JP2006524417A - 密封ガラスパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

例としてＯＬＥＤディスプレイを用いた、密封ガラスパッケージおよび密封ガラスパッケージを製造する方法がここに開示されている。ある実施の形態において、密封ガラスパッケージは、第１の基板と第２の基板を提供することによって製造される。第２の基板は、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロム、および／またはネオジムなどの遷移金属を少なくとも一種類含有する。保護を要する敏感な薄膜素子が第１の基板上に堆積されている。次いで、レーザを用いて、その一部を隆起させるような様式でドープされた第２の基板を加熱し、第１の基板を第２の基板に連結しかつ薄膜素子を保護する密封シールを形成する。第２の基板は、レーザと相互作用したときに、第２の基板においてレーザからの光を吸収するような遷移金属が少なくとも一種類ドープされており、それによって、薄膜素子への熱損傷を避けながら気密シールが形成されることになる。密封ガラスパッケージおよびその密封ガラスパッケージを製造する方法の別の実施の形態もここに記載されている。

Description

関連出願の説明
本出願は、ここに引用する、「Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication」（代理人書類番号ＷＪＴ００３−００３５）の名称を持ち、ロバート・エム・モレナ(Robert M. Morena)等の名義でここに同時に出願された米国特許出願に関連する。
本発明は、周囲環境に敏感な薄膜素子を保護するのに適した密封ガラスパッケージに関する。そのような素子の例としては、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、センサ、および他の光学素子が挙げられる。本発明は、例として、ＯＬＥＤディスプレイを用いて実証する。
ＯＬＥＤは、様々なエレクトロルミネセント素子における用途と潜在的な用途のために、近年、かなり多くの研究の主題となっている。例えば、別個の発光素子に個々のＯＬＥＤが使用でき、また照明用途やフラットパネルディスプレイ用途（例えば、ＯＬＥＤディスプレイ）にＯＬＥＤのアレイを使用できる。ＯＬＥＤディスプレイは、非常に明るく、良好なカラー・コントラストおよび広い視角を有するものとして知られている。しかしながら、ＯＬＥＤディスプレイおよび特にその中に配置された電極と有機層は、周囲の環境からＯＬＥＤディスプレイ中に漏れ入る酸素および水分との相互作用から生じる劣化を受けやすい。ＯＬＥＤディスプレイの耐用寿命は、ＯＬＥＤディスプレイ内の電極と有機層が周囲の環境から密封されていれば、著しく増加させられることがよく知られている。残念ながら、過去においては、ＯＬＥＤディスプレイを密封するための封止プロセスを開発することは非常に困難であった。ＯＬＥＤディスプレイを適切に封止するのを困難にする要因のいくつかを以下に手短に挙げる：
・ 密封シールは、酸素（１０-3ｃｃ／ｍ2／日）および水（１０-6ｇ／ｍ2／日）に関するバリアを提供すべきである。
・ 密封シールのサイズは、ＯＬＥＤディスプレイのサイズに悪影響を与えないように最小（例えば、＜１ｍｍ）であるべきである。
・ 封止プロセス中に生じる温度は、ＯＬＥＤディスプレイ内の材料（例えば、電極と有機層）を損傷すべきではない。例えば、ＯＬＥＤディスプレイ内のシールから約２ｍｍのところに配置されたＯＬＥＤの第１のピクセルは、封止プロセス中に８５℃より高く加熱されるべきではない。
・ 封止プロセス中に放出される気体がＯＬＥＤディスプレイ内の材料を汚染すべきではない。
・ 密封シールは、電気接続（例えば、薄膜クロム）がＯＬＥＤディスプレイに進入するのを可能にすべきである。
今日、ＯＬＥＤディスプレイを封止するための最も一般的な手法は、紫外線によって硬化した後にシールを形成する有機材料および／または無機充填剤を有する異なるタイプのエポキシを使用することである。これらのタイプのシールは通常、良好な機械的強度を与えるが、それらのシールは高価であり、ＯＬＥＤディスプレイ中への酸素と水分の拡散を防げなかった例が数多くある。実際に、これらのエポキシシールでは、許容される性能を得るために、乾燥剤を使用する必要がある。ＯＬＥＤディスプレイを封止するための別の見込みのある手法は金属溶接またははんだ付けを使用することであるが、それによって得られたシールは、ＯＬＥＤディスプレイに進入する導線に問題となる短絡を被る可能性がある。この封止プロセスは、良好な付着性を得るためにいくつかの薄膜層が必要であるので非常に複雑でもある。
したがって、従来のシールおよびＯＬＥＤディスプレイを封止するための従来の手法に関連する上述した問題と他の欠点に対処する必要がある。これらの必要性と他の必要性は、本発明の密封技術により満たされる。
本発明は、密封されたＯＬＥＤディスプレイおよび密封ＯＬＥＤディスプレイを製造する方法を含む。ある実施の形態において、密封ＯＬＥＤディスプレイは、第１の基板と第２の基板を提供することによって製造される。第２の基板は、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムおよび／またはネオジムなどの遷移金属を少なくとも一種類含有する。次いで、レーザを用いて、その一部を隆起させるような様式でドープされた第２の基板を加熱し、第１の基板を第２の基板に連結しかつＯＬＥＤを保護する密封シールを形成する。第２の基板は、レーザエネルギーが吸収されたときに、密封区域の温度が上昇するような遷移金属が少なくとも一種類ドープされており。ＯＬＥＤディスプレイを製造するための別の実施の形態もここに記載されている。
添付の図面と一緒に考えたときに、以下の詳細な説明を参照することによって、本発明はより完全に理解されるであろう。
図１〜１２を参照すると、本発明にしたがって、密封ＯＬＥＤディスプレイ１００’および１００”並びにＯＬＥＤディスプレイ１００’および１００”を製造する方法２００および１１００の２つの実施の形態が開示されている。本発明の封止プロセスは、密封ＯＬＥＤディスプレイ１００’および１００”の製造に関して以下に記載されているが、二枚のガラス板の間に配置された敏感な光学／電子素子を保護するための他の用途に同じまたは同様の封止プロセスを使用できることを理解すべきである。したがって、本発明は、限定された様式と解釈すべきではない。
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、密封ＯＬＥＤディスプレイ１００’の第１の実施の形態の基本構成部材を示す平面図と断面側面図がある。ＯＬＥＤディスプレイ１００’は、基板１０２’（例えば、ガラス板１０２’）、ＯＬＥＤ１０４’のアレイ、および鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムまたはネオジム（例として）を含む遷移金属が少なくとも一種類ドープされた封止用ガラス板１０６’の多層サンドイッチ構造を含む。ＯＬＥＤディスプレイ１００’は、封止用ガラス板１０６’から形成された密封シール１０８’を有し、このシールは、基板１０２’と封止用ガラス板１０６’との間に位置するＯＬＥＤ１０４’を保護する。密封シール１０８’は一般に、ＯＬＥＤディスプレイ１００’の外縁の丁度内側に位置している。ＯＬＥＤ１０４’は、密封シール１０８’の周囲の内部に配置されている。密封シール１０８’が、封止用ガラス板１０６’と、密封シール１０８’を形成するのに用いられるレーザ１１０やレンズ１１４などの構成部材とからどのように形成されるかを、図２〜９を参照して以下に詳しく説明する。
図２を参照すると、密封ＯＬＥＤディスプレイ１００’を製造する好ましい方法２００の各工程を示す流れ図が示されている。工程２０２で始まり、ＯＬＥＤディスプレイ１００’を製造できるような基板１０２’を提供する。好ましい実施の形態において、基板１０２’は、コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００（商標）ガラスの名称でコーニング社により製造・販売されているものなどの透明ガラス板である。あるいは、基板１０２’は、旭硝子（例えば、ＯＡ１０ガラスおよびＯＡ２１ガラス）、日本電気硝子、ＮＨテクノグラスおよびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社(Samsung Corning Precision Glass Co.)（例として）などの会社によって製造販売されているものなどの透明ガラス板であって差し支えない。
工程２０４で、ＯＬＥＤ１０４’および他の回路構成を基板１０２’上に堆積させる。典型的なＯＬＥＤ１０４’は、陽極電極、１つ以上の有機層および陰極電極を含む。しかしながら、ＯＬＥＤディスプレイ１００’には、任意の公知のＯＬＥＤ１０４’または将来のＯＬＥＤ１０４’を使用しても差し支えないことが、当業者には容易に認識されるであろう。再度、この工程は、ＯＬＥＤディスプレイ１００’を製造せずに、その代わりに、本発明の封止プロセスを用いてガラスパッケージを製造する場合には、この工程を省いても差し支えない。
工程２０６で、ＯＬＥＤディスプレイ１００’を製造できるように、封止用ガラス板１０６’を提供する。好ましい実施の形態において、封止用ガラス板１０６’は、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムまたはネオジム（例として）を含む遷移金属が少なくとも一種類ドープされたホウケイ酸（多成分）ガラスから製造されている。いくつかの例示としての封止用ガラス板１０６’の組成が、以下の表１および２に与えられている。
工程２０８で、封止用ガラス板１０６’の所定の部分１１６’を、封止用ガラス板１０６’の部分１１６’が隆起し密封シール１０８’（図１Ｂ参照）を形成できるような様式で加熱する。密封シール１０８’は、基板１０２’を封止用ガラス板１０６’に連結し、結合させる。さらに、密封シール１０８’は、周囲の環境にある酸素と水分がＯＬＥＤディスプレイ１００’中に進入するのを防ぐことによって、周囲の環境からＯＬＥＤ１０４’を保護する。図１Ａおよび１Ｂに示したように、密封シール１０８’は一般に、ＯＬＥＤディスプレイ１００’の外縁の丁度内側に位置している。
好ましい実施の形態において、工程２０８は、ドープされた封止用ガラス板１０６’の所定の部分１０８’を加熱するように、レンズ１１４（随意的）および基板１０２’を通してレーザビーム１１２を発するレーザ１１０を用いることによって行う（図１Ｂ参照）。基板１０２’はレーザエネルギーを吸収せず、このことは、ＯＬＥＤ素子内の有機層への熱放散を最小にするのに役立つ。レーザビーム１１２は、ドープされた封止用ガラス板１０６’の部分１１６’を効果的に加熱し、封止用ガラス板１０６’のその部分１１６’を隆起させ、密封シール１０８’を形成するように動かす。レーザ１１０は、特定の波長を持つレーザビーム１１２を発するものであり、封止用ガラス板１０６’は、レーザビーム１１２の特定の波長でその吸収特性を向上させるように遷移金属イオンがドープされている。レーザ１１０と封止用ガラス板１０６’との間のこの関係は、レーザビーム１１２がドープされた封止用ガラス板１０６’上の部分１１６’に放射されるときに、封止用ガラス板１０６’を隆起させ、密封シール１０８’を形成させる部分１１６’でのレーザビーム１１２の吸収が増加することを意味する。ドープされた封止用ガラス板１０６’における熱エネルギーの吸収が増加してしまうために、レーザビーム１１２は、封止用ガラス板１０６’の上を比較的速く移動し、密封シール１０８’を形成できる。レーザビーム１１２を速く移動できることによって、このことによって事実上、密封シール１０８’を形成することにより生じる熱が、ＯＬＥＤディスプレイ１００’内のＯＬＥＤ１０４’に望ましくなく伝達するのが最小になる。再度、ＯＬＥＤ１０４’は、レーザ１１０の動作中に８５℃を超えて加熱されるべきではない。
以下に、本出願の発明者等が行ったいくつかの実験が記載されている。基本的に、発明者等は、異なるタイプの基板１０２’を異なるタイプの封止用ガラス板１０６’に連結し結合させるためにレーザ１１０の異なる方式を用いて実験した。これらの例示の封止用ガラス板１０６’の組成が表１に与えられている。
Figure 2006524417
表１から分かるように、例示の封止用ガラス板１０６’の各々は、異なるタイプおよび／または濃度の、Ｆｅ2Ｏ3、ＰｂＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、およびＳｒＯ（例として）などの酸化物を有する。これらの元素の内のいくつかは遷移元素ではなく、これらの元素のいくつかは、吸収を誘発するために加えたものではなかったことに留意すべきである。これらの実験における封止用ガラス板１０６’は、近赤外領域および特に８１０ｎｍの波長で増大した光吸収を有する。遷移金属ドーパントの選択は、これらの実験においては８１０ｎｍであるレーザ波長でのガラスの吸収に基づく。これらのドーパントは、これらの実験においては８１０ｎｍであるレーザビーム１１２の波長で吸収するように選択された。基板１０２’は、８１０ｎｍで吸収しないように選択できる。封止用ガラス板１０６’の光吸収が、レーザ１１０の特定の波長に合うように増大するので、レーザ１１０は、密封シール１０８’を形成できると同時に、ＯＬＥＤ１０４’を過熱しないようにドープされた封止用ガラス板１０６’を加熱するように比較的速く移動できる。
表１に列記した組成以外に、既存の、またはまだ開発されていないが、所望のＯＬＥＤディスプレイ１００’を製造するために本発明にしたがって互いに連結できる基板１０２’とドープされた封止用ガラス板１０６’には、他の組成もあることが容易に認識されよう。
例示の基板１０２’および例示のドープされた封止用ガラス板１０６’の物理的性質と共に、いくつかの実験からの光吸収測定値が以下の表２に示されている。
Figure 2006524417
表２から分かるように、所望の程度のレーザエネルギー吸収は、（１）封止用ガラス板１０６’内に含有すべき特定の遷移金属を選択することによって、および（２）封止用ガラス板１０６’内に含有すべき遷移金属の濃度または利用を選択することによって、達成できる。
実験１
この実験において、２５ワットのレーザ１１０を用いて、８１０ｎｍの持続波レーザビーム１１２を基板１０２’（例えば、組成番号９）に通して封止用ガラス板１０６’（組成番号４）に当てた（図１Ｂ参照）。レーザビーム１１２を１ｃｍ／秒の速度で動かして、基板１０２’を封止用ガラス板１０６’に連結するシール１０８’を形成した。図３Ａおよび３Ｂは、２５ワットのレーザビーム１１２を用いて互いに少なくとも部分的に連結された２つの基板１０２’およびガラス板１０６’の部分平面図の光学顕微鏡写真である。レーザ１００が２０ワットと２５ワットの出力に設定されたときに、非常に良好なシール１０８’が得られたのが分かる。シール１０８’は、図３Ａで約２５０マイクロメートルの幅であり、図３Ｂで約２６０マイクロメートルの幅であった。封止用ガラス板１０６’は、溶融中に隆起し、極小部すなわちリッジを形成し、これによって、基板１０２’と封止用ガラス板１０６’との間に約８マイクロメートルの間隙が形成された。この間隙は、約２マイクロメートル厚であるＯＬＥＤ１０４’（存在していない）を収容するのに十分である。様々なレーザ出力でのリッジのプロファイルが図４のグラフに示されている。リッジの高さは、１５ワットのレーザ１１０を用いたときの約９μｍから、２５ワットのレーザ１１０を用いたときの約１２．５μｍまでに及ぶのが分かる。図５のグラフは、２０ワットのレーザによって形成されたリッジの高さ変動を示している。このリッジは、高さが±２５０ｎｍしか変動しないので、その長さに亘り比較的均一である。
残念ながら、上述した二枚の基板１０２’およびガラス板１０６’（組成番号９および４）の縁の周りでシール１０８’を閉じる際に、著しい残留応力が存在するために、困難に遭遇した。特に、レーザビーム１１２が、封止用ガラス板１０６’（組成番号４）の既に隆起した領域の上を通過した場合、亀裂が観察された。それゆえ、発明者等は、このシールを閉じる問題を解決するために他のガラス組成を探求することにした。このことを行う際に、発明者等は、封止用ガラス板１０６および１０６’（ガラス番号５および４）の物理的性質（例えば、歪み点および熱膨張）が、問題となる残留応力を低下できるかもしれないことを示したことに留意した。図６は、基板１０２’（組成番号９）および二種類の封止用ガラス板１０６’（組成番号４および５）の熱膨張曲線を示すグラフである。基板１０２’（組成番号９）と封止用ガラス板１０６’（組成番号５）との間の不一致による８０ｐｐｍの歪みは、基板１０２’（組成番号９）と封止用ガラス板１０６’（組成番号４）との間の不一致による３６０ｐｐｍの歪みと比較して著しく低い。それゆえ、レーザ１１０を用いて基板１０２’（１７３７ガラス基板）を封止用ガラス板１０６’（組成番号５）に連結したときに、シール１０８’が９０°でそれ自体と交差している場合には亀裂は存在しなかった。さらに、封止用ガラス板１０６’（組成番号５）は、封止用ガラス板１０６’（組成番号４）より軟らかく、エネルギーを吸収する遷移金属をより多く含んでいるので、良好な封止のために要求されるレーザ出力は、封止用ガラス板１０６’（組成番号４）を封止するのに必要なレーザ出力と比較して、５０％少なかった。
実験２
二枚の基板１０２’とガラス板１０６’の間のシール１０８’を通るガス漏れを検査するために、ヘリウム漏れ試験を計画した。中心に３ｍｍの直径の孔を有する５０×５０×０．７ｍｍの基板１０２’（１７３７ガラス基板）を、５０×５０×４ｍｍの封止用ガラス板１０６’（組成番号５）に封止した（図７の写真参照のこと）。８．５Ｗの出力および１５ｍｍ／秒の速度を持つ８１０ｎｍのレーザ１１０を用いて、試料を封止した。二枚の基板１０２’とガラス板１０６’を封止した後、基板１０２’の孔に真空ポンプを連結することによって、封止した空洞を減圧した。封止した領域を５０ミリトール未満の圧力までポンプで減圧し、シール１０８’の外縁の周りにヘリウムガスを吹き付けた。シール１０８’を通るヘリウムガスの漏れ量を検出器で測定した。この検出器で測定できる最低のヘリウム漏れ量は１×１０-8ｃｃ／秒であった。シール１０８’を通るヘリウム漏れ量は、検出器の検出限界未満であった。これは、シール１０８’が非常に良好であることを示している。
実験３
実験２の二枚の基板１０２’とガラス板１０６’におけるシール１０８’を通るガス漏れをさらに検査するために、カルシウム漏れ試験を計画した。蒸着技法を用いて、約３１×３１×０．０００５ｍｍのカルシウムの薄膜を５０×５０×０．７ｍｍの基板１０２’（１７３７ガラス基板）上に堆積させた。この基板を、実験２に記載したものと同じ封止条件を用いて、５０×５０×４ｍｍの封止用ガラス板１０６’（組成番号５）に封止した。密封性能を示すために、封止した基板１０２’およびガラス板１０６’を８５℃／８５％相対湿度の環境中でエージングした（図８の写真参照）。この試料を定期的に目視で検査して、カルシウムフイルムの外観に変化がなかったか否かを判定した。カルシウムフイルムが保護されていない場合、このフイルムは、周囲の水分と反応し、数時間で透明になる。８５℃／８５％相対湿度の環境における２０００時間のエージング後にカルシウムフイルムの外観に変化は全くなかった。これは、シール１０８’が非常に良好であることを示している。
実験４
封止用ガラス板１０６’（組成番号５）は、組成中に鉛（ＰｂＯ）を含有する。鉛を含有するガラスは、環境の関係のために一般に好ましくない。したがって、鉛を含まないガラス組成をいくつか試験した。これらの封止用ガラス板１０６’（組成番号６〜８）の組成が表１に示されており、それらの物理的性質が表２に示されている。封止用ガラス板１０６’（組成番号６〜８）および基板１０２’（１７３７ガラス）の熱膨張曲線が図９に示されている。これらの封止用ガラス板１０６’の全ては、加熱中の隆起および基板１０２’（１７３７ガラス）への優れた結合を示した。封止用ガラス板１０６’（組成番号７）の試料を、カルシウム試験のために基板１０２’（１７３７ガラス）に封止した。封止は、１５ｍｍ／秒の速度を持つ８．５ワットのレーザ１１０により行った。この試料を８５℃／８５％相対湿度の環境でエージングさせて、その密封性能を判定した。この試料を１８００時間より長くこの過酷な水分環境に曝露したが、カルシウムフイルムの外観には全く変化がなかった。
実験５
実験４に記載したものと同じ封止条件を用いて、基板１０２’（１７３７ガラス）および封止用ガラス板１０６’（組成番号７）に、４種類のカルシウム試験試料を作製した。これらの試料を、−４０℃から８５℃の熱サイクル試験を行った。温度サイクル中の加熱速度は、０．５時間で２℃／分であり、−４０℃から８５℃で保持した（各サイクルの時間は３時間）。４００回の熱サイクル後でさえ、カルシウムフイルムの外観に全く変化がなかった。これは、シールが非常に丈夫であることを示している。
本発明の封止方法は、非常に速度が速く、自動化もし易い。例えば、４０×４０ｃｍのＯＬＥＤディスプレイ１００’の封止には、約２分間しかかからない。ガラス表面の品質は、前面発光ＯＬＥＤディスプレイ１００’の封止板についてはそれほど重要ではないので、ドープされた封止用ガラス板１０６’は、フロート・ガラス・プロセス、スロット・ドロー・プロセスまたはローリング・プロセスを用いて製造できる。
図１０Ａおよび１０Ｂを参照すると、密封されたＯＬＥＤディスプレイ１００”の第２の実施の形態の基本構成部材を示す正面図および断面側面図が示されている。ＯＬＥＤディスプレイ１００”は、第１の基板１０２”（例えば、ガラス板１０２”）と、ＯＬＥＤ１０４”のアレイと、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムまたはネオジム（例として）を含む遷移金属が少なくとも一種類ドープされた封止用ガラスファイバ１０６”と、第２の基板１０７”との多層サンドイッチ構造を含む。ＯＬＥＤディスプレイ１００”は、封止用ガラスファイバ１０６”から形成された密封シール１０８”を有し、このシールは、基板１０２”と第２の基板１０７”との間に位置するＯＬＥＤ１０４”を保護する。密封シール１０８”は一般に、ＯＬＥＤディスプレイ１００”の外縁の丁度内側に位置している。ＯＬＥＤ１０４”は、密封シール１０８”の周囲の内部に配置されている。密封シール１０８”が、封止用ガラスファイバ１０６”および密封シール１０８”を形成するのに用いられるレーザ１１０やレンズ１１４などの構成部材からどのように形成されるかを、図１１〜１２を参照して以下に詳しく説明する。
図１１を参照すると、密封されたＯＬＥＤディスプレイ１００”を製造する好ましい方法１１００の各工程を示す流れ図がある。工程１１０２で始まり、ＯＬＥＤディスプレイ１００”を製造できるような第１の基板１０２”を提供する。好ましい実施の形態において、第１の基板１０２”は、コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００（商標）ガラスの名称でコーニング社により製造・販売されているものなどの透明ガラス板である。あるいは、第１の基板１０２”は、旭硝子（例えば、ＯＡ１０ガラスおよびＯＡ２１ガラス）、日本電気硝子、ＮＨテクノグラスおよびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社（例として）などの会社によって製造販売されているものなどの透明ガラス板であって差し支えない。
工程１１０４で、ＯＬＥＤ１０４”および他の回路構成を第１の基板１０２”上に堆積させる。典型的なＯＬＥＤ１０４”は、陽極電極、１つ以上の有機層および陰極電極を含む。しかしながら、ＯＬＥＤディスプレイ１００”には、任意の公知のＯＬＥＤ１０４”または将来のＯＬＥＤ１０４”を使用しても差し支えないことが、当業者には容易に認識されるであろう。再度、この工程は、ＯＬＥＤディスプレイ１００”を製造せずに、その代わりに、本発明の封止プロセスを用いてガラスパッケージを製造する場合には、この工程を省いても差し支えない。
工程１１０６で、ＯＬＥＤディスプレイ１００”を製造できるような第２の基板１０７”を提供する。好ましい実施の形態において、第２の基板１０７”は、コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００（商標）ガラスの名称でコーニング社により製造・販売されているものなどの透明ガラス板である。あるいは、第２の基板１０７”は、旭硝子（例えば、ＯＡ１０ガラスおよびＯＡ２１ガラス）、日本電気硝子、ＮＨテクノグラスおよびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社（例として）などの会社によって製造販売されているものなどの透明ガラス板であって差し支えない。
工程１１０６で、封止用ガラスファイバ１０６”を第２の基板１０７”の縁に沿って配置する。好ましい実施の形態において、封止用ガラスファイバ１０６”は、矩形であり、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムまたはネオジム（例として）を含む遷移金属が少なくとも一種類ドープされたケイ酸塩ガラスから製造されている。いくつかの例示の封止用ガラスファイバ１０６”の組成が上の表１に示されている。
工程１１０８で、ＯＬＥＤ１０４”および他の回路構成を第１の基板１０２”または第２の基板１０７”上に配置する。典型的なＯＬＥＤ１０４”は、陽極電極、１つ以上の有機層および陰極電極を含む。しかしながら、ＯＬＥＤディスプレイ１００”には、任意の公知のＯＬＥＤ１０４”または将来のＯＬＥＤ１０４”を使用しても差し支えないことが、当業者には容易に認識されるであろう。
工程１１１０で、封止用ガラスファイバ１０６”を、このファイバが軟化し、密封シール１０８”を形成できるような様式でレーザ１１０（または赤外線ランプなどの他の加熱機構）により加熱する。密封シール１０８”が、第１の基板１０２”を第２の基板１０７”に連結し結合する。さらに、密封シール１０８”は、周囲の環境中の酸素および水分がＯＬＥＤディスプレイ１００”中に進入するのを防ぐことによって、周囲の環境からＯＬＥＤ１０４”を保護する。図１０Ａおよび１０Ｂに示されているように、密封シール１０８”は一般に、ＯＬＥＤディスプレイ１００”の外縁の丁度内側に位置している。
好ましい実施の形態において、工程１１１０は、封止用ガラスファイバ１０６”を加熱するように、レンズ１１４（随意的）および第１の基板１０２”を通してレーザビーム１１２を発するレーザ１１０を用いることによって行う（図１０Ｂ参照）。レーザビーム１１２は、密封シール１０８”を形成するために封止用ガラスファイバ１０６”を効果的に加熱し軟化させるように動かす。再度、密封シール１０８”は第１の基板１０２”を第２の基板１０７”に連結する。特に、レーザ１１０は、特定の波長（例えば、８００ｎｍの波長）を持つレーザビーム１１２を出力するものであり、封止用ガラスファイバ１０６”は、レーザビーム１１２の特定の波長でその吸収特性を向上させるように遷移金属イオン（例えば、バナジウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムおよび／またはネオジム）がドープされている。封止用ガラスファイバ１０６”の吸収特性がこのように向上したことは、レーザビーム１１２が封止用ガラスファイバ１０６”上に放射されるときに、封止用ガラスファイバ１０６”を軟化させ、密封シール１０８”を形成させる封止用ガラスファイバ１０６”中へのレーザビーム１１２からの熱エネルギーの吸収が増加することを意味する。基板１０２”および１０７”（例えば、コード１７３７ガラス基板１０２および１０７）は、もしあっても、レーザ１１０から熱を多く吸収しないように選択される。それゆえ、基板１０２および１０７は、レーザビーム１１２の特定の波長での比較的低い吸収特性を有し、このことによって、密封シール１０８”を形成することにより生じる熱が、ＯＬＥＤディスプレイ１００”内のＯＬＥＤ１０４”に望ましくなく伝達するのを最小にするのに役立つ。再度、ＯＬＥＤ１０４”は、封止プロセス中に８５℃を超えて加熱されるべきではない。図１２は、１ｃｍ／秒の速度で動かされ、封止用ガラスファイバ１０６”（組成番号４）上に約０．２ｍｍ〜０．３ｍｍのスポットに集中された２５ワットのレーザビーム１１２を用いて互いに結合された二枚の基板１０２”および１０７”（組成番号９または１０）の正面図の写真である。図１２のシール１０８”の幅は約１００マイクロメートルである。
以下に、本発明の異なる利点と特徴のうちのいくつかが挙げられている：
・ 密封シール１０８’および１０８”は以下の性質を有する：
・ ガラス基板１０２’、１０２”および１０７”に対する良好な熱膨張の一致
・ 低い軟化温度
・ 良好な化学的耐久性および耐水性
・ ガラス基板１０２’、１０２”および１０７”に対する良好な結合
・ シールが非常に低気孔率で密である。
・ ドープされた封止用ガラス板１０６’は、隆起する能力を有する任意のタイプのガラスであって差し支えない。例えば、表１に列記されたものに加えて、隆起する能力を有するガラスとしては、Ｐｙｒｅｘ（商標）およびコーニング・コード７８９０、７５２１または７７６１が挙げられる。「良好な」密封シール１０８’および１０８”を形成するために、隆起できるドープされた封止用ガラス１０６’および１０６”を有することに加えて、考慮すべき他の検討事項がある。これらの検討事項としては、封止されたガラスのＣＴＥと粘度の間で適切な一致が生じることが挙げられる。残留応力測定は、封止用ガラス１０６’および１０６”のＣＴＥが、基板ガラス１０２’、１０２”および１０７”のＣＴＥと同じか低いことが好ましいことを示していることに留意すべきである。「良好な」密封シール１０８’および１０８”を達成するための他の検討事項としては、レーザ出力、焦光および封止の速度などの適性条件を選択することが挙げられる。
・ コード１７３７のガラス板およびＥＡＧＬＥ ２０００（商標）のガラス板以外に、他のタイプの基板１０２”および１０７”を、本発明の封止プロセスを用いて互いに封止できることを理解するのが重要である。例えば、旭硝子（例えば、ＯＡ１０ガラスおよびＯＡ２１ガラス）、日本電気硝子、ＮＨテクノグラスおよびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社（例として）などの会社により製造されたガラス板１０２”および１０７”を、本発明の封止プロセスを用いて互いに封止しても差し支えない。
・ ＯＬＥＤディスプレイ１００は、能動型ＯＬＥＤディスプレイ１００または受動型ＯＬＥＤディスプレイ１００であっても差し支えない。
・ 本発明の封止用ガラス板および封止用ガラスファイバは、上述した赤外領域以外の他の領域で熱を吸収するように設計することができる。
・ 別の実施の形態において、「隆起」挙動を示す透明ガラス板を、選択された波長でレーザ光を強烈に吸収する材料（例えば、シリコン、遷移金属の酸化物および窒化物）の薄層（例えば、２００〜４００ｎｍ）で被覆しても差し支えない。ガラス基板（例えば、コード１７３７のガラス板およびＥＡＧＬＥ ２０００（商標）のガラス板）および被覆されたガラス板を、材料の薄層（例えば、シリコン）が二枚のガラス板の間に位置するように互いに配置される。密封シールの形成は、被覆ガラス板またはガラス基板いずれかを通してレーザビームを移動させることによって、吸収界面を照射することにより行うことができる。
・ 本発明は、ＯＬＥＤディスプレイ以外に、電界放出ディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、および敏感な薄膜を環境から保護しなければならない他の光学素子を含む他のタイプの光学素子にも適用できる。
本発明のいくつかの実施の形態を、添付の図面に示し、先の詳細な説明に記載してきたが、本発明は、開示された実施の形態に制限されず、先の特許請求の範囲に述べられ、定義された本発明の精神から逸脱せずに、様々な再構成、改変および置換が可能であることを理解すべきである。
図１Ａおよび１Ｂは、本発明の第１の実施の形態による密封ＯＬＥＤディスプレイの基本構成部材を示す平面図と断面側面図である 図２は、図１Ａおよび１Ｂに示した密封ＯＬＥＤディスプレイを製造する好ましい方法の各工程を示す流れ図である 図３Ａおよび３Ｂは、図２に示された方法にしたがって２０ワットのレーザおよび２５ワットのレーザを用いて少なくとも部分的に互いに封止された基板と封止用ガラス板の部分平面図の写真である 図４は、１５ワット、２０ワットおよび２５ワットで動作する８１０ｎｍのレーザを用いて製造したドープされた基板の第１の実施の形態の自由表面上の隆起領域のプロファイルを示すグラフである 図５は、２０ワットで動作するレーザについて、図４に示した隆起領域の高さの変動を示すグラフである 図６は、図２に示した方法にしたがってガラスパッケージを製造するのに使用できる基板（コーニング社により製造されたガラスコード１７３７）および二枚の封止用ガラス板（組成番号４〜５）の熱膨張曲線を示すグラフである 図７は、実験２において封止用ガラス板（組成番号５）に封止された１７３７基板の写真である 図８は、実験３において封止用ガラス板（組成番号５）に封止された１７３７基板の写真である 図９は、図２に示した方法にしたがってガラスパッケージを製造するのに使用できる基板（コーニング社により製造されたガラスコード１７３７）および二枚の封止用ガラス板（組成番号６〜８）の熱膨張曲線を示すグラフである 図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明の第２の実施の形態による密封ＯＬＥＤディスプレイの基本構成部材を示す正面図と断面側面図である 図１１は、図１０Ａおよび１０Ｂに示した密封ＯＬＥＤディスプレイを製造する好ましい方法の各工程を示す流れ図である 図１２は、図１１に示した方法にしたがって、２５ワットのレーザを用いて二枚の基板互いに結合させた溶融繊維の正面図の写真である
符号の説明
１００’、１００” ＯＬＥＤディスプレイ
１０２’、１０２”、１０７” 基板
１０４’、１０４” ＯＬＥＤ
１０６’ 封止用ガラス板
１０６” 封止用ガラスファイバ
１０８’、１０８” 密封シール
１１０ レーザ
１１２ レーザビーム
１１４ レンズ

Claims (10)

  1. ガラス板、および
    少なくとも一種類の遷移金属がドープされた封止用ガラス板、
    を有してなるガラスパッケージであって、
    前記ドープされた封止用ガラス板が、該封止用ガラス板を隆起させ、前記ガラス板を前記封止用ガラス板に連結する密封シールを形成させる様式で加熱されたことを特徴とするガラスパッケージ。
  2. 前記ドープされた封止用ガラス板が、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムまたはネオジムを含む遷移金属少なくとも一種類がドープされた多成分ガラスから製造されていることを特徴とする請求項１記載のガラスパッケージ。
  3. 密封されたガラスパッケージを製造する方法であって、
    ガラス板を提供し、
    少なくとも一種類の遷移金属がドープされた封止用ガラス板を提供し、
    前記ドープされた封止用ガラス板の所定の部分を、該所定の部分が隆起し、前記ガラス板を前記封止用ガラス板に連結する密封シールを形成するように加熱する、
    各工程を有してなる方法。
  4. 前記加熱工程がさらに、前記ドープされた封止用ガラス板の所定の部分を加熱するレーザビームを使用することを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 前記ドープされた封止用ガラス板が赤外領域内に向上した吸収特性を有し、前記レーザビームが、該レーザビームが該ドープされた封止用ガラス板と相互作用したときに、該ドープされた封止用ガラス板中への該レーザビームからの熱エネルギーの吸収が増加するように前記赤外領域に波長を有することを特徴とする請求項３記載の方法。
  6. 前記ドープされた封止用ガラス板が、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムまたはネオジムを含む遷移金属少なくとも一種類がドープされた多成分ガラスから製造されていることを特徴とする請求項３記載の方法。
  7. 第１のガラス板、
    第２のガラス板、および
    少なくとも一種類の遷移金属がドープされた封止用ガラスファイバ、
    を有してなるガラスパッケージであって、
    前記ドープされた封止用ガラスファイバが、該ドープされた封止用ガラスファイバが軟化し、前記第１のガラス板を前記第２のガラス板に連結する密封シールを形成するように加熱されたことを特徴とするガラスパッケージ。
  8. 前記ドープされた封止用ガラスファイバが、鉄、銅、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、クロムまたはネオジムを含む遷移金属少なくとも一種類がドープされた多成分ガラスから製造されていることを特徴とする請求項７記載のガラスパッケージ。
  9. 密封されたガラスパッケージを製造する方法であって、
    第１のガラス板を提供し、
    第２のガラス板を提供し、
    前記第２のガラス板の上に、少なくとも一種類の遷移金属がドープされた封止用ガラスファイバを配置し、
    前記ドープされた封止用ガラスファイバを、該ドープされた封止用ガラスファイバが軟化し、前記第１のガラス板を前記第２のガラス板に連結する密封シールを形成できるように加熱する、
    各工程を有してなる方法。
  10. 前記加熱工程がさらに、前記ドープされた封止用ガラスファイバを加熱するレーザビームを放射するレーザを使用することを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
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