JP2021050117A - セルの製造方法、セルの製造装置およびセル - Google Patents

Abstract

【課題】セルの品質の向上に寄与するセルの製造方法、セルの製造装置およびセルを提供する。【解決手段】空間Ｓを介して配置される第１基板２および第２基板３を含むセル１の製造方法であって、貫通孔２０の形成が予定される第１対象部分を基準に設定される第２対象部分における空間部に障壁部２３を形成する第１工程を含む。【選択図】図７

Description

本発明はセルの製造方法、セルの製造装置およびセルに関する。

レーザを照射することによって基板を加工する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１８−２０２４４９号公報

基板をレーザ加工した場合、デブリが発生することがある。２枚の基板を含むセルの場合、セルの間にデブリが入る。セルの品質の点では、加工後のセルに残留するデブリが少ないことが好ましい。本発明の目的は、セルの品質の向上に寄与するセルの製造方法、セルの製造装置およびセルを提供することにある。

本発明に関するセルの製造方法は、空間を介して配置される第１基板および第２基板を含むセルの製造方法であって、貫通孔の形成が予定される第１対象部分を基準に設定される第２対象部分における空間部に障壁部を形成する第１工程を含む。この構成によれば、デブリが第１基板と第２基板との間の空間において障壁部よりも奥に進入することを抑制できる。このようにしてセルの品質を向上できる。

上記セルの製造方法の一例では、レーザで前記第１基板と前記第２基板とを融着することによって、前記障壁部を形成する。この構成によれば、レーザによって、障壁部を形成できる。融着部において第１基板と第２基板との間に隙間がないため、融着部よりも奥にデブリが進入しないようにできる。

上記セルの製造方法の一例では、レーザで前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方を膨張させることによって、前記障壁部を形成する。この構成によれば、レーザによって、障壁部を形成できる。膨張した部分において第１基板と第２基板との間の隙間が狭くなるため、膨張した部分よりも奥にデブリが進入しないようにできる。

上記セルの製造方法の一例では、前記第１工程の実施後に前記第１対象部分にレーザ加工により貫通孔を形成する第２工程をさらに含む。
この構成によれば、第１工程の後に、貫通孔を形成するため、貫通孔の形成によって発生するデブリを第１工程で形成した障壁部よりも奥に進入することを抑制できる。

上記セルの製造方法の一例では、前記第２対象部分は、前記第１対象部分の周囲を取り囲むように設定される。この構成によれば、第１対象部分の形成の際に発生するデブリの拡散を抑制できる。

上記セルの製造方法の一例では、前記第１工程では、前記セルに前記貫通孔が形成された状態において前記障壁部の内周面と前記第１基板の内周面および前記第２基板の内周面との間に段差が形成されないように、前記障壁部を形成する。この構成によれば、障壁部と第１基板との間の部分、および、障壁部と第２基板との間の部分に応力が集中することを抑制できる。

本発明に関するセルの製造装置は、空間を介して配置される第１基板および第２基板を含むセルの製造装置であって、貫通孔の形成が予定される第１対象部分を基準に設定される第２対象部分における空間部に障壁部を形成する障壁部形成手段を有する。この構成によれば、第１基板と第２基板との間の空間に、デブリの進入を抑制するための障壁部を形成できる。

上記セルの製造装置の一例では、前記障壁部形成手段が、レーザで前記第１基板と前記第２基板とを融着することによって、前記障壁部を形成する。この構成によれば、レーザによって、障壁部を形成できる。

上記セルの製造装置の一例では、前記障壁部形成手段が、レーザで前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方を膨張させることによって、前記障壁部を形成する。この構成によれば、レーザによって、障壁部を形成できる。

上記セルの製造装置の一例では、前記障壁部を形成した後に前記第１対象部分にレーザ加工により貫通孔を形成する貫通孔形成手段をさらに有する。この構成によれば、第１工程の後に、貫通孔を形成できる。このような手順によれば、貫通孔の形成によって発生するデブリが奥に進入することを抑制できる。

上記セルの製造装置の一例では、前記第２対象部分は、前記第１対象部分の周囲を取り囲むように設定される。この構成によれば、第１対象部分の形成の際に発生するデブリの拡散を抑制できる。

上記セルの製造装置の一例では、前記障壁部形成手段は、前記セルに前記貫通孔が形成された状態において前記障壁部の内周面と前記第１基板の内周面および前記第２基板の内周面との間に段差が形成されないように、前記障壁部を形成する。この構成によれば、障壁部と第１基板との間の部分、および、障壁部と第２基板との間の部分に応力が集中することを抑制できる。

本発明に関するセルは、第１基板と、前記第１基板に空間を介して配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを貫通する貫通孔と、貫通孔の少なくとも一部を囲むように前記第１基板と前記第２基板との間の空間に設けられる障壁部とを備える。この構成によれば、第１基板と第２基板との間の空間においてデブリが奥に進入することを抑制できる。

セルの製造方法、セルの製造装置およびセルによれば、セルの品質の向上に寄与できる。

セルの断面図。 セルの製造装置の模式図。 セルの平面図。 第１実施形態のセルの製造方法において、加工前のセルの断面図。 セルの製造方法において、第１工程後のセルの断面図。 セルの製造方法において、第２工程中のセルの断面図。 セルの製造方法において、第２工程後のセルの断面図。 第２実施形態においてのセルの製造方法において、第２工程後のセルの断面図。 第３実施形態においてのセルの製造方法において、第２工程後のセルの断面図。 セルの製造方法の変形例において、第３工程後のセルの断面図。 セルの製造方法の変形例において、第３工程後のセルの断面図。

（第１実施形態）
図１〜図７を参照して、セル１の製造方法を説明する。
図１に示されるように、セル１は、空間Ｓを介して配置される第１基板２および第２基板３を含む。一例では、第１基板２は、脆性基板である。脆性基板は、ガラス基板、およびセラミック基板を含む。第２基板３は、脆性基板である。脆性基板は、ガラス基板、およびセラミック基板を含む。

第１基板２および第２基板３の厚さは、セル１の用途によって異なる。
中型または大型の表示装置用のセル１では、第１基板２の厚さおよび第２基板３の厚さは、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。小型の表示装置用のセル１では、第１基板２の厚さおよび第２基板３の厚さは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

第１基板２と第２基板３とは、樹脂製のシール部４を介して空間Ｓを介して平行に配置される。シール部４は、第１基板２と第２基板３とに接着する。第１基板２と第２基板３との間の間隔距離は、１ｍｍ以下であり、通常１μｍ以上５００μｍ以下である。

第１基板２と第２基板３との間には、電子回路、液晶層、および発光層の少なくとも１つが設けられてもよい。例えば、セル１は、表示パネルに用いられる。一例では、セル１は、スマートフォン用の表示パネルに用いられる。

図２は、セル１の製造方法に用いられるセル１の製造装置１０の一例の模式図である。
セル１の製造装置１０は、セル１に障壁部２３（図５参照）を形成する障壁部形成手段を備える。障壁部形成手段は、セル１において第１基板２と第２基板３との間に障壁部２３を形成する。さらに好ましくは、セル１の製造装置１０は、セル１に貫通孔２０を形成する貫通孔形成手段を備える。さらに、セル１の製造装置１０は、障壁部形成手段および貫通孔形成手段を制御する制御部１０Ａを備える。

セル１の製造装置１０の一例は、制御部１０Ａと、障壁部形成手段としての第１レーザ装置１１と、貫通孔形成手段としての第２レーザ装置１２と、セル１を保持するテーブル１３と、テーブル１３を移動させる移動装置１４とを備える。移動装置１４に加えて又はテーブル１３に代えて、セル１の製造装置１０は、第１レーザ装置１１をテーブル１３に対して上下、左右、前後に移動させる第１レーザ移動装置を備えてもよく、第２レーザ装置１２をテーブル１３に対して上下、左右、前後に移動させる第２レーザ移動装置を備えてもよい。

第１レーザ装置１１は、第１基板２および第２基板３の少なくとも一方を溶融する。第１レーザ装置１１は、第１基板２および第２基板３の少なくとも一方を溶融することによって、第１基板２と第２基板３との間に障壁部２３を形成する。

具体的には、第１レーザ装置１１は、第１基板２および第２基板３の少なくとも一方において、対象部分を加熱することによって、障壁部２３としての融着部２３ａを形成する。融着部２３ａは、第１基板２および第２基板３の少なくとも一方が溶融することによって第１基板２と第２基板３とが結合した部分を示す。

第１レーザ装置１１は、脆性基板が吸収する波長のレーザを出力する。第１レーザ装置１１は、ガスレーザ、固体レーザ、ファイバーレーザのいずれの構造を有してもよい。第１レーザ装置１１のレーザは、赤外線レーザ、紫外線レーザ、可視光レーザのいずれでもよい。

第２レーザ装置１２は、第１基板２および第２基板３を加工する。具体的には、第２レーザ装置１２は、レーザを対象部分に集中することによって、対象部分の溶融および蒸発によって対象部分に溝２４を形成する。レーザ照射によって、レーザ照射部分からデブリ３０が生じる。デブリ３０は、エアまたはガスによって吹き飛ばされることが好ましい。

第２レーザ装置１２は、ガスレーザ、固体レーザ、ファイバーレーザのいずれの構造を有してもよい。第２レーザ装置１２のレーザは、赤外線レーザ、紫外線レーザ、可視光レーザのいずれでもよい。第２レーザ装置１２のレーザは、ナノ秒パルス幅を有するナノ秒レーザ、ピコ秒パルス幅を有するピコ秒レーザ、または、フェムト秒パルス幅を有するフェムト秒レーザであることが好ましい。

本実施形態では、セル１の製造装置１０は、溶融用の第１レーザ装置１１と溝加工用の第２レーザ装置１２とを備えているが、溶融および溝加工が可能な１つのレーザ装置を備えてもよい。これによりセル１の製造装置１０を小型化できる。

制御部１０Ａについて説明する。
制御部１０Ａは、貫通孔２０の形成が予定される第１対象部分２１（後述参照）を基準に設定される第２対象部分２２（後述参照）における空間部ＳＡに障壁部２３を形成するように、第１レーザ装置１１および移動装置１４を制御する。

好ましくは、制御部１０Ａは、レーザで第１基板２と第２基板３とを融着することによって空間部ＳＡに障壁部２３を形成するように、第１レーザ装置１１を制御する。他の例では、制御部１０Ａは、レーザで第１基板２および第２基板３の少なくとも一方を膨張させることによって、空間部ＳＡに障壁部２３を形成するように、第１レーザ装置１１を制御する。

さらに好ましくは、制御部１０Ａは、セル１に貫通孔２０が形成された状態において、障壁部２３の内周面２３ｓと第１基板２の内周面２ｓとの間、および、障壁部２３の内周面２３ｓと第２基板３の内周面３ｓとの間に段差が生じない形態で障壁部２３が形成されるように、第１レーザ装置１１を制御する。

制御部１０Ａは、障壁部２３を形成した後、第１対象部分２１にレーザ加工により貫通孔２０を形成するように、第１レーザ装置１１および第２レーザ装置１２を制御する。制御部１０Ａは、第１レーザ装置１１によって障壁部２３を形成した後、所定期間の経過後、第２レーザ装置１２を動作させてもよい。

図３〜図７を参照して、セル１の製造方法について説明する。図３は、セル１の平面図であり、図４〜図７は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
セル１の製造方法は、少なくとも第１工程を含む。好ましくは、セル１の製造方法は、第１工程と、第２工程とを含む。

図３および図４に示されるように、セル１には、第１対象部分２１と、第２対象部分２２とが予め設定される。第１対象部分２１は、貫通孔２０の形成が予定される部分として設定される。貫通孔２０は、第１基板２および第２基板３の少なくとも一方を貫く。本実施形態の貫通孔２０は、第１基板２および第２基板３をともに貫通するように形成される。

第２対象部分２２は、第１対象部分２１を基準に設定される部分である。第２対象部分２２は、障壁部２３を設ける部分である。第２対象部分２２は、障壁部２３が必要とされる部分に設定される。第２対象部分２２は、第１対象部分２１の外周縁の外側に設定される。一例では、第２対象部分２２は、第１対象部分２１を取り囲むように設定される。

図４および図５に示されるように、第１工程では、第２対象部分２２における空間部ＳＡに障壁部２３を形成する。第２対象部分２２における空間部ＳＡは、第１基板２の第２対象部分２２と第２基板３の第２対象部分２２との間の空間部を示す。

具体的には、第１工程では、レーザによって、第１基板２における第２対象部分２２と第２基板３における第２対象部分２２とを加熱し、第２対象部分２２において第１基板２と第２基板３とを融着させることによって、障壁部２３としての融着部２３ａを形成する。一例では、融着部２３ａは、第１対象部分２１の周囲を取り囲むように形成される。本実施形態では、第１レーザ装置１１によって融着部２３ａを形成する。

好ましくは、第１工程では、セル１に貫通孔２０が形成された状態において融着部２３ａの内周面２３ｓと第１基板２の内周面２ｓおよび第２基板３の内周面３ｓとの間に段差が形成されないように、融着部２３ａを形成する。例えば、融着部２３ａの内周面２３ｓと第１基板２の内周面２ｓとの境界部分が曲面となり、かつ、融着部２３ａの内周面２３ｓと第２基板３の内周面３ｓとの境界部分が曲面となるように、融着部２３ａを形成する。

図６および図７に示されるように、第２工程では、第１工程の実施後に第１対象部分２１にレーザ加工により貫通孔２０を形成する。レーザ加工は、レーザによる溝加工を含む。本実施形態では、第２レーザ装置１２によって貫通孔２０を形成する。

具体的には、図６に示されるように、レーザによって第１対象部分２１の外周縁に沿うように溝２４を形成する。好ましくは、溝２４が段階的に深くなるように、第１対象部分２１に繰り返しレーザを照射する。一例では、第１対象部分２１の外周縁に沿って周回するレーザ照射操作を繰り返す。

レーザ加工中、第１基板２および第２基板３からデブリ３０が生じる。デブリ３０は、吸引装置によって吸引されてもよく、また、送風装置によって吹き飛ばしてもよい。レーザ加工によって形成される溝２４の深さが、第１基板２と第２基板３との間の空間Ｓにまで達すると、デブリ３０の一部が第１基板２と第２基板３との間の空間Ｓに入る。空間Ｓに入ったデブリ３０は奥に進行するが、デブリ３０の進入は障壁部２３によって妨げられる。このようにしてデブリ３０の空間Ｓの奥への進入は抑制される。

セル１の製造方法について作用を説明する。
レーザの加工によれば、デブリ３０が発生する。空間Ｓが存在するセル１の加工の場合、空間Ｓにデブリ３０が進入するため、セル１の品質が低下する虞がある。この点、本実施形態では、加工部分である第１対象部分２１を基準に設けられる第２対象部分２２の空間部ＳＡに障壁部２３が設けられる。このため、障壁部２３よりも奥にデブリ３０が進入することを抑制できる。

以上のような作用によって、障壁部２３よりも奥にデブリ３０が進入することが抑制される結果、デブリ３０の拡散が抑制され、セル１の汚染が抑制される。このようにしてセル１の品質を向上できる。

(第２実施形態)
図８を参照して、第２実施形態のセル１の製造方法について説明する。
セル１の製造方法は、少なくとも第１工程を含む。好ましくは、セル１の製造方法は、第１工程と、第２工程とを含む。

第１工程は、第２対象部分２２における空間部ＳＡに障壁部２３を形成する。
具体的には、レーザで第１基板２および第２基板３の一方を膨張させることによって、障壁部２３を形成する。

図８に示されるように、レーザ照射によって、障壁部２３として、第１基板２の内面から第２基板３に向かって突出する突出部２３ｂを形成する。突出部２３ｂは、第２基板３に接触するように形成されてもよい。第１基板２と第２基板３との接触に起因して第１基板２および第２基板３に応力を発生することがあるため、これを回避する目的で、突出部２３ｂは、第２基板３から離れるように形成してもよい。

第２工程は、第１工程の実施後、第１対象部分２１にレーザ加工により貫通孔２０を形成する。第２工程は、第１実施形態の第２工程と同様である。本実施形態のセル１の製造方法によれば、第１実施形態のセル１の製造方法に準じた効果を奏する。

(第３実施形態)
図９を参照して、第３実施形態のセル１の製造方法について説明する。
セル１の製造方法は、少なくとも第１工程を含む。好ましくは、セル１の製造方法は、第１工程と、第２工程とを含む。

第１工程は、第２対象部分２２における空間部ＳＡに障壁部２３を形成する。
具体的には、レーザで第１基板２および第２基板３それぞれを膨張させることによって、障壁部２３を形成する。

図９に示されるように、レーザ照射によって、障壁部２３として、第１基板２の内面から第２基板３に向かって突出する第１突出部２３ｃを形成し、第２基板３の内面から第１基板２に向かって突出する第２突出部２３ｄを形成する。

第２突出部２３ｄは、第１突出部２３ｃに接触するように形成されてもよい。第１基板２と第２基板３との接触に起因して第１基板２および第２基板３に応力を発生することがあるため、これを回避する目的で、第２突出部２３ｄは、第１突出部２３ｃから離れるように形成してもよい。

第２工程は、第１工程の実施後、第１対象部分２１にレーザ加工により貫通孔２０を形成する。第２工程は、第１実施形態の第２工程と同様である。本実施形態のセル１の製造方法によれば、第１実施形態のセル１の製造方法に準じた効果を奏する。

(その他の実施形態)
上記各実施形態では、本発明に関するセル１の製造方法が取り得る形態を例示している。上記各実施形態の説明は本発明に関するセル１の製造方法が取り得る形態を制限することを意図していない。本発明に関するセル１の製造方法は各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、各実施形態に新たな構成を付加した形態である。

・例えば、各実施形態のセル１の製造方法は、第３工程をさらに含んでもよい。第３工程では、封止部２５を形成する。封止部２５は、第１基板２と第２基板３との間に入ったデブリ３０が貫通孔２０から出ないように空間Ｓ内に閉じ込めるように、形成される。

図１０に示されるように、第３工程では、第２工程の実施後、第３対象部分２６に、デブリ３０を閉じ込める封止部２５を形成する。
第３対象部分２６は、第１対象部分２１および第２対象部分２２を基準に設定される。第３対象部分２６は、セル１において封止部２５を設ける部分である。第３対象部分２６は、封止部２５が必要とされる部分に設定される。第３対象部分２６は、第１対象部分２１の外周縁の外側であってかつ第２対象部分２２の内側に設定される。一例では、第３対象部分２６は、第１対象部分２１を取り囲むように設けられる。

具体的には、第３工程では、レーザで第１基板２と第２基板３とを融着することによって、封止部２５を形成する。本実施形態では、第１レーザ装置１１によって封止部２５を形成する。封止部２５は、第１基板２の突出部および第２基板３の突出部の少なくとも一方を備えるように形成されてもよい。

他の例では、図１１に示されるように、第３工程では、第２工程の実施後に、空間Ｓに入ったデブリ３０を第１基板２および第２基板３の少なくとも一方に固着させる。この例では、第３工程では、第２対象部分２２の内側にレーザを照射することによって、デブリ３０を溶融し、デブリ３０を塊にして第１基板２および第２基板３の少なくとも一方に固着させる。貫通孔２０において第１基板２と第２基板３との間の部分には、デブリ固着部２７が形成される。

(セルについて)
・本発明に関するセル１について説明する。セル１の製法は限定されない。セル１は次の構成を含む。

セル１は、貫通孔２０の少なくとも一部を囲むように第１基板２と第２基板３との間の空間Ｓに設けられる障壁部２３を備える。障壁部２３は、一例では、本実施形態に説明される製造方法によって形成できる。この場合、セル１は、第１実施形態〜第３実施形態の構造を含む。障壁部２３によって、第１基板２と第２基板３との間の空間Ｓにおいてデブリ３０が奥に進入することを抑制できる。なお、セル１の障壁部２３は、本実施形態とは別の方法によって形成されてもよい。例えば、障壁部２３は、シール部４と同じ樹脂によってシール部４の形成と同時に形成されてもよい。

Ｓ…空間
ＳＡ…空間部
１…セル
２…第１基板
３…第２基板
４…シール部
１０…製造装置
１０Ａ…制御部
１１…第１レーザ装置
１２…第２レーザ装置
１３…テーブル
１４…移動装置
２０…貫通孔
２１…第１対象部分
２２…第２対象部分
２３…障壁部
２３ａ…融着部
２３ｂ…突出部
２３ｃ…第１突出部
２３ｄ…第２突出部
２４…溝
２５…封止部
２６…第３対象部分
２７…デブリ固着部
３０…デブリ

Claims (13)

1. 空間を介して配置される第１基板および第２基板を含むセルの製造方法であって、
   貫通孔の形成が予定される第１対象部分を基準に設定される第２対象部分における空間部に障壁部を形成する第１工程を含む
   セルの製造方法。
2. レーザで前記第１基板と前記第２基板とを融着することによって、前記障壁部を形成する
   請求項１に記載のセルの製造方法。
3. レーザで前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方を膨張させることによって、前記障壁部を形成する
   請求項１に記載のセルの製造方法。
4. 前記第１工程の実施後に前記第１対象部分にレーザ加工により貫通孔を形成する第２工程をさらに含む
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のセルの製造方法。
5. 前記第２対象部分は、前記第１対象部分の周囲を取り囲むように設定される
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のセルの製造方法。
6. 前記第１工程では、前記セルに前記貫通孔が形成された状態において前記障壁部の内周面と前記第１基板の内周面および前記第２基板の内周面との間に段差が形成されないように、前記障壁部を形成する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のセルの製造方法。
7. 空間を介して配置される第１基板および第２基板を含むセルの製造装置であって、
   貫通孔の形成が予定される第１対象部分を基準に設定される第２対象部分における空間部に障壁部を形成する障壁部形成手段を有する
   セルの製造装置。
8. 前記障壁部形成手段が、レーザで前記第１基板と前記第２基板とを融着することによって、前記障壁部を形成する
   請求項７に記載のセルの製造装置。
9. 前記障壁部形成手段が、レーザで前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方を膨張させることによって、前記障壁部を形成する
   請求項７に記載のセルの製造装置。
10. 前記障壁部を形成した後に前記第１対象部分にレーザ加工により貫通孔を形成する貫通孔形成手段をさらに有する
    請求項７〜９のいずれか一項に記載のセルの製造装置。
11. 前記第２対象部分は、前記第１対象部分の周囲を取り囲むように設定される
    請求項７〜１０のいずれか一項に記載のセルの製造装置。
12. 前記障壁部形成手段は、前記セルに前記貫通孔が形成された状態において前記障壁部の内周面と前記第１基板の内周面および前記第２基板の内周面との間に段差が形成されないように、前記障壁部を形成する
    請求項７〜１１のいずれか一項に記載のセルの製造装置。
13. 第１基板と、前記第１基板に空間を介して配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを貫通する貫通孔と、貫通孔の少なくとも一部を囲むように前記第１基板と前記第２基板との間の空間に設けられる障壁部とを備える、セル。

Images