专利名称：形成微组件的方法
技术领域：
本发明涉及形成用于发光板的微组件的方法。
背景技术：
通常在等离子体显示器中，将一种气体或气体混合物密封在正交交叉且隔开的导线之间。该交叉的导线限定了一个被安置成发光的最小图像单元(像素)阵列的交叉点矩阵。在任意给定像素处，正交交叉且隔开的导线起到电容的相对两基板的作用，其中封入的气体起电介质的作用。当施加足够大的电压时，该像素处的气体击穿而产生受正极导线吸引的自由电子和带负电导线吸引的带正电气体离子。这些自由电子和带正电气体离子与其他气体原子碰撞，引起雪崩效应而产生更多的自由电子和正离子，从而形成等离子体。产生这种电离的电压值称为写电压。
当施加一个写电压时，该像素处的气体被电离，并仅仅当电离产生的自由电荷移动到该单元的绝缘介质壁上且这些电荷由此产生一个与所加电压相反的电压而熄灭电离时才发光。一旦写了某个像素，交变的维持电压便可以维持一个连续的发光。维持波形的幅值可以小于写电压的幅值，这是因为执行写操作或维持操作而剩余的介质壁电荷产生一个电压，且该电压叠加到后续的为了产生电离电压而反极性施加的维持波形电压上。这一概念可以用数学式表达出来Vs＝Vw-Vwall，其中Vs是维持电压，Vw是写电压，而Vwall是壁电压。因此，事先未写的(或擦除的)像素不能单凭维持波形来电离。擦除操作可以被看成是一种写操作，该操作仅仅是使单元壁上原来所带电荷放电；除了延时和幅值以外类似于写操作。
通常，用于执行写，擦除和维持操作的导线有两种不同的排列方式。这些排列方式都有一个共同元件，即彼此间隔开的维持和地址电极，而等离子体发生气体位于其间。于是，在器件用作等离子体显示器的情况下，当等离子体发生气体被电离时，地址或维持电极的至少之一将位于光传输路径中。因此，必须采用透明或半透明导线材料，如氧化铟(ITO)，使得电极不会干扰等离子体显示器中显示的图像。但是，采用ITO有几个缺点，如ITO比较昂贵，这会大大增加制造过程成本，并最终增加等离子体显示器的成本。
第一种排列方式采用两种正交交叉的导线，一个寻址电极和一个维持导线。在这种类型的气体发光板中，将维持波形施加在所有寻址电极与维持电极之间，使得该气体发光板保持一个事先写入的发光像素图案。为便于写操作，将适当的写电压脉冲加到维持电压波形上，使写脉冲与维持脉冲相加从而产生电离。为了独立地写个各像素，每条寻址和维持导线都有其各自的选取电路。于是，将维持波形施加在所有寻址电极与维持电极之间，而仅将写脉冲施加到一条寻址和一条维持导线上，就会仅在选出的寻址和维持导线交叉点处的一个像素上进行写操作。
第二种排列方式采用三种导线。在这种类型的发光板中，即所谓共面维持的发光板中，每个像素形成在寻址导线和两个平行的维持导线这三种导线的交叉点处。在这种排列方式中，寻址导线与两个平行的维持导线正交交叉。用这种发光板，在两个平行的维持导线之间实现维持功能，而寻址功能则通过寻址导线与两平行维持导线中的一个之间的放电来完成。
维持导线有两种，寻址-维持导线和单纯维持导线。寻址-维持导线的作用有两方面与单纯维持导线共同完成维持放电；和起寻址导线的作用。因此，寻址-维持导线是可以独立选取的，由此使得寻址波形可以加在一个或多个寻址-维持导线上。另一方面，单纯维持导线的连接方式通常是使维持波形能够加到所有单纯维持导线上，由此使它们同时带有相同电位。
用于在电极组之间封入等离子体发生气体的各种方法，已经制成了多种类型的等离子体平板显示器。在一种等离子体显示发光板中，表面上带有导线电极的平行玻璃板彼此留有均匀间隔并在外边沿处密封在一起，且该平行平板之间形成的腔室内充有等离子体发生气体。尽管这种开放型显示器结构已广泛应用，但是还是有一些缺陷。平行平板外边沿的密封以及等离子体发生气体的引入，是一个即昂贵又费时的过程，使最终产品成本增加。此外，经由平行平板端部的电极处很难实现很好的密封。这可以导致气体泄漏和产品寿命缩短。另一个缺点是，在平行平板内的各个像素不能分隔开。因此，在写操作过程中，选定像素的气体电离作用会扩散到周围的相邻像素上，由此引起不希望的相邻像素点亮。即使相邻像素不被点亮，该电离作用也能改变附近像素的开关特性。
在另一种公知的等离子体显示器中，或通过在平行平板之一上形成沟槽，或通过在平行平板之间夹一个打了孔的绝缘层，使各个像素机械地分隔开。但是，这些机械分开的像素彼此不是完全密封隔离的，因为像素之间必须有等离子体发生气体的自由通道，以确保整个发光板有均匀的气体压力。尽管这种显示器结构减少了扩散，但是仍然有扩散现象，因为像素之间不是完全电绝缘的。此外，在这种显示发光板中，电极与气体腔室很难精确对准，这会引起像素不亮的现象。当采用开放使显示器结构时，平板边沿还难以进行很好的密封。而且，注入等离子体发生气体和密封平行平板的外边沿都是昂贵费时的工作。
在另一种公知的等离子体显示器中，平行平板之间的各个像素也是机械地分隔开的。在这种显示器中，等离子体发生气体被包容在密封透明壳体构成的透明球中。将充气球体包容在平行平板之间的方法有许多。其中一种方法是，各种尺寸的球紧密聚拢并随意分布成一层，夹在平行平板之间。第二种方法是，球体埋入透明介质材料片中，然后将该材料夹在平行平板之间。第三种方法是，平行板之间夹入一个打孔的非导电材料，充气球体分布在所述孔中。
尽管上述讨论的各种类型显示器其设计构思不同，但是制造过程中所用的方法基本相同。通常，这些类型的等离子体发光板采用的都是成批生产。如本领域公知的，在成批生产过程中，各个组件通常采用不同的设备且由不同的制造商分别制造并随后组装在一起，其中各个等离子体发光板是一个一个地制造出来的。成批生产有许多缺点，如生产一个最终产品的必要时间较长。长的循环时间增加了产品的成本，并且从本领域公知的其他多种因素考虑这一问题也是不希望出现的。例如，在检测到有缺陷或失败的那个组件与该缺陷或失败被纠正之间所经历的时间内，可能会制造出大量不合格，有缺陷或完全废弃的或半成品的等离子体发光板。
前述的两种显示器尤其如此；第一种各个像素之间没有机械地隔开，第二种各个像素或者用形成在一个平行平板上沟槽或者用夹在两个平行平板之间有开孔的隔离层机械地隔开。由于等离子体发生气体在各个像素/子像素之间不是隔离的，所有制造过程主要是各个组件从检验到组装成最终显示器的工作。因此，显示器仅仅是在两个平行平板密封在一起且在两平板之间腔室内充入等离子体发生气体之后得到测试。如果所得产品测试显示发生了任何潜在的问题(如某些像素/子像素发光不好或不发光)，整个显示器就报废了。
发明内容
本发明的优选实施方案提供了一种发光板，它可以用作能量调制，粒子检测的大面积光源，而且可以用作平板显示器。气体等离子体发光板由于其独有的特性而适于这些用途。
本发明提供一种发光板，包括第一基板，其中该第一基板包含多个凹口；多个微组件，其中每个微组件包含至少部分充有等离子体发生气体的外壳，且其中该多个微组件中的至少一个微组件至少部分地设置在每个凹口中，其中一个或多个微组件至少部分地涂覆有荧光剂，且其中除荧光剂之外至少一种涂层至少部分地设置在一个或多个微组件上，该至少一种涂层选自包含二次发射增强材料、反射材料、粘合剂以及粘结剂的组；第二基板，其中该第二基板与第一基板相对置，以使该至少一个微组件夹在该第一基板与第二基板之间；以及多个电极，其中多个电极中的至少两个电极这样安置，使该至少两个电极上所加电压引起一个或更多微组件发光。
本发明还提供一种发光板，包括第一基板，其中该第一基板包含多个凹口；多个微组件，其中每个微组件包含至少部分充有等离子体发生气体的外壳，且其中该多个微组件中的至少一个微组件至少部分地设置在每个凹口中，且其中至少一种涂层至少部分地设置在一个或多个微组件上，该至少一种涂层选自包含荧光剂、二次发射增强材料、反射材料、粘合剂以及粘结剂的组；第二基板，其中该第二基板与第一基板相对置，以使该至少一个微组件夹在该第一基板与第二基板之间；以及多个电极，其中多个电极中的至少两个电极仅附着在第一基板上，仅附着在第二基板上，或者第一基板和第二基板都附着至少一个电极，且其中至少两个电极这样安置，使该至少两个电极上所加电压引起一个或更多微组件发光。
本发明还提供一种发光板，包括第一基板，其中该第一基板包含多个凹口；多个微组件，其中每个微组件包含至少部分充有等离子体发生气体的外壳，且其中该多个微组件中的至少一个微组件至少部分地设置在每个凹口中，且其中至少一种涂层至少部分地设置在一个或多个微组件上，该至少一种涂层选自包含荧光剂、二次发射增强材料、反射材料、粘合剂以及粘结剂的组；第二基板，其中该第二基板与第一基板相对置，以使该至少一个微组件夹在该第一基板与第二基板之间；以及多个电极，其中多个电极中的至少两个电极这样安置，使该至少两个电极上所加电压引起一个或更多微组件发光，并且不受该至少两个电极阻碍地通过发光板的视场。
本发明还提供一种发光板，包括第一基板，其中该第一基板包含多个凹口；多个微组件，其中每个微组件包含至少部分充有等离子体发生气体的外壳，且其中该多个微组件中的至少一个微组件至少部分地设置在每个凹口中，且其中至少一个外壳含有至少一种掺杂剂，该至少一种掺杂剂选自包含荧光剂、二次发射增强材料以及导电材料的组；第二基板，其中该第二基板与第一基板相对置，以使该至少一个微组件夹在该第一基板与第二基板之间；以及多个电极，其中多个电极中的至少两个电极这样安置，使该至少两个电极上所加电压引起一个或更多微组件发光。
在一种基本形式中，发光板可以用作大面积光源。通过让发光板发射紫外(UV)光，该发光板可以用于治疗，油漆，和杀菌。在有白色荧光涂层将紫外光转换成可见光的情况下，该发光板可以用于照明光源。
此外，在至少一个实施方案中通过按照微波传输模式设计该发光板，可以将该发光板用作等离子体开关的相控阵列。该发光板的结构是这样的，在电离时使等离子体发生气体产生局部微波折射率改变(尽管其他光波长也可以做到)。然后通过在局部区域引入相移和/或从发光板的特定孔径定向地发出微波，可以按设计的任意图案对发光板发出的微波束进行控制或定向。
此外，发光板可以用于粒子或光子的检测。在本实施方案中，发光板带有一个稍稍低于电离所需写电压的电位。当器件在其发光板的特定部位或位置处接收到外部的能量时，该附加的能量使所述特定区域的等离子体发生气体产生电离，由此提供了检测外部能量的手段。
而且，发光板可以用于平板显示器。这些显示器可以做得很薄很轻，将其与相同尺寸的阴极射线管(CRT)比较，他们非常适合于家庭，办公室，影院和广告牌。此外，这些显示器可以做得尺寸很大且分辨率很高，适用于高清晰度电视(HDTV)。气体等离子体发光板不受电磁干扰，而且适于有强磁场干扰的场合，如军事用途，雷达系统，火车站以及其他地下系统。
根据本发明一个普通的实施方案，发光板由两块基板构成，其中一块基板包含有许多凹口，而且至少布置有两个电极。每个凹口至少部分地布置有微组件，当然其中也可以放置多于一个的微组件。每个微组件包括一个外壳，其中至少部分地填充有可电离的气体或气体混合物。当在微组件上加足够大的电压时，气体或气体混合物电离而形成等离子体并且发出光。
在本发明的一个实施方案中，微组件构造成发出紫外(UV)光，通过在每个微组件上至少部分地涂覆荧光物质该紫外光可以转换成可见光。为了提高亮度和透光效率，每个微组件可以至少涂覆一种二次发射增强材料。
在另一实施方案中，每个微组件涂覆有反射材料。使折射率匹配材料与至少部分反射材料相接触。折射率匹配材料于反射材料的结合，使每个微组件在职设吕匹配材料于反射材料接触点的位置发出预定波长的光。
本发明的一个目的是提供一种用于发光板的微组件。至少部分地填充有至少一种等离子体发生气体的外壳构成了基本的微组件结构。该外壳可以在一种导体材料中掺杂或离子注入一种提供二次发射增强功能的材料，和/或一种UV光转换成可见光的材料。
本发明的另一优选实施方案是提供一种制造微组件的方法。在一个实施方案中，该方法是一个连续过程的一部分，其中在有至少一种等离子体发生气体的场合下至少形成部分该外壳，以使得外壳成形时，在其中充入等离子体发生气体或气体混合物。
在另一实施方案中，微组件通过在存在至少一种等离子体发生气体情况下将第一基板固定在第二基板上而制成。在该方法中，第一和/或第二基板包含多个腔室，使得当第一基板固定到第二基板上时，使该多个腔室充入等离子体发生气体或者混合气体。在一个优选实施方案中，第一基板移动通过第一滚压装置，该装置包括带有多个凸起的辊件和带有多个凹陷的辊件。多个凸起和多个凹陷彼此配合，使得当第一基板通过该第一滚压装置时，在第一基板上形成多个腔室。第二基板移动通过第二滚压装置，然后在有至少一种气体存在的条件下将第二基板与第一基板固定，以使得在固定时，腔室能充入气体或气体混合物。在另一个优选实施方案中，第二滚压装置包括带有多凸起的辊件和带有多个凹陷的辊件，以使得当第二基板通过第二滚压装置时，在第二基板上也形成多个腔室。在这些实施方案的任何一个中，至少一个电极可以在第一和第二基板固定之前夹在两基板之间。
在另一实施方案中，至少一个基板是在有至少一种等离子体发生气体存在的情况下受到热处理的，以便形成充入等离子体发生气体或气体混合物的外壳。
本发明提供一种形成微组件的方法，其中该方法是在有等离子体发生气体的条件下进行的，包括步骤提供材料；把夹杂物移入到材料内；对材料做热处理，使得夹杂物在材料内开始形成气泡；使气泡聚集，以形成多孔外壳；以及冷却该外壳，使得当外壳冷却时，等离子体气体被密封在外壳内。
根据所述的方法，其中的材料包括至少一种掺杂剂，使得该外壳包含至少一种掺杂剂。
根据所述的方法，进一步包括将多孔外壳暴露于至少一种掺杂剂中，使得当外壳冷却时，外壳包含至少一种掺杂剂。。
通过参照结合附图的如下本发明的详细描述，本发明的上述和其它特点、优点将变得更清楚。
图1表示了发光板的一部分，其中显示出多个位于凹口中的微组件；图2表示了一个其中安置有微组件的凹口的实例；图3A表示出一个管形的腔室实例；图3B表示出一个圆锥形的腔室实例；图3C表示出一个圆锥台形的腔室实例；
图3D表示出一个抛物面形的腔室实例；图3E表示出一个球面形的腔室实例；图3F表示出一个柱面形的腔室实例；图3G表示出一个棱锥形的腔室实例；图3H表示出一个棱锥台形的腔室实例；图3I表示出一个平行六面体形的腔室实例；图3J表示出一个棱柱形的腔室实例；图4表示了用于本发明一个实施方案的装置，该方案是形成微组件连续过程的一部分；图5表示了用于本发明一个实施方案的装置，该方案是形成微组件另一过程的一部分；图6表示了图5中装置的一种改型，是用作形成微组件另一过程一部分的装置；图7表示了根据一个实施方案将电极置于两个基板之间的一种方法，是形成微组件过程的一部分；图8表示了形成微组件另一种方法的步骤。
具体实施例方式
如本文概括而广泛地描述的，本发明的优选实施方案旨在提出一种新颖的发光板。尤其是，优选实施方案旨在提出一种可用于发光板并至少部分地置于至少一个凹口内的微组件。
图1和2表示了本发明的两个实施方案，其中的发光板包括第一基板10和第二基板20。第一基板10可以由硅酸盐类，聚丙烯，石英，任何聚合物基质材料或本领域普通技术人员公知的任何材料或材料组合构成。同样地，第二发光板20可以由硅酸盐类，聚丙烯，石英，任何聚合物基质材料或本领域普通技术人员公知的任何材料或材料组合构成。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种使发光板散热的材料制成。在一个优选实施方案中，每个基板有机械柔韧的材料制成。
第一基板10包括多个凹口30。形成在第一基板10内和/或上的腔室55提供了基本凹口30的结构。腔室55可以是任意形状和任意尺寸的。如图3A-3J所表示的，腔室55的形状可以包括管形100、圆锥形110、圆锥台形120、抛物面形130、球面形140、圆柱形150、棱锥形160、棱锥台形170、平行六面体形180、或棱柱形190，但不局限于这些。凹口30的尺寸和形状影响着发光板的功能和特性，因此需要进行选择，以优化发光板的工作效率。此外，凹口的几何形状可以根据微组件的形状和尺寸进行选择，以便优化微组件与凹口之间的接触表面和/或确保微组件与凹口内设置的任何电极相接触。而且，为了优化光子发生过程和提供高亮度及透光效率，可以对凹口30的尺寸和形状进行选择。
每个凹口30中至少部分地设置至少一个微组件40。多个微组件可以置于一个凹口中，以提供更高的亮度和更强的透光效率。在本发明一个实施方案的彩色发光板中，一个凹口中有三个分别发红光、绿光、蓝光的微组件。微组件40可以包括球面形、圆柱形、和非球面形，但不局限于这些形状。此外，所希望的是，微组件40包括位于或形成于另一结构内部的微组件，如将球形微组件放入圆柱形结构内等等。在本发明一个实施方案的彩色发光板中，每个圆柱形结构中放置发出单色可见光红、绿、蓝或其他适用颜色多色光的微组件。
在本发明另一个实施方案中，在每个微组件上涂覆粘合剂或粘结剂，以帮助一个微组件40或多个微组件在凹口30中定位/固定。在另一个实施方案中，使每个微组件上带静电并对每个微组件施加静电场，帮助一个微组件40或多个微组件在凹口30中定位。使每个微组件上带静电还有助于避免多个微组件之间的聚集。在本发明的一个实施方案中，可以用电子枪使每个微组件带电，且可以激励位于每个凹口30附近的一个电极以便为吸引带静电的微组件提供必须的静电场。
在其最基本的形式中，每个微组件40包括一个充入等离子体发生气体或气体混合物45的外壳50。可以电离的任意适合气体或气体混合物45都能作为等离子体发生气体，包括氪，氙，氩，氖，氧，氦，汞，及其混合物，但不局限于这些。事实上，任何惰性气体都可以用作等离子体发生气体，包括混有铯或汞的惰性气体，但不局限于此。本领与普通技术人员应当知道其他也可与采用的气体或气体混合物。根据另一个实施方案，在彩色显示器中，选择等离子体发生气体或气体混合物，使得气体在电离过程中发出与所需颜色对应的特定波长光。例如氖-氩发出红光，氙-氧发出绿光，而氪-氖发出蓝光。尽管在优选实施方案中采用了等离子体发生气体或气体混合物45，具有发光特性的任何其他材料也可以采用，如电发光材料，有机发光二极管(OLED)，或电泳材料。
外壳50可以由各种材料制成，包括但不局限于硅酸盐类，聚丙烯，玻力，任何聚合物基质材料，氧化镁和石英，并且可以有任何适合的尺寸。按照贯穿其短轴的方向计，外壳50可以有从微米到厘米量级的直径，实际上按其主轴的方向计其尺寸是没有限制的。如圆柱形的微组件短轴直径仅仅为100微米，但其主轴方向可由长达几百米。在有个优选实施方案中，按短轴方向计，外壳的外径是从100微米到300微米。此外，外壳的厚度可又从微米到毫米的量级，优选的厚度是1微米到10微米。
当微组件上施加的电压足够高时，气体或气体混合物电离形成等离子体并发光。在图2中，表示出一种双电极结构，包括第一维持电极520和地址电极530。在图1中，表示出一种三电极结构，其中在构成第一基板10的多层材料层60内设置第一维持电极520，地址电极530和第二维持电极540。初始电离外壳50内的气体或气体混合物所需的电压由帕邢(Paschen)定律确定，而且与外客内气体压力有密切关系。在本发明中，外壳50内的气压从几十乇到几个大气压。在优选实施方案中，该气压从100乇至700乇。微组件40的尺寸和形状以及其中所含等离子体发生气体的种类和压力，对发光板的功能与特性有影响，为了优化发光板的工作效率，应对其进行选择。
微组件40可以添加各种影响发光板功能与特性的涂层300和掺杂剂。涂层300可以涂覆在外壳50的内部或外部，且涂在可以外壳50的一部分或全部上。外涂层的种类包括但不局限于用于将UV光转换成可见光的涂层(如荧光层)，用作反射滤光的涂层，以及用作带隙滤光层的涂层。内部涂层包括但不局限于用于将UV光转换成可见光的涂层(如荧光层)，用于增强二次发射涂层以及用于防腐蚀的涂层。本领域普通技术人员应当知道，也可以采用其他涂层。涂层300可以通过差量剥离，平版印刷，溅射，激光淀积，化学淀积，蒸发淀积，或用喷墨技术进行淀积来涂覆。本领域的普通技术人员应当知道，可以用其他方法对外壳50的内部和/或外部进行涂覆。掺杂剂的种类包括但不局限于将UV光转换成可见光的掺杂剂(如荧光剂)，用于增强二次发射的掺杂剂以及用于提供穿过外壳50的导电线路的掺杂剂。这些掺杂剂可采用本领域普通技术人员公知的任何适用的技术添加，包括离子注入。而且倾向于将涂层与掺杂剂的任意组合施用在微组件40上。
在本发明的实施方案中，当把微组件构造成发射UV光的形式时，通过在外壳50内部至少部分地涂覆荧光层，在外壳50外部至少部分地涂覆荧光层，在外壳50中掺杂荧光剂和/或在凹口30内部涂覆荧光层，可将UV光转换成可见光。根据本发明的实施方案，在彩色面版中，选择彩色荧光剂使各个微组件发出的可见光是红色、绿色和蓝色光。通过按光强变化组合这些基色光，可以形成各种颜色的光。也可以采用其他的颜色组合和方案。
在本发明的一个实施方案中，为了提高亮度和透光效率，每个微组件40的外壳50至少部分地涂富有二次发射增强材料。可以采用任何低亲和性材料，包括但不局限于氧化镁，氧化铥。本领域普通技术人员应当知道，能过提供二次发射强加功能的其他材料也可以采用。在本发明的另一实施方案中，外壳50掺杂有二次发射增强材料。用二次发射增强材料掺杂外壳50可以代替在外壳50上涂覆二次发射增强材料。
此外，根据本发明的一个实施方案，除了用二次发射增强材料掺杂外壳50之外，外壳50还可以掺杂导电材料。可用得到电材料包括但不局限于银、金、铂，和铝。用导电材料掺杂外壳50为外壳50中的气体或气体混合物提供了一种定向导电线路，并为直流型发光板提供了一种可能的实现方式。
在本发明另一个实施方案中，微组件40的外壳50上涂覆有反射材料。按照与至少一部分反射材料相接触的方式，设置与反射材料折射率相匹配的折射率匹配材料。反射涂层和折射率匹配材料可以与前述实施方案中的荧光涂层和二次发射增强涂层分离开或相邻。为了增强透光性，在外壳50上涂覆反射涂层。通过使折射率匹配材料与至少部分反射涂层接触，预定波长范围的光可以透过反射涂层与折射率匹配材料层之间的界面而从反射层泄露出来。通过加强从反射涂层与折射率匹配材料层之间界面区域泄露出微组件的光，提高亮度和微组件的效率。在一个实施方案中，折射率匹配材料直接涂覆在反射层的至少一部分上。在另一实施方案中，将折射率匹配材料至于一种与微组件接触的材料层中，等等，以使得折射率匹配材料与至少一部分反射涂层接触。在另一实施方案中，为了确定发光板的视场，对界面的尺寸进行选择。
在各个实施方案中提出了几种用于制造发光板中所用的微组件的方法。已经得知，如本文所述，文中披露的可施加到微组件40中的涂层和掺杂剂还可以包括在形成微组件的各步骤中。
在本发明的一个实施方案中，描述可一种用于制造微组件的连续直线加工方法，其中外壳至少一部分在有至少一种等离子体发生气体存在的条件下形成，以便在外壳成型时，其中充入该气体或气体混合物。在一个优选实施方案中，方法在一个滴落塔(drop tower)中进行。根据图4，及作为连续生产线工艺方法的一部分的制造微组件的多种可能途径中的一个例子，包括压力变换器端口605，液体注入端口610、压电变换器615、变换器驱动信号电极620、以及孔板625的液滴发生器600，产生预定尺寸的均匀水滴。这些液滴经过一个封装区630，在该处每个水滴被包裹在由氧化物构成的玻璃水溶液形成的凝胶外隔膜中(或其他任何可以用作微组件外壳的适用材料)，然后经过一个脱水区640留下干的凝胶外壳。这个干凝胶外壳随后通过一个对玻璃外壳(或其根据选择的水溶液，是其他类型的外壳)加热的过渡区650，最后通过精制区660。尽管能够在任何一个步骤中导入等离子体发生气体或气体混合物，但是在本发明的一个实施方案中，优选的是整个过程都在有等离子体发生气体或气体混合物存在的情况下进行。因此，当外壳从精制区600出来时，等离子体发生气体或气体混合物被密封在外壳内，从而形成微组件。
在本发明的一个实施方案中，上述工艺方法得到改进，使得外壳可以掺杂二次发射增强材料和/或导电材料，当然也可以使用其他掺杂剂。在一个优选实施方案中，尽管知道可以在工艺方法的后续阶段通过离子注入向外壳添加掺杂剂，但是将掺杂剂直接加入水溶液，可在外壳的形成之初掺杂剂就已经存在于外壳中了。
上述工艺方法的步骤可以有改变，或者可以在上述形成微组件的工艺方法中加入附加的工艺步骤，目的是提供在微组件中添加至少一个涂层的手段。在本发明的一个实施方案中，可以淀积在外壳内部的涂层包括但不局限于二次发射增强材料和导电材料，这些涂层材料被添加到最初的液滴溶液中，使得当外膜形成在最初的液滴周围并经过了脱水区640时，该涂层材料被留在空心干燥的凝胶外壳内部。可以淀积在外壳外部的涂层包括但不局限于将UV光转换成可见光的涂层，用作反射滤光层的涂层和用作带隙滤光层的涂层在微组件离开精制区660之后，该微组件将通过至少一个涂覆区。可以用本领域普通技术人员公知的任何向表面施加涂层的工艺来涂覆这些涂层。
在本发明的另一个实施方案中，提供两个基板，其中至少一个基板包含有多个腔室。这两个基板在存在至少一个等离子体发生气体的条件下固定到一起，使得在基板固定时腔室充入该气体或气体混合物。在本发明的一个实施方案中，两个基板之间设置至少一个电极。在另一个实施方案中，腔室的内部、外部、或内部和外部有至少一个涂层。可以采用本文披露的能够施加在微组件上的任何涂层。如图5所示，一种根据本发明一个实施方案的制造微组件的方法，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分别通过第一滚压装置和第二滚压装置。第一滚压装置包括带有凸起的第一辊件224和带有凹陷的第一辊件228。带有凸起的第一辊件224与带有凹陷的第一辊件228相配合，使得在第一基板200通过带有凸起的第一辊件224与带有凹陷的第一辊件228之间时，在该第一基板上形成多个腔室240。根据本发明一个优选实施例，第二滚压装置包括两个第二辊件232和234。在有等离子体发生气体或气体混合物存在的条件下，其上形成有多个腔室240的第一基板200与第二基板合并到一起，从而构成多个集成在微组件板内的微组件250。尽管第一基板200和第二基板210可以用任何适合的方法固定，但是根据本发明的优选实施方案，通过加热带有凹陷的第一辊件228和第二辊件234热固定两个基板。
带有凸起的第一辊件224上的凸起，可以设置成任何图案，相邻凸起之间可以有均匀或不均匀的间隔。图案可以包括但不局限于，文字标记，符号，肖像，或图片。优选地，相邻凸起之间的距离近似相等。凸起还可以成组设置，使一组凸起与另一组凸起之间的距离近似相等。这后一种方式尤其可对应于彩色发光板，其中一组凸起中的每个凸起可用于分别构成红光、绿光和蓝光的一个微组件。
尽管优选的是第二滚压装置简单地包括两个第二辊件232和234，但在图6所示，在本发明的一个实施方案中，第二滚压装置也可以包括相配合的带有凸起的第二辊件236和带有凹陷的第二辊件238，以便在第二基板210通过带有凸起的第二辊件236和带有凹陷的第二辊件238之间时，也在第二基板上形成多个腔室260。然后，在存在至少一种等离子体发生气体的条件下将第一基板200和第二基板210合并到一起，使第一基板200上的腔室240与第二基板210上的腔室260对准。然后固定两个基板，从而形成多个集成在一个微组件板上的微组件270。尽管第一基板200和第二基板210可以用任何适合的方法固定，但是根据优选的实施方案，通过加热带有凹陷的第一辊件228和带有凹陷的第二辊件238来固定两个基板。
如图7所示，在可用于上述两种方法的本发明实施方案中，至少一个电极280设置在第一基板200、第二基板210、或第一基板与第二基板上或内。根据一个或多个电极的设置方式，该一个或多个电极应当具有适合于交流或直流(图7)发光板的结构。即，如果至少一个电极280至少部分地设置在腔室240或260中，则在至少一个电极与等离子体发生气体或气体混合物之间会有一个定向的导电线路，而且发光板应当是直流配置的。另一方面，如果该至少一个电极设置成不与等离子体发生气体或气体混合物直接接触，则发光板将是交流配置的。
在本发明的另一个实施方案中，为了形成充入等离子体发生气体或气体混合物的多个外壳，至少一个基板是在有至少一种等离子体发生气体的条件下经过热处理的。在本发明一个优选实施方案中，如图8所示，制造微组件的工艺方法需要从材料或材料混合物700开始，在材料710中引入夹杂物，对材料进行热处理使夹杂物开始在材料720中形成气泡，这些气泡聚集体730形成了多孔的外壳740，冷却该外壳。在有等离子体发生气体存在的条件下进行这种过程，以使当外壳冷却时，把等离子体气体45密封在外壳5内。通过将适合的掺杂剂与最初的起始材料混合或通过在外壳变为多孔的同时引入适合的掺杂剂，该工艺方法也可以用于制造外壳掺杂有导电材料和/或二次发射增强材料的微组件。
对于本领域的普通技术人员而言，通过本文披露的本发明申请和发明事实的内容，应当理解本发明的其他实施方案及用途。这些说明和举例应当仅仅被视为示范性的，发明真正的范围和构思由权利要求书表示。本领与普通技术人员应当理解，披露的每个实施方案的变型，包括它们的组合都包括在权利要求书限定的发明范围内。
权利要求
1.一种形成微组件的方法，其中该方法是在有等离子体发生气体的条件下进行的，包括步骤提供材料；把夹杂物移入到材料内；对材料做热处理，使得夹杂物在材料内开始形成气泡；使气泡聚集，以形成多孔外壳；以及冷却该外壳，使得当外壳冷却时，等离子体气体被密封在外壳内。
2.如权利要求1所述的方法，其中的材料包括至少一种掺杂剂，使得该外壳包含至少一种掺杂剂。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括将多孔外壳暴露于至少一种掺杂剂中，使得当外壳冷却时，外壳包含至少一种掺杂剂。
全文摘要
本发明公开了一种形成微组件的方法，其中该方法是在有等离子体发生气体的条件下进行的，包括步骤提供材料；把夹杂物移入到材料内；对材料做热处理，使得夹杂物在材料内开始形成气泡；使气泡聚集，以形成多孔外壳；以及冷却该外壳，使得当外壳冷却时，等离子体气体被密封在外壳内。
文档编号H01J11/02GK1897210SQ20061010319
公开日2007年1月17日 申请日期2001年10月26日 优先权日2000年10月27日
发明者爱德华·维克托里·乔治, 亚当·托马斯·德罗博特, 罗杰·拉弗内·约翰逊, 艾伯特·迈伦·格林, 纽厄尔·孔韦尔·韦思 申请人:科学应用国际公司