KR20070015189A - 전기 습윤 셀 및 전기 습윤 셀을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

전기 습윤 셀(15)은 외벽(90)과 내벽(80)을 포함하되, 외벽(90)은 내벽(80)의 마주하는 측면 상에 연장부(85, 86)를 구비한다. 셀(15)은 부피 팽창을 위한 얇은 막(45)을 더 구비하고 전기 도금층(95)에 의해 밀봉된다.

Description

전기 습윤 셀 및 전기 습윤 셀을 제조하는 방법{ELECTROWETTING CELL AND METHOD OF MANUFACTURING AN ELECTROWETTING CELL}

본 발명은 기판과 적어도 하나의 측벽을 구비하는 바디부를 포함하는 전기 습윤 셀에 관한 것으로서, 상기 기판과 측벽은 전기 습윤 용액을 수용하는 공동부(cavity)를 공동으로 한정하며, 상기 전기 습윤 셀은 바디부에 고정되는 적어도 하나의 단부를 더 포함한다.

본 발명은 또한 기판과 측벽을 구비하는 바디부를 포함하는 전기 습윤 셀을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 기판과 측벽은 제1 및 제2전기 습윤 용액을 수용하는 공동부를 공동으로 한정한다.

전기 습윤 셀은 광이 2개의 혼합될 수 없는 용액 사이의 메니스커스(meniscus)에 의해 굴절되는 셀이다. 2개의 용액 중 하나는 전기적 절연성이 있고, 다른 하나는 전기적 전도성이 있다. 메니스커스의 형태는 2개의 전극 사이의 전압의 영향에 따라 다양할 수 있으며, 그 중 하나는 전기적 전도성 용액과 연결되고 다른 하나는 바디의 표면에 연결된다. 이런 셀은 잘 알려져 있고, 예를 들어, 렌즈 또는 디스플레이로서 응용될 수 있다. 셀이 응용되는 경우에, 바디부를 통과하는 광-경로가 생긴다.

이런 전기 습윤 셀은 예를 들어, WO-A 03/069380에서 잘 알려져 있다. 이 특허 출원은 적어도 한 측벽의 내부 표면이 소수성 용액 접촉층에 의해 덮여 있는 렌즈를 기재한다. 전압이 인가되지 않을 때, 전기적 절연 용액에 대한 용액 접촉층의 친수성은 전기적 전도성 용액에 대한 용액 접촉층의 친수성과 다르다. 인가된 전압의 영향으로 친수성의 변화가 발생한다. 이것은 용액 접촉층과 용액 사이의 접촉선에서의 메니스커스의 접촉각의 변화를 유도하여, 메니스커스의 형태가 조절된다. 그러므로, 메니스커스의 형태는 인가된 전압에 따라 달라진다.

전기 습윤 셀은 광학적 특성을 갖고 용액을 포함하기 때문에, 셀의 완전한 충진이 이루어지고, 셀을 밀폐한 후, 셀 밖으로 용액이 새지 않는 충분한 작동이 가장 중요하다. 종래 기술에 기재된 셀은 완전한 충진과 용액의 누출 방지가 어떻게 이루어지는지에 대한 어떤 해결 방안도 제시되어 있지 않는다.

따라서, 본 발명의 제1목적은 서두에 기술된 종류의 전기 습윤 셀을 제공하되, 완벽하게 충진될 수 있고 셀을 폐쇄한 후, 용액의 누출이 방지되는 전기 습윤 셀을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 서두에서 기술된 종류의 방법을 제공하되, 완전한 충진이 산업에서 실행 가능성 있는 방법으로 이루어질 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

제1목적은 바디부의 적어도 한 측벽이 내벽과 외벽을 포함하며, 단부의 일부가 내벽의 일부이므로, 단부와 바디부는 고정되고, 외벽은 제1측면에 마주하는 내벽의 제1측면과 제2측면 상에 연장되는 연장부를 구비하여 이루어진다.

제2목적은 내벽과 외벽을 가지는 셀로 이루어지되, 상기 외벽은 내벽의 마주하는 측면 상에 연장된 제1 및 제2연장부를 가지고, 상기 방법은,

- 공동부를 야기하는, 외벽과 기판을 제공하는 단계와,

- 제1 및 제2전기 습윤 용액으로 공동부를 충진하는 단계와,

- 단부가 기판에서 바람직한 간격으로 적어도 한 용액에 잠기도록 공동부 내에 단부를 제공하는 단계로서, 기판의 일부 및 단부와 선택적으로 중간 스페이서가 내벽을 형성하는 단부를 제공하는 단계와,

- 내벽의 제1연장부가 단부의 상부 상에 위치되어 단부가 바디부에 고정되는 단계를 포함한다.

본 발명의 해결 방안은 2중 벽으로 된 셀이다. 외벽은 안정성과 충분한 밀봉을 제공하는 반면에, 내벽은 연속적으로 조립된 구성 요소로부터 형성된다. 연속적인 조립과 이중 벽에 의하여, 전기 습윤 용액은 단부 앞에 제공될 수 있다. 따라서, 단부는 용액 안에, 실제로는 가장 저밀도의 용액 안에 가라앉을 수 있다. 어떤 용액은 단부 위로 흐르지만, 그럼에도 불구하고 외벽 내에 유지된다. 침수는 요구되는 완전한 충진으로 유도한다. 그 후 외벽이 내벽의 마주하는 측면 상에 있도록 충분한 밀봉이 이루어진다. 그리고 패키지의 외벽은 서로 적합한 방법으로 부착될 수 있는 2개의 주요 물질만 포함한다. 어울리는 조합은 금속과 유리이다.

기판은 외벽의 일부가 될 수 있지만, 바람직하게 상기 일부는 내벽의 일부인 분리된 부분이다. 스페이서는 기판의 일부와 단부 사이에 있을 수 있다. 이것은 적당하지만 필수적인 것은 아니다. 이런 스페이서의 이점은 위에 기술된 용액 접촉층과 같은, 임의의 바람직한 표면 코팅을 구비할 수 있다는 것이다. 유리하게도, 스페이서는 그의 바닥측면 상에 갭을 구비한다. 이것은 셀의 높이의 감소를 허용한다.

여러 실시예는 단부의 상부에 제공되는 제1연장부를 예상할 수 있다. 예를 들어, 외벽의 유연한 연장부가 될 수 있다. 대안적으로 적층 기술을 통해, 아마도 가압 공구의 도움으로 위치된 금속층이 될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 제1연장부는 분리된 성분으로서 단부의 상부에 조립되고, 동시에 또는 잇달아 외벽에 연결된 클램핑 바디이다. 이것은 효과적인 조립 방법을 제공한다. 믿을 수 있는 연결은 잠금 장치, 추가 클램프, 접착층 및 밀봉층과 같은 기계적이고 화학적인 수단으로 실현될 수 있다. 유리하게도, 상기 표면 상에 성장되는 결합 및 보호층을 이용한다. 성장층은 화학적으로 표면에 결합된다. 이것은 동일한 열 팽창 계수를 갖고 온도의 영향 하에 탄성이 없고 역행할 수 없는 팽창에 반응하지 않는다. 성장층은 바람직한 두께로 성장될 수 있어서, 갭과 높이차를 고르게 한다. 게다가, 이런 성장층은 특히 음극이 될 수 있는 산화물이 제공된 경우에, 상당히 비활성적이다. 최종적으로, 성장층은 어떤 전기 습윤 용액에 의해 부식되도록 반응하지 않고, 분자 확산을 허용하는 개구부 구조 또는 다공성 구조를 갖지 않는다. 이런 밀봉으로, 특히 기판과 유리의 단부와 함께, 야기된 셀은 밀봉되어 폐쇄된다.

본 명세서에 특별히 적합한 기술은 전기 도금을 하는 것이다. 이 기술은 완전한 셀을 용액에 잠기게 하여, 벌크(bulk)의 레벨에서 응용될 수 있다는 이점이 있다. 게다가, 완전한 셀의 침수는 성장층이 완전한 외벽과 내벽의 양 측면 상의 연장부 모두 상에 연장되는 이점이 있다. 또한, 외벽의 클램핑 특성이 강화된다.

추가 실시예에서, 적어도 한 가지의 전기 습윤 용액과 접촉하는 제1 및 제2전극은 기판과 단부의 공동부의 마주하는 측면 상에 한정된다. 적어도 2개의 전극이 메니스커스의 형상을 정하기 위해 필요한 전압을 인가하기 위해서 전기 습윤 셀에 필요하다. 이런 전극은 내벽에, 메니스커스의 마주하는 측벽에 부착될 수 있다. 그러나 이런 실시예에서, 전극은 단부와, 기판 상에 있다. 이것은 실제적으로 전극 중 하나에 대한 절연된 접촉없이 금속의 캡슐화가 사용되게 한다.

바람직하게, 기판은 상기 전극이 있는 단부에, 구멍을 구비한다. 전극은 메니스커스와 마주하는 기판의 표면과 메니스커스로부터 벗어나는 표면에 있을 수 있다. 후자의 변형이 바람직한데, 이는 여기서 용액이 구멍을 채워서, 상기 구멍을 금속으로 채울 필요가 없기 때문이다. 게다가, 이 전극의 제조는 기판에 외벽이 부착되기 위해 사용되는 금속 스트립의 공급과 통합될 수 있고, 따라서 충분한 밀봉을 제공한다.

부피가 큰 팽창 부재가 구비되는 패키지가 바람직하다. 이런 팽창 부재는 예를 들어 JP-A 2002/162506으로부터 알려져 있다. 이런 알려진 패키지는 기판에 인접하게 있는 특정 챔버를 포함하고, 유연한 덮개와 함께 셀로부터 분리된다. 셀의 압력이 증가하는 경우에, 유연한 덮개는 변형될 수 있거나, 늘어날 수도 있어서, 상기 챔버로 연장되는 굴곡된 표면을 형성한다. 본 발명은 내벽과 외벽 사이에 이런 챔버가 위치되는 가능성을 제공한다.

부피 팽창 부재의 더 바람직한 예시는 단부의 일부인 유연한 얇은 막(membrane)이다. 이 방법으로, 단부의 많은 부분-즉, 광 경도에 있는 부분-이 이동된다. 그러므로, 실제적인 부피 증가가 보상될 수 있다. 유연한 얇은 막은 구체적으로 링-모양이다. 이에 따라, 단부는 외부 모서리, 얇은 막 및 내부로 나누어진다. 여기서 단부의 일반적인 위치가 평면에 있을 필요는 없다. 도면에 대해서 기술되어지는 바와 같이, 특히 외부 모서리는 클램핑 바디의 압력으로 아래쪽을 향해 눌린다. 게다가, 이것은 가압 패키지를 야기한다. 바람직하지 않지만, 단부의 외부 모서리부가 내부와 다른 물질을 포함한다는 것이 배제되지 않는다.

얇은 막은 더 바람직하게 금속으로 이루어져 있다. 이런 물질은 용액에 효과적으로 잘 견딘다. 얇은 막이 셀의 전극 중의 하나로서 사용될 수 있다는 것이 추가 이점이다. 클램핑 바디와 외벽 사이의 연결이 전기 도금 등에 의해 제공되는 경우, 얇은 막 역시 금속층을 구비한다. 한편으로 충분한 안정성을 갖고, 다른 한편으로는 충분한 유연성을 갖는 얇은 막의 층의 적당한 두께는 약 5 내지 30마이크론이고, 더 바람직하게는 15 내지 25마이크론이다. 또한 이것은 얇은 막의 물질에 따라 달라지게 된다. 얇은 막의 두께를 제한하기 위해서, 절연성 코팅을 구비할 수 있다.

기판과 단부는 바람직하게 유리판이다. 유리는 전기 습윤 용액에 대해 비활성적이다. 분말 분사와 같은 기술로 처리될 수 있고 금속층은 유리에 부착될 수 있다. 원하는 경우, 하나 또는 양 유리판은 IR-코팅, UV-흡수 코팅, 반사방지 코팅을 포함하는 코팅과 표면층, 또한 렌즈를 구비할 수 있다. 이런 렌즈는 복제 기술로 표면층으로 이루어 질 수 있다. 정렬 특성은 표면층을 형성하는 이런 복제 기술에 포함될 수 있다. 이것은 추가 렌즈와 함께 셀이 바닥 측면과 상부 측면 상에 알맞게 정렬되게 한다.

본 발명의 셀이 렌즈로서 사용된 경우, 바람직한 경로를 얻기 위해서 추가 렌즈로 적절하게 조립된다. 2개의 전기 습윤 렌즈가 조립체의 일부인 것이 배제되지 않고; 실제로 이것은 줌 특성을 제공한다. 그러나 대안적인 실시예는 적층된 전기 습윤 렌즈이다. 이 적층된 전기 습윤 렌즈는 본 발명의 방법으로 적절하게 형성될 수 있다.

적층 셀의 제조의 제1실시예에서, 기판은 적층 셀 구조의 중간에 위치되어 있다. 그리고 제1조립체와 충진은 기판의 한 측면 상에 성장되고, 제2조립체와 충진은, 제1측면 상의 조립과 충진이 마무리된 후에, 마주하는 제2측면 상에 성장한다. 바람직하게 마주하는 양 단부는 부피 팽창의 보상을 위해 유연한 얇은 막을 구비한다. 외벽은 적층 셀의 중간의 기판을 지지하기 위해서 연장부가 있는 이 구조에 제공된다.

적층 셀의 제조의 제2실시예에서, 2개의 셀은 차례로 외벽 내에 제공된다. 제1셀의 단부는 제2셀의 기판이 될 수 있으나, 필수적인 것은 아니다. 가장 간단하게, 스페이서는 클램핑 바디를 대신해서 제공된다. 전기 도금에 의해 외벽에 잘 연결될 수 있는 이 스페이서 상에, 추가 기판과 제2셀의 추가 요소가 연속적으로 제공된다. 게다가 이런 구조는 전극이 상호적인 연결이 필요없는 기판과 단부에 위치되게 한다.

여러 개의 전기 습윤 셀을 적층하는 대신에, 외벽은 한 개의 전기 습윤 셀과 추가의 광학 및/또는 비-광학 요소의 적층에 응용될 수 있다. 렌즈와 필터를 분리하는데 더하여, 이미지 센서가 이 방법으로 조립되고 스페이서 등으로 바람직한 간격에서 전기 습윤 렌즈로부터 분리되는 것이 예상된다. 이런 통합은 접착 패드가 광학적으로 활성적인 표면에 마주하는 표면 상에 위치되는 이미지 센서로 가장 효과적으로 실행된다. 대안적으로, 이미지 센서는 광학적으로 활성적인 표면에 마주하는 측면에 접촉되게 하도록 관통하는-구멍(through-hole)을 구비하는 삽입 기판(interposer substrate)의 상부에 조립될 수 있다. 삽입 기판의 사용은 본래 반도체 패키징 분야에 알려져 있다.

본 발명의 방법의 이점은 웨이퍼-레벨(wafer-level) 또는 벌크 레벨(bulk level)에서 실행될 수 있다는 것이다. 외벽은 구멍이 있는 인쇄 회로 기판와 같은,판(plate)의 일부가 될 수 있다. 오직 충진과 캡슐화 단계 이후에만, 개별적인 패키지로 분리될 수 있다. 그러나, 셀의 제조가 개별적으로 실행되는 경우에라도, 전기 도금 단계는 배쓰(bath)에서 성장할 수 있고, 복수의 디바이스가 동시에 전기 도금되게 한다.

본 발명은 추가적으로 제조 방법과, 서두에서 기술되고, 밀폐 밀봉되는 종류의 셀에 관한 것이다. 이것은 단부와 결합부의 표면에 부착된 금속층으로 단부가 바디부에 부착되어 이루어진다. 상기에 기술된 바와 같이, 금속층의 부착은 밀폐 밀봉되게 할 것이다. 클램핑은 금속층 또는 금속층의 일부의 구조가 셀의 양 측면에 연장되는 경우 이루어진다. 바람직한 응용 방법은 전기 도금이지만, 금속의 졸-겔(sol-gel) 증착, 스퍼터링(sputtering) 또는 화학 증기 증착, 또는 이런 증착 방법의 조합과 같은 다른 방법도 제외되지 않는다. 금속층은 단부의 표면과 바디부의 표면 상의 금속 부분에 적절하게 부착될 것이다.

셀은 카메라, 광학 녹음 장치 또는 다른 광학 기기를 사용하기 위한 렌즈로서 사용될 수 있을 것이다. 셀은 필요할 때, 광경로를 얻기 위해, 또는 줌 렌즈를 얻기 위할 때도, 추가 렌즈와 함께 조립될 수 있다. 대안적으로, 셀은 디스플레이로서 사용되며, 이 경우 기판 또는 단부 중 하나만 광학적으로 투명해질 필요가 있다. 셀은 센서로서 추가로 사용될 수 있다.

본 발명의 방법과 셀의 이러한 및 다른 특성과 도면을 참조로 더 기술될 것이다.

도 1은 왼쪽 부분만 도시된, 본 발명의 셀의 개략적인 단면도.

도 2 내지 도 7은 셀에 사용된 단부의 제조에서 연속적인 단계의 개략적인 단면도.

도 8 내지 도 16은 셀의 왼쪽 부분만 도시되며, 셀의 제조 방법의 연속적인 단계의 개략적인 단면도.

도 17은 본 발명의 셀의 제2실시예의 개략적인 단면도.

도면은 개략적이고, 축적대로 도시되지 않는다. 다른 도면에서 동일한 번호 는 유사한 부분을 가리킨다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 습윤 셀(15)의 실시예를 도시한다. 도 1에서, 부분 단면도만이 도시되었는데, 즉, 셀(15)의 왼쪽 부분만 도시된다. 그러나, 셀(15)은 대칭적으로 형성되어, 도시되지 않은 오른쪽 부분은 왼쪽 부분의 거울에 있다. 렌즈는 서로 혼합되지 않고 메니스커스(14) 위에 서로 접촉하는, 제1용액(51)과 제2용액(52)이 있는 용액 챔버를 포함한다. 본 예시에서 제1용액(51)은 실리콘 오일, 알칸, 또는 다른 적당한 전기적으로 절연되는 용액이다. 본 예시에서 제2용액(52)은 소금 용액 또는 다른 적당한 전기적으로 전도성 용액을 수용하는 물이다. 챔버의 측면은 전기적인 절연층(8) 및 용액 접촉층(10), 예를 들어 파릴렌(parylene)을 구비한다.

본 실시예에 따라, 바디부(17)는 내벽(80) 및 외벽(90)과 셀(15)의 제2측면(112) 상의 제2덮개판(6)을 포함한다. 내벽(80)은 용액 접촉층(10)으로 코팅된 전기적 절연 부재(8)를 포함한다. 내벽(80)은 또한 단부(4)의 일부를 포함한다. 이러한 단부(또는 제1덮개판)(4)는 팽창 가능한 조인트(45)를 통해 내부에 연결된 링-모양의 유리 부재(81)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 이 링-모양의 유리 부재(81) 및 단부(4)의 내부는 도 2 내지 도 7을 참조로 기술되는 바와 같이, 단일 유리판으로 제조된다. 내부(80)는 제2덮개판(6)의 말단부(61)를 더 포함한다. 이 제2덮개판(6)은 관통 구멍(62), 전극(2), 및 금속화(63)를 구비한다. 대안적인 실시예에서, 판(6)은 셀(15)의 제1측면(111) 상의 구조와 유사하거나 동일한 구조, 즉, 링-모양의 유리 부재, 팽창 가능한 조인트와 덮개판으로 대체될 수 있다.

링-모양의 유리 부재(81), 또한 링-모양의 절연 부재(8) 및 말단부(61)인 내벽(80)의 이 3부분은 외벽(90)의 돌출부(85)와 링-모양의 폐쇄 부재(86) 사이에 클램핑된다. 여기서 폐쇄 부재(86)는 금속 부분이지만, 전기적으로 전도적인 표면을 갖는 어떤 것이 될 수 있다. 외벽(90)은 금속화 표면(91)을 구비하는 플라스틱 또는 다른 금속(92)의 내부 코어(inner core)을 포함한다. 이 금속화 표면(91)은 또한 제2덮개판(6)의 금속화(63)를 한정한다. 이런 방법으로, 기계적으로 안정된 연결이 제공된다.

내벽(80)과 외벽(90)은 서로 부착되고, 밀봉층(95)에서 조인트(45)와 단부(4)가 그 주위에 있다. 밀봉층(95)은 적합한 물질로 형성될 수 있다. 본래 보호층으로 알려진 고무의 중합체 코팅, 에폭시 등이 사용될 수 있다. 그러나, 밀봉층(95)은 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 밀폐 밀봉되고 공기, 물 또는 용액이 확산되지 않게 하는 팩키지가 제공되게 한다. 특히, 이 금속 밀봉층(95)의 제공을 위한 바람직한 방법은 전기 도금하는 것이다. 이 방법은 예를 들어, 용액 안에서의 3차원 표면 상에서 실행될 수 있다.

도 2 내지 도 7은 팽창 가능한 조인트(46)에 부착될, 일체형 부재(210)를 갖는 기판(200)의 제조 방법에서 연속적인 단계의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 2는 제1표면(201) 및 마주하는 제2표면(202)을 갖는 기판(200)을 도시한다. 예를 들어, 기판(200)은 예를 들어, 약 0.1mm인, 적당한 두께의 유리판이다.

도 3은 포토레지스트(205)가 양 표면(201, 202) 상에 부착된 후, 기판(200)을 도시한다. 포토레지스트 물질은 본래 종래 기술에 알려져 있다.

도 4는 포토레지스트(205)를 패터닝하고 현상한 후의 기판(200)을 도시한다. 제1측면(201) 상의 패터닝은 구멍(214)을 생성한다. 제2측면(202) 상의 패터닝은 또한 사실상 포토레지스트(205)의 표면(215)에 3-차원의 구조가 주어지는 결과를 야기한다. 본 예시에서 이 표면(215)은 물결 모양의 표면의 형태이다. 이 표면 구조는 단조(forge) 또는 기계적인 변형을 위한 다른 방법에 의해 제공될 수 있다. 대안적으로, 향상된 포토리소그라피 기술을 사용할 수 있다. 더 추가적인 실시예에서, 바람직한 형상에 포토레지스트 층(205)을 제공하기 위한 금형 기술을 사용할 수 있다. 앞으로 알게되어 지는 바와 같이, 아무런 특정한 포토레지스트 물질도 이런 경우에 필요하지 않다.

도 5는 얇은 막 층(225)이 도포된 후의 기판(200)을 도시한다. 얇은 막 층은 임의의 다른 물질도 적합하지만, 포토레지스트 층(205)과 호환하는 한, 예를 들어, 약간의 탄성을 가진 금속을 포함한다. 많은 금속은 얇은 층으로서 도포되는 경우 충분한 유연성을 갖도록 변형된다. 예시로서, 금, 구리, 니켈, 알루미늄, 및 이런 것의 적절한 합금을 포함한다. 금속층은 스퍼터링, 화학 증기 증착 및 또한 습윤화학(wetchemical) 기술과 같은 적합한 증착 기술로 도포될 수 있다. 본 예시에서, 얇은 막 층(225)은 패터닝화되어 도시되지만, 반드시 필요한 것은 아니다.

도 6은 기판이 제1측면(201) 상의 패턴화된 포토레지스트(205)를 통해 패턴화된 후의 기판(200)을 도시한다. 유리판(200)의 경우에, 에칭(etching)과 같은 임의의 다른 기술이 제외되지 않는 분말 분사의 기술이 유리하게 적용될 수 있다.

도 7은 포토레지스트(205)가 제거된 후의, 기판(200)을 도시하며, 얇은 막 (220)과 일체형인 기판(200)을 야기한다. 앞으로 명백해지는 바와 같이, 기판(200)은 측면 방향으로 연장될 수 있다. 얇은 막(220)은 어떤 알맞은 형태를 가질 수 있다. 특히 링-모양이 바람직하다. 기판은 복수의 얇은 막을 포함할 수 있고, 추가적인 단계에서 웨이퍼-레벨 처리를 위해 적절할 수 있고, 또는 분리될 수 있다. 또한, 이런 분리 단계는 포토레지스트(205)의 제거 전에 적용될 수 있다. 도시되지 않았지만, 기판이 제1 또는 제2측면(201, 202) 상에 추가 층을 포함하는 것이 제외되지 않는다. 반도체 기판이 기판(200)으로서 사용되는 경우, 여기서 다이오드와 트랜지스터 또는 트랜치 커패시터(trench capacitor)와 같은 반도체 요소가 한정될 수 있다.

도 8 내지 도 16은 전기 습윤 셀(15)의 제조 방법의 개략적인 단면도를 도시한다. 여기서 도 1의 제조의 실시예가 도시되지만, 본원 발명의 범위 내에서 변경과 대안이 가능하다.

도 8은 조립의 제1단계를 도시한다. 본 명세서에서, 유리 기판(6)은 링-모양의 부재(90)에 제공된다. 링-모양의 부재(90)는 외벽으로서 작용하고, 전기적인 전도성 표면을 구비한다. 반드시 필요하지 않지만, 완전한 표면은 전기적으로 전도되는 것이 허용되지만, 반드시 필요하지 않다. 부재(90)는 기판(6)의 제1측면(112) 상에 있고, 기판(6)의 접착층(63)과 접촉하는 연장부(85)를 구비한다. 접착층(63)은 여기서 구리와 같은 금속이다. 전극(2)은 기판(6)의 동일한 제1측면(112) 상에 있다. 이 전극(2)은 기판(6)의 구멍(62)을 덮는다. 구멍(62)은 전기적으로 전도성 있는 물질로 채워져 있을 수 있지만, 이 예에서는 그렇지 않다. 예를 들어 외벽 (90)과 반대 방향인 구멍(62)은 링-모양이 아니고, 부분적으로만 제공된다. 유리 대신에, 다른 물질이 사용될 수 있다. 셀이 렌즈가 아닌 경우에, 기판이 광학적으로 투명해질 필요가 없다. 기판(6)과 외벽을 부착된 상태로 유지하기 위해서, 예를 들어, 접착층을 이용한다.

도 9는 조립체의 제2단계 후의 결과를 도시한다. 본 명세서에서, 기판(6)과 외벽(90)은 서로 금속층(91)과 연결된다. 이 금속층(91)은 배쓰 안에 전기 도금하여 적절하게 제공된다. 금속층(91)은 외벽(90) 주위에 연장되고, 기판의 접착층(63)에 연결된다. 연결은 기판의 제1측면(112)뿐만 아니라, 측 표면(115)상에 이루어진다. 이곳에 도시되지만, 추가 도면에서 도시되지 않은 것은 전극(2)이 전기 도금된 층도 구비될 것이라는 사실이다. 이 전극(2)의 위치는 아무런 브릿지(bridge)도 전극와 외벽 사이에 형성되지 않도록 선택된다. 절연 코팅은 두꺼워지는 것을 방지하기 위하여 전극(2)에 제공될 수 있다.

도 10은 전기적 전도성 용액(52)이 외벽(90)과 기판(6)의 제2측면(113)에 제공된 후의 결과를 도시한다. 본 예시에서 용액(52)은 수성염용제(aqueous salt solution)이다. 알콜 등은 추가적인 용제로서 사용될 수 있다. 용액은 구멍(62)으로 연장되고, 이에 의해 전극(2)과 접촉이 형성된다. 전극(2)은 셀의 폐쇄와 같이 동시에 작용한다.

도 11은 전기적 절연 용액(51)의 제공 후의 결과를 도시한다. 이것은 오일, 예를 들어, 알칸 또는 실리콘 오일이다. 저밀도의 경우에는, 전기적 전도성 용액(51) 후에 제공된다. 도시된 메니스커스와 기판(6)의 제2측면(113)에 부착한 형상 은 매우 개략적이고, 반드시 어떤 물리적인 효과에 대응하는 것은 아니다..

도 12는 스페이서(8)의 삽입 후의 결과를 도시한다. 이 경우에, 이것은 파릴렌의 용액 접촉층(10)을 구비하는 링-모양의 전기적 절연 부재(8)이다. 스페이서(8)는 외벽(90)의 전기 도금된 층(91)에 알맞게 부착되기 위한 변경된 표면 구조 또는 층을 가질 수 있는 표면(9)을 갖는다. 이 표면 구조 또는 층은 어떤 화학적인 종류일 수 있고, 또한 잠금 장치와 같은 기계적인 것을 수도 있다. 게다가, 스페이서(8)는 갭(64)을 구비한다. 이 갭(64)은 전극(2)이 스페이서(8) 아래에 제공될 수 있다는 제1이점을 갖는다. 따라서, 전극(2)은 셀의 직경을 감소시키는 광도의 외부에 위치된다. 갭의 제2이점은 전기적 전도성 용액(52)과 전기적 절연성 용액(51) 사이의 메니스커스(14)의 각도의 변화이다. 따라서, 셀의 최소 두께는 감소된다. 기판의 외부 모서리(61)와 함께 스페이서는 외벽의 일부를 형성한다.

도 13은 제조의 6번째 단계 후의 셀(15)을 도시한다. 이 단계는 단부(4)의 조립체를 포함한다. 단부(4)는 내부, 얇은 막(45) 및 외부(81)를 포함한다. 압력 공구(70)는 단부(4)의 제1측면(111) 상에 제공된다. 바람직하게, 단부(4)는 실제 조립체 바로 앞의 제2측면(114) 상에 전기적 절연성 용액의 층을 구비한다. 이것은 어떤 기포도 조립되는 동안에 형성되지 않을 것이라는 것을 보장한다. 단부(4)는 조립되는 동안 용액(51)에 가라앉는다. 이에 따라서, 용액의 나머지 층(55)은 단부의 제1측면 상에 형성된다. 전기적인 절연성 용액(51)은 좁은 채널(channel)이 외부(81)와 외벽(90) 사이에 있기 때문에, 제2측면(114)으로부터 단부(4)의 제1측면(111)까지 흐를 수 있다.

도 14는 단부(4)의 외부(81)가 바디부에 고정된 후의 셀(15)을 도시한다. 이 바디부는 사실상 스페이서(8)와 외벽(90) 양쪽을 포함한다. 이것은 클램핑 바디(86)의 삽입에 의해 실행된다. 이 바디는 외부(81)를 아래쪽으로 스페이서(8)에 클램핑하고/또는 놓는다. 따라서, 얇은 막(45)는 약간 구부러진 위치에 놓인다. 클램핑 바디는 외벽(90)의 전기 도금된 표면층(91)과 접촉하는 표면을 갖는다. 바람직하게, 하나 이상의 잠금 장치를 구비한다. 원하는 경우, 외부(81)와 외벽(90) 사이에 채널(89)로 연장되도록 설계될 수 있다. 이러한 작동 시에, 내벽(80)이 형성되고, 접착층(63), 기판(6)의 외부(61), 스페이서(8), 단부(4)의 외부(81) 및 클램핑 바디(86)에 의해 구성된다.

도 15는 공구(70)와 전기적 절연성 용액(51)의 나머지(55)의 제거 후의 셀(15)을 도시한다. 제거 단계는 세척 단계가 후속되어, 클램핑 바디(86)의 표면과 얇은 막(45)은 다음 단계에서 충분히 세척된다.

도 16은 제조에서 가장 중요한 단계 후의 셀(15)을 도시한다. 이 단계에서, 클램핑 바디(86)와 외벽(90) 사이의 연결은 밀봉층(95)의 제공에 의해 강화된다. 밀봉층(95)은 바람직하게 적당한 배쓰에서 전기 도금에 의해 제공된다. 대안적으로, 에폭시를 주원료로 한 층(epoxy-based layer)과 같이, 본래 종래 기술에서, 알려진 어떤 다른 보호층일 수 있다. 본 예시에서, 밀봉층(95)은 필수적인 것은 아니지만 얇은 막(45)에 연장된다. 바람직하게, 밀봉층(95)은 임의의 코너를 채우고 매끄러운 외면을 제공하도록 적당한 두께가 제공된다. 본 예시에서, 밀봉층(95)은 단부의 제1측면(111)에서 기판의 제1측면(112)까지 연장된다. 이것은 그 사이의 밀봉 층은 클램핑 특성도 갖고, 그 연장부(85, 86)로 외벽(90)을 하나로 통합한다는 점에서 이점이 된다.

도 17은 본 발명의 셀의 제2실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 외벽(80)의 연장부(85)를 덮는 임의의 전기 도금된 밀봉층은 본 실시예에서 도시되지 않는다. 본 실시예에서, 외벽의 코어(core)(92)은 본래 돌출부(85)를 포함하는 금속 트레이이다. 여기서 관통 구멍(through-hole)(62)을 가진 제2덮개판(6), 바디 부재(8) 및 제1덮개판(4)은 도 8 내지 도 16에 참고로 기술된 방법으로 조립된다. 바디 부재(8)는 일반적으로 전극 중 하나로서 작동하고, 예를 들어, 접촉으로서 작동하는 트레이(92)에 연결된다.

여기서 제1덮개판(4)은 응력으로 구부러질 수 있기 위해 충분히 얇아지도록 선택된 연속적인 판(plate)이다. 본 예시에서, 유리판을 사용할 수 있다. 바디 부재(8)와 제1덮개판(4) 사이에 공동부(41)가 있다. 특히 온도가 상승시, 용액(51, 52) 중 적어도 하나가 팽창될 때, 제1덮개판(4)은 셀의 부피를 확장시키기 위해 구부러질 것이다. 용액(51, 52) 중 적어도 하나가 감소할 때, 제1덮개판은 셀의 부피를 감소시키기 위해 구부러질 것이다. 바람직하게, 전기적 절연성 용액(51)이 오일이고 수용성 제2용액(52)보다 더 큰 열 팽창 계수를 가지기 때문에, 구부러질 수 있는 제1덮개판(4)은 전기적 절연성 용액(51)의 측면 상에 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 명세서에 도시되지 않았지만, 아주 좋은 결과가 전기 도금된 밀봉층으로 얻어졌다. 또한 이 전기 도금된 밀봉층이 용액을 수용하는 셀의 다른 구성에 적용 가능하고, 모든 응용에 그렇지 않지만 내벽(80)과 외벽(90)을 구비한 셀과 연장부(85, 86)가 필요하다는 것이 배제되지 않는다. 제1 및 제2측면(111, 112) 상에 연장되는 외벽(80)의 연장부(85, 86)가 분리되는 요소가 아니지만, 성장되거나 증착된 일부 또는 연결부의 돌출부라는 것이 더 이해된다. 특히, 전기 도금된 연결부는 연장부(86)와 같이 효과적일 수 있다.

본 발명은 기판과 적어도 하나의 측벽을 구비하는 바디부를 포함하는 전기 습윤 셀에 대해 사용되고, 또한 기판과 측벽을 구비하는 바디부를 포함하는 전기 습윤 셀을 제조하는 방법에 사용된다.

Claims (16)

1. 전기 습윤 셀로서,

   기판과, 적어도 하나의 측벽을 구비하는 바디부(body section)를 포함하되, 상기 기판과 측벽은 전기 습윤 용액을 수용하는 공동부(cavity)를 공동으로 한정하고, 상기 바디부에 고정된 적어도 하나의 단부를 더 포함하며,

   상기 바디부의 상기 적어도 하나의 측벽은 내벽과 외벽을 포함하고, 상기 단부의 일부분은 상기 내벽의 일부이어서, 상기 단부와 상기 바디부를 고정시키고, 상기 외벽은 상기 제1측면과 제1측면에 마주하는 상기 내벽의 제2측면에 연장되는 연장부를 구비하는,

   전기 습윤 셀.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내벽은 상기 기판의 일부를 포함하는, 전기 습윤 셀.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 내벽은 상기 기판의 상기 일부와 상기 단부의 상기 일부 사이의 전기적 절연성 물질의 스페이서(spacer)를 더 포함하는, 전기 습윤 셀.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 내벽의 상기 제1측면 상에 연장된 상기 외벽의 상기 연장부는 상기 외벽에 부착된 클램핑 바디(clamping body)인, 전기 습윤 셀.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 클램핑 바디는 상기 연장부와 상기 외벽에서 성장되는 금속층에 의해 상기 외벽에 부착되는, 전기 습윤 셀.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 습윤 용액 중 적어도 하나와 접촉하는 제1 및 제2전극은 상기 기판과 상기 단부에 있는 상기 공동부의 마주하는 측면 상에 한정되는, 전기 습윤 셀.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 기판은 구멍(apertuer)을 구비하되, 상기 구멍의 말단부에 상기 전극이 있는, 전기 습윤 셀.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 단부는 상기 폐쇄된 공동부의 부피가 팽창되도록 유연한 얇은 막을 포함하는, 전기 습윤 셀.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 내벽의 상기 제2측면 상의 상기 연장부는 양 측면 상에 성장되는 금속층을 통해 상기 기판에 부착되는, 전기 습윤 셀.
10. 전기 습윤 셀로서,

    기판과, 적어도 하나의 측벽을 구비하는 바디부를 포함하되, 상기 기판과 측 벽은 전기 습윤 용액을 수용하는 공동부를 공동으로 한정하고, 상기 바디부에 고정된 적어도 하나의 단부를 더 포함하며,

    상기 단부는 상기 바디부에 부착되는데, 금속층이 상기 단부와 상기 결합부의 표면에 도포되는,

    전기 습윤 셀.
11. 전기 습윤 셀을 제조하는 방법으로서, 상기 전기 습윤 셀은,

    기판과, 내벽과 외벽을 가지는 측벽을 구비하는 바디부를 포함하되, 상기 외벽은 상기 내벽의 마주하는 측면 상에 연장되는 제1 및 제2연장부를 구비하며, 상기 기판과 측벽은 제1 및 제2전기 습윤 용액을 수용하는 공동부를 공동으로 한정하는, 전기 습윤 셀을 제조하는 방법에 있어서,

    - 상기 공동부를 야기하는, 외벽과 기판을 제공하는 단계와,

    - 상기 제1 및 제2전기 습윤 셀 용액으로 상기 공동부를 충진하는 단계와,

    - 단부가 상기 기판에 바람직한 간격으로 적어도 한 용액에 잠기도록 상기 공동부 내에 상기 단부를 제공하는 단계로서, 상기 기판의 일부 및 상기 단부와 선택적으로 중간 스페이서가 상기 내벽을 형성하는, 단부 제공 단계와,

    - 상기 내벽의 상기 제1연장부가 상기 단부의 상부 상에 위치되도록 상기 단부가 상기 바디부에 고정되는 단계를 포함하는,

    전기 습윤 셀을 제조하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 연장부는 상기 단부 상에 위치된 후에만, 상기 외벽에 연결된 분리되는 클램핑 바디인, 전기 습윤 셀을 제조하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 클램핑 바디와 상기 외벽은 그 표면 상에 성장되는 금속층과 연결되는, 전기 습윤 셀을 제조하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 청구되는, 전기 습윤 셀과 통합되는, 이미지 캡쳐링 디바이스 또는 이미지 센서.
15. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 청구되는, 전기 습윤 셀을 포함하는, 광학 스캐닝 디바이스.
16. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 청구되는, 전기 습윤 셀과 통합되는 디스플레이 디바이스.

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