TWI789335B

TWI789335B - 包括透明密封件的裝置及製作該等密封件的方法

Info

Publication number: TWI789335B
Application number: TW105127362A
Authority: TW
Inventors: 馬修約翰德奈卡; 尹朵拉吉特杜塔; 莎莉伊麗莎白柯佛; 史蒂芬路夫維奇洛古諾夫; 馬克亞歷山卓克薩達
Original assignee: 美商康寧公司
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2023-01-11
Also published as: TWI790177B; KR102669612B1; KR20180048800A; TW202243781A; US20190022782A1; TW201713996A; CN107949926B; EP3345231B1; EP3345231A1; WO2017040475A1; CN107949926A

Abstract

本文揭露製造密封裝置的方法，方法包括配置包括至少一個金屬的密封層於第一玻璃基板與第二基板之間以形成密封介面；及引導運作在預定波長下的雷射束至密封介面上以形成至少一個密封件於第一與第二基板之間並轉化至少一個金屬成金屬奈米顆粒。本文亦揭露具有包括顆粒尺寸小於約50 nm的金屬奈米顆粒的密封件的密封裝置以及包括上述密封裝置的顯示器裝置。

Description

包括透明密封件的裝置及製作該等密封件的方法

本揭露大致關於密封裝置，更特定地關於包括金屬奈米顆粒的透明密封性密封件以及製造上述利用金屬膜的密封件的方法。

密封玻璃封裝與套管在受惠於持續運作的密封性環境的電子產品與其他裝置是逐漸受歡迎的應用。可受惠於密封性封裝的示範性裝置包括電視、感應器、光學裝置、有機發光二極體(OLED)顯示器、3D噴射列印機、雷射列印機、固態發光源與光伏特結構。舉例而言，包括OLED或量子點(QD)的顯示器會需要密封的密封性封裝以避免這些材料在大氣條件下的可能分解。

可藉由將基板放置於爐中且具有或不具有環氧樹脂或其他密封材料來密封玻璃基板、陶瓷基板與玻璃-陶瓷基板。然而，爐通常運作在不適合用於許多裝置(諸如，OLED與QD)的高處理溫度下。亦可利用玻璃料來密封這些基板，舉例而言，藉由將玻璃料放置在基板之間並以雷射或其他熱源加熱玻璃料以密封封裝。舉例而言，玻璃料基密封劑可包括研磨至通常平均顆粒尺寸範圍約2至150微米的玻璃材料。玻璃料材料可與具有相似顆粒尺寸的負CTE材料混合以降低基板與玻璃料之間熱膨脹係數的不匹配。

然而，玻璃料可能需要不適合諸如OLED或QD等裝置的較高處理溫度，且/或可能在密封時產生不期望的氣體。玻璃料密封件亦可能具有非期望的低拉伸強度與/或剪切應變。此外，使用這些材料來形成密封性密封件會因玻璃料糊中的負CTE無機填充料而造成不透明的密封件。

透明密封件在多種應用(例如，顯示器應用)中是樂見的。舉例而言，透明密封件可降低因美學因素而另以表圈覆蓋的顯示器區域數量。因此，提供透明且密封的密封裝置以及形成上述裝置的方法將是有利的。

本揭露關於製造密封裝置的方法，方法包括配置包括至少一個金屬的密封層於第一玻璃基板與第二基板之間以形成密封介面；及引導運作在預定波長下的雷射束至密封介面上以形成至少一個密封件於第一與第二基板之間並轉化至少一個金屬成平均顆粒尺寸小於約50 nm的金屬奈米顆粒。在某些實施例中，藉此形成的密封件可為密封性與/或透明的。

在非限制性實施例中，第二基板可選自玻璃基板、玻璃-陶瓷基板與陶瓷基板，諸如氮化鋁、氧化鋁、氧化鈹、氮化硼或碳化矽，僅列舉數個。根據多種實施例，密封層可具有小於約500 nm的厚度。在其他實施例中，密封層可具有在雷射運作波長下大於約10%的吸收率。在又另一實施例中，第一與第二基板可具有在雷射運作波長下小於約10%的吸收率。根據進一步實施例，密封層的熔點可在第一或第二基板至少一個者的玻璃轉變點的約10%與/或100℃範圍以內。

本揭露亦關於包括第一玻璃基板、第二基板與配置於第一玻璃基板與第二基板之間的至少一個密封件的密封裝置，其中至少一個密封件包括平均顆粒尺寸小於約50 nm的金屬奈米顆粒。根據多種實施例，至少一個密封件可為透明與/或密封性密封件。根據進一步實施例，金屬奈米顆粒的平均顆粒尺寸小於約10 nm。在額外實施例中，第一或第二基板的至少一者可包括至少一個空腔。舉例而言，至少一個空腔可包含色彩轉換元件或發光結構，僅列舉數個。

在後續的詳細描述中將提出本揭露的額外特徵與優點，且部分是那些熟悉技術人士可自描述中輕易得知或藉由實施本文所述方法所能理解，包括後續的詳細描述、申請專利範圍以及附圖。

將可理解上方概括描述與下方詳細描述兩者皆呈現本揭露的多種實施例，且意圖提供概觀或骨架好理解申請專利範圍的本質與性質。包含附圖以提供本揭露的進一步理解，且併入附圖以作為本說明書的一部分。圖式說明本揭露的多種實施例，並與說明一起用來解釋本揭露的理論與運作。

現將參照第1–6圖論述本揭露的多個實施例，第1–6圖說明示範性方法與裝置。下方概括描述意圖提供所請求方法與裝置的概觀，而本揭露通篇參照非限制實施例將更明確地論述多種態樣，而這些實施例在本揭露的內容中可彼此通用。方法

本文揭露的是製造密封裝置的方法，方法包括配置包括至少一個金屬的密封層於第一玻璃基板與第二基板之間以形成密封介面；及引導運作在預定波長下的雷射束至密封介面上以形成至少一個密封件於第一與第二基板之間並轉化至少一個金屬成平均顆粒尺寸小於約50 nm的金屬奈米顆粒。在某些實施例中，至少一個密封件在可見光波長下可為透明的與/或密封性的。

如第1圖中所示，可讓第一基板101a與第二基板101b與包括至少一個金屬的密封層103接觸以形成密封介面105。本文所指的密封介面是第一玻璃基板101a、第二基板101b與密封層103之間的接觸位置，例如即將藉由焊接或密封接合表面的匯合處。可藉由技術中習知的任何手段讓基板與密封層接觸，在某些實施例中，可利用力量(例如，施加的壓縮力量)讓基板與密封層接觸。舉例而言，可施加密封層至第一基板或第二基板任一者，或者在某些實施例中，可施加密封層至第一與第二基板兩者。作為非限制性實施例，可將基板配置在兩個板之間並按壓在一起。在某些實施例中，夾子、托架、真空夾盤與/或其他裝置物可被用來施加壓縮力量以確保密封介面處的良好接觸。

在某些實施例中，第一基板101a與/或第二基板101b可包括技術中習知的任何玻璃，包括(但不限於)鈉鹼-石灰矽酸鹽、鋁矽酸鹽、鹼金屬-鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、鹼金屬-硼矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、鹼金屬-鋁硼矽酸鹽、熔融矽石與其他適當玻璃。在多個實施例中，這些基板可經化學強化與/或熱回火。適當商業上可取得基板的非限制性實例包括來自Corning Incorporated的EAGLE XG^® 、Iris^TM 、Lotus^TM 、Willow^® 與Gorilla^® 玻璃，僅列舉數個。根據某些非限制性實施例，已經藉由離子交換進行化學強化的玻璃可適合作為基板。在某些實施例中，可自相同或不同的玻璃挑選第一與第二基板。

舉例而言，適當的玻璃基板的玻璃轉變溫度(T_g )可小於約1000℃，諸如小於約950℃、小於約900℃、小於約850℃、小於約800℃、小於約750℃、小於約700℃、小於約600℃、小於約500℃、小於約450℃或更低，例如約450℃至約1000℃的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在額外實施例中，第一基板101a與/或第二基板101b的T_g 可大於1000℃，諸如大於約1100℃、大於約1200℃、大於約1250℃、大於約1300℃或更高，例如約1000℃至約1300℃的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在某些實施例中，第一與第二基板可具有相同或不同的T_g 。

根據多個實施例，可自壓縮應力大於約100 MPa且壓縮應力層深度(DOL)大於約10微米的玻璃選擇第一基板101a與/或第二基板101b。在進一步實施例中，第一基板101a與/或第二基板101b可具有大於約500 MPa的壓縮應力以及大於約20微米的DOL，或是大於約700 MPa的壓縮應力以及大於約40微米的DOL。在替代實施例中，第二基板101b可包括玻璃以外的材料，諸如陶瓷或玻璃-陶瓷。可構築第二基板的示範性適當材料包括(非限於)氮化鋁、氧化鋁、氧化鈹、氮化硼與碳化矽，僅列舉數個。

在非限制性實施例中，第一基板101a與/或第二基板101b的厚度可小於或等於約3 mm，例如範圍自約0.1 mm至約2 mm、自約0.2 mm至約1.5 mm、自約0.3 mm至約1.2 mm、自約0.4 mm至約1 mm、自約0.5 mm至約0.8 mm或自約0.6 mm至約0.7 mm，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。根據多個實施例，第一基板101a與/或第二基板101b的厚度可大於3 mm，例如大於4 mm、大於5 mm或更大，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

在多個實施例中，第一基板101a與/或第二基板101b可為透明或實質上透明。本文所用之詞彙「透明」意圖表示玻璃基板在已知波長下的透射率大於約90%。舉例而言，示範性透明玻璃基板在可見光範圍(420-700nm)的透射率大於約90%，諸如大於約92%、大於約94%、大於約96%或大於約98%，例如約90%至約98%的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

第一基板101a與/或第二基板101b在雷射運作波長下亦可為透明或實質上透明(例如，小於約10%的吸收率或大於約90%的透射率)。舉例而言，第一基板101a與/或第二基板101b可吸收小於約8%、小於約6%、小於約4%、小於約2%與小於約1%(例如，約1%至約10%，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍)的雷射運作波長。舉例而言，示範性玻璃基板在紫外光(UV)波長(＜420 nm)與紅外線(IR)波長(＞700 nm)下可吸收小於約10%的光。

在某些實施例中，密封層可包括至少一個金屬。舉例而言，密封層可包括至少一個選自下列的金屬：鋁、鐵、銅、銀、金、鉻、鈦、銠、鎂、鎳、鋅、鉬、上述的合金(諸如鋁合金、鎂合金、鋼、不鏽鋼或黃銅，僅列舉數個)與上述之組合。根據多個實施例，密封層可包括至少一個金屬，舉例而言，密封層可選自鋁、不銹鋼、銅、銀、與金膜等等。在某些實施例中，密封層可不具有或實質上不具有在可見光譜中會因電漿共振而具有吸收波峰的金屬顆粒，諸如金或銅等等。

根據某些實施例，密封層可包括兩個或兩個以上膜，各個膜包括至少一個金屬。舉例而言，可使用鋁膜與銀膜的組合，或上方揭露的金屬膜的任何其他組合。在其他實施例中，密封層可包括單一膜，單一膜包括金屬(諸如，鉻與鈦)混合物或上方揭露的金屬的任何其他組合。作為非限制性實施例，密封層的厚度可小於約500 nm，諸如小於約400 nm、小於約300 nm、小於約200 nm、小於約100 nm、小於約50 nm、小於約25 nm或小於約10 nm，例如約10 nm至約500 nm的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。其他示範性實施例可應用包括兩個膜的密封層，各個膜的厚度係500 nm或更小，諸如250 nm或更小或100 nm或更小，例如約10 nm至約500 nm的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

在其他非限制性實施例中，密封層可包括至少一個金屬膜與至少一個玻璃密封膜。舉例而言，玻璃密封膜可選自具有在預定雷射運作波長下大於約10%的吸收率與/或相當低玻璃轉變溫度(T_g )的玻璃組成物。根據多個實施例，玻璃密封膜可選自硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、亞鍗酸鹽玻璃與硫屬玻璃，舉例而言，磷酸錫、氟磷酸錫與氟硼酸錫。

一般而言，適當的密封玻璃可包括低T_g 玻璃與銅或錫的適當反應性氧化物。作為非限制性實施例，密封層可包括T_g 小於或等於約400℃的玻璃，諸如小於或等於約350℃、約300℃、約250℃或約200℃，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍，例如約200℃至約400℃的範圍。舉例而言，適當的玻璃密封膜與方法揭露於美國第13/777,584號、第13/891,291號、第14/270,828號與第14/271,797號美國專利申請案，在此將這些美國案的內容以參考全文方式併入本文中。

在某些實施例中，密封層與/或一或多個膜的厚度可經選擇以取得密封與光學性質的期望組合。舉例而言，密封層厚度可經選擇以致一部分的密封層轉換成金屬奈米顆粒，藉此形成兩個基板之間的密封件，而另一部分的密封層保留完整，藉此提供散射與/或反射性質給密封件。根據額外實施例，可應用兩個或兩個以上膜，各個膜的厚度經選以產生密封與光學性質的期望組合。舉例而言，密封層總厚度可大於或小於500 nm，或者構成密封層的一或多個膜的厚度可單獨或一起大於或小於500 nm。

在某些非限制性實施例中，密封層103在雷射運作波長下的吸收率可大於約10%。舉例而言，密封層103在雷射運作波長下的吸收率可大於約20%，諸如大於約30%、大於約40%、大於約50%、大於約60%、大於約70%、大於約80%或大於約90%，例如約10%至約90%的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在某些實施例中，密封層103在UV (＜ 420nm)、可見光(420-700nm)與紅外線(＞700 nm)波長下可吸收大於約10%的光。如第2圖中所示，多種金屬在UV與可見光波長下可吸收(例如，大於約10%吸收率)光，而某些金屬亦可在IR波長下吸收光。

在某些實施例中，密封層103的熔點可小於約1000℃，諸如小於約950℃、小於約900℃、小於約850℃、小於約800℃、小於約750℃、小於約700℃、小於約600℃、小於約500℃或更低，例如約500℃至約1000℃的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在額外實施例中，密封層103的熔點可大於1000℃，諸如大於約1100℃、大於約1200℃、大於約1300℃、大於約1400℃、大於約1500℃、大於約1600℃、大於約1700℃、大於約1800℃、大於約1900℃或大於約2000℃，例如約1000℃至約2000℃的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在某些實施例中，密封層可包括金屬，且密封層的熔點可大約等同於金屬的熔點。

不希望受限於理論，但咸信藉由密封層吸收雷射輻射會在密封介面處產生熱。舉例而言，可局部地加熱密封介面至密封溫度，在密封溫度下至少一個金屬被轉換成金屬奈米顆粒而第一與/或第二基板被軟化或熔化以形成密封件。在某些實施例中，密封溫度可大於至少一個金屬的熔點與/或第一與/或第二基板的T_g 。舉例而言，密封溫度可小於約1000℃，諸如小於約950℃、小於約900℃、小於約850℃、小於約800℃、小於約750℃、小於約700℃、小於約600℃、小於約500℃或更低，例如約500℃至約1000℃的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在額外實施例中，密封溫度可大於1000℃，諸如大於約1100℃、大於約1200℃、大於約1300℃、大於約1400℃、大於約1500℃、大於約1600℃，例如約1000℃至約1700℃的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

根據多個實施例，包括至少一個金屬的密封層103在例如可見光波長下可為非透明的。在額外實施例中，在雷射暴露後，密封層103可被轉換成實質上透明的金屬奈米顆粒。金屬奈米顆粒可被併入第一與/或第二基板的表面中，藉此形成密封件的部分，諸如金屬奈米顆粒與玻璃的膜或層。在多個實施例中，金屬奈米顆粒可分散於玻璃中，例如顆粒混合於玻璃中但非為玻璃的部分或以其他方式溶解於玻璃中。

在某些實施例中，金屬奈米顆粒在轉換處理過程中可部分地或完全地溶解於第一或第二基板的一或更多者中。不希望受限於理論，轉換密封層成金屬奈米顆粒的機制可包括在高溫下溶解金屬進入玻璃中接著當玻璃冷卻時沉澱金屬。再者，金屬在玻璃中的溶解度會影響金屬奈米顆粒在玻璃中可移動或分散的程度(例如，得到的密封件的厚度)。在某些實施例中，有可能藉由大氣中的氧或藉由玻璃中的多價物任一者來氧化金屬以促進金屬溶解進入玻璃。舉例而言，在鐵膜的實例中，鐵(作為元素Fe)並不高度溶解於玻璃，可藉由根據式(1)的大氣氧化或根據式(2)與多價玻璃成分反應來形成氧化鐵(FeO)：

當然，這些反應僅為示範性且非意圖用來限制申請專利範圍的範圍。不論建議的作用機制為何，藉由密封層吸收雷射輻射可用來破壞膜或密封層的連續性，這可轉而造成包括相當小金屬奈米顆粒(例如，平均顆粒尺寸小於50 nm或甚至小於10 nm)的透明密封件。

根據某些實施例，密封件可包括第一與/或第二基板中分散或併入有金屬奈米顆粒的層或區域。在額外實施例中，層的厚度範圍可為約100 nm至約500微米，諸如約150 nm至約250微米、約200 nm至約100微米、約300 nm至約50微米、約400 nm至約25微米或約500 nm至約10微米，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

將可理解轉換至少一個金屬成金屬奈米顆粒並接著將金屬奈米顆粒併入玻璃基板中與擴散金屬電漿進入玻璃中不同。可藉由氣化金屬來執行擴散，例如藉由形成電漿並接著擴散氣態金屬進入玻璃。相反地，金屬奈米顆粒是可併入玻璃的固體顆粒。由於金屬奈米顆粒的低吸收橫剖面，奈米顆粒(以及密封件)在例如可見光波長下可為透明的。因此，在多個實施例中，密封溫度可低於至少一個金屬與/或密封層的昇華溫度。根據額外實施例，密封溫度低於包括至少一個金屬的電漿的形成溫度。

亦可理解轉換至少一個金屬成金屬奈米顆粒並接著將金屬奈米顆粒併入玻璃基板中與利用包括金屬氧化物的密封層(例如，包括ZnO、SnO、SnO₂ 與/或 P₂ O₅ 等等的低熔點玻璃「LMG」組成物)不同。舉例而言，當上述金屬氧化物可在玻璃中具有高度溶解度並因此可廣泛地分散整個密封區域或介面(例如，自基板表面移動高達數微米深)時，本文所揭露的金屬奈米顆粒具有相對較低的溶解度並因此可移動短很多的距離，例如小於約100 nm，諸如小於約90、80、70、60、50、40、30、20或10 nm，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在某些實施例中，舉例而言，可藉由與大氣中的氧或玻璃中的多價成分反應而將金屬奈米顆粒轉換成金屬氧化物。然而，即便如此，上述轉換的金屬氧化物的分散程度遠低於初始便併入密封層中的金屬氧化物的分散程度，且藉此方式形成的金屬氧化物在玻璃冷卻時會沉澱成金屬奈米顆粒。

不希望受限於理論，但咸信玻璃基板與密封層的實質上同時熔化可產生能併入軟化玻璃中以形成實質上透明密封件的金屬奈米顆粒。因此，在某些實施例中，密封層103與第一基板101a與第二基板101b可經選擇以致密封層的熔點實質上相似於第一與/或第二基板的至少一者的T_g 。舉例而言，密封層的熔點與第一與/或第二基板的T_g 可在彼此的約50%之內，諸如約40%、30%、25%、20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%之內，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在其他實施例中，密封層的熔點與第一與/或第二基板的T_g 可在彼此的約500℃之內，諸如約400℃、300℃、200℃、100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃或5℃之內，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

若密封層103的熔化溫度相對於第一基板101a與/或第二基板101b的T_g 太低的話，密封層會在玻璃基板的一或多者之前熔化，因此玻璃基板將不夠軟化或熔化以形成連結。因此，在多個實施例中，密封層的熔點可比第一與/或第二基板的T_g 大50%，諸如大約60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%，例如第一與/或第二基板的T_g 的約50%至約100%範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。另一方面，若密封層103的熔化溫度相對於第一基板101a與/或第二基板101b的T_g 太高的話，第一基板101a與/或第二基板101b將在金屬奈米顆粒形成前熔化，且密封件可能非為透明的。因此，在額外實施例中，第一與/或第二基板的T_g 可比密封層的熔點大50%，諸如大約60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%，例如密封層的熔點的約50%至約100%範圍。

第3圖是第1圖中所繪示之未密封裝置的俯視圖。如圖所示，第一基板101a與第二基板101b可為透明的，且因此兩者在圖示實施例中皆為可見的。根據多個實施例，密封層103可為非透明的。雖然第3圖中所繪示之非限制性實施例包括圍繞玻璃基板邊緣且為矩形圖案的密封層103，但將可理解密封層可具有任何已知圖案、尺寸、形狀與/或位置。舉例而言，密封層可覆蓋第一與/或第二基板的所有或實質上所有表面。上述實施例可見於真空絕緣玻璃(VIG)的實例中。或者，密封層可被施加至第一與/或第二基板以形成任何已知圖案。舉例而言，可將工件置放於第一與第二基板之間並圍繞工件(例如，作為工件外框)配置密封層。上述框架可沿著玻璃基板的周邊(例如，在基板的邊緣處)延伸。當然，可在玻璃基板上的任何位置(包括基板的周邊與/或中央區域)中應用任何形狀，諸如方形、矩形、圓形、規則或不規則圖案等等。

為了密封第3圖的裝置，可利用任何預定路徑沿著基板掃描或移動雷射(未圖示)(或者可相對於雷射移動基板)以產生任何圖案，諸如方形、矩形、圓形、橢圓形或任何其他適當的圖案或形狀。用來在第一與第二基板之間形成密封件的雷射可選自玻璃基板焊接技術中習知的任何適當連續波或準連續波雷射。形成密封件的示範性雷射與方法描述於第13/777,584號、第13/891,291號、第14/270,828號與第14/271,797號的共同未決美國申請案，在此將這些美國案的內容以參考全文方式併入本文中。

舉例而言，雷射可在UV (＜ 420 nm)、可見光(420-700 nm)或IR (＞ 700 nm)波長下發射光。在某些實施例中，可應用運作在約355 nm或任何其他適當UV波長下的連續波或或高重複率準-連續波雷射。在其他實施例中，可應用運作在約532 nm或任何其他適當可見光波長下的連續波或高重複率準-連續波雷射。在進一步實施例中，可應用運作在約810 nm或任何其他適當IR波長下的連續波或高重複率準-連續波雷射。根據多個實施例，雷射可運作在約300 nm至約1600 nm的預定波長範圍，諸如約350 nm至約1400 nm、約400 nm至約1000 nm、約450 nm至約750 nm、約500 nm至約700 nm或約600 nm至約650 nm，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

雷射束(或基板)沿著介面移動的移動速度可隨著應用而有所變化，並可取決於例如密封層與/或第一與第二基板的組成與/或雷射參數(諸如，焦點配置、雷射功率、頻率與/或波長)。在某些實施例中，雷射的移動速度範圍可為約1毫米/秒至約1000毫米/秒，諸如約5毫米/秒至約750毫米/秒、約10毫米/秒至約500毫米/秒或約50毫米/秒至約250毫米/秒，諸如大於約100毫米/秒、大於約200毫米/秒、大於約300毫米/秒、大於約400毫米/秒、大於約500毫米/秒或大於約600毫米/秒，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

根據多個實施例，雷射束運作的平均功率可大於約3W，例如約6 W至約15 kW的範圍，諸如約7 W至約12 kW、約8 W至約11 kW或約9 W至約10 kW，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。雷射可運作在任何頻率下，且在某些實施例中，雷射可用準-連續或連續方式運作。在某些非限制性實施例中，雷射的頻率或重複率範圍可為約1 kHz至約5 MHz，諸如約10 kHz至約4 MHz、約50 kHz至約3 MHz、約100 kHz至約2 MHz、約250 kHz至約1 MHz或約500 kHz至約750 kHz，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

根據多個實施例，可引導並聚焦雷射束於密封介面上、低於密封介面或高於密封介面，以致介面上的束點直徑可小於約1毫米。舉例而言，束點直徑可小於約500微米，諸如小於約400微米、小於約300微米、or 小於約200微米、小於約100微米、小於50微米或小於20微米，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。在某些實施例中，束點直徑範圍可為約10微米至約500微米，諸如約50微米至約250微米、約75微米至約200微米或約100微米至約150微米，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

在本文揭露的某些實施例中，雷射波長、重複率(調變速度)、平均功率、聚焦條件與其他相關參數可加以變化以產生足以藉由密封層焊接第一與第二基板在一起的能量。依照期望應用所需而變化這些參數屬於本領域技術人員的能力。在多個實施例中，雷射通量(或強度)低於第一與/或第二基板的傷害閾值，例如，雷射運作在強到足以焊接基板在一起但未強到會傷害基板的條件下。在某些實施例中，準-連續波雷射束運作的移動速度可小於或等於雷射束在密封介面處的直徑與雷射束的重複率的乘積。在其他實施例中，移動速度可大於雷射束在密封介面處的直徑與雷射束的重複率的乘積。

作為非限制性實施例，第4A圖是兩個玻璃基板101a、101b以及配置在兩個玻璃基板之間的密封層103在密封之前的TEM影像。在圖示實施例中，密封層103是25 nm後的不銹鋼膜。第4B圖是密封裝置在以雷射輻射焊接之後的TEM影像。藉由包括金屬奈米顆粒的密封件207將玻璃基板201a、201b接合在一起。密封件207的厚度約200 nm，且奈米顆粒的尺寸約2 nm或更小。裝置

本文揭露的是包括第一玻璃基板、第二基板以及配置在第一玻璃基板與第二基板之間的至少一個密封件的密封裝置，其中至少一個密封件包括平均顆粒尺寸小於約50 nm的金屬奈米顆粒。本文所用之詞彙「顆粒尺寸」及變化詞彙意圖代表奈米顆粒的最大尺寸(例如，直徑)，儘管可理解奈米顆粒不須為球形且可具有任何其他適當形狀，諸如卵形、不規則型等等。第5圖說明根據本文所揭露方法形成的密封裝置200的俯視圖。第6圖是第5圖的密封裝置穿過線A-A的橫剖面圖。

可藉由包括金屬奈米顆粒(未標示)的至少一個密封件207將第一基板201a與第二基板201b接合在一起。再次重申，雖然第4圖描繪的密封件207為鄰近玻璃基板的邊緣209的矩形外框，將可理解密封件可具有特定應用所期望的任何形狀、尺寸與/或位置。再者，雖然密封件207可見於第5圖中，但將可理解上述可見性僅被包含用於描述且非意圖限制隨附的申請專利範圍。在多個實施例中，密封件可為透明或實質上透明的。

參照第5圖，密封件207可具有任何寬度x，舉例而言，約50微米至約1毫米的範圍，諸如約75微米至約500微米、約100微米至約300微米或約125微米至約250微米，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。密封件207同樣地可具有任何厚度y，例如約100 nm至約500微米範圍，諸如約150 nm至約250微米、約200 nm至約100微米、約300 nm至約50微米、約400 nm至約25微米或約500 nm至約10微米，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

如上方所論述般，密封件207可包括平均顆粒尺寸小於約50 nm的金屬奈米顆粒，諸如小於約45 nm、40 nm、35 nm、30 nm、25 nm、20 nm、15 nm、10 nm、5 nm、4 nm、3 nm、2 nm或1 nm，例如約1 nm至約50 nm的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。根據多個實施例，密封件的區域中的奈米顆粒的尺寸與/或濃度經選擇，以致密封件207在可見光波長下是透明的。舉例而言，密封件可包括每立方微米約1,000至約100,000奈米顆粒，諸如每立方微米約20,000至約90,000奈米顆粒、約30,000至約80,000奈米顆粒、約40,000至約70,000奈米顆粒或約50,000至約60,000奈米顆粒，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。當然，在非透明密封件的實例中，金屬奈米顆粒的濃度可為較高的。在某些實施例中，密封件207中的奈米顆粒濃度可作為密封層103的厚度與/或雷射輻射過程中自密封層產生的奈米顆粒顆粒尺寸的函數而有所變化。

第一基板201a與第二基板201b可選自相同材料並可具有參照基板101a、101b論述於上的相同性質。第一玻璃基板201a可包括第一表面213而第二基板201b可包括第二表面215，這些表面可藉由密封件207接合在一起。在多個實施例中，第一表面213與第二表面215可為平行或實質上平行的。基板可包括至少一個邊緣209，例如至少兩個邊緣、至少三個邊緣或至少四個邊緣，且基板可在邊緣處被密封。作為非限制性實施例，第一基板201a與/或第二基板201b可包括具有四個邊緣的矩形或方形玻璃(或玻璃-陶瓷或陶瓷)片，儘管其他形狀與配置是可預見的且意圖位於本揭露的範圍中。根據某些實施例，密封裝置200的總厚度z可小於約5 mm，諸如小於約4 mm、小於約3 mm、小於約2 mm、小於約1 mm或小於約0.5 mm，例如約0.5 mm至約5 mm的範圍，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍。

在多個實施例中，可如本文所揭露般將第一與第二基板密封在一起以產生玻璃-至-玻璃焊接、玻璃-至-陶瓷焊接或玻璃-至-玻璃-陶瓷焊接。在某些實施例中，密封件可為密封性密封件，例如在裝置中形成一或多個氣密與/或防水區域。舉例而言，密封裝置可經密封性密封，以致密封裝置對水、濕氣、空氣與/或其他汙染物為不可滲透的或實質上不可滲透的。作為非限制性實施例，密封性密封件可設置以限制氧的蒸散(擴散)至小於約10^-2 立方釐米/平方米/天(例如，小於約10^-3 立方釐米/平方米/天)，並限制水的蒸散至約10^-2 克/平方米/天(諸如，小於約10^-3 、10^-4 、10^-5 或10^-6 克/平方米/天)。在多個實施例中，密封性密封件可實質上避免水、濕氣與/或空氣接觸密封性密封件所保護的部件。

在某些實施例中，第一基板201a或第二基板201b的至少一者可包括至少一個空腔211。如第5圖中所說明，第二基板201b包括空腔211；然而基板201a可替代地或額外地包括空腔。雖然第5圖描繪具有矩形橫剖面的單一空腔211，將可理解空腔可具有已知應用所期望的任何已知的形狀或尺寸。舉例而言，空腔可具有方形、半圓形或半橢圓形橫剖面或不規則橫剖面，僅列舉數個。第一與/或第二基板亦有可能包括超過一個空腔，諸如複數個空腔或空腔陣列。在多個空腔的實例中，密封件可延伸圍繞單一空腔，例如分隔各個空腔與陣列中的其他空腔以產生一或多個離散的密封區域或袋部，或者密封件可延伸圍繞超過一個空腔，例如兩個或兩個以上空腔(諸如，三個、四個、五個、十個或更多個空腔等等)的群組。密封裝置亦有可能包括一或多個可能未被密封的空腔。

至少一個空腔211可具有任何已知深度，舉例而言，針對即將包封於空腔中的物件的類型與/或形狀與/或數量，可適當地選擇至少一個空腔211的深度。作為非限制性實施例，至少一個空腔211可延伸進入第一與/或第二基板的深度小於約1 mm，諸如小於約0.5 mm、小於約0.4 mm、小於約0.3 mm、小於約0.2 mm、小於約0.1 mm、小於約0.05 mm、小於約0.02 mm或小於約0.01 mm，包括這些數值之間的所有範圍與子範圍，例如約0.01 mm至約1 mm的範圍。亦可預見可用空腔陣列，相較於陣列中的其他空腔而言，各個空腔具有相同或不同的深度、相同或不同的形狀與/或相同或不同的尺寸。

如上文所提及，本文揭露的密封裝置可被用來包封一或多個工件。示範性(但非限制性)工件可包括色彩轉換元件(諸如，量子點(QD)與螢光體)與/或發光結構(諸如，雷射二極體(LD)、發光二極體(LED)與有機發光二極體(OLED))，僅列舉少數。根據某些非限制性實施例，密封裝置可包括一個或多個包括量子點的空腔。

取決於發射光的期望波長，量子點可具有變化的形狀與/或尺寸。舉例而言，發射光的頻率可隨著量子點尺寸降低而提高，例如，發射光的顏色隨著量子點尺寸降低而自紅色轉移至藍色。當以藍光、UV光或近-UV光照射時，量子點會轉化光成較長的紅光、黃光、綠光或藍光波長。根據多個實施例，當以藍光、UV光或近-UV光照射時，量子點可選自發射紅光與綠光波長的紅光與綠光量子點。舉例而言，可藉由發射藍光(約450-490 nm)、UV光(約200-400 nm)或近-UV光(約300-450nm)的LED部件照射QD。

此外，有可能至少一個空腔可包括相同或不同類型的量子點，例如發射不同波長的量子點。舉例而言，在某些實施例中，空腔可包括發射綠光與紅光波長兩者的量子點以在空腔中產生紅-綠-藍(RGB)光譜。然而，根據其他實施例，有可能各個空腔僅包含發射相同波長的量子，例如空腔僅包括綠光量子點或空腔僅包括紅光量子點。舉例而言，密封裝置可包括空腔陣列，其中約三分之一的空腔可填充綠光量子點而約三分之一的空腔可填充紅光量子點，而約三分之一的空腔保持淨空(以便發射藍光)。利用上述配置，整個陣列可產生RGB光譜，同時亦可提供各個單獨顏色的動態調暗。

當然，將可理解包含任何比例的任何類型、顏色或數量的量子點的空腔是可能的且可預見落於本揭露的範圍中。選擇空腔或空腔們的配置與放置於各個空腔中的量子點的類型與數量以達成期望效果屬於本領域技術人員的能力。再者，儘管以顯示器裝置的紅光與綠光量子點來論述本文的裝置，但將可理解可應用能發射光的任何波長的任何類型的量子點，波長包括(但不限於)紅光、橘光、黃光、綠光、藍光或可見光光譜中的任何其他顏色。

示範性量子點可具有多種形狀。量子點的形狀的實施例包括(但不限於)球、桿、碟、菱形塊(tetrapod)、其他形狀與/或上述之混合物。示範性量子點亦可包含於聚合物樹脂(諸如但不限於丙烯酸或任一適當聚合物或單體)中。上述示範性樹脂亦可包括適當的散射顆粒(包括但不限於TiO₂ 等等)。

在某些實施例中，量子點包括無機半導體材料，這允許聚合物的可溶性性質與處理能力與無機半導體的高效率與穩定性的組合。在水蒸氣與氧存在下，無機半導體量子點比起其有機半導體對應物通常更穩定。如上文所論述般，由於其受限量子的發射性質，其發光可為非常窄-帶且可產生高度飽和的色彩發射，特徵為單一高斯(Gaussian)光譜。由於奈米晶體直徑控制量子點光學能帶隙，可透過合成與結構改變來達成吸收與發射波長的細微調整。

在某些實施例中，無機半導體奈米晶體量子點包括IV族元素、II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或II-IV-V族化合物、上述之合金與/或上述之混合物，包括三元與四元合金與/或混合物。實施例包括(但不限於)ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、GaSe、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、上述之合金與/或上述之混合物，包括三元與四元合金與/或混合物。

在某些實施例中，量子點可包括覆蓋量子點的至少一部分表面的外殼。此結構稱為核心-外殼結構。外殼可包括無機材料，更佳為無機半導體材料。比起有機封蓋基團而言，無機外殼可鈍化表面電子狀態至遠遠較大的程度。用於外殼的無機半導體材料的實例包括(但不限於)IV族元素、II-VI族化合物、II-V化合物族、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或II-IV-V族化合物、上述之合金與/或上述之混合物，包括三元與四元合金與/或混合物。實例包括(但不限於)ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、GaSe、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、上述之合金與/或上述之混合物，包括三元與四元合金與/或混合物。

在某些實施例中，量子點材料可包括II-VI半導體(包括CdSe、CdS與CdTe)，且可製造成橫跨整個可見光光譜發射窄尺寸分佈與高發射量子效率。舉例而言，約2 nm直徑的CdSe量子點發射藍光而8 nm直徑的顆粒發射紅光。藉由在合成中以具有不同能帶隙的其他半導體材料替換來改變量子點組合物，這改變了可調整量子點發射的電磁光譜區域。在其他實施例中，量子點材料不具有鎘。不具有鎘的量子點材料的實施例包括InP與In_x Ga_x-1 P。

在一種製備In_x Ga_x-1 P的方法的實例中，InP可摻有少量的Ga以移轉能帶隙至較高能量，好接近比起黃/綠稍微偏藍的波長。在另一種製備此三元材料的方法的實施例中，可摻雜GaP以接近比深藍較紅的波長。InP的直接主體能帶隙是1.27 eV，可用Ga摻雜來調整超過2 eV。僅包括InP的量子點材料可提供自黃/綠至深紅的可調整發射；添加少量的Ga至InP可促進調整發射下至深綠/水綠。包括In_x Ga_x-1 P (0＜x＜1)的量子點材料可提供可在可見光光譜的至少大部分(若非為全部的話)上調整的光線發射。InP/ZnSeS核心-外殼量子點可自深紅調整至黃，且效率高達70%。為了產生高CRI白QD-LED發射器，可應用InP/ZnSeS來解決可見光光譜的紅至黃/綠部分，而In_x Ga_x-1 P 將提供深綠至水綠的發射。

在某些非限制性實施例中，本文揭露的密封裝置可包括一或多個高透射區域與一或多個高反射區域。舉例而言，反射區域可對應於密封件207區，可藉由下列而調整至期望的反射水平：厚度與/或密封層中的金屬類型以及兩個或多個金屬與/或玻璃膜的實例中的所選膜的數目、類型與/或熔點。相似地，透射區域可對應於密封裝置的未密封部分，例如密封件可延伸圍繞的透明玻璃部分。當然，若期望的話密封件207亦可調整而具有低反射與/或高透射。作為非限制性實施例，包括反射與透射區域的密封裝置可樂見用於封裝色彩轉換元件(例如，QD)。當如期望般將來自封裝的光輸出較佳地引導通過透射區域且引導遠離反射區域時，上述封裝可具有改善的QD發射。

將可理解多個揭露實施例可包含參照特定實施例所述的特定特徵、元件或步驟。亦將可理解儘管參照一個特定實施例描述特定的特徵、元件或步驟，但特定的特徵、元件或步驟可在多個未說明的組合或排列中與替代實施例通用或組合。

亦將可理解本文所用的詞彙「該」或「一」意指「至少一個」，並應不限於「僅有一個」，除非以相反方式明確地指出。因此，舉例而言，提到「至少一個密封件」包括具有兩個或兩個以上上述密封件的實例，除非內文明確地指出有其他可能。相似地，「複數個」或「陣列」意圖代表兩個或兩個以上，以致「空腔陣列」或「複數個空腔」指的是兩個或兩個以上上述空腔。

範圍在本文中可表達成自「約」一個特定數值與/或至「約」另一個特定數值。當表達上述範圍時，實例包括自一個特定數值與/或至其他特定數值。相似地，當藉由使用先行詞「約」來表達數值的近似值時，將可理解特定數值形成另一態樣。將可進一步理解各個範圍的端點相對於其他端點皆是重要的，且可獨立於其他端點。

本文所用之詞彙「實質上」及其變化詞意圖代表所述特徵等同於或大致上等同於數值或描述內容。舉例而言，「實質上平坦」表面意圖代表平坦或大致上平坦的表面。再者，「實質上相似」意圖代表兩個數值相同或大致相同。

除非另有明示，並未有意圖將本文所提出的任何方法建構成需要以特定順序來執行步驟。因此，方法請求項並未實際上載明方法步驟需要依循的順序，或者申請專利範圍或說明書中未以其他方式明確地記載步驟受限於特定順序，並未有意圖推斷任何特定順序。

雖然利用連接詞「包括」來揭露特定實施例的多個特徵、元件或步驟，但將可理解這暗示著替代實施例，包括利用連接詞「構成」或「基本上由……構成」所述的那些實施例。因此，舉例而言，包括A+B+C的裝置的暗示替代實施例包括由A+B+C所構成的裝置的實施例以及基本上由A+B+C所構成的裝置的實施例。

熟悉技術人士將可理解能在不悖離揭露的精神與範圍下對本揭露進行多種修改與變化。由於熟悉技術人士可想到結合本揭露精神與實質的本揭露實施例的修改組成、亞組合與變化，本揭露應解釋成包括位於隨附申請專利範圍及其等效物的範圍中的一切。

101a、201a‧‧‧第一基板101b、201b‧‧‧第二基板103‧‧‧密封層105‧‧‧密封介面200‧‧‧密封裝置207‧‧‧密封件209‧‧‧邊緣211‧‧‧空腔213‧‧‧第一表面215‧‧‧第二表面x‧‧‧寬度y‧‧‧厚度z‧‧‧總厚度

當參照附圖時閱讀可進一步理解下方詳細描述。

第1圖說明根據本揭露的多個實施例包括密封層的未密封裝置的側視圖；

第2圖是說明波長函數的某些金屬反射率的圖；

第3圖說明第1圖的未密封裝置的俯視圖；

第4A圖是密封前的示範性玻璃-金屬-玻璃介面的穿透電子顯微鏡(TEM)影像；

第4B圖是包括金屬奈米顆粒在兩個玻璃基板之間的示範性密封件的TEM影像；

第5圖說明根據本揭露的多個實施例密封裝置的俯視圖；及

第6圖說明第5圖的密封裝置穿過線A-A的橫剖面圖。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

(請換頁單獨記載) 無

200‧‧‧密封裝置

201a‧‧‧第一基板

201b‧‧‧第二基板

207‧‧‧密封件

211‧‧‧空腔

213‧‧‧第一表面

215‧‧‧第二表面

x‧‧‧寬度

y‧‧‧厚度

z‧‧‧總厚度

Claims

一種製造一密封裝置的方法，該方法包括：配置一包括至少一個金屬的密封層於一第一玻璃基板與一第二基板之間以形成一密封介面；及引導一運作在一預定波長下的雷射束至該密封介面上，以在該第一與第二基板之間形成至少一個密封件，並轉換該至少一個金屬成平均顆粒尺寸小於約50nm的數個金屬奈米顆粒。
如請求項1所述之方法，其中該第二基板選自玻璃基板、玻璃-陶瓷基板與陶瓷基板。
如請求項1所述之方法，其中該至少一個金屬選自鋁、鐵、銅、銀、金、鉻、鈦、銠、鎂、鎳、鋅、鉬、鋼、不鏽鋼、黃銅、上述的合金與上述的組合。
如請求項1所述之方法，其中該密封層的至少一個金屬為至少一個金屬膜，且進一步其中該密封層進一步包括至少一個玻璃密封膜。
如請求項1所述之方法，其中該密封層吸收在該預定波長下的光並加熱該密封介面至一密封溫度。
如請求項5所述之方法，其中該密封溫度大於該密封層的熔點、該第一玻璃基板的玻璃轉變溫度或該第二基板的玻璃轉變溫度的至少一者。
如請求項1所述之方法，其中該密封層在該預定波長下的吸收率大於約10%。
如請求項1所述之方法，其中該密封層的熔點在該第一或第二基板的至少一者的玻璃轉變溫度的約50%範圍之內。
如請求項1所述之方法，其中該密封層的厚度小於約500nm。