微滴喷射设备、微滴喷射方法和电子光学设备 【技术领域】
本发明涉及微滴喷射(droplet ejecting)设备和用于喷射微滴的微滴喷射方法，以及使用所述方法制造的电子光学设备。
背景技术
公知的图案形成方法使用微滴喷射设备，用于在基片上形成布线图。微滴喷射设备通常将包含功能性材料(例如银微粒)的液体滴落到基片上，从而将功能性材料固定到基片上以形成布线图。例如，在日本专利申请公开JP2002-164635中描述了这样的图案形成方法。与使用荫罩(shadow mask)的气相沉积方法相比，所述方法仅需要简单的机械结构就能实现成本有效的布线图。
图12A至12C是传统微滴喷射设备的主要部分的剖视图。各个视图示出微滴形成和从压力室910通过喷嘴930喷射微滴的过程。在图中，假设从喷嘴930喷射出的微滴具有10pl(picolitter：10-15m3)的体积。如图12A所示，压力室910的表面912通过压电元件920而沿远离室910内部的方向变形，从而变成突起，其中所述压力室910与液体箱900相连连通，由此使压力室910中的液体解压，并且液体能从液体箱900流入压力室910中。相反地，在图12B中，压力室910的表面912通过压电元件920而朝着室910内部的方向变形，从而变成凹陷，由此使室910中的液体承受增加的压力。结果，使液体柱从喷嘴930伸出。如图12C所示，当压力室910中的液体再次解压时，液体柱通过喷嘴930缩回入压力室910中。在缩回期间，液体柱在惯性力作用下形成的颈部处分离开，微滴从喷射头喷射出。
一般用于布线图案的液体包含大量地细微导电微粒，例如银微粒。即，与例如颜料型墨水相比，用于形成图案的液体通常具有相对高的粘性；并且可以具有等于20帕斯卡每秒(mpa·s)的粘度。为了获得高精度的布线图，需要从微滴喷射设备中喷射极小的微滴。
然而，可形成从微滴喷射设备喷射出的微滴的液体的粘度越高，形成具有足够小体积的微滴(即使微滴微粉化)就越难，从而很难形成高精度的图案。这个问题的一个例子示出在图13A和13B中。图中示出未能由从微滴喷射设备喷射出的高粘度液体生成大约2pl的极小微滴的情况。如上所述，当压力室910中的液体解压、然后受压时，液体柱从喷嘴930伸出(见图13A)。然而，由于作用在高粘度液体中的分子间力大，因此即使压力室910中的液体再次解压，液体柱也会在未发生微滴分离的情况下就缩回至压力室910中(见图13B)。
在试图克服该问题的尝试中，可以增加液体柱的喷射速度，或者可选的是，可以增加柱的体积。然而，任何一种方法都不能提供令人满意的结果。如果液体柱的喷射速度增加，容易产生飞溅；并且喷射的液体微滴容易移离它们的预期路线，从而会不精确地碰击基片。在增加液体柱体积的情况中，则不能形成极小的微滴。因此，迄今为止，还未实现能由高粘度液体使微滴微粉化的微滴喷射设备。
【发明内容】
本发明是在考虑上述问题的基础进行的构思，本发明的目的是提供一种能可靠地喷射极小微滴的微滴喷射方法、使用所述方法的微滴喷射设备以及使用所述方法制造的电子光学设备。
为了解决上述问题，根据本发明所述的微滴喷射设备包括：喷射装置，用于通过向压力室施加压力而从喷嘴喷射储存在压力室中的液体；以及微滴形成辅助装置，用于向从喷嘴喷射出的液体提供辅助微滴形成的能量。
根据本发明所述的微滴喷射设备，利用微滴形成辅助装置把从喷嘴喷射出的液体形成微滴。微滴喷射设备能够可靠地喷射由高粘度液体形成的极小微滴。
在一个优选实施例中，微滴形成辅助装置从侧面方向向从喷嘴喷射出的液体的侧表面提供能量。
优选地，能量是诸如相干光能之类的光能，或者可以是热能。进一步地，光能可以包括沿不同方向传播的多个光束或者包括沿相反方向传播的至少两个光束。
在另一个优选实施例中，微滴喷射设备进一步包括：喷射时刻检测装置，用于检测液体开始从喷嘴喷射的时刻(timing)；以及控制装置，用于控制微滴形成辅助装置，以在从喷射时刻检测装置检测的时刻起经过预定时间段后的时刻辅助微滴的形成。
使用控制装置优化辅助微滴形成的时机能够形成具有所需体积的微滴。优选地，当待喷射液体的体积较大时，控制装置设置较长的时间段作为预定的时间段。
在另一个优选实施例中，微滴喷射设备进一步包括：光发射装置，用于将光发射到从喷嘴喷射出的液体上；以及面向光发射装置的感光装置，用于通过从喷嘴喷射的液体接收光发射装置发射出的光，其中喷射时刻检测装置检测液体响应感光装置接收到的光强变化而开始喷射的时刻。微滴形成辅助装置能够这样辅助微滴的形成：即从光发射装置发射光，该光的能量大于在检测液体开始喷射的时刻所用的光能。
除微滴喷射设备之外，本发明提供一种微滴喷射方法，用于利用微滴喷射设备控制微滴的喷射。所述方法包括：喷射步骤，通过将压力施加在压力室而将储存在压力室中的液体从压力室的喷嘴喷射出；以及微滴形成辅助步骤，用于向从喷嘴喷出的液体提供辅助微滴形成的能量。同根据本发明所述的微滴喷射设备一样，所述方法确保微滴能可靠地喷射，而无需考虑用于形成微滴的液体的粘度。
优选地，用于所述方法中的能量是诸如相干光能之类的光能，或者可以是热能。此外，光能可以包括沿不同方向传播的多个光束，或可以包括沿相反方向传播的至少两个光束。
在另一个优选实施例中，所述方法进一步包括喷射时刻检测步骤，检测从喷嘴来的液体开始喷射的时刻；以及微滴形成辅助步骤，该步骤开始于自所检测的液体喷射时刻起经过预定时间段的时刻。优选地，在微滴形成辅助步骤中，在待喷射液体体积较大的情况下，设置较长的时间段作为预定时间段。
在另一个优选实施例中，喷射时刻检测步骤包括：从用于将光发射到从喷嘴喷射出的液体上的光发射装置发射光，；利用面向光发射装置的感光装置通过被喷射的液体接收从光发射装置发射的光；以及检测响应感光装置接收到的光强变化而发生液体喷射的时刻。优选地，在微滴形成辅助步骤中，这样辅助微滴的形成：即从光发射装置发射光，该光的能量大于在检测液体喷射开始的时刻所用的光能。
微滴喷射方法可以应用于以下任何一种情况：形成布线图、滤色镜、光刻胶、场致发光材料、微透镜阵列、生物物质，或者应用于形成包括在电子光学设备中的元件的图案。
本发明进一步提供一种电子光学设备，所述电子光学设备包括使用微滴喷射方法形成图案的元件。这样的电子光学设备可以包括液晶设备、有机EL(场致发光)显示设备、等离子显示设备、SED(表面导电电子发射体显示器，Surface-Conduction Electron-Emitter Display)以及发射体基片。
【附图说明】
图1是示出喷射头外围构造的简图，所述喷射头包括在根据实施例所述的微滴喷射设备中；
图2是微滴喷射设备中喷嘴的外围构造的透视图；
图3是微滴喷射设备中喷嘴的外围构造的简图；
图4是微滴喷射设备中喷嘴的外围构造的简图；
图5A至5C中的简图示出辅助由液体柱形成微滴的过程；
图6是根据所述实施例修改方案的激光器和透镜的透视图；
图7是根据修改方案所述喷嘴的外围构造简图；
图8是根据修改方案所述喷嘴的外围构造简图；
图9是根据修改方案所述喷嘴的外围构造简图；
图10是根据改改方案所述用于压电元件的驱动信号的曲线图；
图11是根据修改方案所述喷射头的外围构造简图；
图12A至12C是用于描述传统微滴喷射设备的简图；
图13A和13B是用于描述传统微滴喷射设备的简图；
图14中的简图用于描述使用根据所述实施例的微滴喷射设备制造RFID(射频识别)标记的方法；
图15中的简图用于描述微滴喷射设备的修改方案；
图16A和16B中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造电子发射元件的方法；
图17A至17C中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造电子发射元件的方法；(注：原来翻的意思很对，但这样改一下是不是通顺些，仅供参考)
图18A和18B中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造微透镜的方法；
图19A和19B中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造微透镜的方法；
图20是包括微透镜的微透镜屏的剖视图；
图21A至21C中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造滤色镜的方法；
图22A和22B中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造滤色镜的方法；
图23是包括滤色镜的液晶设备的剖视图；
图24中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造有机EL显示设备的方法；
图25A和25B中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造有机EL显示设备的方法；
图26A和26B中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造有机EL显示设备的方法；
图27中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造有机EL显示设备的方法；
图28中的简图用于描述使用微滴喷射设备制造等离子显示设备的方法。
【具体实施方式】
下面将参考附图描述本发明的实施例。
图1示出根据本发明实施例的微滴喷射设备的喷射头的外围构造。在图中，液体箱110储存包含功能性材料的液体，所述液体将从喷射头100喷射出来。具体来说，液体箱110储存粘度大约为20帕斯卡每秒的液体，所述液体包括混入诸如C14H30(丘十四烷)等有机溶剂中的银微观粒子。液体用于形成布线图，并且从微滴喷射设备10喷射出成为具有2pl体积的微滴。需要指出的是，如在稍后描述的微滴喷射设备10的各种应用中一样，从设备10中喷射出的液体并不局限于用于布线图的液体，而是可以包括以下任何一种液体：包含EL材料的液体、用于制造应用在液晶显示器中的滤色镜的墨水、包含光刻胶材料的液体或油墨。
压力室120与液体箱110相连通并且临时储存能从箱110中流入室120中的液体。压电元件130响应控制单元300提供的驱动信号，使压力室120的表面122变形，从而变成沿向着室120内部或远离室120内部的方向突起，由此控制施加在储存于室120中的液体上的压力。当室120的表面122变形而沿从室120向外的方向突起时，在压力室120中的液体解压，当表面122变形而沿从室120向内的方向突起时，在压力室120中的液体受到增大的压力。
当压力室120中的液体受压时，液体柱(由双点划线示出)从喷嘴140中喷出；并且当室120中的液体解压时，喷出的柱缩回至室120中。在本实施例中，微滴喷射设备10总共设有三个喷嘴140，然而喷嘴的数量可以更多或更少。
在每个喷嘴140的近端设有激光器200、柱面透镜210、感光器230，它们一起辅助由液体柱形成微滴。
图2是激光器200和柱面透镜210的示意性视图。如图所示，激光器200具有条形的发射表面202，用于发射激光束，并且所述激光器200能够发射大或低功率的激光束。柱面透镜210是凸透镜，并且沿直线会聚从激光器200发射出的激光束，以穿透从每个喷嘴140喷射出的每个液体柱。换言之，激光器200和柱面透镜210将能量提供至伸出的液体柱的侧表面。
接着将解释从激光器200发射出的低功率激光束与大功率激光束之间的差别。大功率激光束在被柱面透镜210会聚到液体柱上时使得液体柱中所述大功率激光束会聚的那一点变热。大功率激光束加速微滴的分离(如在随后的描述中将要详细解释的一样)，从而辅助由液体柱形成微滴。相反的是，低功率激光束几乎不向液体柱提供热量，而是用于检测液体喷射的起始点。
在图1和2中，感光器230设置得面向激光器200，并且从激光器200一侧看去位于每个液体柱的后面，以便分别对应每个喷嘴140。换言之，每个感光器230设置为：通过每个液体柱而面向激光器200。感光器230响应低功率激光束的接收结果而检测液体喷射起始点。具体来说，当没有液体喷射时，感光器230接收低功率激光束，功率损耗小，因为在柱面透镜210与感光器230之间没有障碍物。在接收低功率激光束时，感光器230将接收信号RS供至控制单元300。另一方面，一旦液体柱开始伸出，到达它遮断从激光器200发射出并射向感光器230的激光束的程度时，激光束不再到达感光器230，而是被反射、吸收或散射，不再到达感光器230。当检测到不再接收到低功率激光束时，感光器230停止向控制单元300提供接收信号RS。
图3是示出从喷嘴140增长并伸出的液体柱将要遮断激光束光路的那一点的简图。如图所示，当液体柱的柱头到达激光束的会聚点时，激光束被液体柱反射、吸收或散射。当液体柱阻止激光束到达感光器230时，感光器230停止向控制单元300提供接收信号RS。这样，感光器230成为用于检测液体柱是否在激光器200与感光器230之间的激光束的光路中的装置。因此，在设备10构造为激光束不完全被液体柱遮断时，感光器230可以被构造为：当检测到对激光束的接收水平降低时，停止提供接收信号RS。
在图1中，包括中央处理单元(CPU)、定时器时钟和其他部件的控制单元300驱动压电元件130和激光器200，以从微滴喷射装置10喷射微滴。具体来说，控制单元300驱动压电元件130，以对压力室120中的液体进行加压或解压，并且控制单元300根据从感光器230提供的接收信号RS的有或无来转换从激光器200发射出的激光束的功率水平。
此外，在微滴喷射设备10中设置用于支承喷射头100的头支架、用于支承微滴施加在其上的介质(诸如基片等)的机构以及其他部件，在这里，由于它们能很容易地使用现有技术中的公知技术实现，因此将省略对它们的详细解释。基于相同的原因，关于怎样控制喷射头100和压电元件130，以便将微滴施加在其上施加微滴的介质上的所期望的位置处(即，用于形成图案的喷射头100和压电元件130的控制)的解释将省略。
利用上述微滴喷射设备10的结构，可以7m/s的初始速度喷射具有2pl体积的微观液滴。下面将详细描述这个过程。
首先，控制单元300使激光器200发射低功率激光束。然后，控制单元300将驱动信号提供至压电元件130，并且使压力室120的表面122变形，从而使表面122从室120内部向外的方向变得突起。结果，如在背景技术中所述的一样，在压力室120中的液体被解压，使得液体从液体箱110流入压力室120中。接着，控制单元300利用压电元件130对包含在压力室120中的液体加压，从而使液体柱从喷嘴140伸出。包含在压力室120中的液体具有等于20帕斯卡每秒(mPa·s)的高粘度。因此，即使压力室120中的液体在以例如7米/秒的速度喷射液体柱之后被解压，液体柱也会在不与压力室120中的液体分离的情况下缩回至室120中。这样，当仅采用推(即喷射)和拉(即吸入)液体柱的传统步骤时不会喷射微滴。为了解决所述问题，根据本实施例的微滴喷射设备10通过使用如下所述的推和拉操作辅助由液体柱形成微滴来喷射微滴。
当利用压电元件130实施对喷射液体柱操作的控制时，控制单元300通过检测控制单元300不再接收从感光器230提供的接收信号RS的那一点来检测被喷射液体柱的柱头到达激光束路径中会聚点P的那一点。
接着，控制单元300在定时器时钟提供的时钟信号的基础上判断是否从液体柱头经过会聚点P那时起的一段预定时间段已经过去，同时利用压电元件130连续地喷射液体柱。如图4所示，所述预定时间段是液体柱从柱头经过会聚点P那点起向下移动通过距离“d”所需的时间段。当包含在液体柱中的液体体积达到大约2pl体积时，距离“d”表示液体柱的长度。待喷射液体柱经过距离“d”所需的时间是可变的，是根据喷嘴直径和驱动压电元件130的条件而被确定的，并且可以根据经验预定。
当判断出预定的时间段已经过去时，控制单元30停止喷射液体柱，从而保持被喷射液体柱的当前量，并且将激光器200发射出的激光束的功率从低功率转换到大功率。当发射的激光束的功率水平被转换至大功率时，液体柱在激光束会聚点被加热。结果，如图5A所述，根据液体类型和激光束的强度，在会聚点周围产生以下情况中的任一情况，或以下情况的结合：产生气泡、液体粘度降低或由于激光束的辐射压力而引起液体分散。结果，在会聚点的周围形成颈缩，如图5B所示。
在激光束转换至大功率之后，当足够的时间过去从而在液体柱中产生颈缩时，控制单元300再次将激光束从大功率转换至低功率。然后，控制单元300使压力室120中的液体解压，并且将喷嘴140-液体柱的侧部(即颈缩上方的上部)吸入压力室120中，这样在惯性力作用下使得液体柱在颈缩处分离开，具有2pl体积的微滴从喷射头100喷射出来。
需要指出的是，产生颈缩所需的时间是根据液体粘度和温度以及激光束功率而变化的时间，并且可以根据经验预定。
如所述，根据本实施例的微滴喷射设备10通过利用激光束从压力室120的外部辐射从压力室120喷射出的液体柱来辅助由液体柱形成微滴。换言之，通过使用激光束能量或激光束的辐射压力加热液体柱来利用推和拉操作辅助形成由液体柱形成的微滴。本发明的设备即使在液体具有高粘度的情况下也能可靠地喷射极小微滴。
此外，与仅利用推和拉操作喷射微滴的传统技术的速度相比，可以降低所述拉和推操作的操作速度，因为微滴喷射设备10辅助由液体柱形成微滴。结果，微滴的喷射速度也降低，这样在微滴到达基片时可以将微滴的散射减少到最小。
在本实施例中，在通过利用压电元件130中止液体柱的推和拉操作来停止液体柱的喷射时，利用大功率激光束对液体柱进行辐射。然而，在液体柱正在喷射时，也可以开始大功率激光束的辐射。此外，在发射激光束的同时可以吸入液体柱。
另一方面，即使在粘度降低而使用传统微滴喷射设备时，也可以从具有高粘度的液体中喷射出极小微滴。例如，当银微粒包含在液体中时，可以通过降低包含在液体中的银微粒的百分比来降低银微粒的粘度。然而，增加了下列可能性：即当液体粘度降低时，微滴的分子间力变弱，从而在微滴到达基片时，微粒将被分散。
与传统的设备相比，根据本发明的微滴喷射设备10能喷射极小微滴，而与被喷射液体的粘度无关。因此，设备10具有防止微滴在到达基片时分散的优点，因为即使在为了防止微滴散射而有意识地增加液体粘度时也能喷射出极小微滴。
此外，根据本发明的微滴喷射设备10控制激光束发射的时机，从而能在所期望的点处使微滴与液体柱分离开。具体来说，为大功率激光束而设置以便开始发射的时间段越长，能形成的微滴越大。这样，很容易控制微滴尺寸。
要指出的是，本发明并不局限于上述实施例，而可以对所述实施例的作出各种修改和改进。
例如，在上述实施例中，一套激光器200和柱面透镜210辅助多个液体柱集体地形成微滴。可选的是，如图6所示，可以为每个喷嘴140单独地设置一套激光器400和透镜410。在图中，激光器400具有弯曲的发射表面402，用于发射激光束。透镜410将从激光器400发射出的激光束会聚到液体柱中将要产生颈缩的部位上。这样，为每个喷嘴140提供一套激光器400和透镜410能够针对每个液体柱实现对液体柱分离点或分离时机的控制。
此外，如图7所示，可以设置包括柱面透镜510的激光器500，以便从喷射头100向下延伸，而在以上实施例中，把激光器200和柱面透镜210设置成分离单元。具有这样的单件结构会有这样的优点：不需要用于支撑每个激光器500和柱面透镜510的专门机构。
在激光器500由于空间限制而不能设置在喷射头100之下的情况中，通过在激光器500之下设置用于将激光束会聚到液体柱上的反射件530，会聚型激光器500可以安装在喷射头100的侧表面，如图8所示。
在以上实施例中，激光束从单一方向向液体柱发射，从而辅助由液体柱形成微滴。然而，在帮助从单一方向形成微滴时，由于激光束产生的辐射压力使得微滴可以沿激光束的移动方向移动。为了防止这种情况的出现，如图9所示，激光束可以从两个相反的方向发射到液体柱，从而辅助微滴的形成。
可选的是，对于沿彼此相反的方向移动的激光束，很明显与通过使用沿单一方向移动的激光束来辅助微滴形成的结构相比，沿不同方向移动并且发射到液体柱上的多于一个的激光束将能防止微滴由于接收到来自激光束的能量而发生位移。图15示出通过使用沿三个方向移动的激光束来辅助微滴形成的实例性结构。在图中，示出沿液体柱1c的垂直轴线向下看分别从三个激光器700水平发射的三个激光束。设置三个激光器700，从而使沿一个激光器700发射的激光束的移动方向的光轴与沿相邻激光器700发射的激光束的移动方向的光轴形成120度角。此外，三个透镜710将每个激光器700发射的激光束会聚到液体柱1c的一点上，同时保持每个光轴。
这样，与通过使用沿单个方向移动的激光束来辅助微滴形成的结构相比，从三个方向发射的激光束可以防止由于激光束的能量而使微滴发生位移。更优选地，通过以多个激光束产生的能量彼此平衡(换言之，作用在液体柱上的力彼此相抵)的方式调整激光束强度和/或从激光器发射表面到光束会聚点的距离，能将由激光束施加的能量引起的微滴位移减少至几乎没有。
在上述实施例中，根据感光器230提供的接收信号RS有或没有来确定大功率激光束发射到液体柱的时刻，然而本发明不局限于此。例如，可以基于驱动信号提供至压电元件130时的时刻信息估计液体柱的伸出距离，如图10所示，并且在估计的基础上将大功率激光束发射至液体柱。要指出的是，驱动信号与液体柱的伸出距离之间的关系可以根据经验获得。还有，由于本修改方案不需要检测液体柱开始喷射的起始点，因此仅仅是大功率激光束从激光器200中发射出。
此外，在上述液体喷射设备10通过激光束辅助微滴形成时，激光束并不仅仅用于辅助微滴形成的装置。如果能量密度和光会聚特性足够高，也可以使用非相干光。
如图11所示，加热器600可以用于帮助形成微滴。在图中，加热器600将热量局部地施加在从喷嘴140伸出的液体柱的分离点处。结果，以与使用激光束加热液体柱的情况相同的方式，不仅在被加热部分产生空气泡，而且柱体的粘度也被降低，从而即使在液体具有高粘度时也可以可靠地由液体柱形成微滴，。这样，用于辅助微滴形成的能量不局限于光能；也可以使用热能或其他类型的能量。
要指出的是，在具有加热器结构下的微滴喷射设备10不需要包括激光器200和感光器230。这样，通过基于驱动信号提供至压电元件130的时刻来估计液体柱伸出的距离，可以确定使用加热器600将热量加到液体柱的时刻(参考图10)。
此外，压电元件130不仅仅是用于增加作用在喷射头100的压力室120中的液体上的压力的装置。例如，通过将压力室120中的一部分液体加热至液体的沸点可以产生空气泡，以便压力室120中的液体通过经所述加热产生的空气泡承受增加的压力。对于任何其他装置，如果它能通过增加压力室120中液体的压力使液体柱从喷嘴伸出，则它就可以用于对压力室120中的液体加压。
<微滴喷射设备10的应用>
以下将解释以上微滴喷射设备10的应用。
如已描述的，微滴喷射设备10非常适合应用于制造用在电子设备或电子光学设备中的各种元件，因为设备10能以高可靠性把包含功能性材料的液体喷射成极小微滴。非常适于使用微滴喷射设备10制造的那些元件包括RFID(射频识别)标记、电子发射元件、微透镜、滤色镜、有机EL元件和等离子显示设备等。下面将描述使用微滴喷射设备制造所列产品的方法。
<制造RFID标记的方法：>
图14示出的简图表示用微滴喷射设备10形成布线图案的RFID标记D1。RFID标记D1是用在无线电识别系统中的电路，通常设置在IC(集成电路)卡中。更具体的说，在RFID标记D1上设置有：设置在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基片D11上的集成电路(IC)D12、具有螺旋形状且连接至集成电路D12的天线D13、安装在天线D13的一部分上的阻焊剂D14以及形成在阻焊剂D14上用于连接天线D13的两端以形成回路的连接线D15。在这些部件中，天线D13使用微滴喷射设备10形成图案。换言之，天线D13利用极小的微滴以高精度形成图案，并且产生短路的可能性小。
<制造电子发射元件的方法：>
接着将描述制造具有电子发射元件的发射器基片的方法。
图16A和16B中的简图示出制造过程中发射器基片的结构。具体来说，图16A是就在使用微滴喷射设备形成导电薄膜之前发射器基片D2的侧视图；图16B是相同发射器基片D2的俯视图。
如图所示，发射器基片D2包括钠玻璃制成的基片D21。钠扩散防止层D22层积在基片D21上，其中钠扩散防止层D22具有二氧化硅(SiO2)作为它的主要成分。钠扩散防止层D22例如使用溅射方法形成厚度大约为1微米(μm)的层。
元件电极(element electrode)D23和D24是形成在钠扩散防止层D22上的钛层，具有例如5nm的厚度。这些元件电极D23和D24通过使用例如溅射方法或真空蒸发方法的钛层层形成过程或通过使用光刻和刻蚀的钛层模塑过程而被形成。这样，元件电极D23和D24以基体(matrix)形式排列在钠扩散防止层D22上。
在图中，金属线D25是沿Y方向延伸的条形电极，形成多个金属线D25，以便每条线D25覆盖图中沿Y方向以排设置的多个元件电极D23中的每个电极的一部分。这些金属线D25通过使用例如丝网印刷技术(screen printing technique)来施加银(Ag)膏的过程和通过烧所施加的银膏的过程而被形成。绝缘层D27是诸如玻璃等绝缘体，并且以基体形式设置，以便横向(沿图中X的方向)地覆盖金属线D25。以与金属线D25相同的方式，通过例如利用丝网印刷技术来施加玻璃膏的过程和通过烧所施加的玻璃膏的过程而形成绝缘层D27。
在图中，金属线D26是沿图中X方向延伸的条形电极，以便与金属线D25交叉。一条金属线D26覆盖图中沿X方向以排设置的多个元件电极D24中的每个电极的一部分。金属线D26还沿X方向跨经多个绝缘层D27。金属线D26例如由银制成，并且通过与金属线D25的情况中相同的丝网印刷技术而被形成。
包括有一对彼此邻近的元件电极D23和元件电极D24的区域对应像素区域。在像素区域中，元件电极D23电连接至相应的金属线D25；元件电极D24电连接至相应的元件电极D26。要指出的是，金属线D25和D26通过绝缘层D27而彼此绝缘。
在每个像素区域中，导电薄膜由微滴喷射设备10在包括一部分元件电极D23、一部分元件电极D24以及在元件电极D23与D24之间钠扩散防止层D22被暴露部分的区域D28中形成。这些区域D28(以下称作“涂敷区域D28“)以基体形式排列在发射体基片D2上，两个相邻涂敷区域D28之间的间距LX或距离大约为190μm。间距LX几乎与带有大约40英寸屏的高清晰度电视所采用的间距相等。
下面将进一步描述使用微滴喷射设备10在每个涂敷区域D28中形成导电薄膜的过程。首先，希望发射体基片D2是亲水的。使发射器基片D2亲水有助于微滴安设在涂敷区域D28上。可以使用例如大气压氧等离子体处理(atmospheric-pressure oxygen plasma process)而使基片D2亲水。
接着，如图17A所示，使用微滴喷射设备10，使包括导电材料(例如有机钯溶液)地微滴喷射到发射器基片D2的每个涂敷区域D28上。如在对实施例的前述解释中一样，微滴喷射设备10喷射微滴，同时使用激光束辅助微滴的形成。这样，在使用微滴喷射设备10时，导电金属可以高精度地涂敷于每个涂敷区域D28上。
当被涂敷的导电材料变干时，以氧化钯作为其主要成分的导电薄膜D29形成在涂敷区域D28上。导电薄膜D29形成在每个像素区域中，以便覆盖元件电极D23的一部分、元件电极D24的一部分以及电极D23与D24之间钠扩散防止层D22被暴露出的一部分。
当脉冲电压施加在元件电极D23与D24之间时，使导电薄膜D29的一部分D291变为发射电子的电子发射器。要指出的是，电压可以施加在元件电极D23和D24中的每个电极上，并且为了提高从电子发射器发射电子的效率，优选在有机大气或在真空中施加电压。
这样使生成的元件电极D23和D24以及在每个像素区域中具有电子发射器的导电薄膜D29具有了电子发射元件的功能。
通过将具有已被形成的电子发射元件的发射器基片D2与前部基片D292放置在一起，获得如图17C中所示的电子光学设备D20。前部基片D292具有玻璃基片D293、安装至玻璃基片D293的多个荧光单元D294以及金属板D295，其中每个单元D294对应每个像素区域。金属板D295用作加速导电薄膜D29的电子发射器发射出的电子束的电极。设置玻璃基片D293，以便成为前部基片D292的外表面，设置基片D292，以便每个荧光单元D294面向每个导电薄膜D29的电子发射元件中的一个电子发射元件。此外，发射体基片D2与前部基片D292之间的空间保持为真空。
<制造微透镜的方法：>
图18A、18B、19A和19B中的简图示出使用根据以上实施例的微滴喷射设备10制造微透镜的过程首先，如图18A所示，包含透光树脂的微滴从喷射头100喷射到基片D31，同时激光束辅助微滴的形成。透光树脂可以是诸如丙烯酸树脂、烯丙基树脂、甲基丙烯酸树脂等热塑树脂或热固树脂的单质或混合物。包含在微滴中的透光树脂也可以包括结合诸如二咪唑类化合物(biimidazolate compound)等光致聚合作用引发剂的辐射硬化型透光树脂。辐射硬化型透光树脂通常具有当暴露在诸如紫外线等辐射下时会变硬的特性。在本应用中，假设从微滴喷射设备10喷射的微滴是在紫外线作用下会变硬的辐射硬化型树脂。在从喷射头100喷射出的微滴具有在特殊类型光作用下会硬化的光硬化特性的情况下，例如在本应用中，从激光器200发射出的激光束优选不包括所述特殊类型的光(即，在本应用情况下为“紫外线“)。
在制造用作屏幕光膜的微透镜时，基片D31可以是由诸如纤维素树脂、聚氯乙烯等透光材料制成的透光片。
当喷射头100喷射出的微滴粘附在基片D31上时，由于表面张力的作用，微滴D32变为拱顶(dome-shaped)形状，如图18A所示。同时，在激光束辅助微滴D32形成时，使微滴D32变得极小。
接着，如图18B所示，紫外线从紫外线发射单元D302发射到图18A中已粘附到基片D31的微滴D32上。然后，使拱顶形微滴D32硬化，并且变为硬化树脂D33。
接着，如图19A所示，包含光漫射型微粒D34的另一个微滴从喷射头100喷射到硬化的树脂D33上，同时激光束帮助形成微滴。这种光漫射型微粒D34可以是二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、氢氧化铝、丙烯酸树脂、有机硅树脂、聚苯乙烯、尿素树脂、甲醛缩合物等。光漫射型微粒D34分散在溶剂(例如用于透光树脂的溶剂)中，并且被转化至液态，从而使它们从喷射头100喷射出。
如图19A所示，从喷射头100喷射出的微滴粘附在硬化树脂D33的表面，使硬化树脂D33被包含光漫射微粒D34的溶液D35覆盖。然后，覆盖有溶液D35的硬化树脂D33受热、减压，或者受热和减压，这样使包含在溶液D35中的溶剂蒸发。由于包含在溶液D35中的溶剂而使得硬化树脂D33的表面附近再次软化，而在溶剂蒸发之后再次硬化。结果，形成微透镜D3，如图19B所示，具有光漫射微粒D34的微透镜分散在它的表面附近。
下面将进一步描述用于投影仪且具有微透镜D3的屏的形成。图20是具有微透镜D3的屏的剖视图。屏D37由膜基片D371、粘着层D372、透镜片D373、菲涅尔透镜D374以及散射膜D375按照所列顺序层积制成。
透镜片D373和散射膜D375均包括使用上述方法制造的微透镜D3。具体来说，多个微透镜D3安装至用于透镜片D373和散射膜D375的基片D31，但在用于透镜片D373的基片D31上更密集。确定将被包含在透镜片D373和散射膜D375中的微透镜D3的尺寸和/或数量，以便透镜片D373的基片区域比散射膜D375的基片区域更密集地被微透镜D3覆盖。
<制造滤色镜的方法：>
图21A至21C以及22A和22B中的简图是示出怎样使用根据以上实施例的微滴喷射设备10制造滤色镜。
如图21A所示，黑底D42首先形成在基片D41上。黑底D42是防光薄膜，带有已形成图案的铬金属、含树脂黑底材料等。在黑底D42由铬金属形成的情况下，可以使用溅射或气相沉积的方法。
随后，堤条(bank)D45形成在黑底D42上，如图21C所示。为了形成堤条D45，抗蚀剂层D43层积在基片D41和黑底D42上，如图21B所示。抗蚀剂层D43是负性感光树脂，具有光硬化特性。然后，抗蚀剂层D43的顶部表面暴露在光下，同时用掩模薄膜D44覆盖表面。然后，抗蚀剂层D43未暴露的部分受到刻蚀处理，从而形成堤条D45，如图21C所示。堤条D45和黑底D42用作有选择地传送红、绿和蓝光的颜色层的分隔物。颜色层使用根据以上实施例的微滴喷射头10以如下所述的方式形成。
如图22A所示，红、绿或蓝墨水滴被微滴喷射设备10有选择地喷射到由堤条D45和黑底D42分隔的区域上。具体来说，微滴喷射设备10具有三个液体箱110，分别储存红、绿和蓝墨水，微滴喷射设备10还具有三个喷射头100，用来喷射从各个液体箱110中供给的墨水而形成墨水滴。并且，微滴喷射设备10设有用于每个喷射头100的激光器200、柱面透镜210和感光器230三套件。
具有以上结构的微滴喷射设备10有选择地将红墨水D47R、绿墨水D47G或蓝墨水D47B以墨水滴形式喷射到由堤条D45和黑底D42分隔的区域D46上。微滴喷射设备10通过激光束帮助喷射墨水滴。要指出的是，图22A示出喷射蓝墨水D47B的情况。
这样，一旦施加的每种颜色的墨水滴变干，就形成红颜色层D48R、绿颜色层D48G和蓝颜色层D48B，如图22B所示。然后，如图所示形成保护层D49，以便覆盖堤条D45和颜色层D48R、D48G和D48B，这样完成了滤色镜D4。
下面将描述无源基体型液晶设备，作为具有使用以上方法制造的滤色镜D4的电子光学设备的例子。图23是具有滤色镜D4的液晶设备的剖视图。要指出的是，图23中所示滤色镜D4与图22B中所示滤色镜D4成颠倒关系。
如图23所示，液晶设备D401包括滤色镜D4、越过空间与滤色镜D4面对的相抵基片D402，所述空间是液晶层D403，并且填满了STN(超级扭转向列，Super Twisted Nematic)液晶组分。虽然未示出，但偏振片分别安装在相抵基片D402外部表面(液晶层D403侧的相对表面)和滤色镜D4。要指出的是，液晶设备D401是从滤色镜D4一侧看去。
多个由透明导电层，诸如ITO(铟锡氧化物)制成的第一电极D404安装在滤色镜D4的保护层D49的液晶层D403侧表面。这些第一电极D404是沿图中Y方向延伸且彼此分离开的电极条。第一定向膜D405可以是例如经过施加摩擦处理的聚酰亚胺膜，形成第一定向膜D405以便覆盖第一电极D404和滤色镜D4。
条形第二电极D406设置在相抵基片D402的液晶层D403侧表面上，第二电极D406沿图的X方向延伸，以便分别与以上的第一电极D404相交。这些第二电极D406由诸如ITO等透明导电材料制成，并且彼此分离开。第二定向膜D407可以是例如经过施加摩擦处理的聚酰亚胺膜，形成第二定向膜D407以便覆盖第二电极D406和相抵基片D402。
插入在第一定向膜D405与第二定向膜D407之间的隔离物D408是用于保持液晶层D403的厚度大致恒定的元件(即晶粒间隙)。密封剂D409防止液晶层D403漏至外部。在第一电极D404与第二电极D406之间的相交部分在从观察者一侧看时用作像素，滤色镜D4的颜色层D48R、D48G和D48B设置在用作像素的部分处。
虽然未示出，但反射层可以设置在液晶层D403的后表面处，从而制成反射型液晶设备。背光可以设置在液晶设备D401的后表面处，从而制成透明型液晶设备。
可以对液晶设备D401进行修改，以便液晶设备D403位于滤色镜D4的观察者一侧中，而在以上描述中，滤色镜D4位于液晶层D403的观察者一侧之上。此外，滤色镜D4并不局限于用在无源基体型液晶设备中，诸如液晶设备D401，而是可以应用于通过诸如TFD(薄膜二极管)元件或TFT(薄膜晶体管)元件等有源元件驱动液晶的有源基体型液晶显示设备。
<制造有机EL元件的方法：>
下面将描述使用微滴喷射设备10制造有机EL显示设备的方法。图24中的简图示出在有机EL设备的制造过程期间的有机EL设备。图中示出就在微滴喷射设备10形成空穴注入层之前有机EL显示器的基本物质的剖视图。
如图24所示，有机EL显示器的基本物质D51具有有光透属性的基片D511，如玻璃。基片D511被由硅氧化膜制成的第一涂敷保护膜D512覆盖。半导体膜D513通过诸如低温多晶硅处理形成在第一涂敷保护膜D512之上。半导体膜D513具有例如通过高浓缩阳离子植入而形成的源极和漏极。
形成栅绝缘膜D514，以便覆盖第一涂敷保护膜D512和半导体膜D513。包含Al、Mo、Ta、Ti、W等的栅电极(未示出)层积在栅绝缘膜D514的部分上，从而覆盖半导体膜D513。此外，第一夹层绝缘膜D515和第二夹层绝缘膜D516以所列的顺序层积，以便覆盖栅绝缘膜D514和栅极。
具有光透属性的像素电极D519，诸如ITO等设置在第二夹层绝缘膜D516上的基体中。电极D519对应有机EL设备中的像素区域。像素电极D519通过穿过第一夹层绝缘膜D515和第二夹层绝缘膜D516的接触孔D518连接至半导体膜D513的源极。
电源线(未示出)设置在第一夹层绝缘膜D515上。电源线通过穿过第一夹层绝缘膜D515的接触孔D517连接至半导体膜D513的漏极。
下层膜D520由诸如二氧化硅膜等无机材料制成，并且主要形成在像素电极D519之间的空间中，以覆盖像素电极D519的末端边缘。堤条D521是形成在下层膜D520上的一种分隔物，是由具有高耐热性和抗溶属性的材料，诸如丙烯酸树脂和聚酰亚胺树脂形成的图案。
通过使用诸如氧气作为处理气体的等离子处理，使像素电极D519的顶部表面亲液性。通过使用诸如甲烷四氟化物作为处理气体的等离子处理，使堤条D521的侧表面拒水性。
在有机EL显示器基本物质D51的以上部件中，被下层膜D520和堤条D521围绕的区域(以下称作“光发射区域”)表示为D522R、D522G或D522B，每个区域具有作为像素电极D519的顶部表面，其中所述像素电极D519首先层积有空穴注入层，然后层积有有机EL层。能发射红光的有机EL层形成在光发射区D522R；另一个能发射绿光的有机EL层形成在光发射区D522G；另一个能发射蓝光的有机EL层形成在光发射区D522B。使用上述的微滴喷射设备10形成这些有机EL层。
图25A和25B中的简图示出怎样由微滴喷射设备10形成空穴注入层。如图25A所示，包含空穴注入材料的微滴从微滴喷射设备10的喷射头100喷射到每个光发射区域D522R、D522G和D522B，同时使用激光束帮助形成微滴。
结果，包含空穴注入材料的微滴D523施加在每个光发射区域D522R、D522G和D522B中的像素电极D519上。由于像素电极D519的顶部表面已制成为亲水性而堤条D521的侧表面已制成为拒水性，所以微滴D523能粘附到像素电极D519。施加到每个像素电极D519上的液体(微滴)最终变干，并且形成空穴注入层D524，如图25B所示。
接着将描述在空穴注入层D524上形成有机EL层的方法。图26A和26B中的简图示出使用微滴喷射设备10形成有机EL层。如图26A所示，包含有机EL材料且有机EL材料对于每个光发射区域D522R、D522G和D522B不同的微滴从喷射头100发射出来，并且通过激光束帮助形成微滴。具体来说，包含能发射红光的有机EL材料的微滴(液体D525R)发射到光发射区D522R；包含能发射绿光的有机EL材料的微滴(液体D525G)发射到光发射区D522G；包含能发射蓝光的有机EL材料的微滴(液体D525B)发射到光发射区D522B。图26A示出针对光发射区D522B喷射出微滴(液体D525B)，并且示出液体D525R和D525G已经分别施加到光发射区D522R和D522G上。
如图26B所示，当施加到每个空穴注入层D524上的液体D525R、D525G和D525B变干时，有机EL层D526R、D526G和D526B形成在空穴注入层D524上。形成在光发射区D522R上的有机EL层D526R能发射红光；形成在光发射区D522G上的有机EL层D526G能发射绿光；形成在光发射区D522B上的有机EL层D526B能发射蓝光。
然后如图27所示形成阴极，以覆盖堤条121、有机EL层D526R、D526G和D526B。阴极D527是诸如铝等导电物质，并且通过气相沉积方法形成为薄膜。然后密封化合物D528形成在阴极D527之上。有机EL设备D5通过以上过程完成。
在有机EL设备D5中，通过半导体膜D513将电压有选择地施加到有机EL层D526R、D526G或D526B和空穴注入层D524上。在施加电压时，有机EL层D526R、D526G和D526B发射具有对应颜色的光。从每个有机EL层D526R、D526G或D526B发射出的光经过基片D511，并由位于有机EL设备D5的基片D511侧的观察者从视觉上识别这些光。
<制造等离子显示设备的方法>
下面将首先描述等离子显示设备的结构概要。图28是等离子显示设备的分解透视图。如图所示，等离子显示设备D6包括第一基片D61、面向第一基片D61的第二基片D62以及插入在第一和第二基片D61与D62之间的放电显示单元(discharge display unit)D63。放电显示单元D63具有多个放电室D631。设置放电室D631，以便形成具有红色放电室D631R、绿色放电室D631G和蓝色放电室D631B三件套的像素。
第一基片D61的第二基片D62侧设有形成为条形的多个条形地址电极D611。形成介电层D612用来覆盖地址电极D611和第一基片D61。分隔物D613横向地延伸至绝缘层D612并且大约在地址电极D611之间空间的中心线处。分隔物D613包括在地址电极D611的两侧上横向地延伸的分隔物(示出)和沿与地址电极D611大致成直角交叉的方向延伸的分隔物(未示出)。由分隔物D613分隔的区域包括放电室D631。
荧光物质D632设置在放电室D631中。荧光物质D632包括设置在红色放电室D631R的第一基片D61侧上的红色荧光物质D632R、设置在绿色放电室D631G的第一基片D61侧上的绿色荧光物质D632G以及设置在蓝色放电室D631B的第一基片D61侧上的蓝色荧光物质D632B。
此外，在第二基片D62的第一基片D61侧上，多个条形显示电极D621沿与地址电极D611大约成直角交叉的方向上形成条形。层积介电层D612和包含MgO的保护层D623，以从第二基片D62侧以所列的顺序覆盖第二基片D62和显示电极D621。
第一基片D61和第二基片D62放置在一起，以便地址电极D611和显示电极D621彼此面对并且大致成直角交叉。要指出的是，以上地址电极D611和显示电极D621连接至交流电源(未示出)。
给定以上结构，每个地址电极D611和显示电极D621被加电，从而使放电显示单元D63中的荧光物质D632被激励，发射光，结果能显示颜色。
接着将描述使用根据本实施例所述的微滴喷射设备10制造等离子显示设备D6的方法。微滴喷射设备10可以用来形成地址电极D611、显示电极D621和包含在等离子显示设备D6中的荧光物质D632。
为了形成地址电极D611，包含导电物质的微滴从微滴喷射设备10喷射到形成区域的地址电极上，以采用与地址电极D611相同的方法将微滴施加到所述区域上。如以上实施例中一样，微滴从喷射头100喷射出，同时激光束帮助形成微滴。包含在微滴中的导电材料可以是金属微粒、导电聚合体等等。当施加的微滴变干时，形成地址电极D611。
为了形成显示电极D621，包含导电材料的微滴从微滴喷射设备10喷射出，从而以与在地址电极D611情况下相同的方式将微滴施加到形成区域的显示电极上。当施加的微滴变干时，形成显示电极D621。
在形成荧光物质D632过程中，每个包含红、绿或蓝荧光材料中的一种颜色的三种液体材料有选择地以微滴形式从喷射头100喷射，以便喷射的微滴到达相同颜色的放电室D631。当施加的微滴变干时，形成荧光物质D632。
除了以上所述的电子光学设备以外，微滴喷射设备10可以应用于制造电子光学设备，诸如使用表面导电电子发射元件的SED(表面导电电子发射器显示器)。
微滴喷射设备10还可以应用于光刻胶的图案形成，设备10还可以用来将包含诸如DNA(脱氧核糖核酸)和蛋白质等有机体物质的微滴施加到预定位置。无论包含在被施加微滴中的功能性材料是什么类型的，都可帮助形成从喷射头100喷射出微滴，因此微滴可以喷射出，而不论液体的粘度是多少。这样，可以提高图案形成的精度。
要指出的是，在描述中所用的“电子光学设备”不局限于使用光学特性变化(即电子光学效应，诸如双折射的变化、旋光偏振的变化以及光色散的变化等)的设备，而是可以包括根据所施加的信号电压发射、传递或反射光的普通设备。