專利名稱：形成多個微組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成用于發(fā)光板的多個微組件的方法。
背景技術(shù)：
通常在等離子體顯示器中，將一種氣體或氣體混合物密封在正交交叉且隔開的導(dǎo)線之間。該交叉的導(dǎo)線限定了一個被安置成發(fā)光的最小圖像單元(像素)陣列的交叉點矩陣。在任意給定像素處，正交交叉且隔開的導(dǎo)線起到電容的相對兩基板的作用，其中封入的氣體起電介質(zhì)的作用。當(dāng)施加足夠大的電壓時，該像素處的氣體擊穿而產(chǎn)生受正極導(dǎo)線吸引的自由電子和帶負(fù)電導(dǎo)線吸引的帶正電氣體離子。這些自由電子和帶正電氣體離子與其他氣體原子碰撞，引起雪崩效應(yīng)而產(chǎn)生更多的自由電子和正離子，從而形成等離子體。產(chǎn)生這種電離的電壓值稱為寫電壓。
當(dāng)施加一個寫電壓時，該像素處的氣體被電離，并僅僅當(dāng)電離產(chǎn)生的自由電荷移動到該單元的絕緣介質(zhì)壁上且這些電荷由此產(chǎn)生一個與所加電壓相反的電壓而熄滅電離時才發(fā)光。一旦寫了某個像素，交變的維持電壓便可以維持一個連續(xù)的發(fā)光。維持波形的幅值可以小于寫電壓的幅值，這是因為執(zhí)行寫操作或維持操作而剩余的介質(zhì)壁電荷產(chǎn)生一個電壓，且該電壓疊加到后續(xù)的為了產(chǎn)生電離電壓而反極性施加的維持波形電壓上。這一概念可以用數(shù)學(xué)式表達(dá)出來Vs＝Vw-Vwall，其中Vs是維持電壓，Vw是寫電壓，而Vwall是壁電壓。因此，事先未寫的(或擦除的)像素不能單憑維持波形來電離。擦除操作可以被看成是一種寫操作，該操作僅僅是使單元壁上原來所帶電荷放電；除了延時和幅值以外類似于寫操作。
通常，用于執(zhí)行寫，擦除和維持操作的導(dǎo)線有兩種不同的排列方式。這些排列方式都有一個共同元件，即彼此間隔開的維持和地址電極，而等離子體發(fā)生氣體位于其間。于是，在器件用作等離子體顯示器的情況下，當(dāng)?shù)入x子體發(fā)生氣體被電離時，地址或維持電極的至少之一將位于光傳輸路徑中。因此，必須采用透明或半透明導(dǎo)線材料，如氧化銦(ITO)，使得電極不會干擾等離子體顯示器中顯示的圖像。但是，采用ITO有幾個缺點，如ITO比較昂貴，這會大大增加制造過程成本，并最終增加等離子體顯示器的成本。
第一種排列方式采用兩種正交交叉的導(dǎo)線，一個尋址電極和一個維持導(dǎo)線。在這種類型的氣體發(fā)光板中，將維持波形施加在所有尋址電極與維持電極之間，使得該氣體發(fā)光板保持一個事先寫入的發(fā)光像素圖案。為便于寫操作，將適當(dāng)?shù)膶戨妷好}沖加到維持電壓波形上，使寫脈沖與維持脈沖相加從而產(chǎn)生電離。為了獨立地寫個各像素，每條尋址和維持導(dǎo)線都有其各自的選取電路。于是，將維持波形施加在所有尋址電極與維持電極之間，而僅將寫脈沖施加到一條尋址和一條維持導(dǎo)線上，就會僅在選出的尋址和維持導(dǎo)線交叉點處的一個像素上進行寫操作。
第二種排列方式采用三種導(dǎo)線。在這種類型的發(fā)光板中，即所謂共面維持的發(fā)光板中，每個像素形成在尋址導(dǎo)線和兩個平行的維持導(dǎo)線這三種導(dǎo)線的交叉點處。在這種排列方式中，尋址導(dǎo)線與兩個平行的維持導(dǎo)線正交交叉。用這種發(fā)光板，在兩個平行的維持導(dǎo)線之間實現(xiàn)維持功能，而尋址功能則通過尋址導(dǎo)線與兩平行維持導(dǎo)線中的一個之間的放電來完成。
維持導(dǎo)線有兩種，尋址-維持導(dǎo)線和單純維持導(dǎo)線。尋址-維持導(dǎo)線的作用有兩方面與單純維持導(dǎo)線共同完成維持放電；和起尋址導(dǎo)線的作用。因此，尋址-維持導(dǎo)線是可以獨立選取的，由此使得尋址波形可以加在一個或多個尋址-維持導(dǎo)線上。另一方面，單純維持導(dǎo)線的連接方式通常是使維持波形能夠加到所有單純維持導(dǎo)線上，由此使它們同時帶有相同電位。
用于在電極組之間封入等離子體發(fā)生氣體的各種方法，已經(jīng)制成了多種類型的等離子體平板顯示器。在一種等離子體顯示發(fā)光板中，表面上帶有導(dǎo)線電極的平行玻璃板彼此留有均勻間隔并在外邊沿處密封在一起，且該平行平板之間形成的腔室內(nèi)充有等離子體發(fā)生氣體。盡管這種開放型顯示器結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用，但是還是有一些缺陷。平行平板外邊沿的密封以及等離子體發(fā)生氣體的引入，是一個即昂貴又費時的過程，使最終產(chǎn)品成本增加。此外，經(jīng)由平行平板端部的電極處很難實現(xiàn)很好的密封。這可以導(dǎo)致氣體泄漏和產(chǎn)品壽命縮短。另一個缺點是，在平行平板內(nèi)的各個像素不能分隔開。因此，在寫操作過程中，選定像素的氣體電離作用會擴散到周圍的相鄰像素上，由此引起不希望的相鄰像素點亮。即使相鄰像素不被點亮，該電離作用也能改變附近像素的開關(guān)特性。
在另一種公知的等離子體顯示器中，或通過在平行平板之一上形成溝槽，或通過在平行平板之間夾一個打了孔的絕緣層，使各個像素機械地分隔開。但是，這些機械分開的像素彼此不是完全密封隔離的，因為像素之間必須有等離子體發(fā)生氣體的自由通道，以確保整個發(fā)光板有均勻的氣體壓力。盡管這種顯示器結(jié)構(gòu)減少了擴散，但是仍然有擴散現(xiàn)象，因為像素之間不是完全電絕緣的。此外，在這種顯示發(fā)光板中，電極與氣體腔室很難精確對準(zhǔn)，這會引起像素不亮的現(xiàn)象。當(dāng)采用開放使顯示器結(jié)構(gòu)時，平板邊沿還難以進行很好的密封。而且，注入等離子體發(fā)生氣體和密封平行平板的外邊沿都是昂貴費時的工作。
在另一種公知的等離子體顯示器中，平行平板之間的各個像素也是機械地分隔開的。在這種顯示器中，等離子體發(fā)生氣體被包容在密封透明殼體構(gòu)成的透明球中。將充氣球體包容在平行平板之間的方法有許多。其中一種方法是，各種尺寸的球緊密聚攏并隨意分布成一層，夾在平行平板之間。第二種方法是，球體埋入透明介質(zhì)材料片中，然后將該材料夾在平行平板之間。第三種方法是，平行板之間夾入一個打孔的非導(dǎo)電材料，充氣球體分布在所述孔中。
盡管上述討論的各種類型顯示器其設(shè)計構(gòu)思不同，但是制造過程中所用的方法基本相同。通常，這些類型的等離子體發(fā)光板采用的都是成批生產(chǎn)。如本領(lǐng)域公知的，在成批生產(chǎn)過程中，各個組件通常采用不同的設(shè)備且由不同的制造商分別制造并隨后組裝在一起，其中各個等離子體發(fā)光板是一個一個地制造出來的。成批生產(chǎn)有許多缺點，如生產(chǎn)一個最終產(chǎn)品的必要時間較長。長的循環(huán)時間增加了產(chǎn)品的成本，并且從本領(lǐng)域公知的其他多種因素考慮這一問題也是不希望出現(xiàn)的。例如，在檢測到有缺陷或失敗的那個組件與該缺陷或失敗被糾正之間所經(jīng)歷的時間內(nèi)，可能會制造出大量不合格，有缺陷或完全廢棄的或半成品的等離子體發(fā)光板。
前述的兩種顯示器尤其如此；第一種各個像素之間沒有機械地隔開，第二種各個像素或者用形成在一個平行平板上溝槽或者用夾在兩個平行平板之間有開孔的隔離層機械地隔開。由于等離子體發(fā)生氣體在各個像素/子像素之間不是隔離的，所有制造過程主要是各個組件從檢驗到組裝成最終顯示器的工作。因此，顯示器僅僅是在兩個平行平板密封在一起且在兩平板之間腔室內(nèi)充入等離子體發(fā)生氣體之后得到測試。如果所得產(chǎn)品測試顯示發(fā)生了任何潛在的問題(如某些像素/子像素發(fā)光不好或不發(fā)光)，整個顯示器就報廢了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案提供了一種發(fā)光板，它可以用作能量調(diào)制，粒子檢測的大面積光源，而且可以用作平板顯示器。氣體等離子體發(fā)光板由于其獨有的特性而適于這些用途。
本發(fā)明提供一種發(fā)光板，包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發(fā)生氣體的外殼，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設(shè)置在每個凹口中，其中一個或多個微組件至少部分地涂覆有熒光劑，且其中除熒光劑之外至少一種涂層至少部分地設(shè)置在一個或多個微組件上，該至少一種涂層選自包含二次發(fā)射增強材料、反射材料、粘合劑以及粘結(jié)劑的組；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中多個電極中的至少兩個電極這樣安置，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發(fā)光。
本發(fā)明還提供一種發(fā)光板，包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發(fā)生氣體的外殼，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設(shè)置在每個凹口中，且其中至少一種涂層至少部分地設(shè)置在一個或多個微組件上，該至少一種涂層選自包含熒光劑、二次發(fā)射增強材料、反射材料、粘合劑以及粘結(jié)劑的組；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中多個電極中的至少兩個電極僅附著在第一基板上，僅附著在第二基板上，或者第一基板和第二基板都附著至少一個電極，且其中至少兩個電極這樣安置，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發(fā)光。
本發(fā)明還提供一種發(fā)光板，包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發(fā)生氣體的外殼，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設(shè)置在每個凹口中，且其中至少一種涂層至少部分地設(shè)置在一個或多個微組件上，該至少一種涂層選自包含熒光劑、二次發(fā)射增強材料、反射材料、粘合劑以及粘結(jié)劑的組；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中多個電極中的至少兩個電極這樣安置，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發(fā)光，并且不受該至少兩個電極阻礙地通過發(fā)光板的視場。
本發(fā)明還提供一種發(fā)光板，包括第一基板，其中該第一基板包含多個凹口；多個微組件，其中每個微組件包含至少部分充有等離子體發(fā)生氣體的外殼，且其中該多個微組件中的至少一個微組件至少部分地設(shè)置在每個凹口中，且其中至少一個外殼含有至少一種摻雜劑，該至少一種摻雜劑選自包含熒光劑、二次發(fā)射增強材料以及導(dǎo)電材料的組；第二基板，其中該第二基板與第一基板相對置，以使該至少一個微組件夾在該第一基板與第二基板之間；以及多個電極，其中多個電極中的至少兩個電極這樣安置，使該至少兩個電極上所加電壓引起一個或更多微組件發(fā)光。
在一種基本形式中，發(fā)光板可以用作大面積光源。通過讓發(fā)光板發(fā)射紫外(UV)光，該發(fā)光板可以用于治療，油漆，和殺菌。在有白色熒光涂層將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光的情況下，該發(fā)光板可以用于照明光源。
此外，在至少一個實施方案中通過按照微波傳輸模式設(shè)計該發(fā)光板，可以將該發(fā)光板用作等離子體開關(guān)的相控陣列。該發(fā)光板的結(jié)構(gòu)是這樣的，在電離時使等離子體發(fā)生氣體產(chǎn)生局部微波折射率改變(盡管其他光波長也可以做到)。然后通過在局部區(qū)域引入相移和/或從發(fā)光板的特定孔徑定向地發(fā)出微波，可以按設(shè)計的任意圖案對發(fā)光板發(fā)出的微波束進行控制或定向。
此外，發(fā)光板可以用于粒子或光子的檢測。在本實施方案中，發(fā)光板帶有一個稍稍低于電離所需寫電壓的電位。當(dāng)器件在其發(fā)光板的特定部位或位置處接收到外部的能量時，該附加的能量使所述特定區(qū)域的等離子體發(fā)生氣體產(chǎn)生電離，由此提供了檢測外部能量的手段。
而且，發(fā)光板可以用于平板顯示器。這些顯示器可以做得很薄很輕，將其與相同尺寸的陰極射線管(CRT)比較，他們非常適合于家庭，辦公室，影院和廣告牌。此外，這些顯示器可以做得尺寸很大且分辨率很高，適用于高清晰度電視(HDTV)。氣體等離子體發(fā)光板不受電磁干擾，而且適于有強磁場干擾的場合，如軍事用途，雷達(dá)系統(tǒng)，火車站以及其他地下系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明一個普通的實施方案，發(fā)光板由兩塊基板構(gòu)成，其中一塊基板包含有許多凹口，而且至少布置有兩個電極。每個凹口至少部分地布置有微組件，當(dāng)然其中也可以放置多于一個的微組件。每個微組件包括一個外殼，其中至少部分地填充有可電離的氣體或氣體混合物。當(dāng)在微組件上加足夠大的電壓時，氣體或氣體混合物電離而形成等離子體并且發(fā)出光。
在本發(fā)明的一個實施方案中，微組件構(gòu)造成發(fā)出紫外(UV)光，通過在每個微組件上至少部分地涂覆熒光物質(zhì)該紫外光可以轉(zhuǎn)換成可見光。為了提高亮度和透光效率，每個微組件可以至少涂覆一種二次發(fā)射增強材料。
在另一實施方案中，每個微組件涂覆有反射材料。使折射率匹配材料與至少部分反射材料相接觸。折射率匹配材料于反射材料的結(jié)合，使每個微組件在職設(shè)呂匹配材料于反射材料接觸點的位置發(fā)出預(yù)定波長的光。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于發(fā)光板的微組件。至少部分地填充有至少一種等離子體發(fā)生氣體的外殼構(gòu)成了基本的微組件結(jié)構(gòu)。該外殼可以在一種導(dǎo)體材料中摻雜或離子注入一種提供二次發(fā)射增強功能的材料，和/或一種UV光轉(zhuǎn)換成可見光的材料。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案是提供一種制造微組件的方法。在一個實施方案中，該方法是一個連續(xù)過程的一部分，其中在有至少一種等離子體發(fā)生氣體的場合下至少形成部分該外殼，以使得外殼成形時，在其中充入等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物。
在另一實施方案中，微組件通過在存在至少一種等離子體發(fā)生氣體情況下將第一基板固定在第二基板上而制成。在該方法中，第一和/或第二基板包含多個腔室，使得當(dāng)?shù)谝换骞潭ǖ降诙迳蠒r，使該多個腔室充入等離子體發(fā)生氣體或者混合氣體。在一個優(yōu)選實施方案中，第一基板移動通過第一滾壓裝置，該裝置包括帶有多個凸起的輥件和帶有多個凹陷的輥件。多個凸起和多個凹陷彼此配合，使得當(dāng)?shù)谝换逋ㄟ^該第一滾壓裝置時，在第一基板上形成多個腔室。第二基板移動通過第二滾壓裝置，然后在有至少一種氣體存在的條件下將第二基板與第一基板固定，以使得在固定時，腔室能充入氣體或氣體混合物。在另一個優(yōu)選實施方案中，第二滾壓裝置包括帶有多凸起的輥件和帶有多個凹陷的輥件，以使得當(dāng)?shù)诙逋ㄟ^第二滾壓裝置時，在第二基板上也形成多個腔室。在這些實施方案的任何一個中，至少一個電極可以在第一和第二基板固定之前夾在兩基板之間。
在另一實施方案中，至少一個基板是在有至少一種等離子體發(fā)生氣體存在的情況下受到熱處理的，以便形成充入等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物的外殼。
本發(fā)明提供一種形成多個微組件的方法，包括步驟第一基板移動通過第一滾壓裝置，其中該第一滾壓裝置包括帶有多個凸起的第一輥件和帶有多個凹陷的第一輥件，其中多個凸起和多個凹陷彼此配合，使得當(dāng)?shù)谝换咫x開該第一滾壓裝置時，在該第一基板上形成多個腔室；第二基板移動通過第二滾壓裝置；在有至少一種等離子體發(fā)生氣體存在的條件下使第二基板與第一基板固定，以使得在固定時，多個腔室至少部分地充入至少一種等離子體發(fā)生氣體。
根據(jù)所述的方法，其中第二滾壓裝置包括帶有凸起的第二輥件和帶有多個凹陷的第二輥件，使得當(dāng)?shù)诙咫x開第二滾壓裝置時，在第二基板上形成多個腔室。
根據(jù)所述的方法，其中在有至少一種氣體存在的條件下將第一基板與第二基板固定的步驟包括，在第一基板與第二基板固定之前，在第一基板與第二基板之間設(shè)置至少一個電極的步驟。


通過參照結(jié)合附圖的如下本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它特點、優(yōu)點將變得更清楚。
圖1表示了發(fā)光板的一部分，其中顯示出多個位于凹口中的微組件；圖2表示了一個其中安置有微組件的凹口的實例；
圖3A表示出一個管形的腔室實例；圖3B表示出一個圓錐形的腔室實例；圖3C表示出一個圓錐臺形的腔室實例；圖3D表示出一個拋物面形的腔室實例；圖3E表示出一個球面形的腔室實例；圖3F表示出一個柱面形的腔室實例；圖3G表示出一個棱錐形的腔室實例；圖3H表示出一個棱錐臺形的腔室實例；圖3I表示出一個平行六面體形的腔室實例；圖3J表示出一個棱柱形的腔室實例；圖4表示了用于本發(fā)明一個實施方案的裝置，該方案是形成微組件連續(xù)過程的一部分；圖5表示了用于本發(fā)明一個實施方案的裝置，該方案是形成微組件另一過程的一部分；圖6表示了圖5中裝置的一種改型，是用作形成微組件另一過程一部分的裝置；圖7表示了根據(jù)一個實施方案將電極置于兩個基板之間的一種方法，是形成微組件過程的一部分；圖8表示了形成微組件另一種方法的步驟。
具體實施例方式
如本文概括而廣泛地描述的，本發(fā)明的優(yōu)選實施方案旨在提出一種新穎的發(fā)光板。尤其是，優(yōu)選實施方案旨在提出一種可用于發(fā)光板并至少部分地置于至少一個凹口內(nèi)的微組件。
圖1和2表示了本發(fā)明的兩個實施方案，其中的發(fā)光板包括第一基板10和第二基板20。第一基板10可以由硅酸鹽類，聚丙烯，石英，任何聚合物基質(zhì)材料或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何材料或材料組合構(gòu)成。同樣地，第二發(fā)光板20可以由硅酸鹽類，聚丙烯，石英，任何聚合物基質(zhì)材料或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何材料或材料組合構(gòu)成。第一基板10和第二基板20可以用相同的材料或不同的材料制成。此外，第一和第二基板可以由一種使發(fā)光板散熱的材料制成。在一個優(yōu)選實施方案中，每個基板有機械柔韌的材料制成。
第一基板10包括多個凹口30。形成在第一基板10內(nèi)和/或上的腔室55提供了基本凹口30的結(jié)構(gòu)。腔室55可以是任意形狀和任意尺寸的。如圖3A-3J所表示的，腔室55的形狀可以包括管形100、圓錐形110、圓錐臺形120、拋物面形130、球面形140、圓柱形150、棱錐形160、棱錐臺形170、平行六面體形180、或棱柱形190，但不局限于這些。凹口30的尺寸和形狀影響著發(fā)光板的功能和特性，因此需要進行選擇，以優(yōu)化發(fā)光板的工作效率。此外，凹口的幾何形狀可以根據(jù)微組件的形狀和尺寸進行選擇，以便優(yōu)化微組件與凹口之間的接觸表面和/或確保微組件與凹口內(nèi)設(shè)置的任何電極相接觸。而且，為了優(yōu)化光子發(fā)生過程和提供高亮度及透光效率，可以對凹口30的尺寸和形狀進行選擇。
每個凹口30中至少部分地設(shè)置至少一個微組件40。多個微組件可以置于一個凹口中，以提供更高的亮度和更強的透光效率。在本發(fā)明一個實施方案的彩色發(fā)光板中，一個凹口中有三個分別發(fā)紅光、綠光、藍(lán)光的微組件。微組件40可以包括球面形、圓柱形、和非球面形，但不局限于這些形狀。此外，所希望的是，微組件40包括位于或形成于另一結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微組件，如將球形微組件放入圓柱形結(jié)構(gòu)內(nèi)等等。在本發(fā)明一個實施方案的彩色發(fā)光板中，每個圓柱形結(jié)構(gòu)中放置發(fā)出單色可見光紅、綠、藍(lán)或其他適用顏色多色光的微組件。
在本發(fā)明另一個實施方案中，在每個微組件上涂覆粘合劑或粘結(jié)劑，以幫助一個微組件40或多個微組件在凹口30中定位/固定。在另一個實施方案中，使每個微組件上帶靜電并對每個微組件施加靜電場，幫助一個微組件40或多個微組件在凹口30中定位。使每個微組件上帶靜電還有助于避免多個微組件之間的聚集。在本發(fā)明的一個實施方案中，可以用電子槍使每個微組件帶電，且可以激勵位于每個凹口30附近的一個電極以便為吸引帶靜電的微組件提供必須的靜電場。
在其最基本的形式中，每個微組件40包括一個充入等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物45的外殼50?？梢噪婋x的任意適合氣體或氣體混合物45都能作為等離子體發(fā)生氣體，包括氪，氙，氬，氖，氧，氦，汞，及其混合物，但不局限于這些。事實上，任何惰性氣體都可以用作等離子體發(fā)生氣體，包括混有銫或汞的惰性氣體，但不局限于此。本領(lǐng)與普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道其他也可與采用的氣體或氣體混合物。根據(jù)另一個實施方案，在彩色顯示器中，選擇等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物，使得氣體在電離過程中發(fā)出與所需顏色對應(yīng)的特定波長光。例如氖-氬發(fā)出紅光，氙-氧發(fā)出綠光，而氪-氖發(fā)出藍(lán)光。盡管在優(yōu)選實施方案中采用了等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物45，具有發(fā)光特性的任何其他材料也可以采用，如電發(fā)光材料，有機發(fā)光二極管(OLED)，或電泳材料。
外殼50可以由各種材料制成，包括但不局限于硅酸鹽類，聚丙烯，玻力，任何聚合物基質(zhì)材料，氧化鎂和石英，并且可以有任何適合的尺寸。按照貫穿其短軸的方向計，外殼50可以有從微米到厘米量級的直徑，實際上按其主軸的方向計其尺寸是沒有限制的。如圓柱形的微組件短軸直徑僅僅為100微米，但其主軸方向可由長達(dá)幾百米。在有個優(yōu)選實施方案中，按短軸方向計，外殼的外徑是從100微米到300微米。此外，外殼的厚度可又從微米到毫米的量級，優(yōu)選的厚度是1微米到10微米。
當(dāng)微組件上施加的電壓足夠高時，氣體或氣體混合物電離形成等離子體并發(fā)光。在圖2中，表示出一種雙電極結(jié)構(gòu)，包括第一維持電極520和地址電極530。在圖1中，表示出一種三電極結(jié)構(gòu)，其中在構(gòu)成第一基板10的多層材料層60內(nèi)設(shè)置第一維持電極520，地址電極530和第二維持電極540。初始電離外殼50內(nèi)的氣體或氣體混合物所需的電壓由帕邢(Paschen)定律確定，而且與外客內(nèi)氣體壓力有密切關(guān)系。在本發(fā)明中，外殼50內(nèi)的氣壓從幾十乇到幾個大氣壓。在優(yōu)選實施方案中，該氣壓從100乇至700乇。微組件40的尺寸和形狀以及其中所含等離子體發(fā)生氣體的種類和壓力，對發(fā)光板的功能與特性有影響，為了優(yōu)化發(fā)光板的工作效率，應(yīng)對其進行選擇。
微組件40可以添加各種影響發(fā)光板功能與特性的涂層300和摻雜劑。涂層300可以涂覆在外殼50的內(nèi)部或外部，且涂在可以外殼50的一部分或全部上。外涂層的種類包括但不局限于用于將UV光轉(zhuǎn)換成可見光的涂層(如熒光層)，用作反射濾光的涂層，以及用作帶隙濾光層的涂層。內(nèi)部涂層包括但不局限于用于將UV光轉(zhuǎn)換成可見光的涂層(如熒光層)，用于增強二次發(fā)射涂層以及用于防腐蝕的涂層。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，也可以采用其他涂層。涂層300可以通過差量剝離，平版印刷，濺射，激光淀積，化學(xué)淀積，蒸發(fā)淀積，或用噴墨技術(shù)進行淀積來涂覆。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，可以用其他方法對外殼50的內(nèi)部和/或外部進行涂覆。摻雜劑的種類包括但不局限于將UV光轉(zhuǎn)換成可見光的摻雜劑(如熒光劑)，用于增強二次發(fā)射的摻雜劑以及用于提供穿過外殼50的導(dǎo)電線路的摻雜劑。這些摻雜劑可采用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何適用的技術(shù)添加，包括離子注入。而且傾向于將涂層與摻雜劑的任意組合施用在微組件40上。
在本發(fā)明的實施方案中，當(dāng)把微組件構(gòu)造成發(fā)射UV光的形式時，通過在外殼50內(nèi)部至少部分地涂覆熒光層，在外殼50外部至少部分地涂覆熒光層，在外殼50中摻雜熒光劑和/或在凹口30內(nèi)部涂覆熒光層，可將UV光轉(zhuǎn)換成可見光。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，在彩色面版中，選擇彩色熒光劑使各個微組件發(fā)出的可見光是紅色、綠色和藍(lán)色光。通過按光強變化組合這些基色光，可以形成各種顏色的光。也可以采用其他的顏色組合和方案。
在本發(fā)明的一個實施方案中，為了提高亮度和透光效率，每個微組件40的外殼50至少部分地涂富有二次發(fā)射增強材料?？梢圆捎萌魏蔚陀H和性材料，包括但不局限于氧化鎂，氧化銩。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，能過提供二次發(fā)射強加功能的其他材料也可以采用。在本發(fā)明的另一實施方案中，外殼50摻雜有二次發(fā)射增強材料。用二次發(fā)射增強材料摻雜外殼50可以代替在外殼50上涂覆二次發(fā)射增強材料。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，除了用二次發(fā)射增強材料摻雜外殼50之外，外殼50還可以摻雜導(dǎo)電材料。可用得到電材料包括但不局限于銀、金、鉑，和鋁。用導(dǎo)電材料摻雜外殼50為外殼50中的氣體或氣體混合物提供了一種定向?qū)щ娋€路，并為直流型發(fā)光板提供了一種可能的實現(xiàn)方式。
在本發(fā)明另一個實施方案中，微組件40的外殼50上涂覆有反射材料。按照與至少一部分反射材料相接觸的方式，設(shè)置與反射材料折射率相匹配的折射率匹配材料。反射涂層和折射率匹配材料可以與前述實施方案中的熒光涂層和二次發(fā)射增強涂層分離開或相鄰。為了增強透光性，在外殼50上涂覆反射涂層。通過使折射率匹配材料與至少部分反射涂層接觸，預(yù)定波長范圍的光可以透過反射涂層與折射率匹配材料層之間的界面而從反射層泄露出來。通過加強從反射涂層與折射率匹配材料層之間界面區(qū)域泄露出微組件的光，提高亮度和微組件的效率。在一個實施方案中，折射率匹配材料直接涂覆在反射層的至少一部分上。在另一實施方案中，將折射率匹配材料至于一種與微組件接觸的材料層中，等等，以使得折射率匹配材料與至少一部分反射涂層接觸。在另一實施方案中，為了確定發(fā)光板的視場，對界面的尺寸進行選擇。
在各個實施方案中提出了幾種用于制造發(fā)光板中所用的微組件的方法。已經(jīng)得知，如本文所述，文中披露的可施加到微組件40中的涂層和摻雜劑還可以包括在形成微組件的各步驟中。
在本發(fā)明的一個實施方案中，描述可一種用于制造微組件的連續(xù)直線加工方法，其中外殼至少一部分在有至少一種等離子體發(fā)生氣體存在的條件下形成，以便在外殼成型時，其中充入該氣體或氣體混合物。在一個優(yōu)選實施方案中，方法在一個滴落塔(drop tower)中進行。根據(jù)圖4，及作為連續(xù)生產(chǎn)線工藝方法的一部分的制造微組件的多種可能途徑中的一個例子，包括壓力變換器端口605，液體注入端口610、壓電變換器615、變換器驅(qū)動信號電極620、以及孔板625的液滴發(fā)生器600，產(chǎn)生預(yù)定尺寸的均勻水滴。這些液滴經(jīng)過一個封裝區(qū)630，在該處每個水滴被包裹在由氧化物構(gòu)成的玻璃水溶液形成的凝膠外隔膜中(或其他任何可以用作微組件外殼的適用材料)，然后經(jīng)過一個脫水區(qū)640留下干的凝膠外殼。這個干凝膠外殼隨后通過一個對玻璃外殼(或其根據(jù)選擇的水溶液，是其他類型的外殼)加熱的過渡區(qū)650，最后通過精制區(qū)660。盡管能夠在任何一個步驟中導(dǎo)入等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物，但是在本發(fā)明的一個實施方案中，優(yōu)選的是整個過程都在有等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物存在的情況下進行。因此，當(dāng)外殼從精制區(qū)600出來時，等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物被密封在外殼內(nèi)，從而形成微組件。
在本發(fā)明的一個實施方案中，上述工藝方法得到改進，使得外殼可以摻雜二次發(fā)射增強材料和/或?qū)щ姴牧希?dāng)然也可以使用其他摻雜劑。在一個優(yōu)選實施方案中，盡管知道可以在工藝方法的后續(xù)階段通過離子注入向外殼添加摻雜劑，但是將摻雜劑直接加入水溶液，可在外殼的形成之初摻雜劑就已經(jīng)存在于外殼中了。
上述工藝方法的步驟可以有改變，或者可以在上述形成微組件的工藝方法中加入附加的工藝步驟，目的是提供在微組件中添加至少一個涂層的手段。在本發(fā)明的一個實施方案中，可以淀積在外殼內(nèi)部的涂層包括但不局限于二次發(fā)射增強材料和導(dǎo)電材料，這些涂層材料被添加到最初的液滴溶液中，使得當(dāng)外膜形成在最初的液滴周圍并經(jīng)過了脫水區(qū)640時，該涂層材料被留在空心干燥的凝膠外殼內(nèi)部?？梢缘矸e在外殼外部的涂層包括但不局限于將UV光轉(zhuǎn)換成可見光的涂層，用作反射濾光層的涂層和用作帶隙濾光層的涂層在微組件離開精制區(qū)660之后，該微組件將通過至少一個涂覆區(qū)?？梢杂帽绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何向表面施加涂層的工藝來涂覆這些涂層。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供兩個基板，其中至少一個基板包含有多個腔室。這兩個基板在存在至少一個等離子體發(fā)生氣體的條件下固定到一起，使得在基板固定時腔室充入該氣體或氣體混合物。在本發(fā)明的一個實施方案中，兩個基板之間設(shè)置至少一個電極。在另一個實施方案中，腔室的內(nèi)部、外部、或內(nèi)部和外部有至少一個涂層。可以采用本文披露的能夠施加在微組件上的任何涂層。如圖5所示，一種根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的制造微組件的方法，取第一基板200和第二基板210，然后使第一基板200和第二基板210分別通過第一滾壓裝置和第二滾壓裝置。第一滾壓裝置包括帶有凸起的第一輥件224和帶有凹陷的第一輥件228。帶有凸起的第一輥件224與帶有凹陷的第一輥件228相配合，使得在第一基板200通過帶有凸起的第一輥件224與帶有凹陷的第一輥件228之間時，在該第一基板上形成多個腔室240。根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例，第二滾壓裝置包括兩個第二輥件232和234。在有等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物存在的條件下，其上形成有多個腔室240的第一基板200與第二基板合并到一起，從而構(gòu)成多個集成在微組件板內(nèi)的微組件250。盡管第一基板200和第二基板210可以用任何適合的方法固定，但是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，通過加熱帶有凹陷的第一輥件228和第二輥件234熱固定兩個基板。
帶有凸起的第一輥件224上的凸起，可以設(shè)置成任何圖案，相鄰?fù)蛊鹬g可以有均勻或不均勻的間隔。圖案可以包括但不局限于，文字標(biāo)記，符號，肖像，或圖片。優(yōu)選地，相鄰?fù)蛊鹬g的距離近似相等。凸起還可以成組設(shè)置，使一組凸起與另一組凸起之間的距離近似相等。這后一種方式尤其可對應(yīng)于彩色發(fā)光板，其中一組凸起中的每個凸起可用于分別構(gòu)成紅光、綠光和藍(lán)光的一個微組件。
盡管優(yōu)選的是第二滾壓裝置簡單地包括兩個第二輥件232和234，但在圖6所示，在本發(fā)明的一個實施方案中，第二滾壓裝置也可以包括相配合的帶有凸起的第二輥件236和帶有凹陷的第二輥件238，以便在第二基板210通過帶有凸起的第二輥件236和帶有凹陷的第二輥件238之間時，也在第二基板上形成多個腔室260。然后，在存在至少一種等離子體發(fā)生氣體的條件下將第一基板200和第二基板210合并到一起，使第一基板200上的腔室240與第二基板210上的腔室260對準(zhǔn)。然后固定兩個基板，從而形成多個集成在一個微組件板上的微組件270。盡管第一基板200和第二基板210可以用任何適合的方法固定，但是根據(jù)優(yōu)選的實施方案，通過加熱帶有凹陷的第一輥件228和帶有凹陷的第二輥件238來固定兩個基板。
如圖7所示，在可用于上述兩種方法的本發(fā)明實施方案中，至少一個電極280設(shè)置在第一基板200、第二基板210、或第一基板與第二基板上或內(nèi)。根據(jù)一個或多個電極的設(shè)置方式，該一個或多個電極應(yīng)當(dāng)具有適合于交流或直流(圖7)發(fā)光板的結(jié)構(gòu)。即，如果至少一個電極280至少部分地設(shè)置在腔室240或260中，則在至少一個電極與等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物之間會有一個定向的導(dǎo)電線路，而且發(fā)光板應(yīng)當(dāng)是直流配置的。另一方面，如果該至少一個電極設(shè)置成不與等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物直接接觸，則發(fā)光板將是交流配置的。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，為了形成充入等離子體發(fā)生氣體或氣體混合物的多個外殼，至少一個基板是在有至少一種等離子體發(fā)生氣體的條件下經(jīng)過熱處理的。在本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案中，如圖8所示，制造微組件的工藝方法需要從材料或材料混合物700開始，在材料710中引入夾雜物，對材料進行熱處理使夾雜物開始在材料720中形成氣泡，這些氣泡聚集體730形成了多孔的外殼740，冷卻該外殼。在有等離子體發(fā)生氣體存在的條件下進行這種過程，以使當(dāng)外殼冷卻時，把等離子體氣體45密封在外殼5內(nèi)。通過將適合的摻雜劑與最初的起始材料混合或通過在外殼變?yōu)槎嗫椎耐瑫r引入適合的摻雜劑，該工藝方法也可以用于制造外殼摻雜有導(dǎo)電材料和/或二次發(fā)射增強材料的微組件。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，通過本文披露的本發(fā)明申請和發(fā)明事實的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的其他實施方案及用途。這些說明和舉例應(yīng)當(dāng)僅僅被視為示范性的，發(fā)明真正的范圍和構(gòu)思由權(quán)利要求書表示。本領(lǐng)與普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，披露的每個實施方案的變型，包括它們的組合都包括在權(quán)利要求書限定的發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成多個微組件的方法，包括步驟第一基板移動通過第一滾壓裝置，其中該第一滾壓裝置包括帶有多個凸起的第一輥件和帶有多個凹陷的第一輥件，其中多個凸起和多個凹陷彼此配合，使得當(dāng)?shù)谝换咫x開該第一滾壓裝置時，在該第一基板上形成多個腔室；第二基板移動通過第二滾壓裝置；在有至少一種等離子體發(fā)生氣體存在的條件下使第二基板與第一基板固定，以使得在固定時，多個腔室至少部分地充入至少一種等離子體發(fā)生氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第二滾壓裝置包括帶有凸起的第二輥件和帶有多個凹陷的第二輥件，使得當(dāng)?shù)诙咫x開第二滾壓裝置時，在第二基板上形成多個腔室。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在有至少一種氣體存在的條件下將第一基板與第二基板固定的步驟包括，在第一基板與第二基板固定之前，在第一基板與第二基板之間設(shè)置至少一個電極的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形成多個微組件的方法，包括步驟第一基板移動通過第一滾壓裝置，其中該第一滾壓裝置包括帶有多個凸起的第一輥件和帶有多個凹陷的第一輥件，其中多個凸起和多個凹陷彼此配合，使得當(dāng)?shù)谝换咫x開該第一滾壓裝置時，在該第一基板上形成多個腔室；第二基板移動通過第二滾壓裝置；在有至少一種等離子體發(fā)生氣體存在的條件下使第二基板與第一基板固定，以使得在固定時，多個腔室至少部分地充入至少一種等離子體發(fā)生氣體。
文檔編號H01J17/49GK1897207SQ20061010319
公開日2007年1月17日 申請日期2001年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者愛德華·維克托里·喬治, 亞當(dāng)·托馬斯·德羅博特, 羅杰·拉弗內(nèi)·約翰遜, 艾伯特·邁倫·格林, 紐厄爾·孔韋爾·韋思 申請人:科學(xué)應(yīng)用國際公司