阵列具有相邻像素的有源区域之间的第一模块内间距，其处于第一方向。激光焊接沿着一部分的周界使得第一基材与第二基材气密密封。激光焊接布置在像素的有源区域与周界之间。像素的有源区域与周界之间的距离在所述第一方向上不超过所述第一模块内间距的50％。还描述了设备的制造方法。

Description

具有激光焊接密封的显示器模块和模块化显示器
背景技术
本申请根据35U.S.C.§120，要求2016年08月22日提交的美国申请系列第62/377,991号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本公开涉及显示器技术。
背景
基于OLED、混合QD-OLED、或QD-LED的TV显示器优选要进行气密密封。这是因为出于适当运行和商业上可行的寿命，此类装置需要严格的无氧和无水分环境。对于此类气密操作，可以使用玻璃料密封。虽然玻璃料密封的装置具有一些合乎希望的性质，但是它们的尺寸受限，因为随着时间的推移，TV显示器的长玻璃料密封上发生的大的应力积累倾向于随着时间的推移而损害气密性。这种现象限制了将OLED广泛用于小的显示器和移动手持式装置。
发明内容
在一些实施方式中，本公开涉及具有周界激光焊接的显示器模块、由多个此类模块构建的显示器、和相关方法。
在一些实施方式中，设备包括至少一个模块。每个模块包括第一基材和布置在第一基材上的第二基材。模块具有周界。模块包括布置在第一基材与第二基材之间且位于周界内侧的像素阵列。每个像素具有有源区域和无源区域。像素阵列具有相邻像素的有源区域之间的第一模块内间距，其处于第一方向。激光焊接沿着一部分的周界使得第一基材与第二基材气密密封。激光焊接布置在像素的有源区域与周界之间。像素的有源区域与周界之间的距离在所述第一方向上不超过所述第一模块内间距的50％。
在一些实施方式中，沿着所述那部分周界，激光焊接的整个宽度可以是周界的500μm之内、周界的200μm之内、或者周界的100μm之内。
在一些实施方式中，沿着所述那部分周界，激光焊接与像素阵列的有源区域之间的距离是激光焊接的宽度的至少50％、是激光焊接的宽度的至少100％、或者是激光焊接的宽度的至少200％。
在一些实施方式中，沿着所述那部分周界，激光焊接的宽度小于500μm、小于200μm、或者小于100μm。
在一些实施方式中，沿着所述那部分周界，激光焊接与周界之间的距离不超过50μm。
在一些实施方式中，沿着所述那部分周界，激光焊接将第一基材直接粘结到第二基材。
在一些实施方式中，所述那部分周界是整个周界。
在一些实施方式中，每个模块是矩形，具有处于所述第一方向的第一线性边缘和第三线性边缘，以及处于第二方向的第二线性边缘和第四线性边缘，所述第二方向垂直于所述第一方向。像素阵列包括发光器件阵列，具有第一方向上的所述第一模块内间距和第二方向上的第二模块内间距。
在一些实施方式中，所述第一模块内间距不超过2000μm，以及所述第二模块内间距不超过2000μm。沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列有源区域之间的距离在第一方向上不超过1000μm。沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列有源区域之间的距离在第二方向上不超过1000μm。在以下段落中描述了这种和其他所希望的参数。
在一些实施方式中，第一和第二模块内间距是相同的。对于第一和第二方向这两个方向上的模块内间距的希望范围包括：不超过2000μm、不超过1500μm、不超过1250μm、不超过1000μm、不超过750μm、不超过500μm、和不超过300μm。希望的是，沿着第二和第四线性边缘，在第一方向上的周界与像素阵列的有源区域之间的距离不超过第一方向上的模块内间距的一半，以及沿着第一和第三线性边缘，在第二方向上的周界与像素阵列的有源区域之间的距离不超过第一方向上的模块内间距的一半。因此，在第一方向和第二方向上的周界与像素阵列的有源区域之间的距离的希望范围包括：不超过1000μm、不超过750μm、不超过625μm、不超过500μm、不超过375μm、不超过250μm、和不超过150μm。
在一些实施方式中，所述至少一个模块包括第一模块和第二模块。沿着第一模块的第二线性边缘和第二模块的第四线性边缘，第一模块接合到第二模块。在第一方向上的第一模块的像素的有源区域与第二模块的相邻像素的有源区域之间的模块间间距与第一方向上的第一模块的模块内间距和第一方向上的第二模块的模块内间距相差不超过20％。
在一些实施方式中，设备包括显示器。显示器包括二维模块阵列。二维像素阵列分布在二维模块阵列上。二维像素阵列具有第一方向上的多行和第二方向上的多列。在每行中，在第一方向上，每对相邻像素的有源区域之间的间距(无论是模块间还是模块内)与平均模块间间距相差不超过10％。在每列中，在第二方向上，每对相邻像素的有源区域之间的间距(无论是模块间还是模块内)与平均模块间间距相差不超过10％。对于沿其接合了两个模块的每条线，相邻像素的有源区域之间的跨越该线的在第一方向上的间距与所述两个模块中的每一个内的像素的有源区域之间的在所述第一方向上的平均间距相差不超过10％，所述第一方向垂直于所述线。
在一些实施方式中，像素内的发光器件之间的在第一方向上的间距是10至400μm。
在一些实施方式中，模块是矩形，以及矩形每侧的长度小于10cm。
在一些实施方式中，设备仅包括一个模块。所述一个模块仅包括一个第一基材和一个第二基材。
在一些实施方式中，穿过第一基材形成多个电连接件到达发光器件的阵列。
在一些实施方式中，多个电连接件从模块周界到发光器件的阵列。
在一些实施方式中，发光器件选自下组：有机发光器件、混合量子点有机发光器件、和量子点有机发光器件。
在一些实施方式中，提供了一种方法，该方法包括通过在第二基材与第一基材之间形成至少一个激光焊接，将具有周界的第二基材激光焊接到第一基材。沿着至少一部分的周界，激光焊接的整个宽度是周界的500μm内。发光器件阵列布置在第一基材与第二基材之间且位于周界内侧。
在一些实施方式中，方法包括：在焊接过程中，第一基材或第二基材上的UV吸收薄膜吸收了UV激光能。
在一些实施方式中，方法包括：在激光加工以形成激光焊接的过程中，第一基材或第二基材中的至少一个吸收了足够的UV激光能。
在一些实施方式中，方法包括激光焊接使得第一基材与第二基材之间的发光器件阵列被气密密封。激光焊接沿着整个周界延伸，并且沿着整个周界是周界的500μm内。
附图说明
被结合入本文的附图形成说明书的一部分且阐述了本公开的实施方式。结合说明书，附图进一步起到解释所公开的实施方式的原理并使得相关领域技术人员能够执行和使用的作用。这些附图旨在是说明性的，而不是限制性的。虽然在这些实施方式的上下文中描述了本公开，但是应理解的是，并不旨在将本公开的范围限制为这些特定实施方式。在附图中，相同附图标记表示相同或功能相似元件。
图1是用于根据本文的实施方式的激光焊接的示例性过程图。
图2是根据一个实施方式，通过激光密封形成气密密封装置的示意图。
图3是本文主题的另一个实施方式。
图4是用于评估激光焊接粘结区的物理范围的实验布置图。
图5是破裂样品的显微图像。
图6是评定ITO导线上的激光焊接程度的实验的示意图。
图7提供ITO图案化膜上形成的激光密封线的照片。
图8是图案化膜上形成的其他激光密封线的一系列照片。
图9是根据一些实施方式的另一个方法的简化图。
图10显示根据一个实施方式的像素。
图11显示根据一个实施方式的55"OLED TV的像素布局，“填充系数”约为50％。
图12显示根据一个实施方式的重复显示器模块的阵列。
图13A显示根据一个实施方式的一部分显示器模块阵列。
图13B显示根据一个实施方式的一部分显示器模块阵列。
图14显示根据一个实施方式的形成单色显示器的模块阵列。
图15显示根据一个实施方式的形成R-G-B显示器的模块阵列。
图16A是根据一个实施方式的玻璃基材的俯视图，显示了通孔阵列。
图16B是根据一个实施方式的玻璃基材的3D视图。
图17是根据一个实施方式的OLED元件的横截面图。
图18显示根据一个实施方式的单个模块R-G-B显示器。
图19A是根据一个实施方式的无源矩阵OLED元件的俯视图。
图19B是根据一个实施方式的无源矩阵OLED元件的3D视图。
具体实施方式
具有界面UV吸收膜的激光焊接
许多现代化装置要求气密环境来进行运行，并且它们中的许多是要求电偏压的“有源”器件。需要透光性和偏压的显示器(例如有机发光二极管(OLED))是高要求应用，因为它们使用电子注入材料所以需要绝对气密性。否则的话，这些材料通常在气氛中会在数秒内分解，所以相应器件应该在长时间段内维持真空或惰性气氛。此外，由于待包封有机材料的高温敏感性，应该在接近环境温度下进行气密密封操作。
例如，基于玻璃料的密封剂包含被研磨成粒度通常约2μm至150μm的玻璃材料。对于玻璃料密封应用，通常将玻璃玻璃料材料与具有相似粒度的负CTE材料混合，并使用有机溶剂或粘合剂将所得混合物掺混成糊料。示例性的负CTE无机填料包括堇青石颗粒(例如Mg2Al3[AlSi5O18])、硅酸钡、β-锂霞石、钒酸锆(ZrV2O7)或者钨酸锆(ZrW2O8)，将它们加入到玻璃玻璃料中，形成糊料，从而降低基材和玻璃玻璃料之间的热膨胀系数失配。溶剂用来调节结合的粉末和有机粘合剂糊料的流变性粘度，并且必须适用于受控分配目的。为了将两块基材结合在一起，可以通过旋涂或丝网印刷向一块或两块基材上的密封表面施加玻璃玻璃料层。涂覆了玻璃料的基材初始在较低温度下经受有机烧尽步骤(例如250℃持续30分钟)，以去除有机载体。然后将待接合的两块基材沿着各自的密封表面进行组装/配对，并将基材对放在晶片粘合剂中。在很好限定的温度和压力下进行热压缩循环，从而使得玻璃玻璃料熔融形成紧密的玻璃密封。除了某些含铅组合物之外，玻璃玻璃料材料通常具有大于450℃的玻璃转化温度，因而需要在提升的温度下进行加工以形成阻隔层。此类高温密封过程对于温度敏感的工件会是有害的。此外，负CTE无机填料(其用于降低典型基材与玻璃玻璃料之间的热膨胀系数的失配)会结合到粘结接合件中，并导致基本不透明的基于玻璃料的阻隔层。基于以上所述，会希望在低温下形成玻璃-玻璃、玻璃-金属、玻璃-陶瓷以及其他密封，它们是透明且密封的。
虽然玻璃基材的常规激光焊接可采用超高激光功率装置，但是接近激光烧蚀的这种操作通常加倍了玻璃基材的损坏，并且实现的是低质量的气密密封。此外，此类常规方法增加了所得到的装置的不透明性，并且还提供了低质量的密封。
本公开的一些实施方式一般地涉及气密阻隔层，更具体地，涉及采用吸收薄膜对固体结构进行密封的方法和组合物。本公开的一些实施方式提供了在密封过程期间使用具有吸收性的薄膜作为界面引发剂，对玻璃片和其他材料片进行激光焊接或密封的工艺。根据一些实施方式，示例性激光焊接条件可适用于焊接界面传导膜，其对于传导率的下降是可忽略不计的。因而，一些实施方式可用于形成有源器件(例如OLED)或其他器件的气密封装，并且实现了合适的玻璃或半导体封装的广泛、大体积制造。应注意的是，术语密封、接合、粘结和焊接在本公开中可以互换使用并且被互换使用。此类使用不应该限制所附权利要求书的范围。还应注意的是，在本文中，当术语玻璃和无机物用于对名词膜进行修饰时，它们可互换使用，并且此类使用不应该限制所附权利要求书的范围。
本公开的一些实施方式提供了激光密封工艺，例如，激光焊接、扩散焊接等，它们可以在两块玻璃之间的界面处提供吸收膜。处于稳定状态的吸收可以大于或者高至约70％，或者可以小于或者低至约10％。后者取决于在入射激光波长，由于外来色中心(例如，杂质或掺杂剂)或者玻璃固有的内在色中心，结合示例性激光吸收膜所导致的玻璃基材内的色中心的形成。膜的一些非限制性例子包括SnO2、ZnO、TiO2、ITO、Tg<600℃的UV吸收玻璃膜、和低熔融玻璃(LMG)或者低液相线温度(LLT)膜(对于不具有玻璃转化温度的材料而言)，它们可用于玻璃基材的界面处。LLT材料可以包括但不限于，陶瓷、玻璃陶瓷和玻璃材料，仅仅举例而言。例如，LLT玻璃可以包括氟磷酸锡玻璃、钨掺杂的氟磷酸锡玻璃、硫属化物玻璃、亚碲酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃。在另一个非限制性实施方式中，密封材料可以是含Sn2+的无机氧化物材料，例如，SnO、SnO+P2O5和SnO+BPO4。其他非限制性例子可以包括近红外(NIR)吸收玻璃膜，其吸收峰在波长>800nm处。采用这些材料的焊接可以提供具有足够UV或NIR吸收的可见光透射，从而引发稳定状态的温和扩散焊接。这些材料还可提供具有适用于扩散焊接的局部密封温度的透明激光焊接。此类扩散焊接产生相应玻璃基材的低功率与温度的激光焊接，并且可产生具有有效且快速焊接速度的优异透明焊接。根据本公开的实施方式的示例性激光焊接工艺还可依赖于超越色中心的形成的光诱发的吸收性质，从而包含温度诱发的吸收。
本文描述了采用红外吸收(IRA)材料或紫外吸收(UVA)材料或者低熔融无机(LMG)材料的界面薄膜来引发密封，通过激光将透明玻璃片焊接在一起的现象。在一些实施方式中，描述了实现形成强结合的三个关键条件：(1)示例性LMG或UVA或IRA膜可以在透明窗口外的入射波长(约为420-750nm)处充分吸收，从而使得足够的热量传播进入玻璃基材中，并且因此，玻璃基材可以展现出(2)温度诱发的吸收，以及(3)在入射波长处形成短暂的色中心。测量暗示形成了热压缩扩散焊接机制，定性地导致形成非常强的结合。本文还描述了与焊接过程相关的温度事件的演变以及激光焊接中的色中心形成过程的明确普遍性。还讨论了LMG或UVA材料与Eagle材料之间的CTE失配不相关性，以及600℃的热循环之后的焊接后强度增加。一些实施方式涉及通过采用导热板，将具有不同厚度的玻璃片焊接在一起。因而，一些实施方式可以为无源器件和有源器件都提供形成气密封装的能力，这可以包括与使用LMG或UVA界面材料相关的激光密封属性。示例性属性包括但不限于，透明度、强度、薄度、可见光谱的高透射率、“绿色”组合物、LMG或UVA膜与玻璃基材之间的CTE失配不相关性、以及低熔融温度。本文的“绿色”组合物指的是对环境安全的材料，例如，ZnO、LMG材料、TiO2等。不将美国环保署所维护的“P列表”上的有害材料，例如铅、汞、镉或其他材料视为“绿色”。
本公开的一些实施方式提供了激光密封工艺，其形成了低温结合并且具有“直接玻璃密封”，其中，透明玻璃可以被密封，从而在导致可见光波长400-700nm的不透明密封的入射波长处吸收玻璃。在一些实施方式中，玻璃在入射激光波长和可见波长范围都是透明或者基本上是透明的。所得到的密封在可见波长范围也是透明的，这使得它对于发光应用是具有吸引力的，因为在密封位置没有吸收光，因而没有与密封相关的热积累。此外，由于可以在整个覆盖玻璃上施加膜，所以对于密封操作无需精确地分配密封玻璃料糊料，从而为装置制造商提供了大的自由度来改变它们的密封式样而无需对密封区域进行特殊图案化和加工。在一些实施方式中，还可在玻璃区域的某些点位上进行密封，为机械稳定性提供非气密粘结。此外，可以在曲线共形表面上进行此类密封。
本公开的一些实施方式提供了低熔融温度材料，其可用于将玻璃片激光焊接到一起，这涉及无论玻璃是否有不同CTE的情况下，对任意玻璃进行焊接。一些实施方式可以提供玻璃基材的对称焊接(即厚-厚)，例如Eagle-Eagle、Lotus-Lotus等。一些实施方式可以采用导热板，提供玻璃基材的不对称焊接(即，薄-厚)，例如Willow-EagleEagle-Lotus(即，薄-薄)、Eagle-熔合二氧化硅、Willow-Willow、熔合二氧化硅-熔合二氧化硅等。一些实施方式可以提供完全不同基材的焊接(玻璃与陶瓷、玻璃与金属等)，并且可以提供透明和/或半透明焊接线。一些实施方式可以为薄的、不可透过的“生坯”材料提供焊接，并且可以在具有显著不同CTE的两种基材或材料之间提供强焊接。
一些实施方式还提供用于将玻璃封装激光焊接到一起的材料，从而实现了对于氧和水分的侵袭发生降解是敏感的无源器件和有源器件的长期气密操作。示例性LMG或其他薄的吸收膜密封可以在采用激光吸收对粘结表面进行组装之后进行热活化，并且可享有较高的制造效率，因为每个工作装置的密封速率受到热活化和粘结形成所确定而不是在真空或惰性气体组装线中的在线薄膜沉积对器件进行包封的速率所决定。示例性LMG、LLT和UV或NIR-IR密封中的其他薄吸收膜还可实现大片多器件密封，后续划线或切割成单个器件(单片)，并且得益于高的机械完整度，单片的产率会是高的。
在一些实施方式中，对工件进行粘结的方法包括：在第一基材的表面上形成无机膜，在第一基材和第二基材之间布置待保护的工件，其中，膜与第二基材接触，以及通过用具有预定波长的激光辐射对膜进行局部加热，从而将工件粘结在第一和第二基材之间。无机膜、第一基材、或第二基材可以是在约420nm至约750nm是可透射的。
在一些实施方式中，提供了粘结装置，其包括：形成在第一基材的表面上的无机膜，以及第一基材和第二基材之间得到保护的器件，其中，无机膜与第二基材接触。在此类实施方式中，装置包括在第一和第二基材之间形成的粘结，其是由于第一或第二基材中的杂质组合物的作用以及由于无机膜的组合物的作用，通过用具有预定波长的激光辐射对无机膜进行局部加热形成的。此外，无机膜、第一基材、或第二基材可以是在约420nm至约750nm是可透射的。
在一些实施方式中，提供了对器件进行保护的方法，其包括：在第一基材的第一部分表面上形成无机膜层，将待保护的器件布置在第一基材和第二基材之间，其中，密封层与第二基材接触，以及用激光辐射对无机膜层以及第一基材与第二基材进行局部加热，从而使得密封层和基材熔化，在基材之间形成密封。第一基材可以包括玻璃或玻璃陶瓷，以及第二基材可以包括玻璃、金属、玻璃陶瓷或陶瓷。
图1是用于根据本公开的一些实施方式的激光焊接的示例性过程图。参见图1，提供了采用合适的UV激光，将两块Eagle(EXG)玻璃片或玻璃基材激光焊接到一起的过程。虽然显示且描述了两块EXG玻璃片，但是所附的权利要求不应受此限制，因为可以采用本文的实施方式对任意类型和组成的玻璃基材进行激光焊接。也就是说，本文所述的方法可适用于钠钙玻璃、强化和未强化的玻璃、铝硅酸盐玻璃等。继续参见图1，提供了将两块玻璃基材激光焊接到一起的一系列示例性步骤，从而一块基材可以涂覆有低熔融玻璃(LMG)或者紫外吸收(UVA)膜材料或NIR吸收(IRA)膜材料。在步骤A至B中，可以将顶玻璃基材按压到涂覆有示例性UVA、IRA或LMG膜的另一块基材上。应注意的是，本文所述的许多实验和例子可能涉及特定类型的无机膜(例如，LMG、UVA等)。但是，这不应对所附权利要求的范围造成限制，因为本文所述的焊接工艺适用于许多类型的无机膜。在步骤C中，可以将具有适当选定参数的激光导向两块玻璃片的界面处，以引发如步骤D所示的焊接过程。发现焊接尺度略小于入射束(约500μm)的尺度。
图2显示根据一些实施方式，通过激光密封形成气密密封装置的示意图。参见图2，在起始步骤中，可以沿着第一平面玻璃基材302的密封表面形成包含低熔融温度(例如低Tg)玻璃的图案化玻璃层380。可以通过例如，从喷溅靶180进行喷溅，利用物理气相沉积来沉积玻璃层380。在一些实施方式中，可以沿着周界密封表面形成玻璃层，所述周界密封表面适用于与第二玻璃或者其他材料基材304的密封表面啮合。在所示的实施方式中，当第一和第二基材进入匹配配置时，它们与玻璃层合作限定了内部体积342，所述内部体积342装纳待保护的工件330。在所示的例子中(其显示组件的分解图)，第二基材包括凹陷部分，工件330位于所述凹陷部分中。
可以使用来自激光器500的聚焦激光束501使得低熔融温度玻璃和相邻玻璃基材材料局部熔化，从而形成密封界面。在一个方法中，激光可以聚焦通过第一基材302，然后移动(扫描)跨过密封表面，从而对玻璃密封材料进行局部加热。为了实现玻璃层的局部熔化，玻璃层可以优选在激光加工波长发生吸收。玻璃基材在激光加工波长可以是初始透明的(例如，至少50％、70％、80％或90％透明度，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内)。
在一些实施方式中，作为形成图案化玻璃层的替代，可以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。可以如上所述组装包括第一基材/密封玻璃层/第二基材的组装结构，并且可以使用激光对两块基材之间的密封界面进行局部限定。
激光器500可以具有任意合适的输出以实现密封。示例性激光器可以是UV激光器22，例如但不限于，355nm激光器，其处于常用显示器玻璃的透明范围。合适的激光器功率范围可以是约1W至约10W。密封区域的宽度可以与激光光斑尺寸成比例，所述密封区域的宽度可以是约0.06至2mm，例如0.06、0.1、0.2、0.5、1、1.5或2mm，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。激光的移动速率(即，密封速率)可以是约1mm/s至400mm/s或者甚至大于或等于1m/s，例如1、2、5、10、20、50、100、200或400mm/s、600mm/s、800mm/s、1m/s，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。激光光斑尺寸(直径)可以是约0.02至2mm，例如0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5或2mm，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
合适的玻璃基材在密封过程中展现出明显的诱发吸收。在一些实施方式中，第一基材302可以是透明玻璃板，如康宁有限公司(Corning Incorporated)制造和市场销售的商标名为Eagle的那些，或者其他玻璃。或者，第一基材302可以是任意透明玻璃板，例如旭硝子玻璃公司(Asahi Glass Co.)制造和市场销售的那些(例如，AN100玻璃)、日本电子玻璃公司(Nippon Electric Glass Co)制造和市场销售的那些(例如，OA-10玻璃或OA-21玻璃)、或者康宁精密材料公司(Corning Precision Materials)制造和市场销售的那些。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可以是非透明基材，例如但不限于，陶瓷基材或者金属基材。示例性玻璃基材可以具有小于约150x10-7/℃，例如小于50x 10-7、20x 10-7或10x 10-7/℃的热膨胀系数。当然，在一些实施方式中，第一基材302可以是陶瓷、ITO、金属或者其他材料基材，它们是图案化或者连续的。
图3是本文主题的一个实施方式的示意图。参见图3，左上图显示可用于对两块Eagle(EXG)玻璃基材进行激光焊接的一些示例性参数。可以随时间监测透射率(％T)，并且在左下图中显示对于三种不同激光功率的透射率。在较低激光功率曲线(最右曲线)中可以容易地观察到作为“膝”状弯折的LMG、IRA或UVA膜的熔化的起点，之后是玻璃基材的快速吸收和加热，这是由于超过Eagle的应变点的局部玻璃高温所导致的。在较高激光功率(最左曲线)中，弯折可能被移除，并且可能诱发从LMG、IRA或UVA吸收到玻璃熔合的无缝过渡。示例性激光焊接可以包括沿着待粘结的界面边界扫过该区域。在右下角所示列表中描述了三个标准，并且如下文进一步详述，例如，在入射波长处的低熔融膜吸收/熔化，玻璃中形成色中心，和/或在一些实施方式中，玻璃中的温度诱发的吸收。单独的膜吸收可能就是足够的，没有色中心形成的影响或者甚至温度吸收的影响。应注意的是，图3所鉴定的事件顺序不应对本文所附权利要求书的范围造成限制或者表明其他所列事件的相对重要性。
在一些实施方式中，初始事件可以是低熔融玻璃(例如LMG或UVA)膜的UV激光吸收。这可以是基于薄膜相比于Eagle在355nm处的较大吸收以及图3所示的熔化曲线。考虑图3的左上部分所示的实验布置，激光器是Spectra Physics HIPPO 355nm，以30kHz产生8-10ns脉冲，高至6.5瓦特的平均功率。将激光束聚焦到500微米直径束腰，对发射的束进行监测和取样，对于不同激光功率(5.0W、5.5W、6.0W)，产生透射百分比(％T)与时间的关系图。这些图如图3的左下部分所示。在图3中，在较低激光功率(底部和中间曲线)可以容易地观察到作为膝状弯折的UVA、IRA或LMG膜的熔化的起点，之后是玻璃基材的快速吸收和加热，这是由于超过Eagle的应变点的局部玻璃高温所导致的。进行焊接的玻璃部件可能没有熔化而是仅仅软化，从而以适度施加的作用力保持紧密接触时，它们变得柔韧。这种行为会类似于固态扩散粘结，特别是在50-80％的基材熔化温度形成强结合的能力。固态粘结双折射的光学横截面图显示进行焊接的两个部件之间的不同界面线(参见例如图4)。
一些实施方式包括用355-nm脉冲激光进行焊接，以1MHz、2MHz或5MHz重复频率产生1ns脉冲的串列。当使得束在无机膜上聚焦为0.02mm至0.15mm直径的光斑，并以50mm/s至400mm/s的速度进行焊接时，产生约60um至约200um的无缺陷粘结线。所需的激光功率可以是约1W至约10W。
参见图4，显示实验布置，其用于评估激光焊接粘结区的物理范围。继续参见图4，如上文所述，对两块Eagle滑片进行激光焊接，安装到玻璃夹层中，并用金刚石锯进行切割。这如图4的左边所示。将所得到的横截面安装到偏振器中，以测量由于局部应力区域导致的光学双折射。这如图4的右边所示。在这个右边中，较亮的区域表明更多的应力。如图4的右边所示，粘结区域看上去具有约为50um的物理范围。此外，看上去没有任意基底或基材玻璃熔化，但是，两块玻璃基材之间形成的粘结非常牢固。例如，双折射图像横截面中心的图像显示深入Eagle基材(50um)的固态粘结区域，其显示高密封强度。激光焊接会包括沿着待粘结的界面边界扫过该区域。
图5是破裂样品的显微图像。参见图5，所示的破裂样品的三维共焦显微图像显示本公开的实施方式的密封强度可以足够牢固，使得扯掉下方基材(例如Eagle基材)材料所发生的失效深至44um(即，粘合失效)。样品没有进行退火。图5还显示未退火激光焊接实施方式的破裂样品，其经受了刀片裂纹打开技术。进行一系列的三维共焦测量，代表性例子如图5右侧所示。这些共焦图像的一个特征显示界面密封强度可以足够牢固，使得基材材料块体内发生的失效是如下情况，例如在该情况下是距离界面深至44μm，以及在其他实验中，深至约200μm。在其他实验中，偏振测定测量显示在初始激光焊接(与图5所研究的相同条件下)存在的残留应力在600℃退火1小时，导致强韧粘结，其通过偏振测定法没有展现出可测得的应力。尝试使得此类粘结断裂导致除了粘结基材的密封线之外每一处的破裂。
如图3所注意到的，采用本公开的实施方式，通过示例性低熔融膜或者在入射波长吸收/或熔化的另一种膜，膜和玻璃中形成的色中心，以及膜和玻璃中温度诱发的吸收，可以实现牢固、密封、透明粘结。对于第一个标准，例如，低熔融玻璃吸收事件，用每单元面积足够高功率对玻璃-LMG/UVA-玻璃结构进行激光照射，可以引发喷溅的薄膜LMG/UVA界面中的吸收，诱发熔化。这在图3左下角的底部曲线中可以容易地观察到。底部曲线的第一向下斜坡追踪LMG/UVA熔化过程约15秒，在该处发生另一过程，这是各基材中的玻璃-激光相互作用(即，形成色中心)。这个中间向下曲线的大曲率，在约17秒后，会表示由于在玻璃中形成色中心所导致的大吸收。这些色中心通常会与基材中元素杂质含量有关，例如As、Fe、Ga、K、Mn、Na、P、Sb、Ti、Zn、Sn，仅仅是举例而言。透射率曲线中的曲率越大，形成的色中心越多。这是图3中注意到的第二个标准。LMG/UVA膜的熔化点可以约为450℃，但不限于此，但是基于相似激光焊接条件下代替性铝涂覆的EXG玻璃基材的激光照射实验的观察，界面温度可能会高于660℃。在这个实验中，铝熔化(熔化温度：660℃)，用校准热成像相机(FLIR相机)测得采用激光焊接条件的表面温度约为250℃。
虽然迄今为止的描述对(具有相似或不同尺度、几何形貌和/或厚度的)玻璃-玻璃基材的激光焊接进行了描述，但是这不应对所附权利要求的范围造成限制，因为本文的一些实施方式同样适用于非玻璃材料的基材或片材，例如但不限于，陶瓷、玻璃陶瓷、以及金属等，它们具有或不具有界面导热膜。例如，图6是评定ITO导线上的激光焊接程度的实验。参见图6，在附图的左边，显示将LMG涂覆的Eagle滑片与ITO涂覆的Eagle滑片进行激光焊接。在这个实验中，通过经由掩膜的反应性喷溅，将100nm的ITO膜沉积到Eagle基材上。对条件进行选择，得到具有126Ω每平方(Ω/sq)的较高平均片电阻的ITO膜，标准偏差为23Ω/sq，表明在反应性喷溅沉积之前、过程中或者之后没有对基材进行加热。ITO膜在图6中显示为不同的淡黄色或者阴影条，其对角线分布在照片中。在激光焊接之前，在所示距离上记录下350Ω的万用表测量。然后将LMG涂覆的Eagle滑片与ITO涂覆的Eagle滑片进行激光焊接，由此发现激光焊接线是非常明显、牢固、透明并且对角线分布的，但是是相反的。在图6的右边，对之前所采用的相同距离上的ITO导线上的电阻进行激光焊接后测量，观察到电阻从350Ω增加到1200Ω。导电率的下降是由于ITO膜吸收355nm辐射时ITO膜的部分损坏所导致的。但是，为了避免由于过热造成的ITO膜的损坏，本公开的实施方式可以改变激光参数，从而界面处的温度没有从裸玻璃基材转变为ITO膜基材或者其他等(例如，可变的峰值功率、可变的重复频率、可变的平均功率、可变的束移动速率、电子图案、LMG膜厚度等)。
图7提供ITO图案化膜上形成的激光密封线的其他照片。参见图7的左边，从不同的来源获得另一种电极类型，其同样是由ITO制造的，并且具有约为250nm的厚度。ITO膜是连续的，在其上采用本文所述的方法形成密封。测得约10mm距离上的初始电阻为220欧姆。当从透明玻璃转变到电极区域时，以恒定的速度和功率进行激光密封。在进行了密封之后，在透明玻璃和ITO区域上都观察到牢固的密封，ITO上的密封略宽约10-15％。该密封宽度的增加可能意味着在这个区域中产生了比透明区域中更多的热量。额外热量的产生还可能是由于电极材料对激光辐射的吸收或者膜的不同热扩散性质导致的，在任意情况下，测得的电阻增加约10％至240Ω，这是不明显的增加。这还表明，当相对于裸玻璃提升温度时，较高质量的ITO和较厚的膜不展现出导电率下降。应注意的是，当从透明玻璃过渡到电极区域时，降低激光密封功率会降低额外的热产生，因而会降低ITO中的电阻率下降。实验结果还意味着当使用激光束宽度的1/2-1/3的电极宽度以及束直径的1/2-1/3的间距时，可以优化密封位置的单个电极开裂成(具有与原始电极相同总宽度的)电极阵列。之后以高于20mm/s的增加的密封速度所进行的实验显示，在密封之后，电阻下降小于<1-2％，其起始电阻约为200Ω。
图8是图案化膜上形成的其他激光密封线的一系列照片。参见图8，对于非透明钼金属电极，进行类似实验。图8提供了一系列的连续和图案化钼界面膜的照片，显示在其上形成了激光密封线。在左边，连续钼膜的照片显示形成更为不均匀的粘结，具有开裂或断裂的钼电极部分。甚至在这种情况下，以恒定的激光密封功率，也没有造成均匀钼电极的完全损坏。但是，由于均匀电极的激光辐射吸收或反射，电极区域的加热明显高于透明玻璃区域。这可以通过钼区域上的密封的宽度面积的增加所观察得到。应注意的是，未受到损坏的一个区域是在透明和均匀钼区域之间的过渡区，从而意味着在密封事件过程中的功率调节、激光功率密度、激光光斑速度或者所有三个因素的组合，可以克服对于均匀钼电极的任意过热影响。在图8的右边中，图案化或穿孔钼膜的照片显示形成更为均匀的粘结，导致对于其导电率的最小扰动，即，焊接之前为14Ω，焊接之后为16Ω。这种穿孔区域上的密封展现出小得多的加热，因而呈现了对于功率调节方法的一种替代方式。还应注意的是，应该小心地选择电极金属，因为发现具有低熔融温度的金属(Al)的密封较不可能经受住密封条件，这是相对于钼而言(650℃ vs 1200℃)或者相对于具有高熔融温度的其他金属而言。因此，结果意味着当使用激光束宽度的1/2-1/3的电极宽度以及束直径的1/2-1/3的间距时，可以优化密封位置的单个电极开裂成(具有与原始电极相同总宽度的)电极阵列。因此，本公开的实施方式可用于玻璃与玻璃、金属、玻璃陶瓷、陶瓷和其他基材的激光密封，它们具有相同或不同的尺寸、几何形貌和厚度。
可采用本文所述的具有高粘结强度、透明的玻璃-玻璃焊接的高效形成的一些实施方式的应用是众多的，包括但不限于，固态发光、显示器以及透明真空隔绝技术。具体来说，玻璃的激光焊接可提供如下功效和特征：例如，小的加热影响区(HAZ)，这对于许多常规焊接方法(例如，电子束、电弧、等离子体或者火炬法)是无法简单提供的。在一些实施方式中，通常可以进行激光玻璃焊接，而无需采用红外(IR)激光进行预加热或后加热(这用于许多不透明的玻璃)或者无需超短脉冲激光(USPL)(这用于许多透明玻璃)。在一些实施方式中，玻璃基材组成和界面分布IR吸收玻璃料的明智选择可以使得气密玻璃“三明治型”激光密封封装是可能的。在一些实施方式中，可以将超短脉冲激光聚焦到示例性玻璃基材的表面或者内部点位，并且可以通过非线性工艺(例如多光子或雪崩电离)诱发吸收。
描述了依赖于吸收性低熔融玻璃界面膜并且可对扩散焊接起作用的低功率激光焊接工艺，这是由于其低温粘结形成(低至一半的熔融温度)，以及对于接触和压力条件的要求。对于以强粘结形成将玻璃片激光焊接到一起的情况，数个影响是值得注意的，例如，在入射激光波长处的吸收性低熔融玻璃膜，在玻璃基材中形成的激光诱发的色中心，以及基材中热诱发的吸收，从而有效地加速温度增加。
但是，在一些实施方式中，许多在入射波长(例如355nm)处具有高度吸收的膜可能就足以诱发高粘结强度激光焊接。其他膜(例如ZnO或SnO2)与本文所述的一些示例性低熔融玻璃组合物在化学上而言是不同的，但是它们共享有较低光通量下相同的激光焊接能力。因此，相比于一些低熔融玻璃组合物(约450℃)，考虑到ZnO的熔化温度(1975℃)，发现低熔融特性可能对于一些实施方式不是必需的。但是，发现这些膜的统一特性在于，它们在355nm处明显吸收辐射：ZnO吸收率约为45％(200nm膜厚)，以及低熔融玻璃约为15％(200nm膜厚)。还确定的是，本文所述的示例性方法可以对石英、或者纯熔合二氧化硅基材(即没有色中心的基材)进行激光焊接。因此，已经确定的是，色中心不一定是必需的，但是在一些实施方式中，当示例性膜的吸收低的时候(例如，Abs约为<20％)，可能是有帮助的。
图9是根据一些实施方式的另一个方法的简化图。参见图9，将具有限定束宽度23(或w)的散焦激光15以方向20入射到三明治型结构16上，所述三明治型结构16是通过如下方式形成的：使得两块玻璃片17、18接触，一块片材的内界面涂覆有吸收薄膜19。虽然显示束为圆柱形，但是该描绘不应对所附权利要求的范围造成限制，因为束可以是圆锥形或者其他合适的几何形貌。对于膜材料，可以选择其在入射激光波长的吸收率。激光束15可以以预定的速度vs移动，移动激光束的时间可以有效地照射给定的光斑，并且可以表征为停留时间w/vs。在一些实施方式中，可以在焊接或粘结事件过程中施加适度压力，确保清洁表面之间的持续接触，同时调节任意一个或多个参数从而优化焊接。示例性、非限制性参数包括激光功率、速度vs、重复频率、和/或光斑尺寸w。
如上文参见图3所注意到的，发现优化焊接可以与三种机制相关，即，示例性膜和/或基材的激光辐射的吸收以及基于这种吸收过程的加热效应，由于加热效应导致的膜和基材吸收的增加(带隙偏移至较长的波长)，这会是短暂且取决于加工条件，以及由于UV辐射所产生缺陷或杂质吸收或者色中心吸收。热分布可能是这种工艺的一个方面。
虽然描述了一些实施方式采用低熔融玻璃或无机膜，但是所附权利要求不应受到限制，因为本文的实施方式可以使用位于两块基材之间的UV吸收膜、IRA膜、和/或其他无机膜。如上文所注意的，在一些实施方式中，在示例性基材玻璃中形成色中心不是必需的，并且其是膜的UV吸收的函数，例如小于约20％。在一些实施方式中，其符合如下情况：如果膜的UV吸收大于约20％，则替代基材，例如石英以及低CTE基材等可以容易地形成焊接。此外，当使用高CTE基材时，采用示例性高重复频率激光(例如，大于约300kHz至约5MHz)和/或低峰值功率，可以容易地对这些基材进行焊接。此外，在膜的吸收是起作用的因素的实施方式中，可以采用示例性IR激光系统焊接IR吸收(可见光透明膜)。
在本公开的一些实施方式中，玻璃密封材料和所得到的层可以是透明和/或半透明的、薄的、不可透过的、“生坯的”，并且构造成在低温下形成气密密封，且具有足够的密封强度来容纳密封材料与相邻基材之间的大的CTE差异。在一些实施方式中，密封层可以不含填料和/或粘合剂。用于形成密封层的无机材料可以不是基于玻璃料的或者在一些实施方式中可以是由研磨的玻璃形成的粉末(例如，UVA、LMG等)。在一些实施方式中，密封层材料是低Tg玻璃，其在预定的波长具有明显的光吸收横截面，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。在一些实施方式中，在室温下，被低Tg玻璃层吸收的激光加工波长至少为15％。
在一些实施方式中，合适的密封剂材料包括低Tg玻璃以及铜或锡的合适的反应性氧化物。玻璃密封材料可由低Tg材料形成，例如磷酸盐玻璃、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玻璃材料的玻璃转化温度小于400℃，例如小于350、300、250或200℃。示例性的硼酸盐和磷酸盐玻璃包括磷酸锡、氟磷酸锡和氟硼酸锡。喷溅靶可包括此类玻璃材料，或其前体。示例性的铜和锡的氧化物是CuO和SnO，它们可由包含这些材料的压制粉末的喷溅靶形成。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的激光辐射的吸收。例如，用二氧化铈掺杂可以增加低Tg玻璃阻隔在激光加工波长处的吸收。其他合适的密封剂材料包括液相线温度小于或等于约1000℃、小于或等于约600℃或者小于或等于约400℃的激光吸收低液相线温度(LLT)材料。在一些实施方式中，可以对无机膜的组成进行选择，从而降低诱发第一基材和/或第二基材的蠕动流的活化能，如上文所述。
示例性氟磷酸锡玻璃组成可以用对应的三元相图中的SnO、SnF和P2O5的各组成表述。合适的UVA玻璃膜可以包括SnO2、ZnO、TiO2、ITO以及其他低熔融玻璃组合物。合适的氟磷酸锡玻璃包含20-100摩尔％的SnO、0-50摩尔％的SnF2和0-30摩尔％的P2O5。这些氟磷酸锡玻璃组合物可任选地包含0-10摩尔％的WO3、0-10摩尔％的CeO2和/或0-5摩尔％的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、和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的氟磷酸锡玻璃组合物可以是铌掺杂的锡氧化物/氟磷酸锡/五氧化二磷玻璃，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。以原子摩尔百分比表示，可用于形成此类玻璃层的喷溅靶可包含23.04％Sn、15.36％F、12.16％P、48.38％O和1.06％的Nb。
根据另一个实施方式的磷酸锡玻璃组合物包含约27％Sn、13％P和60％O，其可源自如下喷溅靶，所述喷溅靶以原子摩尔百分比计，包含约27％Sn、13％P和60％O。会理解的是，本文所揭示的各种玻璃组合物可涉及沉积层的组成或源喷溅靶的组成。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以SnO、SnF2和B2O3的组成的各自的三元相图表述。合适的氟硼酸锡玻璃组合物包含20-100摩尔％的SnO、0-50摩尔％的SnF2和0-30摩尔％的B2O3。这些氟硼酸锡玻璃组合物可任选地包含0-10摩尔％的WO3、0-10摩尔％的CeO2和/或0-5摩尔％的Nb2O5。合适的低Tg玻璃组合物的额外方面以及用于从这些材料形成玻璃密封层的方法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、第12/879,578号和第13/841,391号所述，其全文通过引用结合入本文。
示例性基材(玻璃或者其他等)可以具有任意合适尺寸。基材可以具有面积的(长和宽)尺寸，其独立地是1cm至5m(例如，0.1、1、2、3、4或5m，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内)和厚度尺寸，其可以是约0.5mm至2mm(例如，0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5或2mm，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内)。在一些实施方式中，基材厚度可以是约0.05至0.5mm(例如，0.05、0.1、0.2、0.3、0.4或0.5mm，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内)。在一些实施方式中，玻璃基材厚度可以是约2mm至10mm(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10mm，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内)。示例性玻璃密封层的总厚度可以是约100nm至10um。在一些实施方式中，层厚度可以小于10um，例如小于10、5、2、1、0.5或0.2um。示例性玻璃密封层厚度包括0.1、0.2、0.5、1、2、5或10um，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。密封区域的宽度可以与激光光斑尺寸成比例，所述密封区域的宽度可以是约0.05至2mm，例如0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5或2mm，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。激光的移动速率(即，密封速率)可以是约1mm/s至1000mm/s，例如1、2、5、10、20、50、100、200、400或1000mm/s。激光光斑尺寸(直径)可以是约0.02至1mm，例如0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5或2mm，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
因此，已经发现，在本公开的实施方式中，当局部玻璃温度超过其应变温度或退火温度时(例如，对于EXG分别为669℃和772℃)，会在一定的空间程度(例如“焊接体积”)内形成合适的激光焊接玻璃基材界面。这个体积会取决于入射激光功率、UVA或LMG熔体的组成、以及(作为相应基材中的杂质的结果的)色中心形成。一旦获得之后，该体积会扫过界面区域，导致两块基材(玻璃或者其他等)之间的快速且牢固密封。可以获得超过5-1000mm/s的密封速度。当其扫过感兴趣的基材区域时，示例性激光焊接会经受从与熔体体积相关的高温到相对冷的室温的陡变区。可以通过热基础玻璃色中心(松弛)区域的缓慢冷却(自退火)以及UVA或LMG或NIR薄膜区域的薄度(通常1/2-1μm)，从而使得两块相应基材(玻璃或者其他等)之间的CTE失配的任意影响无效化，来维持气密密封的完整性及其各自的强度。
在一些实施方式中，密封层材料的选择以及用于在玻璃基材上形成密封层的加工条件是足够灵活的，基材不会受到形成玻璃层的负面影响。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、玻璃-聚合物层叠，玻璃-陶瓷或者陶瓷，包括氮化镓、石英、二氧化硅、氟化钙、氟化镁或者蓝宝石基材。额外的基材可以是金属基材，包括钨、钼、铜或者其他类型的合适金属基材，但不限于此。在一些实施方式中，一种基材可以是含磷光体玻璃板，其可用于例如组装发光器件。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的含磷光体玻璃板可以用作LED白灯中的波长转换板。白色LED灯通常包括蓝色LED小片，其是采用第III族基于氮化物化合物半导体形成的，用于发射蓝光。白色LED灯可用于发光系统，或者例如作为液晶显示器的背光。本文所揭示的低熔融温度玻璃和相关密封方法可用于密封或封装LED小片。
得益于基材在主流激光照射条件和所得到的温度增加下形成色中心的能力所导致的基础基材(玻璃或者其他等)的性质，使得根据本文的实施方式的示例性工艺是可能的。在一些实施方式中，如果希望透明密封的话，色中心的形成可以是可逆的。如果基材具有不同厚度，则在一些实施方式中可以使用导热基材以恢复焊接完整性。
因此，一些实施方式可以采用低熔融温度材料，通过低激光脉冲峰值功率将玻璃或其他材料基材激光焊接到一起，使得冲击波的产生最小化，并且确保没有出现会有损拉伸破裂强度的微裂纹。示例性实施方式还可提供扩散焊接，而无需熔体洼传播，实现了充分的较低温度密封工艺。由于膜区域的薄度，本公开的实施方式可以使得两块相应基材之间的CTE失配的任意影响无效化，并且可用于提供相似或不同尺寸基材的焊接。此外，在一些实施方式中，无需玻璃料或染色剂材料的情况下所要求的膜的图案化来进行密封，因而制造商不需要暴露他们的私有设计。
本公开还指导了如何将低熔融温度材料用于将玻璃封装激光焊接在一起，从而实现了对于氧和水分的侵袭发生降解是敏感的无源器件和有源器件的长期气密操作。如上文所述，本文所述的实施方式提供了UVA、LMG或其他密封，其可以在采用激光吸收对粘结表面进行组装之后进行热活化，并且可享有较高的制造效率，因为每个工作装置的密封速率受到热活化和粘结形成所确定而不是在真空或惰性气体组装线中的在线薄膜沉积对器件进行包封的速率所决定。这可以实现大片多器件的密封，之后划线成单个器件(单片)，并且得益于高的机械完整度，单片的产率会是高的。
一些实施方式提供了激光密封工艺，例如激光焊接、扩散焊接等，其依赖于玻璃基材中色中心的形成，这是由于在入射激光波长处，结合示例性激光吸收膜的外部色中心(例如杂质或掺杂剂)或者玻璃固有的内部色中心所导致的。膜的一些非限制性例子包括SnO2、ZnO、TiO2、ITO、以及可以用于玻璃基材的界面处的低熔融玻璃膜。采用这些材料的焊接可以提供具有足够UV吸收的可见光透射，从而引发稳定状态的温和扩散焊接。这些材料还可提供具有适用于扩散焊接的局部密封温度的透明激光焊接。此类扩散焊接产生相应玻璃基材的低功率与温度的激光焊接，并且可产生具有有效且快速焊接速度的优异透明焊接。根据本公开的实施方式的示例性激光焊接工艺还可依赖于超越色中心的形成的光诱发的吸收性质，从而包含温度诱发的吸收。
采用所揭示的材料和方法的工件的气密包封可有助于装置的长期有效运行，否则的话对于氧和/或水分侵袭的劣化是敏感的。示例性工件、器件或应用包括挠性、刚性或者半刚性有机LED、OLED发光装置、OLED电视、光伏装置、MEM显示器、电致变色窗、荧光团、碱金属电极、透明导电氧化物、量子点等。
如本文所用，气密层是被认为是这样的一种层，出于实际目的，它被认为基本不透气并且基本不透水分和/或氧气。举例来说，气密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，气密密封基本抑制了空气和水与受保护工件发生接触。
在一些实施方式中，一种粘结两个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，放置使得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。在本文所揭示的每种密封构建中，可以通过如下方式完成使用低熔融温度玻璃层进行密封：对玻璃层以及位于靠近密封界面的玻璃基材材料都进行局部加热、熔化然后冷却。
一些实施方式将与激光焊接相关的易于形成的气密密封和与形成有源OLED或其他器件的气密封装相结合，以实现它们的广泛制造。此类制造会要求在界面传导膜上进行焊接。不同于本文所揭示的方法，激光密封的常规方法会切断此类界面传导线，特别是如果界面温度变得过高或者导线材料与激光辐射存在有害相互作用时，会切断它们。但是，一些实施方式采用界面低熔融温度玻璃材料膜，提供了一种实现公开的对于气密器件操作需要电偏压的器件结构。因此，一些实施方式可以提供具有界面传导膜的玻璃片或其他基材的成功激光焊接，而不会对其造成破坏或性能损失。
在一些实施方式中，对工件进行粘结的方法包括：在第一基材的表面上形成无机膜，在第一基材和第二基材之间布置待保护的工件，其中，膜与第二基材接触，以及通过用具有预定波长的激光辐射对膜进行局部加热，从而将工件粘结在第一和第二基材之间。无机膜、第一基材、或第二基材可以是在约420nm至约750nm是可透射的。在一些实施方式中，无机膜、第一基材和第二基材在约420nm至约750nm分别是可透射的。在一些实施方式中，在预定激光波长处，无机膜的吸收大于10％。在一些实施方式中，无机膜的组成可以是SnO2、ZnO、TiO2、ITO、Zn、Ti、Ce、Pb、Fe、Va、Cr、Mn、Mg、Ge、SnF2、ZnF2及其组合，但不限于此。在一些实施方式中，可以对无机膜的组成进行选择，从而降低诱发第一基材和/或第二基材的蠕动流的活化能。在一些实施方式中，无机膜的组成可以是液相线温度小于或等于约1000℃、小于或等于约600℃或者小于或等于约400℃的激光吸收低液相线温度材料。在其他实施方式中，粘结步骤可以产生积分粘结强度大于第一基材和/或第二基材中的残留应力场的积分粘结强度的粘结。在一些实施方式中，仅粘着失效才会导致该粘结的失效。在一些实施方式中，无机膜的组成包含20-100摩尔％SnO、0-50摩尔％SnF2、和0-30摩尔％P2O5或B2O3。在一些实施方式中，无机膜以及第一和第二基材在约420nm至约750nm具有超过80％的总体内部透射率。在一些实施方式中，粘结步骤还包括将工件粘结在第一和第二基材之间，其是由于第一或第二基材中的杂质组合物的作用以及由于无机膜的组合物的作用，通过用具有预定波长的激光辐射对无机膜进行局部加热形成的。第一或第二基材中的示例性杂质可以是As、Fe、Ga、K、Mn、Na、P、Sb、Ti、Zn、Sn及其组合，但不限于此。在一些实施方式中，第一和第二基材具有不同横向尺寸、不同CTE、不同厚度，或其组合。在一些实施方式中，第一和第二基材中的一种可以是玻璃或者玻璃陶瓷。当然，第一和第二基材中的另一种可以是玻璃陶瓷、陶瓷或金属。在一些实施方式中，方法还可以包括对粘结的工件进行退火的步骤。在其他实施方式中，激光辐射包括：约193nm至约420nm预定波长的UV辐射，约780nm至约5000nm预定波长的NIR辐射，并且可以包括1至40纳秒的脉冲宽度和至少1kHz的重复频率和/或可以是连续波。在一些实施方式中，无机膜的厚度约为10nm至100微米。在一些实施方式中，第一和/或第二基材可以包括碱土硼铝硅酸盐玻璃、热强化的玻璃、化学强化的玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃，及其组合。在一些实施方式中，方法可以包括以约为1mm/s至约1000mm/s的速度来移动由激光辐射形成的激光光斑的步骤，从而产生最小加热区。在一些实施方式中，这个速度没有超过激光光斑的直径以及激光辐射的重复频率的乘积。在一些实施方式中，粘结步骤可以产生宽度是约50μm至约1000μm的粘结线。在一些实施方式中，在粘结步骤之前和之后，无机膜、第一基材、或第二基材可以是光学透明的，在约420nm至约750nm处大于80％、80-90％、大于85％、或者大于90％。示例性工件可以是发光二极管、有机发光二极管、导线、半导体芯片、ITO导线、图案化电极、连续电极、量子点材料、磷光体，及其组合，但不限于此。
在一些实施方式中，提供了粘结装置，其包括：形成在第一基材的表面上的无机膜，以及第一基材和第二基材之间得到保护的器件，其中，无机膜与第二基材接触。在此类实施方式中，装置包括在第一和第二基材之间形成的粘结，其是由于第一或第二基材中的杂质组合物的作用以及由于无机膜的组合物的作用，通过用具有预定波长的激光辐射对无机膜进行局部加热形成的。此外，无机膜、第一基材、或第二基材可以是在约420nm至约750nm是可透射的。在另一个实施方式中，无机膜、第一基材和第二基材在约420nm至约750nm分别是可透射的。在一些实施方式中，在预定激光波长处，无机膜的吸收大于10％。在一些实施方式中，无机膜的组成可以是SnO2、ZnO、TiO2、ITO、Zn、Ti、Ce、Pb、Fe、Va、Cr、Mn、Mg、Ge、SnF2、ZnF2及其组合，但不限于此。在一些实施方式中，可以对无机膜的组成进行选择，从而降低诱发第一基材和/或第二基材的蠕动流的活化能。在一些实施方式中，无机膜的组成可以是液相线温度小于或等于约1000℃、小于或等于约600℃或者小于或等于约400℃的激光吸收低液相线温度材料。在一些实施方式中，粘结的积分粘结强度可以大于第一基材和/或第二基材中的残留应力场的积分粘结强度。在一些实施方式中，仅粘着失效(cohesivefailure)才会导致该粘结(bond)的失效。在一些实施方式中，无机膜的组成包含20-100摩尔％SnO、0-50摩尔％SnF2、和0-30摩尔％P2O5或B2O3。在一些实施方式中，无机膜以及第一和第二基材在约420nm至约750nm具有超过80％的总体内部透射率。第一或第二基材中的示例性杂质可以是As、Fe、Ga、K、Mn、Na、P、Sb、Ti、Zn、Sn及其组合，但不限于此。在一些实施方式中，第一和第二基材具有不同横向尺寸、不同CTE、不同厚度，或其组合。在一些实施方式中，第一和第二基材中的一种可以是玻璃或者玻璃陶瓷。当然，第一和第二基材中的另一种可以是玻璃陶瓷、陶瓷或金属。在一些实施方式中，无机膜的厚度约为10nm至100微米。在一些实施方式中，第一和/或第二基材可以包括碱土硼铝硅酸盐玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、热强化的玻璃、化学强化的玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃，及其组合。在一些实施方式中，在粘结步骤之前和之后，无机膜、第一基材、或第二基材可以是光学透明的，在约420nm至约750nm处大于80％、80-90％、大于85％、或者大于90％。示例性器件可以是发光二极管、有机发光二极管、导线、半导体芯片、ITO导线、图案化电极、连续电极、量子点材料、磷光体，及其组合，但不限于此。在一些实施方式中，粘结可以是闭合回路的密封或者交叉角度大于约1度的密封线的密封，并且可包括空间上分开的粘结点和/或可以距离粘结的热敏材料小于约1000μm。在一些实施方式中，粘结附近的双折射可以被图案化。
在一些实施方式中，提供了对器件进行保护的方法，其包括：在第一基材的第一部分表面上形成无机膜层，将待保护的器件布置在第一基材和第二基材之间，其中，密封层与第二基材接触，以及用激光辐射对无机膜层以及第一和第二基材进行局部加热，从而使得密封层和基材熔化，在基材之间形成密封。第一基材可以包括玻璃或玻璃陶瓷，以及第二基材可以包括金属、玻璃陶瓷或陶瓷。在一些实施方式中，第一和第二基材具有不同横向尺寸、不同CTE、不同厚度，或其组合。在其他实施方式中，器件可以是ITO导线、图案化电极以及连续电极，但不限于此。在一些实施方式中，局部加热的步骤还包括调节激光辐射的功率以降低对于形成的密封的损坏。示例性膜可以是低Tg玻璃，其包含20-100摩尔％SnO、0-50摩尔％SnF2、和0-30摩尔％P2O5或B2O3，但不限于此。在其他实施方式中，可以对无机膜的组成进行选择，从而降低诱发第一基材和/或第二基材的蠕动流的活化能。在另一个实施方式中，无机膜的组成可以是液相线温度小于或等于约1000℃、小于或等于约600℃或者小于或等于约400℃的激光吸收低液相线温度材料。在一些实施方式中，粘结步骤可以产生积分粘结强度大于第一基材和/或第二基材中的残留应力场的积分粘结强度的粘结。在一些实施方式中，仅粘着失效(cohesive failure)才会导致该粘结(bond)的失效。
与激光焊接相关的其他公开内容可参见Dabich,II等人的题为“Laser WeldingTransparent Glass Sheets Using Low Melting Glass or Thin Absorbing Films(采用低熔融玻璃或薄吸收膜进行透明玻璃片的激光焊接)”的US2015/0027168；Logunov等人的题为“Laser Welding Transparent Glass Sheets Using Low Melting Glass or ThinAbsorbing Films(采用低熔融玻璃或薄吸收膜进行透明玻璃片的激光焊接)”的WO2014/182776，它们的公开内容通过引用全文结合入本文。
具有激光焊接密封的显示器模块和模块化显示器
发现可以使用激光焊接来产生显示器模块，所述显示器模块可以组合在一起制造模块化显示器。出乎意料的是，此类显示器中的像素可以在模块内均匀间隔开(模块内节距)，和在模块上均匀间隔开(模块间节距)。作为结果，当观察者以推荐观察距离观察模块化显示器时，模块之间的边界是不可见的。出于观察目的而言，无法将此类模块化显示器与不具有模块的类似尺寸显示器区分开来。并且，模块化显示器具有明显的制造和可靠性优势。
还可以使用单个模块作为离散显示器，例如，用于手表、手机显示屏、或平板显示屏。此类模块具有出乎意料的小斜面，这可以实现具有非常小斜面的装置。“斜面”是显示器的有源区域与显示器的边缘之间的区域。连接了合适的电连接件(例如，贯穿玻璃的孔)和适当的封装，可以制造这样一种装置，其中，显示屏的有源区域延伸到整个装置的边缘的像素节距内，并且在此类边缘处具有进行密封的激光焊接。
OLED和相关的混合无机OLED装置(ILED)通常采用有源面积明显小于像素面积的像素。像素的余下面积是无源区域。例如，对它们而言，OLED“填充系数”近似为50％的面积比；在此类情况下，认为OLED的填充系数约为50％。如果它们足够远离并且两个朗伯相邻源的远场衍射“掺混成一个”的话，则这个间距对于观察者来说是无法感知到的。这也是为什么图表基于显示器的像素分辨率(例如，4K、1080P、720P等)推荐不同的TV观看距离的原因。例如，对于4K 50"TV，推荐的最小观看距离是3英尺3英寸。
在一些实施方式中，可以使用无缘区域，从子显示器模块组装大的TV显示器。本文所述的激光焊接可以是透明的、超薄的(例如，在一些实施方式中是40至200μm)，以及具有牢固的密封强度(例如，在一些实施方式中是80至120MPa)。因此，可以制造适用于OLED类装置运行的气密玻璃封装。相反地，基于玻璃料的密封是不透明的，厚的(约0.7-5.0mm)，具有较弱的密封强度(约9MPa)，并且对于商业上所希望的显示器而言，对于密封在间隙间区域中容易是太厚的。
像素经由电连接件供能。在一些实施方式中，本文所述的激光焊接可以制造在导电导线上，这直到其上布置了像素的基材的边缘。但是，当焊接在导电导线(特别是较不耐火材料)上的时候，可用于进行玻璃-玻璃激光焊接的较宽范围的激光条件通常受到很大程度的减小。因此，在一些实施方式中，制造的电连接件通过模块的背侧而不是模块的横向边缘。这种构造实现了可用于进行玻璃-玻璃激光焊接的更宽的参数范围，这可导致更牢固的模块化结构设计。
在一些实施方式中，将模块化子显示器面板组装成单体式TV显示器结构，用于长期气密性能，具有明显降低的机械应力。
可以通过以紧密堆积的几何形貌拼接较小的气密OLED类模块来组装大型TV显示器。理论上来说，采用这些模块化组件，可以制造具有无限大发射面积的任意尺寸的TV。可以通过使用牢固但是超薄的激光焊接线，来开发由此类器件的填充系数产生的OLED类器件的无源区域。激光焊接是透明的、超薄的(约40-200μm)，并且具有非常牢固的密封强度，特别是相比于玻璃料而言。将激光焊接放置成如此靠近子显示器模块的周界，通过如下方式使得拼接是可行的：维持了相邻像素的有源区域之间的距离(无论这些像素是模块内或者跨越了模块)，从而对观察者而言，即使跨越不同模块化组件看上去也是无缝的。不同于大型玻璃料密封OLED TV显示器，通过将应力分布在小得多的拼接显示器上，避免了大型单体式基材中的长范围的密封应力积累。通过向周界密封增加额外的点焊或者像素之间的其他非连续密封，可以得到改进的封装强度。通过在子显示器模块的背部中建立3D通孔阵列，可以制造优化的拼接和互联偏压。
如本文所用，“焊接”指的是两个接触基材之间的材料的熔合。相对于基材材料的一般地迁移到另一个中而言，无论是否用薄膜或助焊剂介导，熔合的具体细节都是次要的。可以在高于或等于一个或两个基材的熔化温度的温度下、或者在较低温度下完成焊接。任选地，可以通过特定按压来完成较低温度焊接。例如，可以通过捶打、或按压(特别是在通过加热和有时通过添加可熔化材料变得软化或糊状之后)，较低温度焊接可以使得金属片熔合。术语“扩散焊接”可以用来描述此类较低温度焊接机制，包括粘性机制、蠕变、扩散等。具体机制、以及是否存在任何机制，是可以通过主要压力和温度来确定的。因此，虽然上文在“具有界面UV吸收膜的激光焊接”部分中所述的具体激光焊接类型是合乎希望的激光焊接类型，但是这不是仅有的“激光焊接”。在一些实施方式中，希望用薄的(<1um)激光吸收界面膜来进行焊接。无论是否存在薄的界面吸收膜来帮助吸收激光，以及无论迁移机制是不是“扩散”，界面处的明显“相互扩散”膜都可用于描述基材材料相互发生迁移的空间范围。
如本文所用的激光焊接导致焊接的基材之间的之间粘结。在这个方面来说，激光焊接不同于形成“间接粘结”的其他密封机制(例如，玻璃料密封、焊料接合件的密封、铜焊等)。通常来说，失效模式反映了直接粘结与间接粘结之间的差异。“直接粘结”发生“粘着失效(cohesive failure)”。粘着失效表示粘结失效远离焊接之前存在的基材之间的界面，因为界面密封是牢固的。“间接粘结”发生“粘合剂失效”，其中，粘结失效是在焊料、或玻璃料、材料层自身中，或者是在焊料或玻璃料与基材之间的界面处。在本文所述的激光焊接的上下文中，已经发生当相比于其他类型的焊接，直接粘结通常比间接粘结更为牢固，有时高了一个数量级。
玻璃料与“薄的UV吸收(UVA)界面膜”之间的一个区别在于，玻璃料通常需要CTE匹配用“填料”，而UVA膜不需要。这种不需要填料的情况粗略地存在于小于1um的UVA膜经受适合产生焊接的激光条件，这不同于简单地使得膜熔化。更厚的膜(>约2um)通常不行，因为激光诱发的CTE失配应力积累太大，并导致失效。典型的玻璃料层粗略地是5-20um厚，因为它们结合了CTE匹配用填料。不受限于任何为何有些实施方式是可行的理论，通过激光焊接，薄膜与基材界面处的CTE失配可以由于激光焊接过程中的明显材料迁移被有效地稀释掉。
在一些实施方式中，“焊接”可以在焊接之后的第一与第二基材之间不存在任何其他层的情况下使得第一基材与第二基材气密密封。例如，虽然在焊接过程之前可能在第一基材与第二基材之间存在薄的吸光层，但是此类层可以通过从界面区域迁移走而被明显稀释掉，并且随着吸收层吸收激光能量在焊接过程期间通过反迁移结合基材材料。此类迁移可涉及例如此类层的材料扩散进入第一和第二基材。取决于此类吸收层初始存在的地方，可以在焊接之后，在焊接区域外的区域中，在第一与第二基材之间存在残留吸收层。
本文所述的一些实施方式具有如下许多优点中的至少一种：
i.拼接的能力：理论上来说，采用模块化组件，可以制造具有无限大发射面积的任意尺寸的TV。
ii.薄的焊接线实现了在无源区域中的焊接。
iii.不同于大型玻璃料密封OLED TV显示器，通过将应力分布在拼接显示器上，避免了大型单体式基材中的长范围的密封应力积累。
iv.通过使用3D孔，可以制造超薄TV设计。
v.基于量子点的LED对于滤色器堆叠或LCD结构没有需求。
vi.相比于玻璃料密封，激光焊接的玻璃-玻璃密封具有小得多的密封宽度，并且形成牢固得多的粘结。
vii.通过使用贯穿孔的电连接件，可以避免基材边缘的导电线和此类导线上的焊接，这开发了全范围的激光条件以使得粘结强度最大化。
viii.由于可以避免长的导电线长度，相比于无源矩阵OLED装置，具有更好的功率效率管理。
ix.更好的可靠性，通过替换任何制造不良的“模块”，可以“修复”任何给定的TV显示器。
x.可以得到具有周界密封和像素区域之间的点焊或不连续密封的封装的改进强度。
图10显示离散的示例性单元元件1150。图11显示市售可得55"OLED TV的示例性像素布局1100。通过第一方向D1上和垂直于第一方向D1的第二方向D2上的图10的像素1105的重复，形成了像素布局1100。
像素1105是形成显示器的单元元件或最小重复单元。例如，在一些实施方式中，发光装置是OLED(有机发光装置)或QD-LED(量子点发光显示器)。图10显示像素1105，其具有第一像素内间隙1109(定义为第一OLED 1106与第二OLED 1107之间的在第一方向D1上的距离)和第二像素内间隙1111(定义为第二OLED 1107与第三OLED 1108之间的在第一方向D1上的距离)。第一像素内间隙1109和第二像素内间隙1111可以是相似或不同尺寸，这取决于所需的显示器分辨率和类型。
如图10所示，每个像素1105具有有源区域和无源区域1104。像素的有源区域指的是像素内的发光区域。像素的有源区域通常具有发光装置(包括OLED、QD-LED(其是有机与无机混合物)或具有“填充系数”的任何发光有源区域元件阵列(包括无机LED，发光装置))的阵列。举例来说，像素1105中的OLED 1106、1107和1108会被认为是有源区域。在一些实施方式中，相邻像素的有源区域在第一方向D1上间隔为第一模块内间距1110，在第二方向D2上间隔为第二模块内间距1120。在这个上下文中，“相邻像素”指的是相同方向上最靠近的像素。第一模块内间距1110和第二模块内间距1120可以是相同或不同尺度。
在一些实施方式中，第一模块内间距1100的尺寸可以是2000μm或更小、1750μm或更小、1500μm或更小、1250μm或更小、1000μm或更小、750μm或更小、600μm或更小、500μm或更小、400μm或更小、300μm或更小、200μm或更小、150μm或更小，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。在一些实施方式中，第二模块内间距1120的尺寸可以是2000μm或更小、1750μm或更小、1500μm或更小、1250μm或更小、1000μm或更小、750μm或更小、600μm或更小、500μm或更小、400μm或更小、300μm或更小、200μm或更小、150μm或更小，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
在一些实施方式中，像素1105在第一方向D1上具有第一节距1130和在第二方向D2上具有第二节距1140。第一节距1130可以定义为在第一方向D1上，相邻像素上的相似点之间的距离，以及第二节距1140可以定义为在第二方向D2上，相邻像素上的相似点之间的距离。在一些实施方式中，在第一方向D1上，第一节距1130可以是50μm或更大、100μm或更大、200μm或更大、300μm或更大、400μm或更大、500μm或更大、600μm或更大、700μm或更大、800μm或更大、900μm或更大、1000μm或更大、1100μm或更大、1200μm或更大、1300μm或更大、1400μm或更大、1500μm或更大，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。在一些实施方式中，在第二方向D2上，第二节距1140可以是50μm或更大、100μm或更大、200μm或更大、300μm或更大、400μm或更大、500μm或更大、600μm或更大、700μm或更大、800μm或更大、900μm或更大、1000μm或更大、1100μm或更大、1200μm或更大、1300μm或更大、1400μm或更大、1500μm或更大，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
在一些实施方式中，“填充系数”定义为像素的有源区域与像素1105的总面积之比。例如，图11显示粗略地是50％填充系数的像素布局。
可以通过以每英寸像素数量(PPI)进行表述的良好定义的像素密度参数来量化OLED显示器的分辨率。PPI的倒数与“节距”相关，或者，重复“单元元件”的长度和宽度通常被称作“像素”，假定像素是正方形的。也可以是其他像素形状，例如矩形像素、菱形像素、以及甚至是“波形瓦(pentile)”像素。此类像素也可以被结合到具有重复图案的模块化拼接中。在此类情况下，间距dsep是相邻像素的有源区域之间的距离。
通常通过“4K”、“1080P”、“720P”、或“SD”术语来描述TV显示器的“分辨率”。提及的显示器尺寸通常是对角线尺度。例如，10"4K TV指的是具有10"对角线发光面积的矩形显示器，沿着水平尺度分布有约4096个像素，以及沿着纵向尺度分布有约2160个像素。下表1显示具有不同分辨率(4K，约4096个像素(高)x 2160个像素(宽)；1080P，约1980个像素(高)x1080个像素(宽)；720P，约1280个像素(宽)x 720个像素(高)；和SD，约640个像素(高)x 480个像素(宽))的各种显示器的推荐TV观看距离。例如，观察到观看者坐在4K 50"TV前的最小距离是3英尺3英寸。
表1：具有不同分辨率的各种显示器尺寸的推荐观看距离范围
显示器分辨率还可定义为像素密度或者每英寸的像素，PPI。下面的表达式可用于得到特定尺寸和分辨率的显示器的像素密度，PPI。
在等式1中，wp是沿着显示器的宽度的像素数量，hp是沿着像素的高度的像素数量，dp是沿着显示器对角线的像素数量，以及di是显示器的对角线长度(单位是英寸)。例如，对于4K 21.5"显示屏，PPI约为219。计算如下所示：
类似地，将表1中的观察距离条目下限转换为下表2，使用等式1将相关的PPI值制成表格。通过追踪任何给定列中的大小的下降，可以在表2中看到等式1中的PPI与TV尺寸之间的反比关系。虽然PPI大小作为TV尺寸平方的平方根进行缩放，但是可以通过从左侧高分辨率(>4K)扫到右侧低分辨率(SD)来粗略地进行追踪。PPI看上去作为显示屏的尺寸进行简单缩放。
表2：具有不同分辨率的各种显示器尺寸的像素密度(PPI)
间距与PPI和填充系数相关。并且，存在这样的PPI使得显示屏填充了如此多的像素从而单个元件对于你的裸眼来说是难以辨识的。20/20视力标准定义为，其中平均眼睛的最小可分辨细节约为一个“弧分”，这是学术界对于典型人类视网膜的分辨率极限的可接受值。将满足视网膜显示条件的具体PPI阈值定义为PPI20/20。对于观看距离d，间隔为s的两个相邻像素的最小可分辨细节如下：
式中，观察角a/2设定为一弧分的20/20分辨率限值，1°/60。认识到s简单地是像素节距，或者“单元元件长度”，可以将PPI20/20定义为：
正式地将有源发射器尺寸与填充系数和PPI相关联，最终确定了典型人类视网膜分辨率限值下的间距与观看距离之间的关系。采用图1中的定义，得到：
有源发射器尺寸＝单元元件长度x填充系数＝填充系数/PPI 等式5
然后，将间距dsep与PPI和填充系数相关联，简化为：
dsep＝单元元件长度-有源发射器尺寸 等式6
由此，建立了如下关系：
dsep＝单元元件长度-有源发射器尺寸＝1/PPI-填充系数/PPI＝(1-填充系数)/PPI 等式7
或者，更简化为：
间隔距离，dsep＝(1-填充系数)/PPI 等式8
但是，我们将仅考虑等式4中所建立的像素密度PPI满足“视网膜显示”像素密度(PPI20/20)的那些像素显示器。因此，在用PPI20/20取代PPI之后，之前的关系式(等式8)变成如下情况：
间隔距离，dsep＝(1-填充系数)/PPI20/20 等式9
并且最后从等式4插入表达式，得到如下关系：
现在，对于任意给定观看距离，可以采用等式10将满足视网膜显示条件的有源发光元件之间的距离关联起来。具体来说，将表1中的观察距离条目下限转换为下表3，使用等式10来包含间隔距离dsep。
如表3所示，对于类似的TV显示屏尺寸，间隔距离从表3的右边(SD)到左边(高分辨率，>4K)发生减小。对于不同屏幕尺寸，穿越各种具体显示分辨率，间隔距离从表3的顶部到底部是几乎线性缩放的。
表3：具有不同分辨率的各种显示器尺寸的间距
在一些实施方式中，第一和第二模块内间距是相同的。对于第一和第二方向这两个方向上的模块内间距的希望范围包括：不超过2000μm、不超过1500μm、不超过1250μm、不超过1000μm、不超过750μm、不超过500μm、和不超过300μm。希望的是，沿着第二和第四线性边缘，在第一方向上的周界与像素阵列的有源区域之间的距离不超过第一方向上的模块内间距的一半，以及沿着第一和第三线性边缘，在第二方向上的周界与像素阵列的有源区域之间的距离不超过第一方向上的模块内间距的一半。因此，在第一方向和第二方向上的周界与像素阵列的有源区域之间的距离的希望范围包括：不超过1000μm、不超过750μm、不超过625μm、不超过500μm、不超过375μm、不超过250μm、和不超过150μm。
希望模块内间距小于2000μm(例如，1600至2000μm)，因为这粗略地与120英寸SD分辨率屏幕相关联。希望模块内间距小于750μm(例如，600至750μm)，因为这粗略地与120英寸1080P分辨率屏幕相关联，这可能占据了大型显示屏的大部分的家庭市场。希望模块内间距小于500μm(例如，300至500μm)，因为这粗略地与120英寸4K分辨率屏幕相关联，这可能占据了大型显示屏的余下的几乎所有家庭市场。从表格可以看出，希望许多其他模块内间距。此外，相比于其他类型的密封(例如，玻璃料密封和焊料密封)，激光焊接提供优异的密封强度和气密密封性质，特别是更小的密封宽度。对于一些范围，例如小于1000μm的模块内间距，激光焊接可能是唯一可用的密封类型。并且，即使是对于本文所述的较大的模块内间距，激光焊接可以在优异的密封强度和气密密封性方面提供优异得多的密封。
在一些实施方式中，发光装置的阵列可以包括但不限于红色OLED、绿色OLED、蓝色OLED、白色OLED、红色QD-LED、绿色QD-LED、蓝色QD-LED、白色QD-LED、LED，及其组合。例如，全色显示器可以包括红色、绿色和蓝色OLED的组合，但是单色显示器可以包括单色OLED。
图12显示单体式显示器1300。可以通过在第一方向D1和第二方向D2上组装模块阵列来制造单体式显示器1300。第一模块1320具有第一方向D1上的第一线性边缘1302和第三线性边缘1306，和垂直于第一方向D1的第二方向D2上的第二线性边缘1304和第四线性边缘1308。模块布置成使得沿着第一模块1320的第二线性边缘1304和第二模块1340的第四线性边缘，第一模块1320接合到第二模块1340。在这个上下文中，“接合”可以表示也可以不表示以密封而言的相互物理接合，或者焊接成一个。例如，模块可以连接到共用背板。在第一方向D1上，第一模块1320中的最靠近沿着第二线性边缘1304的周界的像素的有源区域与第二模块1340中的最靠近沿着第四线性边缘1348的周界的相邻像素的有源区域间隔为第一模块间间距1350。类似地，在第二方向D2上，第二模块1340中的最靠近沿着第一线性边缘1342的周界的像素的有源区域与第三模块1360中的最靠近沿着第三线性边缘1366的周界的相邻像素的有源区域间隔为第二模块间间距1370。第一模块间间距1350和第二模块间间距1370与第一模块1320和第二模块1340中的第一模块内间距1110相差不超过5％、相差不超过10％、相差不超过15％、相差不超过20％、相差不超过25％、相差不超过30％、相差不超过35％、相差不超过40％，或者在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。应注意的是，第一模块内间距1110、第二模块内间距1120、第一模块间间距1350和第二模块间间距1370是示例性的且主要由方向D1或D2所限定，以及没有受限于所讨论的模块。
在一些实施方式中，模块可以是矩形。“矩形模块”包括正方形模块。“矩形模块”可以包括或者不包括存在于发光装置的阵列与周界之间的区域中的相对于完美矩形的微小偏差。此类偏差可以包括凹口、小的突出、斜角、或者略微弯曲。例如，此类偏差可能对于确保具有矩形形状的不同模块在接合时的正确取向(没有转动)从而像素和电连接件位于它们的预期位置中是有用的。可以通过引入仅当模块正确取向时才匹配的小的形状的偏差，来确保正确取向。
在一些实施方式中，当模块是矩形时，矩形的每个长度可以是10cm或更小、30cm或更小、50cm或更小、70cm或更小、90cm或更小、110cm或更小、130cm或更小、150cm或更小、170cm或更小、200cm或更小、320cm或更小，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
在一些实施方式中，第一模块1320具有第一方向D1上的沿着第一线性边缘1302和第三线性边缘1306，以及沿着垂直于第一方向D1的第二方向D2上的第二线性边缘1304和第四线性边缘1308的周界。第一模块1320可以具有沿着第二线性边缘1304的第二方向D2上的一部分的周界1303。
图13A显示布置在发光装置的阵列与模块1320的周界之间的沿着方向D1和D2这两个中的所有边缘的激光焊接1318。激光焊接1318具有第一方向D1上的焊接宽度1312(WW)。激光焊接1318可以沿着方向D1和D2这两个中的所有边缘具有均匀焊接宽度1312，但是一些变化是可接受的。激光焊接1318具有内边缘1317和外边缘1319。激光焊接的“宽度”是垂直于长度测得的距离。激光焊接通常是平行于周界进行的，从而使得焊接的“宽度”垂直于模块的周界。但是，不同于这些标准的偏差也是允许的，例如，在角落处，或者在显示器的外边缘模块没有与另一个模块接合的地方。在一些实施方式中，激光焊接1318的焊接宽度1312可以是500μm或更小、300μm或更小、200μm或更小、180μm或更小、160μm或更小、140μm或更小、120μm或更小、100μm或更小、80μm或更小、60μm或更小、40μm或更小、30μm或更小，或者在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
图13B显示激光焊接1318具有内边缘1317(定义为激光焊接在第一方向D1和第二方向D2上最靠近像素的有源区域的边缘)和外边缘1319(定义为激光焊接在第一方向D1和第二方向D2上最靠近第一模块1320的周界的边缘)。图13B所示的其他尺度包括：
a.在第一方向D1上：
i.第一活性区域至焊接距离1314(AW1)，定义为激光焊接1318的内边缘1317与最靠近内边缘1317的像素的有源区域之间的距离。
ii.第一焊接至周界距离1315(WP1)，定义为沿着第二线性边缘1304，激光焊接1318的外边缘1319与最靠近外边缘1319的第一模块1320的周界部分之间的距离。
iii.第一有源区域至周界距离1316(AP1)，定义为沿着第二线性边缘1304，第一模块1320的最靠近周界的像素的有源区域与周界自身之间的距离。换言之，第一有源区域至周界距离1316还可在数学上定义如下：
AP1＝(AW1+WW+WP1)；
iv.第一模块间间距1350，定义为从最靠近第一模块1320的周界的像素的有源区域到第二模块1340中平行于第一方向D1的相邻像素的有源区域的两个相似点之间的距离。
v.沿着第一方向D1的第一模块间间隙1330，其将第一模块1320与第二模块1340分开。
b.在第二方向D2上：
i.第二活性区域至焊接距离1313(AW2)，定义为激光焊接1318的内边缘1317与最靠近内边缘1317的像素的有源区域之间的距离。
ii.第二焊接至周界距离1315(WP2)，定义为沿着第一线性边缘1304，激光焊接1318的外边缘1319与最靠近外边缘1319的第一模块1320的周界部分之间的距离。
iii.第二有源区域至周界距离1307(AP2)，定义为沿着第一线性边缘1302，第一模块1320的最靠近周界的像素的有源区域与周界自身之间的距离。换言之，第二有源区域至周界距离307还可在数学上定义如下：
AP2＝(AW2+WW+WP2)；
在一些实施方式中，第一有源区域至焊接距离1314(AW1)可以是焊接宽度的至少50％、焊接宽度的至少60％、焊接宽度的至少70％、焊接宽度的至少80％、焊接宽度的至少90％、焊接宽度的至少100％、焊接宽度的至少150％、焊接宽度的至少200％、焊接宽度的至少250％，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。在一些实施方式中，第二有源区域至焊接距离1313(AW2)可以是焊接宽度的至少50％、焊接宽度的至少60％、焊接宽度的至少70％、焊接宽度的至少80％、焊接宽度的至少90％、焊接宽度的至少100％、焊接宽度的至少150％、焊接宽度的至少200％、焊接宽度的至少250％，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
在一些实施方式中，第一焊接至周界距离1315(WP1)可以是0μm或更大、1μm或更大、5μm或更大、10μm或更大、15μm或更大、20μm或更大、25μm或更大、30μm或更大、35μm或更大、40μm或更大、45μm或更大、50μm或更大、70μm或更大、90μm或更大、100μm或更大、200μm或更大，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。在一些实施方式中，第二焊接至周界距离1315(WP2)可以是0μm或更大、1μm或更大、5μm或更大、10μm或更大、15μm或更大、20μm或更大、25μm或更大、30μm或更大、35μm或更大、40μm或更大、45μm或更大、50μm或更大、70μm或更大、90μm或更大、100μm或更大、200μm或更大，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。在一些实施方式中，采用合适的焊接和切割技术，限定了周界的切割可以碰触焊接，在该情况下，焊接至周界距离可以是零。
在一些实施方式中，激光焊接的整个宽度是周界的500μm内或更小。如本文所用，“激光焊接的整个宽度”指的是所考虑的周界的具体部分处的焊接宽度1312。激光焊接的整个宽度可以是约60μm至2000μm，例如，60μm、100μm、200μm、500μm、1000μm、1500μm或2000μm，或者是在这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
图14显示示例性单色显示器1500，其中，单色显示器1500由接合在一起的矩形模块的2x2阵列构成。第一单色模块1510包括在第一方向D1上和在垂直于第一方向D1的第二方向D2上重复的单色发光装置1505。
如图15所示，在替代布置中，可以在第一方向D1和第二方向D2上将红色OLED或红色ILED、蓝色OLED或蓝色ILED、和绿色OLED或绿色ILED排成阵列，以形成多色模块化显示器1600，使得第一模块内间距1100与第二模块内间距1120可以是相似的，或者第一模块内间距1100与第二模块内间距1120可以是与第一模块间间距1350和第二模块间间距1370相差不超过20％。将超薄激光焊接线精确地布置在模块的周界与有源区域之间的能力使得模块拼接是可行的，从而产生了对观看者而言甚至是在跨越多个模块上也看上去是无缝的模块化显示器。
图16A显示无源矩阵OLED模块1700的通孔化玻璃基材1705的俯视图，显示了通孔阵列。孔阵列在第一方向D1上提供了用于阳极偏压的多个电连接件(称作阳极孔1710)，和在垂直于第一方向D1的第二方向D2上提供了用于阴极偏压的多个电连接件(称作阴极孔1720)。通孔也可被称作3D孔。以纵向分布通孔并且位于周界内侧，沿着第一方向D1上的线性边缘中的一个和第二方向D2上的线性边缘中的一个。图16B是具有通孔的玻璃基材1705的3D视图。
虽然图16A和16B显示沿着模块1700的边缘布置的阳极孔1710和阴极孔1720，但是孔可以置于任意合适的位置。例如，通过将孔放置在周界焊料内侧，可以避免电连接件与周界焊料之间的重叠。在整个模块中存在无源区域，因此具有足够的无源区域使得孔以及孔与像素或多个像素的有源区域之间的任何电连接件可以被放置在周界焊料的内侧。或者，可以将孔放置在周界焊料的内侧位于像素的有源区域下方，如果这种放置不干扰所需的模块发射性质的话。例如，对于经由第二基材向观察者发射光的显示器，孔可以放置在第一基材的有源区域的下方。
图17是OLED元件的简化横截面图。OLED元件(也被称作OLED堆叠)由如下构成：第一透明基材1810，其涂覆了图案化ITO阳极层1820，布置在图案化ITO阳极层1820上且与其接触的第一有机层1830，布置在第一有机层1830上且与其接触的第二有机层1840，导电阴极金属层1850(其作为布置在第二有机层1840上且与其接触的阴极接触件)，和布置在阴极金属层1850上的第二基材1860(其可以被激光焊接到第一透明基材1810，从而在第一透明基材与第二基材之间产生气密密封)。
在一些实施方式中，第一基材1810包括透明玻璃基材、透明玻璃陶瓷基材、玻璃基材上的透明无机膜、玻璃陶瓷基材上的透明无机膜，及其组合。
在一些实施方式中，在第一透明基材1810上涂覆了ITO阳极层1820，作为装置运行的阳极接触件。ITO薄膜可以通过如下方法中的一种沉积：喷溅沉积、电子束蒸发、热蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积，及其组合，但不限于此。例如，ITO薄膜可以具有：100nm的厚度，10Ω/□(欧姆/平方)的片电阻，400-750nm可见光波长范围内>85％的透光率。
第一有机层1830和第二有机层1840(作为组合)可以被称作有机堆叠1845。有机堆叠1845包括但不限于：空穴传输层、电子传输层、发射层、空穴阻挡层、电子阻挡层、空穴输入层、电子注入层，及其组合。
导电阴极金属层1850也可被称作阴极接触件，其布置在有机堆叠上。阴极金属层1850可以通过如下方法中的一种沉积：喷溅沉积、电子束蒸发、热蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积，及其组合，但不限于此。
布置在阴极金属层1850上的第二基材1860包括透明玻璃基材、透明玻璃陶瓷基材、玻璃基材上的透明无机膜、玻璃陶瓷基材上的透明无机膜，及其组合。
图18显示单模块R-G-B显示器1900，其包括在第一方向D1上和垂直于第一方向D1的第二方向D2上重复的R-G-B像素1920的阵列。单R-G-B模块1900自身可以是任意理论尺寸的离散显示器，范围是0"至0.1"、0"至1"、0"至5"、0"至10"、0"至20"、0"至30"、0"至40"、0"至50"、0"至60"、0"至70"、0"至80"、0"至90"、0"至100"、0"至110"、0"至120"、0"至200"、0"至500"、0"至1000"，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
图19A显示无源矩阵OLED元件的俯视图。ITO阳极层1820可以被光刻图案化到第一基材1705上以形成阳极赛道(race-track)式样，从而可以实现单条赛道与阳极孔1710之间的欧姆接触。有机堆叠的薄膜1845布置在ITO阳极层1820上并与其接触。阴极金属层1850可以以与ITO阳极层1820类似的赛道式样图案化，但是取向垂直于阳极赛道图案，从而与阴极孔1720欧姆接触。图19B是无源矩阵OLED元件的3D视图。
虽然图17-19显示了具有具体电极构造的具体OLED结构，但是可以使用任意合适的发光结构，包括不同于所示的OLED结构。并且，可以使用任意合适的电极构造。非限制性例子包括具有多层不同层(包括分开的空穴注入、空穴传输、电子阻挡、发射、空穴阻挡、电子传输和电子注入层，及其组合)的OLED。非限制性例子还包括不同类型的发光装置，例如，QD-LED和无机LED。非限制性例子包括无源矩阵和有源矩阵显示器。
实施例
可以采用无源矩阵OLED设计来构建模块。当完成时，模块可以看起来是第一模块1320，潜在地具有更多的像素。可以采用如下方式沿着100mm正方形Eagle XG(EXG)玻璃基材(第一基材)的周界引入3D孔，例如，题为“Methods of forming high-density arraysof holes in glass(在玻璃中形成高密度孔阵列的方法)”的美国专利9278886和题为“High-speed micro-hole fabrication in glass(在玻璃中的高速微孔制造)”的美国专利9321680所述的激光破坏和蚀刻方案，它们全文通过引用结合入本文。所得到的孔板的背侧可以在通孔处“接种”薄的铜沉积，然后可以采用铜电镀工艺进行填充。可以存在两条如此填充了铜的通孔线，一条来提供阳极偏压，以及另一条来提供阴极偏压。这些填充的孔线可以沿着基材的边缘以周界方式分布，但是偏离边缘以容纳激光焊接。也可以使用其他几何形貌。然后，所得到的具有3D孔的100mm EXG正方形基材可以进行清洁、光刻图案化、和喷溅透明传导ITO阳极“赛道”阵列图案(1mm宽、100nm厚、10Ω/□)。赛道图案可以沉积成使得实现了单条赛道与3D孔之间的欧姆接触。然后，可以在阳极阵列图案上沉积简单的OLED堆叠，其由两层有机层构成：约60nm NPD(空穴传输层)、和约60nm AlQ3(电子传输层)。可以在有机层上沉积“匹配的”阴极金属阵列层(Mg)。其可以与阳极阵列共享同样几何形貌的阵列图案，但是取向垂直于阳极阵列，并且沉积成与通孔的不同行之间具有欧姆接触。可以将涂覆了低熔融温度玻璃的覆盖顶板(第二基材)放入氩气手套盒中，并组装OLED结构。然后，可以沿着覆盖板和OLED组件的周界施加薄的40um激光焊接线，完成制造子显示器模块的过程。
可以将四个(或更多个)此类模块组装成更大的显示器组装件。采用示例性尺度，4个100mm正方形子显示器模块可以通过开发子显示器模块的薄的空白周界来紧密地封装成2x2组装件。子显示器模块的背部可以使用带连接件来制造合适的互联偏压。可编程二进制TTL I/O总线可以向驱动电路阵列提供输入，所述驱动电路阵列连接到阳极和阴极带阵列以提供像素切换。没有实际制造模块和显示器。
参考如附图所示的本公开的实施方式来详细描述本公开的实施方式，其中相同的附图标记用于表示相同或功能相似的元件。对于“一个实施方式”、“一种实施方式”、“一些实施方式”、“在某些实施方式中”等的参照表明所描述的实施方式可以包括特定的特征、结构、或特性，但是不一定每个实施方式都包括该特定的特征、结构、或特性。此外，此类表述不一定指的是同一个实施方式。除此之外，当结合一个实施方式描述特定的特征、结构、或特性时，指的是本领域技术人员有能力结合其他实施方式影响此类特征、结构、或特性，无论是否明确描述出来。
除非在具体情况下另外指出，否则本文所陈述的数值范围包括上限和下限值，且该范围旨在包括其端点和该范围内的所有整数和分数。当限定了范围时，并不旨在将权利要求的范围限值到所陈述的具体值。此外，当以范围、一种或更多种优选范围、或者优选的数值上限以及优选的数值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑这种成对结合是否具体揭示。最后，当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开包括所参考的具体值或者端点。无论数值或者范围的端点有没有陈述“约”，该数值或范围的端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，而一种没有用“约”修饰。
如本文所用，术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的，而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的，反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。
如本文所用，“包括”是开放式过渡用语。跟在过渡用语“包括”之后的一系列元件是非排他性举例，从而还可能存在除了那些具体列出之外的元件。
如本文所用，术语“或”是包含性的，更具体来说，表述“A或B”表示的是“A、B或者A和B两者”。本文中，排他性的“或”通过术语例如“要么A要么B”和“A或B中的一种”来指定。
用于描述元件或组件的不定冠词“一个”和“一种”表示存在这些元件或组件中的一个或至少一个。尽管这些冠词通常用于预示修饰的名词是单数名词，但是除非另有说明，否则本文所用的冠词“一个”和“一种”也包括复数。类似地，同样除非另有说明，否则如本文所使用，定冠词“该”也预示修饰的名词可以是单数或复数。
术语“其中”用作开放式过渡用语，引入对结构的一系列特性进行陈述。
本公开的例子是示意性的，而不是限制性的。通常根据各种条件和参数进行其它合适修饰和调节，这对本领域技术人员来说是显而易见的，属于本公开的构思和范围。
尽管本文已经描述了各种实施方式，但是它们仅通过示例方式给出，并不构成限制。应注意的是，基于本文所列出的教导和指导，旨在将调试和改良包括在所揭示的实施方式的含义和等价内容范围之内。因此，对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离本公开的精神和范围的情况下，对本文所揭示的实施方式进行形式和细节上的各种修改和变动。本文所呈现的实施方式的元素不一定是相互排斥的，而是可以互换以满足各种需要，这是本领域技术人员会理解的。
要理解的是，本文使用的短语和术语的目的是描述而非限制。本公开的宽度和范围不应局限于任何上述示例性实施方式，而仅由下面的权利要求书和其等价形式来限定。

Claims (33)

1.一种设备，其包括：
至少一个模块，每个模块包含：
第一基材；
布置在所述第一基材上的第二基材；
所述模块具有周界；
布置在所述第一基材与所述第二基材之间且位于所述周界内侧的像素阵列，每个像素具有有源区域和无源区域；
所述像素阵列具有相邻像素的有源区域之间的第一模块内间距，其处于第一方向；
激光焊接，其沿着一部分的周界使得所述第一基材与所述第二基材气密密封，使得所述激光焊接布置在像素的有源区域与周界之间，以及在所述第一方向上，像素的有源区域与周界之间的距离不超过所述第一模块内间距的50％。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接的整个宽度是周界的500μm内。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接的整个宽度是周界的200μm内。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接的整个宽度是周界的100μm内。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接与像素阵列的有源区域之间的距离是激光焊接的宽度的至少50％。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接与像素阵列的有源区域之间的距离是激光焊接的宽度的至少100％。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接与像素阵列的有源区域之间的距离是激光焊接的宽度的至少200％。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接的宽度小于500μm。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接的宽度小于200μm。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接的宽度小于100μm。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接与周界之间的距离不超过50μm。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
沿着那部分的周界，激光焊接将第一基材直接粘结到第二基材。
13.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
那部分的周界是整个周界。
14.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
每个模块是矩形，具有处于所述第一方向的第一线性边缘和第三线性边缘，以及处于第二方向的第二线性边缘和第四线性边缘，所述第二方向垂直于所述第一方向；和
像素阵列包括发光器件阵列，其具有所述第一方向上的所述第一模块内间距和所述第二方向上的第二模块内间距。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述第一模块内间距不超过2000μm；
所述第二模块内间距不超过2000μm；
沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第一方向上不超过1000μm；和
沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第二方向上不超过1000μm。
16.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述第一模块内间距不超过1500μm；
所述第二模块内间距不超过1500μm；
沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第一方向上不超过750μm；和
沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第二方向上不超过750μm。
17.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述第一模块内间距不超过1250μm；
所述第二模块内间距不超过1250μm；
沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第一方向上不超过625μm；和
沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第二方向上不超过625μm。
18.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述第一模块内间距不超过1000μm；
所述第二模块内间距不超过1000μm；
沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第一方向上不超过500μm；和
沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第二方向上不超过500μm。
19.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述第一模块内间距不超过750μm；
所述第二模块内间距不超过750μm；
沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第一方向上不超过375μm；和
沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第二方向上不超过375μm。
20.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述第一模块内间距不超过500μm；
所述第二模块内间距不超过500μm；
沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第一方向上不超过250μm；和
沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第二方向上不超过250μm。
21.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述第一模块内间距不超过300μm；
所述第二模块内间距不超过300μm；
沿着第二和第四线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第一方向上不超过150μm；和
沿着第一和第三线性边缘，周界与像素阵列的有源区域之间的距离在第二方向上不超过150μm。
22.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述至少一个模块包括第一模块和第二模块；
沿着所述第一模块的第二线性边缘和所述第二模块的第四线性边缘，所述第一模块接合到所述第二模块；
在所述第一方向上的所述第一模块的像素的有源区域与所述第二模块的相邻像素的有源区域之间的模块间间距与所述第一方向上的所述第一模块的模块内间距和所述第一方向上的所述第二模块的模块内间距相差不超过20％；
23.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述设备包括显示器，
所述显示器包含：
所述模块的二维阵列；
在所述模块的二维阵列上铺展开的二维像素阵列，其具有所述第一方向上的多行和所述第二方向上的多列；
其中，
在每行中，在所述第一方向上，无论是模块间还是模块内，每对相邻像素的有源区域之间的间距与平均模块间间距相差不超过10％；
在每列中，在所述第二方向上，无论是模块间还是模块内，每对相邻像素的有源区域之间的间距与平均模块间间距相差不超过10％；
对于沿其接合了两个模块的每条线，相邻像素的有源区域之间的跨越该线的在第一方向上的间距与所述两个模块中的每一个内的有源区域之间的在所述第一方向上的平均间距相差不超过10％，所述第一方向垂直于所述线。
24.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
在所述第一方向上，像素内的发光器件之间的间距是10至400μm。
25.如权利要求14所述的设备，其特征在于：
所述模块是矩形，以及矩形每侧的长度小于10cm。
26.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备仅包括一个模块，以及其中，所述一个模块仅包括一个第一基材和一个第二基材。
27.如权利要求1所述的设备，其还包括：
穿过所述第一基材形成的多个电连接件到达发光器件的阵列。
28.如权利要求1所述的设备，其还包括：
多个电连接件，从模块周界到发光器件的阵列。
29.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
发光器件选自下组：有机发光器件、混合量子点有机发光器件、和量子点有机发光器件。
30.一种方法，其包括：
通过在第二基材与第一基材之间形成至少一个激光焊接，将具有周界的第二基材激光焊接到第一基材；
其中，
沿着至少一部分的周界，激光焊接的整个宽度是周界的500μm内；以及
发光器件阵列布置在所述第一基材与所述第二基材之间且位于周界内侧。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于：
在焊接过程中，第一基材或第二基材上的UV吸收薄膜吸收了UV激光能。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于：
在激光加工以形成激光焊接的过程中，第一基材或第二基材中的至少一个吸收了足够的UV激光能。
33.如权利要求30所述的方法，其特征在于：
激光焊接使得第一基材与第二基材之间的发光器件阵列被气密密封；以及
激光焊接沿着整个周界延伸，并且沿着整个周界是周界的500μm内。
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