專利名稱：制造玻璃外殼的方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及密封玻璃制品的方法，更具體來說涉及用來包封電致發(fā)光元件的方法。
背景技術：
人們對用于顯示器應用中的OLED的需求在不斷增加，而且將OLED用于普通照明的工作也在不斷獲得進展。使用OLED的一個缺點在于，OLED的使用壽命比更傳統(tǒng)的發(fā)光二極管(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(fā)光元件中的水分和/或氧氣。隨著OLED器件使用次數(shù)的增加，由于電極氧化、電致發(fā)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(nèi)或之上的器件的熱敏有機層的性能。因此，工業(yè)中在進行廣泛的努力以開發(fā)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，由于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(jīng)證明非玻璃粘合劑不能用于長使用壽命的器件。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系數(shù)(CTE)。

發(fā)明內(nèi)容
簡單來說，可以根據(jù)本文所述實施用來制造適用于電致發(fā)光器件(例如有機發(fā)光二極管(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，將該玻璃片置于基板上方，使玻璃片的這個部分暴露于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；將所述玻璃片置于基板上方；使所述玻璃片被輻照過的部分暴露于第二光能，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(yōu)選是閉合回路。較佳的是，對所述玻璃片進行至少約2分鐘、更優(yōu)選至少約10分鐘的熱處理。
在另一個實施方式中，一種制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；將所述玻璃片置于基板上方；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(guī)的密封激光器可以是例如Nd:YAG激光器。
較佳的是，所述基板包含電致發(fā)光材料；更佳的是，所述電致發(fā)光材料是有機材料。
在本發(fā)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。然后可以根據(jù)上述的方法將所述玻璃片密封在基板上?？赏ㄟ^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于第一玻璃片上，用密封激光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(fā)明，更清楚地了解本發(fā)明的其它目的、特征、細節(jié)和優(yōu)點，以下說明并不構(gòu)成限制。另外的系統(tǒng)、方法特征和優(yōu)點也都包括在本發(fā)明中，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，受到所附權(quán)利要求書的保護。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明方法的設備的截面?zhèn)纫晥D，圖中顯示透過掩模對玻璃片進行輻照。
圖2是根據(jù)本發(fā)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(qū)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(jù)本發(fā)明的方法的實施方式的有效性。
圖4是已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式進行輻照、熱處理和用密封激光器曝光之后的玻璃表面的膨脹的量的曲線圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式形成的玻璃外殼的截面?zhèn)纫晥D。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式形成的玻璃外殼的截面?zhèn)纫晥D。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的玻璃外殼的截面?zhèn)纫晥D，其中一些玻璃片逐次疊置密封起來。
詳述在以下詳述中，出于說明而非限制的目的，提供了描述特定細節(jié)的示例實施方式以幫助完全理解本發(fā)明。但是對于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，以不同于本文所揭示的具體細節(jié)的其它實施方式實施本發(fā)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(fā)明的描述。最后，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(jù)本發(fā)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于具有預定波長的光能(優(yōu)選使用激光器)，然后對玻璃進行熱處理，從而選擇性地提高這部分玻璃片的吸光度。然后可以使用密封激光器，發(fā)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(jié)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，所述玻璃可包含鹵化物以提高玻璃對曝光的敏感性。較佳的是，所述鹵化物是氯(Cl)、溴(B)、碘(I)、氟或其組合。所述玻璃片優(yōu)選是二氧化硅基的，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％的二氧化硅(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置于包括第一面104和第二面106的玻璃片100上方，然后用光源110發(fā)射的光108透過掩模102輻照玻璃片的第一面104，以優(yōu)先地輻照玻璃片的輻照區(qū)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(yōu)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包括以脈沖模式操作的KF準分子激光器。通常的輻照功率可約為20-40毫焦/厘米2。對玻璃片輻照約1-5分鐘。當激光器在約10赫茲的脈沖重復頻率下操作的時候，通常輻照時間約為1分鐘?？梢酝ㄟ^例如增大脈沖重復頻率、延長總曝光時間或這二者的組合來調(diào)節(jié)區(qū)域112的曝光，從而控制區(qū)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(qū)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制造玻璃外殼的時候，輻照過的區(qū)域112宜呈框架邊緣區(qū)域116的形狀，所述邊緣區(qū)域116未進行輻照，該框架取決于玻璃片的形狀，優(yōu)選與玻璃片的周邊相鄰。應當意識到輻照過的區(qū)域112可為能夠在玻璃片上形成所需輻照過的區(qū)域的任意合適形狀，但是該形狀優(yōu)選形成閉合的回路；更優(yōu)選是形成近似多邊形的閉合回路。近似表示所述多邊形可以有例如圓角部分。在優(yōu)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(qū)域112，然后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(qū)域。然后將各個具有輻照過的區(qū)域的玻璃片與基板相結(jié)合，形成玻璃外殼。
在另一種方法中，可以使用輻照激光器，使得會聚的激光束相對于玻璃片移動，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(chǎn)環(huán)境下，不太希望采用這些方法。
對玻璃片100進行輻照之后，立刻對玻璃片進行熱處理。較佳的是，在至少約480℃、更優(yōu)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(yōu)選至少約10分鐘?？沙掷m(xù)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系)，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準分子激光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于350納米波長處的吸光度增大(相對于曲線118)，在波長約400納米處具有最大的吸光度。最后，曲線124表示根據(jù)本發(fā)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，然后在550℃的溫度下熱處理約1.5小時。曲線124顯示在約325-600納米波長范圍內(nèi)的吸光度顯著增大，在大約400-500納米波長范圍內(nèi)具有寬吸收峰。超過500納米以后，玻璃樣品的吸光度迅速減小。
在對玻璃片進行熱處理之后，可以將熱處理過的玻璃片置于基板上方，使得玻璃片的輻照過的第一面104朝向基板126?；?26通常包含玻璃或玻璃陶瓷，優(yōu)選包括沉積在其上的一個或多個發(fā)光材料層128。例如所述發(fā)光材料可包括一個或多個有機發(fā)光層。還可包括其它的層，例如陽極層或陰極層。然后可以例如用合適的密封激光器，沿著之前輻照的區(qū)域112對玻璃片進行加熱。較佳的是，所述密封激光器具有在約300-600納米波長范圍內(nèi)的發(fā)射峰；較優(yōu)選在大約355-532納米內(nèi)；更優(yōu)選密封激光器的發(fā)射峰約為420納米。例如Nd:YAG激光器是合適的密封激光器。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(qū)域暴露于密封激光而對該區(qū)域進行加熱，或者如果基板在加熱激光波長下基本是透明的，則可以如箭頭132所示透過基板126將來自加熱激光器的光能引導到輻照過的區(qū)域上而對該區(qū)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并不進行首先在大約248納米波長下輻照、然后熱處理的操作，從而可以使用一種單獨的玻璃組合物制造玻璃外殼，而無需在基板和玻璃片中使用不同的組合物。更簡單來說，可以使用密封激光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(xiàn)有技術方法不同，通過輻照和隨后的熱處理，使得根據(jù)本發(fā)明的玻璃片中僅有一個淺的表面區(qū)域會吸收光，通常該區(qū)域的深度D約小于300微米。使用本發(fā)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(yōu)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(qū)域112進行加熱。另外，由于玻璃片100上僅有被輻照過的區(qū)域112的吸光度顯著增大，玻璃片100余下的部分仍具有高透光率(例如＞90％)，使得電致發(fā)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(qū)域112被密封激光器加熱至軟化溫度的時候，輻照過的區(qū)域112相應地發(fā)生膨脹，形成用來容納所述電致發(fā)光元件的空腔134，在輻照過的區(qū)域112使玻璃片100與基板126相結(jié)合。圖5顯示了具有以下組成的玻璃樣品表現(xiàn)出的常規(guī)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沖KF準分子激光器以248納米的波長對所述樣品輻照4分鐘。然后在大約550℃的溫度下對該樣品加熱處理約1.5小時，使用Nd:YAG密封激光器從與輻照過的區(qū)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、然后用密封激光器加熱過的玻璃片區(qū)域發(fā)生膨脹，使得玻璃片的輻照過的區(qū)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(yōu)先地輻照第一玻璃片200，以制得具有上述預定形狀的輻照過的區(qū)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(yōu)先輻照。然后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激光器將第一面204密封到基板126上，從而形成空腔234。較佳的是，引導來自密封激光器的光通過基板而將玻璃片200密封到基板126上。然后可以將第二基板126(其上可沉積一個或多個電致發(fā)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(yōu)選通過引導來自密封激光器的光通過第二激光片或基板而進行。
在另一個實施方式中，通過常規(guī)的離子交換法對玻璃片的預定部分的吸光系數(shù)進行了改良。例如，可以根據(jù)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(jié)合入銅離子。當玻璃片的預定部分發(fā)生吸光系數(shù)變化之后，使用能夠發(fā)射該預定部分顯著吸收的波長的光的密封激光器，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(diào)的是，上述本發(fā)明的實施方式，特別是任意“優(yōu)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(fā)明的原理?？梢栽诓槐畴x本發(fā)明精神和原理的前提下對上述本發(fā)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，然后將其密封到基板上。還可對第二玻璃片100的一個面進行輻照，熱處理，然后通過第二玻璃片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(xù)數(shù)量的玻璃片可以堆疊起來互相密封。第一玻璃片100可作為用于另外的電致發(fā)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(fā)明的范圍之內(nèi)，受到所附的權(quán)利要求書的保護。
權(quán)利要求
1.一種用來制造玻璃外殼的方法，該方法包括增大玻璃片的一部分在約300-600納米波長范圍內(nèi)的吸光性；將所述玻璃片置于基板上方；使所述玻璃片的所述部分暴露于所述波長的光能下，使玻璃片與基板熔合形成玻璃外殼。
2.一種制造玻璃外殼的方法，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；將所述玻璃片置于基板上方；使所述玻璃片的輻照過的部分暴露于第二光能，使玻璃片與基板熔合，在其間形成空腔。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一光能的波長約為248納米。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二光能的波長約為300-600納米。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述輻照步驟包括透過掩模進行輻照。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述輻照過的部分包括位于第一面上的閉合回路。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃片包括多個輻照過的圖案。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括設置在所述空腔中的電致發(fā)光層。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述電致發(fā)光層包含有機材料。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二光能的波長約為420納米。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對所述玻璃片加熱處理至少約2分鐘。
13.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對所述玻璃片加熱處理至少約1小時。
14.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃片中Ag或Au的含量約為0.22-0.66重量％。
15.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述輻照過的部分的深度約小于300毫米。
16.一種用來制造玻璃外殼的方法，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，并且摻雜有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；將所述玻璃片置于基板上；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(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，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(qū)域的吸光系數(shù)被優(yōu)先地增大。然后可使用密封激光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(yōu)選透過掩模對玻璃片進行輻照來增大玻璃片的吸光系數(shù)，在玻璃片上形成具有預定形狀的輻照過的圖案。然后對所述玻璃片進行熱處理，將其置于基板上，通過使輻照過的圖案暴露于波長約355－532納米的密封激光，將其密封在基板上，制得玻璃外殼。本文所揭示的方法可用來制造電致發(fā)光器件，例如發(fā)光二極管(LED)、特別是有機發(fā)光二極管(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(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者J·F·施羅德 申請人:康寧股份有限公司