KR101029424B1 - 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치 및 상기 장치를 제조하기 위한 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전압을 공급하여 물리적 특성, 광학적 특성을 변화시키고 응력 또는 방사에 의해 전기적 특성을 변화시킬 수 있는 유체 또는 민감성 재료를 유지하기 위한 체적(8)을 형성하는 한 개이상의 장치(2,30,48)를 제조하고, 상기 장치(2,30,48)가 서로 일정한 거리를 유지하는 한 개이상의 제 1 전방 기질(4,38,56) 및 한 개이상의 제 2 후방 기질(6,32,50)을 포함하며, 상기 두 개의 기질(6,32,50,4,38,56)들이 상기 민감성 매체 또는 유체를 유지하기 위한 체적(8)을 형성하는 밀봉조인트(24,46,72)에 의해 연결되고, 상기 장치(2,30,48)를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것이고,

한 개이상의 벽(12,44,66)을 구성하고, 상기 벽의 내측 횡방향표면을 통해 상기 벽은 상기 기질(6,32,50)들중 한 개위에 상기 민감성 매체 또는 유체를 유지하기 위한 체적(8)을 형성하며,

상기 제 2 기질(4,38,56)을 제 1 기질(6,32,50)을 연결하고,

상기 벽(12,44,66)의 외측 횡방향표면 및 중첩된 두 개의 기질(6,32,50,4,38,56)들에 의해 형성된 간격(22)의 적어도 일부분이 간격내부로 유동할 수 있는 밀봉재료에 의해 점유될 때까지 상기 밀봉재료를 안내하며,

밀봉재료가 밀봉프레임(26,46,72)을 형성하도록 밀봉재료를 고형화하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치 및 상기 장치를 제조하기 위한 제조방법{METHOD FOR PRODUCTION OF A DEVICE DEFINING A VOLUME FOR RETAINING A FLUID OR A SENSITIVE MATERIAL}

본 발명은 전기화학적 표시장치 셀 또는 전기화학적 광전셀들과 같은 장치를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 "Micro Electro Mechanical System" 또는 "MEMS"로 잘 알려진 마이크로-시스템에 관한 것이다.

광전셀에 관한 공지된 제 1 범주로서 반도체재료의 연결부에서 나타나는 광전효과를 이용하여 광선이 전기로 변환된다. 반도체재료는 광선의 흡수작용 및 결과적인 전기적 충전(전자 및 정공)을 분리하는 기능을 수행한다. 상기 재료는 상당한 순도를 가져야 하고 결함이 없어야 하고 전자 및 정공은 분리되기 전에 재결합된다.

본 발명은 전기화학적 셀이라고 하는 광전셀들에 관한 제 2 형태에 관한 것이며, 상기 광전셀은 일반적으로 반도체재료의 금지된 밴드폭에 기인하여 가시광선에 민감하지 않고 단지 근접 자외선에서 흡수하기 시작하는 반도체재료를 포함한다. 입사하는 광자 및 광자에 근접한 전자사이에서 변환율을 허용하는 전이금속화합물과 같은 채색매체의 흡수에 의해 상기 재료가 감지된다. 광자의 흡수에 의해 여기된 후에 채색매체가 전자를 반도체재료의 전도밴드로 이동시킨다. 반도체재료의 중심에 형성된 전기장에 의해 전자가 추출될 수 있다. 전자를 전달한 후에 채색매체가 기초적인 산화상태로 귀환한다. 반도체재료의 전도밴드내에 전자 및 산화된 채색매체위에 정공사이의 재결합은 조정매체에 의해 산화채색매체의 감소보다 상대적으로 느리게 이루어진다. 그 결과 차지(charge)분리가 효율적이다.

상기 형태의 셀들은 투명한 제 1 전방 기질 및 투명하거나 불투명할 수 있는 제 2 후방 기질을 포함한다. 상기 두 개의 기질들은 서로 마주보는 표면위에서 카운터 전극이라고 하는 제 1 전극 및 광전극이라고 하는 제 2 전극을 포함한다. 상기 전극들이 전기공급회로에 연결되고 종래기술에 따라 인듐/주석산화물 또는 안티몬/주석산화물과 같은 투명성 및 전도성을 가진 산화물의 박층형태로 제조된다.

밀봉프레임의 주변부를 따라 연장구성되는 밀봉재료에 의해 상기 두 개의 기질들이 서로 연결된다. 상기 밀봉프레임은 기질들중 한 개위에서 층들내에 증착되는 반도체재료를 유지하기 위한 밀봉상태의 체적 및 상기 조정매체를 포함한 전극을 형성한다.

본 발명은 또한 전기광학적 셀들 특히 전기화학적 광전셀과 같은 액정 셀에 관한 것이고,

상부면이 셀의 전방면을 형성하고 투명한 제 1 전방 기질,

하부면이 상기 셀의 후방면을 형성하며 투명하거나 불투명할 수 있는 제 2 후방 기질,

마주보는 상태로 한 개이상의 전극들을 형성하는 표면들을 포함한 기질들을 가지고, 상기 기질들이 표시장치 제어회로와 연결되고, 선택된 전극들에 적합한 전압을 제공하여 광학활성매체의 전달 또는 반사특성을 변화시키고,

광학활성의 매체를 유지하기 위한 밀봉상태의 체적을 형성하는 밀봉프레임과 연결되는 기질들을 가지며,

각각의 전극 및 표시장치 제어회로사이의 전기적 연결을 설정하기 위한 연결수단을 가진다.

밀봉프레임에 의해 셀의 변부들이 밀봉상태로 유지되어, 셀들에 의해 구속된 활성매체가 효과적으로 유지되고 상기 매체가 셀들의 영속성을 위험하게 할 수 있는 가스확산현상과 주위대기로부터 보호된다.

일반적으로 스크린 프린팅에 의해 밀봉프레임이 증착되고, 스크린 프린팅 단계가 제공될 때 이미 증착된 전기적 연결부 또는 이격장치와 같이 모든 취성구조체가 상기 방법에 의해 회복할 수 없게 손상될 수 있다. 예를 들어, 나일론 또는 스테인레스강으로 제조되고 작업자 또는 기계를 이용하여 작동되는 스퀴지(squeegee)를 이용하여 매우 미세한 메쉬(mesh)를 가진 방해받지 않는 구조의 스크린 메쉬를 통해 페이스트와 같은 끈기를 가진 재료를 증착하여 상기 스크린 프린팅 기술이 제공되고, 정렬층, 이격막대 또는 전기적 연결부들과 같이 이미 증착된 근접 구조체들을 손상시킬 수 있는 상당한 기계적 응력이 상기 기술에서 발생된다.

공지된 바와 같이, 상기 이격장치는 셀에 구성된 두 개의 기질들사이에서 일정한 공간을 유지하고 기질들의 충분한 기계적 강성을 제공한다. 종래기술에 의하면, 두 개의 기질들중 한 개가 제위치에 배열되기 전에 다른 한 개위에 분포되고 완전히 조정된 기하학적 크기를 가진 볼(ball)들 또는 불연속의 섬유들에 의해 두 개의 기질들사이의 거리가 유지된다. 상기 기술이 가지는 문제점에 의하면, 비용이 많이 들고 표시장치의 외관에 부정적인 영향을 주면서 매트릭스 표시장치의 픽셀들의 중심에서 광학적 확산중심을 형성할 수 있는 볼들이 임의로 위치설정된다. 상기 기질들 중 한 개위에 목표두께를 가진 포토레지스트 재료의 층을 증착하여 구해진 연속 이격장치들로 상기 볼들을 대체하고, 다음에 상기 층이 목표 이격장치의 형상을 제공하도록 구성되는 것이 제안된다. 상기 제안에 의하면, 특정형태의 액정들에 필요한 기계적 강성이 보장된다. 또한 광학확산 현상이 방지되는 반면, 픽셀들의 외부에서 미리 선택된 위치들에서 이격장치들이 선택적으로 증착되는 한 이격장치의 외관이 손상된다. 포토리소그라피에 의해 형성되는 이격장치들은 두 개의 기질들이 서로 조립될 수 있는 접착력을 가진다.

본 발명이 관련되고 광학적으로 또는 전기광학적으로 활성을 가진 매체를 가진 셀들의 적합한 작업에서 상기 이격장치들은 특히 중요한 역할을 가진다. 그러나 상기 이격장치들이 포토레지스트로 구성될 때, 상기 밀봉프레임을 스크린 프린팅의 증착작업동안 상기 이격장치들은 완전히 손상될 수 있다.

밀봉프레임을 위한 스크린 프린팅의 증착기술에 관한 또 다른 문제점에 의하면, 프레임의 최종치수를 정밀하게 제어하는 것이 곤란하다. 상부의 기질이 하부의 기질위에 제공될 때, 밀봉재료가 압축되고 작용하는 압력에 의해 퍼지는 특성을 가져서, 밀봉프레임의 폭은 단지 십분의 일미터의 정밀도로 제어될 뿐이다. 또한 액정과 접촉하고 스크린 프린팅에 의해 증착되는 밀봉프레임의 내측장벽은 불규칙한 형상을 가져서, 전극들이 서로 중첩되는 것을 방지하기 위하여 상기 프레임들은 전극들로부터 충분한 거리를 두고 배열되어야 한다. 연결부가 형성되는 셀의 변부들 및 셀의 활성영역사이에 충분히 큰 공간이 존재하면 상기 문제는 허용될 수 있다. 그러나 셀의 표시장치 영역의 표면을 최적화하고 부피문제를 해결하기 위하여 커넥터 기술을 위한 데드(dead)영역의 크기를 감소시킬 때, 스크린 프린팅 기술에 의해 제공되는 정밀도는 불충분해진다.

본 발명은 압력센서들, 마이크로 펌프들 또는 액체의 유동을 조정하여 형성하기 위한 마이크로 믹서와 같은 유체형태의 마이크로-시스템에 관한 것이다. 상기 마이크로 구조체는 액정 표시장치 셀 및 전기화학적 광전셀과 매우 유사하다. 특히 일정한 거리를 두고 서로 떨어진 두 개의 기질들을 가지고, 기질들사이에 채널들이 배열된다. 상기 채널들내부에 액체 또는 가스 유체가 유동하고, 상기 채널은 종래기술에 의해 상기 기질들의 체적내에 에칭된다. 예를 들어, 아노드 용접에 의해 기질들이 조립되는 동안 상기 기질들을 제조하기 위해 이용되는 재료의 특성이 용접온도 및 제공되는 전압과 관련하여 다수의 제약을 가진다. 용접작업이전에 이미 기질들위에 증착된 구조체들이 상기 제약에 의해 손상될 수 있다.

본 발명의 목적은 이미 셀내부에 증착된 요소들의 손상위험을 제한하고 용이하게 구성하며 특히 액정표시장치 셀을 제조하는 제조방법을 제공하여 종래기술의 문제점들을 해결하는 것이다.

본 발명은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 광학 또는 화학적 활성매체를 가 진 장치에 관한 것이다.

본 발명은 전압을 공급하여 물리적 특성, 광학적 특성을 변화시키고 응력 또는 복사작용에 의해 전기적 특성을 변화시킬 수 있는 유체 또는 민감성 재료를 유지하기 위한 체적을 형성하는 한 개이상의 장치를 제조하고, 상기 장치가 서로 일정한 거리를 유지하는 한 개이상의 제 1 전방 기질 및 한 개이상의 제 2 후방 기질을 포함하며, 상기 두 개의 기질들이 상기 민감성 매체 또는 유체를 유지하기 위한 체적을 형성하는 밀봉조인트에 의해 연결되고, 상기 장치를 제조하기 위한 제조방법에 관련되고, 본 발명의 특징에 의하면,

벽들의 내측 횡방향표면에 의해 상기 기질들중 한 개위에서 민감한 매체 또는 유체를 유지하기 위한 진공을 형성하는 한 개이상의 벽을 구성하고,

제 2 기질을 제 1 기질에 연결하며,

상기 벽의 외측 횡방향표면 및 중첩된 두 개의 기질들에 의해 형성된 간격의 적어도 일부분이 간격내부로 유동할 수 있는 밀봉재료에 의해 점유될 때까지 상기 밀봉재료를 안내하고,

밀봉재료가 밀봉조인트를 형성하도록 밀봉재료를 고형화한다.

본 발명의 상기 특징에 의하면, 특히 액정 표시장치와 같은 장치를 제조하기 위한 방법이 제공되어, 연결요소들과 같이 미리 증착된 취성구조체가 밀봉재료내에 삽입될 수 있고 따라서 상기 구조체를 손상시킬 위험을 상당히 감소시킨다. 스크린 프린팅기술에 의하면, 연속적인 조립작업동안 필연적으로 두 개의 기질들사이에 부정확한 이격거리를 형성할 수 있는 과도한 두께를 형성하지 않고 본 발명의 상기 결과를 구하기 곤란해진다.

본 발명의 방법에 관한 변형예에 의하면, 포토레지스트재료의 층이 한 개 또는 여러개의 벽을 형성하기 위해 포토에칭 기술에 의해 상기 층이 연속적으로 구성되고, 상기 층이 상기 기질들중 한 개위에 증착된다.

따라서 본 발명은 액정 표시장치 셀과 같은 셀을 제조하는 분야에서 흔히 이용되는 간단한 기술을 이용한다. 상기 기술이 완전히 숙지된다. 본 발명의 방법에 의하면, 스크린 프린팅 기술의 경우가 아니지만 액정과 접촉하는 상기 프레임의 내측장벽을 위치설정하고 밀봉프레임의 폭을 매우 정밀하게 제어할 수 있다. 또한 본 발명에서 이용되는 포토리소그라픽 기술은, 이용시 기계적 응력을 발생시키지 않아서, 이미 증착되어 제조공정동안 마모되거나 손상되지 않는 셀요소들에서 선호된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 벽들이 스크린 프린팅에 의해 구성된다.

예를 들어, 액정셀의 연결영역을 구성하기 위해 이용되는 충분한 공간이 존재할 때와 같이 벽이 상당한 정밀도로 구성되는 것이 불필요하면, 스크린 프린팅형태의 방법이 이용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 주사기 형태의 포토레지스트 분배기를 이용하여 벽들이 형성된다.

본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 셀의 두 개의 기질들사이에 일정한 거리를 유지하기 위하여 벽들 및 이격장치를 구성하는 포토레지스트 층이 제공된다.

상기 특징들에 의하면, 본 발명에 의해 이격장치들 및 장벽들이 단일단계에 서 구성될 수 있고 시간 및 비용을 상당히 절감시킨다. 밀봉프레임을 제조하기 위한 연속단계에서 종래기술에서와 같이 이격장치들이 손상되지 않는다. 또한 본 발명의 방법을 더욱 단순화하는 동일재료를 이용하여 이격장치 및 장벽들이 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 형태의 장치를 제조하기 위한 방법이

서로 일정한 거리를 두고 연장구성되는 두 개의 벽들에 의해 형성되는 한 개이상의 충진채널을 상기 기질들중 한 개위에 구성하고,

제 2 기질을 제 1 기질에 연결하며,

상기 충진채널의 전체 체적이 점유될 때까지 상기 충진채널내부로 유동가능한 밀봉재료를 안내하고,

밀봉재료가 밀봉조인트를 형성하도록 밀봉재료를 고형화하는 단계들을 포함한다.

또한 본 발명은 전압을 공급하여 물리적 특성, 광학적 특성을 변화시키고 응력 또는 복사작용에 의해 전기적 특성을 변화시킬 수 있는 유체 또는 민감성 재료를 유지하기 위한 체적을 형성하고, 상기 장치가 서로 일정한 거리를 유지하는 한 개이상의 제 1 전방 기질 및 한 개이상의 제 2 후방 기질을 포함하며, 상기 두 개의 기질들이 상기 민감성 매체 또는 유체를 유지하기 위한 체적을 형성하는 밀봉조인트에 의해 연결되는 한 개이상의 장치에 관련되고, 상기 장치는 기질위에서 서로 일정한 거리를 두고 연장구성되는 두 개의 벽들에 의해 형성된 충진채널을 포함하고, 기질위에 벽들이 형성되며, 충진채널과 상호작용하는 한 개이상의 구멍들이 기질들중 한 개위에 천공된다.

상기 특징에 의해, 예를 들어 액정셀들을 가진 측부가 아니라 액정셀들의 상부를 통해 충진채널들을 충진할 수 있다. 일반적으로 셀들의 측부위에 배열된 구멍들에 접근하기 위하여 배치(batch)를 스트립(strip)들로 분할할 필요없이 전체 배치의 상기 셀들을 가지고 작업할 수 있다. 따라서 상기 셀들이 절단전에 배치상태로 마무리가공될 수 있다. 특히 셀의 밀봉프레임을 형성하기 위하여 밀봉재료로 밀봉구멍들을 충진하고 밀봉하는 작업이 전체 배치에 대해 수행될 수 있어서, 개별 셀들로 작업하는 것보다 상대적으로 간단하고 경제적으로 수행된다.

본 발명의 특징들 및 장점들이 첨부된 도면들에 도시된 실시예들을 참고하여 이해된다.

도 1은 셀의 밀봉프레임 및 일치하는 밀봉재료의 공급구멍을 형성하기 위해 유체 밀봉재료를 수용하기 위한 충진채널을 가진 셀을 도시한 평면도.

도 2는 이해를 위해 상부의 유리기질을 생략한 도 1의 셀을 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 벽의 외측면 및 중첩된 두 개의 기질들에 의해 형성된 체적을 가진 상측기질의 부분절단도.

도 4는 피에조저항식 압력센서형태의 유체 마이크로-시스템을 도시한 개략선도.

도 5는 마이크로 펌프형태의 유체 마이크로-시스템을 도시한 종방향단면도.

도 6은 도 5의 마이크로-펌프를 도시한 평면도.

도 7은 액정셀들의 배치(batch)를 도시한 평면도.

도 8은 두 개의 셀들이 충진채널의 측부를 공유하는 셀들의 배치를 도시한 부분도.

*부호설명*

2 : 액정셀 4,6 : 기질

8 : 공동 10,12 : 벽

본 발명의 특징에 의하면, 표시장치 셀(cell)들 특히 액정셀들 또는 전기화학적 광전셀들의 하부 및 상부 기질과 종래기술에 따라 결합하는 밀봉프레임을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 발전된 셀제조단계에서 일반적으로 이루어지고 이미 증착된 인접한 셀구조체를 손상시킬 수 있는 기계적 응력을 발생시키는 스크린 프린팅(screen printing)에 의해 밀봉프레임을 증착시키기 위한 기술이 포토리소그라픽 기술에 의해 대체되고, 상기 포토리소그라픽 기술은 특정 응력을 발생시키지 않고 특히 유체밀봉재료를 수용하기 위한 충진채널 및 이격장치가 동시에 구성될 수 있고, 상기 밀봉재료는 고형화된 후에 목표 밀봉프레임을 형성한다. 본 발명에 의하면, 유체형태의 마이크로-시스템의 기질들을 밀봉하고 조립하기 위한 새로운 기술이 제공된다.

본 발명은 액정 표시장치 셀과 관련하여 설명된다. 물론 본 발명은 상기 형태의 셀에 국한되지 않고 광활성을 가진 매체 및 본 출원의 서두에 설명된 형태의 전기화학적 광전셀에도 적용될 수 있다. 유사하게 본 발명은 유체형태의 마이크로-시스템에 적용된다.

도 1의 평면도는 제조과정동안 액정셀과 같은 장치(2)를 도시하고, 상기 액정셀은 두 개의 기질(4,6)들로 조립되며, 예를 들어, 전방의 기질(4)은 투명하고 후방의 기질(6)은 투명하거나 불투명할 수 있다 .

도 1을 참고할 때, 액정을 수용하기 위한 공동(8)에 의해 장치(2)가 형성되고, 상기 기질(4,6)들을 서로 고정하는 밀봉재료를 수용하기 위한 밀봉상태의 벽(10,12)들과 기질(4,6)들에 의해 상기 공동(8)이 형성된다. 장치(2)의 전체영역에 대해 기질(4,6)들사이에 일정한 거리를 유지하고 적합한 기계적 강성을 제공하기 위한 다수의 이격막대(14)들이 상기 공동(8)에 포함된다. 액정으로 공동(8)을 충진하기 위한 구멍(16) 및 밀봉재료를 공급하기 위한 한 개이상의 구멍(18)이 기질(4)로부터 제조된다.

도 1의 실시예에 의하면, 유리로 형성되고 중첩된 두 개의 기질(4,6)들사이의 외측윤곽을 밀봉상태의 벽(10)이 추종하고, 장치(2)의 내측윤곽을 벽(12)이 추종하여, 외측벽(12)이 내측벽(12)을 둘러싼다. 따라서 서로 평행하게 연장구성되는 수직의 장벽을 형성하는 상기 벽(10,12)들중에서, 벽(10)은 외기와 직접 접촉하고 다른 벽(12)은 액정과 직접 접촉한다. 상기 벽들은 도 1 및 도 2에 도시된 충진채널(20)을 형성한다. 상기 장치(2)의 밀봉프레임을 형성하기 위해 상기 충진채널(20)이 밀봉재료로 충진되고 본 발명에 따라 셀들을 대규모로 제조하는 동안 특히 유리하다.

벽(10)은 생략될 수 있고, 액정과 접촉하는 벽(12)만 유지될 수 있다. 이 경우, 상기 벽(12)이 구성되고 상부의 기질이 하부의 기질(6)위에 위치설정된후에, 상기 기질(4,6)들 및 벽(12)의 외측면에 의해 형성된 간격(22)의 체적중 적어도 일부분이 도 3에 도시된 것과 같이 상기 밀봉재료로 점유될 때까지 상기 간격내부로 밀봉재료가 도입된다.

밀봉재료의 분배기에 의해 상기 작업이 수행된다. 밀봉재료(26)의 코드(cord)를 형성하기 위해 두 개의 기질(4,6)들에 형성된 주변부의 일부분을 따라 상기 분배기가 이동하고, 두 개의 기질(4,6)들을 연결하고 벽(12)의 외측 횡방향면에 지지되어 상기 코드가 밀봉프레임을 형성한다. 두 개의 기질(4,6)들의 변부들까지 상기 밀봉프레임이 연장구성될 필요는 없다. 밀봉프레임의 일부분을 이동시키고 즉 외부환경으로부터 민감한 재료를 고립시키며 셀의 외측에서 상기 재료의 누출을 방지하고 두 개의 기질(4,6)들을 함께 유지하기위해 충분히 넓게 구성되는 것이 필요하다.

중첩된 두 개의 기질(4,6)들에 의해 장치(2)의 변부들이 형성되고, 밀봉재료(26)의 코드를 증착시키기 위하여, 상기 변부들 중 한 개를 일정량의 밀봉재료를 수용한 용기내에 잠기게 할수 있다. 모세관작용에 의해, 벽(12)의 페리미터(perimeter)외측에 위치한 빈 간격(22)이 밀봉재료에 의해 서서히 충진된다. 또 다른 가능성에 의하면, 벽(12)의 페리미터외측에서 상기 기질(4,6)들 중 한 개에 천공된 충진구멍을 통해 두 개의 기질(4,6)들사이에서 충진재료가 주입된다.

본 발명에 의하면, 예를 들어, 전극들 또는 정렬층과 같은 두 개의 기질(4,6)들중 한 개에 형성된 내측면위에 셀(2)의 적합한 작업을 위해 필요한 모든 구 조들을 증착시킨 후, 포토레지스트(photoresist)재료의 층으로 상기 기질이 덮혀진다. 벽(10,12)들에 의해 형성된 충진채널(20)을 구성하기 위하여 종래기술의 포토에칭기술에 의해 상기 포토레지스트층이 구성된다. 일단 충진채널(20)이 구해지면, 나머지 층이 적합하게 초벌처리되고 제 1 기질과 연결된다. 변형예에 의하면, 기질(4,6)들중 한 개위에 벽(10)을 구성하고 다른 한 개의 기질위에 벽(12)을 구성할 수 있다.

본 발명의 변형예에 의하면, 두 개의 기질(4,6)들사이에 일정한 거리를 유지하기 위한 이격장치(14)들 및 충진채널(20)을 형성하기 위하여 포토레지스트층이 구성된다. 본 발명에 의하면, 단일 제조단계동안 충진채널(20) 및 이격구조체를 형성하는 것이 가능하다. 본 발명에 의해 비용 및 시간이 절감되고, 본 발명의 변형에 의하면, 상기 이격장치 및 밀봉프레임이 적합하게 제조되기 때문에, 상기 밀봉프레임을 제조하기 위한 다음 단계동안 상기 이격장치들은 종래기술에서와 같이 손상되지 않는다. 본 발명의 방법을 더욱 단순화시키는 동일한 재료에 의해 상기 충진채널 및 이격장치들이 제조된다.

본 발명의 범위내에서 이용되는 포토리소그라픽 기술은 종래기술에 속하고 당업자들에게 공지되어 있다. 상기 포토리소그라픽 기술에 의하면, 감광되어야 하는 영역의 형상을 재생하는 마스크의 투명영역을 통과한 광선에 의해 포토레지스트 층이 감광된다. 종래기술에서 감광수지로서 당업자들이 포토레지스트재료를 용이하게 선택할 수 있고, 광학적 복사작용 및 에칭되어야 하는 표면들을 덮고 있는 영역들을 화학적으로 제거한 후에 수지가 존재하는 위치들에서 에칭되는 층의 표면을 화학적 반응제의 작용으로부터 보호한다. 벽(10,12)들을 구성하기 위해 적합한 재료로서 다우케미칼 사의 감광작용의 사이크로텐 및 마이크로쳄 사의 SU8이라는 제품을 이용할 수 있다.

물론 밀봉프레임의 위치설정에 관한 요건이 덜 엄격하면, 스크린 프린팅 또는 주사기 형태의 분배기를 이용하거나 당업자들이 용이하게 선택할 수 있는 플렉소그라피 또는 잉크젯 프린팅과 같은 선택적인 프린팅기술을 이용하여 밀봉프레임이 구성된다.

적합한 이격장치(14)들 및 충진채널(20)을 형성하는 밀봉상태의 벽(10,12)들이 구성된 후에, 두 개의 기질(4,6)들이 연결된다. 상기 충진채널(20)이 충진된다. 충진을 위하여, 장치(2)가 구성되는 둘러싸인 작업공간내에서 진공이 형성되기 시작한다. 일단 진공이 형성되면, 충진채널(20)과 상호작용하는 구멍(18)위에 밀봉재료의 방울이 증착된다. 모세관작용에 의해, 밀봉재료가 충진채널(20)내부로 유동하기 시작한다. 다음에 작업공간내에 대기압이 다시 형성된다. 상당한 진공이 형성된 충진채널(20)내에 압력과 대기압사이의 압력차에 의해 밀봉재료가 충진채널의 하부로 안내된다. 장치(2)의 기하학적 형상에 따라 충진채널(20)의 길이가 상대적으로 더 길기 때문에, 채널의 하부까지 밀봉재료가 도달하기 위해 운동해야 하는 경로를 단축시키기 위하여 벽에 의해 상기 충진채널이 서로 고립된 두 개 또는 여러 개의 채널들로 분리되고 해당 충진구멍(18)으로부터 충진된다.

전형적으로 장치(2)를 밀봉하기 위해 이용되는 재료는 감광 수지이고 상기 수지는 액체상태로 충진채널(20)내부로 안내되며, 다음에 상부의 기질(4)을 통해 자외선을 이용하여 감광에 의해 폴리머화된다. 효과적으로 액정을 유지하고 대기상태로부터 가스확산현상으로부터 액정을 보호하기 위하여 상기 밀봉재료는 장치(2)의 변부들을 밀봉상태로 밀봉하여야 한다. 밀봉재료가 두 개의 기질(4,6)들을 서로 고정하기 위하여 상기 밀봉재료는 접착력을 가져야 한다. 변형예에 의하면, 작업공간내에서 온도상승에 의해 폴리머화되는 수지에 의해 상기 밀봉재료가 형성된다. 이중부품접착제의 부품들이 시간경과에 따라 또는 부품들이 존재할 때 온도상승에 의해 경화되고 상기 접착제가 밀봉재료로서 이용될 수 있다. 밀봉프레임을 구성하기 위한 적합한 재료로서 록타이트(loctite)3492 및 노란드 옵티칼 접착제 61이 이용된다. 시아노아크릴레이트는 본 발명의 요건에 적합한 다른 접착제군을 형성한다. 본 발명의 범위내에서 열가소성수지가 이용될 수 있다.

일단 밀봉재료가 충진채널(20)내부로 안내되고 고형화되면, 액정이 충진구멍(16)을 통해 장치(2)내부로 안내된다. 밀봉재료를 안내하고 폴리머화하며 액정을 안내하는 단계가 서로 전후에 수행되거나 동시에 동일한 장치내에서 수행된다. 벽(12)을 형성하는 가장 근접한 부품들과 밀봉연속성을 형성하기 위하여 충진구멍(16)과 바로 근접한 공간(28) 및 액정을 충진하는 구멍(16)이 막혀져서, 장치(2)의 전체 페리미터가 완전히 밀봉된다. 마지막으로 편광장치와 같은 추가 층들이 기질(4,6)위에 증착된다.

본 발명은 도 4의 단면에 도시된 피에조저항식 압력센서 또는 마이크로-시스템 또는 MEMS와 같은 장치(30)에 적용된다. 압력센서와 같은 장치(30)가 하부 기질(32)을 가지고, 하부기질내에 압력측정이 이루어지는 유체를 위한 공급파이프가 배열된다. 다이아프레임(40)을 형성하는 상부 기질(38)의 두께로 기계가공되는 공동(36)내부로 상기파이프(34)가 개방되고, 상기 다이아프레임은 측정되는 압력변화에 민감한 요소를 형성한다. 상기 압력변화에 의해 상부 기질(38)의 외측면위에 배열된 피에조저항 요소(42) 및 다이아프레임이 변형된다. 변형이 발생하면 전자적 데이터처리 유니트에서 이용되는 유체압력을 나타내는 전기적 신호가 피에조저항 요소에 의해 형성된다.

본 발명에 의하면, 예를 들어 하부 기질(32)위에서 포토 에칭 또는 스크린 프린팅과 같은 적합한 기술에 의해 적어도 한 개의 벽(44)이 구성된다. 상부 기질(38)이 하부 기질(32)위에 배열되고 벽(44)에 구성되고 장치(30)의 내부능동체적과 마주보는 외측면 및 두 개의 기질(32,38)에 의해 형성된 공간내부로 밀봉재료(46)의 코드가 안내된다. 분배장치에 의해 또는 밀봉재료가 충진된 용기내에 장치(30)의 변부들 중 한 개를 잠기게 하거나 두 개의 기질들(32,38)들 중 한 개를 통해 벽(44)의 페리미터외측에서 천공된 구멍을 통해 상기 밀봉재료가 두 개의 기질(32,38)들사이의 자유공간내부로 안내된다.

선택적으로 예를 들어 충진채널을 형성하기 위해 서로 일정한 거리를 두고 평행하게 연장되며 두 개의 벽들이 구성되고, 두 개의 기질(32,38)들이 조립된후에 상기 채널내부로 두 개의 기질(32,38)들중 한 개를 통해 천공되고 충진채널이 시작되는 충진구멍으로 안내된다.

본 발명에 의하면, 마이크로-시스템을 제조하는 동안 일반적으로 발생되는 기질들의 특성과 연관된 구속들이 제거된다. 현재 예를 들어, 실리콘과 같은 동일재료로 양쪽 기질들이 제조되고, 초기산화층들내에 존재하는 OH 그룹들사이에서 고온상태로 발생하는 화학반응에 의해 양쪽 기질들이 직접 용접되거나 상기 두 개의 실리콘 기질들을 덮는 성장부에 의해 상기 기질들이 구해진다. 기질들중 한 개가 실리콘으로 제조되고, 다른 한 개는 파이렉스®로 제조되며, 이 경우 정전기 용접이라고 하는 아노드 용접이 이용되고, 상기 용접에 의해 180°C내지 350°C의 온도 및 200볼트내지 1,000볼트의 전압을 형성한다. 그러나 본 발명에 의하면, 밀봉재료의 코드에 의해 상기 작업이 단순한 접착을 포함하는 한 각각의 특성과 무관하게 두 개의 기질들이 연결될 수 있다. 또한 열을 추가하거나 전압을 적용하지 않고도 본 발명이 실시될 수 있어서 기질위에 증착되는 재료를 자유롭게 선택할 수 있다. 예를 들어, 실리콘으로 제조된 두 개의 기질들을 용접하면 1,000°C까지 용접온도가 도달된다. 이 경우, 기질들위에 증착되기 위해 선택되는 재료들은 상기 온도를 견뎌야 한다. 상기 재료들을 선택하기 위한 고려에도 불구하고, 얇은 재료들이 산화되거나 기질들중 한 개가 가지는 체적내에서 기계가공되는 막들이 변형되거나 다른 기질에 부착되는 일은 흔하다.

본 발명에 의하면, 기질들의 체적내에서 마이크로가공의 단계들이 표면마이크로 가공단계들로 대체될 수 있다. 본 발명에 의하면, 다양한 채널들이 기질의 두께내에 배열될 필요는 없으나 벽들에 의해 형성되고 두 개의 기질들을 분리하는 밀봉체적내에만 형성되어야 한다.

도 5 및 도 6의 단면도 및 평면도들에 펌프형태의 마이크로-시스템이 도시된다. 마이크로 펌프와 같은 장치(48)는 밸브를 포함하지 않는다. 유체공급 파이프(52) 및 진공파이프(54)가 배열된 하부 기질(50)이 상기 펌프에 구성된다. 예를 들어, 피에조저항 요소(60)에 의해 가변 체적이 제어되는 작동챔버(58)가 상부 기질(56)내에 배열된다. 도 6을 참고할 때, 작동챔버(58)는 두 개의 네크(neck)(62,64)들에 의해 공급 및 배출파이프(52,54)들과 상호작용한다. 따라서 예를 들어, 작동챔버(58)의 체척이 감소할 때, 상기 공급파이프(52)의 측부에 대한 상대적으로 높은 유체저항에 기인하여 방출된 유체는 공급파이프(52)보다 배출파이프(54)를 통해 더욱 용이하게 배출된다.

본 발명에 의하면, 반드시 포토리소그라피를 이용하지 않더라도 벽(66)이 예를 들어, 하부 기질(50)위에 배열된다. 공급 및 배출 파이프(52,54)들을 작동챔버와 연결시키는 공동(68,70)들이 상기 벽(66)에 의해 형성된다. 도 4의 실시예와 같이, 두 개의 기질(50,56) 및 벽(66)의 외측면사이에서 빈상태로 남겨진 공간은 밀봉재료(72)의 코드로 충진된다. 두 개의 기질들중 한 개에 형성된 표면위에 서로 일정거리를 두고 평행하게 연장구성되는 두 개의 벽들을 구성할 수 있다. 따라서 상기 두 개의 벽들에 의해 상기 기질들중 한 개를 통해 충진구멍으로 밀봉재료가 충진될 수 있는 충진채널이 형성된다.

물론 본 발명은 상기 실시예들에 국한되지 않고 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변형예들이 실시될 수 있다. 특히 본 발명은 두 개이상의 기질, 예를 들어, 네 개이상의 기질들을 포함한 셀과 동일하게 본 발명에 따라 밀봉프레임에 의해 쌍으로 연결되는 기질들에 적용되고, 두 개의 기질들사이에 위치한 간격을 충진하는 밀봉재료의 코드와 유체 또는 민감한 재료를 유지하기 위한 체적을 형성하는 적어도 한 개의 벽으로 형성된다.

본 발명은 유사하게 도 7에 도시된 것과 같이 셀들을 대규모로 제조하기 위한 방법에 적용된다. 상기 배치의 셀들은 각 액정셀에 대해 액정들을 포함하기 위한 공동(8) 및 충진채널(20)을 형성하는 밀봉상태의 벽(10,12)들의 망과 모든 액정셀들에 대해 공통인 두 개의 판(74,76)들을 포함하고, 두 개의 판(74,76)들을 연결하고 상기 액정셀들을 위한 밀봉프레임을 형성하기 위해 밀봉재료에 의해 상기 충진채널들이 충진되어야 한다. 액정으로 공동(8)을 충진하기 위한 다수개의 제 1 구멍(16)들 및 밀봉재료를 공급하기 위한 다수개의 제 2 구멍(18)들이 상측 판(74)내에 구성된다. 상기 특징에 의해 예를 들어, 액정셀들의 측부를 통하지 않고 셀들의 상부로부터 충진채널(20)을 충진할 수 있다. 따라서 충진구멍들에 접근할 수 있는 스트립들내부로 배치를 분할하지 않고도 완전한 배치의 셀들을 구성하고 상기 셀들의 측부들중 한 개위에 상기 충진구멍들이 배열된다. 따라서 상기 셀들은 절단되기 전에 배치내에서 마무리가공된다. 특히 공급구멍은 전체 배치에 대해 셀들의 밀봉프레임을 형성하기 위하여 밀봉재료로 충진되고 밀봉되며, 그 결과 개별 셀들보다 더욱 간단하고 경제적으로 충진된다. 셀들이 아직 배치내에 위치할 때 액정셀들이 액정들로 충진되고 충진구멍(16)들이 막힌다.

도 8의 변형예에 의하면, 충진채널(20)은 두 개 또는 여러 개의 액정셀들과 공통으로 구성된다. 셀들이 분리될 때, 도면에서 점선으로 도시된 톱선이 충진채널의 각 측부의 중간을 통과한다.

Claims (18)

1. 전압이 공급되어 광학적 특성이 변화되는 액정 또는 광선을 전기로 변환시켜 전기광학적으로 활성화되는 전기화학적 매체 또는 유체가 유동하는 마이크로 시스템(MEMS)내에서 압력이 측정되는 유체를 유지하기 위한 공동(8)을 포함한 한 개이상의 장치(2,30,48)를 가지고, 상기 장치는 서로 일정한 거리를 유지하며 전방에 배열된 한 개이상의 제 1 기질(4,38,56)과, 후방에 배열된 한 개이상의 제 2 기질(6,32,50)을 포함하며, 상기 제 1 기질(4,38,56)과 제 2 기질(6, 32, 50)은 상기 액정 또는 전기화학적 매체 또는 유체를 유지하기 위한 공동(8)을 형성하는 밀봉재료(26,46,72)에 의해 연결되며, 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치(2,30,48)를 제조하기 위한 제조방법에 있어서,

   서로 일정한 거리를 두고 연장구성되는 두 개의 벽(10,12)들에 의해 형성되는 한 개이상의 충진채널(20)을 상기 제 2 기질(6,32,50)들 중 한 개위에 구성하고,

   제 1 기질(4,38,56)을 제 2 기질(6,32,50)에 연결하며,

   상기 충진채널(20)의 전체 체적이 점유될 때까지 상기 충진채널(20)내부로 유동가능한 밀봉재료를 안내하고,

   밀봉재료를 고형화하여 밀봉재료(26,46,72)가 밀봉조인트를 형성하는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 배치를 이루는 장치(2,30,48)들이 모든 장치들에 공통인 두 개의 판(74,76)들 및 망구조를 형성하는 밀봉상태의 벽(10,12)을 포함하고, 각 장치에 대하여 상기 벽들이 상기 액정 또는 전기화학적 매체 또는 유체를 유지하기 위한 공동(8)과 충진채널(20)을 형성하며, 두 개의 판(74,76)들을 연결하고 상기 장치의 밀봉조인트들을 형성하기 위하여 상기 충진채널(20)들이 밀봉재료로 충진되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 공동(8)을 상기 액정 또는 전기화학적 매체 또는 유체로 충진하기 위한 복수 개의 제 1 구멍(16)들 및 밀봉재료를 공급하기 위한 복수 개의 제 2 구멍(18)들이 상기 판(74,76)들 중 한 개에 구성되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 근접한 두 개이상의 장치들이 한 개의 충진채널(20)을 공유하는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 모세관작용에 의해 상기 밀봉재료가 충진채널(20)로 침투하는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 추가로

   충진채널(20)내에 진공을 형성하고,

   상기 밀봉재료가 상기 충진채널(20)로 유입되게 하며,

   장치(2,30,48)의 외측에 압력을 다시 형성하여, 진공이 형성된 충진채널(20)과 대기압사이의 압력차에 의해 밀봉재료가 충진채널(20)의 하부로 안내되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서, 포토레지스트재료의 층이 한 개 또는 여러 개의 벽(10,12,44,66)을 형성하기 위해 포토에칭 기술에 의해 상기 층이 연속적으로 구성되고, 상기 층이 상기 제 2 기질(6,32,50)들 중 한 개위에 증착되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 장치(2)의 두 개의 기질(4,6)들사이에 일정한 거리를 유지하기 위하여 벽들(12) 및 이격장치(14)를 구성하는 포토레지스트 층이 제공되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서, 상기 벽(10,12,44,66)들이 스크린 프린팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 벽(10,12,44,66)들이 주사기형태의 분배기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
14. 제 1 항에 있어서, 광선 또는 주위매체의 온도를 증가시켜 가열하여 감광에 의해 폴리머화되는 수지, 요소들이 서로 접할 때 온도증가 또는 시간경과에 따라 경화되는 이중요소접착제, 열가소성 수지 및 시아노아크릴레이트 접착제 중에서 상기 밀봉재료가 선택되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치를 제조하기 위한 제조방법.
15. 삭제
16. 전압이 공급되어 광학적 특성이 변화되는 액정 또는 광선을 전기로 변환시켜 전기광학적으로 활성화되는 전기화학적 매체 또는 유체를 이용하는 마이크로 시스템(MEMS)내에서 압력이 측정되는 유체를 유지하기 위한 공동(8)을 가지고, 서로 일정한 거리를 유지하며 전방에 배열된 한 개이상의 제 1 기질(4,38,56)과, 후방에 배열된 한 개이상의 제 2 기질(6,32,50)을 포함하며, 상기 제 1 기질(4,38,56)과 제 2 기질(6, 32, 50)이 상기 액정 또는 전기화학적 매체 또는 유체를 유지하기 위한 공동(8)을 형성하는 밀봉재료(26,46,72)에 의해 연결되고, 상기 제 2 기질(6)위에서 서로 일정한 거리를 두고 연장되는 두 개의 벽(10,12)들에 의해 형성되고 상기 밀봉재료(24,26,72)로 충진되는 충진채널(20)에 의해 밀봉조인트가 형성되며 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치(2,30,48)에 있어서,

    상기 충진채널(20)과 연결되고 밀봉재료(24,26,72)를 공급하는 한 개이상의 구멍(18)이 상기 제 1 및 제 2 기질(4,6)들 중 한 개 또는 벽(10)내에 구성되는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 장치(2,30,48)가 액정셀 또는 전기화학적 광전셀 또는 유체를 이용하는 마이크로-시스템을 형성하는 것을 특징으로 하는 밀봉재료에 의해 형성되는 공동을 포함한 장치.
18. 삭제

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