JP5062663B2 - 液晶光変調装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置や液晶光スイッチ等の液晶光変調装置およびその製造方法に関し、特に、液晶を封止するシールに関するものである。

液晶表示装置や液晶光スイッチ等の液晶光変調装置は、例えば、電極を設けた基板間に液晶層を設けることによって形成している。

通常、間隔を開けて配置した基板間を樹脂で結合し、この樹脂と基板で囲まれる空間内に注入口から液晶を注入し、液晶を注入した後、封止することによって液晶セルを形成している。上記した、樹脂によって液晶備えを基板間に保持させる構成では、樹脂を通して液晶層内への水分の侵入等によって、液晶特性が劣化するといった問題がある他に、基板間を所定距離に定めるためにスペーサを要するという問題、樹脂の物理的特性から変形が生じたり、狭いシール幅を実現することが困難であるといった問題が知られている。

また、本発明の出願人は、耐湿特性や強度特性を向上させる構成として、液晶の周りをシール材で二重に封止する二重シール構造が提案している。特許文献１では、高温高湿度環境の下でも長時間に渡って使用に耐え得るシール構成として、液晶部材側の第１のシール部材の線膨張率を、外側に設ける第２のシール部材の線膨張率よりも小さくし、第２のシール部材の吸水率を第１のシール部材の吸水率よりも小さくするものが提案されている。

また、上記した、液晶層を樹脂製のシールで保持するシール構造の他に、このシール部分を金属で構成するものも提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。

特許文献２では、両基板の表面に高融点金属薄膜を設け、この高融点金属薄膜の間にハンダ等の低融点金属を介在させ、比較的に低い温度で融着することによって基板間を接着させている。

また、特許文献３では、両基板の表面にＡｌ等の金属膜を設け、この金属膜の間にハンダ等の低融点金属を介在させることによってシールを構成するものであり、２枚の基板を重ねた後、シール部をスポット加熱して、低融点金属を溶融することでシール接合している。図２２は、金属膜の間にハンダ等の低融点金属を介在させるシール構成の一例である。図２２において、液晶セル１０１は、上下の各基板１０２，１０３の各面に対向電極１０４および画素電極１０５を設け、基板１０２，１０３をこれらの電極１０４，１０５が対向するように、間にスペーサ１０９を挟んで対向配置する。

そして、対向電極１０４には絶縁層１１０を挟んで高融点金属薄膜１０６を設け、画素電極１０５には高融点金属薄膜１０６と対向する位置に高融点金属薄膜１０７を設ける。さらに、高融点金属薄膜１０６と高融点金属薄膜１０７との間にハンダ等の低融点金属１０８を挟む。この低融点金属１０８を溶融することによって、高融点金属薄膜１０６と高融点金属薄膜１０７を接合する。

特開２００６−２６７５３２号 特開昭４９−４６４４９号 特開平４−２７８９８３号

上記したシールを金属で形成する構成は、シール部分を通して液晶層内に水分が侵入するといった問題は解消されるものの、従来提案されている構成では、高融点金属薄膜と低融点金属の２種類の金属が必要であり、また、両基板表面に設けた二つの高融点金属薄膜の間に低融点金属を挟む必要があるため、工程が複雑となるという問題がある。

そこで、本発明は、上記した課題を解決し、液晶光変調装置において、基板間を簡易な構成で金属によるシールを行うことを目的とする。

本発明の液晶光変調装置は、対向面にそれぞれ電極パターンを有し、当該電極パターンを対向配置する２つの基板と、この基板の間に挟まれて配置されるシールとを備える。シールは、基板側の金属部材との間において、生地の金属面同士が直接に接触して接合する金属部材を有し、この金属部材は、基板間を所定距離に保持するギャップ材の役をなし、これによって形成される基板間の隙間は液晶層を配する空間として用いられる。

ここで、本発明は、液晶セルを構成する基板間を金属によって封止するシール構造において２つの態様とすることができる。２つの態様は、シール部を構成する接合面において生地の金属面同士を接触して接合する構造と、シール構造が対向基板間の間隔を定めるギャップ材を兼ねる構造とを共通に備える。

また、金属シールは、液晶をセル内に保持すると共に、この液晶セルの基板間の距離を定めるスペーサのギャップ材を兼用するため、別途ギャップ材を用意する必要がない。

また、金属シールとすることで、液晶層の劣化の原因となる水分の侵入を防ぐことができ、樹脂シールと比較してシール幅を狭くすることができる。

本発明の液晶光変調装置は、金属によるシール構造において、両基板の対向面に金属部材を設け、両金属部材の生地の金属面同士を直接に接触させて接合させる構成とすることによって、従来接合部に介在させていたハンダ等の低融点金属を不要とすると共に、強固な結合の金属シールを簡易な構成で形成することができる。

本発明の液晶光変調装置の第１の態様は、画素電極を含む第１の電極パターンを有する第１の基板と、対向電極を含む第２の電極パターンを有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟まれて配置されるシールとを備える。

第１の態様のシールは、第１の基板に形成された金属材料からなる第１の金属部材と、第２の基板に形成された金属材料からなる第２の金属部材を備え、この両金属部材の間において、両金属部材の生地の金属面同士が直接に接触して接合することで形成される。

このシールは、第１の電極パターンと第２の電極パターンを内側にして対面させてなる両電極パターン間を所定距離に保持してスペーサのギャップ材を兼用し、電極パターン間に液晶層を配するセル空間を形成する。

本発明の液晶光変調装置の第２の態様は、画素電極を含む第１の電極パターンを有する第１の基板と、対向電極を含む第２の電極パターンを有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟まれて配置されるシールとを備える。

第２の態様のシールは、第１の基板と第２の基板の両基板面に接合する金属材料からなる金属シール部と、この金属シール部の周囲を覆う樹脂シール部とを有する。金属シール部は、第１の基板と前記第２の基板との間に金属部材を配置し、金属部材と両基板の金属面において、両金属部材の生地の金属面同士が直接に接触して接合する。一方、樹脂シール部は、樹脂材によって金属シール部の周囲および前記基板と固着する。

この金属シール部は、第１の電極パターンと第２の電極パターンを内側にして対面させてなる両電極パターン間を所定距離に保持してスペーサのギャップ材を兼用し、電極パターン間に液晶層を配するセル空間を形成する。

本発明の液晶光変調装置の第１の態様および第２の態様は、以下の構成および作用を共通に有する。

金属部材は、共にアルミニウムを主成分とする金属材料で形成することができる。また、基板との線膨張率の差が小さな材料を用いることで、熱変形による応力に低減させることができる。例えば、ガラス基板の場合には、コバールやインバー、またはスーパーインバーなどの鉄に、ニッケルを配合させた低熱膨張金属材料を用いることができる。

第１の電極パターンはアルミニウムを主成分とする金属材料で形成し、第２の電極パターンは透明導電膜で形成し、第２の基板を透明性基板とすることができる。

また、第１の基板および第２の基板を、共にガラス基板等の透明性基板とする態様の他、第２の基板を透明性基板とし、第１の基板をシリコン基板とする態様とすることもできる。第１の基板および第２の基板を共に透明性基板とする態様の場合には、液晶光変調装置を透過型とすることができ、また、第１の基板をシリコン基板とする態様の場合には、このシリコン基板に回路を形成して、ＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）を構成することができる。

また、本発明の液晶光変調装置は、第１の基板と第２の基板とシールとの積層体を一構成単位とし、この積層体を積層方向に複数重ねて多層に積層させる構成とすることができる。この多層積層において、隣接する積層体間の一方の積層体が備える第１の基板と他方の積層体が備える第２の基板を共通する１つの基板で構成としてもよい。

本発明の液晶光変調装置の第１の態様は、以下の構成および作用を有する。

第１の基板をシリコン基板とし、このシリコン基板上に液晶層を形成する構成の場合には、シリコン基板上に形成する画素電極と、シールを構成する第１の金属部材とを、例えば、Ａｌの薄膜によって同じ膜厚で形成する。この構成では、液晶セルの空間部分は、主に第２の基板側に設ける第２の金属部材によって形成される。

また、本発明の液晶光変調装置のシール構成は、液晶セル内への液晶注入を、シール部分に設けた注入口を介して行う構成、あるいは、シール部分に注入口を設けずに液晶を滴下させて行う構成の何れにも適用することができる。

基板およびシール部分によって液晶セルを形成した後に、液晶セル内に液晶を注入する場合では、シールは液晶セル内に液晶を注入させるための注入口が必要である。

そこで、この注入口を備える構成では、シールは注入口を有する枠状体とする。この枠状体は、その側部を、第１の金属部材の側壁、あるいは第１の金属部材の側壁及び第２の金属部材の側壁によって枠状体の内外を一部の開口部を除いて閉じて形成する。一部閉じられずに残された開口部は、液晶を枠状体内に注入する注入口となる。

第１の基板と第２の基板を対向させ、第１の金属部材と第２の金属部材を接合させると、この両金属部材は、液晶層を内部に保持しシールする枠状体を形成すると共に、液晶の注入口を形成する。

なお、第１の金属部材の側壁に設けた開口部のみによって注入口を形成する場合には、第２の金属部材は、開口部を備えない閉じた枠状体とすることができる。

また、第１の金属部材の側壁及び第２の金属部材の側壁に設けた開口部によって注入口を形成する場合には、第１の金属部材側の開口部と第２の金属部材側の開口部の位置を合わせて形成しておく。

また、開口部を形成する第１の金属部材の側壁、あるいは第１の金属部材の側壁及び第２の金属部材の側壁を、この開口部から離れる方向に突出させ、この突出部によりシールの内外を連通する通路を形成する。

この注入口は、内部に液晶を注入した後、樹脂によって封印される。したがって、注入口を設ける構成では、液晶セル内の液晶層は、この注入口の部分のみにおいて金属部材ではなく樹脂によって内外が仕切られることになり、樹脂部分を通して外部から液晶層の内部に水分が侵入する可能性があるが、本発明の注入口は、上記した突出部を備えことによって、液晶セル内の液晶層と外部との間の距離をこの突出部の長さ分だけ長くすることができるため、樹脂部分を通して行われる外部から液晶層の内部への水分の侵入を低減させることができる。

また、本発明の突出部は、基板上に形成される電極の一部をシール外に導出する引き出し電極を、シールと接触することなく形成することができる。引き出し電極をシールの外部に引き出す際、基板上において電極をシールが形成される部分よりも外側にまで延長して形成し、その引き出し電極上にシールを形成すると、引き出し電極上とシールとが電気的に接触することになり、第１の基板と第２の基板上にそれぞれ形成した第１の電極と第２の電極が短絡することになるが、本発明の突出部分を通して電極を外部に引き出すことによって、第１の電極と第２の電極の短絡を防ぐことができる。

上記した注入口を用いた液晶の注入に対して、滴下による液晶の注入は、シール部分を構成する枠状体内に液晶を滴下した後に、両基板を貼り合わせて封止し、封止された枠状体内で液晶を脱泡させることによって行うため、注入口を不要とする。

注入口を用いずに液晶注入を行う構成では、シールは側部の全周が閉じられた枠状体であり、この枠状体の側部は、第１の金属部材の側壁、あるいは第１の金属部材の側壁及び第２の金属部材の側壁によって枠状体の内外を閉じる。一方、枠状体の上部および下部は、第１の基板及び第２の基板で閉じられる。

この注入口を備えない構成では、枠状体の全周が壁部で閉じられ、閉じた状態で液晶の注入が行われるため、注入口の樹脂封止は不要である。

上述した本発明の液晶光変調装置の第１の態様が有する構成および作用は、第１の態様の第１の金属部材と第２の金属部材を、第２の態様の金属シール部および樹脂シール部に対応させることでほぼ同様とすることができる。

また、第１の態様および第２の態様において、以下の電極構成および作用を奏することができる。

枠状体内に形成して電極を外部に導くための引き出し電極として、本発明は複数の態様を備える。

引き出し電極の一態様は、第１の電極パターン又は第２の電極パターン、あるいは両電極パターンは、基板上においてシールの内部から外部に電極を延長して引き出し電極を形成する。この引き出し電極とシールを形成する金属部材との間に絶縁膜を設け、引き出し電極とシールとの間を絶縁する。

これによって、引き出し電極をシールの外部に引き出す際、引き出し電極上にシールを直接形成すると、引き出し電極上とシールとが電気的に接触することになり、第１の基板と第２の基板上にそれぞれ形成した電極間が短絡することになるが、絶縁膜を設けることによって、第１の電極パターンの画素電極と第２電極パターンの対向電極との短絡を防ぐことができる。

引き出し電極の他の態様は、シールを導通部として用いることによって、対向電極の引き出しを画素電極が形成される基板側に導通させる態様である。

この態様では、第２の電極パターンの対向電極は、基板上においてシールの内部から外部に電極を延長して引き出し電極を形成し、この引き出し電極上にシールを形成する金属部材を形成することによって、引き出し電極とシールとの間を電気的に接続し、このシールを形成する金属部材を通して、第２の電極パターンの対向電極を、画素電極が形成される基板側に導通させるものである。

画素電極が形成される基板側は、例えばシリコン基板とし、画素電極およびシールを通して導通された対向電極は、基板の厚さ方向に形成されるビア（via）あるいはスルーホール等で呼ばれる導通路を通すことによって、前記両電極間を短絡することなく配線することができる。

また、第１の態様および第２の態様において、以下の各作用を奏することができる。

本発明のシール構造において、対向配置される両基板に設けられた金属部材の金属面は、接触状態の金属面に対して超音波を印加すると共に加圧を行うことにより接合する。

本発明による、金属部材の生地の金属面同士が直接に接触することによる接合では、超音波を印加することによって、金属面に自然状態で形成されている自然酸化膜を除去することができ、接合面は無酸化膜状態となり、結合強度が向上する。

また、液晶を注入する前に電極上に配向膜を形成する際に、シールの金属部材上に配向膜が形成された場合であっても、超音波を印加することによって金属面上の配向膜は除去されるため、金属面上の配向膜を除去するための工程や機構を要することなく、金属部材の接合工程に配向膜の除去工程を含ませることができる。

本発明の液晶光変調装置において、基板間を簡易な構成で金属によりシールすることができる。

本発明の液晶光変調装置の態様によれば、金属シールによって液晶層を囲むことによって、液晶層の劣化の原因となる水分に侵入を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。

本発明の液晶光変調装置の態様によれば、金属シールは、基板間のギャップ材を兼ねているため、液晶セルの空間を保持するためのスペーサを不要とすることができる。

本発明の液晶光変調装置の態様によれば、金属シールによって、樹脂シールと比較してシール幅を狭くすることができる。

本発明の液晶光変調装置の態様によれば、金属シールを導通部として使用することができるため、外部配線を省くことができる。

本発明の液晶光変調装置の態様において、液晶を真空中で滴下することにより、注入口を要しない構成とすることができ、注入口を介して行われる水分の侵入を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。

以下、本発明の液晶光変調装置について図を用いて詳細に説明する。なお、以下では、本発明の液晶光変調装置について第１の構成例〜第５の構成例について説明する。

図１，２は、本発明の液晶光変調装置の第１の構成例を説明するための概略斜視図、断面図および平面図であり、図６〜８は、本発明の液晶光変調装置の第２の構成例を説明するための概略斜視図、断面図および平面図であり、図９，１０は、本発明の液晶光変調装置の第３の構成例を説明するための概略斜視図、断面図および平面図であり、図１１〜１４は、本発明の液晶光変調装置の第４，５の構成例を説明するための概略斜視図、断面図および平面図である。また、図３は、ガラス基板の場合の製造手順を説明するためのフローチャートであり、図４は、ＬＯＣＳに場合の製造手順を説明するためのフローチャートであり、図５は滴下による液晶注入の手順を説明するためのフローチャートであり、図１５，１６は、多層構造の構成例の製造手順を説明するための図である。

はじめに、図１，２を用いて本発明の第１の構成例について説明する。第１の構成例は、２枚のガラス基板の一方に画素電極を形成し、他方に対向電極を形成する構成であって、両ガラス基板間に設ける金属シールは注入口を通して液晶の注入を行う構成である。

図１は液晶光変調装置１の第１の構成例の概略を示す斜視図であり、図１（ａ）は第１の電極（画素電極）４が形成された第１の基板２を示し、図１（ｂ）は第２の電極（対向電極）５が形成された第２の基板３を示し、図１（ｃ）は第１の基板２上に金属シール１１を挟んで第２の基板３を配置した状態を示している。

第１の基板２には、ガラス基板等の透明性基板上にＩＴＯ、またはＩＴｉＯ（チタン添加酸化インジウム）によって画素電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第１の金属部材１２が成膜される。また、第２の基板３についても、第１の基板２と同様に、ガラス基板等の透明性基板上にＩＴＯ、またはＩＴｉＯによって対向電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第２の金属部材１３が成膜される。

ここで、金属シール１１は、第１の金属部材１２の金属面と第２の金属部材１３の金属面とを直接に接触させて接合させることによって構成される。第１の構成例の金属シール１１は、内部に液晶層を保持する側壁部分を構成する。側壁部の一部は、注入口を形成するための開口部を有した枠状体を形成する。この枠状体の上下は、第１の基板２および第２の基板３によって閉じられ液晶セルが構成される。

第１の構成例の金属シール１１は液晶を注入する注入口１４を備える。この注入口１４は、第１の金属部材１２と第２の金属部材１３、あるいは、いずれか一方の金属部材の側壁部の一部に開口部を形成することで構成することができる。第１の金属部材１２と第２の金属部材１３の両方が開口部を備える構成では、対向配置した際に両開口部の位置が合うように各開口部を形成しておく。これにより、第１の金属部材１２と第２の金属部材１３の生地の金属面の直接に接触させて接合させると、この開口部のみが接合されずに残って注入口１４が形成される。

また、いずれか一方の金属部材が開口部を備える構成では、対向配置される他方の金属部材は開口部を備えず全周を閉じた構成とする。これにより、第１の金属部材１２と第２の金属部材１３の生地の金属面を直接に接触させて接合させると、一方の金属部材の開口部のみにより注入口１４が形成される。なお、図１では、第１の金属部材１２と第２の金属部材１３の両方に開口部を備える構成を示している。

また、図１において、注入口１４は、金属部材の壁部の一部を外側に向かって突出させた壁部１４ａを備える。金属部材の枠状体は、その両端において突出した壁部１４ａを備え、この二つの壁部１４ａは間に挟む部分を開口部１４ｂとして形成する。この開口部１４ｂは、枠状体の内部と連通する。

注入口１４は、この突出した壁部１４ａが形成する液晶セルの内外をつなぐ部分を備えることにより、内部に液晶を注入する注入路として用いると共に、注入後においてこの注入口を樹脂シール等で封止することで封止口として用いられる。この封止の際には、突出部分は樹脂シールで充填されるため、液晶層と外部との間の樹脂部分の長さを突出部分の長さ分だけ延ばすことができ、液晶層への水分の侵入を低減させることができる。

図１（ａ）に示す第１の電極４は、注入口１４が有する開口部１４ｂを通して引き出し電極４ａを外部に引き出している。この第１の電極４および引き出し電極４ａは、金属シール１１の第１の金属部材１２と電気的に絶縁されている。

また、図１（ｂ）に示す第２の電極５は、金属シール１１の第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して引き出し電極５ａを外部に引き出している。この引き出し電極５ａは、金属シール１１の第２の金属部材１３と接触するが、第２の金属部材１３と接合する第１の金属部材１２は、前記したように第１の電極４と電気的に絶縁されているため、第２の電極５と第１の電極４とが短絡することはない。

図１（ｃ）は、下側を第１の基板２とし、上側を第２の基板３とした状態を示している。

なお、図１に示す構成において、第２の電極５についても、図１（ｂ）に示した注入口１４の開口部１４ｂを通して引き出し電極５ａを形成してもよい。

次に、本発明の第１の構成例の製造手順について、図２および図３のフローチャートを用いて説明する。

図２（ａ），（ｃ）は、第１の基板の製造手順の一部を示し、図２（ｂ），（ｄ）は、第２の基板の製造手順の一部を示している。ガラス基板にＩＴＯまたはＩＴｉＯを形成し、フォトリソグラフィで電極のパターンを形成し（Ｓ１）、形成したＩＴＯまたはＩＴｉＯのパターンを塩化第二鉄系エンチャントでエッチングする（Ｓ２）。図２（ａ）は、第１の基板２上に第１の電極（画素電極）４を形成した状態を示し、図２（ｂ）は、第２の基板３上に第２の電極（対向電極）５を形成した状態を示している。

次に、Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金属膜を形成し、フォトリソグラフィによって枠状体のパターンの金属部材を形成する（Ｓ３）。形成した金属部材を酢酸を主成分とする混酸でエッチングする（Ｓ４）。図２（ｃ）は、第１の基板２上に第１の金属部材１２を形成した状態を示している。ここでは、第１の金属部材１２に形成された開口部を通して、引き出し電極４ａが引き出される構成を示している。

また、図２（ｄ）は、第２の基板３上に第２の金属部材１３を形成した状態を示している。ここでは、第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して、引き出し電極５ａが引き出されている。なお、第１、第２の金属部材１２，１３の接合面には、Ｉｎ等の接着層を形成してもよい。

各第１、第２の金属部材１２，１３を形成した後、各電極が形成された枠状体の内側部分に配向膜（図示していない）を形成する。

上記によって形成された第１の基板２と第２の基板３のそれぞれの第１の金属部材１２と第２の金属部材１３の各金属面を接触させ、接触部分に超音波を印加して接触面の酸化膜を除去しながら、加圧して金属面同士を直接接合させる。また、加熱圧着することでも接合させることができる。この金属シールの形成は、真空中で行ってもよい（Ｓ５）。

第１の金属部材１２と第２の金属部材１３によって形成される金属シール１１によって構成される枠状体と、上下の第１、第２の基板２，３とによって、液晶層を保持する空間２０が形成される。この空間２０内に注入口１４を通して液晶を注入する（図２（ｅ））。液晶の注入後は、例えば、ＵＶエポキシ樹脂等の樹脂シール等によって注入口１４を封止する。

次に、図６〜８を用いて本発明の第２の構成例について説明する。第２の構成例は、２枚のガラス基板の一方に画素電極を形成し、他方に対向電極を形成する構成において、両ガラス基板間に設ける金属シールは注入口を有さない構成とし、滴下によって液晶の注入を行うものである。

図６は液晶光変調装置１の第２の構成例の概略を示す斜視図であり、図６（ａ）は第１の電極（画素電極）４が形成された第１の基板２を示し、図６（ｂ）は第２の電極（対向電極）５が形成された第２の基板３を示し、図６（ｃ）は第１の基板２上に金属シール１１を挟んで第２の基板３を配置した状態を示している。

第１の基板２には、ガラス基板等の透明性基板上にＩＴＯ、またはＩＴｉＯによって画素電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第１の金属部材１２が成膜される。また、第２の基板３についても、第１の基板２と同様に、ガラス基板等の透明性基板上にＩＴＯ、またはＩＴｉＯによって対向電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第２の金属部材１３が成膜される。

ここで、金属シール１１は、第１の金属部材１２の金属面と第２の金属部材１３の金属面の生地を直接に接触させて接合させることによって構成される。第２の構成例の金属シール１１は、内部に液晶層を保持する側壁部分を構成する。この側壁部分は、全周が閉じられた枠状体を構成する。枠状体の上下は、第１の基板２および第２の基板３によって閉じられて液晶セルが構成される。

第２の構成例の金属シール１１は液晶を注入する、第１の構成例で示した注入口１４を備えず、全周にわたって閉じられた枠状体を構成している。

第２の構成例では、液晶セル内に設けられた電極を金属シール１１の外部に引き出す構成として絶縁膜６を備える。図６（ａ）に示す第１の電極４は、第１の金属部材１２の位置よりも外側まで電極が延びて引き出し電極４ａが引き出され、この電極と第１の金属部材１２との間には、両者が少なくとも重なる部分に絶縁膜６が形成される。この絶縁膜６によって、第１の電極４および引き出し電極４ａは金属シール１１の第１の金属部材１２と、電気的に非接触としている。

また、図６（ｂ）に示す第２の電極５は、金属シール１１の第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して引き出し電極５ａを外部に引き出している。この引き出し電極５ａは、金属シール１１の第２の金属部材１３と接触するが、第２の金属部材１３と接合する第１の金属部材１２は、前記したように絶縁膜６によって第１の電極４と電気的に絶縁されているため、第２の電極５と第１の電極４とが短絡することはない。

図６（ｃ）は、下側を第１の基板２とし、上側を第２の基板３とした状態を示している。

なお、図６に示す構成において、絶縁膜６は、第１の基板２と第１の金属部材１２との間に限らず、第２の基板３と第２の金属部材１３との間に設けてもよく、また、両方にもうけてもよい。

次に、本発明の第２の構成例の製造手順について、図７、８および図３のフローチャートを用いて説明する。

図７（ａ），（ｃ），（ｅ）は、第１の基板の製造手順の一部を示し、図７（ｂ），（ｄ），（ｆ）は、第２の基板の製造手順の一部を示している。ガラス基板にＩＴＯまたはＩＴｉＯを形成し、フォトリソグラフィで電極のパターンを形成し（Ｓ１）、形成したＩＴＯまたはＩＴｉＯのパターンを塩化第二鉄系エンチャントでエッチングする（Ｓ２）。図７（ａ）は、第１の基板２上に第１の電極（画素電極）４を形成した状態を示し、図７（ｂ）は、第２の基板３上に第２の電極（対向電極）５を形成した状態を示している。

次に、電極上に短絡防止用の絶縁膜６を形成する。ここでは、図７（ｃ）において、第１の電極（画素電極）４側に絶縁膜６を形成する例を示している。絶縁膜６は、第１の電極（画素電極）４上であって、少なくとも第１の金属部材１２が重なる位置に形成し、第１の電極（画素電極）４と第１の金属部材１２との間の短絡を防止する。なお、ここでは、図７（ｄ）において、第２の電極（対向電極）５側には絶縁膜６を形成しない例を示しているが、第１の電極４と同様に絶縁膜６を形成してもよい。

次に、Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金属膜を形成し、フォトリソグラフィによって枠状体のパターンの金属部材を形成し（Ｓ３）、形成した金属部材を酢酸を主成分とする混酸でエッチングする（Ｓ４）。

図７（ｅ）は、第１の基板２上に第１の金属部材１２を形成した状態を示している。第１の金属部材１２が第１の電極（画素電極）４と重なる部分には、絶縁膜６が間に設けられているため、第１の金属部材１２と第１の電極（画素電極）４が短絡することはない。これによって、第１の電極（画素電極）４の引き出し電極４ａを金属シール１１の外側に引き出すことができる。

また、図７（ｆ）は、第２の基板３上に第２の金属部材１３を形成した状態を示している。ここでは、第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して、引き出し電極５ａが引き出されている。ここでは、第２の金属部材１３と第２の基板３との間には絶縁膜は設けられていない例を示しているが、第１の基板２と同様に絶縁膜６を設ける構成としてもよい。なお、第１、第２の金属部材１２，１３の接合面には、Ｉｎ等の接着層を形成してもよい。

第１、第２の金属部材１２，１３を形成した後、各電極が形成された枠状体の内側部分に配向膜（図示していない）を形成する。

第２の構成例の金属シール１１は、液晶を液晶セル内に注入するための注入口を有していないため、滴下によって液晶を注入する。図４は、滴下による液晶の注入を説明するためのフローチャートである。

真空室内に金属部材を形成した基板を配置し（Ｓ１１）、基板上に液晶を滴下する（Ｓ１２）。液晶を滴下した後、真空室内を真空引きし、液晶を脱泡する。なお、液晶の量を制御することによって、初期状態を負圧あるいは正圧に制御することができる（Ｓ１３）。

上記によって形成された第１の基板２と第２の基板３のそれぞれの第１の金属部材１２と第２の金属部材１３の各金属面を接触させ、接触部分に超音波を印加して接触面の酸化膜を除去しながら、加圧して金属面同士を直接接合させる。また、加熱圧着することでも接合させることができる。

このとき、結合面となる金属部材の金属面上に、配向膜や滴下によって注入した液晶の余剰分が残留していた場合であっても、接触面への超音波の印加によって自然酸化膜と共に除去が行われる。また、この金属シールの形成は、真空中で行ってもよい（Ｓ１４）。

図８は、第２の構成例の断面状態を示している。図８（ａ）は、絶縁膜が形成されていない部分の断面状態を示し、図８（ｂ）は、絶縁膜が形成されている部分の断面状態を示している。

次に、図９，１０を用いて本発明の第３の構成例について説明する。第３の構成例は、一方の基板をガラス基板として、このガラス基板上に画素電極を形成し、他方の基板をシリコン基板とし、このシリコン基板上に対向電極を形成する構成であって、ガラス基板とシリコン基板と間に設ける金属シールは注入口を通して液晶の注入を行う構成である。

この第３の構成例は、一方の基板をシリコン基板とし、駆動回路等のＣＭＯＳ回路をこのシリコン基板に形成したＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）型の反射型表示素子を適用することができる。

図９は液晶光変調装置１の第３の構成例の概略を示す斜視図であり、図９（ａ）は第２の電極（対向電極）５が形成されたガラス基板からなる第２の基板３を示し、図９（ｂ）は第１の電極（画素電極）４が形成されたシリコン基板２Ａからなる第１の基板２を示し、図９（ｃ）は第１の基板２上に金属シール１１を挟んで第２の基板３を配置した状態を示している。

第１の基板２に相当するシリコン基板２Ａ上にＡｌ（アルミニウム）等によって画素電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第１の金属膜１２ａが成膜される。この第１の金属膜１２ａは、前記した第１の構成例における第１の金属部材１２と同様に、第２の金属部材１３と金属面を結合して金属シール１１を構成する部材を構成するが、第１の電極（画素電極）４のパターンと成膜処理によって同時に形成することができる。この成膜形成により、第１の金属膜１２ａの膜厚は第１の電極（画素電極）４と同じ膜厚に形成される。

一方、第２の基板３は、前記した第１、２の構成の第１の基板２と同様に、ガラス基板等の透明性基板上にＩＴＯ、またはＩＴｉＯによって対向電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第２の金属部材１３が成膜される。

金属シール１１は、第１の金属膜１２ａの金属面と第２の金属部材１３の金属面の生地の金属面を直接に接触させて接合させることによって構成される。第３の構成例の金属シール１１は、第１の構成例と同様に、内部に液晶層を保持する側壁部分を構成し、側壁部の一部は注入口を形成するための開口部を有した枠状体を形成する。この枠状体の上下は、第１の基板２および第２の基板３によって閉じられ液晶セルが構成される。

第３の構成例の金属シール１１は、第１の構成例と同様に、液晶を注入する注入口１４を備える。この注入口１４は、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３、あるいは、いずれか一方の一部に開口部を形成することで構成することができる。第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の両方が開口部を備える構成では、対向配置した際に両開口部の位置が合うように各開口部を形成しておく。これにより、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の金属面の生地を直接に接触させて接合させると、この開口部のみが接合されずに残って注入口１４が形成される。

また、いずれか一方が開口部を備える構成では、対向配置される他方側は開口部を備えず全周を閉じた構成とする。これにより、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の金属面の生地を直接に接触させて接合させると、一方の側の開口部のみにより注入口１４が形成される。なお、第１の金属膜１２ａの膜厚は、第２の金属部材１３の膜厚と比較して薄いため、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の両方に開口部を形成する構成、あるいは、一方のみに開口部を形成する場合には第２の金属部材１３側に開口部を形成する構成が、液晶の注入の容易性から適当である。

なお、図９では、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の両方に開口部を備える構成を示している。

また、図９において、第１の構成例と同様に、注入口１４は、金属部材の壁部の一部を外側に向かって突出させた壁部１４ａを備える。金属部材の枠状体は、その両端において突出した壁部１４ａを備え、この二つの壁部１４ａは間に挟む部分を開口部１４ｂとして形成する。この開口部１４ｂは、枠状体の内部と連通する。

また、注入口１４が備える突出部は、第１の構成例と同様に、液晶層への水分の侵入を低減させる効果を奏することができる。

この第３の構成例では、第２の電極５の引き出しを金属シール１１を用いて行いることによって第１の基板２側に導き、さらに、第１の電極４の引き出しおよび第１の基板２側に導かれた第２の電極５の導通を、シリコン基板２Ａの基板厚さ方向に形成されるビア（via）あるいはスルーホール等で呼ばれる導通路を通して行う。

そのため、この第３の構成例では、第１の基板２側の電極と第２の基板３側の電極とは、金属シール１１と通して短絡することがないため、第２の構成例に設けた絶縁膜は不要である。

図９（ｂ）に示す第１の電極４は、シリコン基板２Ａの基板厚さ方向に形成した導通路を通して引き出され、シリコン基板２Ａ側の回路あるいは配線に接続される。したがって、この第１の電極４は、第１の金属膜１２ａと接触しておらず、電気的に絶縁されている。

また、図９（ａ）に示す第２の電極５は、金属シール１１の第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して引き出し電極５ａを外部に引き出している。この引き出し電極５ａは、金属シール１１の第２の金属部材１３と接触するが、第２の金属部材１３と接合する第１の金属膜１２ａは、第１の電極４と電気的に絶縁されているため、第２の電極５と第１の電極４とが短絡することはない。

図９（ｃ）は、下側を第１の基板２とし、上側を第２の基板３とした状態を示している。

次に、本発明の第３の構成例の製造手順について、図１０および図５のフローチャートを用いて説明する。

図１０（ａ），（ｃ）は、第１の基板であるシリコン基板の製造手順の一部を示し、図１０（ｂ），（ｄ）は、第２の基板であるガラス基板の製造手順の一部を示している。

前記図３のフローチャートに示したＳ１〜Ｓ４の工程により、第２の基板３であるガラス基板に第２の電極５および第２の金属部材１３を形成する。図１０（ｂ）、（ｄ）は第２の基板３上に、第２の電極（対向電極）５と第２の金属部材１３を形成した状態を示している。ここでは、第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して、引き出し電極５ａが引き出されている。なお、第２の金属部材１３の接合面には、Ｉｎ等の接着層を形成してもよい（Ｓ６）。

一方、シリコン基板の製造では、シリコン基板２Ａ上に第１の電極（画素電極）４と第１の金属膜１２ａのパターンをフォトリソグラフィにより形成しエッチングする（Ｓ７）。

図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示すシリコン基板２Ａに、第１の電極（画素電極）４と第１の金属膜１２ａを形成した状態を示している。なお、第１の金属膜１２ａの接合面には、Ｉｎ等の接着層を形成してもよい。

第１の金属膜１２ａ、および第２の金属部材１３を形成した後、各電極が形成された枠状体の内側部分に配向膜（図示していない）を形成する。

上記によって形成された第１の基板２の第１の金属膜１２ａと第２の基板３の第２の金属部材１３の各金属面を接触させ、接触部分に超音波を印加して接触面の酸化膜を除去しながら、加圧して金属面同士を直接接合させる。また、加熱圧着することでも接合させることができる。この金属シール１１の形成は、真空中で行ってもよい（Ｓ８）。

第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３によって形成される金属シール１１によって構成される枠状体と、上下の第１、第２の基板２，３とによって、液晶層を保持する空間２０が形成される。この空間２０内に注入口１４を通して液晶を注入する（図９（ｃ））。液晶の注入後は、例えば、ＵＶエポキシ樹脂等の樹脂シール等によって注入口１４を封止する。

図１０（ｅ）は、第３の構成例の断面状態を示している。図１０（ｅ）において、第２の基板３であるガラス基板上に形成された第２の電極（対向電極）５は、その引き出し電極５ａが第２の金属部材１３と接触し電気的に接続されており、また、第２の金属部材１３と第１の金属膜１２ａとは金属面の生地同士を直接に接触させて結合によって接続されているため、第２の金属部材１３および第１の金属膜１２ａを介して第１の基板２であるシリコン基板２Ａ側に導通させることができる。シリコン基板２Ａには、基板の厚さ方向にビア（via）あるいはスルーホール等で呼ばれる導通路が形成され、この導通路を通して第１の金属膜１２ａからシリコン基板２Ａ内に形成した回路あるいは配線に接続される。また、シリコン基板２Ａ上に形成された第１の電極（画素電極）４についても、同様に導通路を通してシリコン基板２Ａ内に形成したＣＭＯＳ回路あるいは配線に接続される。

さらに、上記シリコン基板２Ａ内に導入された対向電極や画素電極からの信号は、外部に導出することもできる。

上記したようには、対向電極は金属シール１１を信号の導通路を兼ねることができるため、対向電極から信号を導出するための外部配線を不要とすることができる。

次に、図１１，１２を用いて本発明の第４の構成例について説明する。第４の構成例は、一方の基板をガラス基板として、このガラス基板上に画素電極を形成し、他方の基板をシリコン基板とし、このシリコン基板上に対向電極を形成する構成であって、ガラス基板とシリコン基板と間に設ける金属シールは注入口を有さず、液滴によって液晶の注入を行う構成である。

この第４の構成例は、第３の構成例と同様に、一方の基板をシリコン基板とし、駆動回路等のＣＭＯＳ回路をこのシリコン基板に構成したＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）型の反射型液晶光変調素子に適用することができる。

図１１は液晶光変調装置１の第４の構成例の概略を示す斜視図であり、図１１（ａ）は第２の電極（対向電極）５が形成された、ガラス基板からなる第２の基板３を示し、図１１（ｂ）は第１の電極（画素電極）４が形成された、シリコン基板２Ａからなる第１の基板２を示し、図１１（ｃ）は第１の基板２上に金属シール１１を挟んで第２の基板３を配置した状態を示している。

各基板上に形成される電極パターンは第３の構成例と同様であり、第１の基板２であるシリコン基板２Ａ上にＡｌ（アルミニウム）等によって画素電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第１の金属膜１２ａが成膜される。この第１の金属膜１２ａは、前記した第１の金属部材１２と同様に、第２の金属部材１３と金属面を結合して金属シール１１を構成する部材を構成するが、第１の電極（画素電極）４のパターンと成膜処理によって同時に形成することができる。この成膜形成により、第１の金属膜１２ａの膜厚は第１の電極（画素電極）４と同じ膜厚に形成される。

一方、第２の基板３は、前記した第１、２の構成の第１の基板２と同様に、ガラス基板等の透明性基板上にＩＴＯ、またはＩＴｉＯによって対向電極のパターンが形成され、さらに、Ａｌ（アルミニウム）等によって第２の金属部材１３が成膜される。

また、金属シール１１は、第１の金属膜１２ａの金属面と第２の金属部材１３の金属面の生地同士を直接に接触させて接合させることによって構成される。第４の構成例の金属シール１１は、第２の構成例と同様に、内部に液晶層を保持する側壁部分を構成し、側壁部は注入口を有さず、全周を閉じた枠状体を形成する。この枠状体の上下は、第１の基板２および第２の基板３によって閉じられ液晶セルが構成される。

この第４の構成例では、第３の構成例と同様に、第２の電極５の引き出しを金属シール１１を用いて行いることによって第１の基板２側に導き、さらに、第１の電極４の引き出しおよび第１の基板２側に導かれた第２の電極５の導通を、シリコン基板２Ａの基板厚さ方向に形成されるビア（via）あるいはスルーホール等で呼ばれる導通路を通して行う。

そのため、この第４の構成例においても、第１の基板２側の電極と第２の基板３側の電極とは、金属シール１１と通して短絡することがないため、第２の構成例に設けた絶縁膜は不要である。

図１１（ｂ）に示す第１の電極４は、シリコン基板２Ａの基板厚さ方向に形成した導通路を通して引き出され、シリコン基板２Ａ側の回路あるいは配線に接続される。したがって、この第１の電極４は、第１の金属膜１２ａと接触しておらず、電気的に絶縁されている。

また、図１１（ａ）に示す第２の電極５は、金属シール１１の第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して引き出し電極５ａを外部に引き出している。この引き出し電極５ａは、金属シール１１の第２の金属部材１３と接触するが、第２の金属部材１３と接合する第１の金属膜１２ａは、第１の電極４と電気的に絶縁されているため、第２の電極５と第１の電極４とが短絡することはない。

図１１（ｃ）は、下側を第１の基板２とし、上側を第２の基板３とした状態を示している。

次に、本発明の第４の構成例の製造手順について、図１２および図５，３のフローチャートを用いて説明する。

図１２（ａ），（ｃ）は、第１の基板であるシリコン基板の製造手順の一部を示し、図１２（ｂ），（ｄ）は、第２の基板である第２のガラス基板の製造手順の一部を示している。

前記図３のフローチャートに示したＳ１〜Ｓ４の工程により、第２のガラス基板に電極５および第２の金属部材１３を形成する。図１２（ｂ）、（ｄ）は第２の基板３上に、第２の電極（対向電極）５と第２の金属部材１３を形成した状態を示している。ここでは、第２の金属部材１３と第２の基板３との間を通して、引き出し電極５ａが引き出されている。なお、第２の金属部材１３の接合面には、Ｉｎ等の接着層を形成してもよい（Ｓ６）。

一方、シリコン基板の製造では、シリコン基板２Ａ上に第１の電極（画素電極）４と第１の金属膜１２ａのパターンをフォトリソグラフィにより形成しエッチングする（Ｓ７）。

図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示すシリコン基板２Ａに、第１の電極（画素電極）４と第１の金属膜１２ａを形成した状態を示している。なお、第１の金属膜１２ａの接合面には、Ｉｎ等の接着層を形成してもよい。

第１の金属膜１２ａ、および第２の金属部材１３を形成した後、各電極が形成された枠状体の内側部分に配向膜（図示していない）を形成する。

第４の構成例の金属シール１１は、液晶を液晶セル内に注入するための注入口を有していないため、滴下によって液晶を注入する。この滴下による液晶注入は、前記図３で示したフローチャートと同様の手順で行うことができ、真空室内に金属部材を形成した基板を配置し（Ｓ１１）、基板上に液晶を滴下した後（Ｓ１２）、真空室内を真空引きして液晶を脱泡する（Ｓ１３）。

この後、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の各金属面を接触させ、接触部分に超音波を印加して接触面の酸化膜を除去しながら、加圧して金属面同士を直接接合させる。また、加熱圧着することでも接合させることができる。このとき、結合面となる金属部材の金属面上に、配向膜、液晶の残留分、自然酸化膜が存在した場合であっても、接触面への超音波の印加によって除去される。この金属シールの形成は、真空中で行ってもよい（Ｓ１４）。

図１２（ｅ）は、第４の構成例の断面状態を示している。図１２（ｅ）に示す構成は、図１０に示した第３の構成例と同様であり、第２の基板３であるガラス基板上に形成された第２の電極（対向電極）５は、その引き出し電極５ａが第２の金属部材１３と接触し電気的に接続されており、また、第２の金属部材１３と第１の金属膜１２ａとは金属面の直接結合によって接続されているため、第２の金属部材１３および第１の金属膜１２ａを介して第１の基板であるシリコン基板２Ａ側に導通させることができる。シリコン基板２Ａには、基板の厚さ方向にビア（via）あるいはスルーホール等で呼ばれる導通路が形成され、この導通路を通して第１の金属膜１２ａからシリコン基板２Ａ内に形成した回路あるいは配線に接続される。また、シリコン基板２Ａ上に形成された第１の電極（画素電極）４についても、同様に導通路を通してシリコン基板２Ａ内に形成したＣＭＯＳ回路あるいは配線に接続される。

さらに、上記シリコン基板２Ａ内に導入された対向電極や画素電極からの信号は、外部に導出することもできる。

上記したようには、対向電極は金属シール１１を信号の導通路を兼ねることができるため、対向電極から信号を導出するための外部配線を不要とすることができる。

第５の構成例は、配向膜を設ける範囲が異なる他は、第４の構成例と同様である。第４の構成例では、配向膜を金属シール１１の内側に形成するのに対して、第５の構成例は、配向膜を基板全体に形成する。

図１３は、第５の構成例の基板の製造手順を説明するための図である。図１３（ａ）において、第１の電極（画素電極）４と第１の金属膜１２ａが形成された第１の基板２であるシリコン基板２Ａ上の基板全面に配向膜７を形成し、また、第２の電極（対向電極）５と第２の金属部材１３が形成された第２の基板３であるガラス基板上の基板全面に配向膜７を形成する。

図１３（ｂ）において、上記の各第１、第２の基板２，３を内側面を対向させ、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３とを位置合わせして接触させ、超音波を印加すると共に加圧し、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の金属面を直接接合させる。

このとき、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の金属面上に形成された配向膜７は、超音波によって除去される。なお、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３の金属面以外の、例えば、側壁部分に形成された配向膜は除去されることなく残るが、この残余の配向膜は、第１の金属膜１２ａと第２の金属部材１３との接合に関与しないため、金属シール１１の形成には支障はない。

図１４は、第３〜５の構成例において、対向電極の導通を金属シールを導通部として行う場合の一構成例を示している。

図１４（ａ）に示す断面図において、ベース１８上のシリコン基板２ＡにはＣＭＯＳ回路１５が形成される。この回路１５と第１の電極４との間の導通は、シリコン基板２Ａの厚さ方向に形成された導通路を通して行われる。また、回路１５と第２の電極５との間の導通は、金属シール１１を構成する第２の金属部材１３と第１の金属膜１２ａを通し、さらに、シリコン基板２Ａの厚さ方向に形成された導通路を通して行われる。

各電極からの信号は、回路１５内に形成された配線を通して外部に導出され、ＦＰＣ等の外部配線１６を介して外部端子１７に導くことができる。

図１４（ｂ）は、液晶光変調装置１と外部端子１７、およびこれらの間を結ぶ外部配線１６を示している。

次に、本発明の液晶光変調装置を多層構造とする例について図１５，１６を用いて説明する。

この多層構造は、対向する基板と金属シールとの組み合わせを一単位として、積層する構成である。

ガラス基板２１の上に電極２２を形成し（図１５（ａ））、この上に低屈折率と高屈折率の膜を積層して形成される機能性誘電体膜である誘電体層２３を選択的に設け（図１５（ｂ））、金属部材の金属シール２４を形成する（図１５（ｃ））。誘電体層２３および金属シール２４の上部に配向膜２５を形成した後（図１５（ｄ））、液晶２６を滴下する（図１５（ｅ））。

上記と同様に工程によって、シリコン基板３１上に電極３２，誘電体層３３，金属部材の金属シール３４，および配向膜３５を設けて液晶を滴下したものを用意し、金属部材の金属シール２４と金属シール３４の金属面が接触するようにガラス基板２１上にシリコン基板３１を重ねる（図１５（ｆ））。

金属シール２４と金属シール３４の接触した金属面の部分に超音波を印加しながら加圧して接合する。このとき、金属面部分の配向膜２５，３５は超音波によって除去される（図１５（ｇ））。この後、シリコン基板３１を除去し（図１５（ｈ））、誘電体層３３上に金属部材の金属シール４４を形成する（図１５（ｉ））。誘電体層３３および金属部材の金属シール４４の上部に配向膜４５を形成した後（図１５（ｊ））、液晶４６を滴下する（図１６（ａ））。

前記と同様に工程によって、ガラス基板５１上に電極５２，誘電体層５３，金属部材の金属シール５４，および配向膜５５を設けて液晶を滴下したものを用意し、金属シール４４と金属シール５４の金属面が接触するようにガラス基板５１を重ねる（図１６（ｂ））。金属シール４４と５４の接触した金属面の部分に超音波を印加しながら加圧して接合する。このとき、金属面部分の配向膜４５，５５は超音波によって除去される（図１６（ｃ））。

なお、上記した例は、液晶セルを２段で重ねる構成を示しているが、中間に重ねる基板をシリコン基板とすることで、複数段重ねた多層構造を形成することができる。また、図１５（ｈ）の工程において、シリコン基板３１を除去して誘電体層３３を露出させた際に、誘電体層２３と誘電体層３３との間には液晶２６が存在しているので、その誘電体層３３の変形を極力少なくすることができる。それによって、複数層の液晶層を誘電体層を挟んで順次積層配置することが可能となる。

上述したシール構成は、第１の基板に形成された金属材料からなる第１の金属部材と、第２の基板に形成された金属材料からなる第２の金属部材において、両金属部材の生地の金属面同士が直接に接触して接合するものである。

本発明のシール構成は、上述した第１の構成の他に、金属シールと樹脂シールとを組み合わせた第２の構成とすることもできる。第２のシール構成は、例えば、主成分をＡｌとするメタルガスケットを用いて、シール機能と基板間の間隔を所定距離に保持するギャップ保持機能とを兼用させる、金属と樹脂のハイブリッド構成である。

以下、図１７〜図２１を用いて第２のシール構成について説明する。なお、図１７は第２のシール構成例を示す断面図であり、図１８は第２のシール構成により積層構造を形成する手順の一例を説明するための図であり、図１９は第２のシール構成により積層構造を形成する別の手順を説明するための図である。また、図２０、２１は、滴下法による液晶注入によって多層構造の液晶光変調装置を形成する手順を説明するための図である。

図１７（ａ）において、第１の基板２上には第１の電極（画素電極）４が形成され、第２の基板３上には第２の電極（対向電極）５を形成され、さらに、第１の基板２上にはシール９０が形成される。シール９０は、金属シール９１と樹脂シール９２から構成される。

第１の基板２上に第１の電極（画素電極）４および第２の基板３上に第２の電極（対向電極）５は、図２および図３のフローチャートで示したしたように、ガラス基板にＩＴＯまたはＩＴｉＯを形成し、フォトリソグラフィで電極のパターンを形成し、形成したＩＴＯまたはＩＴｉＯのパターンを塩化第二鉄系エンチャントでエッチングすることで形成することができる。

次に、Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金属膜を形成し、フォトリソグラフィによって枠状体のパターンの金属部材を形成し、形成した金属部材を酢酸を主成分とする混酸でエッチングして金属シール９１を形成する。このとき、図２に示した構成と同様に、金属部材に開口部を形成し、この開口部を通して引き出し電極が引き出す構成としてもよい。図１７では、開口部および引き出し電極は示していない。その後、各電極４，５が形成された枠状体の内側部分に配向膜（図示していない）を形成する。

形成した金属シール９１上に、金属シール９１を覆うように、樹脂シール９２を金属シール９１の幅よりも幅広に形成する。

上記によって形成された第１の基板２のシール９０において、その上端部分と第２の基板３に形成された金属シールの金属面（図示していない）を接触させ、接触部分に超音波を印加して、金属シール９１の上端を覆っている樹脂シール９２を除くと共に、接触面の酸化膜を除去しながら、加圧して金属面の生地同士を直接に接触させて接合させる（図１７（ｂ））。また、加熱圧着することでも接合させることができる。この金属シールの形成は、真空中で行ってもよい。

第２の基板３に形成された金属シールの金属面（図示していない）と金属シール９１は、第１の基板２と第２の基板３とを接合させてシール機能を奏すると共に、第１の基板２と第２の基板３との間の隙間間隔を所定距離に保持するギャップ保持の機能も奏する。また、樹脂シール９２は、金属シール９１の接合面を除いた周囲において基板２，３と接着することで、基板とシール９０との接着状態を向上させ、両基板間の固定をより良好なものとする。

このシール９０によって構成される枠状体と、上下の第１、第２の基板２，３とによって、液晶層を保持する空間が形成される。この空間内に注入口（図示していない）を通して液晶を注入し、液晶の注入後は、例えば、ＵＶエポキシ樹脂等の樹脂シール等によって注入口を封止する。

あるいは、このシール９０によって開放端を有さない枠状体を形成し、接合前に上下の第１、第２の基板２，３とシール９０によって形成される空間内に液晶を滴下してもよい。このとき、余分な液晶はシール９０からはみ出るが、加圧接合時にシール９０上の液晶は、前記したように樹脂シールと共に除去される。

この構成によれば、樹脂のみを用いたシールでは防ぐことができなかった内部の液晶層への水分の浸入を防ぐことができ、液晶装置の信頼性を高めることができる。

図１８は、多層構造の第１の例である。この多層構造の例では、各層において、図１７に示す構成による加圧接合を行い、これを順に積層させることで構成するものである。

図１８（ａ），（ｂ）は、第１の基板８１と第２の基板８３とを、金属シール９１と樹脂シール９２からなるシール９０ａによって接合することで形成される第１層を示している。なお、図１８は、２層構造の例を示している。

この第１層の構成および接合過程は、前記した図１７（ａ），（ｂ）と同様とすることができる。なお、第１の基板８１には電極８２が設けられ、第２の基板８３には電極８４が設けられている。

次に、第２の基板８３の上方に第３の基板８５を重ねて第２層を形成する。図１８（ｃ），（ｄ）は、第１の基板８１と第２の基板８３とがシール９０ａで接合された第１層部分を示している。この第１層の構成および接合過程は、前記した図１７（ａ），（ｂ）と同様とすることができる。

第２層を第２の基板８３の上に形成するために、図１８（ｃ）に示すように、第２の基板８３の電極８４と反対側の面に金属シール９３を形成し、さらに、この金属シール９３を覆うように樹脂シール９４を設け、シール９０ｂを形成する。なお、第２の基板８３には、シール９０ｂと共に電極８６が設けられている。

第２の基板３上に形成したシール９０ｂの上端に、第３の基板８５に形成された金属シールの金属面（図示していない）を接触させ、接触部分に超音波を印加して、金属シール９３の上端を覆っている樹脂シール９４を除くと共に、接触面の酸化膜を除去しながら、加圧して金属面の生地同士を直接に接触させて接合させる（図１８（ｄ））。また、加熱圧着することでも接合させることができる。

図１９は、多層構造の第２の例である。この多層構造では、各層において、シールを挟んで基板を重ねて積層構造を形成した後、シールと基板との各接触部分を加圧することによって接合を行う例である。なお、図１９は、２層構造の例を示している。

第１の基板８１上に電極８２と金属シール９１を形成し、さらに金属シール９１を覆うように樹脂シール９２を設ける。金属シール９１と樹脂シール９２はシール９０ａを形成する。また、同様にして、第２の基板８３上に電極８６と金属シール９３を形成し、さらに金属シール９３を覆うように樹脂シール９４を設ける。金属シール９３と樹脂シール９４はシール９０ｂを形成する。また、第２の基板８３には、第１の基板８１の電極８２と対向する電極８４を、電極８６と反対側の面に形成しておく。第３の基板８５には、第２の基板８３の電極８６と対向する電極８８を形成しておく。

第１の基板８１上に第２の基板８３を重ね（図１９（ａ））、第１の基板８１に形成したシール９０ａの上に第２の基板８３に形成された金属シールの金属面（図示していない）を重ねる（図１９（ｂ））。さらに、第２の基板８３上に第３の基板８５を重ね、第２の基板８３に形成したシール９０ｂの上に第３の基板８５に形成された金属シール（図示していない）の金属面を重ねる（図１９（ｃ））。

シール９０ａ，９０ｂを挟んで第１の基板８１，第２の基板８３、および第３の基板８５を重ねた後、接触部分に超音波を印加して、金属シール９１，９３の上端を覆っている樹脂シール９２，９４を除くと共に、接触面の酸化膜を除去しながら、加圧して金属面の生地同士を直接に接触させて接合させる（図１９（ｄ））。また、加熱圧着することでも接合させることができる。

図２０，２１は、液晶光変調装置を多層構造により形成する例である。この多層構造は、前記図１５，１６で示したように、対向する基板とシールとの組み合わせを一単位とし、滴下によって液晶注入を行う例である。

ガラス基板２１の上に電極２２を形成し（図２０（ａ））、この上に低屈折率と高屈折率の膜を積層して形成される機能性誘電体膜である誘電体層２３を選択的に設け（図２０（ｂ））、金属部材から成る金属シール２４を形成し、さらに、この金属シール２４を覆うように樹脂材からなる樹脂シール２７を設けることによってシール２８を形成する（図２０（ｃ））。誘電体層２３およびシール２８の樹脂シール２７の上部に配向膜２５を形成した後（図２０（ｄ））、液晶２６を滴下する（図２０（ｅ））。

上記と同様に工程によって、シリコン基板３１上に電極３２，誘電体層３３，金属シール（図示しない），および配向膜３５を設けたものを用意し、シール２８と誘電体層３３上に形成した金属シールの金属面（図示していない）が接触するようにガラス基板２１上にシリコン基板３１を重ねる（図２０（ｆ），（ｇ））。

シール２８の上端部分と誘電体層３３に形成された金属シールの金属面（図示していない）との接触部分に超音波を印加しながら加圧して接合する。このとき、シール２８の樹脂シール２７および配向膜２５，３５は超音波によって除去され、金属シール２７の金属面と誘電体層３３上に形成された金属シールの金属面（図示していない）とは直接接触する（図２０（ｈ））。この後、シリコン基板３１を除去し、誘電体層３３上に金属部材から成る金属シール３４を形成し、さらに、この金属シール３４を覆うように樹脂材からなる樹脂シール３７を設けることによってシール３８を形成する（図２０（ｉ））。電極３２，誘電体層３３およびシール３８の樹脂シール３７の上部に配向膜４５を形成した後（図２０（ｊ））、液晶４６を滴下する（図２１（ａ））。

前記と同様に工程によって、ガラス基板５１上に電極５２，誘電体層５３，金属シール（図示していない），および配向膜５５を設けてたものを用意し、シール３８と誘電体層５３上に形成した金属シールの金属面（図示していない）が接触するようにシリコン基板５１を重ねる（図２１（ｂ））。

シール３８の上端部分と誘電体層５３の金属シールの金属面（図示していない）との接触部分に超音波を印加しながら加圧して接合する。このとき、シール３８の樹脂シール３７および配向膜４５，５５は超音波によって除去され、金属シール３７の金属面と誘電体層５３上の金属シールの金属面（図示していない）とは直接接触する（図２１（ｃ））。

以上、本発明の液晶光変調装置について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る液晶光変調装置は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

本発明の液晶光変調装置の第１の構成例を説明するための概略斜視図である。 本発明の液晶光変調装置の第１の構成例を説明するための断面図および平面図である。 ガラス基板の場合の製造手順を説明するためのフローチャートである。 ＬＯＣＳに場合の製造手順を説明するためのフローチャートである。 滴下による液晶注入の手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の液晶光変調装置の第２の構成例を説明するための概略斜視図である。 本発明の液晶光変調装置の第２の構成例を説明するための断面図である。 本発明の液晶光変調装置の第２の構成例を説明するための平面図である。 本発明の液晶光変調装置の第３の構成例を説明するための概略斜視図である。 本発明の液晶光変調装置の第３の構成例を説明するための断面図および平面図である。 本発明の液晶光変調装置の第４，５の構成例を説明するための概略斜視図である。 本発明の液晶光変調装置の第４，５の構成例を説明するための断面図および平面図である。 第５の構成例の基板の製造手順を説明するための図である。 第３〜第５の構成例において、対向電極の導通を金属シールを導通部として行う場合の一構成例を示す図である。 本発明の液晶光変調装置を多層構造とする例を説明するための図である。 本発明の液晶光変調装置を多層構造とする例を説明するための図である。 本発明の第２のシール構成例を示す断面図である。 本発明の第２のシール構成により積層構造を形成する手順の一例を説明するための図である。 本発明の第２のシール構成により積層構造を形成する別の手順を説明するための図である。 本発明の滴下法による液晶注入によって多層構造の液晶光変調装置を形成する手順を説明するための図である。 本発明の滴下法による液晶注入によって多層構造の液晶光変調装置を形成する手順を説明するための図である。 金属膜の間にハンダ等の低融点金属を介在させるシール構成の一例である。

符号の説明

１ 液晶光変調装置
２ 第１の基板
３ 第２の基板
４ 第１の電極
４ａ 引き出し電極
５ 第２の電極
５ａ 引き出し電極
６ 絶縁膜
７ 配向膜
１１ 金属シール
１２ 第１の金属部材
１２ａ 金属膜
１３ 第２の金属部材
１４ 注入口
１４ａ 壁部
１４ｂ 開口部
１５ ＣＭＯＳ回路
１６ 配線
１７ 外部端子
１８ ベース
２１ ガラス基板
２２ 電極
２３ 誘電体層
２４ 金属シール
２５ 配向層
２６ 液晶
２７ 樹脂シール
２８ シール
３１ シリコン基板
３２ 電極
３３ 誘電体層
３４ 金属シール
３５ 配向層
３７ 樹脂シール
３８ シール
４５ 配向膜
４６ 液晶
５５ 配向膜
８１ 第１の基板
８２，８４，８６ 電極
８３ 第２の基板
８５ 第３の基板
９０，９０ａ，９０ｂ シール
９１，９３ 金属シール
９２，９４ 樹脂シール

Claims (18)

1. 第１の電極パターンを有する第１の基板と、
   第２の電極パターンを有する第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板との間に挟まれて配置されるシールとを備え、
   前記シールは、前記第１の基板に枠状に形成された金属材料からなる第１の金属部材と、前記第２の基板に枠状に形成された金属材料からなる第２の金属部材において、両金属部材の生地の金属面同士が直接に接触して接合してなる枠状の金属シールを備え、
   当該枠状の金属シールは、前記第１の電極パターンと第２の電極パターンを内側にして対面させてなる両電極パターン間を所定距離に保持し、当該電極パターン間に液晶層を配する空間を形成することを特徴とする液晶光変調装置。
2. 前記金属シールの周囲を覆う樹脂シール部をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の液晶光変調装置。
3. 前記第１と第２の金属部材は、共にアルミニウムを主成分とする金属材料で形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の液晶光変調装置。
4. 前記第１の基板は、シリコン基板であり、前記第１の電極パターンは、前記シリコン基板の厚さ方向に形成した導通路を通して引き出され、回路あるいは配線に接続されることを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
5. 前記第１の基板と第２の基板とシールとの積層体を一構成単位とし、当該積層体を積層方向に複数重ねて多層に積層させることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
6. 前記多層積層において、隣接する積層体間の一方の積層体が備える第１の基板と他方の積層体が備える第２の基板を共通する１つの基板で構成することを特徴とする、請求項５に記載の液晶光変調装置。
7. 前記第１の電極パターンは画素電極であり、第１の金属部材と前記画素電極は、同じ膜厚で形成されてなることを特徴とする、請求項１から請求項６の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
8. 前記シールは側部の全周が閉じられた枠状体であり、
   当該枠状体の側部は、前記第１の金属部材の側壁、あるいは前記第１の金属部材の側壁及び前記第２の金属部材の側壁によって枠状体の内外を閉じ、
   当該枠状体の上部および下部は、前記第１の基板及び前記第２の基板で閉じられることを特徴とする、請求項１から請求項７の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
9. 前記液晶層は、前記枠状体のシール内へ滴下法にて封入されることを特徴とする、請求項８に記載の液晶光変調装置。
10. 前記シールは、その側部を、前記第１の金属部材の側壁、あるいは前記第１の金属部材の側壁及び前記第２の金属部材の側壁によって枠状体の内外を一部の開口部を除いて閉じることで形成し、
    前記開口部により液晶を枠状体内に注入する注入口を形成することを特徴とする、請求項１から請求項７の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
11. 前記開口部には、前記第１または第２の電極パターンの一部をシール外に導出する引き出し電極を形成することを特徴とする、請求項１０に記載の液晶光変調装置。
12. 前記第１または第２の電極パターンは、前記シールの内部から外部に電極を延長して引き出し電極を形成し、
    当該引き出し電極と前記金属シールとの間に絶縁膜を設け、当該引き出し電極と金属シールとの間を絶縁することを特徴とする、請求項１から請求項１０の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
13. 前記第２の電極パターンは、基板上において前記金属シールの内部から外部に電極を延長して引き出し電極を形成し、
    当該引き出し電極上に前記金属シールを形成することによって、前記引き出し電極と前記金属シールとの間を電気的に接続し、
    当該金属シールを形成する金属部材を通して、前記第２の電極パターンを、他方の電極パターンが形成される基板側に導通させることを特徴とする、請求項１から請求項１０の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
14. 前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とのそれぞれが接触している状態の金属面へ、超音波の印加と加圧とを行うことにより接合することを特徴とする、請求項１から請求項１０の何れか一つに記載の液晶光変調装置。
15. 前記第１の金属部材と前記第２の金属部材との接合面は、超音波の印加により無酸化膜状態で接合されることを特徴とする、請求項１４に記載の液晶光変調装置。
16. 第１の電極パターンを有する第１の基板と、
    第２の電極パターンを有する第２の基板と、
    前記第１の基板と第２の基板との間に挟まれて配置されるシールとを備える液晶光変調装置の製造方法であって、
    前記第１の基板上に金属材料からなる枠状の第１の金属部材を形成し、
    前記第２の基板上に金属材料からなる枠状の第２の金属部材を形成し、
    前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とを対向させて接触状態とし、
    前記接触状態の金属面を加圧する工程によって、両金属部材の生地の金属面同士が直接に接触して接合し枠状の前記シールとして金属シールを形成することを特徴とする、液晶光変調装置の製造方法。
17. さらに、第１の基板上に、第１の金属部材の外周を覆う樹脂材からなる樹脂シール部を設ける工程を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の液晶光変調装置の製造方法。
18. 前記加圧する工程において、少なくとも加圧部分に超音波を印加し、前記接触面の酸化膜を除去することを特徴とする、請求項１６または１７に記載の液晶光変調装置の製造方法。

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