JP2019533184A - レーザー溶接封止ディスプレイモジュール及びモジュール式ディスプレイ - Google Patents

Abstract

一部の実施形態において、装置は少なくとも１つのモジュールを備えている。各々のモジュールは、第１の基板、及び第１の基板の上に配置された第２の基板を有している。モジュールは外周を有している。モジュールは、第１の基板と第２の基板との間の外周の内側に配置された画素配列を有している。各々の画素は活性領域及び不活性領域を有している。画素配列は、第１の方向において、隣接画素の活性領域間に第１のモジュール内分離距離を有している。レーザー溶接部が、外周の一部に沿って、第１の基板を第２の基板に気密封止している。レーザー溶接部は、画素の活性領域と外周との間に配置されている。第１の方向における画素の活性領域と外周との距離が、第１のモジュール内分離距離の５０％以下である。装置を製造する方法も記載されている。

Description

関連技術の相互参照

本願は、その内容に依拠し、参照により、全内容が本明細書に組み込まれる、２０１６年８月２２日出願の米国特許出願第６２／３７７，９９１号の米国特許法第１２０条に基づく優先権を主張するものである。

本開示はディスプレイの技術に関するものである。

ＯＬＥＤ、ハイブリッドＱＤ−ＯＬＥＤ、又はＱＤ−ＬＥＤをベースとするテレビのディスプレイは、気密封止されていることが好ましい。この理由は、かかるデバイスが適切に動作し、かつ商業的に存続可能な寿命を有するためには、細心の注意を払って酸素及び水分を排除した環境を必要とするためである。かかる気密操作に、フリット封止を用いることができる。フリット封止されたデバイスはいくつかの望ましい特性を有するが、テレビのディスプレイの長いフリット封止にわたる大きい応力が蓄積し、それが時間の経過と共に気密性を損なう傾向があるため大きさが制限されている。この現象によって、ＯＬＥＤの普及が小型のディスプレイ及び携帯装置に限定されている。

一部の実施形態において、本開示は、外周にレーザー溶接部を有するディスプレイモジュール、かかる複数のモジュールから構成されたディスプレイ、及び関連する方法に関している。

一部の実施形態において、装置は少なくとも１つのモジュールを備えている。各々のモジュールは、第１の基板及び第１の基板の上に配置された第２の基板を備えている。モジュールは外周を有している。モジュールは、第１の基板と第２の基板との間の外周の内側に配置された画素配列を含んでいる。各々の画素は活性領域と不活性領域を有している。画素配列は、第１の方向において、隣接画素の活性領域間に第１のモジュール内分離距離を有している。レーザー溶接部が、外周の一部に沿って、第１の基板を第２の基板に気密封止している。レーザー溶接部は、画素の活性領域と外周との間に配置されている。第１の方向における画素の活性領域と外周との距離が、第１のモジュール内分離距離の５０％以下である。

一部の実施形態において、外周の一部に沿って、レーザー溶接の全体の幅が、外周から５００μｍ以内、外周から２００μｍ以内、又は外周から１００μｍ以内に配置することができる。

一部の実施形態において、外周の一部に沿って、レーザー溶接部と画素配列の活性領域との距離は、レーザー溶接部の幅の少なくとも５０％、レーザー溶接部の幅の少なくとも１００％、又はレーザー溶接部の幅の少なくとも２００％である。

一部の実施形態において、外周の一部に沿って、レーザー溶接部は、５００μｍ未満、２００μｍ未満、又は１００μｍ未満の幅を有している。

一部の実施形態において、外周の一部に沿って、レーザー溶接部と外周との距離は５０μｍ以下である。

一部の実施形態において、外周の一部に沿って、レーザー溶接部は第１の基板を第２の基板に直接接合している。

一部の実施形態において、外周の一部は全外周である。

一部の実施形態において、各々のモジュールは、第１の方向に第１の直線縁部及び第３の直線縁部を有し、第１の方向に垂直な第２の方向に、第２の直線縁部及び第４の直線縁部を有する矩形である。画素配列は、第１の方向に第１のモジュール内分離距離を有し、第２の方向に第２のモジュール内分離距離を有する発光デバイスの配列を含んでいる。

一部の実施形態において、第１のモジュール内分離距離は２０００μｍ以下であり、第２のモジュール内分離距離は２０００μｍ以下である。第２及び第４の直線縁部に沿って、第１の方向における外周と画素配列の活性領域との距離は１０００μｍ以下である。第１及び第３の直線縁部に沿って、第２の方向における外周と画素配列の活性領域との距離は１０００μｍ以下である。これ及び他の望ましいパラメータについて、以下の段落において説明する。

一部の実施形態において、第１及び第２のモジュール内分離距離は同じである。第１及び第２の方向の両方において、モジュール内分離距離の望ましい範囲には、２０００μｍ以下、１５００μｍ以下、１２５０μｍ以下、１０００μｍ以下、７５０μｍ以下、５００μｍ以下、及び３００μｍ以下が含まれる。第２及び第４の直線縁部に沿って、第１の方向における、外周と画素配列の活性領域との距離は、第１の方向におけるモジュール内分離距離の半分以下であり、第１及び第３の直線縁部に沿って、第２の方向における、外周と画素配列の活性領域との距離は、第１の方向におけるモジュール内分離距離の半分以下であることが望ましい。従って、第１及び第２の方向における外周と画素配列の活性領域との距離の望ましい範囲には、１０００μｍ以下、７５０μｍ以下、６２５μｍ以下、５００μｍ以下、３７５μｍ以下、２５０μｍ以下、及び１５０μｍ以下が含まれる。

一部の実施形態において、少なくとも１つのモジュールは、第１のモジュール及び第２のモジュールを含んでいる。第１のモジュールは、第１のモジュールの第２の直線縁部及び第２のモジュールの第４の直線縁部に沿って、第２のモジュールに接合されている。第１の方向における、第１のモジュールの画素の活性領域と第２のモジュールの隣接画素の活性領域とのモジュール間分離距離の、第１の方向における、第１のモジュールのモジュール内分離距離、及び第１の方向における、第２のモジュールのモジュール内分離距離からの差が２０％以下である。

一部の実施形態において、本装置はディスプレイを備えている。ディスプレイは、モジュールの二次元配列を有している。画素の二次元配列が、モジュールの二次元配列全体に広がっている。画素の二次元配列は、第１の方向に複数の行を有し、第２の方向に複数の列を有している。第１の方向の各々の行において、モジュール間又はモジュール内に関わらず、隣接画素の各々の対の活性領域間の分離距離の、モジュール間の平均分離距離からの差が１０％以下である。第２の方向の各々の列において、モジュール間又はモジュール内に関わらず、隣接画素の各々の対の活性領域間の分離距離の、モジュール間の平均分離距離からの差が１０％以下である。２つのモジュールが接合されている各々の線に関し、その線に垂直な第１の方向に線を横切って隣接する画素の活性領域間の分離距離の、第１の方向における２つのモジュールの各々の内部画素の活性領域間の平均分離距離からの差が１０％以下である。

一部の実施形態において、画素内の第１の方向における発光デバイス間の分離距離は、１０〜４００μｍである。

一部の実施形態において、モジュールは矩形であって、矩形の各々の辺の長さは１０ｃｍ未満である。

一部の実施形態において、本装置は１つのみのモジュールを有している。１つのみのモジュールは、１つのみの第１の基板及び１つのみの第２の基板を有している。

一部の実施形態において、発光デバイスの配列に対し、第１の基板を通して複数の電気接続が形成されている。

一部の実施形態において、発光デバイスの配列に対し、モジュールの外周から複数の電気接続が形成されている。

一部の実施形態において、発光デバイスは、有機発光デバイス、ハイブリッド量子ドット有機発光デバイス、および量子ドット有機発光デバイスから成る群から選択される。

一部の実施形態において、外周を有する第２の基板と第１の基板との間に少なくとも１つのレーザー溶接部を形成することによって、第２の基板を第１の基板にレーザー溶接するステップを含む方法が提供される。外周の少なくとも一部に沿って、レーザー溶接部の全体の幅が、外周から５００μｍ以内に配置されている。発光デバイスの配列が、第１の基板と第２の基板との間の外周の内側に配置されている。

一部の実施形態において、本方法は、溶接プロセス中に、第１の基板又は第２の基板上のＵＶ吸収薄膜が、ＵＶレーザーエネルギーを吸収する。

一部の実施形態において、本方法は、レーザープロセス中に、第１の基板又は第２の基板の少なくとも一方が、レーザー溶接部を形成するのに十分なＵＶレーザーエネルギーを吸収する。

一部の実施形態において、本方法は、第１の基板と第２の基板との間に発光デバイスの配列を気密封止するレーザー溶接ステップを含んでいる。レーザー溶接部が外周の全体に沿って延び、外周の全体に沿って外周から５００μｍ以内に配置されている。

本明細書に組み込まれる添付図面は、本明細書の一部を構成し、本開示の実施形態を例示するものである。説明と併せ、図面は更に、開示した実施形態の原理の説明、及び当業者が、開示した実施形態を製造及び使用できるようにするのに役立つものである。図面は例示を意図するものであって限定するものではない。本開示は、概してこれ等の実施形態の文脈で説明されるが、本開示の範囲をこれ等の特定の実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。図面において、類似の参照番号は、同一又は機能的に類似の要素を示す。
本開示の実施形態によるレーザー溶接の例示的な手順を示す図。 １つの実施形態による、レーザー封止によって気密封止されるデバイスの構成を示す概略図。 本主題の別の実施形態を示す図。 レーザー溶接の接合区域の物理的範囲を推定するための実験的構成を示す図。 破砕試料の顕微鏡画像。 ＩＴＯリード上おけるレーザー溶接の広がりを評価する実験を示す図。 ＩＴＯパターン膜上に形成したレーザー封止線の写真を示す図。 パターン膜上に形成した更なるレーザー封止線の一連の写真を示す図。 一部の実施形態による別の方法を示す簡略図。 実施形態による画素を示す図。 実施形態による略５０％の「フィルファクター」を有する、５５インチ（約１４０ｃｍ）のＯＬＥＤテレビの画素のレイアウトを示す図。 実施形態による繰り返しディスプレイモジュールの配列を示す図。 実施形態による、ディスプレイモジュールの配列の一部を示す図。 実施形態による、ディスプレイモジュールの配列の一部を示す図。 実施形態による、単色ディスプレイを構成するモジュールの配列を示す図。 実施形態による、Ｒ−Ｇ−Ｂディスプレイを構成するモジュールの配列を示す図。 実施形態による、貫通ビアホールの配列を示すガラス基板の上面図。 実施形態による、ガラス基板の３次元図。 実施形態による、ＯＬＥＤ素子の断面図。 実施形態による、単一モジュールのＲ−Ｇ−Ｂディスプレイを示す図。 実施形態による、受動マトリックスＯＬＥＤ素子の上面図である。 実施形態による、受動マトリックスＯＬＥＤ素子の３次元図。

界面ＵＶ吸収膜を用いたレーザー溶接
現代の多くのデバイスは、気密環境において動作する必要があり、その中の多くは電気的バイアスを必要とする「能動」デバイスである。光透過性及びバイアスを必要とする有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等のディスプレイは、電子注入材料を使用しているため、絶対的な気密性を必要とする要求の厳しい用途である。気密性がなければ、これ等の材料は一般に大気中において数秒以内に分解するため、それぞれのデバイスは長期間真空又は不活性雰囲気を維持する必要がある。更に、封入される有機材料の温度感受性が高いため、気密封止は室温に近い温度で実施する必要がある。

フリットをベースにした封止材は、例えば、一般に約２μｍ〜１５０μｍの粒径に粉砕したガラス材料を含んでいる。フリット封止材用途では、ガラスフリット材料が、一般に同様の粒径を有する負の熱膨張係数の材料と混合され、得られた混合物が有機溶媒又は結合剤を用いてペーストに混合される。例示的な負の熱膨張係数の無機充填剤には、コージライト粒子（例えば、Ｍｇ_２Ａｌ_３ [ＡｌＳｉ_５Ｏ_１８]）、バリウムシリケート、β−ユークリプタイト、バナジウム酸ジルコニウム（ＺｒＶ_２Ｏ_７）、又はタングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ_２Ｏ_８）等が含まれ、基板とガラスフリットとの熱膨張係数の不整合を低減するために、ガラスフリットに添加されペーストが形成される。溶媒は、混合粉末と有機バインダーペーストとのレオロジー粘度の調整に使用され、規制された調剤目的に適っている必要がある。２つの基板を接合するために、スピンコーティング又はスクリーン印刷によって、一方又は両方の基板の封止面に、ガラスフリット層を塗布することができる。まず、フリットをコーティングした基板を比較的低温度（例えば２５０℃で３０分間）の有機バーンアウトステップにかけて有機ビヒクルを除去する。次に２つの接合する基板を、それぞれの封止面に沿ってアセンブル／対にし、その対をウェーハ接合装置に配置する。明確に定義された温度及び圧力下において、熱圧縮サイクルを実行することによって、ガラスフリットが溶融して凝縮されたガラス封止が形成される。ガラスフリット材料は、特定の鉛含有組成を除き、一般には、４５０℃を超えるガラス転移温度を有しているため、高温で処理を施してバリア層を形成する必要がある。かかる高温封止プロセスは、温度に敏感な加工対象物にとって有害であり得る。更に一般的な基板とガラスフリットとの熱膨張係数の不整合を低減するために使用する、負の熱膨張係数の無機充填剤が接着接合部に含まれ、実質的に不透明なフリットをベースとするバリア層がもたらされる。前述に基づき、ガラス−ガラス、ガラス−金属、ガラス−セラミック、及び透明かつ気密性を有する他の封止を低温度で形成することが望ましい。

従来のガラス基板のレーザー溶接には、極めて高いレーザー出力の装置を使用することができるが、レーザーアブレーション近くで動作させると、ガラス基板がしばしば損傷し、気密封止品質が低下する。ここでも、かかる従来の方法は、得られるデバイスの不透明性が増すと共に、品質の低い封止をもたらす。

本開示の一部の実施形態は、概して、気密バリア層に関し、より具体的には、吸収性薄膜を用いた固体構造物の密封に使用する方法及び組成に関している。本開示の一部の実施形態は、界面開始剤として、封止プロセス中に吸収特性を有する薄膜を使用する、ガラスシートと他の材料シートとのレーザー溶接又は封止プロセスを提供する。一部の実施形態による例示的なレーザー溶接条件は、導電性の低下が無視できる程度の界面導電性フィルムの溶接に適し得る。従って、一部の実施形態を用いて、ＯＬＥＤや他のデバイス等、能動デバイスの気密パッケージを形成することができると共に、適切なガラス又は半導体パッケージを広範囲に大量生産することができる。本開示において、「封止」、「接合」、「結合」、及び「溶接」という用語は、交換可能に使用することができ、また交換可能に使用されていることに留意されたい。かかる使用によって、本明細書に添付の特許請求の範囲が限定されるものではない。また、本明細書において、名詞の「膜」を修飾する「ガラス」及び「無機」という用語は、交換可能に使用することができ、かかる使用によって、本明細書に添付の特許請求の範囲が限定されるものではないことにも留意されたい。

本開示の一部の実施形態は、２つのガラスの間の界面に、吸収性膜を設けることができるレーザー溶接、拡散溶接等のレーザー封止プロセスを提供する。定常状態における吸収は、約７０％超若しくは７０％まで、又は約１０％未満若しくは１０％までとすることができる。後者は、外因性色中心、例えば、不純物又はドーパントによるガラス基板中の色中心の形成、又は例示的なレーザー吸収膜と組み合わされた、入射レーザー波長におけるガラスに固有の固有色中心に依存する。一部の非限定的な膜の実施例には、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＩＴＯ、ガラス転移温度が６００℃未満のＵＶ吸収ガラス膜、及びガラス基板の界面に用いることができる低融点ガラス（ＬＭＧ）又は低液相温度（ＬＬＴ）膜（ガラス転移温度を有さない材料用）が含まれる。ＬＬＴ材料には、数例を挙げれば、セラミック、ガラス−セラミック、及びガラス材料を挙げることができるが、これに限定されるものではない。ＬＬＴガラスには、例えば、スズフルオロリン酸塩ガラス、タングステンドープスズフルオロリン酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、テルライトガラス、ホウ酸ガラス、リン酸ガラスが含まれる。別の非限定的な実施形態において、封止材料は、例えば、ＳｎＯ、ＳｎＯ＋Ｐ_２Ｏ_５、及びＳｎＯ＋ＢＰＯ_４等の無機酸化物材料を含有するＳｎ^２＋であってよい。更なる非限定的な実施例には、８００ｎｍより大きい波長に吸収ピークがある近赤外（ＮＩＲ）吸収ガラス膜を挙げることができる。これ等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又はＮＩＲ吸収を伴う可視透過性を得ることができる。これ等の材料は、拡散溶接に適した局部封止温度を有する透明なレーザー溶接をもたらすこともできる。かかる拡散溶接は、それぞれのガラス基板について、低出力及び低温度のレーザー溶接となり、効率的かつ高速溶接速度で優れた透明溶接部を生成することができる。本開示の実施形態による例示的なレーザー溶接プロセスは、色中心の形成を超えるガラスの光誘起吸収特性を信頼して、温度誘起吸収に含めることができる。

本明細書は、封止を開始するために、低融点無機（ＬＭＧ）材料又は紫外線吸収（ＵＶＡ）若しくは赤外線吸収（ＩＲＡ）材料の界面薄膜を使用し、レーザーで透明ガラスシートを一緒に溶接した事実ついて記載している。一部の実施形態において、強い結合形成を実現するために、（１）例示的なＬＭＧ、ＵＶＡ、又はＩＲＡ膜は、ガラス基板中に十分な熱を伝播させるのに十分な透明窓（約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍ）の外側の入射波長を吸収することができ、従って基板も吸収することができること、（２）温度誘起吸収、（３）入射波長における過渡的色中心形成の３つの基準について説明している。測定結果は、熱圧縮拡散接合メカニズムが形成され、定性的に非常に強い結合形成をもたらすことを示唆している。溶接プロセスに関連する温度事象の展開、及びレーザー溶接における色中心形成プロセスの明らかな広がりついても本明細書に記載されている。ＬＭＧ又はＵＶＡ材料とＥａｇｌｅ ＸＧ（登録商標）材料との熱膨張係数の不整合が重要でないこと、及び６００℃までの熱サイクル後の溶接後強度の向上についても説明している。一部の実施形態は、熱伝導板を使用した、厚さが異なるガラスシートを一緒に溶接することを含んでいる。従って、一部の実施形態は、ＬＭＧ又はＵＶＡ界面材料の使用に伴うレーザー封止特性を含むことができる、受動及び能動デバイスの両方を用いた、気密封止パッケージを形成する能力を提供することができる。例示的な属性には、透明性、強度、薄さ、可視スペクトルにおける高透過性、「グリーン」組成、ＬＭＧ又はＵＶＡ膜とガラス基体との間の熱膨張係数の不整合が重要でないこと、及び低溶融温度が含まれるが、これに限定されるものではない。本明細書において、「グリーン」組成とはＺｎＯ、ＬＭＧ材料、ＴｉＯ_２等の環境に優しい材料を意味する。鉛、水銀、カドミウム、又は米国環境保護庁によって管理されている「Ｐリスト」に記載のその他の物質等の有害物質は、「グリーン」とは見なされない。

本開示の一部の実施形態は、低温接合形成及び入射波長において吸収性ガラスに透明ガラスを封止して、可視波長４００〜７００ｎｍで不透明な封止をもたらすことができる「直接ガラス封止」を有するレーザー封止プロセスを提供する。一部の実施形態において、両方のガラスは、入射レーザー波長及び可視波長範囲において透明又は略透明である。得られる封止部は可視波長範囲においても透明であり、封止位置において光が吸収されず、従って封止部には発熱がないため、照明用途に魅力的である。加えて、膜はカバーガラス全体に適用することができるため、封止操作のために封止フリットペーストを正確に分注する必要がなく、特別なパターニング及び封止領域の処理を必要とせず、デバイスの製造者に対し封止パターンを変更するための大きな自由度をもたらす。一部の実施形態において、ガラス領域の特定の箇所を封止して、非気密接合を形成して機械的安定性を図ることもできる。更に、かかる封止は、湾曲共形表面上において実行することができる。

本開示の一部の実施形態は、ガラスの熱膨張係数が異なることを考慮せずに、任意のガラスを溶接することを含む、ガラスシートの相互レーザー溶接に使用することができる低融点材料を提供する。一部の実施形態は、例えば、Ｅａｇｌｅ−Ｅａｇｌｅ、 Ｌｏｔｕｓ−Ｌｏｔｕｓ等、ガラス基板の対称溶接（即ち、厚−厚）を提供することができる。一部の実施形態は、熱伝導板を用いて、Ｗｉｌｌｏｗ−Ｅａｇｌｅ ＸＧ、Ｅａｇｌｅ−Ｌｏｔｕｓ（即ち、薄−薄）、Ｅａｇｌｅ−溶融シリカ、Ｗｉｌｌｏｗ−Ｗｉｌｌｏｗ、溶融シリカ−溶融シリカ等のガラス基板の非対称溶接（即ち、薄−厚）を提供することができる。一部の実施形態は、異種基板溶接（ガラス−セラミック、ガラス−金属等）を提供することができ、透明及び／又は半透明の溶接線を設けることができる。一部の実施形態は、薄厚、不透過性「グリーン」材料の溶接を提供することができ、２つの基板間又は熱膨張係数に大きな差を有する材料間に強い接合をもたらすことができる。

一部の実施形態は、ガラスパッケージを一緒にレーザー溶接するのに使用され、酸素及び湿気による劣化に敏感な受動及び能動デバイスを気密封止して長寿命の動作を可能にする材料も提供する。例示的なＬＭＧ又は他の薄い吸収膜封止材は、レーザー吸収を使用して接合面を組み立てた後に熱的に活性化することができ、各々の作業途上のデバイスを封止する速度は、真空又は不活性ガス組立ラインにおけるインライン薄膜堆積によってデバイスを封入する速度ではなく、熱活性化及び接合形成によって決定されるため、より高い製造効率を享受することができる。ＵＶ又はＮＩＲ−ＩＲ封止材における例示的なＬＭＧ、ＬＬＴ及び他の薄厚吸収膜は、後に個々のデバイスに切断又はダイシングすること（単体化）を伴う、大きなシートによる複数のデバイスの封止が可能であり、高い機械的完全性を有しているため、単体化の歩留まりを高くすることができる。

一部の実施形態において、加工対象物を接合する方法が、第１の基板の表面に無機膜を形成するステップ、保護する加工対象物を第１の基板と第２の基板との間に配置するステップであって、膜が第２の基板と接触している、ステップ、及び所定の波長を有するレーザー光で膜を局所的に加熱することによって、第１と第２の基板間に加工対象物を接合するステップを備えている。無機膜、第１の基板、又は第２の基板は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて透過性であってよい。

一部の実施形態において、第１の基板の表面に形成された無機膜、及び第１の基板と第２の基板との間に保護されたデバイスを含み、無機膜が第２の基板と接触している接合デバイスが提供される。かかる実施形態において、デバイスは、第１又は第２の基板の不純物の組成を関数とし、かつ所定の波長を有するレーザー光で無機膜を局部的に加熱することを介した無機膜の組成を関数として、第１および第２の基板間に形成された接合部を含んでいる。更に、無機膜、第１の基板、又は第２の基板は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて透過性であってよい。

一部の実施形態において、第１の基板の第１の表面部分に無機膜層を形成するステップと、保護するデバイスを第１の基板と第２の基板との間に配置するステップであって、封止層が第２の基板と接触している、ステップと、無機膜層、第１の基板、及び第２の基板をレーザー光で局所的に加熱し、封止層及び基板を溶融して基板間に封止部を形成するステップとを含む、デバイスを保護する方法が提供される。第１の基板は、ガラス又はガラス−セラミックスを含むことができ、第２の基板は、ガラス、金属、ガラス−セラミックス、又はセラミックを含むことができる。

図１は、本開示の一部の実施形態によるレーザー溶接の例示的な手順を示す図である。図１は、適切なＵＶレーザーを用いて、２つのＥａｇｌｅ ＸＧ（ＥＸＧ）ガラスシート又は基板を一緒にレーザー溶接する手順を示している。２つのＥＸＧガラスシートについて図示及び説明しているが、本開示の実施形態を用いて、任意の種類及び組成のガラス基板をレーザー溶接することができるので、本明細書に添付の特許請求の範囲は、そのように限定されるものではない。即ち、本明細書に記載の方法は、ソーダライムガラス、強化ガラス及び非強化ガラス、アルミノシリケートガラス等に適用することができる。引き続き図１において、２つのガラス基板を一緒にレーザー溶接する一連の例示的なステップが示されており、それによって、１つの基板を低融点ガラス（ＬＭＧ）又は紫外線吸収（ＵＶＡ）膜材料又はＮＩＲ吸収（ＩＲＡ）膜材料でコーティングすることができる。ステップＡ〜Ｂにおいて、上部ガラス基板を、例示的なＵＶＡ、ＩＲＡ、又はＬＭＧ膜をコーティングした別の基板に押圧することができる。本明細書に記載の多くの実験及び実施例は、特定の種類の無機膜（例えば、ＬＭＧ、ＵＶＡ等）に言及していることに留意されたい。しかし、多くの種類の無機膜が、記載された溶接プロセスに適しているので、これによって、本明細書に添付の特許請求の範囲が限定されるものではない。ステップＣにおいて、適切に選択されたパラメータを有するレーザーを２つのガラスシートの界面に誘導し、ステップＤで示す溶接プロセスを開始することができる。溶接の寸法は、入射ビームの寸法（約５００μｍ）より僅かに小さいことが分かった。

図２は、一部の実施形態による、レーザー封止によって気密封止されるデバイスの構成を示す概略図である。図２において、最初のステップにおいて、低融点（例えば、低Ｔｇ）ガラスを含むパターン化ガラス層３８０を、第１の平面ガラス基板３０２の封止面に沿って形成することができる。ガラス層３８０は、例えば、スパッタリングターゲット１８０からのスパッタリングによる物理蒸着法によって堆積させることができる。一部の実施形態において、ガラス層は、第２のガラス又は他の材料基板３０４の封止面に係合するよう構成された外周の封止面に沿って形成することができる。図示の実施形態において、第１及び第２の基板は、嵌合構成になったとき、ガラス層と協働して、保護する加工対象物３３０を収容した内部容積を画成する。組立体の分解図を示す図示の実施例において、第２の基板は、加工対象物３３０が配置される凹部を有している。

レーザー５００からの集束レーザービーム５０１を使用して、低融点ガラス及び隣接するガラス基板材料を局所的に溶融して封止界面を形成することができる。１つの手法において、第１の基板３０２を通してレーザーが集束され、次いで封止表面に亘り並進（走査）され、ガラス封止材料を局所的に加熱することができる。ガラス層が局所的溶融に作用するために、ガラス層はレーザー処理波長において吸収性であることが好ましい。ガラス基板は、レーザー処理波長において、当初は透明（例えば、少なくとも５０％、７０％、８０％、若しくは９０％透明、又はこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する、任意の範囲内）であり得る。

一部の実施形態において、パターン化ガラス層を形成する代わりに、封止（低融点）ガラスのブランケット層を第１の基板の実質的に全ての表面に形成することができる。第１の基板／封止ガラス層／第２の基板を含む組立構造体は、前述のように組み立てることができ、レーザーを用いて２つの基板間の封止界面を局所的に画成することができる。

レーザー５００は封止に作用する任意の出力を有することができる。例示的なレーザーは、一般的なディスプレイガラスの透明の範囲内にある、３５５ｎｍのＵＶレーザー２２であってよいが、これに限定されるものではない。適切なレーザー出力は、約１Ｗ〜約１０Ｗである。レーザーのスポットサイズに比例する封止領域の幅は、約０．０６ｍｍ〜２ｍｍ、例えば、０．０６、０．１、０．２、０．５、１、１．５、又は２ｍｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。レーザーの並進速度（即ち、封止速度）は、約１ｍｍ／秒〜４００ｍｍ／秒、更には１ｍ／秒以上、例えば、１、２、５、１０、２０、５０、１００、２００、又は４００ｍｍ／秒、６００ｍｍ／秒、８００ｍｍ／秒、１ｍ／秒、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。レーザーのスポットサイズ（直径）は、約０．０２〜２ｍｍ、例えば、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．５、１、１．５、又は２ｍｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。

適切なガラス基板は、封止中に著しい誘発吸収を示す。一部の実施形態において、第１の基板３０２は、Ｅａｇｌｅ ２０００（登録商標）のブランド名でコーニング社が製造及び販売しているもの、又は他のガラスのような透明ガラスシートであってよい。あるいは、第１の基板３０２は、旭硝子社（例えば、ＡＮ１００ガラス）、日本エレクトリックガラス社（例えば、ＯＡ−１０ガラス、又はＯＡ−２１ガラス）によって製造及び販売されていような任意の透明ガラスシート、又はコーニングプレシジョンマテリアルズであってよい。第２の基板３０４は、第１のガラス基板と同じガラス材料とするか、あるいは第２の基板３０４は、セラミック基板又は金属基板等の不透明な基板であってよいが、これに限定されるものではない。例示的なガラス基板は、約１５０×１０^−７／℃未満、例えば、５０×１０^−７未満、２０×１０^−７未満、１０×１０^−７／℃未満の熱膨張係数を有することができる。勿論、一部の実施形態において、第１の基板３０２は、パターン化された又は連続したセラミック、ＩＴＯ、金属、又は別の材料基板であってよい。

図３は本主題の実施形態を示す図である。図３において、左上の図は、２つのＥａｇｌｅ ＸＧ（ＥＸＧ）ガラス基板のレーザー溶接に用いることができる一部の例示的なパラメータを示す図である。透過率％Ｔを経時的に監視することができ、３つの異なるレーザー出力について左下のグラフに示してある。ＬＭＧ、ＩＲＡ、又はＵＶＡ膜の溶融の開始は、屈曲のような「膝」として、より低いレーザー出力曲線（最も右側の曲線）において容易に観察され、その後、Ｅａｇｌｅ ＸＧのひずみ点を超える高い局所的なガラスの温度のために、ガラス基板の急速な吸収及び加熱が続く。屈曲は、より高いレーザー出力（最も左側の曲線）において除去することができ、ＬＭＧ、ＩＲＡ、又はＵＶＡの吸収からガラス溶融へのシームレスな遷移を誘導することができる。例示的なレーザー溶接は、接合される界面境界に沿って、この区域を掃引するステップを含むことができる。一部の実施形態における、例えば、入射波長における低融点膜の吸収／溶融、ガラスにおける色中心の形成、及び／又はガラスにおける温度誘起吸収の３つの基準が右下隅に示してあり、以下に詳細に説明する。膜の吸収は、色中心の形成、更には温度吸収効果なしに単独で十分であり得る。図３に示す事象の順序は、添付の特許請求の範囲を限定するものではなく、又列挙された別の事象に対する相対的重要性を示すものでもないことに留意されたい。

一部の実施形態において、開始事象は、低融点ガラス（例えば、ＬＭＧ又はＵＶＡ）膜のＵＶレーザー吸収であってよい。これは、３５５ｎｍにおける、Ｅａｇｌｅ ＸＧと比較して薄膜のより大きい吸光度、及び図３に示す溶融曲線に基づくことができる。図３の左上の部分に示す実験的な構成について考察すると、レーザーは、平均出力６．５ワットまでの３０ｋＨｚで８〜１０ｎｓのパルスを発生する、Ｓｐｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓ社の ＨＩＰＰＯ ３５５ｎｍであった。レーザービームを直径５００マイクロメートルのビームウエストに集束させ、透過ビームをモニター及びサンプリングして、異なるレーザー出力（５．０Ｗ、５．５Ｗ、６．０Ｗ）について、経時的な透過率（％Ｔ）のプロットを得た。これ等のプロットを図３の左下に示す。ＵＶＡ、ＩＲＡ、又はＬＭＧ膜の溶融開始は、屈曲のような「膝」として、より低いレーザー出力（下及び中央の曲線）において容易に観察され、その後、Ｅａｇｌｅ ＸＧのひずみ点を超える高い局所的なガラス温度のために、ガラス基板の急速な吸収及び加熱が続く。溶接されるガラスの部分は溶融せず、寧ろ軟化するのみであるため、適度な力を加えて密着させると順応する。この挙動は、特に基板の溶融温度の５０〜８０％の間で強い結合を形成する能力において、固相拡散接合に似ていると言える。固相接合の複屈折光学断面画像は、溶接されている２つの部品間の明確な境界線を示している（図４参照）。

一部の実施形態は、１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、又は５ＭＨｚの繰り返し周波数で１ｎｓパルス列を生成する、３５５ｎｍパルスレーザーを用いた溶接を含んでいる。無機膜上に直径０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍのスポットにビームを集束し、５０ｍｍ／ｓ〜４００ｍｍ／ｓの速度で溶接したとき、約６０μｍ〜約２００μｍの欠陥のない接合線がもたらされた。必要なレーザー出力は、約１Ｗ〜約１０Ｗであってよい。

図４は、レーザー溶接の接合域の物理的範囲の推定に用いた実験の構成を示している。引き続き図４において、前述のように、２つのＥａｇｌｅ ＸＧのスライドをガラスサンドイッチ内部に実装し、レーザー溶接して、ダイヤモンドソーで切断した。このことが図４の左のパネルに示してある。得られた断面を偏光計に取り付けて局所応力領域から生じる光学複屈折を測定した。このことが、図４の右のパネルに示してある。右のパネルのより明るい領域は、より大きい応力を示している。図４の右のパネルに示すように、接合領域は、５０μｍ程度の物理的範囲を有するように見える。更に、ベース又は基板ガラスが、溶融しているようには全く見えないが、２つのガラス基板間に形成された接合は非常に強いものであった。例えば、複屈折画像断面の中央の画像は、高い封止強度を示す、Ｅａｇｌｅ ＸＧ基板に深く（５０μｍ）延びている固相接合領域を示している。レーザー溶接は、接合される界面境界に沿ったこの区域を掃引するステップを含んでいる。

図５は破砕試料の顕微鏡画像である。図５において、図示の破砕試料の三次元共焦点顕微鏡画像は、本開示の実施形態の封止強度が、下部の基板（例えば、Ｅａｇｌｅ ＸＧ基板）材料を深さ４４μｍまで剥ぎ取ることによって破損（即ち、凝集破損）が生じるほど十分に強くなり得ることを示している。試料に対しアニーリングは実施しなかった。図５は、かみそり刃によるクラックオープニング技術を適用した、非アニールレーザー溶接の実施形態の破砕試料を更に示している。一連の三次元共焦点測定を実施し、代表的な例を図５の右側に示す。これ等の共焦点画像の１つの特徴は、界面封止強度が十分に強いため、基板材料のバルク内の、例えば、本例では界面から４４μｍの深さまで、及び別の例では、約２００μｍの深さまで破損が発生し得ることである。更なる実験において、偏光測定結果は、新生レーザー溶接部（図５で検討したのと同じ条件）に残留応力が生じていることを示しており、６００℃で１時間アニールした結果、偏光測定による測定可能な応力を示さない強固な接合が得られた。かかる接合を破ろうとする試みによって、他の部分は破損したが溶接基板の封止線は破損しなかった。

図３に示すように、本開示の実施形態を使用し、入射波長において吸収／溶融する例示的な低融点膜又は他の膜、膜及びガラスにおける色中心の形成、並びに膜及びガラスにおける温度誘起吸収によって、強力で気密な透明接合を達成することができる。第１の基準、例えば低融点ガラス吸収事象に関し、ガラス−ＬＭＧ／ＵＶＡ−ガラス構造に、単位面積当たり十分に高い電力のレーザーを照射することによって、スパッタ薄膜ＬＭＧ／ＵＶＡ界面において吸収を開始させることができ、溶融が誘発される。これは、図３の左下隅の最も下の曲線で容易に観察することができる。最も下の曲線の最初の下向きの傾斜はＬＭＧ／ＵＶＡの溶融プロセスを約１５秒間追跡し、その時点において別のプロセスが生じ、このプロセスはそれぞれの基板におけるガラスとレーザーとの相互作用（即ち、色中心の形成）である。約１７秒後のこの中央下向き曲線の大きな曲率は、ガラス中に形成された色中心から生じる大きな吸収を示していると考えられる。これ等の色中心は、概して、基板の元素不純物、数例を挙げれば、Ａｓ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｋ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｐ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ等の含有量の関数であり得る。透過率曲線の曲率が大きい程、色中心の形成が多くなる。これが、図３に示す第２の基準である。ＬＭＧ／ＵＶＡ膜の融点は、約４５０℃であり得るが、これに限定されるものではなく、同様のレーザー溶接条件下での代用のアルミニウムをコーティングしたＥＸＧガラス基板を用いたレーザー照明実験の観察に基づくと、界面温度は６６０℃を超えるものと思われる。この実験において、アルミニウムを溶融させ（溶融温度：６６０℃）、表面温度を較正済みの熱画像カメラ（ＦＬＩＲカメラ）で測定し、レーザー溶接条件を参考にすると約２５０℃であろうと思われる。

これまでの説明は、（類似又は異なる寸法、形状、及び／又は厚さの）ガラス基板対ガラス基板のレーザー溶接の説明であったが、これによって、添付の特許請求の範囲を限定するものではなく、一部の実施形態は、界面導電膜を用いた又は用いないセラミック、ガラス−セラミック、金属等を含みこれに限定されない、非ガラス材料の基板又はシートに等しく適用することができる。例えば、図６は、ＩＴＯリード線上のレーザー溶接の広がりを評価する実験の説明図である。図６において、左のパネルは、ＩＴＯをコーティングしたＥａｇｌｅ ＸＧのスライドにレーザー溶接した、ＬＭＧをコーティングしたＥａｇｌｅ ＸＧのスライドを示している。この実験において、マスクを介した反応性スパッタリングによって１００ｎｍのＩＴＯ膜をＥａｇｌｅ ＸＧ基板に堆積させた。条件が選択され、約１２６オーム／スクエア（Ω／ｓｑ）の比較的高い平均シート抵抗が得られ、反応性スパッタリングの堆積前、最中、又は後に、基板を熱的に加熱しなかったことを反映して、２３Ω／ｓｑの標準偏差を有するＩＴＯ膜が得られた。図６において、ＩＴＯ膜は写真中で斜めに分布した、明確に黄色がかった、又は陰影が付いたストリップとし現れている。レーザー溶接の前に、指定された距離にわたり、マルチメーターで３５０Ωの測定値を記録した。次に、ＬＭＧをコーティングしたＥａｇｌｅ ＸＧスライドを、ＩＴＯをコーティングしたＥａｇｌｅ ＸＧスライドにレーザー溶接することによって、レーザー溶接線が非常に明確、強力、透明、かつ斜めに分布しているが反転していることが発見された。図６の右のパネルにおいて、ＩＴＯリードの前と同じ距離にわたるレーザー溶接後の抵抗測定において、抵抗値が３５０Ωから１２００Ωに増加したことが観測された。導電率の低下は、ＩＴＯ膜が３５５ｎｍの放射線を吸収したときのＩＴＯ膜の部分的損傷によるものであった。しかし、過熱によるＩＴＯ膜の損傷を回避するために、実施形態は、界面の温度が裸のガラス基板からＩＴＯ膜基板又は他に転移しないようにパラメータ（例えば、可変ピーク出力、可変繰り返し周波数、可変平均出力、可変ビーム並進速度、電極パターン、ＬＭＧ膜厚等）を変更することができる。

図７は、ＩＴＯパターン膜上に形成されたレーザー封止線の更なる写真を示す図である。図７の左のパネルにおいて、別の種類の電極が異なる供給源から得られ、ここでもＩＴＯから構成され、約２５０ｎｍの厚さを有している。ＩＴＯ膜は連続膜であって、その上に本明細書に記載の方法を用いて封止を形成した。約１０ｍｍの距離にわたる初期抵抗の測定値は２２０オームであった。透明ガラスから電極領域への移動時に、一定の速度及び出力でレーザー封止を実施した。封止を実施した後、透明ガラス及びＩＴＯ領域の両方にわたって強い封止が観察され、ＩＴＯ上の封止は、約１０〜１５％だけ、わずかに広いものであった。かかる封止幅の増加は、この領域において、透明領域よりも多くの熱が発生していることを示唆している可能性がある。追加発生熱は、レーザー光によるか、又は膜の異なる熱拡散特性による電極材料の吸収によっても生じ得るが、いずれにせよ、測定抵抗値は、約１０％増の２４０Ωとほんの僅かな増加であった。これは、裸のガラスと比較して、温度が上昇したとき、より高品質のＩＴＯ及びより厚い膜は、導電性の劣化を示さなかったことも示し得る。透明なガラスから電極領域に移動するとき、レーザー封止パワーが低下することによって余分な熱の発生を減らすことができるため、ＩＴＯの抵抗率劣化を減らすことができることに留意されたい。実験結果は、封止位置において（元の電極と同じ全幅を有する）多数の電極に分割した単一電極を、レーザービーム幅の１／２〜１／３の電極幅、及びビーム径の１／２〜１／３の間隔で使用すると最適であり得ることも示唆している。２０ｍｍ／ｓを超える増加封止速度で行った実験は、約２００Ωの開始抵抗で封止した後の抵抗劣化が１〜２％より少ないことを示した。

図８は、パターン膜上に形成した更なるレーザー封止線の一連の写真を示す図である。図８において、不透明モリブデン金属電極を用いて同様の実験を行った。図８は、上部にレーザー封止線を形成した、連続及びパターンモリブデン界面膜の一連の写真を示す図である。左のパネルにおいて、連続モリブデン膜の写真は、ひび割れた又は壊れたモリブデン電極部分を有する、より不均一な接合の形成を示している。この場合であっても、一定のレーザー封止パワーで、均一なモリブデン電極が完全に損傷することはなかった。しかし、均一な電極のレーザー光の吸収又は反射によって、透明ガラス領域と比較して、電極領域における加熱が実質的に高かった。これは、モリブデン領域上の広い封止幅領域によって観察することができる。損傷を受けていない１つの領域は、透明と均一モリブデン領域との間の遷移領域に存在し、封止イベント中のパワー調整、レーザー出力密度、レーザースポット速度、又は３つのすべての要因を組み合わせることによって、均一なモリブデン電極に対する過熱の影響を克服できることを示唆していることに留意されたい。図８の右のパネルにおいて、パターン又は穿孔モリブデン膜の写真は、導電率の摂動が最小になる、即ち溶接前の１４Ωから溶接後の１６Ωになる、より均一な接合形成を示している。この穿孔領域上の封止は、遥かに少ない加熱を示しており、それ故、別の電力変調方法を提示している。モリブデン（６５０℃対１２００℃）又は他の高い溶融温度を有する金属と比較して、低い溶融温度を有する金属（Ａｌ）による封止は、封止条件に耐え得る可能性が低いことが発見されたため、電極の金属は慎重に選択する必要があることにも留意されたい。このように、実験結果は、封止位置において（元の電極と同じ全幅を有する）多数の電極に分割した単一電極を、レーザービーム幅の１／２〜１／３の電極幅、及びビーム径の１／２〜１／３の間隔で使用すると最適であり得ることを示唆している。従って、本開示の実施形態は、ガラス対ガラス、金属、ガラス対セラミック、セラミック、並びに寸法、形状、及び厚さが同じ又は異なる他の基板のレーザー封止に適用可能である。

高接合強度の透明なガラス−ガラスの溶接部を効率的に形成することができる、本明細書に記載の一部の実施形態を利用することができる用途には、半導体照明、ディスプレイ、及び透明真空絶縁技術を含むが、これに限定されるものではない。特に、ガラスのレーザー溶接は、電子ビーム、アーク、プラズマ、又はトーチ等の多くの従来の方法のみでは達成することができない高効率及び高特性、例えば、小さい熱影響部（ＨＡＺ）をもたらすことができる。一部の実施形態において、レーザーによるガラス溶接は、概して、多くのガラスが不透明である赤外線（ＩＲ）レーザー、又は多くのガラスが透明である超短パルスレーザー（ＵＳＰＬ）を使用した、予熱又は後加熱を伴わずに進めることができる。一部の実施形態において、ガラス基板の組成及び界面に分散されるＩＲ吸収フリットを慎重に選択することによって、気密ガラス「サンドイッチタイプ」のレーザー封止パッケージが可能になる。一部の実施形態において、例示的なガラス基板の表面又は内部の点のいずれかに超短パルスレーザーを集束させ、多光子イオン化又はアバランシェイオン化等の非線形プロセスによって吸収を誘発することができる。

吸収性低融点ガラス界面膜に依存し、低温接合形成（溶融温度の半分程度）の拡散溶接、並びに接触及び圧力条件の要件に帰することができる、低出力レーザー溶接プロセスについて説明してきた。強力な接合形成を伴うガラスシートの相互レーザー溶接について、入射レーザー波長における吸収性低融点ガラス膜、ガラス基板に形成されたレーザー誘発色中心、及び温度上昇を効果的に加速するための基板中の熱誘発吸収等、幾つかの結果が顕著であった。

しかし、一部の実施形態において、入射波長（例えば、３５５ｎｍ）において高吸収性の多くの膜は、高接合強度のレーザー溶接を誘発するのに十分であり得る。他のフィルム、例えば、ＺｎＯ又はＳｎＯ_２は、本明細書に記載の一部の例示的な低融点ガラス組成とは化学的に異なるが、比較的低い光束で同じレーザー溶接能力を共有している。従って、一部の低融点ガラス組成（約４５０℃）と比較して、ＺｎＯの融点（１９７５℃）を考慮すると、一部の実施形態において、低溶融特性は必要ないかもしれないことが見出された。しかし、これ等の膜の共通の特徴は、３５５ｎｍにおいて実質的に放射線を吸収することであって、吸光度は、ＺｎＯ（２００ｎｍ厚膜）が約４５％、低融点ガラス（２００ｎｍ厚膜）が約１５％であった。本明細書に記載の例示的な方法は、石英又は純溶融シリカ基板、即ち色中心のない基板をレーザー溶接することができることも確認された。従って、色中心は必ずしも必須ではないが、例示的なフィルムの吸収が低い（例えば、約２０％未満）場合、一部の実施形態において有用であり得ると判断されている。

図９は一部の実施形態による別の方法を示す簡略図である。図９において、１枚のガラスシートの内側の界面に薄い吸収膜１９をコーティングした、２枚のガラスシート１７、１８を接触させて形成したサンドイッチ型構造１６に、規定されたビーム幅２３（又はｗ）を有する、焦点をぼかしたレーザービーム１５が方向２０から入射する。ビームは円筒形として図示されているが、ビームは円錐形又は他の適切な形状とすることができるので、かかる描画によって、添付の特許請求の範囲が限定されるものではない。膜材料は、入射レーザー波長における吸光度に基づいて選択することができる。レーザービーム１５は、所定の速度ｖｓで並進させることができ、並進レーザービームが所与のスポットを効果的に照明することができる時間である、滞留時間ｗ／ｖｓによって特徴付けることができる。一部の実施形態において、溶接又は接合イベント中に適度な圧力を加えて、清浄な表面間の持続的な接触を確実にしながら、溶接を最適化するために任意の１つ以上のパラメータを調整することができる。例示的かつ非限定的なパラメータには、レーザー出力、速度ｖｓ、繰り返し周波数、及び／又はスポットサイズｗが含まれる。

図３を参照して説明したように、最適な溶接は３つのメカニズム、即ち、例示的な膜及び／又は基板によるレーザー光の吸収及び吸収プロセスに基づく加熱効果、過渡的かつ処理条件に依存し得る加熱効果（より長い波長へのバンドギャップシフト）に起因する膜及び基板の吸収増、及び紫外線による欠陥又は不純物の吸収又は色中心の吸収の関数であり得ることが見出された。熱的分布はこのプロセスの一態様であり得る。

一部の実施形態は、低融点ガラス又は無機膜を利用すると説明してきたが、添付の特許請求の範囲はそのように限定されるものではなく、実施形態はＵＶ吸収膜、ＩＲＡ膜、及び／又は２つの基板間に配置された他の無機膜を使用することができる。前述のように、一部の実施形態において、例示的な基板ガラスにおける色中心の形成は必要ではなく、例えば、約２０％未満の膜のＵＶ吸収の関数である。従って、一部の実施形態において、膜のＵＶ吸収が約２０％を超えると、石英基板、低熱膨張係数基板等、他の基板が容易に溶接部を形成し得る。更に、高熱膨張係数基板を使用した場合、これ等の基板は、例示的な高繰り返し周波数レーザー（例えば、約３００ｋＨｚ超〜約５ＭＨｚ）及び／又は低ピーク電力で容易に溶接することができる。更に、膜の吸収が寄与因子である実施形態において、ＩＲレーザーシステムを用いて、ＩＲ吸収膜（可視透明膜）を溶接することができる。

本開示の一部の実施形態において、ガラス封止材料及び得られる層は、透明及び／又は半透明で、薄く、不浸透性、かつ「環境に優しく」、低温で気密封止を形成し、封止材料に隣接する基板との間の熱膨張係数の大きな差に対応するのに十分な封止強度を有するように構成される。一部の実施形態において、封止層は充填剤及び／又は結合剤を含まなくてよい。封止層の形成に使用される無機材料は、一部の実施形態において、フリットベースでないもの又は粉砕ガラスから形成された粉末（例えば、ＵＶＡ、ＬＭＧ等）であってよい。一部の実施形態において、封止層材料は、封止プロセスにおいて使用されるレーザーの動作波長に一致又は実質的に一致する所定の波長において、実質的な光吸収断面を有する低Ｔｇガラスである。一部の実施形態において、低Ｔｇガラス層による室温でのレーザー処理波長の吸収は少なくとも１５％である。

一部の実施形態において、適切な封止材料には、低Ｔｇガラス、及び好ましくは銅又はスズの反応性酸化物が含まれる。ガラス封止材料は、リン酸ガラス、ホウ酸ガラス、テルライトガラス及びカルコゲナイドガラス等の低Ｔｇ材料から形成することができる。本明細書において、低Ｔｇガラス材料は、４００℃未満、例えば、３５０、３００、２５０、又は２００℃未満のガラス転移温度を有するガラス材料であると定義される。スパッタリングターゲットは、かかるガラス材料又はその前駆体を含むことができる。例示的な酸化銅及び酸化スズは、ＣｕＯ及びＳｎＯであって、これ等の材料の圧縮粉末を含むスパッタリングターゲットから、これ等を形成することができる。必要に応じ、ガラス封止組成は、タングステン、セリウム、及びニオブを含み、これに限定されない１種以上のドーパントを含むことができる。かかるドーパントを含む場合、例えば、ガラス層の光学特性に影響を与えることができ、ガラス層によるレーザー光の吸収を制御するために使用することができる。例えば、例えば、セリアをドープすると、レーザー処理波長において、低Ｔｇガラス障壁による吸収を増大させることができる。更なる適切な封止材料には、約１０００℃以下、約６００℃以下、又は約４００℃以下の液相温度を有する、レーザー吸収低液相温度（ＬＬＴ）材料が含まれる。一部の実施形態において、前述のように、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板の両方のクリープフローを誘発するための活性化エネルギーを下げるように、無機フィルムの組成を選択することができる。

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上におけるＳｎＯ、ＳｎＦ_２、及びＰ_２Ｏ_５のそれぞれの組成の観点から表すことができる。適切なＵＶＡガラス膜は、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＩＴＯ、及び他の低融点ガラス組成を含むことができる。好適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ＳｎＦ_２、及び０〜３０モル％のＰ_２Ｏ_５を含んでいる。これ等のフルオロリン酸スズガラス組成は、必要に応じ、０〜１０モル％のＷＯ_３、０〜１０モル％のＣｅＯ_２及び／又は０〜５モル％のＮｂ_２Ｏ_５を含むことができる。例えば、ガラス封止層の形成に適したドープフルオロリン酸スズ出発材料の組成は、３５〜５０モル％のＳｎＯ、３０〜４０モル％のＳｎＦ_２、１５〜２５モル％のＰ_２Ｏ_５、及び１．５〜３モル％のＷＯ_３、ＣｅＯ_２及び／又はＮｂ_２Ｏ_５等のドーパント酸化物を含んでいる。１つの特定の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ＳｎＦ_２、１９．９モル％のＰ_２Ｏ_５、及び１．８モル％のＮｂ_２Ｏ_５を含む、ニオブドープ酸化スズ／フルオロリン酸スズ／五酸化リンガラスであってよい。かかるガラス層の形成に使用することができるスパッタリングターゲットは、原子モルパーセントで表した２３．０４％のＳｎ、１５．３６％のＦ、１２．１６％のＰ、４８．３８％のＯ、及び１．０６％のＮｂを含むことができる。

別の実施形態によるリン酸スズガラス組成は、約２７％のＳｎ、１３％のＰ、及び６０％のＯを含み、これ等は原子モルパーセントで、約２７％のＳｎ、１３％のＰ、及び６０％のＯを含むスパッタリングターゲットから得ることができる。分かるように、本明細書に開示の様々なガラス組成は、堆積層の組成又はソーススパッタリングターゲットの組成を意味することができる。フルオロリン酸スズガラス組成と同様、例示的なフルオロホウ酸スズガラス組成は、ＳｎＯ、ＳｎＦ_２、及びＢ_２Ｏ_３それぞれの三元状態図上の組成の観点から表すことができる。適切なフッ化ホウ酸スズガラス組成は、２０〜１００モル％のＳｎＯ、０〜５０モル％のＳｎＦ_２、及び０〜３０モル％のＢ_２Ｏ_３を含んでいる。これ等のフッ化ホウ酸スズガラス組成は、０〜１０モル％のＷＯ_３、０〜１０モル％のＣｅＯ_２及び／又は０〜５モル％のＮｂ_２Ｏ_５を任意に含むことができる。適切な低Ｔｇガラス組成及びこれ等の材料でガラス封止層の形成に使用される方法の更なる態様は、参照により全内容が本明細書に組み込まれる、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許第５，０８９，４４６号明細書、並びに米国特許出願第１１／２０７，６９１号明細書、第１１／５４４，２６２号明細書、第１１／８２０，８５５号明細書、第１２／０７２，７８４号明細書、第１２／３６２，０６３号明細書、第１２／７６３，５４１号明細書、第１２／８７９，５７８号明細書、及び第１３／８４１，３９１号明細書に開示されている。

例示的な基板（ガラス又はその他）は、任意の適切な寸法を有することができる。基板は、独立して１ｃｍ〜５ｍ（例えば、０．１、１、２、３、４、又は５ｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内）の面積寸法（長さ及び幅）、及び約０．５ｍｍ〜２ｍｍ（例えば、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．２、１．５、又は２ｍｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内）の厚さ寸法を有することができる。一部の実施形態において、基板の厚さは、約０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ（例えば、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、又は０．５ｍｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内）であってよい。一部の実施形態において、ガラス基板の厚さは、約２ｍｍ〜１０ｍｍ（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０ｍｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内）であってよい。例示的なガラス封止層の全厚さは、約１００ｎｍ〜１０μｍであってよい。一部の実施形態において、層の厚さは、１０μｍ未満、例えば１０、５、２、１、０．５又は０．２μｍ未満であってよい。例示的なガラス封止層の厚さは、０．１、０．２、０．５、１、２、５、又は１０μｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲を含んでいる。レーザーのスポットサイズに比例し得る封止領域の幅は、約０．０５〜２ｍｍ、例えば０．０５、０．１、０．２、０．５、１、１．５、又は２ｍｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。レーザーの並進速度（即ち、封止速度）は、約１ｍｍ／秒〜１０００ｍｍ／秒、例えば、１、２、５、１０、２０、５０、１００、２００、４００、又は１０００ｍｍ ／秒であってよい。レーザーのスポットサイズ（直径）は、約０．０２〜１ｍｍ、例えば０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．５、１、１．５又、又は２ｍｍ、あるいはこれ等の値のうちの任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。

従って、局所的なガラス温度が、空間的範囲、例えば「溶接ボリューム」内において、歪み又はアニーリング温度（例えば、ＥＸＧについて、それぞれ６６９℃及び７７２℃）を超えると、本開示の実施形態において、適切なレーザー溶接のガラス基板界面が生じ得ることが見出された。このボリュームは、入射レーザーパワー、ＵＶＡ又はＬＭＧ融液の組成、及び（それぞれの基板中の不純物の結果としての）色中心の形成に依存し得る。達成されると、ボリュームが界面領域にわたって素早く広がり、２つの基板（ガラス又はその他）の間に迅速かつ強力な封止をもたらすことができる。５〜１０００ｍｍ／ｓを超える封止速度を達成することができる。例示的なレーザー溶接部は、対象となる基板領域にわたって溶融ボリュームが素早く広がるにつれて、溶融ボリュームに関連する高温度から比較的低温の周囲温度への急激な遷移を経験し得る。熱いベースガラスの色中心（緩和）領域の徐冷（自己アニーリング）及びＵＶＡ、ＬＭＧ、又はＮＩＲ薄膜領域の薄さ（通常１／２〜１μｍ）によって、２つのそれぞれの基板（ガラス又はその他）間の熱膨張係数の不整合のいかなる影響も無効にされ、気密封止の完全性及びそれぞれの強度を維持することができる。

一部の実施形態において、封止層材料の選択及びガラス基板上に封止層を形成する処理条件が十分に柔軟であって、ガラス層の形成によって基板が悪影響を受けることはない。低融点ガラスを用いて、異なる種類の基材を封止又は接合することができる。封止可能及び／又は接合可能な基板としては、窒化ガリウム、石英、シリカ、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、又はサファイア基板を含む、ガラス、ガラス−ガラス積層体、ガラス−ポリマー積層体、ガラス−セラミック、又はセラミックが挙げられる。更なる基板は、タングステン、モリブデン、銅、又は他の種類の適切な金属基板であってよいが、これに限定されるものではない。一部の実施形態において、１つの基板は、例えば発光デバイスの組み立てに使用することができる蛍光体含有ガラスシートであってよい。例えば、金属硫化物、金属ケイ酸塩、金属アルミン酸塩、又は他の適切な蛍光体のうちの１つ以上を含む、蛍光体含有ガラスシートは、白色ＬＥＤの波長変換板として用いることができる。白色ＬＥＤランプは、通常、青色光を発光するためのＩＩＩ族窒化物系化合物半導体を用いて形成された青色ＬＥＤチップを含んでいる。白色ＬＥＤランプは、例えば、照明システム又は液晶ディスプレイのバックライトとして使用することができる。本明細書に開示の低融点ガラス及び関連封止方法を用いて、ＬＥＤチップを封止又は封入することができる。

本開示の実施形態による例示的なプロセスは、一般的なレーザー照射条件で色中心を形成する基板の能力及び結果として生じる温度上昇に起因するベース基板（ガラス又はその他）の特性によって可能になる。一部の実施形態において、透明封止が望まれる場合、色中心の形成は元に戻すことができる。基板が異なる厚さを有する場合、一部の実施形態において、溶接の完全性を回復するために熱伝導性基板を用いることができる。

従って、一部の実施形態は、ガラス又は他の材料基板の溶接に、低レーザーパルスピークパワーと共に低融点材料を用いて、衝撃波の発生を最小限に抑制し、引張破壊強度を損なう可能性がある微小亀裂が確実に発生しないようにすることができる。例示的な実施形態は、溶融溜りが伝播することがない拡散溶接を提供することができ、適切な低温封止プロセスが可能になる。膜領域が薄くて、２つのそれぞれの基板間の熱膨張係数の不整合のいかなる影響も無効にすることができるため、本開示の実施形態は、同様又は異なる寸法の基板の溶接に利用することができる。更に、一部の実施形態において、フリット又はステイン材料の場合には必要である、封止を行うための膜のパターニングを必要としないため、製造業者は独自のデザインを明らかにする必要がない。

本開示は、ガラスパッケージを一緒にレーザー溶接し、酸素及び水分による劣化に敏感な受動及び能動デバイスの長寿命の気密動作を可能にするために、低融点材料をどのように利用することができるかについて教示している。前述のように、本明細書に記載の実施形態は、接合面を組み立てた後に、レーザー吸収を用いて熱的に活性化することができるＵＶＡ、ＬＭＧ、又は他の封止材料を提供し、各々の作業途上のデバイスを封止する速度が、真空又は不活性ガス組立ラインにおけるインライン薄膜堆積によってデバイスを封入する速度ではなく、熱活性化及び接合形成によって決定することができるため、より高い製造効率を享受することができる。これにより、大きいシートで複数のデバイスを封止し、その後、個々のデバイスに切断（単体化）することができ、高い機械的完全性によって、単体化の歩留まりを高くすることができる。

一部の実施形態は、例示的なレーザー吸収膜と組み合わせた、入射レーザー波長における外因性色中心、例えば、不純物又はドーパント、あるいはガラスに固有の内因性色中心に起因する、ガラス基板中の色中心の形成に依存するレーザー封止プロセス、例えば、レーザー溶接、拡散溶接等を提供する。一部の非限定的な膜の例には、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＩＴＯ、及びガラス基板の界面に用いることができる低融点ガラス膜が含まれる。これ等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紫外線吸収を伴う可視光透過率をもたらすことができる。これ等の材料は、拡散溶接に適した局部封止温度を有する透明レーザー溶接を提供することもできる。かかる拡散溶接は、個々のガラス基板の低パワー低温度レーザー溶接をもたらし、効率的かつ速い溶接速度で優れた透明溶接部を生み出すことができる。本開示の実施形態による例示的なレーザー溶接プロセスは、色中心の形成に勝るガラスの光誘起吸収特性に依存した温度誘起吸収も含むことができる。

開示した材料及び方法を用いた加工対象物の気密封入は、酸素及び／又は湿気による劣化に敏感なデバイスの長寿命の動作を助長することができる。例示的な加工対象物、デバイス、又は用途には、フレキシブル、剛性、又は半剛性の有機ＬＥＤ、ＯＬＥＤ照明、ＯＬＥＤテレビ、太陽光発電、ＭＥＭディスプレイ、エレクトロクロミック窓、フルオロフォア、アルカリ金属電極、透明導電性酸化物、量子ドット等が含まれる。

本明細書において、気密層は、実用上、実質的に気密であって、水分及び／又は酸素を実質的に通さないと考えられる層である。一例として、気密封止は、酸素の蒸散（拡散）を約１０^−２ｃｍ^３／ｍ^２／日未満（例えば、約１０^−３ｃｍ^３／ｍ^２／日未満）、水の蒸散（拡散）を約１０^−２ｇ／ｍ^２／日（例えば、約１０^−３、１０^−４、１０^−５、又は１０^−６ｇ／ｍ２／日未満）に制限するように構成することができる。実施形態において、気密封止は、空気及び水分が保護加工対象物に接触するのを実質的に防止する。

一部の実施形態において、２つの基板を接合する方法が、第１の基板の封止面に第１のガラス層を形成するステップ、第２の基板の封止面に第２のガラス層を形成するステップ、第１のガラス層の少なくとも一部を第２のガラス層の少なくとも一部に物理的に接触させて配置するステップ、及びガラス層を加熱してガラス層と封止面とを局所的に溶融させ、第１の基板と第２の基板との間にガラス−ガラスの溶接部を形成するステップを備えている。本明細書に開の各々の封止構造において、低融点ガラス層を用いた封止は、封止界面の近傍に位置するガラス層とガラス基板材料の両方を局所的に加熱、溶融、次いで冷却することによって達成することができる。

一部の実施形態は、レーザー溶接に関連する気密封止を形成することの容易さと能動ＯＬＥＤ又は他のデバイスの気密パッケージの形成とを組み合わせて、これ等の広範な製造を可能にすることができる。かかる製造は界面導電膜上に溶接することが必要であろう。本明細書に開示の方法と異なり、従来のレーザー封止方法は、特に界面温度が高温になり過ぎるか、又はレーザー光の導電リード線材料との有害な相互作用がある場合、かかる界面導電リード線を切断する可能性がある。しかし、一部の実施形態は、界面低融点ガラス材料膜を使用して、気密デバイスを動作させるための電気的バイアスを必要とするデバイス構造の実現を可能にする開示を提供する。従って、一部の実施形態は、界面導電膜を有するガラスシート又は他の基板を、膜の破壊又は性能低下を伴わずに、良好にレーザー溶接することができる。

一部の実施形態において、加工対象物を接合する方法が、第１の基板の表面に無機膜を形成するステップ、保護する加工対象物を第１の基板と第２の基板との間に配置するステップであって、膜が第２の基板と接触している、ステップ、及び所定の波長を有するレーザー光で膜を局所的に加熱することによって、第１の基板と第２の基板との間に加工対象物を接合するステップを備えている。無機膜、第１の基板、又は第２の基板は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、光を透過することができる。一部の実施形態において、無機膜、第１の基板、及び第２の基板の各々は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、光を透過する。一部の実施形態において、無機膜の吸収率は、所定のレーザー波長において、１０％を超えている。一部の実施形態において、無機膜の組成は、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＩＴＯ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｖａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、ＳｎＦ_２、ＺｎＦ_２、及びこれ等の組み合わせであってよいが、これに限定されるものではない。一部の実施形態において、無機膜の組成は、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板の両方のクリープフローを誘発するための活性化エネルギーを下げるように選択することができる。一部の実施形態において、無機膜の組成は、約１０００℃以下、約６００℃以下、又は約４００℃以下の液相温度を有する、レーザー吸収低液相温度材料であってよい。別の実施形態において、接合するステップが、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板の両方の残留応力場の積分接合強度より大きい、積分接合強度を有する接合部を形成することができる。一部の実施形態において、かかる接合部は、凝集破壊によってのみ破壊される。一部の実施形態において、無機膜の組成は、２０〜１００モル％のＳｎＯ、０〜５０モル％のＳｎＦ_２、及び０〜３０モル％のＰ_２Ｏ_５又はＢ_２Ｏ_３を含んでいる。一部の実施形態において、無機膜、並びに第１及び第２の基板は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、８０％を超える複合内部透過率を有している。一部の実施形態において、接合するステップが、第１又は第２の基板中の不純物の組成の関数、及び所定の波長を有するレーザー光で無機膜を局所的に加熱することによる、無機膜の組成の関数として、第１の基板と第２の基板との間に加工対象物を接合するステップを更に含んでいる。第１の基板又は第２の基板中の例示的な不純物は、Ａｓ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｋ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｐ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びこれ等の組み合わせとすることができるが、これに限定されるものではない。一部の実施形態において、第１及び第２の基板は、異なる横寸法、異なる熱膨張係数、異なる厚さ、又はこれ等の組み合わせを有している。一部の実施形態において、第１及び第２の基板の一方が、ガラス又はガラス−セラミックであってよい。勿論、第１及び第２の基板の他方は、ガラス−セラミック、セラミック、又は金属であってよい。一部の実施形態において、本方法は接合した加工対象物をアニールするステップも備えることができる。別の実施形態において、レーザー光は、約１９３ｎｍ〜約４２０ｎｍの所定の波長のＵＶ光、約７８０ｎｍ〜約５０００ｎｍの所定の波長のＮＩＲ光を含み、１〜４０ナノ秒のパルス幅及び少なくとも１ｋＨｚの繰返し周波数を有することができ、及び／又は連続波とすることができる。一部の実施形態において、無機膜の厚さは、約１０ｎｍ〜１００マイクロメートルである。一部の実施形態において、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板は、アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス、熱強化ガラス、化学強化ガラス、ボロシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、及びこれ等の組み合わせを含むことができる。一部の実施形態において、本方法は、レーザー光によって形成されたレーザースポットを約１ｍｍ／ｓ〜約１０００ｍｍ／ｓの速度で移動させ、最小限の加熱ゾーンを形成するステップを備えることができる。一部の実施形態において、この速度は、レーザースポットの直径とレーザー光の繰り返し周波数との積を超えることはない。一部の実施形態において、接合するステップは、約５０μｍ〜約１０００μｍの幅を有する接合線を生成することができる。一部の実施形態において、無機膜、第１の基板、又は第２の基板は、接合ステップの前後で、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、８０％超、８０％〜９０％、８５％超、又は９０超の範囲で光学的に透明とすることができる。例示的な加工対象物は、発光ダイオード、有機発光ダイオード、導電リード線、半導体チップ、ＩＴＯリード、パターン電極、連続電極、量子ドット材料、蛍光体、及びこれ等の組み合わせを含み、これに限定されるものではない。

一部の実施形態において、第１の基板の表面に形成された無機膜と、第１の基板と第２の基板との間に保護されたデバイスとを含み、無機膜が第２の基板と接触している、接合デバイスが提供される。かかる実施形態において、デバイスは、第１又は第２の基板中の不純物の組成の関数、及び所定の波長を有するレーザー光で無機膜を局所的に加熱することによる、無機膜の組成の関数として、第１及び第２の基板間に形成された接合部を含んでいる。更に、無機膜、第１の基板、又は第２の基板は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、光を透過することができる。別の実施形態において、無機膜、第１の基板、及び第２の基板の各々は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、光を透過する。一部の実施形態において、無機膜の吸収率は、所定のレーザー波長において、１０％を超えている。一部の実施形態において、無機膜の組成は、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＩＴＯ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｖａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、ＳｎＦ_２、ＺｎＦ_２、及びこれ等の組み合わせであってよいが、これに限定されるものではない。一部の実施形態において、無機膜の組成は、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板の両方のクリープフローを誘発するための活性化エネルギーを下げるように選択することができる。一部の実施形態において、無機膜の組成は、約１０００℃以下、約６００℃以下、又は約４００℃以下の液相温度を有する、レーザー吸収低液相温度材料であってよい。一部の実施形態において、接合部は、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板の両方の残留応力場の積分接合強度より大きい積分接合強度を有することができる。一部の実施形態において、かかる接合部は、凝集破壊によってのみ破壊される。一部の実施形態において、無機膜の組成は、２０〜１００モル％のＳｎＯ、０〜５０モル％のＳｎＦ_２、及び０〜３０モル％のＰ_２Ｏ_５又はＢ_２Ｏ_３を含んでいる。一部の実施形態において、無機膜、並びに第１及び第２の基板は、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、８０％を超える複合内部透過率を有している。第１の基板又は第２の基板中の例示的な不純物は、Ａｓ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｋ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｐ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びこれ等の組み合わせとすることができるが、これに限定されるものではない。一部の実施形態において、第１及び第２の基板は、異なる横寸法、異なる熱膨張係数、異なる厚さ、又はこれ等の組み合わせを有している。一部の実施形態において、第１及び第２の基板の一方が、ガラス又はガラス−セラミックであってよい。勿論、第１及び第２の基板の他方は、ガラス−セラミック、セラミック、又は金属であってよい。一部の実施形態において、無機膜の厚さは、約１０ｎｍ〜１００マイクロメートルである。一部の実施形態において、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板は、アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラス、熱強化ガラス、化学強化ガラス、ボロシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、及びこれ等の組み合わせを含むことができる。一部の実施形態において、無機膜、第１の基板、又は第２の基板は、接合ステップの前後で、約４２０ｎｍ〜約７５０ｎｍにおいて、８０％超、８０％〜９０％、８５％超、又は９０超の範囲で光学的に透明とすることができる。例示的なデバイスは、発光ダイオード、有機発光ダイオード、導電リード線、半導体チップ、ＩＴＯリード、パターン電極、連続電極、量子ドット材料、蛍光体、及びこれ等の組み合わせを含み、これに限定されるものではない。一部の実施形態において、接合部は、閉ループ又は約１度を超える角度で交差する封止線で気密にすることができ、空間的に分離された接合スポットを含むことができ、及び／又は接合部の感熱材料から約１０００μｍ未満に配置することができる。一部の実施形態において、接合部の周囲の複屈折をパターン化することができる。

一部の実施形態において、第１の基板の第１の表面部分に無機膜層を形成するステップ、第１の基板と第２の基板との間に保護するデバイスを配置するステップであって、封止層が第２の基板と接触している、ステップ、及び所定の波長を有するレーザー光で無機膜層、第１の基板、及び第２の基板を局所的に加熱することによって、封止層及び基板を溶融して基板間に封止部を形成するステップを備えた、デバイスを保護する方法が提供される。第１の基板は、ガラス、ガラス−セラミックスを含むことができ、第１の基板は、金属、ガラス−セラミックス、又はセラミックを含むことができる。一部の実施形態において、第１及び第２の基板は、異なる横寸法、異なる熱膨張係数、異なる厚さ、又はこれ等の組み合わせを有している。別の実施形態において、デバイスはＩＴＯリード、パターン電極、又は連続電極であってよいが、これに限定されるものではない。一部の実施形態において、局所的に加熱するステップが、レーザー光のパワーを調整して形成された封止部の損傷を抑制するステップを更に含んでいる。例示的な膜は、低Ｔｇガラスであってよいが、これに限定されず、２０〜１００モル％のＳｎＯ、０〜５０モル％のＳｎＦ_２、及び０〜３０モル％のＰ_２Ｏ_５又はＢ_２Ｏ_３を含んでいる。別の実施形態において、無機膜の組成は、第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板の両方のクリープフローを誘発するための活性化エネルギーを下げるように選択することができる。別の実施形態において、一部の実施形態において、無機膜の組成は、約１０００℃以下、約６００℃以下、又は約４００℃以下の液相温度を有する、レーザー吸収低液相温度材料であってよい。一部の実施形態において、接合するステップが、 第１の基板、第２の基板、又は第１及び第２の基板の両方の残留応力場の積分接合強度より大きい積分接合強度を有する接合部を生成することができる。一部の実施形態において、かかる接合部は、凝集破壊によってのみ破壊される。

レーザー溶接に関連する更なる開示は、参照により全内容が本明細書に組み込まれる、「Ｌａｓｅｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｇｌａｓｓ Ｓｈｅｅｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｌｏｗ Ｍｅｌｔｉｎｇ Ｇｌａｓｓ ｏｒ Ｔｈｉｎ Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ」と題する、Ｄａｂｉｃｈ II他の米国特許出願第２０１５／００２７１６８号明細書、及びＬｏｇｕｎｏｖ他の「Ｌａｓｅｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｇｌａｓｓ Ｓｈｅｅｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｌｏｗ Ｍｅｌｔｉｎｇ Ｇｌａｓｓ ｏｒ Ｔｈｉｎ Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ」と題する国際公開第ＷＯ２０１４／１８２７７６号明細書に見出すことができる。

レーザー溶接封止を有するディスプレイモジュール及びモジュール式ディスプレイ
レーザー溶接を用いて、互いに嵌合させてモジュール式ディスプレイを構成することができるディスプレイモジュールの製造が可能であることが見出された。意外なことに、かかるディスプレイ内の画素は、モジュール内において（モジュール内ピッチ）及びモジュール間わたり（モジュール間ピッチ）均等に離間させることができる。その結果、推奨視聴距離でモジュール式ディスプレイを見る視聴者には、モジュール間の境界が見えない。視聴目的として、かかるモジュール式ディスプレイは、モジュールを持たない同様のサイズのディスプレイと区別がつかない。そして、モジュール式ディスプレイは、製造及び信頼性の上において大きな利点がある。

単一のモジュールを、例えば、時計、電話ディスプレイ、タブレットディスプレイ等の個別のディスプレイとして使用することもできる。かかるモジュールは予想外に小さいベゼルを有し、それによって非常に小さいベゼルを有するデバイスが可能になる。「ベゼル」とは、ディスプレイの活性領域とディスプレイの縁部との間の領域である。ガラス貫通ビア等の適切な電気接続と適切なパッケージングとを組み合わせることによって、デバイスであって、スクリーンの活性領域が、デバイス全体の縁部の画素ピッチ以内に延び、かかる縁部を封止するレーザー溶接部が存在するデバイスを構成することができる。

ＯＬＥＤ及び関連するハイブリッド無機ＯＬＥＤデバイス（ＩＬＥＤ）は、通常、画素の面積より実質的に小さい活性領域を有する画素を利用する。画素の残りの領域は不活性領域である。例えば、ＯＬＥＤの利用可能な面積比である「フィルファクター」は約５０％であって、この場合、ＯＬＥＤは、約５０％のフィルファクターを有していると言われる。この間隔は、視聴者が十分に離れていて、２つのランバート近接光源の遠視野回折が「１つになる」場合、視聴者には認識されない。これが、ディスプレイの画素解像度（例えば、４Ｋ、１０８０Ｐ，７２０Ｐ等）に基づいて、異なるテレビ視聴距離を推奨する図表が使用される理由である。例えば、４Ｋ５０インチ（約１２７ｃｍ）テレビの推奨最小視聴距離は、３フィート３インチ（約９９．０６ｃｍ）である。

一部の実施形態において、不活性領域を使用して、サブディスプレイモジュールから組み立てられた大型テレビのディスプレイを構成することができる。本明細書に記載のレーザー溶接部は、透明、極薄、例えば一部の実施形態において４０〜２００μｍとすることができ、強い封止強度、例えば一部の実施形態において８０〜１２０ＭＰａを有することができる。それ故、ＯＬＥＤ等のデバイスの動作に適した気密ガラスパッケージを製造することができる。これに反し、フリットベースの封止は不透明で厚く（約０．７〜５．０ｍｍ）、比較的弱い封止強度（約９ＭＰａ）を有し、商業的に望ましいディスプレイの間隙ゾーンを封止するには厚過ぎる。

電気接続によって画素に電力が供給される。一部の実施形態において、画素が配置されている基板の縁部まで延びる導電リード線上に、本明細書に記載のレーザー溶接を実施することができる。しかし、特により耐熱性の低い材料を用いて導電リード線上に溶接するときには、ガラス−ガラスのレーザー溶接の実行に利用可能な比較的広範囲のレーザー条件が大幅に縮小されることが多い。そのため、一部の実施形態において、電気接続はモジュールの横方向の縁ではなく、モジュールの裏側を通して行われる。この構成は、ガラス−ガラスのレーザー溶接の実行により広範囲のパラメータを使用することができ、より頑強なモジュール構造構成をもたらすことができる。

一部の実施形態において、モジュール式サブディスプレイパネルが、機械的応力が大幅に軽減された長寿命の気密性能を目指したモノリシックテレビディスプレイ構造に組み立てられる。

大型のテレビディスプレイは、より小型の気密ＯＬＥＤ様モジュールを密集した形状でタイリングすることによって組み立てることができる。理論的には、これ等のモジュール式コンポーネントを使用して、任意の大きい発光領域を有する任意のサイズのテレビを構成することができる。強力かつ極薄のレーザー溶接線を使用することによって、かかるデバイスのフィルファクターから生じるＯＬＥＤ様デバイスの不活性領域を活用することができる。レーザー溶接部は、透明で極薄（約４０〜２００μｍ）で、特にフリットと比較して非常に強い封止強度を有している。サブディスプレイモジュールの周囲にレーザー溶接部を近づけて配置することによって、隣接する画素の活性領域間の距離を、これ等の画素がモジュール内、又はモジュール間に配置するかに関係なく維持してタイリングすることができるため、異なるモジュール式コンポーネント間でも、視聴者にはシームレスに見える。大型のフリット封止ＯＬＥＤテレビディスプレイとは異なり、大型モノリシック基板における長期間の封止応力の蓄積は、遥かに小さいタイルディスプレイに応力を分散させることによって回避される。画素間の周辺封止又は他の不連続な封止に、スポット溶接を追加することによって、パッケージング強度を向上させることができる。サブディスプレイモジュールの背面に３Ｄ貫通孔ビア配列を構築することによって、最適なタイリング及び相互接続バイアスを容易にすることができる。

本明細書において、「溶接」とは、２つの接触基板間に材料を融合することを意味する。薄膜又はフラックスによって仲介されているか否か関わらず、厳密に言えば、融合は基板材料の一般的な相互移動に伴う二次的なものである。溶接は、一方又は両方の基材の溶融温度以上の温度、又はそれより低い温度で達成することができる。低温溶接は、必要に応じて、特定の圧縮を伴うことができる。例えば、低温溶接は、特に熱によって軟化又はペースト状にした後、時には可溶性材料を添加した後、鍛造又は圧縮することによって、金属片を融合することができる。「拡散溶接」という用語を使用して、粘性機構、クリープ、拡散等を含む、かかる低温溶接機構を表すことができる。特定のメカニズム、及び何らかのメカニズムが存在するか否かは、一般的な圧力と温度によって決定される。従って、「界面ＵＶ吸収膜を用いたレーザー溶接」のセクションで説明した、特定の種類のレーザー溶接は、望ましい種類のレーザー溶接であって、それが唯一の「レーザー溶接」ではない。一部の実施形態において、薄い（＜１μｍ）レーザー吸収界面膜を用いて溶接を行うことが望ましい。界面における見かけの「相互拡散」膜は、レーザー光の吸収を助長する薄い界面吸収膜が存在していたか否か、及び「拡散」が移動メカニズムであるか否かに関わらず、基板材料が互いに移動する空間的範囲の説明に使用することができる。

本明細書において、レーザー溶接は、溶接した基板間に直接接合をもたらす。この点において、レーザー溶接は、フリット封止、半田接合封止、ロウ付け等の「間接接合」を形成する他の封止機構とは異なる。故障モードは、直接接合と間接接合の違いを反映していることが多い。「凝集破壊」は「直接接合」において発生する。凝集破壊は、界面封止が強いため、溶接前に基板間に存在していた界面から離れて接合破壊が存在していることを意味する。「接着破壊」は、接合破壊が半田又はフリット材料層自体の内部、あるいは半田又はフリットと基板との間の界面に配置する「間接接合」において発生する。本明細書に記載のレーザー溶接の文脈において、他の種類の溶接と比較した場合、直接接合は一般に間接接合よりも強く、時には桁違いに高いことが分かった。

フリットと「薄いＵＶ吸収（ＵＶＡ）界面膜」との１つの違いは、フリットは熱膨張係数を整合させる充填剤を必要とするのに対し、ＵＶＡ膜は必要としないことである。単に膜を溶融するのとは対照的に、溶接部を形成するのに適したレーザー条件に従う場合、略１μｍ未満でＵＶＡ膜が充填剤を必要としなくなる。一般に、より厚い膜（＞約２μｍ）は、レーザーによって誘起される熱膨張係数の不整合による応力の蓄積が大き過ぎて損傷が生じるため機能しない。通常のフリット層は、熱膨張係数を整合させる充填剤を含んでいるため、厚さが略５〜２０μｍである。レーザー溶接を用い、薄膜と基板との界面での熱膨張の不整合があっても、一部の実施形態が機能する理由について、如何なる理論にも束縛されるものではないが、レーザー溶接中の著しい材料の移動によって効果的に希釈されるためと考えられる。

一部の実施形態において、「溶接」は、溶接後に、第１の基板と第２の基板との間に別の層が配置することなく、第１の基板を第２の基板に気密封止することができる。例えば、溶接プロセスの前に第１の基板と第２の基板との間に薄い光吸収層が存在し得るが、かかる層は界面領域から離間移動することによって著しく希釈され、吸収層がレーザーエネルギーを吸収するので、溶接プロセス中に逆移動によって基板材料を取り込むことができる。かかる移動は、例えば、かかる層の材料が、第1及び第２の基板に拡散することを含み得る。かかる吸収層が最初に存在した場所に応じ、溶接後に、第１及び第２の基板間の溶接領域以外の領域に残留吸収層が存在し得る。

本明細書に記載の一部の実施形態は、多くの利点のうちの少なくとも１つを有する。
ｉ．タイル貼り機能：モジュール式コンポーネントを使用して、任意の大きさの発光領域を有する任意のサイズのテレビを製造することが理論的に可能である。
ｉｉ．細い溶接線により、不活性領域内での溶接が可能である。
ｉｉｉ．大型のフリット封止ＯＬＥＤテレビと異なり、大型のモノリシック基板における長期間にわたる封止応力の蓄積が、タイルディスプレイに応力を分散させることによって回避される。
ｉｖ．３Ｄビアの使用によって、超薄型テレビの設計が容易である。
ｖ．量子ドットベースのＬＥＤが、カラーフィルターの配列又はＬＣＤ構造を必要とない。
ｖｉ．レーザー溶接したガラス−ガラス封止は、フリット封止より遥かに小さい封止幅を有し、かつ遥かに強力な接合を形成し得る。
ｖｉｉ．ビアを介した電気接続により、基板の縁部に延びるリード線及びかかるリード線上の溶接を避けることができ、接合強度を最大にするためのあらゆるレーザー条件の可能性が開ける。
ｖｉｉｉ．長いリード線を避けることができるため、受動マトリックスＯＬＥＤデバイスと比較して電力効率がより良く管理される。
ｉｘ．信頼性の向上−製造不良の「モジュール」を交換することで、所与の任意のテレビディスプレイを「修理」することができる。
ｘ．周辺封止及び画素領域間のスポット溶接又は不連続封止を有するパッケージの強度の向上が可能である。

図１０は例示的な個別の単位セル１１５０を示す図である。図１１は市販の５５インチ（約１４０ｃｍ）ＯＬＥＤテレビの例示的な画素のレイアウト１１００を示す図である。画素のレイアウト１１００は、図１０の画素１１０５を第１の方向Ｄ１及び第１の方向に垂直な第２の方向Ｄ２に繰り返すことによって形成されている。

画素１１０５は、ディスプレイを形成する単位セル又は最小繰り返し単位である。一部の実施形態において、例えば、発光デバイスは、ＯＬＥＤ（有機発光デバイス）又はＱＤ−ＬＥＤ（量子ドット発光ディスプレイ）である。図１０は、第１の方向Ｄ１における第１のＯＬＥＤ１１０６と第２のＯＬＥＤ１１０７との間の距離として定義される、第１の画素内ギャップ１１０９、及び第１の方向Ｄ１における第２のＯＬＥＤ１１０７と第３のＯＬＥＤ１１０８との間の距離として定義される、第２の画素内ギャップ１１１１を有する画素１１０５を示す図である。第１の画素内ギャップ１１０９及び第２の画素内ギャップ１１１１は所望の解像度及びディスプレイの種類に応じて、同様又は異なることができる。

図１０に示すように、各々の画素１１０５は、活性領域及び不活性領域１１０４を有している。画素の活性領域は画素の発光領域を意味する。通常、画素の活性領域は、ＯＬＥＤ、有機及び無機のハイブリッドであるＱＤ−ＬＥＤ、又は無機ＬＥＤ（発光デバイス）を含む）「フィルファクター」を有する任意の発光デバイスの配列を有している。例として、画素１１０５内のＯＬＥＤ１１０６、１１０７、及び１１０８が活性領域と見なされる。一部の実施形態において、隣接画素の活性領域は、第１の方向Ｄ１において、第１のモジュール内分離距離１１１０だけ分離され、第２の方向Ｄ２において、第２のモジュール内分離距離１１２０だけ分離されている。この文脈において、「隣接画素」とは、同一方向において、最も近い画素を意味する。第１のモジュール内分離距離１１１０及び第２のモジュール内分離距離１１２０は、同じ寸法であっても異なる寸法であってもよい。

一部の実施形態において、第１のモジュール内分離距離１１１０の寸法は、２０００μｍ以下、１７５０μｍ以下、１５００μｍ以下、１２５０μｍ以下、１０００μｍ以下、７５０μｍ以下、６００μｍ以下、５００μｍ、以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。一部の実施形態において、第２のモジュール内分離距離１１２０の寸法は、２０００μｍ以下、１７５０μｍ以下、１５００μｍ以下、１２５０μｍ以下、１０００μｍ以下、７５０μｍ以下、６００μｍ以下、５００μｍ、以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。

一部の実施形態において、画素１１０５は、第１の方向Ｄ１に第１のピッチ、及び第２の方向Ｄ２に第２のピッチ１１４０を有している。第１のピッチ１１３０は、第１の方向Ｄ１に隣接する画素上の類似点間の距離と定義することができ、第２ピッチ１１４０は、第２方向Ｄ２に隣接する画素上の類似点間の距離と定義することができる。一部の実施形態において、第１の方向Ｄ１における第１のピッチ１１３０は、５０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上、４００μｍ以上、５００μｍ以上、６００μｍ以上、７００μｍ以上、８００μｍ以上、９００μｍ以上、１０００μｍ以上、１１００μｍ以上、１２００μｍ以上、１３００μｍ以上、１４００μｍ以上、１５００μｍ以上、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。一部の実施形態において、第２の方向Ｄ２における第２０のピッチ１１４０は、５０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上、４００μｍ以上、５００μｍ以上、６００μｍ以上、７００μｍ以上、８００μｍ以上、９００μｍ以上、１０００μｍ以上、１１００μｍ以上、１２００μｍ以上、１３００μｍ以上、１４００μｍ以上、１５００μｍ以上、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。

一部の実施形態において、「フィルファクター」は、画素１１０５の全領域に対する画素の活性領域の比であると定義される。例として、図１１は、約５０％のフィルファクターを有する画素のレイアウトを示している。

ＯＬＥＤディスプレイの解像度は、１インチ当たりの画素数ＰＰＩで表される明確に定義された画素密度パラメータによって定量化することができる。ＰＰＩの逆数は、「ピッチ」に関係するか、又は繰り返しの「単位セル」の長さと幅は、しばしば「画素」と呼ばれ、この場合、画素が正方形であると仮定している。長方形画素、菱形画素、更には「ペンタイル」画素等、別の画素形状も可能である。かかる画素も、繰り返しパターンを有するモジュール式タイルに組み込むことができる。かかる場合、分離距離ｄ_ｓｅｐは、隣接画素の活性領域間の距離である。テレビディスプレイの「解像度」も、しばしば「４Ｋ」、「１０８０Ｐ」、「７２０Ｐ」、又は「ＳＤ」で示される。ディスプレイの大きさは、通常、対角線の寸法で表される。例えば、１０インチ４Ｋテレビは、水平寸法に沿って分布する約４０９６画素、及び垂直寸法に沿って分布する約２１６０画素を有する、１０インチ対角線の発光領域を有する長方形のディスプレイを意味する。以下に示す表１は、４Ｋ〜４０９６画素（高さ）×２１６０画素（幅）、１０８０Ｐ〜１９８０画素（高さ）×１０８０画素（幅）、７２０Ｐ〜１２８０画素（幅）×７２０画素（高さ）、ＳＤ〜６０４画素（高さ）×４８０画素（幅）の異なる解像度を有する、様々なディスプレイについての推奨テレビ視聴距離を示している。例えば、視聴者が４Ｋ５０インチ（約１２７ｃｍ）のテレビの前に座る最小距離は、３フィート３インチ（約９９．０６ｃｍ）であることが分かる。

表示解像度は、画素密度又は１インチ当たりの画素数ＰＰＩによっても定義することができる。以下の式を用いて、特定のサイズと解像度のディスプレイの画素密度ＰＰＩを導き出すことができる。

式１において、ｗｐはディスプレイの幅に沿った画素数、ｈｐは画素の高さに沿った画素数、ｄｐはディスプレイの対角線に沿った画素数、ｄｉはインチ単位のディスプレイの対角線長である。例えば、４Ｋ２１．５インチ（約５４．６ｃｍ）の表示画面のＰＰＩは約２１９である。計算は以下の通りである。

同様に、式１を用いて、表１の下限視聴距離入力を関連するＰＰＩに変換し、以下の表２に一覧として示す。式１におけるＰＰＩとテレビサイズとの逆関係が、表２の任意の列の数値の低下を辿ることによって確認することができる。但し、ＰＰＩの大きさは、テレビのサイズの２乗の平方根に比例し、これは、行に沿って、左の高解像度（＞４Ｋ）から右の低解像度（ＳＤ）まで見渡すことによっておおよそ追跡することができる。ＰＰＩは表示画面のサイズに応じて単純に変化しているように見える。

分離距離はＰＰＩ及びフィルファクターに関連している。そして、個々のセルが裸眼では識別できないほど非常に多くの画素で、表示画面がパックされるＰＰＩがある。２０／２０の視力基準は、平均的な目の最小解像可能細部が、約１「分」であると定義しており、これは、典型的な人の網膜の解像限界に関して学者間で認められている値である。網膜の表示条件を満たす特定のＰＰＩ閾値をＰＰＩ_{２０／２０}と定義する。視聴距離ｄから距離ｓだけ分離した２つの隣接画素に対する最小解像可能細部は、次式によって与えられる。

ここで、視野角ａ／２は、２０／２０の解像限界である１分、１°／６０に設定される。ｓが単純な画素ピッチ又は「単位セル長」であることを認識して、ＰＰＩ_{２０／２０}を次のように定義することができる。

活性エミッタサイズを正式にフィルファクター及びＰＰＩに関連付けて、典型的な人間の網膜の解像限界での分離距離と表示距離との関係を最終的に決定する。図１の定義を用いると以下となる。

次に、分離距離ｄ_ｓｅｐを単に以下のようにフィルファクターに関連付ける。

これから以下の関係を確立する。

あるいは、単純に以下とする。

但し、画素密度ＰＰＩが、式４で確立された「網膜表示」画素密度ＰＰＩ_{２０／２０}を満足する画素表示のみについて検討する。従って、ＰＰＩをＰＰＩ_{２０／２０}に置換すると、前の式８は以下のようになる。

そして、最後に、式４の表現を挿入すると、以下の関係となる。

ここで、式１０を用いて、所与の視聴距離に対し、網膜表示条件を満足するディスプレイに要求される能動発光デバイス間の間隔を関連付けることができる。具体的には、式１０を用いて、表１の下限視聴距離入力を、分離距離ｄ_ｓｅｐを含む以下の表３に変換する。

表３に示すように、同様のテレビ表示画面のサイズの分離距離は、表３の右（ＳＤ）から左（高解像度、＞４Ｋ）かけて減少する。画面サイズの違いによる分離距離は、表３の様々な具体的な解像度を通して、上から下に向かいほぼ直線的に変化する。

一部の実施形態において、第1及び第２のモジュール内分離距離は同じである。第1及び第２の方向におけるモジュール内分離距離の望ましい範囲は、２０００μｍ以下、１５００μｍ以下、１２５０μｍ以下、１０００μｍ以下、７５０μｍ以下、５００μｍ以下、及び３００μｍ以下を含む。第２及び第４の直線縁部に沿って、第１の方向における画素配列の外周と活性領域との間の距離は、第１の方向におけるモジュール内分離距離の半分以下であり、かつ第１及び第３の直線縁部に沿って、第２の方向における画素配列の外周と活性領域との間の距離は、第１の方向におけるモジュール内分離距離の半分以下であることが望ましい。従って、第１の方向及び第２の方向における画素配列の外周と活性領域との間の距離の望ましい範囲は、１０００μｍ以下、７５０μｍ以下、６２５μｍ以下、５００μｍ以下、３７５μｍ以下、２５０μｍ以下、及び１５０μｍ以下を含む。

モジュール内分離距離が２０００μｍ未満（例えば、１６００〜２０００μｍ）であると、１２０インチ（約３０４．８ｃｍ）のＳＤ解像度の画面に略一致するので望ましい。７５０μｍ未満（例えば、６００〜７５０μｍ）のモジュール内分離距離は、大型表示画面の家庭用市場の大部分を占める可能性がある１２０インチ（約３０４．８ｃｍ）の１０８０Ｐ解像度の画面に略一致するので望ましい。５００μｍ未満（例えば、３００〜５００μｍ）のモジュール内分離距離は、大型表示画面の残りの国内市場の殆んどすべてを占める可能性がある１２０インチ（約３０４．８ｃｍ）の４Ｋ解像度の画面に略一致するので望ましい。表から分かるように、他の多くのモジュール内分離距離が望ましい。加えて、レーザー溶接は、特に封止幅がより狭い場合、フリット封止及び半田封止等の他の種類の封止より優れた封止強度及び気密封止特性を提供する。１０００μｍ未満のモジュール内分離距離等の一部の範囲では、レーザー溶接が唯一の使用可能な封止の種類になり得る。そして、本明細書に記載のより大きいモジュール内分離距離に対しても、レーザー溶接は、優れた封止強度及び気密封止特性に関して遥かに優れた封止を提供することができる。

一部の実施形態において、発光デバイスの配列は、赤色ＯＬＥＤ、緑色ＯＬＥＤ、青色ＯＬＥＤ、白色ＯＬＥＤ、赤色ＱＤ−ＬＥＤ、緑色ＱＤ−ＬＥＤ、青色ＱＤ−ＬＥＤ、白色ＱＤ−ＬＥＤ、ＬＥＤ、及びこれ等の組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。例えば、フルカラーのディスプレイは、赤、緑、及び青のＯＬＥＤのグループを含むことができ、単色のディスプレイは、単色ＯＬＥＤを含むことができる。

図１２はモノリシックディスプレイ１３００を示す図である。モノリシックディスプレイ１３００は、モジュールの配列を第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２に組み上げることによって構成することができる。第１のモジュール１３２０は、第１の方向Ｄ１に、第１の直線縁部１３０２及び第３の直線縁部１３０６、並びに第１の方向Ｄ１に垂直な第２の方向Ｄ２に、第２の直線縁部１３０４及び第４の直線縁部１３０８を有している。モジュールは、第１のモジュール１３２０が、第１のモジュール１３２０の第２の直線縁部１３０４及び第２のモジュール１３４０の第４の直線縁部に沿って第２のモジュール１３４０に接合されるように配置される。この文脈において、「接合」とは封止又は溶接の意味で互いに物理的に一体的に接合されることを意味してもしなくてもよい。例えば、モジュールは、共通のバックプレーンに接続することができる。第１の方向Ｄ１において、第１のモジュール１３２０の第２の直線縁部１３０４に沿って外周に最も近い画素の活性領域と、第２のモジュール１３４０の第４の直線縁部１３４８に沿って外周に最も近い画素とは、第１のモジュール間分離距離１３５０によって分離されている。同様に、第２の方向Ｄ２において、第２のモジュール１３４０の第１の線形エッジ１３４２に沿って外周に最も近い画素の活性領域と、第３のモジュール１３６０の第３の直線縁部１３６６に沿って外周に最も近い隣接画素の活性領域とは、第２のモジュール間分離距離１３７０によって分離されている。第１のモジュール間距離１３５０及び第２のモジュール間距離１３７０は、第１のモジュール１３２０及び第２のモジュール１３４０の第１のモジュール内分離距離１１１０から５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲を超えて異なっていない。第１のモジュール内分離距離１１１０、第２のモジュール内分離距離１１２０、第１のモジュール間分離距離１３５０、及び第２のモジュール間分離距離１３７０は例示であって、説明しているモジュールではなく、主として方向Ｄ１又はＤ２によって規定されることに留意されたい。

一部の実施形態において、モジュールは矩形であってよい。「矩形モジュール」は正方形モジュールを含むことができる。「矩形モジュール」は、発光デバイスの配列と外周との間の領域に生じる完全な矩形からの小さいずれを含んでいてもいなくてもよい。かかるずれは、ノッチ、小さい突起、斜角、又は僅かな湾曲を含み得る。例えば、かかるずれは、矩形の様々なモジュールを接合する際、画素と電気接続が予定の位置にくるように、正しく配向（回転させない）するのに役立つ。モジュールが適切に配置されたときにのみ一致する小さい形状のずれを導入することによって、適切な配向を確保することができる。

一部の実施形態において、モジュールが矩形の場合、矩形の各々の長さは、１０ｃｍ以下、３０ｃｍ以下、５０ｃｍ以下、７０ｃｍ以下、９０ｃｍ以下、１１０ｃｍ以下、１３０ｃｍ以下、１５０ｃｍ以下、１７０ｃｍ以下、２００ｃｍ以下、３２０ｃｍ以下、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内であってよい。

一部の実施形態において、第１のモジュール１３２０は、第１の方向Ｄ１において、第１の直線縁部１３０２及び第３の直線縁部１３０６に沿って、並びに第１の方向Ｄ１に垂直な第２の方向Ｄ２において、第２の直線縁部１３０４及び第４の直線縁部１３０８に沿って外周を有している。第１のモジュール１３２０は、第２の方向Ｄ２において、第２の直線縁部１３０４に沿って外周１３０３の一部を有することができる。

図１３Ａは、方向Ｄ１及びＤ２の両方におけるすべての縁部に沿って、発光デバイスの配列とモジュール１３２０の外周との間に配置されたレーザー溶接部１３１８を示す図である。レーザー溶接部１３１８は、第１の方向Ｄ１に溶接幅１３１２（ＷＷ）を有している。レーザー溶接部１３１８は、方向Ｄ１及びＤ２の両方において、すべての縁部に沿って均一な溶接幅１３１２を有することができるが、多少の変形を許容することができる。レーザー溶接部１３１８は、内縁１３１７及び外縁１３１９を有している。レーザー溶接部の「幅」は、長さに対して垂直に測定した距離である。レーザー溶接部は、概して、溶接部の「幅」がモジュールの外周に対して垂直になるように、外周に対して平行に延びている。しかし、例えば角部において、又はディスプレイの外縁において、モジュールが別のモジュールに接合されていない場合、これ等の基準からの逸脱が許容される。一部の実施形態において、レーザー溶接部１３１８の溶接幅１３１２は、５００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１８０μｍ以下、１６０μｍ以下、１４０μｍ以下、１２０μｍ以下、１００μｍ以下、８０μｍ以下、６０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内とすることができる。

図１３Ｂは、第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２において、画素の活性領域に最も近いレーザー溶接部の縁部と定義される内縁１３１７、並びに第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２において、第１のモジュール１３２０の外縁に最も近いレーザー溶接部の縁部と定義される外縁１３１９を有するレーザー溶接部１３１８を示す図である。図１３Ｂに示す他の寸法には以下を含んでいる。
ａ．第１の方向Ｄ１において：
ｉ．レーザー溶接部１３１８の内縁１３１７と内縁１３１７に最も近い画素の活性領域との間の距離として定義される、第１の活性領域−溶接間距離１３１４（ＡＷ_１）。
ｉｉ．レーザー溶接部１３１８の外縁１３１９と、第１のモジュール１３２０の第２の直線縁部１３０４に沿って、外縁１３１９に最も近い外周の一部との間の距離と定義される第１の溶接部−外周間距離１３１５（ＷＰ_１）。
ｉｉｉ．外周に最も近い画素の活性領域と、第１のモジュール１３２０の第２の直線縁部１３０４に沿った外周自体との間の距離と定義される、第１の活性領域−外周間距離１３１６（ＡＰ_１）。換言すれば、第１の活性領域−外周間距離１３１６は、以下のように数学的に定義することができる。

ＡＰ_１＝（ＡＷ_１＋ＷＷ＋ＷＰ_１）
ｉｖ．第１のモジュール１３２０の外周に最も近い画素の活性領域から、第２のモジュール１３４０の第１の方向Ｄ１に平行な隣接する画素の活性領域までの２つの類似点間の距離として定義される、第１のモジュール間分離距離１３５０。
ｂ．第２の方向Ｄ２において：
ｉ．レーザー溶接部１３１８の内縁１３１７と内縁１３１７に最も近い画素の活性領域との間の距離として定義される、第２の活性領域−溶接間距離１３１３（ＡＷ_２）。
ｉｉ．レーザー溶接部１３１８の外縁１３１９と、第１のモジュール１３２０の第１の直線縁部１３０２に沿って、外縁１３１９に最も近い外周の一部との間の距離として定義される、第２の溶接部−外周間距離１３１５（ＷＰ_２）。
ｉｉｉ．外周に最も近い画素の活性領域と、第１のモジュール１３２０の第１の直線縁部１３０２に沿った外周自体との間の距離と定義される、第２の活性領域−外周距離１３０７（ＡＰ_２）。換言すれば、第２の活性領域−外周間距離１３０７も、以下のように数学的に定義することができる。

ＡＰ_２＝（ＡＷ_２＋ＷＷ＋ＷＰ_２）
一部の実施形態において、第１の活性領域−溶接間距離１３１４（ＡＷ_１）は、溶接幅の少なくとも５０％、溶接幅の少なくとも６０％、溶接幅の少なくとも７０％、溶接幅の少なくとも８０％、溶接幅の少なくとも９０％、溶接幅の少なくとも１００％、溶接幅の少なくとも１５０％、溶接幅の少なくとも２００％、溶接幅の少なくとも２５０％、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内とすることができる。一部の実施形態において、第２の活性領域−溶接間距離１３１３（ＡＷ_２）は、溶接幅の少なくとも５０％、溶接幅の少なくとも６０％、溶接幅の少なくとも７０％、溶接幅の少なくとも８０％、溶接幅の少なくとも９０％、溶接幅の少なくとも１００％、溶接幅の少なくとも１５０％、溶接幅の少なくとも２００％、溶接幅の少なくとも２５０％、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内とすることができる。

一部の実施形態において、第１の溶接部−外周間距離１３１５（ＷＰ_１）は、０μｍ以上、１μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、４０μｍ以上、４５μｍ以上、 ５０μｍ以上、７０μｍ以上、９０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内とすることができる。一部の実施形態において、第２の溶接部−外周間距離１３１５（ＷＰ_２）は、０μｍ以上、１μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、４０μｍ以上、４５μｍ以上、 ５０μｍ以上、７０μｍ以上、９０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内とすることができる。一部の実施形態において、適切な溶接と切断技術を用い、外周を画成する切断が、溶接に接触する可能性があり、その場合には溶接部−外周間距離はゼロであってよい。

一部の実施形態において、レーザー溶接部の全体の幅は、外周から５００μｍ以内に配置されている。本明細書において、「レーザー溶接部の全体の幅」とは、検討されている外周の特定部分における溶接幅１３１２を意味する。レーザー溶接部の全体の幅は、約６０μｍ〜２０００μｍ、例えば６０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍ、１５００μｍ、２０００μｍ、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内とすることができる。

図１４は、互いに接合された矩形モジュールの２×２の配列から成る、例示的な単色ディスプレイ１５００を示す図である。第１の単色モジュール１５１０は、第１の方向Ｄ１及び第１の方向Ｄ１に垂直な第２の方向Ｄ２に反復した単色発光デバイス１５０５を含んでいる。

図１５に示すように、別の配列において、第１のモジュール内分離距離１１１０及び第２のモジュール内分離距離１１２０が、第１のモジュール間分離距離１３５０及び第２のモジュール間分離距離１３７０と同等又は差が２０％以下となるように、第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２に、赤色ＯＬＥＤ又は赤色ＩＬＥＤ、青色ＯＬＥＤ又は青色ＩＬＥＤ、及び緑色ＯＬＥＤ又は緑色ＩＬＥＤを配列して、多色モジュール式ディスプレイ１６００を形成することができる。モジュールの外周と活性領域との間に極薄のレーザー溶接線を正確に配置する能力によって、モジュールのタイル張りが可能になり、複数のモジュールに跨っても視聴者にはシームレスに見える、モジュール式ディスプレイを構成することができる。

図１６Ａは、貫通ビアホール付き受動マトリックスＯＬＥＤモジュール１７００のガラス基板１７０５の上面図であって、貫通ビアホールの配列を示す図である。孔の配列は、第１の方向におけるアノードビア１７１０と呼ぶ、アノードバイアス用の複数の電気接続、及び第１の方向に垂直な第２の方向におけるカソードビア１７２０と呼ぶ、カソードバイアス用の複数の電気接続を可能にする。貫通ビアホールは３Ｄビアとも称する。貫通孔は、第１の方向Ｄ１の一方の直線縁部、及び第２の方向Ｄ２の一方の直線縁部に沿って、外周方向及び外周の内側に配置されている。図１６Ｂは貫通ビアホールが形成されたガラス基板１７０５の三次元図である。

図１６Ａ及び１６Ｂは、モジュール１７００の縁部に沿って配置されたアノードビア１７１０及びカソードビア１７２０を示しているが、ビアは任意の適切な位置に配置することができる。例えば、電気接続部と外周溶接部との間の重なりは、ビアを外周溶接部の内側に配置することによって回避することができる。不活性領域はモジュール全体に存在しているので、ビア及びビアと１つ以上の画素の活性領域との電気接続を外周溶接部の内側に配置するのに十分な不活性領域が存在している。あるいは、モジュールの所望の発光特性を妨げない場合には、ビアを外周溶接部の内側の画素の活性領域の下部に配置することができる。例えば、第２の基板を介して視聴者に対して光を放射するディスプレイの場合、ビアを第１の基板の活性領域の下に配置することができる。

図１７はＯＬＥＤ素子を簡略化した断面図である。ＯＬＥＤスタックとも呼ばれるＯＬＥＤ素子は、パターン化したＩＴＯアノード層１８２０をコーティングした第１の透明基板１８１０、パターン化したＩＴＯアノード層１８２０の上に接触配置した第１の有機層１８３０、第１有機層１８３０上に接触配置した第２有機層１８４０、カソードコンタクトとして、第２の有機層１８４０の上に接触配置した導電性カソード金属層１８５０、及びカソード金属層１８５０の上に配置した第２の基板１８６０であって、第１の透明基板と第２の基板との間に気密封止が形成されるように、第１の透明基板１８１０にレーザー溶接することができる第２の基板から構成されている。

一部の実施形態において、第１の基板１８１０は、透明ガラス基板、透明ガラスセラミック基板、ガラス基板を覆う透明無機フィルム、ガラスセラミック基板を覆う透明無機フィルム、及びこれ等の組み合わせを含んでいる。

一部の実施形態において、ＩＴＯアノード層１８２０が透明基板１８１０上にコーティングされ、デバイスを動作させるアノードコンタクトとして機能する。ＩＴＯ薄膜は、スパッタ蒸着、電子ビーム蒸着、熱蒸着、化学蒸着、物理蒸着、及びこれ等の組み合わせのリストのうちの１つの方法によって蒸着することができるが、これに限定されるものではない。例えば、ＩＴＯ薄膜は、１００ｎｍの厚さ、１０Ω／□（オーム／スクエア）のシート抵抗、及び４００〜７５０ｎｍの可視波長範囲で８５％を超える光透過率を有することができる。

第１の有機層１８３０及び第２の有機層１８４０を合わせて有機スタック１８４５と呼ぶことができる。有機スタック１８４５は、正孔輸送層、電子輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子ブロック層、正孔注入層、電子注入層、及びこれ等の組み合わせを含むが、これに限定されるものではない。

導電性カソード金属層１８５０は、カソードコンタクトとも呼ばれ、有機スタック上に堆積される。カソード金属層１８５０は、スパッタ蒸着、電子ビーム蒸着、熱蒸着、化学蒸着、物理蒸着、及びこれ等の組み合わせのリストのうちの１つの方法によって蒸着することができるが、これに限定されるものではない。カソード金属層１８５０の上に配置された第２の基板１８６０は、透明ガラス基板、透明ガラスセラミック基板、ガラス基板を覆う透明無機フィルム、ガラスセラミック基板を覆う透明無機フィルム、及びこれ等の組み合わせを含んでいる。

図１８は、第１の方向Ｄ１及び第１の方向に垂直な第２の方向に反復されたＲ−Ｇ−Ｂ画素配列１９２０を含んでいる、単一モジュールのＲ−Ｇ−Ｂディスプレイ１９００を示す図である。単一のＲＧＢモジュール１９１０自体は、０〜０．１インチ（０〜約０．２５ｃｍ）、０〜１インチ（０〜約２．５４ｃｍ）、０〜５インチ（０〜約１２．７ｃｍ）、０〜１０インチ（０〜約２５．４ｃｍ）、０〜２０インチ（０〜約５０．８ｃｍ）、０〜３０インチ（０〜約７６．２ｃｍ）、０〜４０インチ（０〜約１０１．６ｃｍ）、０〜５０インチ（０〜約１２７ｃｍ）、０〜６０インチ（０〜約１５２．４ｃｍ）、０〜７０インチ（０〜約１７７．８ｃｍ）、０〜８０インチ（０〜約２０３．２ｃｍ）０〜９０インチ（０〜約２２８．６ｃｍ）、０〜１００インチ（０〜約２５４ｃｍ）、０〜１１０インチ（０〜約２７９．４ｃｍ）、０〜１２０インチ（０〜約３０４．８ｃｍ）、０〜２００インチ（０〜約５０８ｃｍ）、０〜５００インチ（０〜約１２７０ｃｍ）、０〜１０００インチ（０〜約２５４０ｃｍ）、又はこれ等の値の任意の２つを端点として有する任意の範囲内の任意の理論上のサイズの個別のディスプレイであってよい。

図１９Ａは受動マトリックスＯＬＥＤ素子の上面図である。フォトリソグラフィによって、第１の基板上にＩＴＯアノード層１８２０をパターン化し、個々のレーストラックとアノードビア１７１０との間にオーミック接触が達成されるように、アノードレーストラックパターンを形成することができる。ＩＴＯアノード層１８２０の上に、有機スタック１８４５の薄膜が接触配置される。カソード金属層１８５０をＩＴＯアノード層１８２０と同様のレーストラックパターンにパターン化することができるが、カソードビア１７２０とオーミック接触するように、アノードレーストラックパターンに対して直角に配向される。図１９Ｂは受動マトリックスＯＬＥＤ素子の三次元図である。

図１７〜１９は、特定の電極構造を有する特定のＯＬＥＤ構造を示しているが、図示のものと異なるＯＬＥＤ構造を含む、任意の適切な発光構造を用いることができる。そして、任意の適切な電極構造を用いることができる。非限定的な例には、別々の正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層、並びにこれ等の任意の組み合わせ又はサブセットを含む、様々な層を有するＯＬＥＤが含まれる。非限定的な例には、ＱＤ−ＬＥＤ及び無機ＬＥＤ等の異なる種類の発光デバイスも含まれる。非限定的な例には、受動マトリックス及び能動マトリックスディスプレイが含まれる。

受動マトリックスＯＬＥＤ構造を用いてモジュールを構築することができる。構築が完了したとき、モジュールは、潜在的により多くの画素を有する、第１のモジュール１３２０のように見え得る。例えば、参照により全内容が本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ ａｒｒａｙｓ ｏｆ ｈｏｌｅｓ ｉｎ ｇｌａｓｓ」と題する、米国特許第９２７８８８６号明細書、及び「Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ｍｉｃｒｏ−ｈｏｌｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｇｌａｓｓ」と題する、米国特許第９３２１６８０号明細書に記載のレーザー損傷及びエッチング手順を用いて、１００ｍｍ四方のイーグルＸＧ（ＥＸＧ）ガラス基板（第１の基板）の周囲に沿って３Ｄビアを設けることができる。得られた孔プレートの裏側は、貫通孔に薄い銅を堆積させて「シード」することができ、次いで銅の電気めっきプロセスを用いて充填することができる。かかる銅が充填された貫通孔には２つのライン、即ち、 一方はアノードバイアス供給用、他方はカソードバイアスの供給用であってよい。これ等の充填ビアのラインは、基板の縁部に沿って外周方向に、かつレーザー溶接部を収容するために縁部からずらして配置することができる。別の配列を用いることができる。得られた３Ｄビアを有する１００ｍｍのＥＸＧ正方形基板を次に洗浄し、フォトリソグラフィによってパターン化し、透明導電性ＩＴＯアノード「レーストラック」配列パターン（幅１ｍｍ、厚さ１００ｎｍ、１０Ω／□）をスパッタリングすることができる。個々のレーストラックと３Ｄビアとの間にオーミック接触が達成されるようにレーストラックパターンを堆積することができる。次いで、約６０ｎｍのＮＰＤ（正孔輸送層）と約６０ｎｍのＡｌＱ３（電子輸送層）の２つの有機層から成る単純なＯＬＥＤスタックをアノードアレイパターン上に堆積させることができる。「対応する」カソード金属配列層（Ｍｇ）を有機層の上に堆積させることができるが、アノードの配列に対して垂直に配向され、ビア貫通孔の異なる行とオーミック接触するように堆積される。低融点ガラスをコーティングした上部カバープレート（第２の基板）をアルゴングローブボックスに入れ、ＯＬＥＤ構造一緒に組み立てることができる。次に、カバープレートとＯＬＥＤとの組立体の外周に沿って、細い４０μｍのレーザー溶接線を適用して、サブディスプレイモジュールの製造手順を完了する。

４つ（又はそれ以上）のかかるモジュールを、より大きいディスプレイ組立体に組み上げることができる。例示的な寸法を使用して、４つの１００ｍｍ四方のサブディスプレイモジュールを、サブディスプレイモジュールの細い空白の外周を利用することによって２×２の密にパックした組立体とすることができる。サブディスプレイモジュールの裏面は、適切な相互接続バイアスを容易にするためにリボンコネクタを使用することができる。プログラマブルバイナリＴＴＬ Ｉ／Ｏバスは、アノード及びカソードリボン配列に取り付けられた駆動回路配列に入力を与えて画素切替えを行うことができる。モジュールとディスプレイを実際に組み上げることはしなかった。

同一又は機能的に類似の要素には同様の参照番号が付してある、添付図面に示される実施形態を参照して、本開示の実施の形態が本明細書に詳細に説明してある。「１つの実施形態」、「実施形態」、「一部の実施形態」、「特定の実施形態」等の言及は、説明された実施形態が特定の機能、構造、または特性を含み得ることを示すが、各々の実施形態が必ずしも特定の機能、構造、又は特性を含んでいる訳ではない。更に、かかる表現は必ずしも同じ実施形態を指している訳ではない。更に、特定の機能、構造、又は特性が実施形態に関連して記述されている場合、明示的に記述されているか否かに関わらず、別の実施形態に関連してかかる機能、構造、又は特性に影響を及ぼすことは当業者の知識の範囲内であると考える。

本明細書に上限値及び下限値を含む数値範囲が列挙されている場合、特定の状況において別段の定めがない限り、その範囲はその端点、並びにその範囲内のすべての整数及び分数を含むことを意図している。特許請求の範囲は、範囲を定義するときに列挙された特定の値に限定されることを意図するものではない。更に、量、濃度、又は他の値若しくはパラメータが、範囲、１つ以上の好ましい範囲、又は上限値及び下限値のリストとして与えられている場合、個別に開示されているか否かに関わらず、任意の上限値又は好ましい値及び任意の下限値又は好ましい値の任意の対から形成される、すべての範囲を具体的に開示しているものとして理解されたい。最後に、「約」という用語が範囲の値又は端点の記述に使用されている場合、本開示は記述されている特定の値又は端点を含むものと理解されたい。範囲の数値又は端点に「約」が記述されているか否かに関わらず、範囲の数値又は端点は、「約」で修飾された実施形態、及び「約」で修飾されていない実施形態の２つを含んでいることを意図している。

本明細書において、「約」という用語は、量、大きさ、調剤、パラメータ、並びに他の量及び特性が正確ではなく、かつ必ずしも正確である必要はないが、許容範囲、変換係数、四捨五入、測定誤差等、並びに当業者周知の他の要因を反映して、必要に応じ、おおよそ及び／又はより大きくてもより小さくてもよいことを意味する。

本明細書において、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は開放移行句である。移行句「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」に続く要素のリストは非排他的なリストであって、リストに具体的に列挙されているものの他に要素が配置することができる。

本明細書において、「又は」という用語は包含的であって、より具体的には、句「Ａ又はＢ」は、「Ａ、Ｂ、又はＡとＢの両方」を意味する。本明細書において排他的な「又は」は、例えば、「Ａ又はＢのいずれか」及び「Ａ又はＢのうちの１つ」等の用語によって示される。

要素又はコンポーネントを説明する不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、これ等の要素又はコンポーネントの１つ又は少なくとも１つが存在していることを意味する。これ等の冠詞は、慣例的に修飾名詞が単数名詞であることを意味するのに使用されるが、本明細書における冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、特定の状況において別段の定めがない限り、複数も含んでいる。同様に、本明細書において、定冠詞「ｔｈｅ」も、特定の状況において別段の定めがない限り、修飾名詞が単数でも複数でも構わないことを意味している。

「ｗｈｅｒｉｎ」という用語は、構造の一連の特徴を列挙するための開放移行句である。

実施例は、本開示を例示するものであって、限定するものではない。当分野で通常目にし、当業者には明らかであろう様々な条件及びパラメータの他の適切な改良及び変更は、本開示の精神及び範囲に属するものである。

本明細書において、様々な実施形態を説明してきたが、これ等は単なる例示であって、限定するものではない。本明細書に示す教示及び案内に基づく変更及び改良は、開示した実施形態の均等物の意味及び範囲に属することを意図していることは明らかであろう。従って、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に開示の実施形態の外観及び詳細に対し、様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。本明細書記載の実施形態の要素は、必ずしも相互に排他的ではないが、当業者によって理解されるように様々なニーズを満たすために交換することができる。

本明細書における表現又は用語は、説明を目的とするものであって、限定を目的とするものではないことを理解されたい。本開示の広がり及び範囲は、前述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきものである。

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
少なくとも１つのモジュールを備えた装置であって、各々のモジュールが、
第１の基板と、
前記第１の基板の上に配置された第２の基板と、
外周と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間の前記外周の内側に配置され、各々が活性領域及び不活性領域を有する画素配列であって、第１の方向において、隣接画素の前記活性領域間に第１のモジュール内分離距離を有する画素配列と、
前記画素の前記活性領域と前記外周との間に配置されるように、前記外周の一部に沿って前記第１の基板を前記第２の基板に気密封止しているレーザー溶接部であって、前記第１の方向における前記画素の前記活性領域と前記外周との距離が、前記第１のモジュール内分離距離の５０％以下である溶接部と、
を有する装置。

実施形態２
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部の全体の幅が、前記外周から５００μｍ以内に配置されている、実施形態１記載の装置。

実施形態３
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部の全体の幅が、前記外周から２００μｍ以内に配置されている、実施形態２記載の装置。

実施形態４
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部の全体の幅が、前記外周から１００μｍ以内に配置されている、実施形態３記載の装置。

実施形態５
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部と前記画素配列の前記活性領域との距離が、前記レーザー溶接部の幅の少なくとも５０％である、実施形態１記載の装置。

実施形態６
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部と前記画素配列の前記活性領域との距離が、前記レーザー溶接部の幅の少なくとも１００％である、実施形態５記載の装置。

実施形態７
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部と前記画素配列の前記活性領域との距離が、前記レーザー溶接部の幅の少なくとも２００％である、実施形態６記載の装置。

実施形態８
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部が、５００μｍ未満の幅を有する、実施形態１記載の装置。

実施形態９
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部が、２００μｍ未満の幅を有する、実施形態８記載の装置
実施形態１０
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部が、１００μｍ未満の幅を有する、実施形態９記載の装置。

実施形態１１
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部と前記外周との距離が５０μｍ以下である、実施形態１記載の装置。

実施形態１２
前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部が、前記第１の基板を前記第２の基板に直接接合している、実施形態１記載の装置。

実施形態１３
前記外周の前記一部が全外周である、実施形態１記載の装置。

実施形態１４
各々のモジュールが、前記第１の方向に、第１の直線縁部及び第３の直線縁部を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に、第２の直線縁部及び第４の直線縁部を有する矩形であり、
前記画素配列が、前記第１の方向に、第１のモジュール内分離距離を有し、前記第２の方向に、第２のモジュール内分離距離を有する発光デバイスの配列を含む、
実施形態１記載の装置。

実施形態１５
前記第１のモジュール内分離距離が２０００μｍ以下、
前記第２のモジュール内分離距離が２０００μｍ以下、
前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が１０００μｍ以下、及び
前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が１０００μｍ以下、
である、実施形態１４記載の装置。

実施形態１６
前記第１のモジュール内分離距離が１５００μｍ以下、
前記第２のモジュール内分離距離が１５００μｍ以下、
前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が７５０μｍ以下、及び
前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が７５０μｍ以下、
である、実施形態１４記載の装置。

実施形態１７
前記第１のモジュール内分離距離が１２５０μｍ以下、
前記第２のモジュール内分離距離が１２５０μｍ以下、
前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が６２５μｍ以下、及び
前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が６２５μｍ以下、
である、実施形態１４記載の装置。

実施形態１８
前記第１のモジュール内分離距離が１０００μｍ以下、
前記第２のモジュール内分離距離が１０００μｍ以下、
前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が５００μｍ以下、及び
前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が５００μｍ以下、
である、実施形態１４記載の装置。

実施形態１９
前記第１のモジュール内分離距離が７５０μｍ以下、
前記第２のモジュール内分離距離が７５０μｍ以下、
前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が３７５μｍ以下、及び
前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が３７５μｍ以下、
である、実施形態１４記載の装置。

実施形態２０
前記第１のモジュール内分離距離が５００μｍ以下、
前記第２のモジュール内分離距離が５００μｍ以下、
前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が２５０μｍ以下、及び
前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が２５０μｍ以下、
である、実施形態１４記載の装置。

実施形態２１
前記第１のモジュール内分離距離が３００μｍ以下、
前記第２のモジュール内分離距離が３００μｍ以下、
前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が１５０μｍ以下、及び
前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が１５０μｍ以下、
である、実施形態１４記載の装置。

実施形態２２
前記少なくとも１つのモジュールが、第１のモジュール及び第２のモジュールを含み、
前記第１のモジュールが、前記第１のモジュールの前記第２の直線縁部、及び前記第２のモジュールの前記第４の直線縁部に沿って、前記第２のモジュールに接合され、
前記第１の方向における、前記第１のモジュールの画素の活性領域と前記第２のモジュールの隣接画素の活性領域とのモジュール間分離距離の、前記第１の方向における、前記第１のモジュールのモジュール内分離距離、及び前記第１の方向における、前記第２のモジュールの前記モジュール内分離距離からの差が２０％以下である、
実施形態１４記載の装置。

実施形態２３
ディスプレイであって、
前記モジュールの二次元配列、及び
前記第１の方向に複数の行、及び前記第２の方向に複数の列を有する、前記二次元配列モジュールの全体に広がる画素の二次元配列を有し、
前記第１の方向の各々の行において、モジュール間又はモジュール内に関わらず、隣接画素の各々の対の活性領域間の分離距離の、平均モジュール間分離距離からの差が１０％以下であり、
前記第２の方向の各々の列において、モジュール間又はモジュール内に関わらず、隣接画素の各々の対の活性領域間の分離距離の、平均モジュール間分離距離からの差が１０％以下であり、
２つのモジュールが接合されている各々の線に関し、該線に垂直な第１の方向に、前記線を横断して隣接する画素の活性領域間の分離距離の、前記第１の方向における、２つのモジュールの各々の内部画素の活性領域間の平均分離距離からの差が１０％以下である、
ディスプレイを備えた、実施形態１４記載の装置。

実施形態２４
画素内の第１の方向における前記発光デバイス間の前記分離距離が、１０〜４００μｍである、実施形態１記載の装置。

実施形態２５
前記モジュールが矩形であり、前記矩形の各々の辺が１０ｃｍ未満の長さを有する、実施形態１４記載の装置。

実施形態２６
１つのみのモジュールを有し、前記１つのモジュールが、１つのみの第１の基板及び１つのみの第２の基板を有している、実施形態１記載の装置。

実施形態２７
前記第１の基板を通して、前記発光デバイスの配列に形成された複数の電気接続を更に備えた、実施形態１記載の装置。

実施形態２８
前記モジュールの前記外周から前記発光デバイスの配列に形成された複数の電気接続を更に備えた、実施形態１記載の装置。

実施形態２９
前記発光デバイスが、有機発光デバイス、ハイブリッド量子ドット有機発光デバイス、及び量子ドット有機発光デバイスから成る群より選択される、請求項１記載の装置。

実施形態３０
外周を有する第２の基板と第１の基板との間に少なくとも１つのレーザー溶接部を形成することによって、前記第２の基板を前記第１の基板にレーザー溶接するステップを備えた方法であって、
前記外周の少なくとも一部に沿って、前記レーザー溶接部の全体の幅が、前記外周から５００μｍ以内に配置され、
発光デバイスの配列が、前記第１の基板と前記第２の基板との間の前記外周の内側に配置される、
方法。

実施形態３１
前記溶接プロセス中に、前記第１の基板又は前記第２の基板上の薄いＵＶ吸収膜が、ＵＶレーザーエネルギーを吸収する、実施形態３０記載の方法。

実施形態３２
前記レーザープロセス中に、前記第１の基板又は前記第２の基板の少なくとも一方が、前記レーザー溶接部を形成するのに十分なＵＶレーザーエネルギーを吸収する、実施形態３０記載の方法。

実施形態３３
前記レーザー溶接部が、前記第１の基板と前記第２の基板との間に、前記発光デバイスの配列を気密封止し、
前記レーザー溶接部が、前記外周の全体に沿って延び、前記外周の全体に沿って、前記外周から５００μｍ以内に配置されている、実施形態３０記載の方法。

１１０４ 不活性領域
１１０５ 画素
１１０６、１１０７、１１０８ ＯＬＥＤ
１１５０ 単位セル
１１１０ 第１のモジュール内分離距離
１１２０ 第２のモジュール内分離距離
１１３０ 第１のピッチ
１１４０ 第２のピッチ
１３００ モノリシックディスプレイ
１３０２、１３０４、１３０６、１３０８ 直線縁部
１３１２ 溶接幅
１３１８ レーザー溶接部
１３２０、１３４０、１３６０、１３８０ モジュール
１３５０ 第１のモジュール間分離距離
１３７０ 第２のモジュール間分離距離
１７００ 受動マトリックスＯＬＥＤモジュール
１７０５ ガラス基板
１７１０ アノードビア
１７２０ カソードビア
１８１０ 第１の透明基板
１８２０ ＩＴＯアノード層
１８４５ 有機スタック
１８５０ 導電性カソード金属層
１８６０ 第２の基板

Claims (15)

1. 少なくとも１つのモジュールを備えた装置であって、各々のモジュールが、
   第１の基板と、
   前記第１の基板の上に配置された第２の基板と、
   外周と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間の前記外周の内側に配置され、各々が活性領域及び不活性領域を有する画素配列であって、第１の方向において、隣接画素の前記活性領域間に第１のモジュール内分離距離を有する画素配列と、
   前記画素の前記活性領域と前記外周との間に配置されるように、前記外周の一部に沿って前記第１の基板を前記第２の基板に気密封止しているレーザー溶接部であって、前記第１の方向における前記画素の前記活性領域と前記外周との距離が、前記第１のモジュール内分離距離の５０％以下である溶接部と、
   を有することを特徴とする装置。
2. 前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部の全体の幅が、前記外周から５００μｍ以内に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部と前記画素配列の前記活性領域との距離が、前記レーザー溶接部の幅の少なくとも５０％であることを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
4. 前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部が、５００μｍ未満の幅を有することを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項記載の装置。
5. 前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部と前記外周との距離が、５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜４いずれか１項記載の装置。
6. 前記外周の前記一部に沿って、前記レーザー溶接部が、前記第１の基板を前記第２の基板に直接接合していることを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項記載の装置。
7. 各々のモジュールが、前記第１の方向に、第１の直線縁部及び第３の直線縁部を有し、前記第１の方向に垂直な第２の方向に、第２の直線縁部及び第４の直線縁部を有する矩形であり、
   前記画素配列が、前記第１の方向に、第１のモジュール内分離距離を有し、前記第２の方向に、第２のモジュール内分離距離を有する発光デバイスの配列を含む、
   ことを特徴とする、請求項１〜６いずれか１項記載の装置。
8. 前記第１のモジュール内分離距離が２０００μｍ以下、
   前記第２のモジュール内分離距離が２０００μｍ以下、
   前記第２及び第４の直線縁部に沿って、前記第１の方向における、前記外周と前記画素配列の活性領域との距離が１０００μｍ以下、及び
   前記第１及び第３の直線縁部に沿って、前記第２の方向における、前記外周と前記画素配列の前記活性領域との距離が１０００μｍ以下、
   であることを特徴とする、請求項７記載の装置。
9. 前記少なくとも１つのモジュールが、第１のモジュール及び第２のモジュールを含み、
   前記第１のモジュールが、前記第１のモジュールの前記第２の直線縁部、及び前記第２のモジュールの前記第４の直線縁部に沿って、前記第２のモジュールに接合され、
   前記第１の方向における、前記第１のモジュールの画素の活性領域と前記第２のモジュールの隣接画素の活性領域とのモジュール間分離距離の、前記第１の方向における、前記第１のモジュールのモジュール内分離距離、及び前記第１の方向における、前記第２のモジュールの前記モジュール内分離距離からの差が２０％以下である、
   ことを特徴とする、請求項７記載の装置。
10. ディスプレイであって、
    前記モジュールの二次元配列、及び
    前記第１の方向に複数の行、及び前記第２の方向に複数の列を有する、前記二次元配列モジュールの全体に広がる画素の二次元配列を有し、
    前記第１の方向の各々の行において、モジュール間又はモジュール内に関わらず、隣接画素の各々の対の活性領域間の分離距離の、平均モジュール間分離距離からの差が１０％以下であり、
    前記第２の方向の各々の列において、モジュール間又はモジュール内に関わらず、隣接画素の各々の対の活性領域間の分離距離の、平均モジュール間分離距離からの差が１０％以下であり、
    ２つのモジュールが接合されている各々の線に関し、該線に垂直な第１の方向に、前記線を横断して隣接する画素の活性領域間の分離距離の、前記第１の方向における、２つのモジュールの各々の内部画素の活性領域間の平均分離距離からの差が１０％以下である、
    ディスプレイを備えた、
    ことを特徴とする、請求項７記載の装置。
11. 画素内の第１の方向における前記発光デバイス間の前記分離距離が、１０〜４００μｍであることを特徴とする、請求項１〜１０いずれか１項記載の装置。
12. 外周を有する第２の基板と第１の基板との間に少なくとも１つのレーザー溶接部を形成することによって、前記第２の基板を前記第１の基板にレーザー溶接するステップを備えた方法であって、
    前記外周の少なくとも一部に沿って、前記レーザー溶接部の全体の幅が、前記外周から５００μｍ以内に配置され、
    発光デバイスの配列が、前記第１の基板と前記第２の基板との間の前記外周の内側に配置されている、
    ことを特徴とする方法。
13. 前記溶接プロセス中に、前記第１の基板又は前記第２の基板上の薄いＵＶ吸収膜が、ＵＶレーザーエネルギーを吸収することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
14. 前記レーザープロセス中に、前記第１の基板又は前記第２の基板の少なくとも一方が、前記レーザー溶接部を形成するのに十分なＵＶレーザーエネルギーを吸収することを特徴とする、請求項１２又は１３記載の方法。
15. 前記レーザー溶接部が、前記第１の基板と前記第２の基板との間に、前記発光デバイスの配列を気密封止し、
    前記レーザー溶接部が、前記外周の全体に沿って延び、前記外周の全体に沿って、前記外周から５００μｍ以内に配置されている、
    ことを特徴とする、請求項１２〜１４いずれか１項記載の方法。

Images