專利名稱：用于密封裝置的玻璃封裝以及包括玻璃封裝的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于密封裝置的玻璃封裝。
本發(fā)明還涉及包括玻璃封裝的系統(tǒng)、光源、照明裝置、背光系統(tǒng)和顯示裝置。
技術(shù)背景
諸如薄膜裝置或微機電裝置(也稱為MEM)的裝置可能對它們在其中操作或在其中存儲的環(huán)境具有特定要求。例如，薄膜裝置是由多個堆疊的層構(gòu)成的裝置，該多個堆疊的層一起構(gòu)成電路、電光元件或光學(xué)元件。典型地，這種電路是微型化的電路，又稱為集成電路或簡稱IC，其包括導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣的層的堆疊。電光元件包括例如構(gòu)成發(fā)光二極管、有機發(fā)光二極管或激光二極管的堆疊，且因此典型地至少部分地具有相當(dāng)于與發(fā)光層相結(jié)合的二極管電路的電路，該發(fā)光層例如可以由有機發(fā)光層構(gòu)成，該有機發(fā)光層結(jié)果形成有機發(fā)光二極管(進一步也稱為0LED)。電光元件也可以包括例如構(gòu)成能夠吸收電磁輻射并將所吸收的電磁輻射轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池的堆疊。光學(xué)元件可以包括若干構(gòu)成光路的光學(xué)層，該光路例如包括光導(dǎo)和光間。這種光學(xué)元件經(jīng)?？梢栽O(shè)計為執(zhí)行如同集成電路的類似功能并經(jīng)常設(shè)計為代替集成電路。
所有這些薄膜裝置和/或MEM要求某種類型的密封以保護裝置免受環(huán)境影響或?qū)⑦@些裝置存儲在明確定義的環(huán)境中。密封件的質(zhì)量經(jīng)常決定薄膜裝置的運行壽命。尤其是當(dāng)薄膜裝置例如是發(fā)光或光吸收裝置時，薄膜裝置的封裝優(yōu)選地在玻璃封裝中完成以允許電磁輻射通過玻璃封裝。
這種玻璃封裝例如從美國專利申請US2004/0207314是已知的。在此專利申請中， 描述了用于密封OLED顯示器的不透氣地密封的玻璃封裝。該玻璃封裝包括第一襯底板和第二襯底板以及沉積在該第二襯底板上的玻璃料(frit)。OLED沉積在該第一襯底板上。之后，輻照源被用于加熱玻璃料，該玻璃料融化并形成氣密密封件，該氣密密封件將該第一襯底板連接至該第二襯底以密封0LED。玻璃料是這樣的玻璃，該玻璃摻雜了至少一種過渡金屬并且有可能摻雜了配置為降低玻璃料的線性熱膨脹系數(shù)(進一步也稱為CTE)的填料，使得當(dāng)輻照源加熱玻璃料時，該玻璃料軟化并形成結(jié)合(bond)。
已知的玻璃封裝裝置的缺點在于它們相對昂貴。
發(fā)明目的和內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種較廉價的不透氣地密封的玻璃封裝。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，使用根據(jù)本發(fā)明的用于密封裝置的玻璃封裝達到該目的。根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝包括第一玻璃襯底、第二玻璃襯底和密封件。該密封件施加在第一玻璃襯底和第二玻璃襯底之間，并配置為用于經(jīng)由局部地加熱該密封件而密封該第一玻璃襯底和該第二玻璃襯底之間的界面。該密封件包括包含玻璃的玻璃料。該玻璃料配置為具有相比于該第一玻璃襯底和/或該第二玻璃襯底的線性熱膨脹系數(shù)低至少10%的線性熱膨脹系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝的效果在于，當(dāng)使用具有相對高CTE的玻璃材料作為第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底時，玻璃料的線性熱膨脹系數(shù)(進一步也稱為CTE)相比于該第一玻璃襯底和/或該第二玻璃襯底的CTE的差異使得能夠生成氣密密封的玻璃封裝。玻璃封裝的密封依然經(jīng)由局部地加熱密封件而發(fā)生，例如使用聚焦加熱裝置(諸如聚焦激光束)。典型地，具有相對高CTE的玻璃相比于具有較低CTE的玻璃來說是較不昂貴的。不希望遵循任何特定理論，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)玻璃料的CTE相比之下與第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的CTE之間的特定差異使得在使用具有相對高CTE的玻璃材料時能實現(xiàn)氣密的密封件。典型地，在已知的玻璃封裝中，玻璃料的CTE被選擇以匹配玻璃板的CTE，以防止玻璃料和玻璃板之間發(fā)生機械應(yīng)力。盡管如此，已知的玻璃封裝只使用具有相對低的CTE的玻璃來制造玻璃封裝。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，玻璃料的CTE相比于第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的CTE必須低至少10%，尤其是當(dāng)使用具有相對高CTE的玻璃時。模擬和實驗已經(jīng)表明，使用具有比玻璃襯底的CTE低10%的CTE的玻璃料導(dǎo)致玻璃料和玻璃材料之間的剩余機械應(yīng)力低于玻璃料和玻璃在室溫下的破裂水平。
在密封過程期間，聚焦加熱裝置例如經(jīng)由聚焦激光束將熱局部地施加至玻璃料中。優(yōu)選地，僅加熱玻璃料，其可以通過選擇激光波長使得激光基本上不被第一玻璃襯底和 /或第二玻璃襯底吸收但基本上僅被玻璃料吸收來獲得。由于該原因，玻璃料例如可以包括用于提高對具有特定波長的光的吸收的附加材料。該聚焦加熱裝置融化部分玻璃料，該部分玻璃料在融化的玻璃料再次硬化時形成在第一玻璃襯底和密封件之間和/或在第二玻璃襯底和密封件之間的連接。典型地，該連接是氣密的且因此用作氣密的密封件，從而密封玻璃封裝并且同樣地密封玻璃封裝內(nèi)部的裝置。使用這種聚焦加熱裝置，至少部分玻璃料融化，而第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底基本上保持不變。第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底基本上僅僅經(jīng)由來自玻璃料的傳導(dǎo)熱傳遞而加熱，該傳導(dǎo)熱傳遞是相對低的，因為玻璃典型地是好的絕熱體并因此是相對差的導(dǎo)熱體。同樣地，第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底僅局部地少量地加熱，并且因此由于玻璃料的加熱而導(dǎo)致的第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的膨脹是有限的。當(dāng)使用具有相對高CTE的玻璃材料作為第一玻璃襯底和/或第二玻璃材料時，玻璃材料的這種局部加熱依然導(dǎo)致第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的某些熱膨脹，此熱膨脹典型地導(dǎo)致第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底內(nèi)部的材料應(yīng)力，該材料應(yīng)力可能導(dǎo)致由于玻璃料中的破裂而引起的密封的裂口，或者該材料應(yīng)力可能導(dǎo)致第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底中的破裂。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選擇具有相比于第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的CTE更低CTE的玻璃料時，可以制作氣密的密封件，同時在玻璃料內(nèi)部和/或用于玻璃封裝的玻璃材料內(nèi)部的任何剩余的殘余材料應(yīng)力低于玻璃料和玻璃材料在室溫下的破裂水平。除其他之外，玻璃料的CTE和第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的CTE的確切差異取決于第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的絕對CTE值，并且除其他之外，取決于所使用的密封過程。
在根據(jù)美國專利申請US2004/0207314的已知玻璃封裝中，玻璃料的CTE值匹配第一玻璃板和第二玻璃板的CTE值。所引用的美國文獻教導(dǎo)了，玻璃料的CTE值相比于第一玻璃板和第二玻璃板的CTE值之間的最大失配約為350ppm，其導(dǎo)致約0. 035%的允許的失配。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的經(jīng)驗，當(dāng)使用具有相對高CTE值的玻璃材料時，不可能使用玻璃料和第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底之間的匹配CTE值來產(chǎn)生氣密的密封件。提出了至少10%的失配，其中玻璃料的CTE值比構(gòu)成第一玻璃襯底和/或構(gòu)成第二玻璃襯底的玻璃材料的CTE值小至少10%。在該情況下，可以使用布置在第一玻璃襯底和第二玻璃襯底之間的玻璃料的局部加熱來產(chǎn)生氣密的密封件。
玻璃料包括玻璃，且優(yōu)選地也包括填料材料。如果可以找到?jīng)]有填料材料的具有適當(dāng)CTE值的玻璃料材料，則不需要填料材料。然而，經(jīng)常使用填料材料以降低玻璃料的 CTE 值。
在玻璃封裝的實施例中，玻璃料的線性熱膨脹系數(shù)相比于第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的線性熱膨脹系數(shù)低至少15%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，尤其當(dāng)使用具有相對高CTE(例如， CTE > 8ppm/K)的第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底時，則需要玻璃料的CTE和第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的CTE之間的較大差異，以用于經(jīng)由激光輻照產(chǎn)生基本上無應(yīng)力的密封件。如之前所指出，可以通過改變填料材料的濃度和類型來改變玻璃料的CTE。同樣地，通過增加玻璃料的CTE和構(gòu)成第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的玻璃材料的CTE之間的差異，甚至可以使用鈉鈣玻璃作為第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底，這大大降低了根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝的成本。
在玻璃封裝的實施例中，第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的線性熱膨脹系數(shù)在 8和llppm/K之間。這種玻璃材料也被稱為鈉鈣玻璃，如上所指出，其是相對廉價的且從成本的角度來說可能是用于產(chǎn)生玻璃封裝的優(yōu)選玻璃材料。使用這種玻璃材料作為第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底使得根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝變得商業(yè)上受關(guān)注用于例如有機發(fā)光二極管或太陽能電池。如以上所指出，玻璃料的CTE和第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的鈉鈣玻璃材料的CTE之間具有相對大的差異使得能夠產(chǎn)生氣密的玻璃封裝，其中任何殘余材料應(yīng)力低于玻璃料和鈉鈣玻璃的破裂水平。
在玻璃封裝的實施例中，玻璃料包括超過50重量百分比的氧化鉍。使用在根據(jù)美國專利申請US2004/0207314已知的玻璃封裝中的優(yōu)選玻璃料之一包括氧化釩和氧化銻的組合作為過渡金屬。氧化銻是相對地環(huán)境不友好的物質(zhì)，其優(yōu)選地不用在玻璃封裝中。使用氧化鉍來代替氧化釩和氧化銻的組合。盡管氧化鉍也不是完全地環(huán)境友好的，它與氧化銻相比具有更小的危害。同樣地，根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝相比于所引用的美國專利申請的已知的備選方案，對于環(huán)境具有更小的危害。
在玻璃封裝的實施例中，玻璃料是無鉛的玻璃料。以前，玻璃料典型地總是包括鉛。長期以來，存在用于嘗試禁止在消費類產(chǎn)品中使用鉛的法規(guī)。通過使用具有超過50重量百分比的氧化鉍的玻璃料，也可以避免在玻璃料中使用鉛。
在玻璃封裝的實施例中，密封件配置為用于經(jīng)由聚焦加熱裝置被局部地加熱，以用于密封第一玻璃襯底和第二玻璃襯底之間的界面。聚焦加熱裝置包括聚焦激光束。由于激光束的發(fā)射光的相對窄的波長帶寬，容易找到合適的激光束，其可以被玻璃料材料吸收同時基本上完全被第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底透射。如之前所指出，玻璃料可以包括增強玻璃料對于激光束發(fā)出的光的吸收特性的附加組分。
在玻璃封裝的實施例中，玻璃料包括用于吸收具有預(yù)定波長的光的多價離子。這種多價離子例如可以是銅。將銅加入玻璃料增強了在約1微米波長處的聚焦激光的吸收。 在該波長，第一玻璃襯底和第二玻璃襯底優(yōu)選地是基本上完全透明的。同樣地，玻璃料可以被通過第一玻璃襯底和/或通過第二玻璃襯底的聚焦激光輻照，同時基本上不會由于聚焦激光束而局部地增加第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底的溫度。由于從照射的聚焦激光束加熱的玻璃料材料，由于從玻璃料材料到玻璃料材料和第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底之間的連接的熱傳導(dǎo)，第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底發(fā)生某些殘余局部加熱。然而，由于玻璃材料是相對好的絕熱體的事實，殘余局部加熱實際上基本上限于玻璃料材料和第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底之間的接觸區(qū)域，從而防止完全地加熱第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底。
在玻璃封裝的實施例中，玻璃封裝包括由密封件和第一玻璃襯底構(gòu)成的蓋件，通過加熱該密封件和該第一玻璃襯底二者至玻璃料的軟化點之上且低于該第一玻璃襯底的轉(zhuǎn)變溫度，將密封件附到第一玻璃襯底以用于生成蓋件。玻璃料的軟化點低于第一玻璃襯底的轉(zhuǎn)變溫度。使用聚焦加熱裝置輻照玻璃料材料和第二玻璃襯底之間的界面導(dǎo)致玻璃料和第二玻璃襯底之間的界面由于玻璃料局部融化而形成該密封件。然而，優(yōu)選地聚焦加熱裝置加熱密封件中的玻璃料且同樣地基本上加熱整個密封件。在這種布置中，一起形成蓋件的玻璃料材料和第一玻璃襯底之間的界面處的連接也改變。通常，當(dāng)通過加熱密封件和第一玻璃襯底二者至相似溫度來生成蓋件時，由于根據(jù)本發(fā)明的第一玻璃襯底和玻璃料材料之間在CTE上的相對大的差異，該過程在蓋件內(nèi)部產(chǎn)生相對大的機械應(yīng)力。典型地，這種機械應(yīng)力可以損壞第一玻璃襯底和/或密封件。然而，由于密封件內(nèi)的玻璃料材料相比于第一玻璃襯底的厚度來說是相對薄的，第一玻璃襯底典型地不會被來自燒結(jié)過程的此機械應(yīng)力損壞。隨后，使用諸如激光的聚焦加熱裝置密封該密封件和第二玻璃襯底之間的界面。 施加此聚焦加熱裝置通常顯著地增加玻璃料的溫度且僅非常局部地增加第一玻璃襯底和第二玻璃襯底的溫度。同樣地，由于聚焦加熱裝置而導(dǎo)致的玻璃料的加熱也改變蓋件內(nèi)的密封件和第一玻璃襯底之間的連接，使得在制作蓋件時引入的機械應(yīng)力減小至低于玻璃襯底和玻璃料材料二者的破裂水平。因此，通過將蓋件與第二玻璃襯底結(jié)合而制成的玻璃封裝導(dǎo)致了形成基本上氣密密封的玻璃封裝，其中任何剩余的殘余機械應(yīng)力低于破裂水平。
根據(jù)本申請的第二方面，使用包括裝置和根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝的系統(tǒng)達到了該目的。該裝置例如可以是薄膜裝置或MEM裝置。
在系統(tǒng)的實施例中，該裝置是包括層的堆疊的薄膜裝置，該層的堆疊包括用于產(chǎn)生或吸收電磁輻射的有源層，該層的堆疊被施加在第二玻璃襯底的面對第一玻璃襯底的表
在系統(tǒng)的實施例中，該裝置包括發(fā)光二極管、或有機發(fā)光二極管、或太陽能電池、 或微機電裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，使用包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的光源達到該目的。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，使用包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)或包括根據(jù)本發(fā)明的光源的照明裝置達到該目的。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，使用包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)或包括根據(jù)本發(fā)明的光源的背光系統(tǒng)達到該目的。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，使用包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)、或包括根據(jù)本發(fā)明的光源、 或包括根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)的顯示裝置達到該目的。


本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實施例是清楚明顯的，并將參考以下描述的實施例進行闡述。
在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝的橫截面視圖，圖2A是示出對于不同玻璃料組分在不同CTE值處，施加到鈉鈣玻璃的玻璃襯底的玻璃料中(在玻璃料中心處)的模擬應(yīng)力值的曲線圖，且圖2B是示出鈉鈣玻璃的玻璃襯底中(在玻璃料中心處)的模擬應(yīng)力值的曲線圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的薄膜系統(tǒng)的橫截面視圖， 圖4是包括蓋件的根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝的橫截面視圖，以及圖5A和5B分別是照明裝置和顯示裝置的示意性橫截面視圖。
這些附圖僅僅是示意性的且未按比例繪制。特別是為了清楚起見，某些尺寸被強烈夸大。在附圖中相似的組件盡可能用相同的附圖標(biāo)記來表示。
具體實施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝100的橫截面視圖。玻璃封裝100包括第一玻璃襯底10、第二玻璃襯底20和密封件30。密封件30施加在第一玻璃襯底10和第二玻璃襯底 20之間，并配置為經(jīng)由局部地加熱密封件30而密封第一玻璃襯底10和第二玻璃襯底20之間的界面。密封件30包括玻璃料30，或者密封件30由玻璃料30構(gòu)成。玻璃料30包括玻璃。玻璃料30經(jīng)常也包括填料材料。這種填料材料經(jīng)常用于改變玻璃料30的CTE值。
在根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝100中，玻璃料30配置為具有相比于第一玻璃襯底10 和/或第二玻璃襯底20的CTE低至少10%的CTE。不希望遵循任何特定理論，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)玻璃料30的CTE相比之下與第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20的CTE之間的特定差異使得在使用具有相對高CTE的玻璃材料時能夠?qū)崿F(xiàn)氣密的密封件。根據(jù)通過選擇玻璃料30的CTE和玻璃材料材料的CTE之間特定差異而進行的模擬(見圖2A和2B)，在玻璃材料和玻璃料中在室溫下的任何殘余應(yīng)力可以被選擇為低于玻璃材料和玻璃料30 二者的破裂水平一甚至當(dāng)使用鈉鈣玻璃作為第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20時。在室溫下的材料應(yīng)力應(yīng)當(dāng)盡可能低，因為它們可能導(dǎo)致玻璃料30中或玻璃材料中的破裂，從而導(dǎo)致密封件破裂并最終將玻璃封裝100的內(nèi)容物暴露于環(huán)境。當(dāng)玻璃封裝100用于密封例如有機發(fā)光二極管120 (進一步也稱為0LED)時，這種暴露于環(huán)境嚴(yán)重減少了 OLED 120的操作壽命(見圖3)。
密封件30配置為經(jīng)由局部地加熱密封件30而密封第一玻璃襯底10和第二玻璃襯底20之間的界面。在該密封過程期間，聚焦加熱裝置(未示出)例如經(jīng)由聚焦激光束將熱局部地施加至玻璃料30中。優(yōu)選地，只加熱玻璃料30，這可以通過選擇激光波長使得激光基本上不被玻璃材料吸收而僅基本上被玻璃料30吸收來獲得。此聚焦加熱裝置融化部分玻璃料30，該部分玻璃料30在融化的玻璃料30再次硬化時，在第一玻璃襯底10和密封件 30之間和/或在第二玻璃襯底20和密封件30之間形成氣密的密封件。玻璃料30例如可以包括用于提高對具有特定波長的光的吸收的附加材料，從而相比于玻璃材料更有選擇性地加熱玻璃料30。
在密封過程期間，第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20基本上僅經(jīng)由來自玻璃料30的傳導(dǎo)熱傳遞而加熱。由于玻璃典型地是相對好的絕熱體，該傳導(dǎo)熱是相對低的。同樣地，第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20僅局部地少量地加熱且因此由于玻璃料 30的加熱而導(dǎo)致的第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20的膨脹是有限的。當(dāng)使用具有相對高CTE的玻璃材料作為第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20時，該玻璃材料的局部加熱依然導(dǎo)致第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20的某些熱膨脹，該熱膨脹典型地導(dǎo)致材料應(yīng)力。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選擇具有相比于第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20的 CTE更低的CTE的玻璃料30時，可以制作氣密的密封件，其中在用于玻璃封裝100的玻璃料 30和/或玻璃材料的內(nèi)部在室溫下的殘余材料應(yīng)力低于玻璃料30和玻璃材料二者的破裂水平。除其他之外，玻璃料30的CTE和第一玻璃襯底10和/或第二玻璃襯底20的CTE的確切差異取決于玻璃材料的絕對CTE值，取決于玻璃料30的組分，并且除其他之外，取決于所使用的密封過程。根據(jù)模擬，要求至少10%的失配，其中玻璃料30的CTE值比玻璃材料的CTE值小至少10%。當(dāng)玻璃材料的CTE例如等于或高于8ppm/K時，玻璃料30的CTE值和玻璃材料的CTE值之間的失配甚至可以是15%。
通過改變填料材料的濃度或通過改變填料材料的類型，可以改變玻璃料30的 CTE。
玻璃料30例如可以包括超過50重量百分比的氧化鉍。在用于玻璃封裝的已知的玻璃料中，使用氧化釩和氧化銻的組合作為過渡金屬。通過在根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝100 中使用氧化鉍來代替氧化釩和氧化銻，根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝100與已知玻璃封裝相比是更加環(huán)境友好的。盡管氧化鉍也不是完全地環(huán)境友好的，它與氧化銻相比具有更小的危害。 包括超過50重量百分比的氧化鉍的玻璃料30的另一優(yōu)點是玻璃料30中不需要鉛。
為改善玻璃料30的激光吸收特性，玻璃料30可以包括多價離子。選擇這種多價離子以吸收具有預(yù)定波長的光。例如，將銅加入玻璃料30中增強了在約1微米的波長處的聚焦激光的吸收。在此波長處，鈉鈣玻璃材料例如是基本上完全透明的。因此，通過第一玻璃襯底10或第二玻璃襯底20輻照包括痕量銅的玻璃料30導(dǎo)致玻璃料30的融化，同時除了經(jīng)由來自玻璃料30的熱傳導(dǎo)以外，基本上不增加鈉鈣玻璃材料的溫度。
圖2A是示出對于不同玻璃料組分在不同CTE值處，施加到鈉鈣玻璃10、20的玻璃襯底10、20的玻璃料30中(在玻璃料30中心處)的模擬應(yīng)力值的曲線圖，并且圖2B是示出鈉鈣玻璃10、20的玻璃襯底10、20中(在玻璃料30中心處)的模擬應(yīng)力值的曲線圖。圖2A 和2B所示的曲線圖均示出了在室溫下玻璃料材料或玻璃材料中的計算的結(jié)果機械應(yīng)力。 通過改變填料濃度和/或所使用的填料材料的類型，可以改變玻璃料組分(用“玻璃料1”和 “玻璃料2”指示)的CTE。通常，玻璃料30和玻璃襯底10、20可以相對容易地被張應(yīng)力(在曲線圖中的正號應(yīng)力)損壞，然而能夠耐受相對高的壓應(yīng)力(在曲線圖中的負(fù)號應(yīng)力)。從圖2A中清楚的是，要限制在室溫下的玻璃料材料中的應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)選擇具有相對低CTE的玻璃料材料。從圖2B中清楚的是，要限制在室溫下的玻璃材料中的應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)選擇具有相對高CTE的玻璃料材料，其導(dǎo)致相對低的剩余材料應(yīng)力或其導(dǎo)致剩余壓縮材料應(yīng)力。僅可以通過選擇具有在中間某處的CTE值的玻璃料材料才能處理這些矛盾的要求。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)， 選擇比玻璃材料的CTE值低至少10%的玻璃料30的CTE值，在玻璃材料內(nèi)在室溫下剩余應(yīng)力仍然主要是玻璃材料能夠相對容易耐受的壓應(yīng)力，同時玻璃料材料中在室溫下剩余材料應(yīng)力可以選擇為充分低于玻璃料的破裂水平。
使用鈉鈣玻璃10、20作為用于玻璃封裝100的玻璃材料的主要益處在于，鈉鈣玻璃材料是相對便宜的，從而允許這種玻璃封裝100變得商業(yè)上十分受關(guān)注用于裝置120，例如薄膜裝置120。在已知的玻璃封裝中，僅有具有非常低的CTE的玻璃材料被用于生成玻璃封裝。此外，關(guān)于使用玻璃料材料的玻璃封裝的密封的一般常識教導(dǎo)了玻璃料材料的CTE 應(yīng)當(dāng)基本上匹配玻璃封裝的CTE。當(dāng)最小化在室溫下玻璃材料10、12內(nèi)部的剩余應(yīng)力時，這可能是正確的。然而，為得到應(yīng)在相當(dāng)長時間在室溫下保持無破裂的玻璃封裝100，玻璃料 30中的剩余應(yīng)力也應(yīng)相對低一有利地低于玻璃料30和玻璃材料二者的破裂水平。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，玻璃料30的CTE和玻璃材料的CTE之間的10%或甚至15%的顯著失配有利于在第一玻璃襯底10和第二玻璃襯底20之間生成氣密的密封件，其中玻璃料材料30中以及玻璃襯底10、20中的殘余材料應(yīng)力低于玻璃料30和玻璃襯底10、20的破裂水平。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)110的橫截面視圖。裝置120例如可以是包括層的堆疊130的薄膜裝置120，該層的堆疊130包括用于產(chǎn)生、吸收或傳導(dǎo)電磁輻射的有源層140。 層的堆疊130例如施加至第二玻璃襯底20的面對第一玻璃襯底10的表面。層的堆疊130 可以包括發(fā)光二極管120、或有機發(fā)光二極管120、或太陽能電池120、或任何其他電光元件 120或光學(xué)集成電路120。
圖4是包括蓋件15的根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝100的橫截面視圖。通過將密封件 30和第一玻璃襯底10加熱至高于玻璃料30的軟化點且低于第一玻璃襯底10的轉(zhuǎn)變溫度， 將密封件30附到第一玻璃襯底10以生成蓋件15。使用聚焦加熱裝置輻照玻璃料30構(gòu)成的密封件30和第二玻璃襯底20之間的界面導(dǎo)致玻璃料30和第二玻璃襯底20之間的界面由于玻璃料30的局部融化而形成氣密的密封件。然而，優(yōu)選地聚焦加熱裝置基本上加熱全部玻璃料30。在這種布置中，玻璃料材料和第一玻璃襯底10之間的界面處的連接也改變。 通常，當(dāng)經(jīng)由高于玻璃料30的軟化點且低于玻璃襯底的轉(zhuǎn)變溫度的加熱過程生成蓋件15 時，由于第一玻璃襯底10和玻璃料30之間在CTE上的相對大的差異，該過程在蓋件15內(nèi)部產(chǎn)生室溫下的機械應(yīng)力。這種機械應(yīng)力可能損壞第一玻璃襯底10。然而，因為玻璃料30 層相比于第一玻璃襯底10的厚度是相對薄的，第一玻璃襯底10典型地不會被來自此加熱過程的該機械應(yīng)力損壞。隨后經(jīng)由聚焦加熱裝置融化玻璃料30在第二玻璃襯底20和玻璃料30之間生成氣密的密封件，但也使玻璃料30和第一玻璃襯底10之間的機械應(yīng)力弛豫， 當(dāng)玻璃料30和玻璃襯底10、20之間的CTE差異為至少10%時典型地弛豫至低于破裂水平的水平。
圖5A和5B分別是照明裝置200和顯示裝置300的示意性橫截面視圖。照明裝置 200包括光源210，光源210包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)110。光源210例如包括準(zhǔn)直器220，其用于準(zhǔn)直和/或引導(dǎo)由系統(tǒng)110發(fā)出的光離開照明裝置200。光源210也可以包括其他折射、衍射或反射的光學(xué)元件(未示出)。照明裝置200進一步包括用于容納光源210的外殼 M0，且包括用于向系統(tǒng)110供電的電源230。電源230例如可以是用于將市電轉(zhuǎn)換為系統(tǒng) 110所需要的電源的變壓器230。系統(tǒng)110包括施加至第二玻璃襯底20的薄膜裝置120。 第二玻璃襯底20是包括第一玻璃襯底10、密封件30和第二玻璃襯底20的玻璃封裝100的一部分。
圖5B示出了具有根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)310的顯示裝置300。顯示裝置300包括顯示器320，例如，公知的液晶顯示器320。液晶顯示裝置300通常包含偏振器(未示出)、 光閥陣列(未示出)和檢偏器(未示出)。每個光閥典型地包括液晶材料，例如通過施加橫跨液晶材料的電場，該液晶材料能夠改變?nèi)肷涔獾钠穹较?。偏振器、光閥和檢偏器的布置使得當(dāng)光閥被切換至例如“亮”時，從背光系統(tǒng)310發(fā)射的光將被透射。當(dāng)光閥被切換至例如 “暗”時，從背光系統(tǒng)310發(fā)射的光將被阻擋。通過該方式，可以在顯示器300上產(chǎn)生圖像?？商鎿Q地，顯示裝置300可以包括光源110的二維陣列(見圖5A)，其中二維陣列中的每個光源110構(gòu)成顯示裝置300中的像素。這種光源110例如可以是如在本發(fā)明中定義的玻璃封裝110內(nèi)部的有機發(fā)光二極管120。應(yīng)當(dāng)注意的是，上述實施例說明而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下將能夠設(shè)計出許多可替換的實施例。在權(quán)利要求中，置于括號之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被理解為限制權(quán)利要求。動詞“包括”及其變體的使用并不排除存在權(quán)利要求中未陳述的元件或步驟。元件之前的冠詞“一”不排除存在多個這種元件。在列舉了若干裝置的裝置權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以由一個且同一項的硬件來實施。在相互不同的從屬權(quán)利要求中列舉某些措施的純粹事實并不表明不可以有利地使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于密封一裝置(120)的玻璃封裝(100)，該玻璃封裝(100)包括第一玻璃襯底(10)，第二玻璃襯底(20)，以及施加在該第一玻璃襯底(10)和該第二玻璃襯底(20)之間的密封件(30)，該密封件 (30)配置為用于經(jīng)由局部地加熱該密封件(30)而密封該第一玻璃襯底(10)和該第二玻璃襯底(20)之間的界面，該密封件(30)包括包含玻璃的玻璃料(30)，該玻璃料(30)配置為具有相比于該第一玻璃襯底(10)和/或該第二玻璃襯底(20)的線性熱膨脹系數(shù)低至少10%的線性熱膨脹系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃封裝(100)，其中該玻璃料(30)的線性熱膨脹系數(shù)相比于該第一玻璃襯底(10)和/或該第二玻璃襯底(20)的線性熱膨脹系數(shù)低至少15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃封裝(100)，其中該第一玻璃襯底(10)和/或該第二玻璃襯底(20)的線性熱膨脹系數(shù)在8和llppm/K之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃封裝(100)，其中該玻璃料(30)包括超過50重量百分比的氧化鉍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃封裝(100)，其中該玻璃料(30)是無鉛玻璃料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃封裝(100)，其中該密封件(30)配置為經(jīng)由聚焦加熱裝置()被局部地加熱，以用于密封該第一玻璃襯底(10)和該第二玻璃襯底(20)之間的界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻璃封裝(100)，其中該玻璃料(30)包括用于吸收具有預(yù)定波長的光的多價離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃封裝(100)，其中該玻璃封裝(100)包括由該密封件 (30)和該第一玻璃襯底(10)構(gòu)成的蓋件(15)，通過將該密封件和該第一玻璃襯底(10)加熱至高于該玻璃料(30)的軟化點且低于該第一玻璃襯底(10)的轉(zhuǎn)變溫度，將該密封(30) 附到該第一玻璃襯底(10)以用于生成該蓋件(15)。
9.一種包括裝置(120)和根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的玻璃封裝(100)的系統(tǒng) (110)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(110)，其中該裝置(120)是包括層的堆疊(130)的薄膜裝置(120)，該層的堆疊(130)包括用于產(chǎn)生或吸收電磁輻射的有源層(140)，該層的堆疊(130)被施加至該第二玻璃襯底(20)的面對該第一玻璃襯底(10)的表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)(110)，其中該裝置(120)包括發(fā)光二極管(120)，或有機發(fā)光二極管(120)，或太陽能電池(120)，或微機電裝置(120)。
12.一種包括如權(quán)利要求9至11中任意一項所述的系統(tǒng)(110)的光源(210)。
13.一種包括如權(quán)利要求9至11中任意一項所述的系統(tǒng)(110)，或包括如權(quán)利要求12 所述的光源(210)的照明裝置(200)。
14.一種包括如權(quán)利要求9至11中任意一項所述的系統(tǒng)(110)，或包括如權(quán)利要求12 所述的光源(210)的背光系統(tǒng)(310)。
15.一種包括如權(quán)利要求9至11中任意一項所述的薄膜系統(tǒng)(110)，或包括如權(quán)利要求12所述的光源(210)，或包括如權(quán)利要求14所述的背光系統(tǒng)(310)的顯示裝置(300)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于密封裝置(120)的玻璃封裝(100)，涉及一種包括該玻璃封裝的系統(tǒng)(110)、光源(210)、照明裝置(200)、背光系統(tǒng)(310)，以及涉及一種顯示裝置(300)。根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝包括第一玻璃襯底(10)，第二玻璃襯底(20)，以及密封該第一玻璃襯底和該第二玻璃襯底之間的界面的密封件(30)。該密封件包括包含玻璃的玻璃料(30)。該玻璃料的CTE被選擇為相比于該第一玻璃襯底和/或該第二玻璃襯底的CTE低至少10%。根據(jù)本發(fā)明的玻璃封裝的效果在于，當(dāng)使用具有相對高CTE的玻璃材料作為第一玻璃襯底和/或第二玻璃襯底時，玻璃料的CTE相比于該第一玻璃襯底和/或該第二玻璃襯底的CTE的差異使得能夠生成氣密密封的玻璃封裝。
文檔編號C03C27/06GK102498075SQ201080042286
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者F·A·G·范迪伊克, P·H·M·蒂默曼斯, R·H·M·桑德斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司