(57)【要約】本発明は、物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する少なくとも１つの装置(2、30、48)を製造する方法において、本装置(2、30、48)は、互いに一定の距離で保持された少なくとも１つの第１前基板(4、38、56)と少なくとも１つの第２背基板(6、32、50)とを含み、これら２つの基板(6、32、50;4、38、56)は、感光媒体または流体を保持するための容積(8)を区画する密封接合部(24、46、72)によって接合され、  感光媒体または流体を保持するための容積(8)を基板の１つ(6、32、50)の上に内部側面によって区画する、少なくとも１つの壁(12、44、66)を構築し、  第２基板(4、38、56)を第１基板(6、32、50)に接合し、  壁(12、44、66)の外部側面と２つの重なり合った基板(6、32、50;4、38、56)によって区画された隙間(22)の中に流入可能な密封材料を、隙間(22)の容積の少なくとも一部が密封材料によって占められるまで導入し、  密封材料が密封接合部(26、46、72)を形成するように密封材料を固化する。
2005534953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する、少なくとも１つの装置（２、３０、４８）を製造する方法において、この装置（２、３０、４８）は、互いに一定の距離で保持された少なくとも１つの第１前基板（４、３８、５６）と少なくとも１つの第２背基板（６、３２、５０）とを含み、これら２つの基板（６、３２、５０；４、３８、５６）は、感光媒体または流体を保持するための容積（８）を区画する密封接合部（２６、４６、７２）によって接合される方法であって、
感光媒体または流体を保持するための容積（８）を基板の１つ（６、３２、５０）の上に内部側面によって区画する、少なくとも１つの壁（１２、４４、６６）を構築するステップと、
第２基板（４、３８、５６）を第１基板（６、３２、５０）に接合するステップと、
壁（１２、４４、６６）の外部側面と２つの重なり合った基板（６、３２、５０；４、３８、５６）とによって区画された隙間（２２）の中に流入可能な密封材料を、前記隙間（２２）の容積の少なくとも一部が密封材料によって占められるまで導入するステップと、
密封材料が密封接合部（２６、４６、７２）を形成するように密封材料を固化するステップと
を含む方法。
【請求項２】
基板の１つ（６、３２、５０）の上に、互いにある距離に延びる２つの壁（１０、１２）によって区画される少なくとも１つの充てんチャネル（２２）を構築するステップと、
第２基板（４、３８、５６）を第１基板（６、３２、５０）に接合するステップと、
充てんチャネル（２０）の中に流入可能な密封材料を、充てんチャネル（２０）の全容積が占められるまで導入するステップと、
密封材料が密封接合部（２６、４６、７２）を形成するように密封材料を固化するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
装置（２、３８、４８）のバッチが作られ、バッチは、装置のすべてに共通の２つのプレート（７４、７６）と、密封壁（１０、１２）のネットワークとを含み、このネットワークは、各装置のために、感光媒体または流体ならびに充てんチャネル（２０）を保持するための容積（８）を区画し、充てんチャネル（２０）は密封材料によって充てんされて２つのプレート（７４、７６）を連結し、前記装置のための密封フレームを形成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
容積（８）を流体または感光材料によって充てんするための複数の第１孔（１６）と、密封材料を給送するための複数の第２孔（１８）とがプレート（７４、７６）の１つに作られていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
１つの充てんチャネル（２０）が少なくとも２つの隣接する装置によって共有されていることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
密封材料が毛管作用によって充てんチャネル（２０）または隙間（２２）を貫通することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項２から５までのいずれか一項に応じて、
充てんチャネル（２０）の中に真空を生成する追加ステップと、
密封材料を前記充てんチャネル（２０）の中に入れる追加ステップと、
真空状態にある充てんチャネル（２０）と周囲気圧との間の圧力差によって密封材料が充てんチャネル（２０）の底部に駆動されるように、セル（２、３０、４８）の外側に圧力を再確立する追加ステップと
を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
フォトレジスト材料の層が基板の１つ（６、３２、５０）の上に堆積され、次いで前記のフォトレジスト材料はフォトエッチング技法によって構築され、１つまたはいくつかの壁（１０、１２；４４、６６）の１つの形状をこれに与えることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
フォトレジスト層が、１つまたは複数の壁（１２、１２）のみならず、セル（２）の２基板（４、６）間の一定空間を維持するためのスペーサ構造（１４）も形成するように構築されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
１つまたは複数の壁（１０、１２；４４、６６）が密封材料を堆積させるための選択的技法によって構築されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
１つまたは複数の壁（１０、１２；４４、６６）がスクリーン印刷法によって構築されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
１つまたは複数の壁（１０、１２；４４、６６）が注入器形式のディスペンサによって構築されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
密封材料が、光の使用による感光によるかまたは周囲媒体の温度の上昇による加熱によって重合化可能な樹脂と、シアノアクリレート接着剤と、熱可塑性樹脂と、互いに一緒にすると温度の上昇を通じて時間経過とともに硬化する２つの成分を有する２成分接着剤とによって形成された群から選択されることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する装置（２、３０、４８）において、互いに一定の距離で維持された少なくとも１つの第１前基板（４、３８、５６）と少なくとも１つの第２背基板（６、３２、５０）とを含み、これら２つの基板（６、３２、５０；４、３８、５６）は密封接合部（２６、４６、７２）によって接合され、密封接合部（２６、４６、７２）は感光媒体または流体を保持するための容積（８）を区画する装置（２、３０、４８）であって、
密封接合部（２６、４６、７２）は、前記基板と基板の１つ（４、３８、５６）の上に構築された壁（１２、４４、６６）の外側面とによって区画された隙間を占め、前記壁はその内側面によって、感光材料または流体を保持するための容積（８）を区画すること
を特徴とする装置。
【請求項１５】
密封接合部（２６、４６、７２）が、基板（６）の上を互いにある距離で延びる２つの壁（１０、１２）によって区画された充てんチャネル（２０）によって形成され、前記壁は基板（６）の上に形成され、前記充てんチャネル（２０）は密封材料によって充填されるようになっていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
充てんチャネル（２０）と連絡して密封材料を給送するための少なくとも１つの孔（１８）が、基板（４、６）の１つまたは壁（１０）に作られていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
光電式セル、特に液晶セル、電気化学的光電池、または流体型マイクロシステムを形成することを特徴とする請求項１４から１６までのいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電式ディスプレイ・セルまたは電気化学的光電池セルなどの装置を製造するための方法に関する。本発明はまた、「マイクロ電気機械システム」または「ＭＥＭＳ」としてさらによく知られているある形式のマイクロシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の第１部類に属する光電池セルは、半導体物質の接合において生じる光起電力効果を活用することによって光を電気に変換する。半導体物質は、光を吸収する機能と結果的に得られる電荷（電子および正孔）を分離する機能の両方を果たす。この物質は純度が極めて高く、いかなる欠陥もないことが必要であり、そうでない場合、電子と正孔は分離させられる前に再結合する。
【０００３】
本発明は、電気化学的電池セルと呼ばれる第２形式の光電池セルに関する。このセルは、その禁止帯域のために可視光線には通常反応せず、かつ近紫外線の中で吸収を開始するだけの半導体物質を含む。それでも、このような物質を、入射光子と電子との間の変換率を１近くにすることができる遷移金属錯体などの着色剤の吸着によって増感させることができる。着色剤は、光子の吸収によって励起された後、電子を半導体物質の伝導帯に移転させることができる。半導体物質のコアに占める電界によって、電子を抽出することができる。電子を移転した後、着色剤は基本的な酸化状態に戻る。半導体物質伝導帯中の電子と酸化着色剤上の正孔との間の再結合は、メディエータによる酸化着色剤の還元よりもはるかに遅くなる。したがって、電荷分離が効率的である。
【０００４】
先に説明したこの形式のセルは一般に、第１透明前基板と、一般に透明または不透明にすることができる第２背基板とを含む。これら２つの基板は各々、互いに対向するこれらの面上に、対向電極とも呼ばれる第１電極と、通常は光電極と呼ばれている第２電極とを含む。これらの電極は電源回路に接続されることになり、従来は、インジウム／酸化スズまたはアンチモン／酸化スズの混合物などの透明導電性酸化物から成る薄層の形で作られる。
【０００５】
これら２つの基板は、その周囲に沿って延びる密封フレームによって互いに接合される。この密封フレームは、基板の１つの層の上に堆積された半導体物質を保持するための密封容積と、前述のメディエータを含む電解質とを区画する。
【０００６】
本発明は、いわゆる光電式セル、特に液晶セルであって、電気化学的光電池セルのように、
セルの前面を形成する平面を有する第１透明前基板と、
前記セルの背面を形成する底面を有する、透明にもまたは不透明にもすることができる第２背基板と、
各々が互いに対向する面の上に少なくとも１つの電極を含む基板であって、これらの電極はディスプレイ制御回路に接続されることを目的とし、ディスプレイ制御回路は、選択された電極に適切な電圧を印加することによって、光学的活性媒体の透過特性または反射特性を変えることができ、
光学的活性媒体を保持するための密封容積を区画する密封フレームによって接合されている基板と、
各電極とディスプレイ制御回路との間の電気的接続を設定するための接続手段と
を含む液晶セルにも関する。
【０００７】
密封フレームはセルの縁部の密封性を保証し、これによりセルによって含まれる活性媒体を効率的に保持し、この媒体を、セルの永続性に悪影響を与える恐れのある周囲大気からの気体拡散現象から保護する。
【０００８】
通常、密封フレームの堆積はスクリーン印刷法によって実施されるが、この方法の実行は、スクリーン印刷段階が行われたとき既に堆積されている電気接続部またはスペーサなどの壊れ易い構造のすべてを回復不可能に損傷することがある。実際に、スクリーン印刷技法は思い出してみると、手動によってまたは機械的に作動されるスキージを使用する微細メッシュを有する、例えばナイロンまたはステンレス鋼で作られたスクリーンの妨げられていないメッシュを通じて、ペースト状の粘ちょう度を有する物質を付着させることにあり、この技法の実行はかなりの機械的応力を発生させ、この応力は、整列層、間隔バー、または電気接続部などの既に付着された隣接構造にとって有害になることが多い。
【０００９】
周知のように、スペーサはセルの２基板間に一定の間隔を維持し、セルに十分な機械的剛性を与えると想定される。現在までに周知の方法では、２基板間の距離は一般に、第２基板を正しい位置に設定する前に基板の１つの上に広がっている完全に制御された形状寸法のボールまたは不連続繊維によって維持されている。この初期の技法では、特にマトリックス・ディスプレイのピクセルのコアにおいて光拡散中心を形成してディスプレイの外観に悪影響を及ぼす可能性のあるボールの高価で不規則な配置などの、いくつかの欠点がある。したがってこのようなボールを、所望の厚さのフォトレジスト材料層を基板の１つの上に設けることによって得られる連続スペーサで置き換えることが提案されおり、この層は所望のスペーサの形状をスペーサに与えるように構築されている。この後者の技法は、いくつかの形式の液晶に必要な機械的剛性を保証することができる唯一の技法である。これはさらに、スペーサを事前に選択された位置に選択的に、特にピクセルの外側に取り付けることができる限り、スペーサの外観を損なう前述の光拡散現象を防止する。最後に、フォトリソグラフィによって構築されたスペーサは、２つの基板が互いに組み立てられることを可能にする接着力を有することができる。
【００１０】
先の説明から理解できるように、スペーサは、本発明が関わる光学的または電気光学的活性媒体によるセルの固有の作業において特に決定的な役割を果たす。残念ながら、これらのスペーサは、フォトレジストで作られている場合には、密封フレームのスクリーン印刷堆積中に回復不可能に損傷する可能性がある。
【００１１】
密封フレーム用のスクリーン印刷堆積技法の重荷となる別の欠点は、フレームの最終寸法を正確に制御することが困難なことにある。実際に、頂基板を底基板の上に載せると、密封フレームの幅を一般的には１０分の１ミリメートル程度の精度で制御されるように、加えられる圧力の効果によって密封材料は圧縮されて、広がる傾向がある。さらにまた、液晶と接触状態にあるスクリーン印刷によって形成した密封フレームの内部障壁は、通常は不規則な形状を有するので、これらのフレームを電極と重なり合わないように、電極から十分な距離に配置しなければならない。このような状況は、連結部が出てくる元であるセルの縁部とセルの実際の活動ゾーンとの間に十分に大きな空間がある場合には、受け入れられることがある。しかし、セルのディスプレイ・ゾーンの表面を最適化するために、またはかさばりの問題を解決するために、コネクタ技術のために保存された不感ゾーンの寸法を減らそうすると直ちに、スクリーン印刷技法によってもたらされる精度はもはや十分ではなくなる。
【００１２】
最終的に本発明は、圧力センサ、マイクロポンプ、またはさらに制御された方式で液体の流れを導くためのマイクロミキサなどの、流体形式のマイクロシステムに関する。これらのマイクロシステムは実際に、液晶ディスプレイ・セルや電気化学的光電池セルとの類似点を多数有する。特にこれらのマイクロシステムは、一定の距離で互いに分離された２つの基板を含み、これらの間にチャネルが配置されている。内部を液体または気体状流体が流れるこれらのチャネルは、従来は基板の容積の中でエッチングされる。例えばアノード溶接によって行うこともある基板の組立中に、基板を作るために使用される材料の性質が、特に溶接温度と印加電圧の点で大きな制約を押し付けることが多い。これらの制約は、溶接の前に既に基板の上に堆積された構造に対して有害である可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、実現が容易でありセルの中に既に設けられた要素を損傷する危険性を特に制限する、特に液晶ディスプレイ・セルのための製造する方法を提供することによって、別の問題に加えて上記の問題を解決することである。
【００１４】
本発明はまた、本発明による方法を実現するための光学的または科学的活性媒体を伴う装置にも関する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって本発明の第１態様によれば、本発明は、物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する、少なくとも１つの装置を製造する方法において、この装置は、互いに一定の距離で保持された少なくとも１つの第１前基板と少なくとも１つの第２背基板とを含み、これら２つの基板は、感光媒体または流体を保持するための容積を区画する密封接合部によって接合される方法であって、
感光媒体または流体を保持するための容積を基板の１つの上に内部側面によって区画する、少なくとも１つの壁を構築するステップと、
第２基板を第１基板に接合するステップと、
壁の外部側面と２つの重なり合った基板とによって区画された隙間の中に流入可能な密封材料を、隙間の容積の少なくとも一部が密封材料によって占められるまで導入するステップと、
密封材料が密封接合部を形成するように密封材料を固化するステップと
を含む方法に関する。
【００１６】
これらの特徴によって、本発明は、接続エレメントなどの事前に形成された壊れ易い構造物が密封材料の中に埋め込まれることによって、このような構造物の損傷を大幅に減少させることができる、特に液晶ディスプレイ装置などの装置を製造する方法を提供する。このような結果をまた、後に続く組立中に２つの基板間の不正確な間隔を不可避に招くことになる局部的に過剰な厚さを伴って終了するという危険性なしに、スクリーン印刷法によって得ることは困難であると思われる。
【００１７】
本発明の方法の第１変形例によれば、フォトレジスト材料の層が基板の１つの上に堆積され、次いで前記のフォトレジスト材料は１つまたはいくつかの壁の形状をこれに与えるためにフォトエッチング技法によって構築される。
【００１８】
したがって本発明は、液晶ディスプレイ・セルなどのセルを製造する分野において通常使用される技法に関係する。したがって、これらの技法は完全に熟達されている。特に本発明による方法は、密封フレームの幅が非常に正確に制御されること、ならびにスクリーン印刷形式の方法の場合ではない液晶と接触状態にある前記フレームの内部障壁の位置決めを可能にする。さらにまた、本発明があてにするフォトリソグラフィ技法は、実施中に機械的応力は全く発生せず、これは既に形成されているセル要素にとって非常に好都合であり、もはや製造中にセル要素が損傷または摩耗を受ける可能性はない。
【００１９】
本発明による方法の第２形態によれば、１つまたは複数の壁がスクリーン印刷法によって構築される。
【００２０】
事実、壁を高い精度で作る必要がない場合には、例えば液晶セルの接続ゾーンを作るために利用可能な十分な空間があるときには、それでもなおスクリーン印刷形式の方法を使用することができる。
【００２１】
本発明による方法のさらに別の変形例によれば、壁は、注入器型のフォトレジスト材料ディスペンサを使用して形成される。
【００２２】
本発明の別の特徴によれば、フォトレジスト層が、１つまたは複数の壁のみならず、セルの２基板間の一定空間を維持するためのスペーサも形成するように構築される。
【００２３】
この別の特性のために、本発明は、単一製造ステップでスペーサと障壁が構築されることを可能にし、これによってかなりの時間の、したがって資金が節約できる。とりわけスペーサは、従来の技術における場合のように、次の密封フレーム製造ステップ中に損傷を受ける可能性はもはやなくなる。さらに、スペーサと障壁は同じ材料を使用して作られ、これは本方法をさらに簡略化するのに貢献する。
【００２４】
本発明の第２態様によれば、本発明は、上述の形式の装置を製造する方法であって、
基板の１つの上に、互いにある距離に延びる２つの壁によって区画される少なくとも１つの充てんチャネルを構築するステップと、
第２基板を第１基板に接合するステップと、
充てんチャネルの中に流入可能な密封材料を、充てんチャネルの全容積が占められるまで導入するステップと、
密封材料が密封接合部を形成するように密封材料を固化するステップと
を含む方法に関する。
【００２５】
最後に、本発明はまた、物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する装置において、互いに一定の距離で保持された少なくとも１つの第１前基板と少なくとも１つの第２背基板とを含み、これら２つの基板が感光媒体または流体を保持するための容積を区画する密封接合部によって接合されている装置であって、壁が形成されている基板の上を互いにある距離で延びる２つの壁によって区画された充てんチャネルを含み、充てんチャネルと連絡する少なくとも１つの孔が基板の１つに開けられていることを特徴とする装置にも関する。
【００２６】
この特徴のために、側部を通ってではなく、例えば液晶セルを通るのではなく、液晶セルの頂部を通って充てんチャネルを満たすことが可能である。したがって、セルの側部に通常配置されている充てん孔にアクセスするために、バッチを条片に分割することを強いられることなく、このようなセルのバッチ全体で作業することができる。したがって、セルを実用的には切る前にバッチで完成することができる。特に、セル密封フレームを形成するための密封材料による密封給送孔の充てんおよび密封は、バッチ全体にわたって実施することができ、したがって個別セルにわたる場合よりもより簡単でより経済的な方式になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の他の特徴および利点は、本発明による方法の例示的実施の下記の詳細な説明を、添付の図面を参照して読むことにより明らかになるが、この実施形態は単に限定されない図解のためにのみ挙げたものである。
【００２８】
本発明は、従来はディスプレイ・セル、特に液晶セル、または電気化学的光電池セルの底基板と頂基板とを接合する密封フレームを製造する新たな方法を提案することにある一般発明構想から前進するものである。この新しい方法によれば、進歩したセル製造ステップにおいて通常発生し、またすでに形成した隣接するセル構造に有害となり得る機械的応力を発生するスクリーン印刷法によって密封フレームを堆積させる技法は、フォトリソグラフィ技法によって置き換えられる。このフォトリソグラフィ技法はいかなる特定の応力も発生せず、特にスペーサおよび固化の後に所望の密封フレームを形成することになる流体密封材料を受け入れるための充てんチャネルが同時に構築されることを可能にする。本発明はまた、流体型マイクロシステムの基板を組み立てて密封するための新しい技法も提供する。
【００２９】
本発明を、液晶ディスプレイ・セルに関連して以下に説明する。本発明がこの形式のセルに限定されるものではないこと、光学的活性媒体と本特許出願の導入部に記載の形式の電気化学的光電池セルを含むあらゆる形式のディスプレイ・セルにも適用できることは言うまでもない。同様に、本発明は流体型マイクロシステムにも適用される。
【００３０】
図１は、製造中の液晶セル２の平面図であり、このセルは２つの重ね合わせた基板４、６、例えば前基板４は透明であり背基板６は透明にも不透明にもすることができるガラス基板の組立品によって形成される。
【００３１】
図１において、セル２は液晶を入れるためのキャビティ８を設けていることがわかり、このキャビティ８は密封材料を受け入れるために基板４、６と密封壁１０、１２によって区切られており、密封材料は後で詳細に説明するように基板４、６を互いに固定させる。キャビティ８は、セル２の全範囲にわたって基板４、６の間に一定の距離を維持するため、およびセルに適切な機械的剛性を与えるために、複数の構造物または間隔バー１４を含む。最後に、キャビティ８を液晶で満たすための孔１６と密封材料を供給するための少なくとも１つの孔１８が板４の中に作られている。
【００３２】
図１に示す例では、密封壁１０が２つの重ね合わせた基板４、６の間の外側輪郭に従い、壁１２は外壁１０が内壁を囲むように液晶セル２の内側輪郭に従っていることがわかるであろう。したがって、互いに平行に延びる実質的に垂直の障壁の形をとるこれらの壁１０、１２のうち、１つ１０は外部大気に直接接触しており、他の１つ１２は液晶に直接接触している。これらが充てんチャネル２０を形成することは有利であり、これは図１で見ることができ、図２でさらによく見ることができる。このチャネル２０は密封材料によって満たされてセル２の密封フレームを形成することになり、本発明によるセルの大規模製造中に特に有利であることが証明されよう。
【００３３】
もちろん、液晶に接触している壁１２だけを残して、壁１０を省くことができることは理解されよう。このような場合、壁１２を構築して頂基板を底基板６の上に配置した後に、密封材料を、壁１２の外部側面と２つの重ね合わせた基板４、６とによって区画された隙間２２の中に、その隙間２２の容積の少なくとも一部が図３に示すように密封材料によって占められるまで導入する。
【００３４】
この作業は、密封材料ディスペンサを使用して行うことができる。ディスペンサを、密封材料コード２６を形成するように２つの基板４、６の周囲の少なくとも一部にそって動かす。この密封材料コードが壁１２の外部側面に当たって２つの基板４、６を接合することによって、密封フレームを形成する。密封フレーム２６を２つの基板４、６の縁部まで延ばす必要はない。密封フレームの役割を果たすために、すなわち感光材料を外部環境から隔離して感光材料がセルの外側に漏れることを防ぎ、２つの基板４、６を共に保持するために十分に広いことだけが必要である。
【００３５】
密封材料コード２６を設けるために、２つの重ね合わせた基板４、６によって区画されるセル２の縁部の１つを、ある一定量の密封材料を入れた容器の中に浸すこともできる。毛管作用によって、密封材料は壁１２の周囲の外側にある空の容積２２を次第に充てんする。他の可能性は、密封材料を２つの基板４、６の間に、壁１２の周囲の外側における基板４または６の１つに開けられた充てん孔を通じて注入することである。
【００３６】
本発明によれば、例えば電極または整列層などの２つの基板４または６の１つの内面に、やがて現れるセル２の適切な作動のために必要なすべての構造を形成した後に、フォトレジスト材料の層によって基板を覆う。次にこのフォトレジスト層を従来のフォトエッチング技法によって構築し、壁１０、１２によって区画される前述の充てんチャネル２０の形をこれに与える。ひとたび充てんチャネル２０が得られると、やはり適切に準備された残りの基板を第１基板に接合させる。一変形実施形態によれば、基板４、６の一方に壁１０を、他の基板に壁１２を構築することを構想することもできる。
【００３７】
本発明の一変形実施形態によれば、充てんチャネル２０だけではなく、２つの基板４、６の間に一定の距離を維持するためのスペーサ１４も形成するように、フォトレジスト層を構築する。したがって本発明によって、単一製造ステップでスペース構造と充てんチャネルとを構築することが可能である。このような方法によって達成される時間と金の節約に加えて、本発明による方法のこの変形実施形態における他の利点は、スペーサと密封フレームが両立方式で作られるので、スペーサは従来の技術の場合におけるように密封フレームを製造する次のステップ中に損傷を受ける傾向はもはやないことである。最後に、充てんチャネルとスペーサは同じ材料を使用して作られる。これは本方法をさらに簡略化する。
【００３８】
本発明の範囲内で使用されるフォトリソグラフィ技法は当業者にはよく知られている。この技法は本質的に、感光されるべきゾーンの形状を再生するマスクの透明ゾーンを通過する光によってフォトレジスト層を感光させることから成る。フォトレジスト材料に関して、これはまた非常に月並みな方式ではフォトレジスト樹脂であり、これは当業者であれば容易に選ぶことができ、その通常の目的は、光放射による感光の後およびエッチングすべき場所を覆うゾーンを化学的に除去した後に樹脂が存在する個所で、エッチングすべき層の表面を化学反応剤の作用から保護することである。壁１０、１２を作るために適した材料として、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌからの感光性サイクロテンや、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．によってＳＵ８の参照記号で市販されている製品を挙げることができる。
【００３９】
もちろん、密封フレームの位置付けの要件が厳しくない場合には、密封フレームを、スクリーン印刷法によって、または注入器型のディスペンサを使用して、およびもっと一般には、当業者であれば容易に選択することができるフレキソ印刷法またはインク・ジェット印刷法などの、任意の選択的印刷技法を使用して構築することができよう。
【００４０】
先に述べたように、充てんチャネル２０を区画する密封壁１０、１２および適切な場合にはスペーサ１４が構築された後に、２つの基板４、６が接合される。次にチャネル２０を充てんすることができる。これを行うために、セル２が作られる作業包囲空間の中で真空の生成を開始する。ひとたび真空が確立された後、密封材料を、充てんチャネル２０と連絡している孔１８の上方に堆積させる。毛管作用によって、密封材料はチャネル２０の中に流れ始める。次に、作業包囲空間の中に大気圧が再確立される。かなり高い真空状態にある充てんチャネルと大気圧との間の圧力差によって、密封材料は充てんチャネルの底部に駆動される。充てんチャネル２０はセル２の形状寸法に応じて長いものになる可能性があるので、密封材料が通過してチャネルの底部に達しなければならない経路を短くするように、これを、互いに隔離されて各々が対応する充てん孔１８から充てんされる２つまたはいくつかのチャネルに分離できることに留意されたい。もちろん、ある変形実施形態によって、外壁１０に少なくとも１つの充てん孔を作ることもできる。
【００４１】
一般的に、セル２を密封するために使用される材料は、液体状態で充てんチャネル２０の中に導入されて、次いで頂基板４を通じて紫外線を使用する感光によって重合されるフォトレジスト樹脂である。密封材料は、液晶を効率的に保持してこれを周辺大気からの気体拡散現象から護るために、セル２の縁部を気密に密封しなければならない。また密封材料は、これが２つの基板４、６を共に保持できるように接着力を有することも必要である。変形実施形態によれば、密封材料を、作業包囲空間において温度の上昇を通じて重合する樹脂によって形成することもできる。互いに一緒にすると温度の上昇を通じて時間経過とともに硬化する２つの成分を有する２成分接着剤を、密封材料として使用することもできる。Ｌｏｃｔｉｔｅ  ３４９２およびＮｏｒｌａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ  ６１という製品も、密封フレームを作るためにうまく適した材料として挙げることができる。シアノアクリレート接着剤は、本発明の要件にうまく適したもう１つの接着剤グループを形成している。最後に、熱可塑性樹脂も本発明の範囲内で使用することができる。
【００４２】
密封材料が充てんチャネル２０の中に導入されてから固化すると、充てん孔１６を通じて液晶をセル２の中に導入することができる。密封材料の導入、その重合化、次いで液晶導入ステップが、同じ機械の中で次々にまたは同時に実施可能であることは有利である。最後に、セル２の周囲全体を完全に密封するように壁１２に最も近い部分と密封連続性を達成するために、液晶充てん孔１６とその充てん孔１６に隣接する空間２８を閉塞する。最終的に、偏光子などの追加の層を基板４、６の間に積層させることもできる。
【００４３】
本発明はまた、マイクロシステムまたは図４に断面図で示すピエゾ抵抗圧力センサなどのＭＥＭＳにも適用される。全体として参照番号３０で示されているこのセンサは底基板３２を備え、この底基板の中に測定されるべき圧力を有する流体の給送管が配置されている。この管３４は、頂基板３８の厚みの中に切削されたダイアフラム４０を形成するためのキャビティ３６の中に開いている。このダイアフラム４０は測定されるべき圧力変動に敏感な素子を形成する。このような圧力変動を通じて、頂基板３８の外面に配置されたダイアフラムとピエゾ抵抗エレメントは変形する。変形によって、ピエゾ抵抗エレメントは、流体圧力を示す電気信号を発生し、この信号を電子データ処理装置によって活用することができる。
【００４４】
本発明によれば、少なくとも１つの壁４４が、好ましくはフォトエッチングまたはスクリーン印刷法などの任意の適切な技法によって、例えば底基板３２の上に構築される。次に頂基板３８が底基板３２の上に置かれ、次いで密封材料コード４６が、前記２つの基板３２、３８と圧力センサ３０の内部活動容積に対向する壁４４の外面とによって区画された空間の中に導入される。密封材料を、ディスペンサによって、または圧力センサ３０の縁部の１つを密封材料で満たされた容器の中に浸すことによって、または２つの基板３２、３８の１つを通って壁４４の周辺の外側に開けた孔を通じて、２つの基板３２と３８の間の自由空間内に導入することができる。
【００４５】
もちろん、２つの壁が例えば底基板３２の上に構築されて、互いに平行にある距離で延びて充てんチャネルを区画し、２つの基板３２、３８が組み立てられた後に、密封材料がこのチャネルの中に、前記２つの基板の１つ３２または３８を通って開けられて充てんチャネルと連絡している充てん孔を通じて導入される、という場合を構想することもできる。
【００４６】
本発明が、マイクロシステムの製造中に通常遭遇する基板の性質に関連する制約を取り払うことは有利である。事実、現在では両基板とも同じ材料、例えばシリコンで作られ、この場合にはこれらの基板は化学反応によって直接互いに溶接される。この化学反応は高温において、単純酸化物層の中に存在するかまたは前記２つのシリコン基板をカバーする成長によって得られるＯＨ基の間で発生する。または、基板の１つはシリコンで作られ、他の１つは一般的にＰｙｒｅｘ（登録商標）で作られ、この場合には静電溶接とも呼ばれるアノード溶接を使用する必要があり、これは１８０℃〜３５０℃の温度と２００〜１０００ボルト程度の電圧で実施される。しかし本発明によって、この作業が密封材料コードによる単純な接着に類似しているかぎり、２つの基板をこれらのそれぞれの性質とは独立して接合することができる。さらに本発明を熱の付加または電圧の印加なしに実施することができ、このことは基板の上に堆積されるべき材料の選択に大きな自由度を残す。逆に、例えばシリコンで作られた２つの基板の溶接は、１０００℃までの溶接温度で実施される。この場合、基板の上に堆積させるために選択される材料はこのような温度に耐えることができなければならない。このような材料を選ぶために注意を払っても、薄層にとっては酸化すること、または基板の１つの容積内に切削された膜にとっては、湾曲して別の基板に接着することは珍しくはない。
【００４７】
本発明はまた、基板の容積におけるマイクロマシニングステップが表面マイクロマシニングステップによって置きかえられることを可能にする。事実、本発明のために、さまざまなチャネルが基板の厚みに中に必ずしも配置される必要はなく、前記２つの基板を分離して壁によって区画された気密容積の中にのみに配置される。
【００４８】
図５、６は、ポンプ型マイクロシステムの断面図と平面図とをそれぞれ示す。全体として参照番号４８で示されたこのマイクロポンプは、バルブを全く含まないという特色を有する。これは底基板５０を備え、底基板５０の中に流体給送管５２と排出管５４が配置されている。作動チャンバ５８が頂基板５６の中に配置され、作動チャンバ５８の容積は可変であって、例えばピエゾ抵抗エレメント６０によって制御される。図６でわかるように、作動チャンバ５８は２つのネック（それぞれ６２、６４）を介して給送管５２と排出管５４とに連絡している。したがって、例えば作動チャンバ５８の容積が減少すると、放出された流体は給送管５２を通るよりもさらに容易に排出管５４を通って出る。これは給送管５２の側面の流体抵抗が高いからである。
【００４９】
本発明によれば、壁６６が例えば底基板５０の上に、好ましくはしかし独占的ではなく、フォトリソグラフィによって配置される。この壁６６はキャビティ６８、７０を区画し、これらは給送管５２と排出管５４とを作動チャンバに連結する。図４に関連して説明した実施形態におけるように、空間は２つの基板５０、５６の間で空所のままであり、流体と接触していない壁６６の外面は密封材料コード７２によって充てんされている。もちろん、先に述べたことと全く同様に、平行に互いにある距離で延びる２つの壁を２つの基板の１つの表面に構築することも構想できる。したがって、これら２つの壁は充てんチャネルを区画し、充てんチャネルは基板の１つを通る充てん孔を経て充てん材料によって充填されることになる。
【００５０】
本発明はこれまでに説明した実施形態に限定されるものではなく、またさまざまな簡単な変更および変形を、本発明の範囲を逸脱することなく構想できることは言うまでもない。特に本発明は２つを超える数の基板、例えば４つの基板を含むセルに同一の方式で適用され、基板は、本発明による密封フレームによって対として接合され、感光材料または流体ならびに問題の２基板間の隙間を充てんする密封材料コードを保持するための容積を区画する少なくとも１つの壁によって形成されている。
【００５１】
同様に本発明は、図７に示すようなセルのための大規模製造方法に同様な様式で適用される。セルのこのようなバッチは、セル２のすべてに共通の２つのプレート７４、７６と、密封壁１０、１２のネットワークとを含み、このネットワークは、各セル２のために、液晶ならびに充てんチャネル２０を囲むためのキャビティ８を区画し、充てんチャネル２０は密封材料によって充てんされて２つのプレート７４、７６を連結し、前記セル２のための密封フレームを形成することになる。キャビティ８を液晶によって充てんするための複数の第１孔１６と、密封材料を供給するための複数の第２孔１８とが上部プレート７４に作られていることは有利である。この特色により、充てんチャネル２０を例えば液晶セルの側部を通るのではなく、セルの頂部から充てんすることが可能である。こうして、セルの側部に通常配置されている充てん孔にアクセスするために、バッチを条片に分割することを強いられることなく、セルの完全なバッチで作業することができる。したがって、セルを実用的には切る前にバッチで完成させることができる。特に、セル密封フレームを形成するための密封材料による密封給送孔の充てんと密封は、バッチ全体にわたって実施することができ、したがって個別セルにわたる場合よりもより簡単でより経済的な方式になる。同様に、セル２を液晶で充てんすることができ、セルがまだバッチ状態にある間に充てん孔１６を閉塞することができる。
【００５２】
図８に示す変形例によれば、充てんチャネル２０を２つまたはいくつかのセル２に対して共通にすることができる。セルが分離されるときは、図面では点線で示されているノコギリ線は、実質的に充てんチャネル側部の各々の中間を通ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】セルの密封フレームを形成するための流体密封材料を受け入れるための充てんチャネルと、対応する密封材料給送孔が示されている、前記セルの平面図である。
【図２】判り易くするために頂部ガラス製基板を除去した、図１に示すセルの斜視図である。
【図３】重なり合った２つの基板と本発明の方法によって作られた壁の外面とによって区画された容積を示す、頂部基板が部分的に破られた斜視図である。
【図４】ピエゾ抵抗圧力センサ型の流体マイクロシステムの概略線図である。
【図５】マイクロポンプ型流体マイクロシステムの縦方向断面図である。
【図６】図５に示すマイクロポンプの平面図である。
【図７】液晶セルのバッチの平面図である。
【図８】充てんチャネルの片側を共有するセルのバッチの部分図である。
【図１】
2005534953.tif 000003
【図２】
2005534953.tif 000004
【図３】
2005534953.tif 000005
【図４】
2005534953.tif 000006
【図５】
2005534953.tif 000007
【図６】
2005534953.tif 000008
【図７】
2005534953.tif 000009
【図８】
2005534953.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月7日(2004.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する、少なくとも１つの装置（２、３０、４８）を製造する方法において、この装置（２、３０、４８）は、互いに一定の距離で保持された少なくとも１つの第１前基板（４、３８、５６）と少なくとも１つの第２背基板（６、３２、５０）とを含み、これら２つの基板（６、３２、５０；４、３８、５６）は、感光媒体または流体を保持するための容積（８）を区画する密封接合部（２６、４６、７２）によって接合される方法であって、
感光媒体または流体を保持するための容積（８）を基板の１つ（６、３２、５０）の上に内部側面によって区画する、少なくとも１つの壁（１２、４４、６６）を構築するステップと、
第２基板（４、３８、５６）を第１基板（６、３２、５０）に接合するステップと、
壁（１２、４４、６６）の外部側面と２つの重なり合った基板（６、３２、５０；４、３８、５６）とによって区画された隙間（２２）の中に流入可能な密封材料を、前記隙間（２２）の容積の少なくとも一部が密封材料によって占められるまで導入するステップと、
密封材料が密封接合部（２６、４６、７２）を形成するように密封材料を固化するステップと
を含む方法。
【請求項２】
基板の１つ（６、３２、５０）の上に、互いにある距離に延びる２つの壁（１０、１２）によって区画される少なくとも１つの充てんチャネル（２２）を構築するステップと、
第２基板（４、３８、５６）を第１基板（６、３２、５０）に接合するステップと、
充てんチャネル（２０）の中に流入可能な密封材料を、充てんチャネル（２０）の全容積が占められるまで導入するステップと、
密封材料が密封接合部（２６、４６、７２）を形成するように密封材料を固化するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
装置（２、３８、４８）のバッチが作られ、バッチは、装置のすべてに共通の２つのプレート（７４、７６）と、密封壁（１０、１２）のネットワークとを含み、このネットワークは、各装置のために、感光媒体または流体ならびに充てんチャネル（２０）を保持するための容積（８）を区画し、充てんチャネル（２０）は密封材料によって充てんされて２つのプレート（７４、７６）を連結し、前記装置のための密封フレームを形成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
容積（８）を流体または感光材料によって充てんするための複数の第１孔（１６）と、密封材料を給送するための複数の第２孔（１８）とがプレート（７４、７６）の１つに作られていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
１つの充てんチャネル（２０）が少なくとも２つの隣接する装置によって共有されていることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
密封材料が毛管作用によって隙間（２２）を貫通することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
密封材料が毛管作用によって充てんチャネル（２０）を貫通することを特徴とする請求項２から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
充てんチャネル（２０）の中に真空を生成する追加ステップと、
密封材料を前記充てんチャネル（２０）の中に入れる追加ステップと、
真空状態にある充てんチャネル（２０）と周囲気圧との間の圧力差によって密封材料が充てんチャネル（２０）の底部に駆動されるように、セル（２、３０、４８）の外側に圧力を再確立する追加ステップと
を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
フォトレジスト材料の層が基板の１つ（６、３２、５０）の上に堆積され、次いで前記のフォトレジスト材料はフォトエッチング技法によって構築され、１つまたはいくつかの壁（１０、１２；４４、６６）の１つの形状をこれに与えることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
フォトレジスト層が、１つまたは複数の壁（１０、１２）のみならず、セル（２）の２基板（４、６）間の一定空間を維持するためのスペーサ構造（１４）も形成するように構築されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
１つまたは複数の壁（１０、１２；４４、６６）が密封材料を堆積させるための選択的技法によって構築されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
１つまたは複数の壁（１０、１２；４４、６６）がスクリーン印刷法によって構築されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
１つまたは複数の壁（１０、１２；４４、６６）が注入器形式のディスペンサによって構築されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
密封材料が、光の使用による感光によるかまたは周囲媒体の温度の上昇による加熱によって重合化可能な樹脂と、シアノアクリレート接着剤と、熱可塑性樹脂と、互いに一緒にすると温度の上昇を通じて時間経過とともに硬化する２つの成分を有する２成分接着剤とによって形成された群から選択されることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する装置（２、３０、４８）において、互いに一定の距離で維持された少なくとも１つの第１前基板（４、３８、５６）と少なくとも１つの第２背基板（６、３２、５０）とを含み、これら２つの基板（６、３２、５０；４、３８、５６）は密封接合部（２６、４６、７２）によって接合され、密封接合部（２６、４６、７２）は感光媒体または流体を保持するための容積（８）を区画し、密封接合部（２６、４６、７２）は、前記基板と基板の１つ（４、３８、５６）の上に構築された壁（１２、４４、６６）の外側面とによって区画された隙間を占め、前記壁はその内側面によって、感光材料または流体を保持するための容積（８）を区画する装置であって、密封接合部（２６、４６、７２）が一方の側において壁（１２、４４、６６）の外面と接触し、他方の側において外部大気と接触していることを特徴とする装置。
【請求項１６】
物理的性質、特に光学的性質を電圧の印加によって、または電気的性質を応力または放射によって変えることができる流体または感光物質を保持するための容積を区画する装置（２、３０、４８）において、互いに一定の距離で維持された少なくとも１つの第１前基板（４、３８、５６）と少なくとも１つの第２背基板（６、３２、５０）とを含み、これら２つの基板（６、３２、５０；４、３８、５６）は密封接合部（２６、４６、７２）によって接合され、密封接合部（２６、４６、７２）は感光媒体または流体を保持するための容積（８）を区画し、密封接合部（２６、４６、７２）は、基板（６）の上を互いにある距離で延びる２つの壁（１０、１２）によって区画された充てんチャネル（２０）によって形成され、前記壁は基板（６）の上に形成され、前記充てんチャネル（２０）は密封材料によって充填されるようになっている装置であって、充てんチャネル（２０）と連絡して密封材料を給送するための少なくとも１つの孔（１８）が、基板（４、６）の１つまたは壁（１０）に作られていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
光電式セル、特に液晶セル、電気化学的光電池、または流体型マイクロシステムを形成することを特徴とする請求項１４から１６までのいずれか一項に記載の装置。
【国際調査報告】
2005534953.tif 000011
2005534953.tif 000012
2005534953.tif 000013
2005534953.tif 000014
2005534953.tif 000015
2005534953.tif 000016