有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを封止するためのパラメータの最適化
気密封止ガラスパッケージ及び気密封止ガラスパッケージを作成するための方法が開示される。一実施形態において、気密封止ガラスパッケージは周囲環境に敏感な薄膜デバイスの保護に適する。そのようなガラスパッケージのいくつかの例は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、センサ及びその他の光デバイスである。発明は例としてＯＬＥＤディスプレイを用いて説明される。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００４年１０月２０日に出願された、名称を「有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを封止するためのパラメータの最適化（Optimization of Parameters For Sealing Organic Light Emitting Diode （OLED） Displays）」とする、米国特許出願第１０/９７０３１９号の恩恵を主張する。上記出願の明細書は本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は周囲環境に敏感な薄膜デバイスの保護に適する気密封止ガラスパッケージに関する。そのようなデバイスのいくつかの例は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、センサ及びその他の光デバイスである。本発明は例としてＯＬＥＤディスプレイを用いて説明される。
【背景技術】
【０００３】
ＯＬＥＤは近年、広汎な電界発光デバイスにおける使用及び使用可能性のため、かなりの研究の対象となっている。例えば、単ＯＬＥＤはディスクリート発光デバイスに用いることができ、またＯＬＥＤアレイは照明用途またはフラットパネルディスプレイ用途（例えばＯＬＥＤディスプレイ）に用いることができる。ＯＬＥＤディスプレイは、非常に明るく、優れた色コントラスト及び広い視野角を有することが知られている。しかし、ＯＬＥＤディスプレイ、特にＯＬＥＤディスプレイ内にある電極及び有機層は周囲環境からＯＬＥＤディスプレイに漏入する酸素及び水分との相互作用で生じる劣化を受け易い。ＯＬＥＤディスプレイ内の電極及び有機層を周囲環境に対して気密封止すれば、ＯＬＥＤディスプレイの寿命をかなり延ばし得ることは周知である。残念ながら、これまでは、ＯＬＥＤディスプレイを気密封止するための封止プロセスを開発することが非常に困難であった。ＯＬＥＤディスプレイの適切な封止を困難にしていた要因のいくつかを要約すると：
・気密封止は酸素及びに水に対する遮断層（酸素に対して１０-３ｃｍ３/ｍ２/日、水に対して１０-６ｇ/ｍ２/日）を提供しなければならない；
・ＯＬＥＤディスプレイの大きさに悪影響を与えないように、気密封止の大きさは最小（例えば＜２ｍｍ）にしなければならない；
・封止プロセス中に上がる温度がＯＬＥＤディスプレイ内の材料（例えば電極及び有機層）を損傷させてはならない。例えば、ＯＬＥＤディスプレイの封止部から約１〜２ｍｍにある、ＯＬＥＤの第１ピクセルは封止プロセス中に１００℃より高温に加熱されてはならない；
・封止プロセス中に放出されるガスがＯＬＥＤディスプレイ内の材料を汚染してはならない；
・気密封止は、電気配線（例えばクロム薄膜電極）がＯＬＥＤディスプレイに入ることを可能にしなければならない；
である。
【０００４】
現在、ＯＬＥＤディスプレイを封止するための一手段は、特定の波長の光を強く吸収する材料がドープされた低温フリットを溶融することで気密封止を形成することである。詳しくは、その上にフリットがおかれたカバーガラスとその上にＯＬＥＤが配置された基板ガラスの間に気密封止を形成するフリットを加熱して軟化させるために高パワーレーザが用いられる。一般にフリットの幅は約１ｍｍで、厚さは約６〜１００μｍである。フリットの吸収及び厚さが一様であれば、フリット位置において一様な温度上昇を与えるような、一定のレーザエネルギー及び移動速度で封止を行うことができる。しかし、フリットが比較的薄い場合には、１００％のレーザエネルギーがフリットで吸収されることはなく、レーザエネルギーのいくらかは基板ガラス上のＯＬＥＤに取り付けられた金属電極で吸収されるかまたは反射され得る。薄いフリットを用いることが望ましく、金属電極は裸の基板ガラスとは異なる反射率及び吸収特性を有し、裸の基板ガラスとは異なる熱伝導率も有するから、上記の状況は封止プロセス中のフリット内に非一様温度分布を生じさせることができ、これはカバーガラスと基板ガラスの間の非気密接合を生じさせ得る。この封止問題は本発明の封止技法の１つまたはそれより多くを用いることで解決される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、フリットのレーザ加熱による気密封止の形成における、フリットの非一様温度上昇問題を解決する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、気密封止されたＯＬＥＤディスプレイ及び気密封止されたＯＬＥＤディスプレイを作成するための方法を含む。基本的に、気密封止ＯＬＥＤディスプレイはカバープレート上にフリット（例えばドープされたフリット）を被着し、基板上にＯＬＥＤを搭載することによって作成される。次いで、フリットが溶融して、カバープレートを基板に接合しかつカバープレートと基板の間に配置されたＯＬＥＤの保護も行う気密封止を形成する間、封止線に沿って実質的に一定の温度がフリット内で維持される態様でフリットを加熱するためにレーザ（例えば封止装置）が用いられる。封止線はＯＬＥＤに接続される電極で占有される領域及び電極のない領域を有するために達成が困難である、レーザによる、封止線に沿って実質的に一定の温度をフリット内で維持する態様でのフリットの加熱を可能にする、いくつかの封止技法が本明細書に説明される。例えば、一封止技法において、レーザから放射されるレーザビームの移動速度及び／またはパワーが、電極占有領域及び無電極領域を有する封止線に沿ってフリットが一様に加熱されることを保証するために、必要に応じて動的に変えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のより完全な理解は、添付図面とともになされる、以下の詳細な説明を参照することによって得ることができる。
【０００８】
図１〜１０を参照すれば、本発明にしたがう気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００及びＯＬＥＤディスプレイ１００を作成するための方法２００が開示されている。本発明の封止技法は気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００の作成に関して以下で説明されるが、同じかまたは同様の封止技法を、広汎な用途及びデバイスに用いることができる２枚のガラス板の相互封着に用い得ることは当然である。したがって、本発明の封止技法は限定された態様で解されてはならない。
【０００９】
図１Ａ及び１Ｂを参照すれば、気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００の基本コンポーネントを示す上面図及び側断面図がそれぞれ示されている。ＯＬＥＤディスプレイ１００は、カバープレート１０２（例えばガラス板１０２），１つまたはそれより多くのＯＬＥＤ１０４／電極１０６，ドープされたフリット１０８及び基板１１０（例えばガラス板１１０）からなる多層サンドイッチ構造を有する。ＯＬＥＤディスプレイ１００は、カバープレート１０２と基板１１０の間に配置されたＯＬＥＤ１０４を保護する、フリット１０８で形成された気密封止１１２を有する。気密封止１１２は一般にＯＬＥＤディスプレイ１００の外縁のすぐ内側に配置される。また、ＯＬＥＤ１０４は気密封止１１２の周内に配置される。図からわかるように、ＯＬＥＤ１０４に接続された電極１０６は気密封止１１２を通り抜けて延び、よって外部デバイス（図示せず）と接続することができる。ここでも、カバープレート１０２と基板１１０の間の気密接合１１２の形成を困難にするのは、不透明金属電極１０６であることが多い電極１０６の存在である。これは、封止装置１１４（例えばレーザ１１４）からのレーザエネルギーのいくらかが金属電極１０６で吸収及び／または反射されて、カバープレート１０２と基板１１０の間の非気密接合の形成をおこさせ得る封止プロセス中のフリット１０８の非一様温度分布を生じさせるような、異なるパターン及び異なる光学特性を金属電極１０６が有するためである。本発明の封止技法の１つまたはそれより多くを用いることによってこの問題がどのように解決され、よってＯＬＥＤディスプレイ１００を作成可能であるかが図２〜１０を参照して以下に説明される。
【００１０】
図２を参照すれば、気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００の作成に好ましい方法２００の工程をフローチャートが示している。工程２０２及び２０４で始めれば、カバープレート１０２及び基板１１０が提供される。好ましい実施形態において、カバープレート１０２及び基板１１０は、製品コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００（商標）ガラスとしてコーニング社（Corning Incorporated）が製造販売しているガラスのような、透明ガラス板である。あるいは、カバープレート１０２及び基板１１０は、例えば、旭硝子（株）、日本電気硝子（株）、ＮＨテクノグラス社、およびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社(Samsung Corning Precision Glass Co.)が製造販売しているガラス（例えば、旭硝子のＯＡ１０ガラス及びＯＡ２１ガラス）のような、いずれかの透明ガラス板とすることができる。
【００１１】
工程２０６において、カバープレート１０２の縁近くにフリット１０８が被着される。例えば、フリット１０８はカバープレート１０２の周縁からほぼ１ｍｍ離して配置することができる。好ましい実施形態において、フリット１０８は１つまたはそれより多くの、（例えば）鉄、銅、バナジウム及びネオジムを含む群から選ばれる、吸収イオンを含有する低温ガラスフリットである。２枚のガラス板１０２及び１１０の熱膨張係数に一致または実質的に一致させるようにフリット１０８の熱膨張係数を低めるフィラー（例えば、転化フィラー、添加フィラー）をフリット１０８にドープすることもできる。本用途に用いることができるいくつかの例示的フリット１０８の組成に関するさらに詳細な説明には、名称を「フリットで気密封止されるガラスパッケージ及び作成方法（Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication）」とする、米国特許出願公開第１０/８２３３３１号明細書が参照される。この明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。
【００１２】
さらに、フリット１０８はカバープレート１０２に予備焼結させることができる。これを達成するため、カバープレート１０２上に被着されたフリット１０８は、カバープレート１０２に固着するように加熱される。フリット１０８をいかにしてカバープレート１０２に予備焼結することができるかについてのさらに詳細な議論は、本文において、以下の図１１に関する説明の直前に与えられる。
【００１３】
工程２０８において、ＯＬＥＤ１０４及び電極１０６を含むその他の回路が基板１１０上に搭載される。代表的なＯＬＥＤ１０４は、１つまたはそれより多くの有機層（図示せず）及び陽電極／陰電極１０６を有する。しかし、いかなる既知のＯＬＥＤ１０４または将来のＯＬＥＤ１０４もＯＬＥＤディスプレイ１０４に用い得ることが当業者には容易に認められるはずである。さらに、ＯＬＥＤディスプレイ１００が作成されておらず、代りに光センサに用いられるような別のガラスパッケージが（１つまたはそれより多くの）本発明の封止技法を用いて作成されようとしているのであれば、ＯＬＥＤ１０４ではなく、別のタイプの薄膜デバイスをこの工程で搭載できることは当然である。
【００１４】
工程２１０において、フリット１０８が溶融して、カバープレート１０２を基板１１０に接合する気密封止１１２を形成する間、封止線１１６に沿ってフリット１０８に実質的に一定の温度が維持されるように、封止装置１１４（例えばレーザ１１４）が本発明の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてフリット１０８を加熱する（図１Ｂを見よ）。気密封止１１２は周囲環境の酸素及び水分のＯＬＥＤディスプレイ１００への侵入を防止することによってＯＬＥＤ１０４の保護も行う。
【００１５】
本発明の封止技法により、溶融して気密封止１１２を形成するフリット１０８の下を通る、異なるパターン及び特性を有する電極１０６があっても、封止装置１１４が封止プロセス中に封止線１１６に一定の温度を維持することが可能になる。しかし、これを達成するため、封止技法は、熱拡散速度に影響し、したがって封止点１１６におけるフリット１０８の温度に影響を与え得る、いくつかの要因を考慮する必要がある。第１に、一般的なフリット１０８ではその組成及び厚さに依存して透過度が２％から３０％まで変わり得る。第２に、電極１０６はその組成に依存して光を、吸収または反射し、あるいはフリット１０８を透過させることができる。第３に、封止点１１６における熱拡散速度に影響する、基板１１０の熱伝導度は電極１０６が搭載されているか否かに応じて変化することが多い。一般に、封止線１１６に沿ういかなる点においてもフリット１０８における温度上昇（Ｔフリット）は下式：
【数１】
【００１６】
のように推定することができる。ここで、Ｔフリットはフリット１０８における温度上昇、Ｐはレーザ１１４のレーザパワー、ｖはレーザの平行移動速度、ａはレーザスポット径、Ｄは基板１１０の熱拡散係数、εフリットは一回目の通過でフリット１０８によって吸収されるレーザパワーの比率、Ｒ電極は電極１０８の反射率、ｅ電極は電極１０８によって吸収されるレーザパワーの比率である。
【００１７】
明らかに、上式は、一回目の通過でフリット１０８に吸収されるエネルギー量、フリット１０８を透過して電極１０６で吸収されるレーザエネルギー量、及びフリット１０８を透過し、電極１０６で反射されて二回目の通過でフリット１０８に吸収されるレーザエネルギー量を表す（例えば図３を見よ）。上式は半無限体積の加熱に対して成立するが、Ｔフリットのｖ（移動速度）及びＫ（熱伝導度）依存性を正確に表すとは言えない。しかし、上式はＴフリットのこれらのパラメータへの定性的な依存性を示してはいる。上式は、封止プロセス中に、封止線１１６に沿う無電極領域及び電極占有領域についてのフリット１０８の温度上昇を等しくし得ることも明らかにしている。無電極領域及び電極占有領域を有する封止線１１６に沿うフリット１０８の封止装置１１４による一様加熱を保証できる様々な封止技法が図３〜１０に関して以下で詳細に説明される。
【００１８】
図３を参照すれば、本発明にしたがう封止技法の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、電極占有領域２１８ａ及び無電極領域２１８ｂを有する封止線１１６に沿ってフリット１０８の温度を実質的に一定に維持するために、封止線１１６上の様々な点においてレーザ１１４がレーザビーム１０８のパワーを動的に変化させる必要がある技法である。詳しくは、レーザ１１４は、封止線１１６に電極占有領域２１８ａがある場合にはレーザビーム１１８のパワーを低め、封止線１１６に無電極領域２１８ｂがある場合にはレーザビーム１１８のパワーを高めることによって、封止線１１６上のフリット１０８の温度を一定に維持する。
【００１９】
図４Ａを参照すれば、本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる概略図がある。この実施形態において、用いられる封止技法は、電極占有領域２１８ａ及び無電極領域２１８ｂを有する封止線１１６に沿ってフリット１０８の温度を実質的に一定に維持するためにレーザ１１４がレーザビーム１０８の移動速度（ｖ）を動的に変化させる技法である。例えば、レーザ１１４は、レーザビーム１１８が電極占有領域２１８ａ上にある場合はレーザビーム１１８を高速で移動させ、レーザビーム１１８が無電極領域２１８ｂ上にある場合はレーザビーム１１８を低速で移動させることによって、封止線１１６上のフリット１０８の温度を一定に維持することができる。実際には、封止線１１６に近接して電極１０６がある領域ではレーザ１４を中間の第３の速度でレーザビーム１１８を移動させることができる。
【００２０】
図４Ｂにも示されるこのプロセスは、電極１０６が高吸収性及び／または高反射性であるかにかかわらず実施することができる。あるいは、静止しているＯＬＥＤディスプレイの上でレーザ１１４を移動させる代りに、フリット１０８内の温度を一定に維持するために、静止しているレーザ１１４の下でＯＬＥＤディスプレイ１００を保持しているステージ／支持体（図示せず）を様々な速度で移動させることができよう。図４Ｃは、電極をもたない２枚の裸ガラス板をこの封止技法を用いて相互に封着したときに得られたいくつかの実験結果を示すグラフである。
【００２１】
図５を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、フリット１０８を溶融させて気密封止１１２を形成するためにレーザ１１４がレーザビーム１１８を放射している間、基板１１０の下に高反射器５０２（例えばミラー５０２）が置かれる技法である。高反射器５０２は、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上に配置されているかまたは無電極領域２１８ｂ上に配置されているかにかかわらず、フリット１０８によって吸収されるパワーを均衡させるに役立つ。例えば、封止線１１６の沿う相異なる点におけるフリット１０８の温度上昇は、電極占有領域２１８ａにおいては：
【数２】
【００２２】
と表すことができ、また、無電極領域２１８ｂにおいては：
【数３】
【００２３】
と表すことができる。明らかに、高反射器５０２を用いることで差：Ｔフリット１−Ｔフリット２を小さくすることが可能である。この差は電極１０６の光学パラメータ及び特性に依存するであろう。この封止技法においては、レーザビーム１１８のパワー及び／または移動速度を一定に維持するかまたは動的に変え得ることは当然である。
【００２４】
図６を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、フリット１０８を溶融させて気密封止１１２を形成するためにレーザ１１４がレーザビーム１１８を放射している間、カバープレート１０２の上に半反射性マスク６０２が置かれる技法である。半反射性マスク６０２は、電極１０６の異なる特性を補償するためのマスク６０２の異なる反射率を表す異なるパターン６０４ａ，６０４ｂ,...,６０４ｄを有する。このようにすれば、半反射性マスク６０２は、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上に配置されているかあるいは無電極領域２１８ｂ上に配置されているかにかかわらず、フリット１０８によって吸収されるパワーを均衡させるに役立つ。
【００２５】
図７を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、レーザ１１４が封止線１１６に沿う一回目の通過で正しい封止温度に対応する最低パワーにおいて封止線１１６の少なくとも一部を封止し、次いで、一回目の通過中に適切な温度に達することができなかった場所においてのみ二回目の通過でより高いパワーにおいて封止線１１６の封止を終らせる、技法である。一回目の通過中にフリット１０８のどの区画が適切な温度に達しなかったかを決定する必要があれば、以下で説明される機構と同じかまたは同様のフィードバック機構を用いることができる。
【００２６】
図８を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、気密封止１１２の形成中に封止線１１６に沿うフリット１０８内で一様な加熱がおこることを保証するに役立てるためにフィードバック機構８０２を用いる技法である。フィードバック機構８０２はある固定された波長において封止線１１６のホットスポット強度をモニタするために用いることができる。ホットスポットは、レーザ１１４による加熱のために封止線１１６に沿う温度上昇による黒体輻射から生じる。輻射スペクトルは非常に広く、５００〜２０００ｎｍの範囲の波長のほとんどいずれであってもこの目的のために用いることができるであろう。一実施形態において、フィードバック機構８０２はオンライン輻射強度をモニタし、これを温度に変換して、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上に配置されているかあるいは無電極領域２１８ｂ上に配置されているかにかかわらず、封止線１１６に沿って温度が一様であることを保証するために１つまたはそれより多くの封止パラメータを最適化する。例えば、フィードバック機構８０２は、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上にあるかあるいは無電極領域２１８ｂ上にあるかにかかわらず、封止線１１６に沿って温度を一様にするためにレーザ１１４のパワーを制御することができる。フィードバック機構８０２を用い得る多くの様々な方法があり、以下にそれらのいくつを説明する：
・フィードバック機構８０２は、レーザ１１４が未知試料ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、封止線１１６上の様々な場所において温度をモニタすることができる。フィードバック機構８０２は、試料ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、フリット１０８内の温度を一定に保つために封止線１１６に沿うある場所においてレーザの移動速度またはパワーを修正する。次いでレーザ１１４は同様のＯＬＥＤディスプレイ１００を封止するためにこれらの条件を適用することができる；
・フィードバック機構８０２は、レーザ１１４がＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、封止線１１６上の様々な場所において温度を「能動的に」モニタすることができる。フィードバック機構８０２は、ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、フリット１０８内の温度を一定に保つために封止線１１６に沿うある場所においてレーザの移動速度またはパワーも修正する。
【００２７】
図９Ａ〜９Ｃを参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つを用いてＯＬＥＤディスプレイ１００を気密封止するためにどのようにレーザ１１４を用いることができるかを示す様々な図がある。この実施形態において、封止技法は、レーザビーム１１８のビームプロファイルがレーザ１１４の端に配置された円形アパーチャ９０２（図９Ａを見よ）によって修正される技法である。円形アパーチャ９０２は、修正されたレーザビーム１１８ａ（図９Ｂを見よ）がＯＬＥＤディスプレイ１００の封止線１１６に沿ってフリット１０８を加熱するように、ビーム１１８の一部を遮断／デフォーカスすることによってレーザビーム１１８を修正するような大きさにつくられる。図９Ｂに示されるグラフからわかるように、円形アパーチャ９０２はレーザビーム１１８のガウス型形状を、そのテールをクリップすることによって修正する。デフォーカスされたレーザビーム１１８ａは、封止線１１６において必要なカバレッジ及び必要なパワーを与えることができ、同時に、ＯＬＥＤディスプレイ１００に永久的な損傷を与え得る余分の熱発生に封止線１１６の外側のいかなるデバイス（例えばＯＬＥＤ１０４）もさらすことはない、低減された１/ｅパワーレベルも有する。別の実施形態において、円形アパーチャ９０２には、レーザビーム１１８の形状をさらに変える（図９Ｃを見よ）ため、円形アパーチャ９０２の中央に遮断円板（図示せず）を配置することができる。図９Ｃに示されるグラフからわかるように、修正されたレーザビーム１１８ｃは、一般に縁端においてより多くの熱拡散があるフリット１０８にかけて温度を一様にするに役立つ形状を有する。楕円形ビーム１１８はフリット１０８にわたる一様加熱を生じさせ、フリット１０８に沿う徐熱及び徐冷も可能にし、これは残留応力の低減に役立つ。
【００２８】
ＯＬＥＤディスプレイ１００の気密封止１１２を形成するために上述した封止技法の内の１つより多くを同時に用い得ることは当然である。例えば、レーザ１１４のパワーを変えることに関する上述した封止技法（図３を見よ）及びレーザビーム１１８の形状を修正するために円形アパーチャ９０２を用いることに関する上述した封止技法（図９Ａ〜９Ｃを見よ）を用いることによってＯＬＥＤディスプレイ１００を封止することができる。
【００２９】
さらに、封止プロセスにおいて、フリット１０８を封止するための出発点の温度が一般に封止線１１６上のさらに先にあるフリット１０８の残り部分より低いことは当然である。これは、出発点においてフリット１０８は室温にあるが、フリット１０８の残りは気密封止１１２の形成中は温度が上がった状態にある（図１０を見よ）という事実による。このことは、フリット１０８の始点においては周囲温度における差を考慮して（例えば）レーザ１１４の封止パラメータを調節する必要があり得ることを意味する。
【００３０】
次に説明される技法はレーザ１１４の封止速度を高めるために用いることができ、これは上述した封止技法のいずれの効率も改善するに役立ち得るであろう。円形レーザスポットが用いられる場合は、最大封止速度は〜１０〜１１ｍｍ/秒の範囲にあるであろう。しかし、フリット１０８の加熱に楕円形またはスリット状のビーム１１８を用いた場合、楕円形レーザビーム１１８のパワー密度が円形レーザビーム１１８と同じであるとすれば、ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止するために用いることができる、移動速度を高める結果が得られるようである。言い換えれば、楕円形レーザビーム１１８のスポット面積が円形レーザビーム１１８に対して大きくなるに比例してレーザ１１４のパワーを高めることが必要である。この全てにより、楕円形レーザビーム１１８のスポット寸法の幅に対する長さの比だけ封止プロセスの速度を高めることが可能になるであろう。しかし、楕円形レーザビーム１１８が（円形ビームと同じ）低速過程に戻ることが必要となる、ＯＬＥＤディスプレイ１００のコーナーについて特別に注意を払う必要があり得る。あるいは、ＯＬＥＤディスプレイ１００を適切に封止するため、レーザ１１４がＯＬＥＤディスプレイ１００のコーナーにかけて配置されている間は、楕円形ビーム１１８を回転させる必要があり得る。
【００３１】
上述した封止技法を用いてＬＣＤタイプのガラス（例えば製品コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００がラス）を有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）基板に気密に封着できるであろう、相異なるいくつかの手段が以下に説明される。例えば、フリット１０８は、スクリーン印刷によるかまたは、形状が良く定められたパターンを与えるプログラマブルオーガーロボットによって、ＬＣＤガラスに塗布することができる。次いで、フリットパターンがその上に配置されたＬＣＤガラス試料１０２を、フリット１０８の組成に依存する温度でフリット１０８を「焼成」する炉内に置くことができる。この場合も、フリット１０８は、（例えば）８１０ｎｍレーザ１１４の動作波長と一致する（例えば）８１０ｎｍにおいてかなりの吸収断面積を有する１つまたはそれより多くの遷移金属（バナジウム、鉄、ニッケル等）を含有することができる。この加熱中に、フリット１０８は予備焼結され、有機結合剤はほとんど焼尽される。この工程は、この工程がなければレーザ封止中にフリット１０８から有機物が蒸発してＯＬＥＤディスプレイ１００の内部に析出し得るであろうから、重要であり得る。
【００３２】
フリット１０８が予備焼結された後、１２〜１５μｍの目標高さを２〜４μｍ以上こえる高さ変動がないようにフリット１０８を研削することができる。高さ変動が大きければ、レーザ封止中にフリット１０８が溶融したときに空隙が閉じることができないか、あるいは基板１０２及び１１０に亀裂を発生させ得る応力を空隙が誘起させ得る。フリット１０８の高さは基板１０２及び１１０の背面からの封着を可能にする重要な変数である。これが意味することは、予備焼結されたフリット１０８を有するカバープレート１０２をレーザビーム１１８が通過できることである。フリット１０８が薄すぎれば、フリット１０８にはレーザ照射を吸収するに十分な材料が残らず、封止は失敗に終わる。フリット１０８が厚すぎれば、フリット１０８は第１の表面において溶融するに十分なエネルギーを吸収できるであろうが、基板１１０上の第２の面において溶融するに必要なエネルギーを遮蔽するであろう。これは通常、２枚のガラス基板１０２及び１１０の劣悪であるかまたは点状の接合を生じさせる。
【００３３】
予備焼結されたフリット１０８の研削後、この時点までに溜まったいかなる破砕屑も除去するためにカバープレート１０２を弱めの超音波洗浄環境に通すことができよう。ここで用いられる代表的な溶液は、付加搭載物を全くもたないディスプレイガラスの洗浄に用いられる溶液よりかなり弱くすることができる。洗浄中、被着されたフリット１０８の劣化を避けるために温度を低めに保つことができる。
【００３４】
洗浄後、残留水分を除去するための最終処理工程を行うことができる。予備焼結されたカバープレート１０２を温度が１００℃の真空オーブン内に６時間以上入れておくことができる。オーブンから取り出した後、封止プロセスを行う前にカバープレート１０２上に塵埃及び破砕屑が溜まることを防止するためにカバープレート１０２をクリーンルームボックスに入れておくことができる。
【００３５】
封止プロセスは、フリット１０８をもつカバープレート１０２をＯＬＥＤ１０４／電極１０６が表面に配置された別のガラス板１１０の上に、フリット１０８及びＯＬＥＤ１０４／電極１０６が２枚のガラス板１０２及び１１０の間に挟み込まれるような態様で置く工程を含む。封止プロセス中にガラス板１０２及び１１０を接触させておくため、ガラス板１０２及び１１０に軽い圧力を印加することができる。レーザ１１４がカバーガラス１０２を通してフリット１０８上にレーザビーム１１８を集束させる。次いで、温度勾配をより緩やかにするために、ほぼ３.５ｍｍのスポット径になるまでレーザビーム１１８をデフォーカスすることができる。フリット１０８は、溶融前に、温められ、アニール段階を通る必要がある。さらに、予備焼結されたカバープレートは、溶融前のＯ２及びＨ２Ｏの再吸着を防止するため不活性雰囲気内に保管されるべきである。フリットパターンに対するレーザ１１４の進行速度は、設定パラメータに依存して０.５ｍｍ/秒から１５ｍｍ/秒の範囲とすることができる。進行速度を速めるほど、一般にダイオードレーザ１１４に必要な電流が多くなるであろう。例えば、９〜１２Ｗの範囲のレーザパワーを用いて０.５〜２ｍｍ/秒の範囲の速度で封止を行うことができるであろう。所要パワーはフリット１０８の吸収係数及び厚さに依存して変わる。所要パワーは、何らかのリード材料５０２のような反射層または吸収層が基板１１０の下に配置されているか否かによっても影響を受ける（例えば図５を見よ）。また、単位時間当りのパワー密度が高められれば、封止過程がより高速になり得ると考えられる。上述したように、フリット１０８はフリットの均質性にフィラー粒度とともに依存して変わり得る。また、フリット１０８が近ＩＲ波長を吸収するフィラー粒子を有していれば、フリット１０８は若干透明である。これはフリットの吸収、したがってディスプレイ基板１０２及び１１０に対する溶融の仕方に悪影響を与え得る。
【００３６】
図１１はガラス板１０２及び１１０をレーザ１１４に対してどのように配置するかの概念を示す。例示的レンズ系の仕様が含められるが、レーザ１１４からのエネルギー送達の要件ではない。この場合も、レーザビーム１１８は、フリット１０８をレーザ１１４が通過する際の温度勾配が小さくなるようにデフォーカスすることができる。勾配が急峻すぎると（集束が密であり過ぎると）ＯＬＥＤディスプレイ１００に激しい亀裂が入って、直ちに不良品になり得ることに注意すべきである。
【００３７】
カバープレート１０２をガラス板１１０に密接させて保持するために用いることができる２つの例示的な方策が図１１に示されている。第１の手法では、ガラス板１０２及び１１０が、ガラス板１０２及び１１０の上に磁石１１０４を載せて鋼鉄ブロック１１０２上に置かれる。第２の手法では、ガラス板１０２及び１１０が２枚の、掻き傷／突き傷が少なく、平坦度が極めて高い、２枚の透明石英ガラス円板１１０６ａと１１０６ｂの間に置かれる。これらの石英ガラス円板１１０６ａ及び１１０６ｂは次いで様々な方法でクランプすることができ、近赤外光に対して透明である。円板１１０６ａ及び１１０６ｂが平坦で極めて剛性が高ければ、比較的薄いディスプレイ板１０２及び１１０を、平坦度及び相互の直接接触を維持しながら、壊さずに接合させることができる。
【００３８】
ガラス板１０２及び１１０を保持するステージ１１０８の移動は、ディスプレイガラス１０２上に載せられているフリット１０８に追随するように書かれたプログラムを実行するコンピュータ（図示せず）によって制御することができる。フリット１０８のパターンのほとんどは矩形であり、丸められた角を有する。角の曲率半径は０.５ｍｍ〜４ｍｍの範囲にあり、この領域における過熱を抑制する必要がある。過熱は、ｘ方向での進行速度が下げられてｙ方向での進行方向が上げられると、またはこの逆の場合に、おこり得る。デフォーカスされた封止ビーム１１８の径がほぼ３.５ｍｍであれば、完全に直角の角では余分の加熱があり得るであろう。この過熱効果を無効にするため、レーザビーム１１８の速度、パワーまたは半径を調節することができる。例えば、曲率半径をデフォーカスされたレーザビーム１１８の重なりより大きくしておくだけでこの効果を克服することができる。これが図１２に示される。
【００３９】
フリット１０８はある程度透明であるから、その下にある電極１０６のような、反射性の、いかなる層も、レーザビーム１１８が反射してフリット１０８内に戻るから、追加の熱源をつくるであろう。熱量は２倍にはならないが、意図された熱量よりはかなり多くなる。また、これらの電極１０６には近ＩＲで吸収性になり得るものがあり、これは電極１０６がレーザ源１１４で照射されたときにいくらかの実質的な加熱を受け得ることを意味する。電極１０６がいずれの特性も示せば、電極１０６は封止過程にともなう克服が非常に困難な効果をつくりだす。この効果は単位時間当りのパワー密度と称される。電極１０６はフリット１０８が置かれることになる面上に散在し、配置パターンは常時一定であることはないから、パワー密度問題に対処する必要がある。本発明の上述した技法に関して上で説明したように、この問題に対処するためのいくつかの方法がある：
・一手法は、電極１０６がある場所では電流を減らし、電極１０６がない場所では電流を元に戻すことによって、ダイオードレーザ１１４への電流を変えることである（図３を見よ）；
・別の手法は、電極１０６がある場所では移動速度を高め、電極１０６がない場所では移動速度を低めることによって、過熱を調和するように平行移動速度を変えることである。これを達成するに必要な個別の２つの移動速度が初めに決定されるであろうが、フリット１０８の経路に近接して電極１０６がある領域については第３の中間速度が必要になり得る。これはほとんどレーザビーム１１８のデフォーカスの重なりによると思われる（図４Ａ，４Ｂ及び１２を見よ）；
・また別の手法は、下側にある物体全体を反射性にするために、鋼鉄ブロック１１０２上に高反射性前面ミラー５０２を置くかまたはミラー面を形成することである。これにより、ビーム１１８が様々な層を通過する際のパワー密度の大きな変動を排除することができる（図５を見よ）；
・また別の手法は、レーザビーム１１８のデフォーカスによって生じる余分の光を減じるであろう、マスクをディスプレイガラス１０２上に置くことである。また、反射性マスクは、電極、ドライバ及び電界発光（ＥＬ）材料へのレーザ光の望ましくない到達も防止するであろう。
【００４０】
封止プロセス中にレーザ１１４のパワー密度を管理するというアイデアは初め、主バス配線及び電極にモリブデンを含有するガラス板１０２及び１１０の封着を試みているときに生じた。モリブデンは近ＩＲに対して吸収性でも反射性でもあるという特性を有する。この理由のため、パワー密度を管理しない限り、試料が過熱して亀裂を生じるか、フリットが全く溶融せず、気密封止ができないことが、封止時に直ちに明らかになった。上述したように、封止プロセス中にパワー密度を制御するための一手段は、レーザビーム１１８の平行移動速度を変えることである。いくつかの実験において、ガラス板１０２及び１１０を回るループを完成するために３つの速度を用いた。封止経路１１６にまたは封止経路１１６近くに電極１０６が配置されていない場所では最も遅い速度を用いることができる。封止経路１１６にまたは封止経路１１６近くに電極１０６が配置されている場所では最も速い速度を用いることができる。フリット１０８のパターンが電極１０６間を覆っているかあるいは若干反射性の材料上にまたはこれらの材料の近くにある場合には中間の速度を用いることができる。図１３は、ＯＬＥＤディスプレイ１００を作成するためにレーザビーム１１８が通過することができるいくつかの相異なる封止経路１１６を示す。
【００４１】
以下に本発明の様々な利点及び特徴の内のいくつかを示す：
・上述した封止技法のいずれもがフリットを用いずに２枚のガラス板を互いに封着するために用いられ得ることは当然である。この実施形態においては、必要であれば、フリットへのドープに用いられる材料と同じ材料をガラス板の一方にドープすることができる；
・気密封止１１２は以下の特性を有する：
・ガラス板１０２及び１１０との優れた熱膨張整合；
・低軟化温度；
・優れた耐化学薬品性及び耐水性；
・ガラス板１０２及び１１０との優れた接合；
・金属リード１０６（例えば陽電極及び陰電極１０６）との優れた接合；
・極めて多孔度の低い緻密性；
・製品コード１７３７ガラス板及びＥａｇｌｅ２０００ガラス板の他に、別のタイプのガラス板１０２及び１１０を本発明の封止技法を用いて互いに封着できることを理解することが重要である。例えば、旭硝子（株）、日本電気硝子（株）、ＮＨテクノグラス社、およびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社(Samsung Corning Precision Glass Co.)のような会社が製造したガラス板１０２及び１１０（例えば、旭硝子のＯＡ１０ガラス及びＯＡ２１ガラス）を、本発明の封止技法を用いて互いに封着することができる；
・封着されるガラス１０２及び１１０並びにフリット１０８のＣＴＥ間に正しい整合が得られること、及び封着されるガラス１０２及び１１０並びにフリット１０８の粘度（例えば、歪、軟化点）間に正しい整合が得られることを保証するような、本発明において考慮されるべきその他の要件がある；
・工程２０６にしたがってカバープレート１０２に予備焼結されたフリット１０８はＯＬＥＤディスプレイ１００の製造業者にユニットとして販売されることができ、製造業者は次いでその工場施設において、ＯＬＥＤ１０４を搭載し、局所熱源を用いて最終作成工程２１０を実施できることに注意すべきである；
・ＯＬＥＤディスプレイ１００は、能動ＯＬＥＤディスプレイ１００または受動ＯＬＥＤディスプレイ１００とすることができる；
・上述の説明では電極１０６が不透明であるとしたが、電極は反射性、吸収性、透過性あるいはこれらのいずれの組合せであり得ることは当然である。例えばＩＴＯ電極１０６は反射または吸収するより多くを透過させることができる；
・本発明の別の態様が加熱工程２１０の完了後のＯＬＥＤディスプレイ１００の冷却速度の制御であることに注意すべきである。急激な冷却及び急速な冷却は気密封止１１２並びに封着されたガラス板１０２及び１１０に高弾性熱応力を生じさせる大きな熱歪をおこさせ得る。適する冷却速度は封止されるべき特定のＯＬＥＤディスプレイ１００の寸法及びＯＬＥＤディスプレイ１００から環境への熱放散速度に依存することにも注意すべきである。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を添付図面に示し、上記の詳細な説明で説明したが、本発明が開示された実施形態に限定されず、添付される特許請求の範囲に述べられ、定められるような、本発明の精神を逸脱することなく、数多くの再構成、改変及び置換が可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】本発明の１つまたはそれより多くの封止技法を用いることで作成することができる気密封止ＯＬＥＤディスプレイの基本コンポーネントを示す上面図である
【図１Ｂ】本発明の１つまたはそれより多くの封止技法を用いることで作成することができる気密封止ＯＬＥＤディスプレイの基本コンポーネントを示す側断面図である
【図２】図１Ａ及び図１Ｂに示される気密封止ＯＬＥＤディスプレイを作成するための好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図３】本発明にしたがう第１の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図４Ａ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる第１の図である
【図４Ｂ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる第２の図である
【図４Ｃ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる第３の図である
【図５】本発明にしたがう第３の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図６】本発明にしたがう第４の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図７】本発明にしたがう第５の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図８】本発明にしたがう第６の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図９Ａ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第７の封止技法の説明に役立てるために用いられる第１の図である
【図９Ｂ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第７の封止技法の説明に役立てるために用いられる第２の図である
【図９Ｃ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第７の封止技法の説明に役立てるために用いられる第３の図である
【図１０】上述の封止技法のそれぞれが、本発明にしたがう気密封止ＯＬＥＤディスプレイの作成の間、フリットの出発温度及び後続温度を考慮すべきであり得ることを示すために用いられるＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図１１】本発明にしたがう上述の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてＯＬＥＤディスプレイを作成することができるであろういくつかの例示的手段の説明に役立てるために用いられる図である
【図１２】本発明にしたがう上述の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてＯＬＥＤディスプレイを作成することができるであろういくつかの例示的手段の説明に役立てるために用いられる別の図である
【図１３】本発明にしたがう上述の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてＯＬＥＤディスプレイを作成することができるであろういくつかの例示的手段の説明に役立てるために用いられるまた別の図である
【符号の説明】
【００４４】
１００ 気密封止ＯＬＥＤディスプレイ
１０２ カバープレート
１０４ ＯＬＥＤ
１０６ 電極
１０８ フリット
１１０ 基板
１１２ 気密封止
１１４ 封止装置
１１６ 封止線
１１８ レーザビーム
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００４年１０月２０日に出願された、名称を「有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを封止するためのパラメータの最適化（Optimization of Parameters For Sealing Organic Light Emitting Diode （OLED） Displays）」とする、米国特許出願第１０/９７０３１９号の恩恵を主張する。上記出願の明細書は本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は周囲環境に敏感な薄膜デバイスの保護に適する気密封止ガラスパッケージに関する。そのようなデバイスのいくつかの例は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、センサ及びその他の光デバイスである。本発明は例としてＯＬＥＤディスプレイを用いて説明される。
【背景技術】
【０００３】
ＯＬＥＤは近年、広汎な電界発光デバイスにおける使用及び使用可能性のため、かなりの研究の対象となっている。例えば、単ＯＬＥＤはディスクリート発光デバイスに用いることができ、またＯＬＥＤアレイは照明用途またはフラットパネルディスプレイ用途（例えばＯＬＥＤディスプレイ）に用いることができる。ＯＬＥＤディスプレイは、非常に明るく、優れた色コントラスト及び広い視野角を有することが知られている。しかし、ＯＬＥＤディスプレイ、特にＯＬＥＤディスプレイ内にある電極及び有機層は周囲環境からＯＬＥＤディスプレイに漏入する酸素及び水分との相互作用で生じる劣化を受け易い。ＯＬＥＤディスプレイ内の電極及び有機層を周囲環境に対して気密封止すれば、ＯＬＥＤディスプレイの寿命をかなり延ばし得ることは周知である。残念ながら、これまでは、ＯＬＥＤディスプレイを気密封止するための封止プロセスを開発することが非常に困難であった。ＯＬＥＤディスプレイの適切な封止を困難にしていた要因のいくつかを要約すると：
・気密封止は酸素及びに水に対する遮断層（酸素に対して１０-３ｃｍ３/ｍ２/日、水に対して１０-６ｇ/ｍ２/日）を提供しなければならない；
・ＯＬＥＤディスプレイの大きさに悪影響を与えないように、気密封止の大きさは最小（例えば＜２ｍｍ）にしなければならない；
・封止プロセス中に上がる温度がＯＬＥＤディスプレイ内の材料（例えば電極及び有機層）を損傷させてはならない。例えば、ＯＬＥＤディスプレイの封止部から約１〜２ｍｍにある、ＯＬＥＤの第１ピクセルは封止プロセス中に１００℃より高温に加熱されてはならない；
・封止プロセス中に放出されるガスがＯＬＥＤディスプレイ内の材料を汚染してはならない；
・気密封止は、電気配線（例えばクロム薄膜電極）がＯＬＥＤディスプレイに入ることを可能にしなければならない；
である。
【０００４】
現在、ＯＬＥＤディスプレイを封止するための一手段は、特定の波長の光を強く吸収する材料がドープされた低温フリットを溶融することで気密封止を形成することである。詳しくは、その上にフリットがおかれたカバーガラスとその上にＯＬＥＤが配置された基板ガラスの間に気密封止を形成するフリットを加熱して軟化させるために高パワーレーザが用いられる。一般にフリットの幅は約１ｍｍで、厚さは約６〜１００μｍである。フリットの吸収及び厚さが一様であれば、フリット位置において一様な温度上昇を与えるような、一定のレーザエネルギー及び移動速度で封止を行うことができる。しかし、フリットが比較的薄い場合には、１００％のレーザエネルギーがフリットで吸収されることはなく、レーザエネルギーのいくらかは基板ガラス上のＯＬＥＤに取り付けられた金属電極で吸収されるかまたは反射され得る。薄いフリットを用いることが望ましく、金属電極は裸の基板ガラスとは異なる反射率及び吸収特性を有し、裸の基板ガラスとは異なる熱伝導率も有するから、上記の状況は封止プロセス中のフリット内に非一様温度分布を生じさせることができ、これはカバーガラスと基板ガラスの間の非気密接合を生じさせ得る。この封止問題は本発明の封止技法の１つまたはそれより多くを用いることで解決される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、フリットのレーザ加熱による気密封止の形成における、フリットの非一様温度上昇問題を解決する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、気密封止されたＯＬＥＤディスプレイ及び気密封止されたＯＬＥＤディスプレイを作成するための方法を含む。基本的に、気密封止ＯＬＥＤディスプレイはカバープレート上にフリット（例えばドープされたフリット）を被着し、基板上にＯＬＥＤを搭載することによって作成される。次いで、フリットが溶融して、カバープレートを基板に接合しかつカバープレートと基板の間に配置されたＯＬＥＤの保護も行う気密封止を形成する間、封止線に沿って実質的に一定の温度がフリット内で維持される態様でフリットを加熱するためにレーザ（例えば封止装置）が用いられる。封止線はＯＬＥＤに接続される電極で占有される領域及び電極のない領域を有するために達成が困難である、レーザによる、封止線に沿って実質的に一定の温度をフリット内で維持する態様でのフリットの加熱を可能にする、いくつかの封止技法が本明細書に説明される。例えば、一封止技法において、レーザから放射されるレーザビームの移動速度及び／またはパワーが、電極占有領域及び無電極領域を有する封止線に沿ってフリットが一様に加熱されることを保証するために、必要に応じて動的に変えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のより完全な理解は、添付図面とともになされる、以下の詳細な説明を参照することによって得ることができる。
【０００８】
図１〜１０を参照すれば、本発明にしたがう気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００及びＯＬＥＤディスプレイ１００を作成するための方法２００が開示されている。本発明の封止技法は気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００の作成に関して以下で説明されるが、同じかまたは同様の封止技法を、広汎な用途及びデバイスに用いることができる２枚のガラス板の相互封着に用い得ることは当然である。したがって、本発明の封止技法は限定された態様で解されてはならない。
【０００９】
図１Ａ及び１Ｂを参照すれば、気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００の基本コンポーネントを示す上面図及び側断面図がそれぞれ示されている。ＯＬＥＤディスプレイ１００は、カバープレート１０２（例えばガラス板１０２），１つまたはそれより多くのＯＬＥＤ１０４／電極１０６，ドープされたフリット１０８及び基板１１０（例えばガラス板１１０）からなる多層サンドイッチ構造を有する。ＯＬＥＤディスプレイ１００は、カバープレート１０２と基板１１０の間に配置されたＯＬＥＤ１０４を保護する、フリット１０８で形成された気密封止１１２を有する。気密封止１１２は一般にＯＬＥＤディスプレイ１００の外縁のすぐ内側に配置される。また、ＯＬＥＤ１０４は気密封止１１２の周内に配置される。図からわかるように、ＯＬＥＤ１０４に接続された電極１０６は気密封止１１２を通り抜けて延び、よって外部デバイス（図示せず）と接続することができる。ここでも、カバープレート１０２と基板１１０の間の気密接合１１２の形成を困難にするのは、不透明金属電極１０６であることが多い電極１０６の存在である。これは、封止装置１１４（例えばレーザ１１４）からのレーザエネルギーのいくらかが金属電極１０６で吸収及び／または反射されて、カバープレート１０２と基板１１０の間の非気密接合の形成をおこさせ得る封止プロセス中のフリット１０８の非一様温度分布を生じさせるような、異なるパターン及び異なる光学特性を金属電極１０６が有するためである。本発明の封止技法の１つまたはそれより多くを用いることによってこの問題がどのように解決され、よってＯＬＥＤディスプレイ１００を作成可能であるかが図２〜１０を参照して以下に説明される。
【００１０】
図２を参照すれば、気密封止ＯＬＥＤディスプレイ１００の作成に好ましい方法２００の工程をフローチャートが示している。工程２０２及び２０４で始めれば、カバープレート１０２及び基板１１０が提供される。好ましい実施形態において、カバープレート１０２及び基板１１０は、製品コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００（商標）ガラスとしてコーニング社（Corning Incorporated）が製造販売しているガラスのような、透明ガラス板である。あるいは、カバープレート１０２及び基板１１０は、例えば、旭硝子（株）、日本電気硝子（株）、ＮＨテクノグラス社、およびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社(Samsung Corning Precision Glass Co.)が製造販売しているガラス（例えば、旭硝子のＯＡ１０ガラス及びＯＡ２１ガラス）のような、いずれかの透明ガラス板とすることができる。
【００１１】
工程２０６において、カバープレート１０２の縁近くにフリット１０８が被着される。例えば、フリット１０８はカバープレート１０２の周縁からほぼ１ｍｍ離して配置することができる。好ましい実施形態において、フリット１０８は１つまたはそれより多くの、（例えば）鉄、銅、バナジウム及びネオジムを含む群から選ばれる、吸収イオンを含有する低温ガラスフリットである。２枚のガラス板１０２及び１１０の熱膨張係数に一致または実質的に一致させるようにフリット１０８の熱膨張係数を低めるフィラー（例えば、転化フィラー、添加フィラー）をフリット１０８にドープすることもできる。本用途に用いることができるいくつかの例示的フリット１０８の組成に関するさらに詳細な説明には、名称を「フリットで気密封止されるガラスパッケージ及び作成方法（Glass Package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method of Fabrication）」とする、米国特許出願公開第１０/８２３３３１号明細書が参照される。この明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。
【００１２】
さらに、フリット１０８はカバープレート１０２に予備焼結させることができる。これを達成するため、カバープレート１０２上に被着されたフリット１０８は、カバープレート１０２に固着するように加熱される。フリット１０８をいかにしてカバープレート１０２に予備焼結することができるかについてのさらに詳細な議論は、本文において、以下の図１１に関する説明の直前に与えられる。
【００１３】
工程２０８において、ＯＬＥＤ１０４及び電極１０６を含むその他の回路が基板１１０上に搭載される。代表的なＯＬＥＤ１０４は、１つまたはそれより多くの有機層（図示せず）及び陽電極／陰電極１０６を有する。しかし、いかなる既知のＯＬＥＤ１０４または将来のＯＬＥＤ１０４もＯＬＥＤディスプレイ１０４に用い得ることが当業者には容易に認められるはずである。さらに、ＯＬＥＤディスプレイ１００が作成されておらず、代りに光センサに用いられるような別のガラスパッケージが（１つまたはそれより多くの）本発明の封止技法を用いて作成されようとしているのであれば、ＯＬＥＤ１０４ではなく、別のタイプの薄膜デバイスをこの工程で搭載できることは当然である。
【００１４】
工程２１０において、フリット１０８が溶融して、カバープレート１０２を基板１１０に接合する気密封止１１２を形成する間、封止線１１６に沿ってフリット１０８に実質的に一定の温度が維持されるように、封止装置１１４（例えばレーザ１１４）が本発明の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてフリット１０８を加熱する（図１Ｂを見よ）。気密封止１１２は周囲環境の酸素及び水分のＯＬＥＤディスプレイ１００への侵入を防止することによってＯＬＥＤ１０４の保護も行う。
【００１５】
本発明の封止技法により、溶融して気密封止１１２を形成するフリット１０８の下を通る、異なるパターン及び特性を有する電極１０６があっても、封止装置１１４が封止プロセス中に封止線１１６に一定の温度を維持することが可能になる。しかし、これを達成するため、封止技法は、熱拡散速度に影響し、したがって封止点１１６におけるフリット１０８の温度に影響を与え得る、いくつかの要因を考慮する必要がある。第１に、一般的なフリット１０８ではその組成及び厚さに依存して透過度が２％から３０％まで変わり得る。第２に、電極１０６はその組成に依存して光を、吸収または反射し、あるいはフリット１０８を透過させることができる。第３に、封止点１１６における熱拡散速度に影響する、基板１１０の熱伝導度は電極１０６が搭載されているか否かに応じて変化することが多い。一般に、封止線１１６に沿ういかなる点においてもフリット１０８における温度上昇（Ｔフリット）は下式：
【数１】
【００１６】
のように推定することができる。ここで、Ｔフリットはフリット１０８における温度上昇、Ｐはレーザ１１４のレーザパワー、ｖはレーザの平行移動速度、ａはレーザスポット径、Ｄは基板１１０の熱拡散係数、εフリットは一回目の通過でフリット１０８によって吸収されるレーザパワーの比率、Ｒ電極は電極１０８の反射率、ｅ電極は電極１０８によって吸収されるレーザパワーの比率である。
【００１７】
明らかに、上式は、一回目の通過でフリット１０８に吸収されるエネルギー量、フリット１０８を透過して電極１０６で吸収されるレーザエネルギー量、及びフリット１０８を透過し、電極１０６で反射されて二回目の通過でフリット１０８に吸収されるレーザエネルギー量を表す（例えば図３を見よ）。上式は半無限体積の加熱に対して成立するが、Ｔフリットのｖ（移動速度）及びＫ（熱伝導度）依存性を正確に表すとは言えない。しかし、上式はＴフリットのこれらのパラメータへの定性的な依存性を示してはいる。上式は、封止プロセス中に、封止線１１６に沿う無電極領域及び電極占有領域についてのフリット１０８の温度上昇を等しくし得ることも明らかにしている。無電極領域及び電極占有領域を有する封止線１１６に沿うフリット１０８の封止装置１１４による一様加熱を保証できる様々な封止技法が図３〜１０に関して以下で詳細に説明される。
【００１８】
図３を参照すれば、本発明にしたがう封止技法の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、電極占有領域２１８ａ及び無電極領域２１８ｂを有する封止線１１６に沿ってフリット１０８の温度を実質的に一定に維持するために、封止線１１６上の様々な点においてレーザ１１４がレーザビーム１０８のパワーを動的に変化させる必要がある技法である。詳しくは、レーザ１１４は、封止線１１６に電極占有領域２１８ａがある場合にはレーザビーム１１８のパワーを低め、封止線１１６に無電極領域２１８ｂがある場合にはレーザビーム１１８のパワーを高めることによって、封止線１１６上のフリット１０８の温度を一定に維持する。
【００１９】
図４Ａを参照すれば、本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる概略図がある。この実施形態において、用いられる封止技法は、電極占有領域２１８ａ及び無電極領域２１８ｂを有する封止線１１６に沿ってフリット１０８の温度を実質的に一定に維持するためにレーザ１１４がレーザビーム１０８の移動速度（ｖ）を動的に変化させる技法である。例えば、レーザ１１４は、レーザビーム１１８が電極占有領域２１８ａ上にある場合はレーザビーム１１８を高速で移動させ、レーザビーム１１８が無電極領域２１８ｂ上にある場合はレーザビーム１１８を低速で移動させることによって、封止線１１６上のフリット１０８の温度を一定に維持することができる。実際には、封止線１１６に近接して電極１０６がある領域ではレーザ１４を中間の第３の速度でレーザビーム１１８を移動させることができる。
【００２０】
図４Ｂにも示されるこのプロセスは、電極１０６が高吸収性及び／または高反射性であるかにかかわらず実施することができる。あるいは、静止しているＯＬＥＤディスプレイの上でレーザ１１４を移動させる代りに、フリット１０８内の温度を一定に維持するために、静止しているレーザ１１４の下でＯＬＥＤディスプレイ１００を保持しているステージ／支持体（図示せず）を様々な速度で移動させることができよう。図４Ｃは、電極をもたない２枚の裸ガラス板をこの封止技法を用いて相互に封着したときに得られたいくつかの実験結果を示すグラフである。
【００２１】
図５を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、フリット１０８を溶融させて気密封止１１２を形成するためにレーザ１１４がレーザビーム１１８を放射している間、基板１１０の下に高反射器５０２（例えばミラー５０２）が置かれる技法である。高反射器５０２は、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上に配置されているかまたは無電極領域２１８ｂ上に配置されているかにかかわらず、フリット１０８によって吸収されるパワーを均衡させるに役立つ。例えば、封止線１１６の沿う相異なる点におけるフリット１０８の温度上昇は、電極占有領域２１８ａにおいては：
【数２】
【００２２】
と表すことができ、また、無電極領域２１８ｂにおいては：
【数３】
【００２３】
と表すことができる。明らかに、高反射器５０２を用いることで差：Ｔフリット１−Ｔフリット２を小さくすることが可能である。この差は電極１０６の光学パラメータ及び特性に依存するであろう。この封止技法においては、レーザビーム１１８のパワー及び／または移動速度を一定に維持するかまたは動的に変え得ることは当然である。
【００２４】
図６を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、フリット１０８を溶融させて気密封止１１２を形成するためにレーザ１１４がレーザビーム１１８を放射している間、カバープレート１０２の上に半反射性マスク６０２が置かれる技法である。半反射性マスク６０２は、電極１０６の異なる特性を補償するためのマスク６０２の異なる反射率を表す異なるパターン６０４ａ，６０４ｂ,...,６０４ｄを有する。このようにすれば、半反射性マスク６０２は、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上に配置されているかあるいは無電極領域２１８ｂ上に配置されているかにかかわらず、フリット１０８によって吸収されるパワーを均衡させるに役立つ。
【００２５】
図７を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、レーザ１１４が封止線１１６に沿う一回目の通過で正しい封止温度に対応する最低パワーにおいて封止線１１６の少なくとも一部を封止し、次いで、一回目の通過中に適切な温度に達することができなかった場所においてのみ二回目の通過でより高いパワーにおいて封止線１１６の封止を終らせる、技法である。一回目の通過中にフリット１０８のどの区画が適切な温度に達しなかったかを決定する必要があれば、以下で説明される機構と同じかまたは同様のフィードバック機構を用いることができる。
【００２６】
図８を参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つによる気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイ１００の側断面図がある。この実施形態において、封止技法は、気密封止１１２の形成中に封止線１１６に沿うフリット１０８内で一様な加熱がおこることを保証するに役立てるためにフィードバック機構８０２を用いる技法である。フィードバック機構８０２はある固定された波長において封止線１１６のホットスポット強度をモニタするために用いることができる。ホットスポットは、レーザ１１４による加熱のために封止線１１６に沿う温度上昇による黒体輻射から生じる。輻射スペクトルは非常に広く、５００〜２０００ｎｍの範囲の波長のほとんどいずれであってもこの目的のために用いることができるであろう。一実施形態において、フィードバック機構８０２はオンライン輻射強度をモニタし、これを温度に変換して、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上に配置されているかあるいは無電極領域２１８ｂ上に配置されているかにかかわらず、封止線１１６に沿って温度が一様であることを保証するために１つまたはそれより多くの封止パラメータを最適化する。例えば、フィードバック機構８０２は、フリット１０８が電極占有領域２１８ａ上にあるかあるいは無電極領域２１８ｂ上にあるかにかかわらず、封止線１１６に沿って温度を一様にするためにレーザ１１４のパワーを制御することができる。フィードバック機構８０２を用い得る多くの様々な方法があり、以下にそれらのいくつを説明する：
・フィードバック機構８０２は、レーザ１１４が未知試料ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、封止線１１６上の様々な場所において温度をモニタすることができる。フィードバック機構８０２は、試料ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、フリット１０８内の温度を一定に保つために封止線１１６に沿うある場所においてレーザの移動速度またはパワーを修正する。次いでレーザ１１４は同様のＯＬＥＤディスプレイ１００を封止するためにこれらの条件を適用することができる；
・フィードバック機構８０２は、レーザ１１４がＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、封止線１１６上の様々な場所において温度を「能動的に」モニタすることができる。フィードバック機構８０２は、ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止している間、フリット１０８内の温度を一定に保つために封止線１１６に沿うある場所においてレーザの移動速度またはパワーも修正する。
【００２７】
図９Ａ〜９Ｃを参照すれば、本発明にしたがう封止技法のまた別の１つを用いてＯＬＥＤディスプレイ１００を気密封止するためにどのようにレーザ１１４を用いることができるかを示す様々な図がある。この実施形態において、封止技法は、レーザビーム１１８のビームプロファイルがレーザ１１４の端に配置された円形アパーチャ９０２（図９Ａを見よ）によって修正される技法である。円形アパーチャ９０２は、修正されたレーザビーム１１８ａ（図９Ｂを見よ）がＯＬＥＤディスプレイ１００の封止線１１６に沿ってフリット１０８を加熱するように、ビーム１１８の一部を遮断／デフォーカスすることによってレーザビーム１１８を修正するような大きさにつくられる。図９Ｂに示されるグラフからわかるように、円形アパーチャ９０２はレーザビーム１１８のガウス型形状を、そのテールをクリップすることによって修正する。デフォーカスされたレーザビーム１１８ａは、封止線１１６において必要なカバレッジ及び必要なパワーを与えることができ、同時に、ＯＬＥＤディスプレイ１００に永久的な損傷を与え得る余分の熱発生に封止線１１６の外側のいかなるデバイス（例えばＯＬＥＤ１０４）もさらすことはない、低減された１/ｅパワーレベルも有する。別の実施形態において、円形アパーチャ９０２には、レーザビーム１１８の形状をさらに変える（図９Ｃを見よ）ため、円形アパーチャ９０２の中央に遮断円板（図示せず）を配置することができる。図９Ｃに示されるグラフからわかるように、修正されたレーザビーム１１８ｃは、一般に縁端においてより多くの熱拡散があるフリット１０８にかけて温度を一様にするに役立つ形状を有する。楕円形ビーム１１８はフリット１０８にわたる一様加熱を生じさせ、フリット１０８に沿う徐熱及び徐冷も可能にし、これは残留応力の低減に役立つ。
【００２８】
ＯＬＥＤディスプレイ１００の気密封止１１２を形成するために上述した封止技法の内の１つより多くを同時に用い得ることは当然である。例えば、レーザ１１４のパワーを変えることに関する上述した封止技法（図３を見よ）及びレーザビーム１１８の形状を修正するために円形アパーチャ９０２を用いることに関する上述した封止技法（図９Ａ〜９Ｃを見よ）を用いることによってＯＬＥＤディスプレイ１００を封止することができる。
【００２９】
さらに、封止プロセスにおいて、フリット１０８を封止するための出発点の温度が一般に封止線１１６上のさらに先にあるフリット１０８の残り部分より低いことは当然である。これは、出発点においてフリット１０８は室温にあるが、フリット１０８の残りは気密封止１１２の形成中は温度が上がった状態にある（図１０を見よ）という事実による。このことは、フリット１０８の始点においては周囲温度における差を考慮して（例えば）レーザ１１４の封止パラメータを調節する必要があり得ることを意味する。
【００３０】
次に説明される技法はレーザ１１４の封止速度を高めるために用いることができ、これは上述した封止技法のいずれの効率も改善するに役立ち得るであろう。円形レーザスポットが用いられる場合は、最大封止速度は〜１０〜１１ｍｍ/秒の範囲にあるであろう。しかし、フリット１０８の加熱に楕円形またはスリット状のビーム１１８を用いた場合、楕円形レーザビーム１１８のパワー密度が円形レーザビーム１１８と同じであるとすれば、ＯＬＥＤディスプレイ１００を封止するために用いることができる、移動速度を高める結果が得られるようである。言い換えれば、楕円形レーザビーム１１８のスポット面積が円形レーザビーム１１８に対して大きくなるに比例してレーザ１１４のパワーを高めることが必要である。この全てにより、楕円形レーザビーム１１８のスポット寸法の幅に対する長さの比だけ封止プロセスの速度を高めることが可能になるであろう。しかし、楕円形レーザビーム１１８が（円形ビームと同じ）低速過程に戻ることが必要となる、ＯＬＥＤディスプレイ１００のコーナーについて特別に注意を払う必要があり得る。あるいは、ＯＬＥＤディスプレイ１００を適切に封止するため、レーザ１１４がＯＬＥＤディスプレイ１００のコーナーにかけて配置されている間は、楕円形ビーム１１８を回転させる必要があり得る。
【００３１】
上述した封止技法を用いてＬＣＤタイプのガラス（例えば製品コード１７３７ガラスまたはＥａｇｌｅ２０００がラス）を有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）基板に気密に封着できるであろう、相異なるいくつかの手段が以下に説明される。例えば、フリット１０８は、スクリーン印刷によるかまたは、形状が良く定められたパターンを与えるプログラマブルオーガーロボットによって、ＬＣＤガラスに塗布することができる。次いで、フリットパターンがその上に配置されたＬＣＤガラス試料１０２を、フリット１０８の組成に依存する温度でフリット１０８を「焼成」する炉内に置くことができる。この場合も、フリット１０８は、（例えば）８１０ｎｍレーザ１１４の動作波長と一致する（例えば）８１０ｎｍにおいてかなりの吸収断面積を有する１つまたはそれより多くの遷移金属（バナジウム、鉄、ニッケル等）を含有することができる。この加熱中に、フリット１０８は予備焼結され、有機結合剤はほとんど焼尽される。この工程は、この工程がなければレーザ封止中にフリット１０８から有機物が蒸発してＯＬＥＤディスプレイ１００の内部に析出し得るであろうから、重要であり得る。
【００３２】
フリット１０８が予備焼結された後、１２〜１５μｍの目標高さを２〜４μｍ以上こえる高さ変動がないようにフリット１０８を研削することができる。高さ変動が大きければ、レーザ封止中にフリット１０８が溶融したときに空隙が閉じることができないか、あるいは基板１０２及び１１０に亀裂を発生させ得る応力を空隙が誘起させ得る。フリット１０８の高さは基板１０２及び１１０の背面からの封着を可能にする重要な変数である。これが意味することは、予備焼結されたフリット１０８を有するカバープレート１０２をレーザビーム１１８が通過できることである。フリット１０８が薄すぎれば、フリット１０８にはレーザ照射を吸収するに十分な材料が残らず、封止は失敗に終わる。フリット１０８が厚すぎれば、フリット１０８は第１の表面において溶融するに十分なエネルギーを吸収できるであろうが、基板１１０上の第２の面において溶融するに必要なエネルギーを遮蔽するであろう。これは通常、２枚のガラス基板１０２及び１１０の劣悪であるかまたは点状の接合を生じさせる。
【００３３】
予備焼結されたフリット１０８の研削後、この時点までに溜まったいかなる破砕屑も除去するためにカバープレート１０２を弱めの超音波洗浄環境に通すことができよう。ここで用いられる代表的な溶液は、付加搭載物を全くもたないディスプレイガラスの洗浄に用いられる溶液よりかなり弱くすることができる。洗浄中、被着されたフリット１０８の劣化を避けるために温度を低めに保つことができる。
【００３４】
洗浄後、残留水分を除去するための最終処理工程を行うことができる。予備焼結されたカバープレート１０２を温度が１００℃の真空オーブン内に６時間以上入れておくことができる。オーブンから取り出した後、封止プロセスを行う前にカバープレート１０２上に塵埃及び破砕屑が溜まることを防止するためにカバープレート１０２をクリーンルームボックスに入れておくことができる。
【００３５】
封止プロセスは、フリット１０８をもつカバープレート１０２をＯＬＥＤ１０４／電極１０６が表面に配置された別のガラス板１１０の上に、フリット１０８及びＯＬＥＤ１０４／電極１０６が２枚のガラス板１０２及び１１０の間に挟み込まれるような態様で置く工程を含む。封止プロセス中にガラス板１０２及び１１０を接触させておくため、ガラス板１０２及び１１０に軽い圧力を印加することができる。レーザ１１４がカバーガラス１０２を通してフリット１０８上にレーザビーム１１８を集束させる。次いで、温度勾配をより緩やかにするために、ほぼ３.５ｍｍのスポット径になるまでレーザビーム１１８をデフォーカスすることができる。フリット１０８は、溶融前に、温められ、アニール段階を通る必要がある。さらに、予備焼結されたカバープレートは、溶融前のＯ２及びＨ２Ｏの再吸着を防止するため不活性雰囲気内に保管されるべきである。フリットパターンに対するレーザ１１４の進行速度は、設定パラメータに依存して０.５ｍｍ/秒から１５ｍｍ/秒の範囲とすることができる。進行速度を速めるほど、一般にダイオードレーザ１１４に必要な電流が多くなるであろう。例えば、９〜１２Ｗの範囲のレーザパワーを用いて０.５〜２ｍｍ/秒の範囲の速度で封止を行うことができるであろう。所要パワーはフリット１０８の吸収係数及び厚さに依存して変わる。所要パワーは、何らかのリード材料５０２のような反射層または吸収層が基板１１０の下に配置されているか否かによっても影響を受ける（例えば図５を見よ）。また、単位時間当りのパワー密度が高められれば、封止過程がより高速になり得ると考えられる。上述したように、フリット１０８はフリットの均質性にフィラー粒度とともに依存して変わり得る。また、フリット１０８が近ＩＲ波長を吸収するフィラー粒子を有していれば、フリット１０８は若干透明である。これはフリットの吸収、したがってディスプレイ基板１０２及び１１０に対する溶融の仕方に悪影響を与え得る。
【００３６】
図１１はガラス板１０２及び１１０をレーザ１１４に対してどのように配置するかの概念を示す。例示的レンズ系の仕様が含められるが、レーザ１１４からのエネルギー送達の要件ではない。この場合も、レーザビーム１１８は、フリット１０８をレーザ１１４が通過する際の温度勾配が小さくなるようにデフォーカスすることができる。勾配が急峻すぎると（集束が密であり過ぎると）ＯＬＥＤディスプレイ１００に激しい亀裂が入って、直ちに不良品になり得ることに注意すべきである。
【００３７】
カバープレート１０２をガラス板１１０に密接させて保持するために用いることができる２つの例示的な方策が図１１に示されている。第１の手法では、ガラス板１０２及び１１０が、ガラス板１０２及び１１０の上に磁石１１０４を載せて鋼鉄ブロック１１０２上に置かれる。第２の手法では、ガラス板１０２及び１１０が２枚の、掻き傷／突き傷が少なく、平坦度が極めて高い、２枚の透明石英ガラス円板１１０６ａと１１０６ｂの間に置かれる。これらの石英ガラス円板１１０６ａ及び１１０６ｂは次いで様々な方法でクランプすることができ、近赤外光に対して透明である。円板１１０６ａ及び１１０６ｂが平坦で極めて剛性が高ければ、比較的薄いディスプレイ板１０２及び１１０を、平坦度及び相互の直接接触を維持しながら、壊さずに接合させることができる。
【００３８】
ガラス板１０２及び１１０を保持するステージ１１０８の移動は、ディスプレイガラス１０２上に載せられているフリット１０８に追随するように書かれたプログラムを実行するコンピュータ（図示せず）によって制御することができる。フリット１０８のパターンのほとんどは矩形であり、丸められた角を有する。角の曲率半径は０.５ｍｍ〜４ｍｍの範囲にあり、この領域における過熱を抑制する必要がある。過熱は、ｘ方向での進行速度が下げられてｙ方向での進行方向が上げられると、またはこの逆の場合に、おこり得る。デフォーカスされた封止ビーム１１８の径がほぼ３.５ｍｍであれば、完全に直角の角では余分の加熱があり得るであろう。この過熱効果を無効にするため、レーザビーム１１８の速度、パワーまたは半径を調節することができる。例えば、曲率半径をデフォーカスされたレーザビーム１１８の重なりより大きくしておくだけでこの効果を克服することができる。これが図１２に示される。
【００３９】
フリット１０８はある程度透明であるから、その下にある電極１０６のような、反射性の、いかなる層も、レーザビーム１１８が反射してフリット１０８内に戻るから、追加の熱源をつくるであろう。熱量は２倍にはならないが、意図された熱量よりはかなり多くなる。また、これらの電極１０６には近ＩＲで吸収性になり得るものがあり、これは電極１０６がレーザ源１１４で照射されたときにいくらかの実質的な加熱を受け得ることを意味する。電極１０６がいずれの特性も示せば、電極１０６は封止過程にともなう克服が非常に困難な効果をつくりだす。この効果は単位時間当りのパワー密度と称される。電極１０６はフリット１０８が置かれることになる面上に散在し、配置パターンは常時一定であることはないから、パワー密度問題に対処する必要がある。本発明の上述した技法に関して上で説明したように、この問題に対処するためのいくつかの方法がある：
・一手法は、電極１０６がある場所では電流を減らし、電極１０６がない場所では電流を元に戻すことによって、ダイオードレーザ１１４への電流を変えることである（図３を見よ）；
・別の手法は、電極１０６がある場所では移動速度を高め、電極１０６がない場所では移動速度を低めることによって、過熱を調和するように平行移動速度を変えることである。これを達成するに必要な個別の２つの移動速度が初めに決定されるであろうが、フリット１０８の経路に近接して電極１０６がある領域については第３の中間速度が必要になり得る。これはほとんどレーザビーム１１８のデフォーカスの重なりによると思われる（図４Ａ，４Ｂ及び１２を見よ）；
・また別の手法は、下側にある物体全体を反射性にするために、鋼鉄ブロック１１０２上に高反射性前面ミラー５０２を置くかまたはミラー面を形成することである。これにより、ビーム１１８が様々な層を通過する際のパワー密度の大きな変動を排除することができる（図５を見よ）；
・また別の手法は、レーザビーム１１８のデフォーカスによって生じる余分の光を減じるであろう、マスクをディスプレイガラス１０２上に置くことである。また、反射性マスクは、電極、ドライバ及び電界発光（ＥＬ）材料へのレーザ光の望ましくない到達も防止するであろう。
【００４０】
封止プロセス中にレーザ１１４のパワー密度を管理するというアイデアは初め、主バス配線及び電極にモリブデンを含有するガラス板１０２及び１１０の封着を試みているときに生じた。モリブデンは近ＩＲに対して吸収性でも反射性でもあるという特性を有する。この理由のため、パワー密度を管理しない限り、試料が過熱して亀裂を生じるか、フリットが全く溶融せず、気密封止ができないことが、封止時に直ちに明らかになった。上述したように、封止プロセス中にパワー密度を制御するための一手段は、レーザビーム１１８の平行移動速度を変えることである。いくつかの実験において、ガラス板１０２及び１１０を回るループを完成するために３つの速度を用いた。封止経路１１６にまたは封止経路１１６近くに電極１０６が配置されていない場所では最も遅い速度を用いることができる。封止経路１１６にまたは封止経路１１６近くに電極１０６が配置されている場所では最も速い速度を用いることができる。フリット１０８のパターンが電極１０６間を覆っているかあるいは若干反射性の材料上にまたはこれらの材料の近くにある場合には中間の速度を用いることができる。図１３は、ＯＬＥＤディスプレイ１００を作成するためにレーザビーム１１８が通過することができるいくつかの相異なる封止経路１１６を示す。
【００４１】
以下に本発明の様々な利点及び特徴の内のいくつかを示す：
・上述した封止技法のいずれもがフリットを用いずに２枚のガラス板を互いに封着するために用いられ得ることは当然である。この実施形態においては、必要であれば、フリットへのドープに用いられる材料と同じ材料をガラス板の一方にドープすることができる；
・気密封止１１２は以下の特性を有する：
・ガラス板１０２及び１１０との優れた熱膨張整合；
・低軟化温度；
・優れた耐化学薬品性及び耐水性；
・ガラス板１０２及び１１０との優れた接合；
・金属リード１０６（例えば陽電極及び陰電極１０６）との優れた接合；
・極めて多孔度の低い緻密性；
・製品コード１７３７ガラス板及びＥａｇｌｅ２０００ガラス板の他に、別のタイプのガラス板１０２及び１１０を本発明の封止技法を用いて互いに封着できることを理解することが重要である。例えば、旭硝子（株）、日本電気硝子（株）、ＮＨテクノグラス社、およびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス社(Samsung Corning Precision Glass Co.)のような会社が製造したガラス板１０２及び１１０（例えば、旭硝子のＯＡ１０ガラス及びＯＡ２１ガラス）を、本発明の封止技法を用いて互いに封着することができる；
・封着されるガラス１０２及び１１０並びにフリット１０８のＣＴＥ間に正しい整合が得られること、及び封着されるガラス１０２及び１１０並びにフリット１０８の粘度（例えば、歪、軟化点）間に正しい整合が得られることを保証するような、本発明において考慮されるべきその他の要件がある；
・工程２０６にしたがってカバープレート１０２に予備焼結されたフリット１０８はＯＬＥＤディスプレイ１００の製造業者にユニットとして販売されることができ、製造業者は次いでその工場施設において、ＯＬＥＤ１０４を搭載し、局所熱源を用いて最終作成工程２１０を実施できることに注意すべきである；
・ＯＬＥＤディスプレイ１００は、能動ＯＬＥＤディスプレイ１００または受動ＯＬＥＤディスプレイ１００とすることができる；
・上述の説明では電極１０６が不透明であるとしたが、電極は反射性、吸収性、透過性あるいはこれらのいずれの組合せであり得ることは当然である。例えばＩＴＯ電極１０６は反射または吸収するより多くを透過させることができる；
・本発明の別の態様が加熱工程２１０の完了後のＯＬＥＤディスプレイ１００の冷却速度の制御であることに注意すべきである。急激な冷却及び急速な冷却は気密封止１１２並びに封着されたガラス板１０２及び１１０に高弾性熱応力を生じさせる大きな熱歪をおこさせ得る。適する冷却速度は封止されるべき特定のＯＬＥＤディスプレイ１００の寸法及びＯＬＥＤディスプレイ１００から環境への熱放散速度に依存することにも注意すべきである。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を添付図面に示し、上記の詳細な説明で説明したが、本発明が開示された実施形態に限定されず、添付される特許請求の範囲に述べられ、定められるような、本発明の精神を逸脱することなく、数多くの再構成、改変及び置換が可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】本発明の１つまたはそれより多くの封止技法を用いることで作成することができる気密封止ＯＬＥＤディスプレイの基本コンポーネントを示す上面図である
【図１Ｂ】本発明の１つまたはそれより多くの封止技法を用いることで作成することができる気密封止ＯＬＥＤディスプレイの基本コンポーネントを示す側断面図である
【図２】図１Ａ及び図１Ｂに示される気密封止ＯＬＥＤディスプレイを作成するための好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図３】本発明にしたがう第１の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図４Ａ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる第１の図である
【図４Ｂ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる第２の図である
【図４Ｃ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第２の封止技法の説明に役立てるために用いられる第３の図である
【図５】本発明にしたがう第３の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図６】本発明にしたがう第４の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図７】本発明にしたがう第５の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図８】本発明にしたがう第６の封止技法による気密封止形成中のＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図９Ａ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第７の封止技法の説明に役立てるために用いられる第１の図である
【図９Ｂ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第７の封止技法の説明に役立てるために用いられる第２の図である
【図９Ｃ】本発明にしたがうＯＬＥＤディスプレイを気密封止するために用いることができる第７の封止技法の説明に役立てるために用いられる第３の図である
【図１０】上述の封止技法のそれぞれが、本発明にしたがう気密封止ＯＬＥＤディスプレイの作成の間、フリットの出発温度及び後続温度を考慮すべきであり得ることを示すために用いられるＯＬＥＤディスプレイの側断面図である
【図１１】本発明にしたがう上述の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてＯＬＥＤディスプレイを作成することができるであろういくつかの例示的手段の説明に役立てるために用いられる図である
【図１２】本発明にしたがう上述の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてＯＬＥＤディスプレイを作成することができるであろういくつかの例示的手段の説明に役立てるために用いられる別の図である
【図１３】本発明にしたがう上述の封止技法の１つまたはそれより多くを用いてＯＬＥＤディスプレイを作成することができるであろういくつかの例示的手段の説明に役立てるために用いられるまた別の図である
【符号の説明】
【００４４】
１００ 気密封止ＯＬＥＤディスプレイ
１０２ カバープレート
１０４ ＯＬＥＤ
１０６ 電極
１０８ フリット
１１０ 基板
１１２ 気密封止
１１４ 封止装置
１１６ 封止線
１１８ レーザビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光デバイスを作成するための方法において、
カバープレートを提供する工程、
基板を提供する工程、
前記カバープレート上にフリットを被着する工程、
前記基板上に少なくとも１つの薄膜デバイスを搭載する工程、及び
前記フリットが溶融して、前記カバープレートを前記基板に接合しかつ前記カバープレートと前記基板の間に配置された前記少なくとも１つの薄膜デバイスの保護も行う、気密封止を形成する間、無電極領域及び前記少なくとも１つの薄膜デバイスに接続された電極で占有された領域を有する封止線に沿って前記フリットに実質的に一定の温度が維持される態様で前記フリットを加熱するために封止装置を用いる工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記封止装置が前記フリットを溶融させるために用いられるレーザビームを放射し、前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記レーザビームの移動速度が動的に変えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために用いられるレーザビームのパワーを前記封止装置が動的に変えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために前記封止装置が前記カバープレートを通してレーザビームを放射する間、前記基板の下に反射器が配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記カバープレートの上面に半反射性マスクが配置され、前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために前記封止装置が前記反射性マスク及び前記カバープレートを通してレーザビームを放射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
一回目の通過の間、前記封止装置が前記封止線に沿って前記フリットを溶融させるために用いられる比較的パワーが低いレーザビームを放射し、次いで、二回目の通過の間、前記比較的パワーが低いレーザビームの前記一回目の通過の間に適切な温度に達しなかった前記封止線に沿う前記フリットの領域においてのみ、前記封止装置が比較的パワーが高いレーザビームを放射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために楕円形レーザビームを放射するための楕円集束レンズを前記封止装置が用いることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるためにデフォーカスされたレーザビームを放射するための集束レンズ及び特別な形状につくられたアパーチャを前記封止装置が用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるように前記封止装置の動作を最適化するためにフィードバック機構が用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記カバープレートの上面にマスクが配置され、前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために前記封止装置が前記マスクのスリット及び前記カバープレートを通してレーザビームを放射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ガラスパッケージにおいて、
カバープレート、
少なくとも１つの薄膜デバイス、及び
基板、
を有し、
前記基板の一部が溶融して、前記カバープレートを前記基板に接合しかつ前記カバープレートと前記基板の間に配置された前記少なくとも１つの薄膜デバイスの保護も行う、気密封止を形成する間、無電極領域及び前記少なくとも１つの薄膜デバイスに接続された電極で占有された領域を有する封止線に沿って前記基板の前記一部に実質的に一定の温度を維持する態様で前記基板の前記一部が封止装置によって加熱される、
ことを特徴とするガラスパッケージ。
【請求項１２】
ガラスパッケージにおいて、
カバープレート、
少なくとも１つの薄膜デバイス、
基板、及び
フリットであって、前記フリットが溶融して、前記カバープレートを前記基板に接合しかつ前記カバープレートと前記基板の間に配置された前記少なくとも１つの薄膜デバイスの保護も行う、気密封止を形成する間、無電極領域及び前記少なくとも１つの薄膜デバイスに接続された電極で占有された領域を有する封止線に沿って前記フリットに実質的に一定の温度が維持される態様で封止装置によって加熱されるフリット、
を有することを特徴とするガラスパッケージ。
【請求項１３】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるように前記封止装置の動作を最適化するためにフィードバック機構が用いられることを特徴とする請求項１２に記載のガラスパッケージ。
【請求項１】
光デバイスを作成するための方法において、
カバープレートを提供する工程、
基板を提供する工程、
前記カバープレート上にフリットを被着する工程、
前記基板上に少なくとも１つの薄膜デバイスを搭載する工程、及び
前記フリットが溶融して、前記カバープレートを前記基板に接合しかつ前記カバープレートと前記基板の間に配置された前記少なくとも１つの薄膜デバイスの保護も行う、気密封止を形成する間、無電極領域及び前記少なくとも１つの薄膜デバイスに接続された電極で占有された領域を有する封止線に沿って前記フリットに実質的に一定の温度が維持される態様で前記フリットを加熱するために封止装置を用いる工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記封止装置が前記フリットを溶融させるために用いられるレーザビームを放射し、前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記レーザビームの移動速度が動的に変えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために用いられるレーザビームのパワーを前記封止装置が動的に変えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために前記封止装置が前記カバープレートを通してレーザビームを放射する間、前記基板の下に反射器が配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記カバープレートの上面に半反射性マスクが配置され、前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために前記封止装置が前記反射性マスク及び前記カバープレートを通してレーザビームを放射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
一回目の通過の間、前記封止装置が前記封止線に沿って前記フリットを溶融させるために用いられる比較的パワーが低いレーザビームを放射し、次いで、二回目の通過の間、前記比較的パワーが低いレーザビームの前記一回目の通過の間に適切な温度に達しなかった前記封止線に沿う前記フリットの領域においてのみ、前記封止装置が比較的パワーが高いレーザビームを放射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために楕円形レーザビームを放射するための楕円集束レンズを前記封止装置が用いることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるためにデフォーカスされたレーザビームを放射するための集束レンズ及び特別な形状につくられたアパーチャを前記封止装置が用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるように前記封止装置の動作を最適化するためにフィードバック機構が用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記カバープレートの上面にマスクが配置され、前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるために前記封止装置が前記マスクのスリット及び前記カバープレートを通してレーザビームを放射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ガラスパッケージにおいて、
カバープレート、
少なくとも１つの薄膜デバイス、及び
基板、
を有し、
前記基板の一部が溶融して、前記カバープレートを前記基板に接合しかつ前記カバープレートと前記基板の間に配置された前記少なくとも１つの薄膜デバイスの保護も行う、気密封止を形成する間、無電極領域及び前記少なくとも１つの薄膜デバイスに接続された電極で占有された領域を有する封止線に沿って前記基板の前記一部に実質的に一定の温度を維持する態様で前記基板の前記一部が封止装置によって加熱される、
ことを特徴とするガラスパッケージ。
【請求項１２】
ガラスパッケージにおいて、
カバープレート、
少なくとも１つの薄膜デバイス、
基板、及び
フリットであって、前記フリットが溶融して、前記カバープレートを前記基板に接合しかつ前記カバープレートと前記基板の間に配置された前記少なくとも１つの薄膜デバイスの保護も行う、気密封止を形成する間、無電極領域及び前記少なくとも１つの薄膜デバイスに接続された電極で占有された領域を有する封止線に沿って前記フリットに実質的に一定の温度が維持される態様で封止装置によって加熱されるフリット、
を有することを特徴とするガラスパッケージ。
【請求項１３】
前記無電極領域及び前記電極占有領域を有する前記封止線に沿って前記フリットに前記実質的に一定の温度を維持する態様で前記フリットを溶融させるように前記封止装置の動作を最適化するためにフィードバック機構が用いられることを特徴とする請求項１２に記載のガラスパッケージ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２００８−５１７４４６（Ｐ２００８−５１７４４６Ａ）
【公表日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３８０８３（Ｐ２００７−５３８０８３）
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３７９６７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４５０６７
【国際公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３７９６７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４５０６７
【国際公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]