用于微元件布置的印刷和其它技術的使用的制作方法

專利名稱：用于微元件布置的印刷和其它技術的使用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光面板及其制造方法。本發明還涉及是一種制造發光面板的絲網制造工藝(web fabrication process)。
背景技術：
在典型的等離子體顯示器中，氣體或混合氣體被封閉在正交交叉且分隔的導體之間。所述交叉導體限定了交叉點的矩陣，這些交叉點排列為發光的微小的圖像元素(像素)的陣列。在任何一個既定像素處，正交交叉且分隔的導體作為電容器的相對極板，被封閉的氣體用作電介質。當施加足夠大的電壓時，該像素處的氣體電離產生要被引向正導體的自由電子和要被引向帶負電的導體的帶正電的氣體離子。這些自由電子和帶正電的氣體離子與其它氣體原子碰撞而產生雪崩效應，雪崩效應還產生更多的自由電子和帶正電的離子，從而產生等離子體。發生這種電離的電位被稱為寫電壓(write voltage)。
在施加寫電壓時，像素處的氣體電離并僅僅短暫地發光，由于電離形成的自由電荷向單元(cell)的絕緣電介質壁遷移，這些電荷在該絕緣電介質壁上產生與施加電壓相反的電壓(opposing voltage)，從而抑制電離。一旦一個像素已經被完成寫操作，則利用交變保持電壓(sustain voltage)產生連續序列的光發射。保持波形(sustain waveform)的振幅小于寫電壓的振幅，因為從先前的寫操作或保持操作保留下來的壁電荷產生一個電壓，該電壓加至隨后施加的極性相反的保持波形的電壓上，以產生電離電壓。按照數學方式表達，上述思想可以表示為Vs＝Vw-Vwall，其中Vs是保持電壓、Vw是寫電壓、Vwall是壁電壓。因此，由保持波形單獨不能使未先前寫的(或已擦除的)像素電離。擦除操作可以被認為是某種寫操作，只是該寫操作僅允許以前帶電的單元壁放電；除了時序(timing)和振幅，擦除操作類似于寫操作。
典型地，導體有兩種不同的設置，用于進行寫、擦除和保持操作。所有設置的一個公共要素是保持電極和尋址電極彼此間隔，等離子形成氣體位于其間。因此，尋址電極或保持電極中的至少一個電極位于當等離子形成氣體電離而離開等離子體顯示器時，輻射行進的路徑中。從而，必須使用透明或半透明的導電材料，例如氧化銦錫(ITO)，以便電極不會干擾等離子體顯示器顯示的圖像。然而，使用ITO具有幾個缺點，例如ITO價格昂貴，會給制造工藝和最終的等離子體顯示器增加成本。
第一種設置使用兩種正交交叉的導體一尋址導體(addressing conductor)和一保持導體(sustaining conductor)。在這種類型的氣體面板中，保持波形施加于所有尋址導體和保持導體，以便氣體面板維持發光像素的以前被寫的圖案(written pattern)。對于傳統的寫操作，適當的寫電壓脈沖被疊加于保持電壓波形上，以便寫脈沖和保持脈沖聯合產生電離作用。為了獨立地對各像素進行寫操作，尋址導體和保持導體中的每一個都有單獨的選擇電路。因此，通過對所有的尋址導體和保持導體施加一個保持波形，而只對一個尋址導體和一個保持導體施加寫脈沖，只會對位于選定的尋址導體和保持導體的交點處的一個像素產生寫操作。
第二種設置使用三個導體。在這種所謂共面保持面板(coplanar sustainingpanel)中，在三個導體的交點處形成每個像素，一個是尋址導體，另兩個為平行的保持導體。在這個設置中，尋址導體與兩個平行的保持導體正交。帶有這種類型的面板，在兩個平行的保持導體之間進行保持功能，通過在尋址導體和兩個平行的保持導體中的其中一個之間產生放電，來實現尋址功能。
保持導體有兩種類型，即尋址—保持導體和單純的保持導體。尋址—保持導體具有雙重的功能與單純的保持導體一起實現持續的放電；完成一個尋址功能。因此，尋址—保持導體是獨立可選的，因而一個尋址波形可應用于任何一個或多個尋址—保持導體。另一方面，單純的保持導體以這樣一種典型的方式連接即一個保持波形可以同時施加到所有的單純保持導體，以使它們在同一瞬間具有相同的電位。
使用各種將等離子形成氣體封裝在電極組中的方法，已經構建了許多類型的等離子體平面顯示裝置。在一種等離子體顯示面板中，各自表面上帶有導線電極的平行玻璃板在空間上被均勻分開，并在外部的邊緣處密封在一起，平行板之間形成的腔體內填充等離子形成氣體。盡管這種開放式的顯示器結構被廣泛應用，但它具有很多缺點。平行板外部邊緣的密封及等離子形成氣體的注入都是昂貴和耗時的工藝，結果導致了昂貴的終端產品。除此之外，在電極穿過平行板端部的位置很難獲得好的密封，這會導致氣體泄漏并縮短產品壽命。另一個缺點是各個像素在平行板中不是分離的。因此，在寫操作過程中，選定像素處的電離行為會溢出到臨近的像素，從而提高了可能激發臨近的像素的這種不希望看到的現象。即使沒有激發臨近的像素，電離行為也能改變臨近像素的開啟和斷開特性。
在另一種公知的等離子體顯示器中，獨立的像素通過在其中一個平行板上形成溝槽或在平行板之間夾持穿孔絕緣層來機械地隔離單個像素。然而，這些機械隔開的像素不是完全封閉的或彼此完全隔離的，因為在像素之間需要等離子形成氣體的自由通道，以確保在整個面板中的壓強均勻。盡管這種顯示器結構減少了溢出，但因為像素彼此之間不是整體地電隔離，所以溢出仍舊可能產生。此外，在這種類型顯示器中很難恰當地對準電極和氣室，這可能會引起像素不發亮(misfire)。由于是開放的顯示結構，所以也很難在板邊緣獲得良好的密封。而且，注入等離子形成氣體及密封平行板外緣是昂貴和耗時的。
在另外一種公知的等離子體顯示器中，平行板之間獨立的像素被機械地隔開。在這種類型顯示器中，等離子形成氣體被裝在一個透明的微元件內，這種微元件由一個封閉的透明殼構成。已經有多種方法來將充有氣體的微元件容納在平行板間。在一種方法中，不同尺寸的微元件被緊密地聚束在一起并隨機分布在單個層上，并且夾在兩個平行板之間。在第二種方法中，微元件被嵌在一層透明的介電材料中，然后這層材料被夾在平行板之間。第三種方法中，穿孔的不導電材料層夾在平行板之間，充有氣體的微元件分布在孔中。
雖然以上討論的各種類型的顯示器基于不同的設計理念，但在制造過程中使用的生產方法大致是相同的。從傳統的角度講，采用批量的制造工藝來生產這些類型的等離子面板。如本領域眾所公知的，在批量工藝中，各個零部件通常是在不同制造商采用不同的設備單獨生產的，然后一起送到一起來組裝，其中一次生產一個單獨的等離子體面板。批量生產工藝有很多缺點，例如，完成最終產品所需的時間很長。較長的生產周期增加了生產成本，并由于本領域許多其它原因而不期望生產周期長。例如，在檢測其中一個組件中的缺陷或故障、以及對缺陷或故障進行有效校正的過程中，可能生產出大量不符合標準的、有缺陷的、完全或部分無用的已經完成的等離子體面板。
這對于以上討論的前兩種顯示器尤為正確，第一種顯示器中在每個像素之間沒有機械性隔離，第二種顯示器通過在一個平行板上形成溝槽或在兩個平行面板之間插入多孔的絕緣層而機械性隔離每個像素。由于等離子形成氣體不是在單個像素/子像素尺度上被隔離，因此制備工藝阻礙了對大部分零部件的檢測，直到整個顯示器組裝完。結果，顯示器只有在兩個平行板被密封在一起并且等離子形成氣體被填充到兩個板之間的腔體后才能檢測。如果后期的產品檢測顯示任何可能發生的潛在的問題，(例如在特定的像素/子像素處發光差或沒有發光)，整個顯示器將被廢棄。

發明內容
本發明的優選實施例提供了一種發光面板，其可以被用作大面積的輻射源，用于能量調制、粒子檢測和作為平板顯示器。由于其獨特的特性，上述應用優選使用氣體-等離子面板。
一種形式是，該發光面板被用作大面積的輻射源。通過配置發光面板來發出紫外光，該面板可用于固化、噴漆和消毒。通過加上白磷涂層來將該紫外光轉換為可見的白光，該面板還可用作照明光源。
另外，通過在至少一個實施例中以微波傳輸模式構造面板，發光面板可以被用作等離子切換相陣列。該面板按下述方式構造在電離過程中，等離子形成氣體產生了針對微波的局部折射指數的改變(盡管其它波長的光會起作用)。通過在局部區域引入相位偏移和/或將微波導出面板的特定通孔，能按照期望的圖案控制來自面板的微波束的方向。
另外，發光面板可以用于粒子/光子探測。在這種實施方式中，發光面板被施加一稍低于電離所需的寫電壓的電位。當在面板中的特定位置處該裝置承受外界能量時，這些額外的能量將致使特定區域中的等離子形成氣體電離，從而能提供探測外界能量的裝置。
此外，發光面板還可以用于平板顯示器。與同樣尺寸的陰極射線管(CRTs)相比，這些顯示器能被制造得非常薄和輕，從而使得這些顯示器非常適用于家庭、辦公室、劇院和廣告牌。此外，這些顯示器能被制造成大尺寸，并且具有足夠的分辨率，以適應高清晰度電視機(HDTV)。氣體等離子面板沒有電磁失真，因此非常適用于特別受磁場強烈影響的應用，例如軍事應用、雷達系統、火車站和其它地下系統。
本發明的一實施例包括一種將微元件粘附至部分導電的基板的方法，該基板上印刷有導電區域。該方法包括將該部分導電的基板傳送至含有粘接劑的第一插入工具的印刷范圍內；將該粘接劑的一部分放置到該部分導電的基板的導電區域上；將其上具有該部分粘接劑的該部分導電的基板傳送至含有至少一個微元件的第二插入工具的印刷范圍內；以及將所述至少一個微元件放置到位于該部分導電的基板的該導電區域上的該部分粘接劑上。
本發明的另一實施例包括一種將多個微元件放置到基板的預定部分的方法。該方法包括給該基板的預定部分充以第一電荷；給所述多個微元件充以第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將所述多個帶電微元件引至所述帶電基板，其中所述多個帶電微元件被靜電吸引至該基板的帶電預定部分。
本發明的另一實施例包括一種將多個微元件放置到基板的預定部分的方法。該方法包括給該基板的第一預定部分充以第一電荷；給第一組多個微元件充以第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將該第一組帶電微元件引至該基板的第一帶電部分，其中所述第一組帶電微元件被靜電吸引至該基板的第一帶電部分；借助施加給該基板的力，幫助去除該第一組帶電微元件中的未粘附至該基板的第一帶電部分的微元件；給該基板的第二預定部分充以該第一電荷；給第二組多個微元件充以該第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將第二組帶電微元件引至該基板的第二帶電部分，其中該第二組帶電微元件被靜電吸引至該基板的第二帶電部分；施加力于該基板，以去除該第二組帶電微元件中的未粘附至該基板的第二帶電部分的微元件；給該基板的第三預定部分充以該第一電荷；給第三組多個微元件充以該第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將第三組帶電微元件引至該基板的第三帶電部分，其中該第三組帶電微元件被靜電吸引至該基板的第三帶電部分；施加力于該基板，以去除該第三組帶電微元件中的未粘附至該基板的第三帶電部分的微元件。
本發明的另一實施例包括一種將多個微元件置入基板的預定部分的系統。該系統包括用于給多個微元件充以第一電荷的裝置；用于給該基板的預定部分充以第二電荷的裝置，其中該第一電荷和該第二電荷極性相反；用于將所述多個微元件引至該基板的預定帶電部分的裝置，其中所述多個微元件和該基板的預定帶電部分之間的靜電力將所述多個微元件吸引至該基板的預定帶電部分；和用于去除所述多個微元件中的沒有被置于該基板的預定帶電部分中的微元件的裝置。
本發明的另一實施例包括一種將微元件置于基板的承窩中的方法。該方法包括將在預定位置處具有第一孔的第一掩模置于該基板上，其中該第一孔位于該基板內的第一組承窩的上方；將發出第一顏色的多個微元件引至該掩模；施加力于該第一掩模和該基板其中之一，以有助于將所述微元件置入該基板內的第一組承窩中；將在預定位置處具有第二孔的第二掩模置于該基板上，其中該第二孔位于該基板內的第二組承窩的上方；將發出第二顏色的多個微元件引至該掩模；施加力于該第二掩模和該基板其中之一，以有助于將所述微元件置入該基板內的第二組承窩中；將在預定位置處具有第三孔的第三掩模置于該基板上，其中該第三孔位于該基板內的第三組承窩的上方；將發出第三顏色的多個微元件引至該掩模；施加力于該第三掩模和該基板其中之一，以有助于將所述微元件置入該基板內的第三組承窩中。
本發明的其它特征、優點和實施例將在下面的說明書中被部分闡述，并且從本說明書中顯而易見的得出，或可以從本發明的實踐中獲得。


從下述結合附圖的詳細描述，本發明的上述及其它特征和優點將變得更加清楚。
圖1描述了發光面板的一部分，顯示通過圖案化基板而形成的承窩的基本結構，如本發明一實施例所揭示的那樣；圖2描述了發光面板的一部分，顯示通過圖案化基板而形成的承窩的基本結構，如在本發明的另一實施例所揭示的那樣；圖3A是顯示具有立方體形狀的腔體的一個例子；圖3B是顯示具有圓錐體形狀的腔體的一個例子；圖3C是顯示具有平截頭圓錐體形狀的腔體的一個例子；圖3D是顯示具有拋物面形狀的腔體的一個例子；圖3E是顯示具有球體形狀的腔體的一個例子；圖3F是顯示具有圓柱形狀的腔體的一個例子；圖3G是顯示具有棱錐形狀的腔體的一個例子；圖3H是顯示具有平截頭棱錐體形狀的腔體的一個例子；圖3I是顯示具有平行六面體形狀的腔體的一個例子；圖3J是顯示具有棱柱體形狀的腔體的一個例子；圖4是顯示本發明的一實施例的發光面板的承窩結構，具有較窄的視野；
圖5是顯示本發明的一實施例的發光面板的承窩結構，具有較寬的視野；圖6A描述了發光面板的一部分，顯示了通過設置多個材料層、然后選擇性地去除材料層的一部分形成的承窩的基本結構，其中電極具有共面構造；圖6B是圖6A的斷面圖，其更詳細地顯示了共面保持電極；圖7A是描述了發光面板的一部分，顯示了通過設置多個材料層、然后選擇性地去除材料層的一部分形成的承窩的基本結構，其中電極具有中平面(mid-plane)構造；圖7B是圖7A的斷面圖，其更詳細地顯示了最上層保持電極；圖8描述了發光面板的一部分，顯示了通過設置多個材料層、然后選擇性地去除材料層的一部分形成的承窩的基本結構，其中電極的構造是具有兩個保持電極和兩個尋址電極，尋址電極位于兩保持電極之間；圖9描述了發光面板的一部分，顯示了承窩的基本結構，所述承窩是通過圖案化基板、然后在基板上設置多個材料層而形成，以便材料層與腔體的形狀一致，電極具有共面構造；圖10描述了發光面板的一部分，顯示了承窩的基本結構，所述承窩上通過圖案化基板、然后在基板上設置多個材料層而形成，以便材料層與腔體的形狀一致，電極具有中平面構造；圖11描述了發光面板的一部分，顯示了承窩的基本結構，所述承窩上通過圖案化基板、然后在基板上設置多個材料層形成，以便材料層與腔體的形狀一致，電極的構造是具有兩個保持電極和兩個尋址電極，尋址電極位于兩保持電極之間；圖12是描述制造發光顯示器的絲網制造方法的流程圖，如本發明的一實施例所描述；圖13是描述制造發光顯示器的絲網制造方法的圖解示意圖，如本發明的一實施例所描述；圖14顯示了發光面板的一部分的分解圖，示出了通過在基板上設置具有對準孔的多個材料層形成的承窩的基本結構，其中電極具有共面構造；圖15顯示了發光面板的一部分的分解圖，示出了通過在基板上設置具有對準孔的多個材料層形成的承窩的基本結構，其中電極具有中平面構造；圖16顯示了發光面板的一部分的分解圖，顯示了通過在基板上設置具有對準孔的多個材料層形成的承窩的基本結構，其中電極的構造是具有兩個保持電極和兩個尋址電極，尋址電極位于兩保持電極之間；圖17顯示了本發明一實施例中的承窩的一部分，其中微元件和腔體形成為一種公-母連接器；圖18顯示了發光面板的一部分的俯視圖，示出了通過穿過整個發光面板絲網單個微元件來制造發光面板的方法；圖19顯示了彩色發光面板的一部分的俯視圖，示出了通過穿過整個發光面板編織多個微元件來制造彩色發光面板的方法；圖20顯示了根據本發明一實施例的用于靠靜電設置微元件的系統；圖21顯示了根據本發明一實施例的用于靠靜電設置微元件的系統；圖22顯示了根據本發明一實施例的在基板內設置微元件的系統；圖23顯示了根據本發明一實施例的在基板上設置微元件的系統。
具體實施例方式
正如在此所實施和廣義描述的，本發明的優選實施例是針對一種新穎的發光面板。特別需要指出的，優選實施例是針對發光面板和一種用于制造發光面板的絲網(web)制備工藝。
圖1和圖2顯示了本發明的兩個實施例，其中發光面板包括第一基板10和第二基板20。第一基板10可由硅酸鹽、聚丙稀、石英、玻璃、任何聚合基材料或本領域人士公知的任何材料或材料的組合制成。類似地，第二基板20可由硅酸鹽、聚丙稀、石英、玻璃、任何聚合基材料或熟悉本領域人士公知的任何材料或材料的組合制成。第一基板10和第二基板20二者可由同種材料或分別由不同材料制成。除此之外，第一和第二基板可以由使該發光面板散熱的材料制成。在一優選實施例中，各基板由機械柔性的材料制成。
第一基板10包括多個承窩30。承窩30可以按任何圖案設置，相鄰的承窩之間可以具有均勻的或非均勻的間距。圖案可包括文字數字式字符、符號、圖標或圖像，但不限于此。優選地，承窩30設置在第一基板10中，以便相鄰的承窩30之間的距離大致相等。承窩30可以成組地設置，以便一組承窩和另一組承窩之間的距離大致相等。后面的這種設置方法特別涉及彩色發光面板；在彩色發光面板中，每一組承窩中的每一個承窩可以分別呈現紅色、綠色和藍色。
至少一個微元件40至少部分地設置在各承窩30中。可以在一個承窩中設置多個微元件，以提供增強的發光度和增強的輻射傳輸效率。在根據本發明的一個實施例的彩色發光面板中，一個承窩承載有配置為發出紅光、綠光和藍光的三個微元件。該微元件40可以是任意形狀的，包括球形、圓柱形和非球面形，但并不限于這些形狀。另外，可以考慮微元件40包括設置或形成于另一結構內的微元件，例如將球形的微元件設置在圓柱形的結構中。在根據本發明的實施例的一個彩色發光面板中，每個圓柱形結構支撐有多個微元件，這些微元件設計為發出單色可見光或由紅、綠、藍組成的多種顏色，或其它適當的顏色設置。
在本發明的另一實施例中，在每個微元件上涂有粘結劑或結合劑，來幫助將微元件40或多個微元件布置/保持在承窩30中。在另一可選實施例中，使每個微元件帶有靜電荷，在每個微元件上施加靜電場，以幫助將微元件40或多個微元件固定在承窩30中。向微元件施以靜電荷還有助于避免多個微元件聚積在一起。在本發明的一個實施例中，使用電子槍使每個微元件帶靜電荷，并且給設置在每個承窩30附近的一個電極通電，以產生吸引帶靜電的微元件所需的靜電場。
或者，為了幫助將微元件40或多個微元件固定/保持在承窩30中，承窩30中可以含有粘結劑或結合劑。粘結劑或結合劑可通過優先洗提(differentialstripping)、光刻工藝、濺射、激光沉積、化學沉積、氣相沉積或使用噴墨技術的沉積而涂覆于承窩30的內側。熟悉本領域的人士將意識到可實現采用其它涂覆承窩30內側的方法。這里所描述的方法和工具可以用于將微元件固定在承窩30中、或在平面上，即無凹窩的基板的表面。
在本發明的一個實施例中，采用靜電薄片傳送(electrostatic sheet transfer，EST)工藝在每個承窩中固定至少一個微元件。在EST工藝的第一個具體實施方案中，基板，尤其是基板中已形成了承窩的基板，被施以預定數量的電荷。類似地，多個單獨微元件中的每一個也被施以預定數量的與基板所帶電荷相反的電荷。在本發明的一個實施例中，對基板充電的方法包括使用一種帶某種電荷圖案(charge pattern)的激光充電鼓(laser-charged drum)，其中該鼓將電荷圖案轉移到基板的預定部分。然后，在帶電的基板上覆有多個的帶電微元件。參考圖20，用于在帶電基板10上設置帶相反電荷的微元件40的裝置包括一個使用定時釋放機構(優選為處理器控制的)的瀉槽90，以在結構(fabric)制備過程中在一個預定時間釋放大致數量的微元件。瀉槽在結構的上方，正當帶適當電荷的基板部分通過瀉槽下方時，一個活動的擋板(barrier)92，即一個電控的閘門被啟動而使得微元件40排放到基板40上。可以在進入瀉槽90前或位于瀉槽中時使微元件40充有電荷94。電荷使得某些帶電的承窩30和某些多個帶電微元件之間具有靜電吸引作用，從而帶電微元件吸附至帶電的承窩。帶電的承窩30帶有與微元件40的電荷相反的電荷96。為了去除過剩的微元件，即那些沒有與帶電的承窩之間形成靜電結合的微元件，搖動基板或向基板吹氣。
為了將具有特定顏色的發光微元件安置在期望的承窩中，EST工藝的第一個具體實施方案要求在生產過程中，針對每種需要的顏色，重復進行所述工藝步驟。電荷被直接施加到基板上的這些區域即承窩處，在這里來布置具有第一種所需顏色的微元件。然后，具有第一種所需顏色的微元件掠過基板并粘附在該帶電區域。在具有第二種所需顏色的微元件將被布置的區域(即承窩)被充電且具有第二種顏色的微元件掠過基板之前，去除那些受排斥的微元件。重復進行上述步驟，直到在基板上形成了彩色發光微元件的期望圖案。
參見圖21，在EST工藝的第二種具體實施方案中，其原理大體上與電子照相術(electro photography)類似，帶電的第一基板200與位于第二基板205上的多個帶電微元件40電接觸。微元件40被吸引到第一帶電基板200上并吸附在第一帶電基板上。為了使基板帶電，或更詳細地說，是使基板上的承窩部分30帶電，使用處理器控制的充電裝置，即激光、二極管陣列、電子束或類似方式。作為制造工藝的一部分，一卷基板材料連續地通過充電裝置并因此帶電。充電裝置由處理器控制，因此能夠在特定區域即承窩區域分配電荷，其數量由生產者的指令確定，以此來獲得所需的面板尺寸和分辨率。接著，含有帶相反電荷微元件40的第二基板205經過第一帶電基板200，隨后微元件從第二基板上分離并吸附至第一帶電基板的帶電區域，即承窩30。在如圖21所示的本發明的一個實施例中，為了便于在二者靜電作用范圍內連續地傳送第一和第二基板200、205，第一和第二基板順著卷軸210傳送。卷軸210沿兩個相反方向A和B旋轉。圖21顯示了兩個卷軸210，在連續化的工序中，也可以使用多個卷軸和/或使用傳動帶。
在一個可選實施例中，參見圖22，其示出了設置微元件的方法和系統，這種設置完全是機械式的。第一柔性基板300，如塑料或聚合材料或一種被加熱至呈現柔性的溫度的聚合材料，受力而與位于第二基板305上的各個微元件40接觸。微元件40使得柔性的第一帶電基板300按微元件的形狀發生變形。微元件從束縛較松的第二基板305上脫離并留在第一充電基板中自形成的承窩中，形成了承窩/微元件結構314。在如圖22所示的本發明的一個實施例中，為了便于在機械作用范圍內連續傳送第一和第二基板300、305，第一和第二基板順著卷軸310和312傳送。卷軸312上具有承窩形狀的凹槽，當柔性基板和微元件被迫互相接觸時，柔性基板300受到微元件40的推擠而進入該承窩形狀的凹槽。另一個實施例中使用不帶凹槽的卷軸312，并且柔性基板300的厚度超過其基板自身中形成的承窩深度。卷軸310和312沿兩個相反方向A和B旋轉。盡管圖22顯示了兩個卷軸310和312，但在連續化的工序中也可以使用多個卷軸和/或傳動帶。
正如關于EST工藝的第一種具體實施方案所描述的，發出不同顏色的微元件被固定在帶電基板中特定的位置，工藝要求確保發出不同顏色的微元件被相應固定的步驟。正因如此，在EST的第二種工藝中，通過充電的方法首先選擇性地對第一基板中的要固定發出第一種顏色的微元件的某一區域或多個區域充電。只含有發出第一種顏色的帶電微元件的第二基板經過帶電的第一基板，借助在帶相反電荷的第一帶電基板區域與發出第一種顏色的微元件之間所存在的靜電力而使微元件被拾取，離開第二基板。隨后，通過充電的方法選擇性地對第一基板中的要固定發出第二種顏色的微元件的某一區域或多個區域充電。只含有發出第二種顏色的帶電微元件的第三基板經過帶電的第一基板，借助在帶相反電荷的第一帶電基板區域與發出第二種顏色的微元件之間所存在的靜電力而使微元件被拾取，離開第三基板。根據所需輻射不同顏色微元件的數量而反復進行上述過程。
作為以上所描述的反復過程的替換方式，第二基板以發出不同顏色的微元件有選擇地組成圖案。熟悉本領域的人認識到對于不同的顯示技術，該圖案包括紅、綠、藍三基色。具有這些顏色的微元件形成為組以形成像素。在這個可選擇的實施例中，選擇性圖案化的第二基板與選擇性帶電(例如在承窩位置帶電)的第一基板電接觸；由于帶相反電荷的承窩與微元件之間的靜電力作用，微元件從選擇性圖案化的第二基板上脫離后被布置于選擇性帶電的第一基板的承窩中。在脫離和布置過程中，一直保持微元件的圖形。
參見圖23，在本發明的另一實施例中，使用類似于噴墨頭的插入工具220及225，將微元件40置于基板10上，即承窩30中。在這個特別例子中，第一插入工具220用于使結合材料(例如導電樹脂或類似物質)的液滴230如同微元件40一樣地粘附于基板10上。微組件的布置過程能被用作連續的絲網(web)或不連續步驟的制造過程的一部分。在特定的連續絲網工藝中，基板被供應至生產線，例如絲網線(webline)。該基板接近已經載有至少第一組導體的絲網線的插入部分，所述第一組導體中可能形成有用于容納微元件的承窩。僅為示例的目的，所述導體可以是大約150微米寬，沿絲網線垂直于基板運動方向，并且微元件可以是大約.33毫米寬。所述導體之間的中心間距大約為400微米。由于載有基板的導體的標準化的連續行經過該絲網線的插入部分，插入工具將結合劑和微元件插到基板上和/或插到適當的承窩中。微元件布置的圖案可以是手動地、機械地或處理器控制的。插入工具通過處理器被程序控制，以改變期望的微元件布置的尺寸、色彩(例如紅、綠、藍)、類型(例如微元件)和位置。或者，插入工具是這樣的基板的承窩首先被涂覆有期望的磷涂層，以按照需要構建顯示像素，例如紅、綠、藍，隨后將微元件插入至各被涂覆的承窩中。
插入工具能使用各種不同的方法和裝置來將微元件引導向基板，即承窩。例如，靜電、壓電、聲學裝置利用噴射傳感器和/或致動器來控制噴射和布置微元件。這些傳感器和/或致動器由插入處理器控制。在這里描述的實施例中，插入處理器啟動傳感器或致動器，同時基板相對于該插入工具運動。通過控制傳感器或致動器的啟動和基板的運動，插入處理器能引導微元件，使其按特定的圖案沖擊基板。
為了控制偏離指定軌道的微元件的布置，微元件在離開插入工具時會由于靜電作用而偏離。控制插入工具電極上的電荷，以使帶電的微元件沿期望的方向行進，以補償插入工具的移動。在一可選實施例中，利用在基板中的承窩下的電極或在插入工具上的電極來誘導微元件上的電荷，使其向基板和適當的承窩加速。另外，可以利用電場來加速隨后要噴射的微元件。
在本發明的另一實施例中，可以結合使用EST工藝和插入工具。在本可選實施例中，使用插入工具來給基板中的承窩涂覆適當的磷涂層。利用上述EST工藝其中之一，將至少一個微元件布置在各個被涂覆的承窩中。
在本發明的另一實施例中，借助向基板施加作用力的工藝而將微元件布置在基板上的承窩中。這個力可以是慣性力，例如來自振動、空氣壓力、或由施力工具施加的其它力(例如攪拌)。在本發明的該實施例中，所施加的力是用作最后的或精密對準步驟。粗對準步驟是最初將微元件引至基板的表面上。參考上述的靜電排放實施方式，可以利用攪拌來有效地保證微元件和承窩之間的靜電吸引；或者利用攪拌來除去基板表面上的沒有被布置在適當的承窩中的多余的微元件。在本發明的另一個實施例中，利用空氣壓力來增強或代替將微元件吸引至承窩中的靜電力，在承窩的底部施加真空來產生空氣壓力。
在本發明的再一實施例中，使用掩模并結合施力工具將微元件布置于基板中的適當的承窩中。在該實施例中，第一掩模被布置于該基板上，其中第一掩模上有多個孔，從而被圖案化，使得為了容納第一顏色微元件而根據顯示需求在預定位置處具有該孔。一旦掩模就位后，瀉槽內的具有第一顏色的微元件就被排放至掩模上，利用施力工具來使微元件振動穿過所述孔而進入基板中的承窩內。然后，除去第一掩模，對第二和第三顏色的微元件使用第二和第三圖案化的掩模重復進行上述過程。在另外的實施例中，微元件可以大小不同，例如綠色的微元件具有第一尺寸，其大于具有第二尺寸的藍色的微元件，并且大于具有第三尺寸的紅色微元件。在一可選實施例中，可以相應地圖案化所述掩模，以適應微元件的不同尺寸。
連續絲網工藝(continuous web processes)，包括插入部分，是一個動態制造工藝。該工藝允許構建適于各種不同的基于尺寸、分辨率、功率限制等的技術應用的顯示器結構。獲得的顯示器結構是可以根據指定應用重新配置的。此外，在本發明的另一實施例中，連續絲網工藝的插入部分包括將可固化的液態介電層和類似物涂覆至含有第一組導體的基板。這種分層技術的進一步討論已經揭示于在某日遞交的代理機構案號No.SAIC0029-CIP1的題目為“用于制備面板層的液體制造工藝(liquid manufacturing processes for panel layerfabrication)”的申請中，該申請揭示的內容全部被合并于此。這些介電涂層在切割過程中給下層的導體提供了保護，從而顯示器結構被切割成多個顯示器面板。由于顯示器結構的適應性，該結構可以被切割成具有同樣尺寸的顯示器或切割成具有不同尺寸的顯示器。現有技術中的制造工藝不允許這種多尺寸適應性。這種限制的其中一個重要原因是需要在面板邊緣為電連接線和類似物留有空間。根據本發明，甚至從該結構的中心切下來的顯示器的邊緣處也有介電保護的導體，以便于連接于此。在邊緣處去除或剝離介電層，即可露出導體，并允許形成適當的連接。
在最基本的形式中，各微元件40包括一殼體50，其中填充有等離子形成氣體或氣體混合物45。任何能電離的合適的氣體或氣體混合物45都可以用作等離子形成氣體，其包括氪、氙、氬、氖、氧、氦、汞、及其混合物，但不限于此。實際上，任何惰性氣體都可以用作等離子形成氣體，包括混合有銫或汞的惰性氣體，但不限于此。此外，稀有氣體鹵化混合物，例如氯化氙、氟化氙等也適于用作等離子形成氣體。稀有氣體鹵化物是有效的輻射體，其輻射波長大約是300至350nm，比純氙的輻射波長(147至170nm)長。這就導致了由混合比例賦予的總體量子效率增益，即兩個或多個因子。進一步而言，在本發明的另一實施例中，稀有氣體鹵化混合物也可以與上述列出的其它等離子形成氣體相結合。這里的描述并不為了進行限制。熟悉本領域的人士將能知道其它也可以使用的氣體或氣體混合物。在彩色顯示器中，根據另一實施例，等離子形成氣體或氣體混合物45可以這樣選擇，在電離過程中，氣體將會放射出對應期望顏色的特定波長的光。例如，氖—氬發出紅光，氙—氧發出綠光，氪—氖發出藍光。盡管在優選實施例中使用了等離子形成氣體或氣體混合物45，但也可以考慮任何能發光的其它材料，例如電致發光材料、有機發光二極管(OLEDs)、或光電材料。
殼體50可以由各種材料形成，包括硅酸鹽、聚丙烯、玻璃、任何聚合基材料、氧化鎂和石英，但并不限于此，該殼體也可以是任何尺寸。從沿殼體的短軸方向測量時，殼體50直徑的范圍可以是幾微米到幾厘米；沿殼體的長軸方向測量的尺寸基本沒有限制。例如圓柱形微元件的越過短軸的直徑可以僅是100微米，但其長軸方向的直徑可以是幾百米長。在一優選實施例中，沿殼體的短軸方向測量，殼體的外徑可以是100微米至300微米。另外，殼體的厚度可以是幾微米至幾毫米，優選厚度是1微米至10微米。
當在微元件上施加足夠大的電壓時，氣體或氣體混合物會電離形成等離子體并發出光輻射。最初使殼體50內的氣體或氣體混合物電離所需的電位由帕邢(Paschen)定律決定，并與殼體內的氣體壓力密切相關。在本發明中，殼體50內的氣體壓力范圍從幾十托至幾個大氣壓。在一優選實施例中，氣體壓力的范圍從100托至700托。微元件40的尺寸和形狀以及其中的等離子形成氣體的類型和壓力將影響發光面板的性能和特征，可以通過選擇微元件40的尺寸和形狀以及其中的等離子形成氣體的類型和壓力來優化面板的工作效率。
有各種可以加入微元件40中的涂層300和摻雜劑，他們會影響發光面板的性能和特征。涂層300可以被涂覆于殼體50的外側或內側，而且可以部分地或全部地涂覆殼體50。外側涂層的類型包括用于將UV光轉換成可見光的涂層(例如，磷)、用作反射濾光器的涂層、以及用作帶隙濾光器的涂層，但不限于此。內側涂層的類型包括用于將UV光轉換成可見光的涂層(例如，磷)、用于增強二次發射的涂層和用于防止腐蝕的涂層，但并不限于此。熟悉本領域的人士將意識到也可以使用其它涂層。涂層300可以通過優先洗提(differential stripping)、光刻工藝、濺射、激光沉積、化學沉積、氣相沉積、或使用噴墨技術的沉積而涂覆于殼體50上。熟悉本領域的人士將意識到也可使用其它涂覆殼體50的內側和/或外側的方法。摻雜劑的類型包括用于將UV光轉換成可見光的涂層(例如，磷)、用于增強二次發射的摻雜劑、和提供通過殼體50的導電通道的摻雜劑，但并不限于此。可以通過熟悉本領域的人士公知的合適的技術，包括離子注入，將所述摻雜劑加入殼體50。可以考慮將涂層和摻雜劑的任何組合加入微元件40。或者，可以將各種涂層350涂覆于承窩30的內側，與加入微元件40的涂層和摻雜劑相結合。這些涂層350包括用于將UV光轉換成可見光的涂層、用作反射濾光器的涂層、以及用作帶隙濾光器的涂層，但不限于此。
在本發明的實施例中，當微元件被構造成發射UV光時，通過用磷至少部分地涂覆殼體50內側、用磷至少部分地涂覆殼體50的外側、在殼體50中摻雜磷和/或用磷涂覆承窩30的內側，UV光被轉換成可見光。在彩色面板中，根據本發明的實施例，可以選擇有色磷，從而使得由相間的微元件發出的可見光分別變為紅色、綠色和藍色。通過以不同的強度組合這些基色，可以形成所有的顏色。可以考慮使用其它顏色組合和排列。在用于彩色發光面板的另一實施例中，通過在微元件40上和/或承窩30的內側上設置單色磷，UV光被轉換成可見光。然后，可以相間地在各承窩30上應用有色濾光器，以將可見光轉換成各種適當排列的彩色光，例如紅色、綠色和藍色。通過用單色磷涂覆所有微元件、然后通過使用在各承窩頂部的至少一個濾光器將可見光轉換成彩色光，微元件布置變得不那么復雜，而且發光面板能更易于配置。
為了提高發光度和輻射輸送效率，在本發明的一實施例中，各微元件40的殼體50至少部分地涂覆有二次發射增強材料。可以使用任何親和力低的材料，包括氧化鎂和氧化銩，但并不限于此。熟悉本領域的人士將意識到其它材料將也能提供二次發射增強功能。在本發明的另一實施例，殼體50摻雜有二次發射增強材料。除了用二次發射增強材料涂覆殼體50之外，還可以使殼體50摻雜有二次發射增強材料。在此情形下，用于涂覆殼體50的二次發射增強材料和用于摻雜殼體50的二次發射增強材料可以不同。
根據本發明的一實施例，除了用二次發射增強材料摻雜殼體50之外，或為代替用二次發射增強材料摻雜殼體50，殼體50摻雜有導電材料。可能的導電材料包括銀、金、鉑和鋁，但并不限于此。以導電材料摻雜殼體50可以為殼體內包含的氣體或氣體混合物提供了一個直接的導電通道，并且提供了一種可能獲得DC發光面板的途徑。
在本發明的另一實施例中，微元件40的殼體50涂覆有反射材料。設置一與該反射材料的折射指數(index of refraction)相匹配的指數匹配材料(indexmatching material)，以與該反射材料的至少一部分接觸。該反射涂層和指數匹配材料可以與前述實施例中的磷涂層和二次發射增強涂層分離開或相結合。該反射涂層被涂覆于殼體50，以增強輻射傳輸效率。通過還設置指數匹配材料以與該反射材料的至少一部分接觸，因此允許預定波長范圍的輻射能通過反射涂層在反射層和指數匹配材料之間的界面處逃逸。借助迫使輻射通過該反射層和該指數匹配材料之間的界面而離開微元件，可以獲得更高的微元件效率，并增加發光度。在一實施例中，指數匹配材料直接涂覆于該反射涂層的至少一部分上。在另一實施例中，該指數匹配材料設置在一與該微元件接觸的材料層或類似物上，以便該指數匹配材料與該反射涂層的至少一部分接觸。在另一實施例，選擇該界面的尺寸，以獲得發光面板的特定視野。
在第一基板10中和/或在第一基板10上形成的腔體55提供了基本的承窩30結構。腔體55可以是任何形狀和尺寸。如圖3A至圖3J所示，腔體55的形狀可以包括立方體100、圓錐110、平截頭圓錐體120、拋物面130、球體140、圓柱150、棱錐160、平截頭棱錐170、平行六面體180或棱柱190。
承窩30的尺寸和形狀會影響發光面板的性能和特征，并且選擇承窩30的尺寸和形狀，以優化面板的工作效率。另外，承窩的幾何形狀可以根據微元件的形狀和尺寸選擇，以優化微元件和承窩之間的表面接觸和/或確保設置在承窩中的任何電極和微元件之間的連接。此外，可以選擇承窩30的尺寸和形狀，以優化光子的產生并提供增強的發光度和輻射輸送效率。如圖4和圖5所示的例子，可以選擇尺寸和形狀，以提供具有特定角度θ的視野400，以便設置在深承窩30中的微元件40可以提供更準直的光，并因此具有較窄的視角θ(圖4)，而設置在淺承窩30中的微元件40可以提供較寬的視角θ(圖5)。也就是說，腔體的尺寸可以是這樣的，例如其深度包容了沉積在承窩中的微元件，或該腔體可以被制成較淺，以便微元件僅部分地設置于承窩中。或者，在本發明的另一實施例中，通過在第二基板上設置至少一個光學透鏡，視野400可以被設定為特定角θ。透鏡可以覆蓋整個第二基板或，在具有多個光學透鏡的情形下，可以排列成與各承窩對準。在另一實施例中，光學透鏡或光學鏡頭可被配置，以調節發光面板的視野。
在制造包括多個承窩的發光面板的方法的實施例中，腔體55形成于基板10中或在基板10中形成圖案，以產生基本的承窩形狀。通過物理、機械、熱、電、光或化學的方法使基板變形，該腔體可以形成為任何適當的形狀和尺寸。各承窩附近和/或各承窩中可以設置各種增強材料325。該增強材料325包括防眩涂層、觸敏表面、增強對比度(黑色掩模)涂層、保護性涂層、晶體管、集成電路、導體器件、感應器、電容器、電阻器、控制電子器件、驅動電子器件、二極管、脈沖形成網絡、脈沖壓縮器、脈沖變壓器和調諧電路，但并不限于此。
在制造包括多個承窩的發光面板的方法的另一實施例中，通過下述過程形成承窩30設置多個材料層60以形成第一基板10，直接在第一基板10上在材料層中或在其結合體中設置至少一個電極，并選擇性去除材料層60中的一部分以形成腔體。材料層60全部或部分地包括介電材料、金屬與增強材料325的組合。增強材料325包括防眩涂層、觸敏涂層、增強對比度(黑色掩模)涂層、保護性涂層、晶體管、集成電路、半導體器件、感應器、電容器、電阻器、控制電子器件、驅動電子器件、二極管、脈沖形成網絡、脈沖壓縮器、脈沖變壓器和調諧電路，但并不限于此。可以通過任何傳輸工藝，光刻、靜電型工藝、等離子沉積、濺射、激光沉積、化學沉積、氣相沉積或使用噴墨技術的沉積來完成材料層60的布置。本領域的普通技術人員將知曉在基板上設置多個材料層的其它合適的方法。腔體55可以通過多種方法形成于材料層60中，這些方法包括干蝕刻或濕蝕刻、光刻、激光熱處理、熱成型、機械沖壓、模壓、模鍛、鉆孔、電鑄或造窩。
在制造包括多個承窩的發光面板的方法的另一實施例中，通過下述過程形成承窩30在第一基板10中形成腔體55的圖案，在第一基板10上設置多個材料層65以便材料層65與腔體55一致，并在第一基板10上在材料層或其結合體中設置至少一個電極。通過物理、機械、熱、電、光或化學的方法使基板變形，該腔體可以形成為任何適當的形狀和尺寸。材料層的全部或部分60包括介電材料、金屬與增強材料325的結合。增強材料325包括防眩涂層、觸敏涂層、增強對比度(黑色掩模)涂層、保護性涂層、晶體管、集成電路、半導體器件、感應器、電容器、電阻器、控制電子器件、驅動電子器件、二極管、脈沖形成網絡、脈沖壓縮器、脈沖變壓器和調諧電路，但并不限于此。可以通過任何傳輸工藝、光刻、靜電型工藝、等離子沉積、濺射、激光沉積、化學沉積、氣相沉積或使用噴墨技術的沉積來完成材料層60的布置。本領域的普通技術人員將知曉在基板上設置多個材料層的其它合適的方法。
在制造包括多個承窩的發光面板的方法的另一個實施例中，通過下述過程形成承窩30在第一基板10中設置多個材料層66，并在第一基板10上，在材料層66中或在其結合體中設置至少一個電極。各材料層包括預成型的通孔56，其延伸穿過整個材料層。所述通孔可以具有同樣的尺寸或具有不同的尺寸。在第一基板上設置多個具有該通孔的材料層66，使通孔對準，從而形成腔體55。材料層66的全部或部分，包括介電材料、金屬與增強材料325的結合。增強材料325包括防眩涂層、觸敏表面、增強對比度(黑色掩模)涂層、保護性涂層、晶體管、集成電路、半導體器件、感應器、電容器、電阻器、二極管、控制電子器件、驅動電子器件、脈沖形成網絡、脈沖壓縮器、脈沖變壓器和調諧電路，但并不限于此。可以通過任何傳輸工藝、光刻、靜電型工藝、等離子沉積、濺射、激光沉積、化學沉積、氣相沉積或使用噴墨技術的沉積來完成材料層66的布置。本領域的普通技術人員將知曉在基板上設置多個材料層的其它合適的方法。
在描述了在發光面板中制造承窩的四個不同方法的上述實施例中，可以在各承窩中或在各承窩附近設置至少一個增強材料。如上所述，增強材料325可以包括防眩涂層、觸敏表面、增強對比度(黑色掩模)涂層、保護性涂層、晶體管、集成電路、半導體器件、感應器、電容器、電阻器、控制電子器件、驅動電子器件、二極管、脈沖形成網絡、脈沖壓縮器、脈沖變壓器和調諧電路，但并不限于此。在本發明的優選實施例中，通過任何傳輸工藝、光刻、靜電型工藝、等離子沉積、濺射、激光沉積、化學沉積、氣相沉積、使用噴墨技術的沉積、或機械手段，來將增強材料設置在各承窩中或附近。在本發明的另一實施例中，用于制造發光面板的方法包括通過使至少一種電增強體懸浮在液體中并使該液體流過第一基板，而將至少一種電增強體(例如晶體管、集成電路、半導體器件、感應器、電容器、電阻器、控制電子器件、驅動電子器件、二極管、脈沖形成網絡、脈沖壓縮器、脈沖變壓器和調諧電路)設置在各承窩中或附近。當該液體流經該基板時，所述至少一個電增強體將沉淀于各承窩中。可以考慮使用其它物質或方式來使電增強體在基板上移動。這樣的方式包括使用空氣來推動電增強體在基板上移動。在本發明的另一實施例中，承窩具有與所述至少一個電增強體對應的形狀，從而所述至少一個增強體與承窩自對準。
可以為了多種目的在發光面板中使用電增強體，這些目的包括降低電離微元件中的等離子形成氣體的所必須的電壓，降低保持/擦除微元件中的電離電荷所需的電壓，提高微元件的發光度和/或輻射傳輸效率，以及提高微元件發光的頻率。另外，電增強體可以與發光面板驅動電路結合，用于改變驅動發光面板所必須的功率需求。例如，調諧電路可以與驅動電路結合，用于允許DC電源向AC型發光面板提供電力。在本發明的一實施例中，設置有一控制器，其與所述電增強體連接并能夠控制他們的工作。單獨地控制在各像素/子像素處的電增強體的能力，提供了一種在發光面板制造后，可以改變/校正各微元件的特性的途徑。這些特性包括發光度和微元件發光的頻率，但并不限于此。熟悉本領域的人士將知曉在發光面板中的各承窩中或附近設置電增強體的其它用處。
通過至少兩電極來供應激勵微元件40所必須的電位。在本發明的一般實施例中，發光面板包括多個電極，其中至少兩個電極僅粘附于第一基板、第二基板，或至少一個電極粘附于每個第一基板和第二基板，其中所述電極如此設置施加于電極的電壓致使一個和多個微元件發光。在另一實施例中，發光面板包括多個電極，其中至少兩個電極如此設置施加于電極的電壓致使一個和多個微元件在發光面板的整個視野里發光，沒有交叉任一電極。
在一實施例中，承窩30在第一基板10上形成圖案，以便承窩形成于第一基板中，至少兩個電極可以設置在第一基板10、第二基板20、或其結合體上。在如圖1和圖2所示的示例性實施例中，保持電極70粘附在第二基板20上，并且尋址電極80粘附于第一基板10上。在一優選實施例中，粘附于第一基板10的至少一個電極是至少部分地設置在承窩中(圖1和圖2)。
在第一基板10包括多個材料層60并且承窩30形成于所述材料層中的一實施例中，至少兩個電極可以設置于第一基板10上、設置在材料層60中、設置于第二基板20上、或設置在其結合體上。在如圖6A所示的實施例中，第一尋址電極80設置在材料層60中，第一保持電極70設置在材料層60中，并且第二保持電極75設置在材料層60中，以便第一保持電極和第二保持電極是共面的構造。圖6B是圖6A的斷面圖，其顯示了共面的保持電極70和75的設置。在如圖7A所示的另一實施例中，第一保持電極70設置于第一基板10上，第一尋址電極80設置在材料層60中，第二保持電極75設置在材料層60中，以便第一尋址電極位于第一保持電極和第二保持電極之間，形成中平面構造。圖7B是圖7A的斷面圖，其顯示了第一保持電極70。如圖8所示，在本發明的優選實施例中，第一保持電極70設置于材料層60中，第一尋址電極80設置于材料層60中，第二尋址電極85設置在材料層60中，并且第二保持電極75設置在材料層60中，以便第一尋址電極和第二尋址電極位于第一保持電極和第二保持電極之間。
在這樣的實施例中，其中腔體55在第一基板10上形成圖案，多個材料層65設置于第一基板10上以使材料層與腔體55一致，至少兩個電極可以設置在第一基板10上、至少部分地設置在材料層65中、設置在第二基板20上、或其任意組合。在如圖9所示的一個實施例中，第一尋址電極80設置在第一基板10上，第一保持電極70設置在材料層65中，并且第二保持電極75設置在材料層65中，以便第一保持電極和第二保持電極是共面的構造。在如圖10所示的另一實施例中，第一保持電極70設置于第一基板10上，第一尋址電極80設置在材料層65中，第二保持電極75設置在材料層65中，以便第一尋址電極位于第一保持電極和第二保持電極之間，形成中平面構造。如圖11所示，在本發明的優選實施例中，第一保持電極70設置于第一基板10上，第一尋址電極80設置于材料層65中，第二尋址電極85設置在材料層65中，并且第二保持電極75設置在材料層65中，以便第一尋址電極和第二尋址電極位于第一保持電極和第二保持電極之間。
在具有對準通孔56的多個材料層66設置于第一基板10上從而形成腔體55的一個實施例中，至少兩個電極可以設置在第一基板10上、至少部分地設置在材料層65中、設置在第二基板20上、或其任意組合。在如圖14所示的一個實施例中，第一尋址電極80設置在第一基板10上，第一保持電極70設置在材料層66中，并且第二保持電極75設置在材料層66中，以便第一保持電極和第二保持電極是共面的構造。在如圖15所示的另一實施例中，第一保持電極70設置于第一基板10上，第一尋址電極80設置在材料層66中，第二保持電極75設置在材料層66中，使得第一尋址電極位于第一保持電極和第二保持電極之間，形成中平面構造。如圖16所示，在本發明的優選實施例中，第一保持電極70設置于第一基板10上，第一尋址電極80設置于材料層66中，第二尋址電極85設置在材料層66中，并且第二保持電極75設置在材料層66中，使得第一尋址電極和第二尋址電極位于第一保持電極和第二保持電極之間。
上述說明書已經描述了發光面板的各種部件以及用于制造各部件和制造發光面板的一套方法。在本發明的一實施例中，可以考慮將制造這些部件的方法作為制造發光面板的絲網(web)制造工藝的一部分。在本發明的另一實施例中，用于制造發光面板的絲網(web)制造工藝包括下述步驟提供第一基板；在該第一基板上設置微元件；在該第一基板上設置第二基板，以便微元件被夾在該第一基板和該第二基板之間；以及將第一基板和第二基板“三明治”切成小塊，以形成各發光面板。在另一實施例中，第一基板和第二基板是由成卷的材料供應的。多個承窩可以預先形成于第一基板上，或者可以作為絲網(web)制造工藝的一部分形成于該第一基板中和/和形成于該第一基板上。同樣地，第一和第二基板可以預先形成，以便第一基板、第二基板或兩個基板都包括多個電極。或者，可以作為絲網制造工藝的一部分，將多個電極可以設置在第一基板上或第一基板內、在第二基板上或第二基板內、或在第一基板和第二基板上和內。需要注意的是可以按照任何可能的順序進行制造步驟。還需注意的是微元件可以預先成型，或者可以作為絲網制造工藝的一部分來形成。在另一實施例中，絲網制造工藝作為連續高速在線過程來進行，具有能以比批量工藝中制造發光面板更快的速度來制造發光面板。如圖11和圖12所示，在本發明的一實施例中，絲網制造工藝包括下述工藝步驟微元件成型過程800，用于形成微元件殼體并用等離子形成氣體填充所述微元件；微元件涂覆過程810，用于用磷或其他合適的涂層來涂覆所述微元件；電路和電極印刷過程820，用于在第一基板上印刷至少一個電極和任何所需的驅動和控制電路；圖案化過程840，用于在第一基板上圖案化多個腔體來形成多個承窩；微元件布置過程850，用于正確地將至少一個電極布置于各承窩中；電極印刷過程860，在需要時用于在第二基板上印刷至少一個電極；第二基板的施加和對準過程870，用于使第二基板在第一基板上對準，以便所述微元件被夾在第一基板和第二基板之間；面板切割過程880，用于切割第一基板和第二基板，以形成單獨的發光面板。或者，微元件涂覆過程810可以在將所述微元件置于承窩850中之后的任何時候進行。在另一實施例中，作為沒有作為上述工藝的一部分來涂覆。而是在將微元件置于承窩中之前，對多個承窩進行涂覆。熟悉本領域的人士知曉可以用于絲網制造工藝的各種涂覆變化。
在如圖17所示的本發明的另一實施例中，承窩30可以形成為具有公微元件40和母腔體55的公-母連接器型。公微元件40和母腔體55形成為具有互補的形狀。如圖12所示，作為例子，腔體和微元件具有互補的圓柱形狀。母腔體的開口35被形成為這樣該開口小于公微元件的直徑d。較大直徑的公微元件被迫通過母腔體55的較小的開口，從而公微元件40被鎖定/保持在該腔體中，并相對于設置在其中的至少一個電極500對準在承窩中。這樣的設置使得微元件的布置更加靈活。在另一實施例中，這種承窩結構提供了一種方式通過該方式，圓柱形微元件可以被以一行接一行的方式喂入承窩，或者，微元件是長圓柱形(盡管其他形狀的作用也一樣好)的情況下，將其在整個發光面板上喂入/絲網。
在如圖18所示的本發明的另一實施例中，用于制造發光面板的方法包括在發光面板的整個長度上穿過各承窩30來絲網一個微元件40。在本實施例中，以溝槽形狀形成的承窩30也可工作。然而，在一優選實施例中，使用如圖17所示和描述的承窩。由于單個微元件40繞承窩溝槽絲網/喂入承窩溝槽，并且由于單個微元件抵達溝槽的末端，所以可以考慮對微元件40進行熱處理，以允許微元件40繞承窩溝槽的末端彎曲。在如圖19所述的另一實施例中，用于制造發光面板的方法包括絲網多個微元件40，各微元件被設計成發出特定顏色的可見光，并相間地穿過整個發光面板。例如，如圖19所示，紅色微元件41、綠色微元件42和藍色微元件43繞承窩溝槽絲網/喂入承窩溝槽。或者，可以通過下述步驟制造彩色發光面板用特定顏色的磷或其他UV轉換材料來交替地涂覆個承窩溝槽的內側，然后在整個發光面板的整個長度上絲網/喂入該多個微元件，使其穿過承窩溝槽。
根據在此揭示的本申請的所考慮的事項和本發明的實踐，本發明的其它實施例和用途對熟悉本領域的人士來說是明顯的。本發明的說明和實施例應當被理解為僅是示例性的，本發明的確切保護范圍和精神由所附權利要求書確定。正如本領域的普通技術人員能理解的那樣，所揭示的各實施例的修改和變化，包括其組合，包含于如權利要求書所限定的本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種將微元件粘附至部分導電的基板上的方法，該基板上印刷有導電區域，該方法包括將該部分導電的基板傳送至含有粘接劑的第一插入工具的印刷范圍內；將一部分該粘接劑放置到該部分導電的基板的導電區域上；將其上具有該部分粘接劑的該部分導電的基板傳送至含有至少一個微元件的第二插入工具的印刷范圍內；以及將所述至少一個微元件放置到位于該部分導電的基板的該導電區域上的該部分粘接劑上。
2.根據權利要求1所述的方法，其中在放置該部分粘接劑和所述至少一個微元件的過程中，該第一插入工具和該第二插入工具利用壓電致動器。
3.根據權利要求1所述的方法，其中該部分導電的基板中包含用于容納該部分粘接劑和所述至少一個微元件的承窩。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述至少一個微元件含有稀有氣體鹵化物。
5.一種將多個微元件放置到基板的預定部分的方法，包括給該基板的預定部分充以第一電荷；給所述多個微元件充以第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將所述多個帶電微元件引至所述帶電基板，其中所述多個帶電微元件被靜電吸引至該基板的帶電預定部分。
6.一種將多個微元件放置到基板的預定部分的方法，包括給該基板的第一預定部分充以第一電荷；給第一組多個微元件充以第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將該第一組帶電微元件引至該基板的第一帶電部分，其中所述第一組帶電微元件被靜電吸引至該基板的第一帶電部分；通過給該基板施加力，幫助去除該第一組帶電微元件中的未粘附至該基板的第一帶電部分的微元件；給該基板的第二預定部分充以該第一電荷；給第二組多個微元件充以該第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將第二組帶電微元件引至該基板的第二帶電部分，其中該第二組帶電微元件被靜電吸引至該基板的第二帶電部分；施加力于該基板，以去除該第二組帶電微元件中的未粘附至該基板的第二帶電部分的微元件；給該基板的第三預定部分充以該第一電荷；給第三組多個微元件充以該第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將第三組帶電微元件引至該基板的第三帶電部分，其中該第三組帶電微元件被靜電吸引至該基板的第三帶電部分；施加力于該基板，以去除該第三組帶電微元件中的未粘附至該基板的第三帶電部分的微元件。
7.根據權利要求6所述的方法，其中該第一、第二和第三組微元件分別代表三基色的一個顏色。
8.根據權利要求6所述的方法，其中該施加的力是超聲波。
9.根據權利要求6所述的方法，其中該基板的該第一、第二和第三預定部分位于形成于該基板中的承窩中。
10.根據權利要求6所述的方法，其中該基板的該第一、第二和第三預定部分緊鄰一導體。
11.根據權利要求9所述的方法，其中各承窩緊鄰至少一個導體。
12.根據權利要求6所述的方法，其中所述微元件含有稀有氣體鹵化物。
13.一種將多個微元件置入基板的預定部分的系統，包括用于給多個微元件充以第一電荷的裝置；用于給該基板的預定部分充以第二電荷的裝置，其中該第一電荷和該第二電荷極性相反；用于將所述多個微元件引至該基板的預定帶電部分的裝置，其中所述多個微元件和該基板的預定帶電部分之間的靜電力將所述多個微元件吸引至該基板的預定帶電部分；和用于去除所述多個微元件中的未被置于該基板的預定帶電部分中的微元件的裝置。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述用于給所述多個微元件充電的裝置是電子束。
15.根據權利要求13所述的系統，其中所述用于給所述多個微元件充電的裝置是激光器。
16.根據權利要求13所述的系統，其中所述用于給該基板的預定部分充電的裝置是電子束。
17.根據權利要求13所述的系統，其中所述用于給該基板的預定部分充電的裝置是激光器。
18.根據權利要求13所述的系統，其中所述用于給該基板的預定部分充電的裝置包括一含有電荷圖案的激光充電鼓，其中該鼓將該電荷圖案轉移至該基板的預定部分。
19.根據權利要求13所述的系統，其中所述用于將多個微元件引至該基板的預定部分的裝置是瀉槽。
20.根據權利要求13所述的系統，其中所述用于去除多個微元件中的未被置于該基板的預定帶電部分中的微元件的裝置是一施力工具。
21.根據權利要求13所述的系統，其中將所述多個微元件吸引至所述預定帶電部分的靜電力通過向所述預定帶電部分施加真空而增強，或被向所述預定帶電部分施加真空替代。
22.一種將微元件置于基板的承窩中的方法，包括將在預定位置處具有第一孔的第一掩模置于該基板上，其中該第一孔位于該基板內的第一組承窩的上方；將發出第一顏色的多個微元件引至該掩模；在該第一掩模和該基板的至少其中之一上施力，以有助于將所述微元件置入該基板內的第一組承窩中；將在預定位置處具有第二孔的第二掩模置于該基板上，其中該第二孔位于該基板內的第二組承窩的上方；將發出第二顏色的多個微元件引至該掩模；在該第二掩模和該基板的至少其中之一上施力，以有助于將所述微元件置入該基板內的第二組承窩中；將在預定位置處具有第三孔的第三掩模置于該基板上，其中該第三孔位于該基板內的第三組承窩的上方；將發出第三顏色的多個微元件引至該掩模；以及在該第三掩模和該基板的至少其中之一上施力，以有助于將所述微元件置入該基板內的第三組承窩中。
23.根據權利要求22所述的方法，其中還包括在該基板中的各第一組、第二組和第三組承窩中放置粘接劑。
24.根據權利要求22所述的方法，其中所述多個微元件包含稀有氣體鹵化物。
25.用于制造多個發光面板的連續工藝，包括提供一第一連續的基板列，該基板上具有多個平行導體；通過靜電轉移工藝將多個微元件設置在所述多個平行導體上；將第二基板設置在該第一基板上，以便所述多個微元件被夾在該第一基板和該第二基板之間；并且切割該第一基板和該第二基板，以形成所述多個發光面板。
26.根據權利要求25所述的工藝，其中該靜電轉移工藝包括給所述平行導體充以第一電荷；給所述多個微元件充以第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；及將所述多個帶電微元件引導至所述帶電平行導體，其中所述帶電微元件被靜電吸引至所述帶電平行導體。
27.根據權利要求25所述的工藝，其中該靜電轉移工藝包括給所述平行導體的第一部分充以第一電荷；給第一組多個微元件充以第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將該第一組帶電微元件引導至該基板的第一帶電部分，其中所述第一組帶電微元件被靜電吸引至所述平行導體的第一部分；施加力于該基板，以去除該第一組帶電微元件中的未粘附至所述平行導體的第一部分的微元件；給所述平行導體的第二部分充以該第一電荷；給第二組多個微元件充以該第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將第二組帶電微元件引導至該平行導體的第二部分，其中該第二組帶電微元件被靜電吸引至所述平行導體的第二部分；施加力于該基板，以去除該第二組帶電微元件中的未粘附至所述平行導體的第二部分的微元件；給所述平行導體的第三預定部分充以該第一電荷；給第三組多個微元件充以該第二電荷，其中該第一電荷和該第二電荷是極性相反的電荷；將第三組帶電微元件引導至所述平行導體的第三部分，其中該第三組帶電微元件被靜電吸引至所述平行導體的第三部分；施加力于該基板，以去除該第三組帶電微元件中的未粘附至所述平行導體的第三部分的微元件。
28.一種制造多個發光面板的連續工藝，包括提供第一連續的基板列，該基板上具有多個平行導體；將該基板傳送至含有粘接劑的第一插入工具的印刷范圍內；將部分粘接劑放置在所述平行導體的區域上；將其上具有該部分粘接劑的基板傳送至含有多個微元件的第二插入工具的印刷范圍內；以及將多個微元件放置到位于所述平行導體上的該部分粘接劑上；將第二基板設置于該第一基板上，以便所述多個微元件被夾在該第一基板和該第二基板之間；以及切割該第一基板和該第二基板，以形成所述多個發光面板。
29.一種制造多個發光面板的連續工藝，包括提供一連續移動的第一基板列，該第一基板上粘附有可去除的微元件；提供一平行于該第一基板連續移動的第二基板列，其中在連續移動過程中，該第一基板和該第二基板被迫使在至少一個點處互相接觸，以便所述微元件在該第二基板中形成承窩，并且從該第一基板中去除并保留在形成的承窩中。
全文摘要
本發明揭示了一種改進的發光面板，其兩個基板之間夾有多個微元件。各微元件包含氣體或氣體混合物，當經由兩個電極在微元件上施加足夠大的電壓時，氣體或氣體混合物能電離。本發明還揭示了一種制造發光面板的改進的方法，其使用絲網(web)制造工藝來制造發光面板，作為高速、連續的在線工藝的一部分。
文檔編號H01J65/04GK1675734SQ03819366
公開日2005年9月28日 申請日期2003年7月23日 優先權日2002年8月9日
發明者E·維克托·喬治, 艾伯特·M·格林, N·康弗斯·韋思 申請人:科學應用國際公司