(57)【要約】      （修正有）【課題】個々のチューナブル液晶光学装置における導電層間の電気的接続を容易にする接続部構造を提供する。【解決手段】光学的開口を規定し積層構造を有するチューナブル液晶光学装置であって、第１基板の表面に形成され且つ第２基板に覆われた膜電極、および、積層構造内の一部を占め膜電極に接触する導電性材料であって、導電性材料は光学装置の端部に位置し、膜電極の厚みよりも相当大きい電気接続面を提供する、導電性材料、あるいは、積層構造内の一部を占め膜電極に接触する一時フィラーであって、フィラーは光学装置の端部に位置し、膜電極の厚みよりも相当大きい表面を端部に提供する、一時フィラー、あるいは、積層構造内にあり膜電極の一部を露出するキャビティであって、キャビティは光学装置の端部に位置し、膜電極の厚みよりも相当大きい、膜電極の露出された表面を端部に提供する、キャビティ、を含む。【選択図】図１１Ａ．１１Ｂ
2014160260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的開口を規定し積層構造を有するチューナブル液晶光学装置であって、
第１基板の表面に形成され且つ第２基板に覆われた膜電極、および、
次のうちのいずれか一つ、すなわち、
−  前記積層構造内の一部を占め前記膜電極に接触する導電性材料であって、前記導電性材料は前記光学装置の端部に位置し、前記膜電極の厚みよりも相当大きい電気接続面を提供する、導電性材料、
−  前記積層構造内の一部を占め前記膜電極に接触する一時フィラーであって、前記フィラーは前記光学装置の端部に位置し、前記膜電極の厚みよりも相当大きい表面を前記端部に提供する、一時フィラー、または、
−  前記積層構造内にあり前記膜電極の一部を露出するキャビティであって、前記キャビティは前記光学装置の端部に位置し、前記膜電極の厚みよりも相当大きい、前記膜電極の露出された表面を前記端部に提供する、キャビティ、
を含む、チューナブル液晶光学装置。
【請求項２】
前記装置が有する前記導電性材料は、前記積層構造内にある、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が有する前記一時フィラーは、前記積層構造内にある、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が有する前記キャビティは、前記積層構造内にある、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記膜電極は第１膜電極であり、前記装置は前記第１基板とは異なる基板上に形成された第２膜電極をさらに備え、前記導電性材料は前記第１膜電極に接触する第１接続部領域と前記第２膜電極に接触する第２接続部領域とを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記膜電極は第１膜電極であり、前記装置は前記第１基板とは異なる基板上に形成された第２膜電極をさらに備え、前記一時フィラーは前記第１膜電極に接触する第１接続部領域と前記第２膜電極に接触する第２接続部領域とを含む、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記膜電極は第１膜電極であり、前記装置は前記第１基板とは異なる基板上に形成された第２膜電極をさらに備え、前記キャビティは前記第１膜電極の露出された表面を前記端部に提供する第１接続部領域と前記第２膜電極の露出された表面を前記端部に提供する第２接続部領域とを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は本質的に正方形であり、前記接続部構造の前記第１及び第２接続部領域は前記装置の対角位置に位置する、請求項５〜７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記第１及び第２膜電極は前記装置の電界を制御する薄膜透明電極である、請求項５〜８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、一方を９０度回転させ且つ上下反転させた状態で接合した一対の同一の単一偏光膜付き液晶光学装置を含み、前記接続部構造は垂直方向に整列した二対の接続部領域を含む、請求項５〜９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は前記積層構造の上面または底面を貫通して前記導電性材料の前記導電性ビア体まで至る穴をさらに備え、前記穴を介して外部電気接続が可能とされている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、ウエハプロセスによって一度に複数形成された後に個々に分割される、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
光学的開口を規定し、且つ、液晶層及びレンズ構造層を含む積層構造を有するチューナブル液晶光学装置を製造するための方法であって、
ａ）複数の基板からなる平面状アレイを含むウエハを形成する工程と、
ｂ）それぞれの前記基板の表面に膜電極を形成する工程と、
ｃ）次のうちのいずれか一つの工程、すなわち、
−  前記膜電極の間の分割縁部に導電性材料を堆積する工程、
−  前記膜電極の間の分割縁部に一時フィラーを堆積する工程、または
−  前記膜電極の間の分割縁部にキャビティを形成する工程、
と、
ｄ）堆積された前記導電性材料、堆積された前記フィラー、または、形成されたキャビティがそれぞれ分割され、かつ、前記膜電極の厚みよりも相当大きい表面を前記分割縁部に提供するように、前記ウエハを複数の光学装置に分割する工程と、
を含む、製造方法。
【請求項１４】
ステップｃ）において、前記導電性材料は前記膜電極の間の分割縁部に堆積される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｃ）において、前記一時フィラーは前記膜電極の間の分割縁部に堆積される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
ステップｃ）において、前記キャビティは前記膜電極の間の分割縁部に形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
ステップｄ）の前に、一対の同一の単一偏光膜付き液晶光学装置を、一方を９０度回転させ且つ上下反転させた状態で接合する工程を含む、請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューナブル液晶光学装置及びその製造に関する。より詳細には、本発明は、チューナブル液晶光学装置の接続部構造、及び、このような接続部構造を有するチューナブル液晶光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業界では周知のように、インテリジェント（自動調節式）光学撮像システムを実現するためには、光学特性を制御調節することができる装置が必要である。最も重要とされる光学特性のなかでも、集束能力と集束距離は特に調節可能である必要がある。これらの特性は、たとえば高品質携帯電話カメラ、格納・読み出しシステム、及び視覚システムの調節鏡の製造においては重要である。
【０００３】
現代の高性能光学撮像システムにおいては、機械的な動きを利用することによって光学ズームを実現している。そのため、こうした撮像システムは（たとえばモータを収容するために）大きさ及び重さが比較的大きく、一般にズームが遅い（秒オーダの時間を要する）。そこで、液晶（ＬＣ）技術の利用を含め、電気機械的ズームに代わる方法の開発がなされてきた。液晶が電気制御可能な大きな屈折率変化をもたらすことはよく知られている。しかし、（光学ズームに必要な）焦点チューニングのためには、空間的に変化する屈折率を液晶内に生成することが必要であり、ひいては、通常、空間的に不均一な液晶層（たとえば、液晶セルに浸漬させたレンズ）または空間的に変化する電界を必要とする。
【０００４】
空間的に変化する電界を得るための簡単な方法としては、液晶セル基板上に分散させた複数の（少なくとも３つの）透明電極（酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等）を用いる方法がある（[S.T. Kowel, P.G. Kornreich, D.S. Cleverly, Adaptive liquid crystal lens,米国特許第４５７２６１６号, 1986] [N.A. Riza, M.C. Dejulie, Three-terminal adaptive nematic liquid-crystal lens device, Opt. Lett. 19, pp. 1013-1015, 1994]。しかし、こうした構造を製造するにはサブミクロンの精度を必要とし、その電気駆動にはかなり複雑な電子マイクロプロセッシングが必要な上、その動作性は光の回折及び散乱によって低下してしまう。
【０００５】
別の方法として、平面電極と湾曲電極を組み合わせるというものがあり、これは標準（透明）電極及び２つの平面状内面を有する液晶セルの使用を可能にするものである [Liquid Crystal Lens with Spherical Electrode, B. Wang, M.Ye, M. Honma, T. Nose, S. Sato, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41 (2002), pp. L1232-L1233, Part 2, No. 11A, 1 November]。不均一な（中心対称の）電界が、上部電極によって被覆された“外側”湾曲面のレンズ状の幾何学形状によって得られる。実際、平面液晶層は２つのガラス基板に挟まれている。平面ＩＴＯ電極は１つの基板の（平らな）底面上に形成されており、第２電極は湾曲部の上に形成されている。しかし、こうした構造を製造するのは難しく、また、零電圧レンズ特性(0-voltage lensing property)（いわゆる“零電圧時の作動”(action-at-0-voltage)）を有するため、不測の電圧故障が起こった場合に問題となる場合がある。
【０００６】
複雑な電極を複数使用することを避けるため、様々な幾何学的手法が提案されおり、そのうちの１つに二次元幾何学形状の電極を使用したものがある。たとえば、穴パターン電極(hole-patterned electrode)を使用する手法であり、この手法においては、２つの基板の間に液晶を挟み底面がＩＴＯ電極で被覆された標準的なセルにおいて、上部電極に穴を設けている。上部及び下部電極間に電圧を印加すると、中心対称の電界が発生し、液晶ダイレクタを空間的に不均一に（中心対称状に）再配向させる。この構造の主な欠点は、液晶層に所望の空間的推移を有する電界を生成し且つレンズの光学的性質を良好に保つ（特に光学収差を回避する）ためには非常に厚みの大きい液晶層を使用しなければならない、という点である。
【０００７】
上記とは全く異なるアプローチとして、低周波電界（たとえば１ｋＨｚ）における材料の誘電率の勾配を利用して不均一な電界を生成するという方法も知られている。具体的には、２つの制御電極間に中間層を介在させることにより所望の勾配の駆動電界を生成する。ここでの中間層は、ガラスにより形成された、空間的に不均一な厚さを有する層である [B. Wang, M. Ye, S. Sato, Lens of electrically controllable focal length made by a glass lens and liquid crystal layers, Applied Optics, V. 43, No. 17, pp.3420-3425, 2004]。中間空間における残りの部分には空気を充填する。電極間に低周波電圧を印加すると、中間媒体における誘電率の不均一性に起因して、空間的に不均一な電界が液晶セル内に生成される。従って、セルの中央部の電界は周縁部近くの電界とは異なる（周縁部よりも弱い）。残念ながらこの手法にもさまざまな問題がある。なかでも重要な問題点は、零電圧レンズ効果が内在すること、多数のガラス‐空気界面でのフレネル反射による光学的損失を抑えるために多数の反射防止コーティングが必要であること、非常に限られた電界のコントラストしか実現できないこと、である。
【０００８】
国際公開第２００７／０９８６０２Ａ１号[T. Galstian, V. Presniakov, K. Asatryan, Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals, September 7, 2007] は、上述の手法を改良したものを開示している。この手法では、材料の誘電率が電界の周波数に依存することを利用して、液晶を基礎とするチューナブル装置を作成している。より詳しくは、光学的には均一であるが低周波電界に対しては大きな不均一性を有する“隠れ構造(hidden structure)”が電極間のレンズ内に挿入され、これが電界変調層として機能する。この隠れ構造は、液晶セルと中間ガラス層との間の残りの空間を、低周波誘電率及び高（光学）周波屈折率を有する特殊な材料（たとえば、水溶液、有極性液体、ゲル）で満たす。このような水溶液と非常に低い光屈折率及び低周波誘電率を有する中間材料（たとえばフッ化ポリマー）との組み合わせをこの隠れ構造内に用いることにより、実際に上記従来技術の問題点をすべて解消することが可能である。
【０００９】
このように、液晶技術に基づくチューナブル光学装置は、とりわけ平面構造のものも含め、他の既存の装置に比べて多くの利点を有する。当業界では周知のように、液晶を含有し液晶層を構成する平らな透明版を、液晶を受容するように作成するのは容易である。液晶は電界に応答し、電界は電極間の距離が短いほど大きくなるので、構造をコンパクトに保つためには平らな形状が有用である。このように平らでコンパクトであり、可動部を有さず、焦点、倍率、操舵角などの光学特性を変更可能な光学装置は大変望ましい。しかし、液晶技術に基づいたチューナブル光学装置の製造は費用がかかる。複数の装置を平行して製造することができれば、製造にかかる費用を大幅に削減できることがわかっている。
【００１０】
複数の装置の平行作成は半導体装置の製造分野では既に実践されており成功をおさめている。複数の半導体装置はウエハと呼ばれる二次元の平面アレイ状に製造され、最終工程の１つに至るまでは個々の装置に分割されない。こうした方法は一般にウエハスケールプロセスと呼ばれる。個々に分割された装置は、典型的には上面に設けられた接続パッドを用いて接続されるようになっており、各装置の一面からの接続を可能にしている。
【００１１】
複数のチューナブル液晶装置についても半導体装置と同様の方法で平行作成を行うことができる。しかし、チューナブル液晶装置は複数の高さの異なる接続部を有しており、これらに対して接続を行う必要がある（たとえば、液晶の光学特性を起動するためには透明電極間の電気的接続が必要である）。チューナブル液晶装置の場合には、ウエハスケール製造のようなアプローチを行うといくつかの問題が起こることが判明している。第１に、接続パッドが占める面積又は接続部材の厚みによって接続パッドが光学装置と干渉し、レンズアセンブリ全体に挿入される際にチューナブル光学装置と干渉するおそれがある。第２に、導電層は厚みが小さすぎるため分割後の装置の側部からの接続は難しく、すべての接続部を装置の上面または下面に設けるのはコストがかかるため、プロセス層（たとえばガラス層）を貫通する導電ビアを透明電極層に至るように設けなければならない。
【００１２】
従って、当業界においては、複数の装置の低コストでの平行製造を可能にするよう改良されたチューナブル液晶光学装置の接続部構造が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第４５７２６１６号
【特許文献２】国際公開第２００７／０９８６０２Ａ１号
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】N.A. Riza, M.C. Dejulie, Three-terminal adaptive nematic liquid-crystal lens device, Opt. Lett. 19, pp. 1013-1015, 1994
【非特許文献２】Liquid Crystal Lens with Spherical Electrode, B. Wang, M.Ye, M. Honma, T. Nose, S. Sato, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41 (2002), pp. L1232-L1233, Part 2, No. 11A, 1 November
【非特許文献３】B. Wang, M. Ye, S. Sato, Lens of electrically controllable focal length made by a glass lens and liquid crystal layers, Applied Optics, V. 43, No. 17, pp.3420-3425, 2004
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、チューナブル液晶光学装置のウエハスケール製造に関連して、個々に分割されたチューナブル液晶光学装置における導電層間の連絡及び電気的接続を容易にする接続部構造の提供を目指したものである。
【００１６】
広範な側面においては、本発明は光学的開口を規定し積層構造を有するチューナブル液晶光学装置を提供する。当該装置は、第１基板の表面に形成され且つ第２基板に覆われた膜電極と、装置の積層構造内の一部を占め前記膜電極に接触する接続部構造とを含む。接続部構造は前記光学的開口の外側に位置し、前記膜電極の厚みよりも相当大きい電気接続面を提供する。
【００１７】
本発明の一実施形態においては、接続部構造は縁部接続部構造であり、個々に分割された１つの装置における導電層間の縁部接続を可能にするものである。本発明の他の実施形態においては、接続部構造はチューナブル液晶光学装置の積層構造内における非光学周辺領域に形成されている。後者の場合は装置内に適当な縦貫通孔を設ける必要があるが、装置内に接続部構造が設けられていることによって、従来の貫通孔に基づいた構造よりも接続が容易になる。
【００１８】
他の広範な側面においては、本発明は光学的開口を規定し液晶層及びレンズ構造層を含む積層構造を有するチューナブル液晶光学装置の製造方法を提供する。この方法は、基板の表面に膜電極を形成する工程と、前記膜電極に接続された接続部構造を、前記膜電極の厚みよりも相当大きい電気接続面を提供するように形成する工程とを含む。この方法は、膜電極付き基板及びその上に形成された接続部構造を用いて装置の積層構造を形成する工程をさらに含み、接続部構造は積層構造内の一部を占め装置の光学的開口の外側に位置するように形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明は、以下に述べる実施形態の詳細な説明によってより理解されるであろう。実施形態の説明において言及される添付図面は以下のとおりである。
【図１Ａ．１Ｂ】従来のチューナブル液晶装置（以下、“ＴＬＣＬ”と言う）の一例における半分の部分の基本構造を示し、図１Ａは断面図、図１Ｂは平面図である。
【図２Ａ．２Ｂ．２Ｃ．２Ｄ】従来のチューナブル液晶装置の一例における半分部分を第２の半分部分と並べ、第２の半分部分（図２Ｃ及び図２Ｄに示す）を装置の面内に９０度回転させた状態を示す。
【図３Ａ．３Ｂ．３Ｃ．３Ｄ】従来のチューナブル液晶装置の一例における半分部分を第２の半分部分と並べ、第２の半分部分（図３Ｃ及び図３Ｄに示す）を装置の面内に９０度回転させ且つ第２の半分部分の上面及び下面を第１の半分部分の上面及び下面に対して反転させた状態を示す。
【図４Ａ．４Ｂ】図３のＴＬＣＬの第１及び第２の半分部分を接合して得られた従来の完成ＴＬＣＬを示し、図４Ａは側面図、図４Ｂは平面図（両方の偏光が得られた状態を示す）である。
【図５Ａ．５Ｂ】本発明の一実施形態による完成ＴＬＣＬ（ＴＬＣＬにおける第１及び第２の半分部分を接合させたもの）であって、導電電極付き外側基板を互いに対して位置ずれさせた構成を示すものであり、図５Ａは側面図、図５Ｂは平面図である。
【図６Ａ．６Ｂ】本発明の他の実施形態による、セルの縁部に沿って空隙を残した半ＴＬＣＬを示し、図６Ａは側面図、図６Ｂは上面図である。
【図６Ｃ．６Ｄ】図６Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図６Ｃは側面図、図６Ｄは上面図である。
【図７Ａ．７Ｂ】本発明の他の実施形態による、各電極の周囲に形成された厚みのより大きい追加導電構造を含む接続部構造を有する半ＴＬＣＬを示し、図７Ａは側面図、図７Ｂは上面図である。
【図７Ｃ．７Ｄ】図７Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図７Ｃは側面図、図７Ｄは上面図である。
【図８Ａ．８Ｂ】本発明の非限定変形例による、導電電極層上の一部のみに付着させた追加導電材料を含む接続部構造を有する半ＴＬＣＬを示し、図８Ａは側面図、図８Ｂは上面図である。
【図８Ｃ．８Ｄ】図８Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図８Ｃは側面図、図８Ｄは上面図である。
【図９Ａ．９Ｂ】本発明の非限定変形例による、切断前の液晶光学装置のより大きなアレイにおける２×２領域を示し、切断工程において除去される部分は灰色で示した図であり、図９Ａは側面図、図９Ｂは平面図である。
【図９Ｃ．９Ｄ】図９Ａ及び図９Ｂに示したアレイの切断後を示す図であり、図９Ｃは側面図、図９Ｄは平面図である。
【図１０Ａ．１０Ｂ】図８Ｃ及び図８Ｄに示した完成ＴＬＣＬに対し、当該装置の側部にわたる外部接続部を接合し、接続部構造の接続部領域に対する電気的接続を行った、本発明の非限定変形例を示し、図１０Ａは側面図、図１０Ｂは平面図である。
【図１１Ａ．１１Ｂ】本発明の他の実施形態による、上面電極及び下面電極のそれぞれが、正方形となり且つ２つの側部から後退した形となるようパターン形成され、これらの側部での電気的接触を回避するようにした半ＴＬＣＬを示し、図１１Ａは側面図、図１１Ｂは平面図である。
【図１２Ａ．１２Ｂ】図１１Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図１２Ａは側面図、図１２Ｂは平面図である。
【図１３Ａ．１３Ｂ】本発明の非限定変形例による、図１２Ａに示した完成ＴＬＣＬに対し、当該装置の側部にわたる外部接続部を接合し、接続部構造の接続部領域に対する電気的接続を行った状態を示し、図１３Ａは側面図、図１３Ｂは上面図である。
【図１４．１５．１６】本発明によるパターン電極付き半ＴＬＣＬの非限定変形例であり、各電極が装置の少なくとも２つの縁部にはかからない構成を示す平面図である。
【図１７Ａ．１７Ｂ】装置の側部に沿って形成された接続部構造を有する、本発明の非限定変形例による半ＴＬＣＬを示し、図１７Ａは側面図、図１７Ｂは上面図である。
【図１７Ｃ．１７Ｄ】図１７Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図１７Ｃは側面図、図１７Ｄは上面図である。
【図１８Ａ．１８Ｂ】角部ビーズ接続部構造及び透明電極が、装置における反対側周辺部分以外をすべて覆うように構成された、本発明の非限定変形例による半ＴＬＣＬを示し、図１８Ａは側面図、図１８Ｂは上面図である。
【図１８Ｃ．１８Ｄ】図１８Ａ及び図１８Ｄの半ＴＬＣＬを９０度回転させたものを示し、図１８Ｃは側面図、図１８Ｄは上面図である。
【図１９Ａ．１９Ｂ】図１８Ａに示した半ＴＬＣＬと図１８Ｃに示した半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図１９Ａは側面図、図１９Ｂは上面図である。
【図２０Ａ．２０Ｂ】４つの半ＴＬＣＬを得るように分割前にパターン形成された、本発明の非限定変形例による４つの半ＴＬＣＬのアレイを示し、図２０Ａは側面図、図２０Ｂは平面図である。
【図２０Ｃ．２０Ｄ】図２０Ａ及び図２０Ｂに示した４つの半ＴＬＣＬを９０度回転させたもの示し、図２０Ｃは側面図、図２０Ｄは平面図である。
【図２１Ａ．２１Ｂ】図２０Ａに示した４つの半ＴＬＣＬのアレイと図２０Ｃに示した４つの半ＴＬＣＬのアレイの底面どうしを接合させて得られる４つの完成ＴＬＣＬ装置のブロックであり、４つの半ＴＬＣＬ装置の分割ユニットが４つの完成ＴＬＣＬ装置にさらに分割される前にまず接合された構成を示し、図２１Ａは側面図、図２１Ｂは上面図である。
【図２２Ａ．２２Ｂ】一時フィラービーズを用いて形成された空隙部によって形成された接続部構造を装置の角部に有する、本発明の他の実施形態による半ＴＬＣＬを示し、図２２Ａは側面図、図２２Ｂは上面図である。
【図２２Ｃ．２２Ｄ】図２２Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図２２Ｃは側面図、図２２Ｄは上面図である。
【図２３Ａ．２３Ｂ】図２２Ｃに示した完成ＴＬＣＬに対し、当該装置の側部にわたる外部接続部を接合し、接続部構造の接続部領域に対する電気的接続を行った、本発明の非限定変形例を示し、図２３Ａは側面図、図２３Ｂは平面図である。
【図２４Ａ．２４Ｂ】第３電極によって相互接続された追加接続部領域を含む接続部構造を有する、本発明の他の実施形態による半ＴＬＣＬを示し、図２４Ａは側面図、図２４Ｂは上面図である。
【図２５Ａ．２５Ｂ】相互接続されていない追加接続部領域を含む接続部構造を有する、本発明の他の実施形態による半ＴＬＣＬを示し、図２５Ａは側面図、図２５Ｂは上面図である。
【図２６Ａ．２６Ｂ】図２５Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られた完成ＴＬＣＬ装置に対し、外部接続部を接合し、接続部構造における角部接続部領域に対しては共通の電気的接続を行う一方、追加電極に対しては個別の電気的接続を行った本発明の非限定例を示し、図２６Ａは側面図、図２６Ｂは平面図である。
【図２７Ａ．２７Ｂ】接続部構造の接続部領域が装置の各対角に設けられており、接続部構造が半ＴＬＣＬの各薄膜電極に対して２つの対角接続部領域を有する、本発明の他の実施形態による半ＴＬＣＬを示し、図２７Ａは側面図、図２７Ｂは平面図である。
【図２７Ｃ．２７Ｄ】図２７Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図２７Ｃは側面図、図２７Ｄは平面図である。
【図２８Ａ．２８Ｂ】一方の電極には１つの角部接続部領域が設けられ、他方の電極には２つの角部接続部領域が設けられた接続部構造を有する、本発明の他の実施形態による半ＴＬＣＬを示し、図２８Ａは側面図、図２８Ｂは平面図である。
【図２８Ｃ．２８Ｄ】図２８Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合させて得られる完成ＴＬＣＬを示し、図２８Ｃは側面図、図２８Ｄは平面図である。
【図２９Ａ．２９Ｂ】非光学部に接続部構造を設けた、本発明の他の実施形態による半ＴＬＣＬを示し、図２９Ａは側面図、図２９Ｂは平面図である。
【図３０Ａ．３０Ｂ】図２９Ａに示した２つの半ＴＬＣＬの底面どうしを接合することにより形成され、ＴＬＣＬ全体を貫通する２つの貫通孔を用いて接続部構造におけるさまざまな導電部を相互接続させた、本発明の他の実施形態による完成ＴＬＣＬを示し、図３０Ａは側面図、図３０Ｂは平面図である。
【図３１Ａ．３１Ｂ．３１Ｃ．３１Ｄ】中間電極構造のガラス基板に対しエッチングにより溝を形成することによってＴＬＣＬの接続部構造を形成する、本発明の一実施形態によるＴＬＣＬの中間電極構造の製造工程を示す。
【図３２Ａ．３２Ｂ】ドリルビア構造を用いて電気的接続を行い、ＴＬＣＬは縁部接続部構造を有する構成とした、本発明の他の実施形態による、ＴＬＣＬを備えたウエハレベルカメラの製造工程を示す。
【図３３Ａ】埋設タングステンビアを有する従来の一般的な多層ガラス基板構造の一例を示す。
【図３３Ｂ】埋設ビア構造を用いて電気的接続を行い、ＴＬＣＬはこれに対応した接続部構造を有する構成とした、本発明の他の実施形態による、ＴＬＣＬを備えたウエハレベルカメラの製造工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、液晶光学装置のウエハスケール製造に関連して、当該装置における導電層の確実な電気的接続を安価な方法で可能にする接続部構造の提供を目指すものである。
【００２１】
図１Ａ及び１Ｂは従来のチューナブル液晶装置（ＴＬＣＬ）の半分の部分の基本構造を示すものであり、図１Ａは断面図、図１Ｂは平面図である。後述の例で示すように、ＴＬＣＬの完成形は、この半ＴＬＣＬを２つ合わせて構成される。ＴＬＣＬの基本構造には様々な変形例があり、ここに開示する本発明は、そのような変形例にも同様に適用可能である。
【００２２】
半ＴＬＣＬは２つのメイン層、すなわち液晶（ＬＣ）層とレンズ構造層とを含む。これらの層は導電電極付き基板からなる２つの追加層に接している。液晶層とレンズ構造層との間の分離層として、任意の中央基板が設けられている。図１Ｂの平面図は、半ＴＬＣＬの付加的な特徴、すなわち液晶層が一方向に特異の配向を有することを示している。液晶のこの特性により、半ＴＬＣＬは、装置を透過する光のうち１つの偏光（光の半分）のみに作用する。装置を透過する光のすべてに液晶が作用するためには、偏光方向を９０度回転させたもう１つの半ＴＬＣＬも用いなければならない。
【００２３】
図２Ａ及び２Ｃは、従来技術における２つの半ＴＬＣＬの断面図であり、図２Ｃに示す第２の半ＴＬＣＬは、装置の面内において９０度回転させたものである。この回転は、それぞれ図２Ａ，図２Ｃに対応する平面図である図２Ｂ，図２Ｄに、より明確に示されている。
【００２４】
図３Ａ及び３Ｃは、従来技術における２つの半ＴＬＣＬの断面図であり、図３Ｃに示す第２の半ＴＬＣＬは、装置の面内において９０度回転させ、さらに図３Ａの半ＴＬＣＬとは上面及び下面が逆になるように上下反転させたものである。この回転及び反転は、それぞれ図３Ａ，図３Ｃに対応する平面図である図３Ｂ，図３Ｄに、より明確に示されている。
【００２５】
図４Ａは、本発明による完成ＴＬＣＬであり、国際公開第２００７／０９８６０２Ａ１号 [T. Galstian, V. Presniakov, K. Asatryan, Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals, September 7, 2007] の図１１に示された実施例に類似したものを示している。より具体的には、図３Ａ及び３Ｃに示した本発明による２つの半ＴＬＣＬを合わせて底面どうしで接合したものである。このようにして得られた完成ＴＬＣＬの組み合わさった偏光を図４Ｂに示す。
【００２６】
完成ＴＬＣＬを光学的に駆動するには、双方の半ＴＬＣＬにおける、レンズ構造層に隣接した導電層（たとえば電極）どうし、及びこれらの導電層と外部接続部とを接続しなければならない。同様に、双方の半ＴＬＣＬにおける、液晶層に隣接した導電層（たとえば電極）どうし、及びこれらの導電層と外部接続部とを接続しなければならない。このようなチューナブル液晶装置においてこうした電気的接続を行うことは容易ではなく安価でもない。導電層は必然的に非常に薄くせざるを得ないので、導電層の周縁部に強固で確実な接続を行うことは難しい。さらに、接続を行う際には、反対の電極にも接続されてしまわないように注意しなければならない。
【００２７】
完成ＴＬＣＬの製造方法の一例を以下に述べる。この製造方法は、まずベアガラス基板(bare glass substrate)から始められる。典型的には、これらの基板の形成にはホウケイ酸ガラスが用いられ、これを１００μｍ以下の非常に小さい厚みに形成する。次に、このガラスをガラス製造業者の推奨する方法で洗浄する。具体的な方法としては、洗剤への浸漬、超音波洗浄、脱イオン水洗浄がある。
【００２８】
次に洗浄済みのガラスを透明な導電性薄膜電極で被覆する。典型的には、この電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）をガラス上にスパッタリングにより堆積させることにより形成されるが、蒸着などの他の薄膜成膜技術を用いてもよい。パターン電極を形成する場合は、シャドーマスクを介して導電材料を付着させ、被覆したくない部分を金属マスクによって遮蔽する。
【００２９】
次の工程では液晶（ＬＣ）セルを形成する。まず、液晶セルの上面及び下面を形成するガラスウエハを配向膜で被覆する。この膜は液晶分子を配向するためのものである。そのため、典型的には、この膜の表面は微小な凹凸を有することになる。配向膜は、ポリイミド層によって形成しこれを後に布でこすって凹凸をもたせてもよいし、あるいは酸化物膜を堆積する過程でこれに非常に細かい凹凸面を持たせてもよい。
【００３０】
凹凸面を形成した後は、液晶セルそのものを形成する。液晶セルを構成するガラスウエハの１つに３つの材料を堆積させる。１つめの材料は何らかの追加導電材料であり、これは導電性接着剤またははんだであることが多い。２つめの材料は非導電性接着剤であり、液晶材料を充填するための領域を区画するために塗布される。典型的な非導電性接着剤としてはアクリル、エポキシ、シリコーンがある。３つめの材料は液晶材料そのものである。これらの堆積材料の少なくとも１つの中にはスペーサが入れられる。スペーサは、典型的には厳密に大きさを調整したガラスまたはポリマーの球状粒子であり、液晶セルの厚みを設定するものである。最後に、第２のガラスウエハを堆積材料の上に載置し、熱、圧力、及び／または光を用いて接着材料を硬化させる。
【００３１】
次に、第３のガラスウエハ上にレンズ構造層を形成する。このレンズ構造層は典型的には電気特性及び光学特性の異なる複数のポリマー層から形成される。追加の導電材料（導電性接着剤、はんだ等）及び構成材料（ガラス、ポリマー、金属スペーサ等）をさらに含んでいてもよい。次に、光学接着材料を用いて、形成したレンズ構造層を液晶セルに接合する。この時点で、ウエハ状の半ＴＬＣＬが完成する。
【００３２】
次の工程では、２つの半ＴＬＣＬウエハどうしを接合する。まず、２つのウエハを、底面ガラス基板どうしが合わさるように配置する。さらに、一方のウエハを他方に対して９０度回転させることにより、一方の半ＴＬＣＬにおける液晶セルの配向が他方の半ＴＬＣＬの液晶セルの配向に対して９０度をなす状態とする。次に、２つのウエハ間に光学接着剤を塗布し、各ウエハ内における個々の装置の光軸が並ぶように２つのウエハをそろえる。そして、熱、圧力、及び／または光を用いて光学接着剤を硬化させる。
【００３３】
次の工程では、ウエハを個々のＴＬＣＬに分割する。この分割には様々な方法があるが、スクライブ・ブレイク法（scribe and break process），機械的ダイシングまたは光学的ダイシングによって行うことができる。スクライブ・ブレイク法においては、ウエハに線状の割れ目（スクライブ線）を形成した後、この線状の割れ目に沿ってウエハが割れるまでウエハに応力を加える。機械的ダイシングにおいては、研磨ホイールを用いて材料片を取り除くことによりウエハの一部を分離させる。光学ダイシングにおいては、レーザを用いて材料片を取り除くことによりウエハを分割する。
【００３４】
個々に分割された完成ＴＬＣＬは、次に、ワイヤ、リードフレーム、またはフレキシブル回路に接続することによりパッケージングすることができる。これらの接続は導電性接着剤またははんだを用いて行ってもよい。その後、悪環境や機械的衝撃から保護するための封止材料をＴＬＣＬの周囲に充填する。
【００３５】
図５Ａは、本発明の一実施形態における完成ＴＬＣＬの断面図である。このＴＬＣＬでは、各半ＴＬＣＬにおいて、導電電極層付き外側基板が互いに位置ずれしている。対応する平面図である図５Ｂにおいては、明確化のために、２つの電極層を異なる陰影で示している。この完成ＴＬＣＬの構造によれば、各電極の表面を露出させることができ、より確実な接続が行えるという利点がある。しかし、この構造には幾つかの問題点がある。第一に、意図せずに電極どうしをショートさせてしまう可能性が残る。第二に、電極付き基板は非常に薄いことが多いので、突出している縁部が壊れやすい。最大の問題点は、この構造をウエハ（延出させた二次元アレイ）として製造するのが難しいという点である。実際のウエハスケール装置においては、コア構造を完成させた後に、パーツを個々の装置に分割しパッケージングする。図５Ａの例において、パーツのアレイからこの装置を切り出す方法を仮想することはできるが、製造工程における様々な段階で複数回の切断を行うなど、容易ではない。
【００３６】
図６Ａ〜６Ｄは、本発明の他の実施形態による、露出接続部を有する完成ＴＬＣＬの製造を示す。この例においては、セルの縁部に沿って空隙を残すことにより、電極への接続が行いやすくアレイの切断が容易になっている。しかし、露出基板構造は壊れやすく、電極間のショートを防ぐことは困難である。
【００３７】
図７Ａ〜７Ｄは、本発明の他の実施形態による完成ＴＬＣＬの製造を示す。この例によれば、単純な分割工程の後に電気的接続を行うことが可能である。この例において、ＴＬＣＬは、各電極の周辺部に形成された厚みのより大きい追加導電構造を含む接続部構造を有している。切断後は、この追加導電材料層の存在によって、縁部から接続部に接続することが容易になる。また、多少の手段を講ずることによって接続部間のショートを避けることができる。しかし、このショートを避けるための手段は、より複雑且つ高価なパッケージング工程を伴う場合がある。
【００３８】
本発明における上記実施形態を改良したものを、非限定例として図８Ａ〜８Ｄに示す。この例においては、接続部構造における追加導電材料を、装置の導電電極上の一部のみに堆積させている。追加導電層を付着させる位置は、半ＴＬＣＬにおける複数の導電電極間で異なっており、たとえば図示のように対向する角部や側部である。図８Ｃに示す完成ＴＬＣＬを製造するためには、同一構造の第２の半ＴＬＣＬを回転させ上下反転させて上記の第１の半ＴＬＣＬに接合する。こうして得られた構造においては、レンズ構造層に追加された接続部領域と、液晶層に追加された接続部領域とは、図示のように対向する角部または側部に互いに離隔して位置している。この構成によれば、装置の各角部に設けた外部接続部構造（１０Ａ及び１０Ｂの例を参照）を、各薄膜電極に対応する接続部構造領域に接続することにより電界を制御することができる。装置の１つの角部において上面電極どうしを接続し、他方の角部において下面電極どうしを接続する。
【００３９】
本発明の具体的な非限定例においては、接続部構造を形成するためにＴＬＣＬに加えられる追加導電材料は、各電極の周辺部に形成される層状のものであれ、電極上の１つまたは複数の領域上のみに形成されるものであれ、ＴＬＣＬの製造工程中に電極に堆積させられる。具体的には、ガラス基板上にたとえばＩＴＯをスパッタリングにより堆積させることによってＴＬＣＬの電極層を形成した後に、今度はその電極層上に接続部構造の追加導電材料を堆積させる。この際、シャドーマスクを用いれば、この追加導電材料を所望の幾何学形状、配列及び／または位置を有するものとして電極層上に堆積させることができる。典型的には、この追加導電材料もＩＴＯである。他の様々な堆積技術によっても、追加導電材料をＴＬＣＬの電極に堆積させて上記接続部構造を形成することができ、そのような場合も本発明の範囲に含まれる。さらに、接続部構造における導電構造（ここでは「接続部領域」とも言う）は様々な形状及び大きさとすることができ、それらも本発明の範囲に含まれる。接続部構造における導電構造を電極上に形成し終わると、これに続いて、液晶セルやレンズ構造層の形成など、上述のＴＬＣＬの製造工程が行われる。
【００４０】
図９Ａ及び図９Ｂは、より大きなアレイにおいて図８Ａに示した半ＴＬＣＬの２×２領域がどのように見えるかを示したものであり、図９Ａは断面図、図９Ｂは平面図である。灰色の領域は切断工程において除去される部分である。ただし、隣接するＴＬＣＬの間で材料が全く除去されない切断工程もあり得る。図９Ｃ及び９Ｄは、個々の半ＴＬＣＬに切断された後にアレイがどのように見えるかを示したものである。
【００４１】
本発明の非限定例においては、図８Ｃに示した完成ＴＬＣＬをパッケージングするためには、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように一塊の導電材料（すなわち、外部接続部構造）を装置の各側部または角部に堆積させてもよい。この際、導電材料の各塊が装置における一組の接続部にのみ接触するようにするのが好適である。しかし、このＴＬＣＬによれば、図示のように、反対の電極が外部導電材料に電気的にショートする可能性がなお存在する。
【００４２】
図１１Ａ及び１１Ｂは、本発明の他の実施形態であり、上述の構造の欠点を改善した半ＴＬＣＬを示している。この構造においては、導電電極は装置の縁部の一部だけに至るようにパターン形成されている。このような半ＴＬＣＬを２つ接合させてなる完成ＴＬＣＬを図１２Ａ，１２Ｂにそれぞれ断面図、平面図として示す。図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、装置の各側部または角部に一塊の導電材料を堆積させることによってこの完成ＴＬＣＬをパッケージングすると、必要な電気的接続はこの縁部接続部構造を介して確実になされ、反対の電極がショートするおそれは無い。反対電極は装置のすべての縁部に至るようには延びていないからである。
【００４３】
図１４，図１５，図１６は、発明を限定しない変形例としての、半ＴＬＣＬに用いることができる電極パターンを示している。これらの電極パターンの例のいずれにおいても、各電極は装置の少なくとも２つの縁部にはかかっていない。なお、これらの例のいずれにおいても、液晶層に対する電極パターンとレンズ構造層に対する電極パターンを同じものとして示しているが、必ずしも同じである必要はない。
【００４４】
図１７Ａ〜１７Ｄは、半ＴＬＣＬ及びこれに対応する完成ＴＬＣＬの他の非限定例を示している。これらの例においては、接続部構造が１つの角部に限られていない。図示のように、半ＴＬＣＬの接続部構造は装置の一側部全体に延びている。したがって、図１７Ｃに示す完成ＴＬＣＬにおいては、接続部構造の導電材料は装置の一角部において重なる。パッケージング及び接続部構造のレイアウト次第では、当該追加導電材料は重なる必要さえ無い。
【００４５】
図１８Ａ〜１８Ｄ及び図１９Ａ，１９Ｂは半ＴＬＣＬ及びこれに対応する完成ＴＬＣＬの他の非限定例を示す。これらの例においては、各電極層について、ＴＬＣＬ装置の１つの縁部だけには電極がまったくかからない状態となるように電極がパターン形成されている。この構成に変更を加えて、各電極層について、ＴＬＣＬ装置の１つの角部だけには電極がまったくかからないようにすることもできる。
【００４６】
上述の例においては、ウエハスケールアレイを分割して得られる複数のＴＬＣＬは同じ電極パターン及び接続部構造を有しているが、各構造が適切な対称性を有していれば１つのアレイを分割して得られる複数のＴＬＣＬが互いに異なる構造を有していてもよい。図２０Ａ〜２０Ｄ，図２１Ａ，図２１Ｂは４つのＴＬＣＬからなる１グループに対して行われる電極パターンニングの非限定例を示す。従って各アレイは４つの異なるＴＬＣＬ構造を含む。
【００４７】
本発明のさらに異なる実施形態においては、ＴＬＣＬの接続部構造は、各電極の上面に追加導電層を加えることによって形成するのではなく、ＴＬＣＬの製造中に一時フィラー材料を用いて形成される。図２２Ａ〜２２Ｄに非限定例として示すように、ウエハ状の半ＴＬＣＬの製造中に、一時フィラーを各導電電極に接触付着させる。ウエハを個々の装置（半ＴＬＣＬの場合も完成ＴＬＣＬの場合も含む）に切断した後、一時フィラーを除去して導電電極の表面を露出させる。これにより、装置の縁部において電極に対する電気的接続を確実に行いやすくなる。図２３Ａの断面図及び２３Ｂの平面図に示すように、このような完成ＴＬＣＬのパッケージング工程においては、装置の各側部に付着させられた導電材料が空隙部を満たすことにより電極と確実に接触する。
【００４８】
本発明の他の実施形態によるＴＬＣＬの接続部構造は、ＴＬＣＬの光強度を制御する電界を生成するための電極に加えて１つまたはそれ以上の追加電極がＴＬＣＬ構造内に存在する場合に対応する。これらの追加電極を用いて、例えば抵抗ヒータ、抵抗温度センサ、電界形成用中間電極などの新たな追加機能をＴＬＣＬにもたらすことができる。本発明によれば、このようなＴＬＣＬに対する接続部構造は、入れ替え可能又は同等の２つの追加接続部位置を追加電極のそれぞれに対して有するという特徴を有する。２つめの半ＴＬＣＬを上下反転させ９０度回転させた状態で２つの半ＴＬＣＬを用いて完成ＴＬＣＬを形成すると、この追加機能のための追加接続部は両方のハーフレンズに対して適切に機能する。
【００４９】
図２４Ａ及び２４Ｂは本発明の他の実施形態による非限定例を示す。この例においては、１つの追加電極（第３電極）、及び接続部構造における対応する追加接続部領域を半ＴＬＣＬ内に設けることにより加熱回路が構成されている。この例においては、ＴＬＣＬの制御電界または光学特性に悪影響を与えないようにするために、追加電極に大きな開口がパターン形成されている。従って追加電極は透明でなくてもよい。図２４Ａ及び図２４Ｂに示す例においては制御電極とは別個の第３電極によって加熱回路を形成しているが、液晶制御電界に用いられるのと同じ電極によって加熱回路を形成することもできる。その場合は、１つの電極に対して１つの追加接続部構造を加えるだけで十分に動作させることができる。
【００５０】
なお追加電極は液晶装置内のさまざまな位置に設けることができ、そうした場合も本発明の範囲に含まれる。追加電極は液晶層の上に位置させてもよいし、たとえば絶縁層によって離間させれば上面電極または下面電極の上方または下方に位置させてもよい。
【００５１】
図２５Ａ及び２５Ｂは本発明の他の実施形態による非限定例を示す。この例においては、接続部構造における２つの追加接続部領域が同等ではない。これは追加“電極”の２つの半分部分（第３電極対第４電極）に異なる陰影をつけることによって示している。接続部領域を入れ替えることができない機能要素の一例としては、ダイオード温度センサがある。この場合、第３及び第４電極は入れ替えることができない。図２６Ａ及び２６Ｂに示すように、完成ＴＬＣＬを組み立てた後は、ＴＬＣＬの電界制御電極には共通の外部接続部を用いる一方、ＴＬＣＬ内に設けられた複数の追加電極には個別の接続部を用いる。
【００５２】
図２７Ａ〜２７Ｄは、本発明の他の実施形態によるＴＬＣＬの接続部構造の非限定例を示す。この例においては、上面電極及び下面電極のそれぞれに対する接続部領域が各対角に設けられており、接続部構造が半ＴＬＣＬの各薄膜電極に対して２つの対角接続部領域を有する構成とされている。この構成によれば、制御信号を装置の異なる角部に接続する際に融通がきく。電極の両端に接続部を設けることによって、加熱電流を流すことができる。
【００５３】
図２８Ａ〜２８Ｄは上記実施形態の変形例を示す。この例においては、各半ＴＬＣＬにおける一方の電極には１つの角部接続部を設け、他方の電極には２つの角部接続部を設けている。図示の例においては、半ＴＬＣＬのうち、２つの接続部領域が設けられているのは下面電極である。この構成によれば、対応する完成ＴＬＣＬにおいて、中央部に加熱力が与えられるようになっている。
【００５４】
本発明による上記実施形態及び変形例においては、個別に分割されたＴＬＣＬの縁部に接続部構造が形成されている。しかし、本発明の他の実施形態においては、接続部構造をＴＬＣＬの非光学部分に設け、これを用いて、外部との電気的接続を、装置の上面または下面を通してＴＬＣＬ積層構造内の貫通孔を介して行ってもよい。この実施形態による半ＴＬＣＬの非限定例を図２９Ａ及び２９Ｂに示す。貫通孔は半ＴＬＣＬの上面又は下面を通って接続部構造に至る止り穴であってもよい。あるいは、図３０Ａ及び３０Ｂに示すように、貫通孔は完成ＴＬＣＬを貫通するものであってもよい。この場合、この貫通孔を用いて、接続部構造における、それぞれ薄膜電極に接続された２つの接続部領域を接続する。ＴＬＣＬ内に接続部構造を設けたことによって、従来の貫通孔をベースとした接続部構造の無いＴＬＣＬに比べて、電気的接続がより容易で確実なものなる。
【００５５】
本発明の接続部構造は様々なＴＬＣＬ構造に適用することができ、これらも本発明の範囲に含まれる。たとえば、ＴＬＣＬ装置に中間電極構造を採用することによって２つの隣接する液晶層が異なる配向膜方向を有するようにしてもよい。このような構成とすることによって、完成ＴＬＣＬを作成するために２つの同一の半ＴＬＣＬを回転及び上下反転させ接合する必要は無くなる。この中間電極構造は、２つの非常に薄いガラス基板の一方の片面上に電極（たとえばＩＴＯ）を形成し、この電極がこれらの基板の間に挟まれた状態で基板どうしを接合することによって形成する。この薄い基板はそれぞれ外側に配向膜を有している。この中間電極構造をＴＬＣＬウエハの積層構造内に配置することで、両極性及び／または所望の角度不反応性（angular insensitivity）を有する積層構造にすることができる。しかし、このタイプのＴＬＣＬ構造においては、２つの薄いガラス基板に挟まれる電極に接続部構造の導電材料を堆積させるのは望ましくない。追加導電材料が中間電極構造の大きさと干渉し、ガラス基板がすり減る原因となるからである。したがって、接続部構造及び／またはその製造方法はこの構成に対応したものにしなければならない。
【００５６】
本発明の実施形態の他の非限定例においては、接続部構造の製造はエッチング工程を含む。これによれば、中間電極構造における２つのガラス基板の一方、特に図３１Ａに示すように、電極が形成されていないガラス基板の内側まで、１つまたはそれ以上の溝がエッチング形成される。これらの溝は基板の縁部に沿って設けてもよいし、ＴＬＣＬ内の非光学位置に設けてもよく、いずれも本発明の範囲に含まれる。図３１Ｃの平面図に示したような穴パターン電極セルのウエハの場合、１つの例としては、溝をエッチング形成してビーズを堆積させるが、この際に堆積させられた各ビーズがウエハにおける各分割縁部に沿うようにする。このようにすると、中間電極構造用の縁部接続部構造を有する個別セルが得られる。
【００５７】
基板に溝を形成した後は、溝を研磨し、図３１Ｂに示すように導電材料（たとえばＩＴＯ）のビーズを溝に充填する。ここで充填されるビーズとしては様々な大きさ、及び、たとえば円形や矩形など様々な幾何形状のものを用いることができ、これらはいずれも本発明の範囲に含まれる。溝をエッチング形成し研磨及び充填を行った後は、２つのガラス基板を重ね合わせて中間電極構造を完成させるが、この時、図３１Ｄに示すように、溝に充填された導電材料は２つの基板間に挟まれた電極に接触する。このように充填された溝はＴＬＣＬの接続部構造の接続部領域を形成し、中間電極構造の電極に対する確実な電気的接続を可能にする。
【００５８】
上記接続部構造を有するチューナブル液晶光学装置は、高品質携帯電話カメラ、格納・読み出しシステム、視覚システム等のインテリジェント（自動調節式）光学撮像システムの分野において、多くの用途に用いることができる。１つの非限定例としては、ウエハレベルカメラモジュールは、通常はチップスケールのパッケージ体にパッケージングされたＣＭＯＳセンサと、ウエハレベルレンズ構造体とを含み、このレンズ構造体はガラス基板上に重ねられた複数のレンズからなる。この従来の構成においては、カメラモジュールの部品間で電気的接続は必要としない。しかし、ＴＬＣＬのような能動光学素子を備えたウエハレベルカメラにおいては、ＴＬＣＬをカメラ基板に電気的に接続するために１つまたはそれ以上の電気的接続が必要であり、このカメラは多くの場合印刷回路基板（ＰＣＢ）上のチップスケールパッケージまたはセンサである。上記実施形態及び変形例のいずれかに記載した接続部構造をＴＬＣＬが有する場合、このＴＬＣＬとウエハレベルカメラとの間に確実な電気的接続を行うことができる。
【００５９】
上記実施形態のいずれかによる“縁部”接続部構造を有するＴＬＣＬを、ウエハレベルカメラのシステム印刷回路基板に接続すると仮定する。１つの非限定例として、カメラのレンズ構造体にＴＬＣＬを組み付けた後にドリルビア構造を形成し、必要な電気的接続を行ってもよい。こうして、図３２Ａに示すように、ＴＬＣＬのウエハ（ダイシング前のウエハ状のもの）をレンズ積層体（カメラのレンズ構造体）のウエハ上に組み付ける。図３２Ｂに示すように、この組み付けウエハに対して、隣接する４つのＴＬＣＬを貫通するように大きな穴を１つあけ、各ＴＬＣＬの縁部接続部構造の内側金属層を露出させる。この穿孔作業の後に、穴に導電性エポキシを充填するか導電金属で穴をメッキする。このエポキシまたは金属メッキが電気的ビアを形成し、このビアによりレンズ構造体の底部からＴＬＣＬに至る電気的接続をもたらす。
【００６０】
他の非限定例としては、埋設ビア構造を用いて必要な電気的接続を行う。この埋設ビア構造はＴＬＣＬ及びカメラのレンズ構造体の両方の組み付け中に形成される。より具体的には、ＴＬＣＬ及び重ね合わせレンズ構造体の作成に用いるガラス板（基板）として、たとえば、Shott Corporation社製のHermeS（商標）ガラス基板等の、埋設タングステンビア付き板部材を採用する。説明のみを目的として、埋設タングステンビアを有する一般的な多層ガラス基板の一例を図３３Ａに示す。この例では、積層工程においてガラス基板間に導電性エポキシを用いることにより所望の電気的接続を行う。
【００６１】
本発明による接続部構造を有するＴＬＣＬの場合、接続部構造の接続部領域がガラス基板のビアと整列しこれらの間に電気的接続がなされるような形状を有していなければならない。従って、ＴＬＣＬの接続部構造がガラス基板のビアと一致する限り、接続部構造は装置の縁部または非光学位置のいずれに形成してもよい。
【００６２】
ＴＬＣＬとカメラの印刷回路基板との間の電気的接続を達成するためには、カメラモジュール構造において使用されるチップスケールパッケージは、パッケージ内のガラスの上面からパッケージ基板内の接続部への電気的接続を許容する構成でなければならない。図３３Ｂに示すように、チップスケールパッケージの一部として、埋設タングステンビア付きガラス基板を用いてもよい。この場合、ガラス内のビアはＣＭＯＳセンサ上のパッドにエポキシなどの導電性接着剤を用いて接続される。カメラ印刷回路基板に対する接続は適切なパッケージ接続構造によって行われ、これはパッケージ内の他の電気的接続に用いられる接続構造と同様のものであってもよい。
【００６３】
様々な実施形態を例示してきたが、これらは説明の目的のみのために示したものであり、本発明を限定するものではない。様々な変形例が当業者には明らかであり、それらは添付の特許請求の範囲によってより明確に定義される本発明の範囲に含まれる。
【図１Ａ．１Ｂ】
2014160260.tif 000003
【図２Ａ．２Ｂ】
2014160260.tif 000004
【図２Ｃ．２Ｄ】
2014160260.tif 000005
【図３Ａ．３Ｂ】
2014160260.tif 000006
【図３Ｃ．３Ｄ】
2014160260.tif 000007
【図４Ａ．４Ｂ】
2014160260.tif 000008
【図５Ａ．５Ｂ】
2014160260.tif 000009
【図６Ａ．６Ｂ】
2014160260.tif 000010
【図６Ｃ．６Ｄ】
2014160260.tif 000011
【図７Ａ．７Ｂ】
2014160260.tif 000012
【図７Ｃ．７Ｄ】
2014160260.tif 000013
【図８Ａ．８Ｂ】
2014160260.tif 000014
【図８Ｃ．８Ｄ】
2014160260.tif 000015
【図９Ａ】
2014160260.tif 000016
【図９Ｂ】
2014160260.tif 000017
【図９Ｃ】
2014160260.tif 000018
【図９Ｄ】
2014160260.tif 000019
【図１０Ａ】
2014160260.tif 000020
【図１０Ｂ】
2014160260.tif 000021
【図１１Ａ．１１Ｂ】
2014160260.tif 000022
【図１２Ａ．１２Ｂ】
2014160260.tif 000023
【図１３Ａ】
2014160260.tif 000024
【図１３Ｂ】
2014160260.tif 000025
【図１４】
2014160260.tif 000026
【図１５】
2014160260.tif 000027
【図１６】
2014160260.tif 000028
【図１７Ａ．１７Ｂ】
2014160260.tif 000029
【図１７Ｃ．１７Ｄ】
2014160260.tif 000030
【図１８Ａ．１８Ｂ】
2014160260.tif 000031
【図１８Ｃ．１８Ｄ】
2014160260.tif 000032
【図１９Ａ．１９Ｂ】
2014160260.tif 000033
【図２０Ａ】
2014160260.tif 000034
【図２０Ｂ】
2014160260.tif 000035
【図２０Ｃ】
2014160260.tif 000036
【図２０Ｄ】
2014160260.tif 000037
【図２１Ａ】
2014160260.tif 000038
【図２１Ｂ】
2014160260.tif 000039
【図２２Ａ．２２Ｂ】
2014160260.tif 000040
【図２２Ｃ．２２Ｄ】
2014160260.tif 000041
【図２３Ａ】
2014160260.tif 000042
【図２３Ｂ】
2014160260.tif 000043
【図２４Ａ．２４Ｂ】
2014160260.tif 000044
【図２５Ａ．２５Ｂ】
2014160260.tif 000045
【図２６Ａ】
2014160260.tif 000046
【図２６Ｂ】
2014160260.tif 000047
【図２７Ａ．２７Ｂ】
2014160260.tif 000048
【図２７Ｃ．２７Ｄ】
2014160260.tif 000049
【図２８Ａ．２８Ｂ】
2014160260.tif 000050
【図２８Ｃ．２８Ｄ】
2014160260.tif 000051
【図２９Ａ】
2014160260.tif 000052
【図２９Ｂ】
2014160260.tif 000053
【図３０Ａ．３０Ｂ】
2014160260.tif 000054
【図３１Ａ．３１Ｂ．３１Ｃ．３１Ｄ】
2014160260.tif 000055
【図３２Ａ】
2014160260.tif 000056
【図３２Ｂ】
2014160260.tif 000057
【図３３Ａ】
2014160260.tif 000058
【図３３Ｂ】
2014160260.tif 000059