製造玻璃外殼的方法
2023-06-12 13:01:01 1
專利名稱：製造玻璃外殼的方法
背景技術：
發明領域本發明涉及密封玻璃製品的方法，更具體來說涉及用來包封電致發光元件的方法。
背景技術：
人們對用於顯示器應用中的OLED的需求在不斷增加，而且將OLED用於普通照明的工作也在不斷獲得進展。使用OLED的一個缺點在於，OLED的使用壽命比更傳統的發光二極體(LED)短。影響器件的壽命的因素包括可能進入器件的包封的電致發光元件中的水分和/或氧氣。隨著OLED器件使用次數的增加，由於電極氧化、電致發光層脫離或有機元件破裂造成的器件故障的可能性也隨之增加。氣密的玻璃外殼被認為是一種可以減輕這些影響的方法。但是，將玻璃包封層密封至基板所需的較高的溫度可能會降低這些玻璃包封層之內或之上的器件的熱敏有機層的性能。因此，工業中在進行廣泛的努力以開發更好的將防護玻璃(cover glass)密封到基板上的方法，例如使用玻璃料或其它非玻璃粘合劑(例如紫外(UV)固化樹脂)進行密封。不幸的是，由於非玻璃粘合劑可滲透水分，而且粘合劑材料還會放出氣體，因此已經證明非玻璃粘合劑不能用於長使用壽命的器件。另一方面，設置在基板和玻璃罩之間的玻璃料必須同時具有低熔化溫度和與防護玻璃和/或基板非常匹配的熱膨脹係數(CTE)。
發明內容
簡單來說，可以根據本文所述實施用來製造適用於電致發光器件(例如有機發光二極體(OLED)等)的方法的實施方式。
所述方法包括增大玻璃片的一部分在大約300-600納米波長處的吸光性，將該玻璃片置於基板上方，使玻璃片的這個部分暴露於所述波長的光能之下，使玻璃片與基板熔合起來，形成玻璃外殼(envelope)。
在另一個實施方式中，可通過以下步驟形成玻璃外殼提供第一玻璃片，該玻璃片具有第一面和第二面，摻雜有Ag或Au；用第一光能輻照所述玻璃片的一部分；在至少約480℃的溫度下對所述玻璃片進行加熱處理；將所述玻璃片置於基板上方；使所述玻璃片被輻照過的部分暴露於第二光能，使得該玻璃片與基板熔合，在其間形成空腔。
較佳的是，所述玻璃片具有均一的化學組成。所述玻璃片的第一面的至少一部分用波長約248納米的光進行輻照，例如透過掩模進行輻照。較佳的是，所述玻璃片被輻照過的部分在該玻璃片的第一面上形成了預定的圖案。所述預定的圖案優選是閉合迴路。較佳的是，對所述玻璃片進行至少約2分鐘、更優選至少約10分鐘的熱處理。
在另一個實施方式中，一種製造玻璃外殼的方法包括提供第一玻璃片，該第一玻璃片具有第一面和第二面，而且摻雜有Ag或Au；用波長約248納米的光輻照所述玻璃片的第一面的一部分；在至少約480℃的溫度下對所述玻璃片進行加熱處理；將所述玻璃片置於基板上方；使所述輻照過的部分暴露于波長約300-600納米的光能，使玻璃片與基板熔合，在其間形成空腔。常規的密封雷射器可以是例如Nd:YAG雷射器。
較佳的是，所述基板包含電致發光材料；更佳的是，所述電致發光材料是有機材料。
在本發明的另一個實施方式中，對玻璃片的第一面和第二面都進行輻照。然後可以根據上述的方法將所述玻璃片密封在基板上。可通過以下方法將第二玻璃片密封在第一玻璃片上將第二玻璃片置於第一玻璃片上，用密封雷射器輻照第一玻璃片的第二面上的預定圖案，從而將第二玻璃片密封在第一玻璃片上。
參照附圖，通過以下說明性的描述可以更容易理解本發明，更清楚地了解本發明的其它目的、特徵、細節和優點，以下說明並不構成限制。另外的系統、方法特徵和優點也都包括在本發明中，在本發明的範圍之內，受到所附權利要求書的保護。
附圖簡述
圖1是根據本發明方法的設備的截面側視圖，圖中顯示透過掩模對玻璃片進行輻照。
圖2是根據本發明一個實施方式的玻璃片的俯視圖，圖中顯示了透過掩模進行過輻照的玻璃片區域的輪廓。
圖3是四種相同的玻璃樣品在不同的工藝條件下的透光率(吸光率)曲線圖，圖中顯示了根據本發明的方法的實施方式的有效性。
圖4是已經根據本發明的一個實施方式進行輻照、熱處理和用密封雷射器曝光之後的玻璃表面的膨脹的量的曲線圖。
圖5是根據本發明一個實施方式形成的玻璃外殼的截面側視圖。
圖6是根據本發明另一個實施方式形成的玻璃外殼的截面側視圖。
圖7是根據本發明另一個實施方式的玻璃外殼的截面側視圖，其中一些玻璃片逐次疊置密封起來。
詳述在以下詳述中，出於說明而非限制的目的，提供了描述特定細節的示例實施方式以幫助完全理解本發明。但是對於本領域普通技術人員顯而易見的是，可以通過閱讀本說明書，以不同於本文所揭示的具體細節的其它實施方式實施本發明。另外，眾所周知的器件、方法和材料的描述將會省去，以免混淆本發明的描述。最後，在任何合適的情況下，相同的編號表示相同的元素。
廣義上來說，根據本發明的一個實施方式，可以通過使光敏性玻璃片的一部分以預定的圖案暴露於具有預定波長的光能(優選使用雷射器)，然後對玻璃進行熱處理，從而選擇性地提高這部分玻璃片的吸光度。然後可以使用密封雷射器，發射一定波長的光能，該光能被玻璃片進行過輻照和熱處理的一個或多個部分吸收，從而將玻璃片密封至基板。玻璃片進行過輻照和熱處理的部分吸收光能，將所述輻照過的部分至少加熱至玻璃的軟化溫度，從而將玻璃片與基板結合起來。
在圖1所示的示例性實施方式中，摻雜有銀(Ag)或金(Au)的玻璃片100暴露于波長約為248納米的光能。在一些情況下，所述玻璃可包含滷化物以提高玻璃對曝光的敏感性。較佳的是，所述滷化物是氯(Cl)、溴(B)、碘(I)、氟或其組合。所述玻璃片優選是二氧化矽基的，所述玻璃片的主要(＞50％)組分是SiO2。示例性的玻璃組成包含約60-70重量％的二氧化矽(SiO2)，約14.5-17重量％的B2O3，約5重量％的ZnO，約1.7重量％的F，約0-2重量％的Sb2O3，約0.22-0.66重量％的Ag和約0.22重量％的Cl。例如，合適的玻璃片可包含約64.55重量％的SiO2，16.06重量％的B2O3，0.32重量％的Ag，0.21重量％的Cl，7.02重量％的Na2O，1.64重量％的F，0.96重量％的Sb2O3，4.81重量％的ZnO和2.89重量％的Al2O3。
如圖1所示，可以將鉻掩模之類的掩模102置於包括第一面104和第二面106的玻璃片100上方，然後用光源110發射的光108透過掩模102輻照玻璃片的第一面104，以優先地輻照玻璃片的輻照區域112。較佳的是，光108包括約為248納米的波長。掩模102可以接觸玻璃片100，但是優選與玻璃片隔開(偏移)距離d。通常的隔離距離d＝0.2毫米。較佳的是，光源110包括以脈衝模式操作的KF準分子雷射器。通常的輻照功率可約為20-40毫焦/釐米2。對玻璃片輻照約1-5分鐘。當雷射器在約10赫茲的脈衝重複頻率下操作的時候，通常輻照時間約為1分鐘。可以通過例如增大脈衝重複頻率、延長總曝光時間或這二者的組合來調節區域112的曝光，從而控制區域112的深度。
掩模102包括開口114，用來僅對待輻照的玻璃片的選定區域112進行輻照。在圖2中可以更清楚地顯示，當使用玻璃片100製造玻璃外殼的時候，輻照過的區域112宜呈框架邊緣區域116的形狀，所述邊緣區域116未進行輻照，該框架取決於玻璃片的形狀，優選與玻璃片的周邊相鄰。應當意識到輻照過的區域112可為能夠在玻璃片上形成所需輻照過的區域的任意合適形狀，但是該形狀優選形成閉合的迴路；更優選是形成近似多邊形的閉合迴路。近似表示所述多邊形可以有例如圓角部分。在優選的實施方式中，可以在單獨的玻璃片上形成多個輻照過的區域112，然後將該玻璃片分成多個更小的玻璃片，每個更小的玻璃片具有一個或多個輻照過的區域。然後將各個具有輻照過的區域的玻璃片與基板相結合，形成玻璃外殼。
在另一種方法中，可以使用輻照雷射器，使得會聚的雷射束相對於玻璃片移動，從而在無需使用掩模的情況下在玻璃片上「寫」下圖案，但是在曝光時間成本很高的生產環境下，不太希望採用這些方法。
對玻璃片100進行輻照之後，立刻對玻璃片進行熱處理。較佳的是，在至少約480℃、更優選約500-600℃的溫度下對玻璃片進行熱處理。較佳的是對玻璃片熱處理至少約2分鐘；更優選至少約10分鐘。可持續熱處理最多約2小時，但是熱處理約超過2小時的話會減小輻照過的玻璃和沒有輻照過的玻璃之間的對比度。也即是說，輻照過的玻璃部分和未輻照過的玻璃部分之間的吸收的變化可能變得比較不明顯。
圖3顯示了四種玻璃樣品在不同的工藝條件下的吸收光譜曲線(吸光度隨波長的變化關係)，其中吸光度表示為mm-1。所述玻璃片樣品各自包含約64.55重量％ SiO2，16.06重量％ B2O3，0.32重量％ Ag，0.21重量％ Cl，7.02重量％ Na2O，1.64重量％ F，0.96重量％ Sb2O3，4.81重量％ ZnO以及2.89重量％ Al2O3，0.01重量％ CaO，0.01重量％ SO3和1.52重量％ H2O。
如圖3所示，曲線118顯示了用KF準分子雷射器輻照之前的第一玻璃樣品的吸光曲線。在波長大約為275納米處可以看到尖銳的紫外(UV)吸收變化。也即是說，在大約275納米處觀察到玻璃的吸光率迅速減小。曲線120顯示了進行過輻照、但是未進行熱處理的玻璃樣品的吸光曲線。觀察到與曲線118所示類似的UV變化。曲線122顯示了僅進行熱處理的玻璃片樣品的吸收曲線。觀察到與曲線118和120類似的UV變化，但是觀察到該樣品在約大於350納米波長處的吸光度增大(相對於曲線118)，在波長約400納米處具有最大的吸光度。最後，曲線124表示根據本發明進行處理的玻璃樣品，該玻璃樣品首先用波長約248納米的光輻照約4分鐘，然後在550℃的溫度下熱處理約1.5小時。曲線124顯示在約325-600納米波長範圍內的吸光度顯著增大，在大約400-500納米波長範圍內具有寬吸收峰。超過500納米以後，玻璃樣品的吸光度迅速減小。
在對玻璃片進行熱處理之後，可以將熱處理過的玻璃片置於基板上方，使得玻璃片的輻照過的第一面104朝向基板126。基板126通常包含玻璃或玻璃陶瓷，優選包括沉積在其上的一個或多個發光材料層128。例如所述發光材料可包括一個或多個有機發光層。還可包括其它的層，例如陽極層或陰極層。然後可以例如用合適的密封雷射器，沿著之前輻照的區域112對玻璃片進行加熱。較佳的是，所述密封雷射器具有在約300-600納米波長範圍內的發射峰；較優選在大約355-532納米內；更優選密封雷射器的發射峰約為420納米。例如Nd:YAG雷射器是合適的密封雷射器。較佳的是，可以如箭頭130所示透過玻璃片的第二面106，使輻照過的區域暴露於密封雷射而對該區域進行加熱，或者如果基板在加熱雷射波長下基本是透明的，則可以如箭頭132所示透過基板126將來自加熱雷射器的光能引導到輻照過的區域上而對該區域進行加熱。這樣，該實施方式從玻璃片的頂上或者從基板的底下將所述玻璃罩片密封到基板上。較佳的是，基板126可以具有與玻璃片100相同的玻璃組成，但是基板126並不進行首先在大約248納米波長下輻照、然後熱處理的操作，從而可以使用一種單獨的玻璃組合物製造玻璃外殼，而無需在基板和玻璃片中使用不同的組合物。更簡單來說，可以使用密封雷射器從防護玻璃上方或下方將玻璃片密封在基板上。另外，與使用以其整體吸收光的玻璃片的現有技術方法不同，通過輻照和隨後的熱處理，使得根據本發明的玻璃片中僅有一個淺的表面區域會吸收光，通常該區域的深度D約小於300微米。使用本發明的方法可以顯著改進將玻璃片密封到基板上的效果，例如僅需要優先地對所述防護玻璃和基板之間的密封界面處的淺的輻照過的玻璃區域112進行加熱。另外，由於玻璃片100上僅有被輻照過的區域112的吸光度顯著增大，玻璃片100餘下的部分仍具有高透光率(例如＞90％)，使得電致發光器件可以透過防護玻璃和/或基板有效地透射。
當玻璃片100上的輻照過的區域112被密封雷射器加熱至軟化溫度的時候，輻照過的區域112相應地發生膨脹，形成用來容納所述電致發光元件的空腔134，在輻照過的區域112使玻璃片100與基板126相結合。圖5顯示了具有以下組成的玻璃樣品表現出的常規的膨脹距離64.55重量％ SiO2，16.06重量％ B2O3，0.32重量％ Ag，0.21重量％ Cl，7.02重量％ Na2O，1.64重量％ F，0.96重量％ Sb2O3，4.81重量％ ZnO以及2.89重量％ Al2O3，0.01重量％ CaO，0.01重量％ SO3和1.52重量％ H2O。使用以10赫茲的頻率運作的脈衝KF準分子雷射器以248納米的波長對所述樣品輻照4分鐘。然後在大約550℃的溫度下對該樣品加熱處理約1.5小時，使用Nd:YAG密封雷射器從與輻照過的區域相反的面對該樣品的一部分進行加熱。如本文所示，進行過輻照、熱處理、然後用密封雷射器加熱過的玻璃片區域發生膨脹，使得玻璃片的輻照過的區域的表面延伸至高出沒有在248納米輻照過的玻璃片的表面大約10微米。
在另一個實施方式中，如圖6所示，可以透過掩模以248納米的波長的光優先地輻照第一玻璃片200，以製得具有上述預定形狀的輻照過的區域212。在圖6所示的實施方式中，可對玻璃片200的兩個面進行優先輻照。然後如上文所述對玻璃片200進行熱處理，同樣如上文所述使用合適的密封雷射器將第一面204密封到基板126上，從而形成空腔234。較佳的是，引導來自密封雷射器的光通過基板而將玻璃片200密封到基板126上。然後可以將第二基板126(其上可沉積一個或多個電致發光層)類似地密封在第一玻璃片200的第二面206上，該密封操作優選通過引導來自密封雷射器的光通過第二雷射片或基板而進行。
在另一個實施方式中，通過常規的離子交換法對玻璃片的預定部分的吸光係數進行了改良。例如，可以根據預定的圖案對玻璃片的預定部分進行離子交換，在玻璃中結合入銅離子。當玻璃片的預定部分發生吸光係數變化之後，使用能夠發射該預定部分顯著吸收的波長的光的密封雷射器，依照與上文所述類似地方式將玻璃片密封在基板上。
應當強調的是，上述本發明的實施方式，特別是任意「優選的」實施方式僅僅是可能的實施的例子，僅僅是用來幫助清楚地理解本發明的原理。可以在不背離本發明精神和原理的前提下對上述本發明的實施方式進行許多的改變和改良。例如如圖7所示，可以如前文所述僅在一面上對第一玻璃片100進行輻照，熱處理，然後將其密封到基板上。還可對第二玻璃片100的一個面進行輻照，熱處理，然後通過第二玻璃片100的輻照過的部分112將其密封在第一玻璃片100的第二面106上。通過這種方式，連續數量的玻璃片可以堆疊起來互相密封。第一玻璃片100可作為用於另外的電致發光元件的基板。所有這些改良和改變都包括在本文中，包括在本說明書和發明的範圍之內，受到所附的權利要求書的保護。
權利要求
1.一種用來製造玻璃外殼的方法，該方法包括增大玻璃片的一部分在約300-600納米波長範圍內的吸光性；將所述玻璃片置於基板上方；使所述玻璃片的所述部分暴露於所述波長的光能下，使玻璃片與基板熔合形成玻璃外殼。
2.一種製造玻璃外殼的方法，該方法包括提供第一玻璃片，該第一玻璃片具有第一面和第二面，摻雜有Ag或Au；用第一光能輻照所述玻璃片的一部分；在至少約480℃的溫度下對所述玻璃片進行加熱處理；將所述玻璃片置於基板上方；使所述玻璃片的輻照過的部分暴露於第二光能，使玻璃片與基板熔合，在其間形成空腔。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第一光能的波長約為248納米。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第二光能的波長約為300-600納米。
5.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述輻照步驟包括透過掩模進行輻照。
6.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述輻照過的部分包括位於第一面上的閉合迴路。
7.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述玻璃片包括多個輻照過的圖案。
8.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括設置在所述空腔中的電致發光層。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述電致發光層包含有機材料。
10.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述第二光能的波長約為420納米。
11.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述玻璃片的化學組成與所述基板的化學組成基本相同。
12.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，對所述玻璃片加熱處理至少約2分鐘。
13.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，對所述玻璃片加熱處理至少約1小時。
14.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述玻璃片中Ag或Au的含量約為0.22-0.66重量％。
15.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述輻照過的部分的深度約小於300毫米。
16.一種用來製造玻璃外殼的方法，該方法包括提供第一玻璃片，該第一玻璃片具有第一面和第二面，並且摻雜有Ag或Au；以大約248納米的波長輻照所述玻璃片第一面的一部分；在至少約480℃的溫度下對所述玻璃片進行熱處理；將所述玻璃片置於基板上；使所述輻照過的部分曝光于波長約為300-600納米的光能，使得玻璃片與基板熔合，在其間形成空腔。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，該方法還包括以波長約248納米的光輻照第一玻璃片第二面的一部分。
18.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，該方法還包括將第二玻璃片密封到第一玻璃片上。
全文摘要
玻璃片的預先選定的區域的吸光係數被優先地增大。然後可使用密封雷射器將所述玻璃片密封到基板上。在一個實施方式中，通過以波長約248納米的光、優選透過掩模對玻璃片進行輻照來增大玻璃片的吸光係數，在玻璃片上形成具有預定形狀的輻照過的圖案。然後對所述玻璃片進行熱處理，將其置於基板上，通過使輻照過的圖案暴露于波長約355－532納米的密封雷射，將其密封在基板上，製得玻璃外殼。本文所揭示的方法可用來製造電致發光器件，例如發光二極體(LED)、特別是有機發光二極體(OLED)。
文檔編號C03B29/00GK101080368SQ200580043563
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月12日 優先權日2004年12月20日
發明者J·F·施洛德 申請人:康寧股份有限公司