JP2017528760A - 封止型装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本明細書において、第１のガラス基体と、第２のガラス基体と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に必要に応じて設けられる封止層と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間の少なくとも１つの封止部とを含む封止型装置が開示される。封止型装置は、レーザダイオード、発光ダイオード、有機発光ダイオード、量子ドット、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１つの構成要素を収容した少なくとも１つのキャビティを有し得る。本明細書において、上記の封止型装置を含むディスプレイ装置、および封止型装置を製造する方法も開示される。

Description

優先権の主張
本願は、２０１４年８月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／０４１３２９号および２０１５年８月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／２０７４４７号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
本開示は、一般的に、封止型装置と、そのような封止型装置を含むディスプレイ装置とに関し、より具体的には、色変換素子を含む封止型ガラス装置と、それを製造する方法とに関する。
封止型のガラスパッケージおよびケーシングは、持続的な動作のための気密環境の利益を享受し得る電子装置および他の装置に対して、益々用いられるようになっている。気密性パッケージの利益を享受し得る例示的な装置としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、および／または、量子ドット（ＱＤ）を含むテレビ等のディスプレイが挙げられる。他の例示的な装置としては、例えば、センサ、光学装置、３Ｄインクジェットプリンタ、ソリッドステート光源、および太陽光発電構造が挙げられる。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビ、およびコンピュータのモニタ等の様々な電子装置でよく用いられている。従来のＬＣＤは、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）と、蛍光体色変換素子（例えばイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光体等）とを含むのが典型的である。しかし、そのようなＬＣＤは、他のディスプレイ装置と比較して、輝度、コントラスト比、効率、および／または視野角に関して制限がある。例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術と競合するためには、従来のＬＣＤにおいては、より高いコントラスト比、色域、および輝度が要求されており、例えば、携帯型装置の場合には、製品コストおよび電力要件のバランスをとることも要求される。
量子ドットは、蛍光体の代わりとして現れたものであり、幾つかの例では、精度の向上および／またはより狭い発光線を提供でき、これにより、例えば、ＬＣＤの色域を改善できる。色変換素子として量子ドットを用いるＬＣＤディスプレイは、例えば、ＬＥＤと導光器との間に配置され得る、量子ドットを収容したガラス管または毛細管を含み得る。そのような管は、両端部を封止され、そこに、例えば緑色および赤色を発する量子ドット等の量子ドットが充填され得る。しかし、そのような装置は、例えば、かなりの材料の無駄を生じ得る、および／または、製造が複雑であり得る。
例えば、封止型装置を製造するためのプロセスは、厳しい処理条件に起因して、困難であり得る。ガラス、セラミック、および／または、ガラス−セラミック基体は、エポキシまたは他の封止材料を用いてまたは用いずに、基体を炉内に配置することによって、封止され得る。しかし、炉は、典型的には、例えばＯＬＥＤおよびＱＤ等の多くの装置に適さない高い処理温度で動作する。また、ガラス基体は、ガラスフリットを用いて、例えば、基体の間にガラスフリットを配置し、パッケージを封止するためにレーザまたは他の熱源を用いてフリットを加熱することによって封止され得る。しかし、ガラスフリットは、例えばＯＬＥＤ等の装置に適さないより高い処理温度を必要とし得る、および／または、封止時に望ましくないガスを生じ得る。フリット封止は、望ましくない低い張力およびせん断ひずみも有し得る。
また、封止型装置を製造するためのプロセスは、製造時の制約に起因して、困難であり得る。例えば、製造中に、封止されたパッケージの気密性を損ない得る封止欠陥が生じ得る。レーザフリット封止の場合には、フリット材料の同じ領域をレーザに二度露出すると、封止欠陥が生じることがあり、連続した封止部を形成するのが困難になり得る。従って、完全に封止されたガラスパッケージを得るには、特別なフリット封止の処方、および／または、例えば、開始点と停止点との間に重複が生じないことを確実にするようレーザ出力をオン・オフする、または重複が生じ得る領域においてレーザの出力を徐々に上げ下げする等の技術が必要となり得る。
しかし、そのような方法を用いて各ガラスパッケージを個々に封止するのは時間がかかり、複雑であり、および／または、コストがかかる。封止型装置を製造するための商業的な製造プロセスは、しばしば、封止後に次々と切断される大きな基体上にある、多数のパッケージを、一度に、迅速に高速で封止することを要することが多い。例えば、封止される幾つかの物体（例えば、数十〜数百〜数千の物体）は、大きなガラスシート上に配置され、別のガラスシートによって覆われ、封止され、その後、複数の個々に封止されたパッケージを設けるために切断（または「単体化」）され得る。効率を最大化するために、レーザの高速の平行移動と、単純な交差する溶接線によって生じる単純なパターン（例えば、正方形または長方形）とが用いられ得る。
そのような高スループットの動作において、分離線または切断線は、しばしばレーザ溶接封止線を横断し、封止部に損傷またはクラックを生じ得る。特に気密性封止の場合には、封止欠陥は、ガラスパッケージが、より大きな封止された基体から単体化または切断される際に生じ得る。これらのクラックは伝搬し得るものであり、例えば空気および水等の汚染物質となり得るものに対するパッケージの浸透性を損ない得る。
従って、長所の中でもとりわけ、製造コストおよび／もしくは複雑さを低減し、封止欠陥を低減し、封止強度および／もしくは不浸透性を高め、製造速度を高め、並びに／または、収率を高め得る、ガラス基体をレーザ封止するめの方法を提供するのが有利である。また、材料の無駄を低減することによって装置のコストを下げ得る、および／または、製品の組立てを簡単にすることによって製造時間を低減し得る、ディスプレイ装置および他の電子装置用の封止型装置を提供するのが有利である。得られる封止されたパッケージは、例えばレーザダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、および／またはＱＤ等といった発光構造または色変換素子等の幅広い電子装置および他の構成要素を保護するために用いられ得る。
本開示は、様々な実施形態において、封止型装置に関し、この装置は、キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが少なくとも１つの色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、第２のガラス基体と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティの周囲に延在する少なくとも１つの封止部とを含む。本明細書には、そのような封止型装置を含むディスプレイ装置も開示される。
本開示は、キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、第１の表面上に配置された第２のガラス基体と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に配置された、必要に応じて設けられる封止層と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に形成された第１の封止部であって、該第１の封止部が、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティの周囲に延在し、ガラス対ガラスの封止部またはガラス対封止層対ガラスの封止部で構成された、第１の封止部とを含む封止型装置にも関する。
様々な実施形態によれば、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に封止部を形成するために、第２のガラス基体の第２の表面が第１のガラス基体の第１の表面に接触し得る。他の実施形態では、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間の封止部は、基体間に配設された封止層を用いて形成され得る。更なる実施形態によれば、色変換素子は、量子ドット、蛍光染料、並びに／または、赤色、緑色、および／もしくは青色の蛍光体から選択され得る。
本明細書には、第１のガラス基体と、第２のガラス基体と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に配置された封止層と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に形成されたレーザ溶接封止部であって、非気密性封止部によって補強された気密性封止部で構成されたレーザ溶接封止部とを含む封止型装置も開示される。様々な実施形態において、非気密性封止部と気密性封止部とは略重なり得る。更なる実施形態によれば、封止型装置は、ＬＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、および／またはＱＤから選択される少なくとも１つの構成要素を収容した少なくとも１つのキャビティを更に含み得る。
本明細書には、封止型装置を製造する方法であって、封止界面を形成するために、第１のガラス基体の第１の表面および第２のガラス基体の第２の表面を封止層と接触させる工程と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に気密性封止部を形成するために、第１の所定の波長で動作する第１のレーザを封止界面に向ける工程と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に非気密性封止部を形成するために、第２の所定の波長で動作する第２のレーザを封止界面に向ける工程とを含む方法も開示される。
本開示は更に、封止型装置を製造する方法であって、第１のガラス基体の第１の表面にあるキャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティ内に少なくとも１つの色変換素子を配置する工程と、封止界面を形成するために、必要に応じて第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に封止層を設けて、第２のガラス基体の第２の表面を第１のガラス基体の第１の表面と接触させる工程と、第１の基体と第２の基体との間に、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティの周囲に延在する封止部を形成するために、所定の波長で動作するレーザビームを封止界面に向ける工程とを含む方法に関する。
本明細書には更に、封止型装置を製造する方法であって、封止界面を形成するために、第１のガラス基体の第１の表面および第２のガラス基体の第２の表面を封止層と接触させる工程と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に、少なくとも２つの封止された領域を画成する少なくとも１つの封止線を形成するために、所定の波長で動作するレーザを封止界面に向ける工程と、少なくとも２つの封止された領域を、少なくとも１つの封止線と交差しない少なくとも１つの分離線に沿って分離する工程とを含む方法も開示される。
本開示の更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載されるように方法を実施することによって認識される。
上記の概要説明および以下の詳細説明は、本開示の様々な実施形態を示すものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は本開示の様々な実施形態を示しており、明細書と共に、本開示の原理および作用を説明する役割をするものである。
ＬＣＤ装置の光学構成要素を示す 本開示の特定の実施形態による例示的なＬＣＤ装置の光学構成要素を示す 本開示の様々な実施形態による封止型装置の断面図を示す 本開示の更なる実施形態による封止型装置の上面図を示す 本開示の特定の実施形態による、物品を封止するための様々なレーザ溶接を示す 本開示の特定の実施形態による、物品を封止するための様々なレーザ溶接を示す 本開示の特定の実施形態による、物品を封止するための様々なレーザ溶接を示す 複数の封止された部分と、封止された部分を単体化するための複数の分離線とを画成する、複数のレーザ溶接箇所を有する物品の上面図を示す 図６Ａの物品の単一の封止された部分の上面図を示す 本開示の様々な実施形態による封止型装置の上面図を示す 分離線とレーザ溶接線とが交差する位置において生じる封止欠陥を示す 封止欠陥が生じていない、交差する溶接線と分離線とを示す 複数の封止された部分と、封止された部分を単体化するための複数の分離線とを画成する、複数のレーザ溶接箇所を有する物品の上面図を示す 図９Ａの物品の単一の封止された部分の上面図を示す 図９Ａの物品の４つの封止された部分の上面図を示す 物品の４つの封止された部分を単体化するための分離線を示す 複数の封止された部分と、封止された部分を単体化するための複数の分離線とを画成する、複数のレーザ溶接箇所を有する物品の上面図を示す 図１１Ａの物品の単一の封止された部分の上面図を示す 本開示の様々な実施形態による封止型装置の上面図を示す 本開示の特定の実施形態による封止型装置の上面図を示す 本開示の更なる実施形態による封止型装置の上面図を示す 本開示の更なる実施形態による封止型装置の上面図を示す
以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読めば、更に理解できよう。
装置
本明細書において、キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが少なくとも１つの色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、第２のガラス基体と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティの周囲に延在する少なくとも１つの封止部とを含む封止型装置が開示される。また、本明細書において、キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、第１の表面上に配置された第２のガラス基体と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に配置された、必要に応じて設けられる封止層と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に形成された第１の封止部であって、該第１の封止部が、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティの周囲に延在し、ガラス対ガラスの封止部またはガラス対封止層対ガラスの封止部で構成された、第１の封止部とを含む封止型装置が開示される。更に、本明細書において、第１のガラス基体と、第２のガラス基体と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に配置された封止層と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に形成されたレーザ溶接封止部であって、非気密性封止部によって補強された気密性封止部で構成されたレーザ溶接封止部とを含む封止型装置が開示される。本明細書には、そのような封止型装置を含むディスプレイ装置も開示される。
図１は、例示的なＬＣＤ装置の光学構成要素を示す。図１を参照すると、ＬＥＤアレイ１３０とバックライト装置１６０との間に配置された、例えば量子ドットが充填された毛細管等の封止型装置１１０が示されている。図１に示されるように、ＬＥＤアレイは、複数の個別のＬＥＤ１４０で構成され得る。そのような構成では、これらの量子ドットは、「デッド」スペース１５０（例えば、ＬＥＤが存在しない空間）に隣接し且つそれを覆うよう示されている。この構成は、様々な実施形態において、かなりの材料の無駄を生じ得る。
図２は、本開示の様々な実施形態による、例示的なバックライト型装置（例えばＬＣＤ等）を示す。封止型装置２１０は、ＬＥＤアレイ２３０とバックライト装置２６０との間に配置されている。図２に示されているように、封止型装置２１０は、ＬＥＤアレイ２３０の個々のＬＥＤ２４０と略位置合わせされ得る色変換素子２２０を有するキャビティのアレイを含み得る。様々な実施形態によれば、ＬＥＤアレイ内の「デッド」スペース２５０に隣接した封止型装置内の領域の一部または全てには、色変換素子が存在しなくても、または実質的に存在しなくてもよく、それにより、材料の無駄が低減される。
図３は、本開示の特定の実施形態による封止型装置３１０の断面図である。この装置は、キャビティ３１５のアレイを有する第１の表面（参照番号は付さない）を有する第１のガラス基体３０５を含み得る。この装置は、封止界面（または基体界面）３３５を形成するために、第１のガラス基体３０５の第１の表面に接触し得る第２の表面（参照番号は付さない）を有する第２のガラス基体３２５を更に含み得る。キャビティ３１５のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの色変換素子３２０を有し得る。キャビティ３１５のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのＬＥＤ３４０に略位置合わせされ得る（例えば、隣接、上に存在、または下方に存在し得る）。この装置は、第１の表面と第２の表面との間に、少なくとも１つの封止部３７０を更に含んでもよく、特定の実施形態においては、この封止部は、キャビティ３１５のうちの少なくとも１つ（例えば、少なくとも１つの色変換素子３２０を有するキャビティ３１５のうちの少なくとも１つ）の周囲に延在し得る。
当然ながら、図３に示されている断面図では、視野面に対して横断方向の封止線のみが見えているが、このような図示は、添付の特許請求の範囲を限定すべきではない。図４は、少なくとも１つの封止部４７０がキャビティ４１５のうちの少なくとも１つの周囲に延在する例示的な封止パターンを示す、封止型装置４１０の一部の上面図を提供する。装置４１０は、色変換素子を有しない空のスペース４４５を含み得る。これらのスペース４４５は、キャビティ４１５が存在しないことによって、または、色変換素子を有しないキャビティ４１５によって形成され得る。封止部４７０は、１以上のキャビティ４１５（例えば２以上のキャビティ、３以上のキャビティ等）の周囲に延在してもよく、または、封止部は、個々のまたはグループ毎の全てのキャビティ４１５の周囲に延在してもよい。幾つかの実施形態では、封止部４７０は、キャビティ４１５の一部または全てを、例えば少なくとも１つの色変換素子を収容し得る個別の封止されたポケットとして分離し得る。以下に、例示的な封止方法をより詳細に説明する。
図４に示されているように、ガラス基体は、少なくとも１つのエッジ（例えば、少なくとも２つのエッジ、少なくとも３つのエッジ、または少なくとも４つのエッジ）を含み得るものであり、基体はエッジにおいて封止され得る。限定しない例として、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、４つのエッジを有する長方形または正方形のガラスシートで構成され得るが、他の形状および構成も想定され、本開示の範囲に含まれることが意図される。従って、１以上の封止部４７０が装置のエッジを封止し、および／または、キャビティ４１５のうちの少なくとも１つの周囲に延在し得る。
更なる実施形態では、少なくとも１つの封止部３７０、４７０は、図１２に関して更に詳細に述べるように、組み合わされたまたは補強された封止部を含み得る。更なる実施形態によれば、２つのガラス基体は、それらの間に設けられた封止層によって一体に封止されてもよく、この封止部は、組み合わされたまたは補強された封止部で構成される。例えば、少なくとも１つの封止部は、組み合わされた気密性封止部および非気密性封止部を含んでもよく、これらは、幾つかの実施形態では略重なっていてもよい。論理によって縛られることは望まないが、比較的強度が弱い気密性封止部を、気密性封止部と同一の広がりを持ち得る非気密性封止部を追加することによって強化できると考えられる。更なる実施形態では、非気密性封止部は、気密性封止部に隣接または近接していてもよい。
任意の所与のパターンで、ガラス基体の様々な部分を一体に溶接するために、多数の封止部が用いられ得ることを理解されたい。図４は、長方形の形状を有する封止部を示しているが、封止部は、装置を通して均一であってもよくまたは装置の長さに沿って異なっていてもよい任意の形状および／またはサイズを有し得ることを留意されたい。更に、図３〜図４は、各々が色変換素子を有する封止されたキャビティ３１５、４１５を示しているが、様々なキャビティは、空であってもよく、または別様で色変換素子を有しなくてもよく、従って、これらの空のキャビティは、適宜または所望により、封止されてもよく、または封止されなくてもよいことを理解されたい。
様々な実施形態によれば、封止部または溶接の幅は、約５０マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲（例えば約７０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約１００マイクロメートル〜約３００マイクロメートル、約１２０マイクロメートル〜約２５０マイクロメートル、約１３０マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１４０マイクロメートル〜約１８０マイクロメートル、または約１５０マイクロメートル〜約１７０マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
第１のガラス基体および第２のガラス基体は、例えばＬＣＤ等のバックライト型ディスプレイで用いられる、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、アルカリアルミノボロシリケートガラス、および他の適切なガラスを含むが、それらに限定されない、当該技術分野で知られている任意のガラスで構成され得る。様々な実施形態において、これらの基体は化学的に強化されてもよく、および／または、熱的に強化されてもよい。適切な市販の基体の限定しない例としては、コーニング社の「ＥＡＧＬＥ ＸＧ」（登録商標）ガラス、「Ｌｏｔｕｓ」（商標）ガラス、「Ｗｉｌｌｏｗ」（登録商標）ガラス、および「Ｇｏｒｉｌｌａ」（登録商標）ガラスが挙げられる。幾つかの限定しない実施形態によれば、イオン交換によって化学的に強化されたガラスが、基体として適切であり得る。
イオン交換プロセス中、ガラスシート内またはガラスシートの表面付近にあるイオンは、例えば溶融塩槽からのより大きい金属イオンと交換され得る。より大きいイオンをガラスに組み込むことで、表面付近の領域に圧縮応力を生じることにより、シートを強化できる。ガラスシートの中心領域には、圧縮応力とつり合う、対応する引張応力が誘発され得る。
イオン交換は、例えば、ガラスを所定の時間にわたって溶融塩槽に浸漬することによって行われ得る。例示的な溶融塩槽としては、ＫＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＲｂＮＯ３、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。溶融塩槽の温度および処理時間は様々であり得る。所望の用途に応じて時間および温度を決定することは、当業者の能力の範囲内である。限定しない例として、溶融塩槽の温度は、約４００℃〜約８００℃の範囲（例えば約４００℃〜約５００℃等）であり得、所定の時間は、約４〜約２４時間の範囲（例えば約４時間〜約１０時間等）であり得るが、他の温度および時間の組合せも想定される。限定しない例として、ガラスは、表面圧縮応力を付与するＫが強化された層を得るために、ＫＮＯ３溶液槽に、例えば、約４５０℃で約６時間にわたって浸漬され得る。
様々な実施形態によれば、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、約１００ＭＰａより大きい圧縮応力と、約１０マイクロメートルより大きい圧縮応力の層深さ（ＤＯＬ）とを有し得る。更なる実施形態では、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、約５００ＭＰａより大きい圧縮応力と、約２０マイクロメートルより大きいＤＯＬとを有し得るか、または、約７００ＭＰａより大きい圧縮応力と、約４０マイクロメートルより大きいＤＯＬとを有し得る。
限定しない実施形態において、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体の厚さは、約２ｍｍ以下、例えば、約０．１ｍｍ〜約１．５ｍｍ、約０．２ｍｍ〜約１．１ｍｍ、約０．３ｍｍ〜約１ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約０．９ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約０．８ｍｍ、または約０．６ｍｍ〜約０．７ｍｍの範囲（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。様々な実施形態によれば、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、０．１ｍｍより大きい（例えば０．２ｍｍより大きい、０．３ｍｍより大きい、０．４ｍｍより大きい、または０．５ｍｍより大きい等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）厚さを有し得る。特定の限定しない実施形態において、第１のガラス基体は、約０．３ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲の厚さを有してもよく、第２のガラス基体は、約０．２ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲の厚さを有してもよい。
様々な実施形態において、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、透明または略透明であり得る。本明細書で用いられる「透明」という用語は、約１ｍｍの厚さのガラス基体が、スペクトルの可視領域（４２０〜７００ｎｍ）において約８０％より大きい透過率を有することを示すことが意図される。例えば、例示的な透明なガラス基体は、可視光範囲において、約８５％より大きい（例えば約９０％より大きい、または約９５％より大きい等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））透過率を有し得る。特定の実施形態では、例示的なガラス基体は、紫外（ＵＶ）領域（２００〜４１０ｎｍ）において、約５０％より大きい透過率（例えば約５５％より大きい、約６０％より大きい、約６５％より大きい、約７０％より大きい、約７５％より大きい、約８０％より大きい、約８５％より大きい、約９０％より大きい、約９５％より大きい、または約９９％より大きい透過率等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））を有し得る。
第１のガラス基体は第１の表面を含み得るものであり、特定の実施形態においては、第２のガラス基体は第２の表面を含み得る。様々な実施形態において、第１の表面と第２の表面とは平行または略平行であり得る。本開示の特定の態様によれば、第１のガラス基体の第１の表面および第２のガラス基体の第２の表面は、封止界面（または基体界面）を形成するために互いに接触し得る。例示的な封止界面３３５が図３に示されている。これらの実施形態では、封止部３７０は、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に直接形成され得る。
例えば、２つの基体間に封止部を形成するために、所与の波長で動作するレーザビームが、封止界面に（例えば、封止界面上に、封止界面の下方に、または封止界面の上方に）向けられ得る。従って、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、封止基体（例えば、基体間に溶接または封止部を形成するよう、レーザビームからの光を吸収する基体）であり得る。特定の実施形態では、第１の基体および／または第２の基体は、レーザビームからの光の吸収によって加熱されて膨張して、ガラス対ガラスの溶接または気密性封止部を形成し得る。様々な実施形態によれば、第１の基体および／または第２の基体は、レーザの所与の動作波長において、約１ｃｍ−１より大きい（例えば、約５ｃｍ−１より大きい、約１０ｃｍ−１より大きい、１５ｃｍ−１、約２０ｃｍ−１より大きい、約３０ｃｍ−１より大きい、約４０ｃｍ−１より大きい、または約５０ｃｍ−１より大きい（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））吸収を有し得る。他の実施形態では、基体の一方は、レーザの所与の動作波長において、約１ｃｍ−１未満（例えば約０．５ｃｍ−１未満、約０．３ｃｍ−１未満、または約０．１ｃｍ−１未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の吸収を有し得る。更なる実施形態において、第１のガラス基体は、レーザの動作波長において、１ｃｍ−１より大きい吸収を有し得るものであり、第２のガラス基体は、レーザの動作波長において、１ｃｍ−１未満の吸収を有し得る（その逆であってもよい）。
本開示の更なる態様によれば、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、レーザの動作波長において、約１０％より大きい吸収率を有し得る。例えば、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体は、レーザ加工波長の約１５％より大きい、約２０％より大きい、約２５％より大きい、約３０％より大きい、約３５％より大きい、約４０％より大きい、約４５％より大きい、約５０％より大きい、約５５％より大きい、または約６０％より大きい吸収率を有し得る。特定の実施形態では、第１の基体および／または第２の基体は、室温で、レーザ波長の約１５％未満（例えば約２％〜約１０％、または約５％〜約８％の範囲の等）の初期吸収を有し得る。様々な実施形態において、第１の基体および／または第２の基体の吸収率は、加熱と共に、約２０％より大きい（例えば約３０％より大きい、約４０％より大きい、約５０％より大きい、約６０％より大きい等）吸収率まで増加し得る。
様々な限定しない実施形態において、装置は、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に配設された封止層を含み得る。これらの実施形態では、封止層は、第１のガラス基体の第１の表面と第２のガラス基体の表面とに接触し得る。封止層は、例えば、レーザの動作波長において約１０％より大きい吸収率および／または比較的低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するガラス基体から選択され得る。ガラス基体は、例えば、ガラスシート、ガラスフリット、ガラス粉末、およびガラスペーストを含み得る。様々な実施形態によれば、封止層は、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、亜テルル酸塩ガラス、およびカルコゲニドガラスから選択され得る（例えば、リン酸スズ、フルオロリン酸スズ、およびフルオロホウ酸スズ）。適切な封止ガラスは、例えば、米国特許出願第１３／７７７，５８４号、第１４／２７０，８２７号、および第１４／２７１，７９７号に開示されており、それぞれの全体を参照して本明細書に組み込む。
一般的に、適切な封止層材料としては低Ｔｇガラスが挙げられ、銅またはスズの反応性酸化物が適している。限定しない例として、封止層は、Ｔｇが約４００℃以下（例えば約３５０℃以下、約３００℃以下、約２５０℃以下、または約２００℃以下等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））のガラスを含み得る。様々な実施形態において、ガラスは、（室温で）レーザの動作波長において、約１０％より大きい、約１５％より大きい、約２０％より大きい、約２５％より大きい、３０％より大きい、約３５％より大きい、約４０％より大きい、約４５％より大きい、または約５０％より大きい吸収率を有し得る。封止層の厚さは用途に応じて様々であってよく、特定の実施形態では、約０．１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの範囲（例えば約５マイクロメートル未満、約３マイクロメートル未満、約２マイクロメートル未満、約１マイクロメートル未満、約０．５マイクロメートル未満、または約０．２マイクロメートル未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
必要に応じて、封止層の組成は、タングステン、セリウム、およびニオブを含むがそれらに限定されない１以上のドーパントを含み得る。そのようなドーパントが含まれた場合、ドーパントは、例えば、封止層の光学的特性に影響し得るものであり、封止層によるレーザ放射の吸収を制御するために用いられ得る。例えば、セリアを添加すると、レーザ加工波長における低Ｔｇガラスバリアによる吸収を高めることができる。更なる適切な封止層材料としては、約１０００℃以下、約６００℃以下、または約４００℃以下の液相温度を有する、レーザ吸収性の低液相温度（ＬＬＴ）材料が挙げられる。他の実施形態では、封止層の組成は、第１のガラス基体および／または第２のガラス基体による過渡吸収を誘発するために、活性化エネルギーが低くなるよう選択され得る。
例示的なフルオロリン酸スズガラス組成は、対応する三元状態図におけるＳｎＯ、ＳｎＦ２、およびＰ２Ｏ５の各組成に関して表され得る。適切なＵＶＡガラスフィルムは、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、および他の低融点ガラス組成を含み得る。適切なフルオロリン酸スズガラスは、２０〜１００モル％のＳｎＯ、０〜５０モル％のＳｎＦ２、および０〜３０モル％のＰ２Ｏ５を含み得る。これらのフルオロリン酸スズガラス組成は、必要に応じて、０〜１０モル％のＷＯ３、０〜１０モル％のＣｅＯ２、および／または０〜５モル％のＮｂ２Ｏ５を含み得る。例えば、ガラス封止層の形成に適したドーピングされたフルオロリン酸スズ開始材料の組成は、３５〜５０モル％のＳｎＯ、３０〜４０モル％のＳｎＦ２、１５〜２５モル％のＰ２Ｏ５、および１．５〜３モル％のドーパント酸化物（例えばＷＯ３、ＣｅＯ２、および／またはＮｂ２Ｏ５等）を含み得る。限定しない一実施形態によるフルオロリン酸スズガラス組成は、約３８．７モル％のＳｎＯ、３９．６モル％のＳｎＦ２、１９．９モル％のＰ２Ｏ５、および１．８モル％のＮｂ２Ｏ５を含むニオブ添加酸化スズ／フルオロリン酸スズ／五酸化リンガラスであり得る。そのようなガラス層を形成するために用いられ得るスパッタリングターゲットは、原子モル％で、２３．０４％のＳｎ、１５．３６％のＦ、１２．１６％のＰ、４８．３８％のＯ、および１．０６％のＮｂを含み得る。
別の実施形態によるリン酸スズガラス組成は、原子モル％で、約２７％のＳｎ、１３％のＰ、および６０％のＯを含むスパッタリングターゲットに由来し得る約２７％のＳｎ、１３％のＰ、および６０％のＯを含み得る。なお、本明細書において開示される様々なガラス組成は、付着された層の組成またはソースのスパッタリングターゲットの組成を指し得る。フルオロリン酸スズガラス組成と同様に、例示的なフルオロホウ酸スズガラス組成は、ＳｎＯ、ＳｎＦ２、およびＢ２Ｏ３のそれぞれの三元状態図の組成に関して表され得る。適切なフルオロホウ酸スズガラス組成は、２０〜１００モル％のＳｎＯ、０〜５０モル％のＳｎＦ２、および０〜３０モル％のＢ２Ｏ３を含み得る。これらのフルオロホウ酸スズガラス組成は、必要に応じて、０〜１０モル％のＷＯ３、０〜１０モル％のＣｅＯ２、および／または０〜５モル％のＮｂ２Ｏ５を含み得る。
装置が封止層を含む場合には、封止部は、封止層によって、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に形成され得る。例えば、２つの基体間に封止部または溶接を形成するために、所与の波長で動作するレーザビームが封止層（または封止界面）に向けられ得る。論理によって縛られることは望まないが、封止層によるレーザビームからの光の吸収、およびそれに誘発されるガラス基体による過渡吸収は、封止層およびガラス基体の双方の局所的な加熱および溶融を生じて、それにより、２つの基体間にガラス対ガラスの溶接を形成し得ると考えられる。例示的なガラス対ガラスの溶接は、係属中の本願と同じ所有者の米国特許出願第１３／７７７，５８４号、第１４／２７０，８２７号、および第１４／２７１，７９７号（それぞれの全体を参照して本明細書に組み込む）に記載されているように形成され得る。
第１のガラス基体は、第１の表面と、第１の表面に設けられたキャビティのアレイとを含み得る。例示的なキャビティのアレイが図３〜図４に示されている。これらの図面は、キャビティ３１５、４１５が略長方形の断面形状を有するものとして図示しているが、キャビティは、所与の用途について所望される任意の所与の形状またはサイズを有し得ることを理解されたい。例えば、キャビティは、正方形、円形、もしくは楕円形の形状、または不規則な形状等を有し得る。更に、キャビティは、略均等に離間されて図示されているが、キャビティ間の離間は、所与のＬＥＤアレイパターンに一致するよう選択され得る不規則または任意のパターンであってもよいことを理解されたい。
例えば、バックライト型装置用の典型的なＬＥＤアレイは、約０．３ｍｍ〜約５ｍｍの範囲（例えば約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ、または約１ｍｍ〜約２ｍｍ等）の高さ、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲（例えば約２ｍｍ〜約３ｍｍ、または約１ｍｍ等）の長さ、および約０．３ｍｍ〜約５ｍｍの範囲（例えば約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ、または約１ｍｍ〜約２ｍｍ等）の幅（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）を有するＬＥＤパッケージを含み得る。ＬＥＤは、約３ｍｍ〜約５０ｍｍ（例えば約５ｍｍ〜約４０ｍｍ、約１０ｍｍ〜約３０ｍｍ、約１２ｍｍ〜約２０ｍｍ、または約１５ｍｍ〜約１８ｍｍ等の範囲（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の距離だけ離間され得る。当然ながら、ＬＥＤアレイのサイズおよび間隔は、例えば、ディスプレイの輝度および／または合計出力に応じて様々であり得る。従って、キャビティのサイズおよび間隔は、同様に、所与のＬＥＤアレイに一致または略一致するよう様々であり得る。
第１のガラス基体の第１の表面にあるキャビティは、例えば、キャビティ内に配置される色変換素子のタイプおよび／または量に対して適宜選択され得る任意の所与の深さを有し得る。限定しない実施形態として、第１の表面にあるキャビティは、約１ｍｍ未満（例えば約０．５ｍｍ未満、約０．４ｍｍ未満、約０．３ｍｍ未満、約０．２ｍｍ未満、約０．１ｍｍ未満、約０．０５ｍｍ未満、または約０．０２ｍｍ未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の深さまで延在し得る。キャビティのアレイは、同じもしくは異なる深さ、同じもしくは異なる形状、および／または、同じもしくは異なるサイズを有するキャビティを含み得ることが想定される。
キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティは、少なくとも１つの色変換素子を含み得る。本明細書において用いられる「色変換素子」という用語およびその変形は、例えば、光を受光して、その光を異なる波長（例えば、より長い波長）に変換する機能がある要素を指し得る。例えば、色変換素子または「色変換器」は、量子ドット、蛍光染料（例えば、クマリンおよびローダミン）、および／または蛍光体（例えば、赤色、緑色、および／または青色の蛍光体）から選択され得る。様々な実施形態によれば、色変換素子は、緑色および赤色の蛍光体から選択され得る。例えば、蛍光体は、青色光、紫外光、または近紫外光で照射された際に、光をより長い赤色、黄色、緑色、または青色の波長に変換し得る。更に、例示的な色変換素子は、青色光、紫外光、近紫外光で照射された際に、赤色および緑色の波長を発する量子ドットを含み得る。
更なる実施形態によれば、第１または第２のガラス基体の表面は、発光構造および／または色変換素子から選択される少なくとも１つの構成要素を収容した少なくとも１つのキャビティを含み得る。例えば、少なくとも１つのキャビティは、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、および／または１以上の量子ドット（ＱＤ）を含み得る。特定の実施形態では、少なくとも１つのキャビティは、少なくとも１つのＬＥＤおよび／または少なくとも１つのＱＤを含み得る。
様々な実施形態において、第１のガラス基体および第２のガラス基体は、本明細書において開示されるように、ガラス対ガラスの溶接を生じるよう一体に封止され得る。特定の実施形態では、封止部は、例えば、装置内に１以上の気密性および／または防水性のポケットを形成する気密性封止部であり得る。例えば、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティは、キャビティが水、水分、空気、および／または他の汚染物質を通さないまたは実質的に通さないよう、気密封止され得る。限定しない例として、気密性封止部は、酸素の発散（拡散）を約１０−２ｃｍ３／ｍ２／日未満（例えば、約１０−３／ｃｍ３／ｍ２／日未満）に制限すると共に、水の発散を約１０−２ｇ／ｍ２／日未満（例えば、約１０−３、１０−４、１０−５、または１０−６ｇ／ｍ２／日未満）に制限するよう構成され得る。様々な実施形態において、気密性封止部は、水、水分、および／または空気が、気密性封止部によって保護されている構成要素と接触するのを実質的に防止し得る。
従って、本明細書において開示される封止型装置は、所望に応じて離間され得る封止されたキャビティのアレイを含み得るものであり、少なくともキャビティの一部は、例えば量子ドット等の少なくとも１つの色変換素子を含み得る。この構成は、例えばＬＣＤ装置等のバックライト型装置用の光学構成要素であって、「デッド」スペース（例えば、ＬＥＤ構成要素に隣接していない領域）に隣接した領域における色変換素子の材料の無駄を生じることなく、ＬＥＤ構成要素に隣接した領域内に色変換素子を設けることができる光学構成要素の提供を可能にし得る。或いは、本明細書において開示される封止型装置は、発光構造および／または色変換素子を含み得る単一のキャビティを含み得る。
特定の態様によれば、封止型装置の合計厚さは約２ｍｍ未満（例えば約１．５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、または約０．５ｍｍ未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。例えば、封止型装置の厚さは、約０．３ｍｍ〜約１ｍｍの範囲（例えば約０．４ｍｍ〜約０．９ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約０．８ｍｍ、または約０．６ｍｍ〜約０．７ｍｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
図２〜図４に示されている実施形態は、一次元（例えば、単一の列）のキャビティおよびＬＥＤを考えているが、本明細書において開示される封止型装置は、（例えば、２列以上の、および／または２方向以上に延在する）二次元アレイにも用いられ得ることを理解されたい。従って、封止型装置の高さおよび長さの寸法は、所望に応じて、選択された一次元または二次元のＬＥＤアレイに適するよう様々であり得る。例えば、封止型装置は、約０．３ｍｍ〜約１．５ｍの範囲（例えば約１ｍｍ〜約１ｍ、約１ｃｍ〜約５００ｃｍ、約１０ｃｍ〜約２５０ｃｍ、または約５０ｃｍ〜約１００ｃｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の長さを有し得る。同様に、封止型装置の高さは、約０．３ｍｍ〜約１．５ｍの範囲（例えば約１ｍｍ〜約１ｍ、約１ｃｍ〜約５００ｃｍ、約１０ｃｍ〜約２５０ｃｍ、または約５０ｃｍ〜約１００ｃｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
本明細書において開示される封止型装置は、例えばＬＣＤ等のバックライト型ディスプレイを含むが、それらに限定されない様々なディスプレイ装置において用いられ得るものであり、ディスプレイ装置は、様々な更なる構成要素を含み得る。１以上の光源（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）または冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）等）が用いられ得る。従来のＬＣＤは、白色光を生じるために色変換蛍光体と共にパッケージされたＬＥＤまたはＣＣＦＬを用い得る。本開示の様々な態様によれば、本開示の封止型装置を用いたディスプレイ装置は、青色光（紫外光、約２００〜４１０ｎｍ）（例えば近紫外光（約３００〜４１０ｎｍ）等）を発する少なくとも１つの光源を含み得る。
例示的なＬＣＤ装置は、例えば反射板、導光器、拡散器、１以上のプリズムフィルム、反射型偏光子、１以上の直線偏光子、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ、液晶層、および／またはカラーフィルタ等の様々な従来の構成要素を更に含み得る。様々な実施形態において、反射板は、再利用される光を、導光器を通るよう送り返すために用いられ得る。反射板は、例えば、高々約８５％までの光を反射して、その角度特性および偏光特性をランダム化し得る。次に、この光は導光器を通り、導光器は光をＬＣＤに向かわせ得る。拡散器は、光の空間的均一性を改善するために用いられ得る。第１のプリズムフィルムは、光を再利用するために、光を高い角度で反射板に向かって反射し得ると共に、光を順方向に集中させる役割もし得る。第２のプリズムフィルムは、第１のプリズムフィルムに対して直行方向に配置され得るものであり、直交する軸に沿って、同様に機能し得る。
反射型偏光子は、光を再利用するために、或る偏光の光を、反射板に向かって反射し得ると共に、光を単一の偏光に集中させる役割もし得る。第１の直線偏光子は、単一の偏光を有する光のみの通過を可能にするために用いられ得る。ＴＦＴアレイは、ディスプレイの各サブピクセルの電圧駆動を可能にする能動スイッチ要素を含み得る。液晶層は、電場を印加すると回転して、そこを通過する光の偏光回転を生じる構造を有する電気光学材料を含み得る。カラーフィルタは、表示色を生じ得るサブピクセルと位置合わせされた赤色、緑色、および青色フィルタのアレイを含み得る。最後に、第２の直線偏光子は、回転されていない光をフィルタリングするために用いられ得る。
方法
本明細書において、封止型装置を製造する方法であって、少なくとも１つの色変換素子を、第１のガラス基体の第１の表面にあるキャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティ内に配置する工程と、封止界面を形成するために、第２のガラス基体の第２の表面を第１のガラス基体の第１の表面と接触させる工程と、第１の基体と第２の基体との間に、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティの周囲に延在する封止部を形成するために、所定の波長で動作するレーザビームを封止界面に向ける工程とを含む方法が開示される。
また、本明細書には、封止型装置を製造する方法であって、少なくとも１つの色変換素子を、第１のガラス基体の第１の表面にあるキャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティ内に配置する工程と、封止層を第１のガラス基体の第１の表面と接触させる工程と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に封止層が配設されるように、第２のガラス基体を封止層と接触させる工程と、第１の基体と第２の基体との間に、少なくとも１つの色変換素子を収容した少なくとも１つのキャビティの周囲に延在する封止部を形成するために、所定の波長で動作するレーザビームを封止層に向ける工程とを含む方法も開示される。
少なくとも１つの色変換素子は、当該技術分野で知られている任意の方法を用いて、キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティ内に導入または配置され得る。例えば、色変換素子は、キャビティのサイズおよび向きに応じて、個々のキャビティ内に付着、プリント、またはパターニングされ得る。様々な実施形態によれば、キャビティ内に配置された色変換素子がキャビティ内に封止（例えば、気密封止）されて、個別の離間した色変換素子のポケットが形成される。
また、本明細書には、封止型装置を製造する方法であって、封止界面を形成するために、第１のガラス基体の第１の表面および第２のガラス基体の第２の表面を封止層と接触させる工程と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に気密性封止部を形成するために、第１の所定の波長で動作する第１のレーザを封止界面上に向ける工程と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に非気密性封止部を形成するために、第２の所定の波長で動作する第２のレーザを封止界面上に向ける工程とを含む方法も開示される。
更に、本明細書において、封止型装置を製造する方法であって、封止界面を形成するために、第１のガラス基体の第１の表面および第２のガラス基体の第２の表面を封止層と接触させる工程と、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に、少なくとも２つの封止された領域を画成する少なくとも１つの封止線を形成するために、所定の波長で動作するレーザを封止界面上に向ける工程と、少なくとも２つの封止された領域を、少なくとも１つの封止線と交差しない少なくとも１つの分離線に沿って分離する工程とを含む方法が開示される。
本明細書において開示される方法によれば、封止界面を形成するために、第１のガラス基体および第２のガラス基体、並びに、必要に応じて封止層が接触させられ得る。本明細書において、封止界面とは、第１のガラス基体の第１の表面と第２のガラス基体の第２の表面との接点、または、封止層を介したこれらの表面間の接点（例えば、溶接または封止部によって接合されるこれらの表面が合わさるところ）を指す。基体および／または封止層は、当該技術分野で知られている任意の手段によって接触させられてよく、特定の実施形態では、例えば圧縮力を加える等の力を用いて接触させられ得る。限定しない例として、基体は、２つのプレート間に配置されて、一体にプレスされ得る。特定の実施形態では、封止界面における良好な接触を確実にするために、クランプ、ブラケット、真空チャック、および／または他の固定具が用いて圧縮力が印加され得る。様々な限定しない実施形態によれば、２つのシリカプレートが用いられ得るが、他の材料で構成されたプレートも想定される。プレートが用いられる場合には、レーザビーム光が封止界面に集中するのが確実になるよう、レーザに隣接するプレートはレーザ波長において透明である、および／または最小限の吸収を有するのが有利であり得る。幾つかの実施形態では、反対側のプレート（例えば、レーザから遠い側のプレート）は透明であり得るが、任意の適切な材料で構成されてもよい。
幾つかの実施形態では、本方法は、第１のガラス基体の封止面（例えば、第１の表面）上に第１の封止層を形成し、および／または、第２のガラス基体の封止面（例えば、第２の表面）上に第２の封止層を形成し、これらの封止層および／または封止面の少なくとも一部を物理的に接触するよう配置し、第１のガラス基体と第２のガラス基体との間にガラス対ガラスの溶接を形成するために封止層および封止面を局所的に溶かすために、封止層を加熱することを含み得る。様々な実施形態によれば、低融点のガラス層を用いた封止は、封止層および封止界面付近に位置する基体材料の両方の局所的な加熱、溶融、およびその後の冷却によって達成され得る。
本開示の実施形態は、例示的な吸収性封止層と組み合わされた、入射レーザ波長における、外因性の色中心（例えば、不純物もしくはドーパント）またはガラスに固有の内因性の色中心に起因する、ガラス基体内における色中心の形成に依拠するレーザ封止加工（例えば、レーザ溶接、拡散溶接等）も提供する。これらの材料を用いた溶接は、定常状態の穏やかな拡散溶接を開始するのに十分なＵＶ吸収を有する可視透過を提供し得る。これらの材料は、拡散溶接に適した局所的封止温度を有する透明なレーザ溶接も提供し得る。そのような拡散溶接は、それぞれのガラス基体の低出力低温レーザ溶接を生じることができ、効率的で高速の溶接速度で、透明に優れた溶接を生じることができる。本開示の実施形態による例示的なレーザ溶接加工は、温度誘起吸収を含むために、色中心の形成に加えて、ガラスの光誘起吸収特性にも依拠し得る。
第１のガラス基体と第２のガラス基体との間に封止部を形成するために、レーザを用いることができ、レーザは、当該技術分野で知られているガラス基体の溶接に適した任意のレーザから選択され得る。例えば、レーザは、紫外波長（約３５０〜４１０ｎｍ）、可視波長（約４２０〜７００ｎｍ）、または近赤外波長（約７５０〜１４００ｎｍ）の光を発し得る。特定の実施形態では、約３５５ｎｍまたは他の任意の適切な紫外波長で動作する高い繰り返し率のパルスＵＶレーザが用いられ得る。他の実施形態では、約５３２ｎｍまたは他の任意の適切な可視波長で動作する連続波レーザが用いられ得る。更なる実施形態では、約８１０ｎｍまたは他の任意の適切な近赤外波長で動作する近赤外レーザが用いられ得る。様々な実施形態によれば、レーザは、約３００ｎｍ〜約１６００ｎｍの範囲（例えば約３５０ｎｍ〜約１４００ｎｍ、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、約４５０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍ、または約６００ｎｍ〜約６５０ｎｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の所定の波長で動作し得る。
様々な実施形態によれば、レーザビームは、約３Ｗより大きい、例えば、約６Ｗ〜約１５ｋＷの範囲（例えば約７Ｗ〜約１２ｋＷ、約８Ｗ〜約１１ｋＷ、または約９Ｗ〜約１０ｋＷ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の平均出力で動作し得る。更なる実施形態では、レーザビームは、約０．２Ｗ〜約５０Ｗの範囲（例えば約０．５Ｗ〜約４０Ｗ、約１Ｗ〜約３０Ｗ、約２Ｗ〜約２５Ｗ、約３Ｗ〜約２０Ｗ、約４Ｗ〜約１５Ｗ、約５Ｗ〜約１２Ｗ、約６Ｗ〜約１０Ｗ、または約７Ｗ〜約８Ｗ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の平均出力を有し得る。
レーザは、任意の周波数で動作してよく、特定の実施形態では、準連続または連続動作を行い得る。他の実施形態では、レーザは、複数のバーストを有するバーストモードで動作してもよく、１バースト内の個々のパルス間の時間的分離は約５０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ、または１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。単一パルスの幾つかの限定しない実施形態では、レーザは、約１ｋＨｚ〜約５ＭＨｚの範囲（例えば約１ｋＨｚ〜約３０ｋＨｚ、または約２００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、例えば約１ＭＨｚ〜約３ＭＨｚ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の周波数または隣接パルス間の時間的分離（繰り返し率）を有し得る。様々な実施形態によれば、レーザは、約１ＭＨｚより大きい繰り返し率を有し得る。
パルスの持続時間またはパルス幅は様々であり得、例えば、特定の実施形態では、持続時間は約５０ナノ秒未満であり得る。他の実施形態では、パルス幅または持続時間は約１０ナノ秒未満（例えば約１ナノ秒未満、約１０ピコ秒未満、または約１ピコ秒未満等）であり得る。ガラス対ガラスの溶接および他の例示的な封止部を形成するための他の例示的なレーザおよび方法は、係属中の本願と同じ所有者の米国特許出願第１３／７７７，５８４号、第１４／２７０，８２７号、および第１４／２７１，７９７号に記載されており、それぞれの全体を参照して本明細書に組み込む。
本明細書において開示される方法を用いて、例えば、溶接の形態または特性を調節することにより、気密性および非気密性の封止がなされたパッケージを生じることができる。例えば、図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、パルスレーザまたは変調連続波（ＣＷ）レーザを用いて様々な溶接パターンを生じることができる。パルスレーザは、連続波ではなくパルスまたはバーストの形態のエネルギーを発する任意のレーザを含み得る。パルスレーザは、光／エネルギーのパルスを周期的に短時間発し得る（「パルストレイン」とも呼ばれる）。連続波（ＣＷ）レーザも、例えば、レーザを所望の間隔でオン・オフすることによる変調と共に用いられ得る。
様々な実施形態によれば、ビームは、封止界面上、封止界面の下方、または封止界面の上方に向けられて、界面上のビームスポット径が約１ｍｍ未満となり得るように集光され得る。例えば、ビームスポット径は、約５００マイクロメートル未満（例えば約４００マイクロメートル未満、約３００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、５０マイクロメートル未満、または２０マイクロメートル未満等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。幾つかの実施形態では、ビームスポット径は、約１０マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲（例えば約５０マイクロメートル〜約２５０マイクロメートル、約７５マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、または約１００マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。
装置の１以上のキャビティに気密性または非気密性の封止を設けるために、任意のパターン（例えば、正方形、長方形、円形、楕円形、または他の任意の適切なパターンまたは形状等）を生じるための任意の所定の経路を用いて、レーザビームが基体に沿って走査または平行移動され得るか、または、基体がレーザに対して相対的に平行移動され得る。レーザビーム（または基体）が界面に沿って移動する平行移動速度は、用途によって様々であり得、例えば、第１の基体および第２の基体の組成、焦点形状、並びに／または、レーザ出力、周波数、および／もしくは波長に依存し得る。特定の実施形態では、レーザは、約１ｍｍ／秒〜約１０００ｍｍ／秒の範囲（例えば、約１０ｍｍ／秒〜約５００ｍｍ／秒、約５０ｍｍ／秒〜約７００ｍｍ／秒、例えば約１００ｍｍ／秒より高い、約２００ｍｍ／秒より高い、約３００ｍｍ／秒より高い、約４００ｍｍ／秒より高い、約５００ｍｍ／秒より高い、または約６００ｍｍ／秒より高い等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の平行移動速度を有し得る。
レーザ（または物品）が平行移動される速度は、本明細書においては平行移動速度（Ｖ）として参照される。封止界面におけるレーザビームのスポット径（Ｄ）は、レーザ溶接の強度、パターン、および／または形態にも影響し得る。最後に、パルスレーザの繰り返し率（ｒｐ）またはＣＷレーザの変調速度（ｒｍ）は、得られるレーザ溶接線に影響し得る。特定の実施形態では、パルスレーザは、以下の式（１）による、封止界面におけるレーザビームのスポット径とレーザビームの繰り返し率（ｒｐ）との積より高い平行移動速度（Ｖ）で動作され得る。
Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）＞１ …（１）
同様に、変調ＣＷレーザは、以下の式（１’）による、封止界面におけるレーザビームのスポット径（Ｄ）とレーザビームの変調速度（ｒｍ）との積より高い平行移動速度（Ｖ）で動作され得る。
Ｖ／（Ｄ＊ｒｍ）＞１ …（１’）
当然ながら、所与の平行移動速度についてのスポット径Ｄ、繰り返し率ｒｐ、および／または変調速度ｒｍは、式（１）または（１’）を満たすよう変えられ得る。これらのパラメータで動作するレーザは、図５Ａに示されているような個々の「スポット」で構成された重ならないレーザ溶接を生じ得る。例えば、レーザパルス間の時間（１／ｒｐまたは１／ｒｍ）は、単一の溶接スポット上でレーザが費やす時間の平均量（「ドウェル時間」（Ｄ／Ｖ）とも称される）より大きいものであり得る。幾つかの実施形態では、Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）またはＶ／（Ｄ＊ｒｍ）は、約１．０５〜約１０の範囲（例えば約１．１〜約８、約１．２〜約７、約１．３〜約６、約１．４〜約５、約１．５〜約４、約１．６〜約３、約１．７〜約２、または約１．８〜約１．９等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。そのような溶接パターンは、例えば、本開示の様々な実施形態による非気密性封止部を生じるために用いられ得る。
他の実施形態では、パルスレーザは、以下の式（２）による、スポット径（Ｄ）と繰り返し率（ｒｐ）との積以下である平行移動速度（Ｖ）で動作され得る。
Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）≦１ …（２）
同様に、変調ＣＷレーザは、以下の式（２’）による、封止界面におけるレーザビームのスポット径（Ｄ）とレーザビームの変調速度（ｒｍ）との積以下である平行移動速度（Ｖ）で動作され得る。
Ｖ／（Ｄ＊ｒｍ）≦１ …（２’）
当然ながら、所与の平行移動速度についてのスポット径Ｄ、繰り返し率ｒｐ、および／または変調速度ｒｍは、式（２）または（２’）を満たすよう変えられ得る。これらのパラメータでの動作は、図５Ｂに示されているような近接した「スポット」で構成された、または（例えば、ｒｍが無限大まで増加すると）図５Ｃに示されているような連続線に近い重なったレーザ溶接を生じ得る。例えば、レーザパルス間の時間（１／ｒｐまたは１／ｒｍ）は、「ドウェル時間」（Ｄ／Ｖ）以下であってもよい。幾つかの実施形態では、Ｖ／（Ｄ＊ｒｐ）またはＶ／（Ｄ＊ｒｍ）は、約０．０１〜約１の範囲（例えば約０．０５〜約０．９、約０．１〜約０．８、約０．２〜約０．７、約０．３〜約０．６、または約０．４〜約０．５等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。これらの溶接パターンは、例えば、本開示の様々な実施形態による気密性封止部を生じるために用いられ得る。
本明細書において開示される様々な実施形態によれば、レーザ波長、パルス持続時間、繰り返し率、平均出力、集光条件、および他の関連パラメータは、第１の基体と第２の基体とを直接または封止層によって一体に溶接するのに十分なエネルギーを生じるよう変えられ得る。これらのパラメータを所望の用途のために必要に応じて変えることは、当業者の能力の範囲内である。様々な実施形態において、レーザのフルエンス（または強度）は、第１の基体および／または第２の基体の損傷閾値より低い（例えば、レーザは、これらの基体を一体に溶接するのに十分に強いが、基体を損傷するほどには強くない条件下で動作する）。特定の実施形態では、レーザビームは、封止界面におけるレーザビーム径とレーザビームの繰り返し率との積以下である平行移動速度で動作し得る。
任意の所望のパターンを生じるために、レーザは基体に沿って（またはその逆であってもよい）平行移動され得る。例えば、レーザは、図６Ａに示されているパターン（これに限定するものではない）を生じるよう平行移動され得る。具体的には、レーザは、レーザ溶接線６０３（実線）を生じるために、物品６００の封止界面上またはその付近に集光され得る。これらのレーザ溶接線は、レーザ溶接で封止された部分６０１の格子を形成するよう重なってもよく、この場合、各レーザ溶接線は、各封止された部分６０１の周囲に延在する封止部の一部を形成する。例えば溶接線６０３は、部分６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ等の周囲の封止部の全てまたは一部を形成し得る。以下でより詳細に述べるように、次に、機械的分離（例えば、切断）によって、個々の部分６０１が分離線またはダイシング線６０７（破線）に沿って物品６００から分離され得る。図示されている限定しない実施形態では、溶接線６０３と分離線とは互いに交差してもよく、または、図９〜図１１に関して述べるように、溶接線と分離線とは交差しなくてもよい。
図６Ｂを参照すると、図６Ａに示されている物品６００から分離された例示的な封止された部分６０１が示されており、各部分の封止部は、４つの別々の点６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｃ、６０５ｄにおいて交差する４つのレーザ溶接線６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃ、６０３ｄによって画成され得る。様々な実施形態によれば、レーザ溶接線の交差点（６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｃ、６０５ｄ）および／または交差しない部分には、欠陥が存在しないか、または実質的に存在しない。分離線６０７に沿った単体化後、図６Ｃに示されている１以上の封止型装置６１０を製造することができ、これらの装置内には、必要に応じて、例えばＬＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＱＤ等のワークピース６２０が封止されている。或いは、図６Ａ〜図６Ｃには図示しないが、物品６００は、各ピースが１以上の封止された部分６０１（例えば、分離されたピース毎に、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上の封止された部分等）を有する２以上のピースに分離されてもよい（例えば、図１３Ａを参照）。
論理によって縛られることは望まないが、本明細書において開示される方法は、封止部の強度および／または気密性を損ない得るいかなる実質的な欠陥も生じずに重なり得る溶接線を生じると考えられる。更に、本明細書において開示される封止方法は、レーザ溶接線の重なり（例えば、フリットをレーザエネルギーに２回露出すること）がフリットを損傷して封止部の気密性を損ない得る従来技術のフリット封止方法とは異なることを留意されたい。当然ながら、図６Ａ〜図６Ｃは４つの重なった溶接線６０３によって形成された正方形の封止部を示しているが、任意の数の溶接線によって、任意の形状を有する封止部が形成され得ることを理解されたい。更に、物品は、図６Ａに示されているような、封止された部分の同じサイズおよび／または形状を有する必要はないが、幾つかの実施形態では、物品は、略同じサイズおよび／または形状の複数の封止された部分を有し得る。
図７は、溶接線７０３を有する物品を示しており、物品は、溶接線７０３と交差する分離線またはダイシング線７０７に沿って切断される。図示されるように、線７０７に沿って単体化または分離を行うと、分離線７０７とレーザ溶接線７０３との交差点１１１付近のレーザ溶接線７０３に１以上の欠陥７０９が生じ得る。そのような欠陥は、溶接線７０３に沿って伝搬することがあり、最終的に、封止された部分の完全性を損ない得る。例えば、図７において、欠陥７０９は、レーザ溶接線７０３間の交差点７０５まで広がり得る。様々な実施形態によれば、複数の封止された部分を形成するよう、および各部分の周囲の溶接線および／または封止に欠陥を生じずに、それらの部分を分離または単体化するよう、２つのガラス基体を溶接するのが望ましい場合がある。例えば、図８は、そのような欠陥を含まない、分離線またはダイシング線８０７に沿って切断された、溶接線８０３を有するガラス物品を示す。
幾つかの限定しない実施形態では、複数の封止型装置を製造するために、ガラス物品上に交差しない溶接線および分離線を生じることにより、封止欠陥が低減または解消され得る。これらの限定しない実施形態を、図９〜図１１に関して述べる。図９Ａは、分離線９０７（破線）に沿って切断することによって単体化され得る複数の封止された部分９０１を画成する複数の溶接線９０３（実線）を有する物品９００を示す。図示されるように、これらの実施形態および他の限定しない実施形態によれば、分離線９０７は、溶接線９０３と交差しなくてもよい。図９Ａに示されている物品９００から分離された例示的な封止された部分９０１を示す図９Ｂを参照すると、各部分の封止部は、４つの別々の点９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃ、９０５ｄにおいて交差する４つのレーザ溶接線９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃ、９０３ｄによって画成され得る。様々な実施形態によれば、レーザ溶接線の交差点（９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃ、９０５ｄ）および／または交差しない部分には、欠陥が存在しないか、または実質的に存在しない。
図９Ａに示されているパターンは、様々な限定しない方法によって形成され得る。例えば、セグメント化されたパターンを形成するために、レーザは、所定の経路（例えば、直線）においてガラス基体に沿って平行移動されて、変調され得る（またはオン・オフされ得る）。例えば、図９Ａに示されている物品の部分拡大図を示す図９Ｃに示されるように、レーザ溶接された部分（実線によって表す）および間隙（破線によって表す）を形成するために、レーザは、所定の経路（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に沿って平行移動され得る。間隙は、例えば、所望のパターンを形成するためにレーザを変調することによって形成され得る。或いは、レーザは、変調を行いながらまたは行わずに、パルスモードまたは連続モードで動作されてもよく、ガラス基体上には、所定の位置におけるレーザからのエネルギーの吸収を防止するためのブロッキングマスクが配置され得る。適切なブロッキングマスクは、例えば金属膜（例えば、銀、白金、金、銅等）等の反射材料を含み得る。
図９Ａ〜図９Ｃは、４つの溶接線９０３から形成された正方形の封止部を示しているが、任意のサイズまたは形状の封止部を形成するために、任意の数の溶接線９０３が用いられ得ることを理解されたい。更に、物品は、図９Ａに示されているような、封止された部分の同じサイズおよび／または形状を有する必要はないが、幾つかの実施形態では、ガラス物品は、略同じサイズおよび／または形状の複数の封止された部分を有し得る。最後に、図９Ａ〜図９Ｃは、交差点９０５（９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃ、９０５ｄ）を越えて延びない溶接線９０３を示しているが、レーザのパラメータ（例えば、変調速度、繰り返し率、平行移動速度）、および／または、ガラス物品上に用いられる任意のマスクに応じて、溶接線は、或る程度、交差点９０５を越えて延びてもよいことを理解されたい。図１０は、点１００５において交差する（且つ、点１００５を越えて延びる）溶接線１００３を有するガラス物品を示しており、この物品は、溶接線１００３と交差しない分離線またはダイシング線１００７に沿って切断される。
更に別の実施形態では、レーザは、図１１Ａに示されている封止パターンを有する物品を製造するよう動作され得る。図示されているパターンは、例えば、各封止された部分１１０１を生じるために各レーザ溶接線１１０３を個々に生じることによって達成され得る。例えば、レーザは、図１１Ａに示されているような個々の連続したループの形態の溶接線１１０３を生じるよう平行移動され得る。次に、レーザは、別の個々のループを形成するために、異なる位置に平行移動され得る。連続ループは、例えば、円、楕円、丸みのある角を有する正方形、丸みのある角を有する長方形等の、任意の所望の形状を有し得る。様々な実施形態において、レーザ溶接線１１０３は、分離線またはダイシング線１１０７と交差しないループとして形成され得る。図１１Ｂに示されるように、そのような連続ループは、レーザ溶接が重なる点１１０５を１つのみ有する単一のレーザ溶接線で形成され得る。様々な実施形態によれば、（例えば、図６Ａ〜図６Ｂおよび図９Ａ〜図９Ｃに示されるような）２以上の交差と比較して、図１１Ａ〜図１１Ｂに示されている連続ループパターンは、存在する交差点が１つのみであることにより、有利であり得る。分離線１１０７に沿った単体化後、図１１Ｃに示されている１以上の封止型装置１１１０を製造することができ、これらの装置内には、必要に応じて、例えばＬＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＱＤ等のワークピース１１２０が封止され得る。或いは、図１１Ａ〜図１１Ｃには図示しないが、物品１１００は、各ピースが１以上の封止された部分１１０１（例えば、分離されたピース毎に２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上の封止された部分等）を有する２以上のピースに分離されてもよい（例えば、図１３Ａを参照））。
図１３Ａに示されているように、２以上の封止された区画を有する１以上の封止型装置を製造するために、物品１３００は、溶接線１３０３に沿って封止され、分離線１３０７に沿って単体化され得る。例えば、２つの封止された区画１３０１ａおよび１３０１ｂを有する封止型装置が製造され得る。当然ながら、図示されている実施形態は限定するものではなく、３つ以上（例えば、４つ以上、５つ以上等）の封止された区画を有する封止型装置も、同様に製造され得るものであり、本開示の範囲に含まれることが意図される。限定しない例として、物品は、図３または図４に示されている複数の封止型装置を製造するために、封止されて単体化され得る。複数の封止されたキャビティを有する封止型装置は、例えば、各キャビティ内に異なる色変換素子を有する装置等の様々な用途において有用であり得る。
幾つかの実施形態では、２以上の封止された区画１３０１ａおよび１３０１ｂは、同じまたは異なるタイプの色変換素子（例えば、異なる波長を発するＯＬＥＤまたはＱＤ）を含むことも可能である。例えば、幾つかの実施形態では、１つのキャビティが、このキャビティ内において赤−緑−青（ＲＧＢ）のスペクトルを生じるための緑色および赤色の波長の両方を発する複数の色変換素子を含み得る。しかし、他の実施形態によれば、個々のキャビティが、同じ波長を発する色変換素子のみを有することも可能である（例えば、必要に応じて（例えば青色光を発する）空のキャビティとペアリングされ得る、緑色を発する要素のみを有するキャビティまたは赤色を発する要素のみを有するキャビティ等）。このような構成を用いると、封止型装置は、協働してＲＧＢスペクトルを生じ得る、単一の色をそれぞれ発する個々のキャビティを含み得る。
図１３Ｂに示されているように、物品１３００は、互いに接続されたまたは連通した２以上のキャビティを含む１以上の封止型装置を製造するために、溶接線１３０３に沿って封止され、分離線１３０７に沿って単体化され得る。例えば、２つの接続されたキャビティ１３０１ａ’および１３０１ｂ’を有する封止型装置が製造され得る。当然ながら、図示されている実施形態は限定するものではなく、３つ以上（例えば、４つ以上、５つ以上等）の接続されたキャビティを有する封止型装置も同様に製造され得るものであり、本開示の範囲に含まれることが意図される。図１３Ｂに示されているように、キャビティは、キャビティ間の部分的な接続のための部分的な封止線によって分離されてもよく、または、２つのキャビティ間の領域は封止されなくてもよいが、これらに限定されない。複数の相互接続されたキャビティを有する封止型装置は、様々な用途（例えば、更に別の構成要素（例えば、ゲッターまたは類似の構成要素）の存在によって利益を享受し得る電子装置、発光構造、および／または色変換素子を有する装置）で有用であり得る。幾つかの実施形態では、別のキャビティ１３０１ｂ’と相互接続されたキャビティ１３０１ａ’内に、封止型装置内の真空の維持および／または装置内の残留ガスの除去を補助するためのゲッターが配置され得る。
更なる実施形態では、本明細書において開示される方法は、例えば、より強度が低い気密性封止部を、より強度の高い非気密性封止部を用いて補強するために、気密性封止部および非気密性封止部の組合せを形成するために用いられ得る。例えば、図１２を参照すると、２つの基体を一体に封止して、（必要に応じてワークピース１２２０を封入した）物品１２１０を形成するために、第１の気密性封止部１２０３ａが設けられ、次に、補強された組み合わされた封止部を形成するために、例えば、気密性封止部１２０３ａと同じ封止経路に略沿って、第２の非気密性封止部１２０３ｂが設けられ得る。幾つかの実施形態では、気密性封止部および非気密性封止部は、略重なっていてもよく、または、略同一の広がりを持っていてもよい。他の実施形態では、気密性封止部および非気密性封止部は、互いに隣接または近接していてもよい。気密性封止部および非気密性封止部は、任意の所望の組合せのレーザパラメータを用いて、本明細書において開示されるように形成することができる。例えば、第１の所定の波長で動作する第１のレーザを用いて、（例えば、式Ｖ／（Ｄ＊ｒ）≦１に従って）気密性封止部が設けられ得る。次に、第２の所定の波長で動作する第２のレーザが用いて、（例えば、式Ｖ／（Ｄ＊ｒ）＞１に従って）非気密性封止部が形成され得る。幾つかの実施形態では、最初に非気密性封止部が形成され、次に気密性封止部が形成されてもよい。更なる実施形態によれば、第１のレーザおよび第２のレーザは、同一であってもよく、または異なっていてもよく、同一または異なる波長で動作してもよい。当然ながら、図１２は、封止部１２０３ａおよび１２０３ｂについての特定のパターンおよび／または間隔を示しているが、任意の所与の用途のための組み合わされた封止部を設けるために、パターン、間隔、サイズ等の任意の組合せが用いられ得ることを理解されたい。
なお、様々な開示された実施形態は、その特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程を含み得る。また、或る特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程は、様々な説明されていない組合せまたは配列で、別の実施形態と交換されてもよく、または組み合わされてもよい。
また、本明細書において用いられる名詞は「少なくとも１つ」の対象を指し、特に明記しない限り、「１つのみ」に限定されるべきではないことを理解されたい。従って、例えば、「光源」と参照した場合は、特に明記しない限り、２以上のそのような光源を有する例を含む。同様に、「複数」または「アレイ」は「２つ以上」を示すことが意図される。従って、「複数」のキャビティまたはキャビティの「アレイ」は、２つ以上のそのような要素（例えば３つ以上のそのようなキャビティ等）を含む。
本明細書において、範囲は、「約」或る特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までと表現され得る。そのような範囲が表現された場合には、例は、その或る特定の値から、および／または、別の特定の値までを含む。同様に、値が「約」という語を用いて概算として表現された場合には、その特定の値が、別の態様も構成することを理解されたい。更に、各範囲の終点は、他方の終点との関係において、および他方の終点から独立して、有意であることを理解されたい。
本明細書において用いられる「略」、「実質的に」、およびそれらの変形の用語は、記載された特徴が、或る値または記載に等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。例えば、「略平面状の」表面は、平面状またはほぼ平面状の表面を意味することが意図される。更に、上記に定義したように、「実質的に類似」とは、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。
特に明記しない限り、本明細書において述べられたいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要することは意図しない。従って、方法の請求項が、その工程が辿るべき順序を実際に記載していな場合、または、特許請求の範囲もしくは説明において、その工程が特定の順序に限定されることが具体的に述べられていない場合には、どのような特定の順序も推論されることは意図しない。
特定の実施形態の様々な特徴、要素、または工程は、「〜を含む/有する」という移行句を用いて開示され得るが、それらの特徴、要素、または工程を含む「〜からなる」または「〜から実質的になる」という移行句を用いて記載され得る別の実施形態も暗示されることを理解されたい。従って、例えばＡ＋Ｂ＋Ｃを含む装置に対して暗示される別の実施形態は、装置がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施形態、および装置がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施形態を含む。
本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。当業者は、本開示の精神および 本質を組み込んだ本開示の実施形態の変形、組合せ、部分的な組合せ、および変更に想到し得るものであるから、本開示は、添付の特許請求の範囲の範囲内のあらゆるもの、およびそれらの等価物を含むものと解釈されるべきである。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、前記キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが少なくとも１つの色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、
第２のガラス基体と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間の少なくとも１つの封止部であって、前記少なくとも１つの色変換素子を収容した前記少なくとも１つのキャビティの周囲に延在する封止部と
を含むことを特徴とする封止型装置。
実施形態２
互いに同一であってもよくまたは異なっていてもよい前記第１のガラス基体および前記第２のガラス基体が、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、およびアルカリアルミノボロシリケートガラスから選択されるガラスで構成される、実施形態１記載の封止型装置。
実施形態３
前記第１のガラス基体および前記第２のガラス基体が、同一であってもよくまたは異なっていてもよい約０．１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲の厚さを有する、実施形態１記載の封止型装置。
実施形態４
前記キャビティのアレイのうちの各キャビティが、約０．０２ｍｍ〜約１ｍｍの範囲の深さを有する、実施形態１記載の封止型装置。
実施形態５
前記少なくとも１つの色変換素子が、量子ドット、蛍光染料、赤色、緑色、および青色の蛍光体、並びにそれらの組合せから選択される、実施形態１記載の封止型装置。
実施形態６
前記第２のガラス基体が、前記第１のガラス基体の前記第１の表面と接触した第２の表面を有し、前記少なくとも１つの封止部が、前記第１の表面と前記第２の表面との間に形成された、実施形態１記載の封止型装置。
実施形態７
前記少なくとも１つの封止部が、ガラス対ガラスの溶接で構成される、実施形態１記載の封止型装置。
実施形態８
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に配設され、前記第１のガラス基体の前記第１の表面および前記第２のガラス基体の第２の表面と接触する封止層を更に含む、実施形態１記載の封止型装置。
実施形態９
前記封止層が、約４００℃以下のガラス転移温度を有するガラスから選択される、実施形態８記載の封止型装置。
実施形態１０
前記封止層が、所定のレーザ波長において約１０％より大きい吸収率を有するガラスから選択される、実施形態８記載の封止型装置。
実施形態１１
前記封止層が約０．１マイクロメートル〜１０マイクロメートルの範囲の厚さを有する、実施形態８記載の封止型装置。
実施形態１２
実施形態１記載の封止型装置と、必要に応じて、光源、導光器、プリズムフィルム、直線偏光子、反射型偏光子、薄膜トランジスタ、液晶層、カラーフィルタ、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１つの構成要素とを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
実施形態１３
前記光源がＬＥＤアレイで構成され、前記封止型装置内の前記キャビティのアレイが、前記ＬＥＤアレイと略位置合わせされた、実施形態１２記載のディスプレイ装置。
実施形態１４
キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、前記キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、
前記第１の表面上に配置された第２のガラス基体と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に配置された、必要に応じて設けられる封止層と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に形成された第１の封止部であって、該第１の封止部が、前記少なくとも１つの色変換素子を収容した前記少なくとも１つのキャビティの周囲に延在し、ガラス対ガラスの封止部またはガラス対封止層対ガラスの封止部で構成された、第１の封止部と
を含むことを特徴とする封止型装置。
実施形態１５
前記少なくとも１つの色変換素子が、量子ドット、蛍光染料、赤色、緑色、および青色の蛍光体、並びにそれらの組合せから選択される、実施形態１４記載の封止型装置。
実施形態１６
前記少なくとも１つのキャビティに隣接した、色変換素子を収容していない第２のキャビティと、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に形成され、前記第２のキャビティの周囲に延在する第２の封止部と
を更に含む、実施形態１４記載の封止型装置。
実施形態１７
前記キャビティのアレイのうちの第１のキャビティが第１の色変換素子を有し、前記キャビティのアレイのうちの第２のキャビティが第２の色変換素子を有し、前記第１の色変換素子と第２の色変換素子とが互いに同一であるかまたは異なる、実施形態１４記載の封止型装置。
実施形態１８
封止型装置を製造する方法であって、
少なくとも１つの色変換素子を、第１のガラス基体の第１の表面にあるキャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティ内に配置する工程と、
封止界面を形成するために、必要に応じて前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に封止層を設けて、第２のガラス基体の第２の表面を前記第１のガラス基体の前記第１の表面と接触させる工程と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に、少なくとも前記少なくとも１つの色変換素子を収容したキャビティの周囲に延在する封止部を形成するために、所定の波長で動作するレーザビームを前記基体の界面に向ける工程と、
を含むことを特徴とする方法。
実施形態１９
前記所定の波長が、約３００ｎｍ〜約１６００ｎｍの範囲の紫外波長、可視波長、および近赤外波長から選択される、実施形態１８記載の方法。
実施形態２０
前記レーザビームが約１０ｍｍ／秒〜約１０００ｍｍ／秒の範囲の平行移動速度で動作する、実施形態１８記載の方法。
実施形態２１
前記封止部が約２０マイクロメートル〜約１ｍｍの範囲の幅を有する、実施形態１８記載の方法。
実施形態２２
前記第１のガラス基体および前記第２のガラス基体が、印加された圧縮力と接触させられる、実施形態１８記載の方法。
実施形態２３
前記第１の基体と前記第２の基体との間に気密性封止部が形成される、実施形態１８記載の方法。
実施形態２４
第１のガラス基体と、
第２のガラス基体と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に配置された封止層と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に形成されたレーザ溶接封止部であって、非気密性封止部によって補強された気密性封止部で構成されたレーザ溶接封止部と
を含むことを特徴する封止型装置。
実施形態２５
前記非気密性封止部が前記気密性封止部と略重なっている、実施形態２４記載の封止型装置。
実施形態２６
少なくとも１つのキャビティを更に含む、実施形態２４記載の封止型装置。
実施形態２７
前記少なくとも１つのキャビティが、レーザダイオード、発光ダイオード、有機発光ダイオード、量子ドット、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１つの構成要素を有する、実施形態２４記載の封止型装置。
実施形態２８
封止型装置を製造する方法であって、
封止界面を形成するために、第１のガラス基体の第１の表面および第２のガラス基体の第２の表面を封止層と接触させる工程と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に気密性封止部を形成するために、前記封止界面に第１の所定の波長で動作する第１のレーザを向ける工程と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に非気密性封止部を形成するために、前記封止界面に第２の所定の波長で動作する第２のレーザを向ける工程と
を含むことを特徴とする方法。
実施形態２９
前記気密性封止部と前記非気密性封止部とが略重なっている、実施形態２８記載の方法。
実施形態３０
前記第１のレーザが、以下の式（ａ）に従った平行移動速度（Ｖ）で動作する、実施形態２８記載の方法。
Ｖ／（Ｄ＊ｒ）≦１ …（ａ）
ただし、Ｄは前記封止界面におけるレーザビームのスポット径であり、ｒは前記第１のレーザの繰り返し率または変調速度である。
実施形態３１
前記第２のレーザが、以下の式（ｂ）に従った平行移動速度（Ｖ）で動作する、実施形態２８記載の方法。
Ｖ／（Ｄ＊ｒ）＞１ …（ｂ）
ただし、Ｄは前記封止界面におけるレーザビームのスポット径であり、ｒは前記第２のレーザの繰り返し率または変調速度である。
実施形態３２
前記第１のガラス基体および前記第２のガラス基体を封止する前に、前記第１の表面または前記第２の表面にある少なくとも１つのキャビティ内に少なくとも１つの構成要素を配置する工程を更に含む、実施形態２８記載の方法。
実施形態３３
前記少なくとも１つの構成要素が、レーザダイオード、発光ダイオード、有機発光ダイオード、量子ドット、およびそれらの組合せから選択される、実施形態３２記載の方法。
実施形態３４
封止型装置を製造する方法であって、
封止界面を形成するために、第１のガラス基体の第１の表面および第２のガラス基体の第２の表面を封止層と接触させる工程と、
前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に、少なくとも２つの封止された領域を画成する少なくとも１つの封止線を形成するために、所定の波長で動作するレーザを前記封止界面に向ける工程と、
前記少なくとも２つの封止された領域を、前記少なくとも１つの封止線と交差しない少なくとも１つの分離線に沿って分離する工程と
を含むことを特徴とする方法。
実施形態３５
前記少なくとも１つの封止線が、複数の閉じたループの封止部を含む、実施形態３４記載の方法。
実施形態３６
前記少なくとも１つの封止線が、複数の交差する封止線を含む、実施形態３４記載の方法。
実施形態３７
前記第１のガラス基体の第２の表面または前記第２のガラス基体の第１の表面上に、前記所定の波長における前記封止界面による吸収を阻止するマスクを配置する工程を更に含む、実施形態３４記載の方法。
実施形態３８
前記マスクが、前記第１のガラス基体の前記第２の表面または前記第２のガラス基体の前記第１の表面上に、少なくとも１つの非吸収領域を形成するようパターニングされ、前記少なくとも１つの分離線が、前記少なくとも１つの非吸収領域内に配置される、実施形態３７記載の方法。
実施形態３９
前記封止された領域のうちの少なくとも１つが、必要に応じて、少なくとも１つの構成要素を収容した少なくとも１つのキャビティを含む、実施形態３４記載の方法。
実施形態４０
前記少なくとも１つの構成要素が、レーザダイオード、発光ダイオード、有機発光ダイオード、量子ドット、およびそれらの組合せから選択される、実施形態３９記載の方法。
実施形態４１
前記封止された領域のうちの少なくとも１つが、複数の個々に封止されたキャビティを含む、実施形態３４記載の方法。
１１０、２１０、３１０、４１０ 封止型装置
２２０、３２０ 色変換素子
１３０、２３０ ＬＥＤアレイ
２５０、４４５ スペース
３１５、４１５ キャビティ
３３５ 封止界面
３７０、４７０ 封止部
６０１、１１０１ 封止された部分
６０３、７０３、８０３、９０３、１００３、１１０３、１３０３ 溶接線
６２０ ワークピース
７０７、８０７、９０７、１００７、１１０７、１３０７ 分離線
１３０１ａ、１３０１ｂ 封止された区画
１３０１ａ’、１３０１ｂ’ キャビティ
１２０３ａ 気密性封止部
１２０３ｂ 非気密性封止部

Claims (12)

  1. キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、前記キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが少なくとも１つの色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、
    第２のガラス基体と、
    前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間の少なくとも１つの封止部であって、前記少なくとも１つの色変換素子を収容した前記少なくとも１つのキャビティの周囲に延在する封止部と
    を含むことを特徴とする封止型装置。
  2. 前記第１のガラス基体および前記第２のガラス基体が、同一であってもよくまたは異なっていてもよい約０．１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲の厚さを有する、請求項１記載の封止型装置。
  3. 前記キャビティのアレイのうちの各キャビティが、約０．０２ｍｍ〜約１ｍｍの範囲の深さを有する、請求項１〜２のいずれか一項に記載の封止型装置。
  4. 前記少なくとも１つの封止部が、ガラス対ガラスの溶接で構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の封止型装置。
  5. 前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に配設され、前記第１のガラス基体の前記第１の表面および前記第２のガラス基体の第２の表面と接触する封止層を更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の封止型装置。
  6. 前記封止層が、約４００℃以下のガラス転移温度を有するガラスから選択される、請求項５記載の封止型装置。
  7. 前記封止層が、所定のレーザ波長において約１０％より大きい吸収率を有するガラスから選択される、請求項５〜６のいずれか一項に記載の封止型装置。
  8. 前記封止層が約０．１マイクロメートル〜１０マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の封止型装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の封止型装置と、必要に応じて、光源、導光器、プリズムフィルム、直線偏光子、反射型偏光子、薄膜トランジスタ、液晶層、カラーフィルタ、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１つの構成要素とを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
  10. キャビティのアレイを有する第１の表面を有する第１のガラス基体であって、前記キャビティのアレイのうちの少なくとも１つのキャビティが色変換素子を収容した、第１のガラス基体と、
    前記第１の表面上に配置された第２のガラス基体と、
    前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に配置された、必要に応じて設けられる封止層と、
    前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に形成された第１の封止部であって、該第１の封止部が、前記少なくとも１つの色変換素子を収容した前記少なくとも１つのキャビティの周囲に延在し、ガラス対ガラスの封止部またはガラス対封止層対ガラスの封止部で構成された、第１の封止部と
    を含むことを特徴とする封止型装置。
  11. 前記少なくとも１つの色変換素子が、量子ドット、蛍光染料、赤色、緑色、および青色の蛍光体、並びにそれらの組合せから選択される、請求項１０記載の封止型装置。
  12. 前記少なくとも１つのキャビティに隣接した、色変換素子を収容していない第２のキャビティと、
    前記第１のガラス基体と前記第２のガラス基体との間に形成され、前記第２のキャビティの周囲に延在する第２の封止部と
    を更に含む、請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の封止型装置。
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