JP2010524039A - Dispensing method and dispensing apparatus - Google Patents

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チャールズ リシャルド マニュエル シュミドガール,
デ ウェイジャー−ウァゲマンズ, メラニー マリア ヒューバティナ ヴァン
ロバート ヘイズ,
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リクアヴィスタ ビー. ヴィー.
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Abstract

分注方法および分注用装置。開口(8)を有するディスペンサ(3)を用いて、表面の領域(2)上に第1の流体の層を設ける方法。本方法は、表面上に、第1の流体と非混和性である第2の流体(7)の層を設けるステップを備える。本方法はまた、領域の上方の第2の流体中にディスペンサの開口を配置するステップと、第3の流体(9)によって支援される、第1の流体(6)を開口から分注して第1の領域上に沈積させるステップとを備え、第3の流体は第1の流体と非混和性である。
【選択図】 図1
Dispensing method and dispensing apparatus. A method of providing a first fluid layer on a surface region (2) using a dispenser (3) having an opening (8). The method comprises providing on the surface a layer of a second fluid (7) that is immiscible with the first fluid. The method also places a dispenser opening in the second fluid above the region and dispenses the first fluid (6) assisted by the third fluid (9) from the opening. Depositing on the first region, the third fluid being immiscible with the first fluid.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ディスペンサを用いて表面の第1の領域上に第1の流体の層を設ける方法に関する。本発明はまた、その方法を実行するための装置にも関する。   The present invention relates to a method of providing a first layer of fluid on a first region of a surface using a dispenser. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method.

国際出願WO2005/098797号は、エレクトロウェッティングディスプレイの製作に特に適した、基板の表面上に油層を設ける方法を開示している。表面は、最初に水の層で覆われる。ディスペンサは、その開口が水層中にかつ表面の上方にある。油がディスペンサの中に供給され、油滴が開口と表面の間に形成される。表面は、第2の親水性領域で取り囲まれた第1の疎水性領域を含む。ディスペンサが表面の上を移動したとき、その油滴は、第1および第2の領域の上で引っ張られ、第1の領域上の水が油の層に置き換わり、第2の領域上に水が残る。   International application WO 2005/098797 discloses a method for providing an oil layer on the surface of a substrate, which is particularly suitable for the production of electrowetting displays. The surface is first covered with a layer of water. The dispenser has its opening in the water layer and above the surface. Oil is fed into the dispenser and oil drops are formed between the opening and the surface. The surface includes a first hydrophobic region surrounded by a second hydrophilic region. As the dispenser moves over the surface, the oil droplets are pulled over the first and second areas, the water on the first area is replaced by a layer of oil, and the water is on the second area. Remain.

この油層を設ける方法の欠点は、油層の厚みの制御が困難なことである。   A drawback of this method of providing the oil layer is that it is difficult to control the thickness of the oil layer.

本発明の一目的は、油層の厚みの制御を容易にすることができる方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method capable of easily controlling the thickness of an oil layer.

この目的は、開口を有する第1のディスペンサを用いて、表面の第1の領域上に第1の流体の層を設ける方法であって、
表面上に、第1の流体と非混和性である第2の流体の層を設けるステップと、
第1の領域の上方の第2の流体中に第1のディスペンサの開口を配置するステップと、
第1の流体を支援される開口から分注して第1の領域上に沈積させるステップと
を備え、
分注を第3の流体で支援し、第3の流体が第1の流体と非混和性である、方法によって達成される。
The object is to provide a first fluid layer on a first region of a surface using a first dispenser having an opening, comprising:
Providing a layer of a second fluid that is immiscible with the first fluid on the surface;
Positioning the opening of the first dispenser in a second fluid above the first region;
Dispensing a first fluid from a assisted opening and depositing on the first region;
Dispensing is accomplished by a method that assists with a third fluid, wherein the third fluid is immiscible with the first fluid.

第3の流体の追加は、表面上への第1の流体の堆積を制御するための付加的な自由度を与える。具体的には、第3の流体は、例えば第2の流体の層を設ける間に表面上に捕捉された空気のポケットを除去するために使用することができる。ポケットの除去は、表面上への第1の流体の堆積を改善する。非混和性は、第1の流体だけが、支援する第3の流体を含むことなく堆積されるようにするとともに、第3の流体の効果が、第1の流体と混合することよって影響を受けないようにする。本方法の安定性は、第2の流体と第3の流体がやはり非混和性である場合に増大する。   The addition of the third fluid provides an additional degree of freedom to control the deposition of the first fluid on the surface. Specifically, the third fluid can be used, for example, to remove air pockets trapped on the surface during the provision of the second fluid layer. The removal of the pocket improves the deposition of the first fluid on the surface. Immiscibility ensures that only the first fluid is deposited without including the supporting third fluid, and the effect of the third fluid is affected by mixing with the first fluid. Do not. The stability of the method is increased when the second fluid and the third fluid are also immiscible.

本方法の第1の実施形態では、第3の流体は、第2の流体中に配置された開口を有する第2のディスペンサを使用して加えられる。捕捉されたポケットの除去は、第1の流体の層を設けるのとは別個に実施されうる。例えば、第2のディスペンサが表面の上で1回または複数回走査され、続いて第1のディスペンサが1回または複数回走査されうる。第2の流体と第3の流体が非混和性である場合、第2の流体と第3の流体の混合が回避される。   In a first embodiment of the method, the third fluid is added using a second dispenser having an opening disposed in the second fluid. The removal of the trapped pocket can be performed separately from providing the first fluid layer. For example, the second dispenser can be scanned one or more times over the surface, followed by the first dispenser being scanned one or more times. If the second fluid and the third fluid are immiscible, mixing of the second fluid and the third fluid is avoided.

第3の流体は、第2のディスペンサの開口から加えられて、開口と表面の間に第3の流体の小球体を形成することができる。小球体は、表面上に捕捉された例えば空気のポケットを除去するのに有効であると見られる。   The third fluid can be added from the opening of the second dispenser to form a third fluid microsphere between the opening and the surface. The globules appear to be effective in removing eg air pockets trapped on the surface.

第2の流体中に配置される開口を有する第2のディスペンサは、第1のディスペンサおよび第1の流体とは無関係に適用することもでき、捕捉された例えば空気のポケットを表面から除去するために使用することができる。   A second dispenser having an opening disposed in the second fluid can also be applied independently of the first dispenser and the first fluid, to remove trapped eg air pockets from the surface. Can be used for

第2のディスペンサは、表面を走査するときに第1のディスペンサに先行してもよいが、第1のディスペンサは、表面を走査するときに第2のディスペンサに先行すると有利である。第1の流体の層が表面上に堆積されているとき、捕捉されたポケットは、第1の流体がまだ堆積されていないときよりも第3の流体の小球体によって除去される可能性が高い。さらに、それにより、第1の流体の堆積層の厚みはより均一になる。   The second dispenser may precede the first dispenser when scanning the surface, but the first dispenser advantageously precedes the second dispenser when scanning the surface. When the first fluid layer is deposited on the surface, the trapped pockets are more likely to be removed by the third fluid spheres than when the first fluid has not yet been deposited. . In addition, thereby, the thickness of the first fluid deposition layer becomes more uniform.

本方法の第2の実施形態では、第3の流体は、第1のディスペンサの開口から加えられる。この場合、第3の流体の量および位置は、第1の流体の堆積の量および方法に影響を及ぼすように調節することができる。それにより、第1の流体の堆積層の厚み、特に厚みの均一性の制御を改善することができる。第2の実施形態の特別バージョンでは、本方法は、
第3の流体をディスペンサの開口から分注して、開口と表面の間に第3の流体の小球体を形成するステップと、
第1の流体を開口から分注して、第2の流体と第3の流体の間の界面に沿って移動させ、第1の領域上に沈積させるステップと
を備える。
In a second embodiment of the method, the third fluid is added from the opening of the first dispenser. In this case, the amount and location of the third fluid can be adjusted to affect the amount and method of deposition of the first fluid. Thereby, control of the thickness of the deposited layer of the first fluid, particularly the uniformity of the thickness can be improved. In a special version of the second embodiment, the method
Dispensing a third fluid from an opening of the dispenser to form a third fluid microsphere between the opening and the surface;
Dispensing the first fluid from the opening and moving along the interface between the second and third fluids and depositing on the first region.

第3の流体の小球体とディスペンサの開口と表面との間の界面は、第1の流体がディスペンサの開口から表面に移動する経路となる。第1の領域上に堆積される第1の流体の量は、小球体のサイズによって制御することができる。小球体が大きくなるほど、第1の領域上の第1の流体の層は厚くなる。この充填は、多くの応用例において、堆積された第1の層の、例えばドクターブレードによる充填後レベリングがもはや必要ないくらい正確に制御することができる。   The interface between the third fluid sphere, the dispenser opening and the surface provides a path for the first fluid to move from the dispenser opening to the surface. The amount of the first fluid deposited on the first region can be controlled by the size of the microspheres. The larger the microsphere, the thicker the first fluid layer on the first region. This filling can be controlled in many applications so accurately that post-filling leveling of the deposited first layer, for example by a doctor blade, is no longer necessary.

第1の流体の堆積は、第1の領域が第1の流体に対してよりも第2の流体に対してより低い濡れ性を有すると改善される。濡れ性の差は、表面上での第1の流体による第2の流体の置き換えを容易にする。   The deposition of the first fluid is improved when the first region has a lower wettability for the second fluid than for the first fluid. The difference in wettability facilitates replacement of the second fluid with the first fluid on the surface.

第1、第2および第3の流体は、液体とすることができる。本方法の特別な実施形態では、第1の流体は第1の液体であり、第2の流体は第2の液体であり、第3の流体は気体である。気体と第2の液体の間の界面は、第1の液体がディスペンサから表面に移動する良質な経路を形成する。   The first, second and third fluids can be liquids. In a special embodiment of the method, the first fluid is a first liquid, the second fluid is a second liquid, and the third fluid is a gas. The interface between the gas and the second liquid forms a good path for the first liquid to move from the dispenser to the surface.

第2の流体が極性または導電性である場合、第1および第2の流体が設けられかつ基板の一部を形成する表面は、エレクトロウェッティングディスプレイなどの切換可能な光学素子での使用に特に適している。   When the second fluid is polar or conductive, the surface provided with the first and second fluids and forming part of the substrate is particularly suitable for use in switchable optical elements such as electrowetting displays. Is suitable.

気体は、良好な小球体を偶然形成する空気とすることができる。第2の流体を表面上に分注することまたは表面を有する品目を第2の流体中に浸漬することのどちらかにより、第2の流体の層が表面に塗布されたとき、空気ポケットは、第2の流体に対して濡れ性が低いために、第1の領域上に捕捉されうる。第1の流体を分注する間、ディスペンサと表面の間の空気の小球体は捕捉されたポケットと一体になり、それによって空気ポケットを第1の領域から解放し、その領域全体を第1の流体にとって利用可能にする。ディスペンサが表面の上で移動したとき、小球体は、捕捉された空気ポケットの清浄器として機能する。   The gas can be air that happens to form good spherules. When a layer of the second fluid is applied to the surface by either dispensing the second fluid onto the surface or immersing an item having a surface in the second fluid, the air pocket is Due to its low wettability to the second fluid, it can be trapped on the first region. During dispensing of the first fluid, the air globules between the dispenser and the surface become integral with the trapped pocket, thereby releasing the air pocket from the first region and making the entire region into the first region. Make it available to the fluid. As the dispenser moves over the surface, the spheres act as a trap for the trapped air pockets.

本方法は、第1の領域が隣接する第2の領域を有していて、第2の領域が第1の流体に対してよりも第2の流体に対してより高い濡れ性を有する表面上に第1の流体を塗布するために有利に使用することができる。この濡れ性の差により、第1の流体は、第1の領域に優先的に付着し、第2の領域には付着しない。同様に、第2の流体は、依然として第2の領域に付着したままであり、第1の領域からは追い払われる。その結果、第1の領域は、厚みがとりわけ小球体のサイズに依存する第1の流体の層で覆われ、第2の領域は、依然として第2の流体で覆われたままである。   The method has a second region adjacent to the first region, the second region having a higher wettability with respect to the second fluid than with the first fluid. Can be advantageously used to apply the first fluid. Due to this difference in wettability, the first fluid adheres preferentially to the first region and does not adhere to the second region. Similarly, the second fluid remains attached to the second region and is driven away from the first region. As a result, the first region is covered with a first fluid layer whose thickness depends inter alia on the size of the spherules, and the second region is still covered with the second fluid.

第1の領域のサイズが小さい場合、堆積された第1の流体は、形状が半球形に近づくと推定することができる。そのような湾曲した堆積物も「第1の流体の層」という用語で網羅される。   If the size of the first region is small, it can be assumed that the deposited first fluid is close to hemispherical in shape. Such curved deposits are also covered by the term “first fluid layer”.

第1および/または第2のディスペンサの開口の最大寸法が第1の領域の最小寸法より小さい場合、各領域は、第1の領域毎に異なっていてもよい第1の層の所望の厚みを得るように正確に充填することができる。   If the maximum dimension of the opening of the first and / or second dispenser is less than the minimum dimension of the first region, each region has a desired thickness of the first layer that may be different for each first region. It can be filled exactly as you get.

第1および/または第2のディスペンサの開口の最大寸法が第1の領域の最小寸法より大きい場合、いくつかの隣接する第1の領域を同時に充填することができ、それによって堆積速度を上げることができる。   If the maximum dimension of the first and / or second dispenser opening is greater than the minimum dimension of the first region, several adjacent first regions can be filled simultaneously, thereby increasing the deposition rate. Can do.

開口が細長い形状を有することにより、第1のディスペンサの1回の掃引で第1の領域に充填したり、第2のディスペンサの1回の掃引で空気を除去したりすることができる。領域または領域のパターンは、格子状パターンの領域の上でディスペンサを段階的または連続的に移動させることによって充填されうる。細長いディスペンサを表面の上で掃引することによって充填することにより、移動が少なくて済み、堆積プロセスの速度を上げることができる。小球体の境界、すなわち表面上の第1および第2の流体間の界面ラインの法線が移動方向と平行でない小球体の部分は、堆積層の厚みの局所的な不均一性を引き起こす可能性がある。細長いディスペンサにより、境界を、第1の流体が堆積されるべき第1の領域の外側に保ち、それによって第1の領域上の堆積層の厚みの不均一性を回避することができる。   Since the opening has an elongated shape, the first region can be filled with one sweep of the first dispenser, or air can be removed by one sweep of the second dispenser. The region or pattern of regions can be filled by moving the dispenser stepwise or continuously over the region of the grid pattern. By filling the elongated dispenser by sweeping over the surface, less movement is required and the speed of the deposition process can be increased. The portion of the small sphere where the normal of the interface line between the first and second fluids on the surface is not parallel to the direction of movement can cause local non-uniformity in the thickness of the deposited layer. There is. The elongate dispenser can keep the boundary outside the first region where the first fluid is to be deposited, thereby avoiding a non-uniform thickness of the deposited layer on the first region.

第1のディスペンサの開口および表面が、互いに、好ましくは細長い形状の長軸線に対して実質的に垂直な方向に移動したとき、最大領域がディスペンサの1回の掃引で覆われる。   When the opening and surface of the first dispenser move relative to each other, preferably in a direction substantially perpendicular to the long axis of the elongated shape, the maximum area is covered with one sweep of the dispenser.

本方法は、第2の領域によって分離されかつパターンを形成する複数の第1の領域を含む表面上に第1の層を堆積させるのに特に適している。第1の層の均一な厚みは、第1の流体が細長い開口を有するディスペンサによって堆積されたときに達成される。開口の細長い形状の長軸線は、長軸線と平行なパターンの寸法と少なくとも同じ長さを有することが好ましい。第1の流体がパターン上に複数回の掃引で堆積され、小球体の一部が第1の領域の上を2回通過したとき、第1の領域上に堆積された層の厚みは、小球体が1回しか通過していない第1の領域とは異なる。したがって、この厚みは、パターンが細長いディスペンサの1回の掃引で充填されたときに、より小さいディスペンサの複数回の掃引で充填されるよりも均一になる。   The method is particularly suitable for depositing a first layer on a surface comprising a plurality of first regions separated by a second region and forming a pattern. The uniform thickness of the first layer is achieved when the first fluid is deposited by a dispenser having an elongated opening. The long axis of the elongated shape of the opening preferably has at least the same length as the dimension of the pattern parallel to the long axis. When the first fluid is deposited on the pattern with multiple sweeps and a portion of the small sphere passes twice over the first region, the thickness of the layer deposited on the first region is small. This is different from the first region where the sphere passes only once. Thus, this thickness is more uniform when the pattern is filled with one sweep of the elongated dispenser than it is filled with multiple sweeps of a smaller dispenser.

本方法の特別な実施形態では、第1の領域と第2の領域の間の境界線と、その境界線の上を通過する第2の流体と第1の流体の間の先行界面の局所方向とが、ゼロでない角度をなす。第1および/または第2のディスペンサの開口と表面との間の先行界面が、第1の領域と第2の領域の間の境界線と接する線を形成したとき、流体界面は境界線上にピン留めされて、第1の流体の堆積層の厚みのむらを引き起こす傾向がある。境界線が界面と非ゼロ角度をなしたとき、線接触はもはや存在せず、ピン留めをほとんど示さない点接触だけが存在する。その結果、第1の流体の堆積層の厚みはより均一になる。5°以上の角度は、均一性の顕著な改善をもたらす。20°以上の角度では非常に良い均一性が得られる。   In a special embodiment of the method, the local direction of the boundary between the first region and the second region and the leading interface between the second fluid and the first fluid passing over the boundary Make a non-zero angle. When the leading interface between the opening and the surface of the first and / or second dispenser forms a line tangent to the boundary between the first and second regions, the fluid interface is pinned on the boundary. And tends to cause uneven thickness of the deposited layer of the first fluid. When the boundary line makes a non-zero angle with the interface, there is no longer a line contact, only a point contact that shows little pinning. As a result, the thickness of the first fluid deposition layer becomes more uniform. An angle of 5 ° or more results in a significant improvement in uniformity. Very good uniformity is obtained at an angle of 20 ° or more.

ディスペンサの開口が長方形である場合、先行界面の局所方向は開口の長軸線と平行である。したがって、第1の領域の長方形パターンが、その境界線が長軸線と非ゼロ角度の状態で配置されるべきである。   If the dispenser opening is rectangular, the local direction of the leading interface is parallel to the long axis of the opening. Therefore, the rectangular pattern of the first region should be placed with its boundary line at a non-zero angle with the major axis.

上記の斜め走査は、3流体堆積法にとって有利なだけでなく、第1の流体が第3の流体を加えずに第2の流体中に分注される2流体堆積法にとっても堆積層の厚みの均一性を改善する。この利点は、第1の流体を第2の流体なしに堆積させるディスペンサ、または第2の流体の中に第3の流体だけを加えるディスペンサにも適用される。後者の場合、第2の流体と第3の流体の間の先行界面の方向は、第2の流体と第1の流体の間の先行界面の方向の代わりに該当する。   The oblique scan described above is not only advantageous for a three-fluid deposition method, but also for the two-fluid deposition method in which the first fluid is dispensed into the second fluid without adding a third fluid. Improves uniformity. This advantage also applies to dispensers that deposit the first fluid without the second fluid, or dispensers that add only the third fluid into the second fluid. In the latter case, the direction of the leading interface between the second fluid and the third fluid corresponds to the direction of the leading interface between the second fluid and the first fluid.

第1のディスペンサは、第1の流体の層を堆積させるために表面の上で1回走査されうる。層の厚みのより高い均一性は、第1のディスペンサが表面を2回以上走査されたときに達成される。最初の走査の間、第1の流体は表面上に堆積され、後続の1回または複数回の走査の間、第1の流体は、最初の走査で過少に堆積された場合に第1の流体を補うことによって、また過剰に堆積された場合に第1の流体を除去することによって表面全体にわたって再分散される。第1および第2のディスペンサが使用される場合、第1のディスペンサに続く第2のディスペンサの1回または複数回の走査もまた、厚みの均一性を高める。   The first dispenser may be scanned once over the surface to deposit a first fluid layer. Higher uniformity of layer thickness is achieved when the first dispenser is scanned over the surface more than once. During the first scan, the first fluid is deposited on the surface, and during one or more subsequent scans, the first fluid is the first fluid if it is underdeposited in the first scan. And redispersed across the surface by removing the first fluid if over-deposited. If the first and second dispensers are used, one or more scans of the second dispenser following the first dispenser also increases the thickness uniformity.

第1および第2の流体層が設けられた表面は、その表面が第1の基板の一部である場合に閉鎖系に変換することができ、第1の基板と第2の基板の間に第1の流体および第2の流体を含む空間を画定する第2の基板が設けられる。   The surface provided with the first and second fluid layers can be converted to a closed system when the surface is part of the first substrate, between the first substrate and the second substrate. A second substrate is provided that defines a space containing the first fluid and the second fluid.

本発明の第2の態様は、本発明による方法を用いて表面の第1の領域上に第1の流体の層を設けるための開口を有する第1のディスペンサを備える装置に関する。   A second aspect of the invention relates to an apparatus comprising a first dispenser having an opening for providing a first layer of fluid on a first region of a surface using a method according to the invention.

本装置の第1の実施形態では、開口を有する第2のディスペンサが、第3の流体を加えるために設けられる。   In a first embodiment of the apparatus, a second dispenser having an opening is provided for adding a third fluid.

本装置の第2の実施形態では、第1のディスペンサに、第1の流体用の第1の入力部と第3の流体用の第2の入力部とが設けられて、第1の流体の量と第3の流体の小球体のサイズとを制御し、それによって表面上に堆積された第1の流体の量を制御することができる。   In the second embodiment of the apparatus, the first dispenser is provided with a first input unit for the first fluid and a second input unit for the third fluid, so that the first fluid The amount and the size of the third fluid globules can be controlled, thereby controlling the amount of the first fluid deposited on the surface.

本装置の特別な実施形態では、第1および/または第2のディスペンサの開口は細長い。本装置は、ディスペンサおよび表面を互いに移動させるための移動ステージを有利に備える。   In a special embodiment of the device, the opening of the first and / or second dispenser is elongated. The apparatus advantageously comprises a moving stage for moving the dispenser and the surface relative to each other.

本装置が第1の流体および第3の流体を制御するためのコントローラを備える場合、第1の流体の堆積層の厚みは、堆積層の厚みの精度を上げるように制御することができる。コントローラは、第1の流体および/または第3の流体の量を制御することができる。コントローラに対する入力は、堆積層の厚みを決定する測定装置あるいは第3の流体の小球体の形状および/またはサイズを決定する測定装置によって提供された値とすることができる。コントローラは、本装置の操作者からの手動入力を使用することもできる。   When the apparatus includes a controller for controlling the first fluid and the third fluid, the thickness of the deposited layer of the first fluid can be controlled to increase the accuracy of the deposited layer thickness. The controller can control the amount of the first fluid and / or the third fluid. The input to the controller may be a value provided by a measurement device that determines the thickness of the deposited layer or a measurement device that determines the shape and / or size of the third fluid microsphere. The controller can also use manual input from the operator of the device.

本発明のさらなる特徴および利点は、添付図面を参照しながらなされる、単に例として与えられる本発明の好ましい実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。   Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention, given by way of example only, made with reference to the accompanying drawings, in which:

空気小球体を使用して油を表面上に分注するための本発明による装置を示す図である。FIG. 2 shows an apparatus according to the invention for dispensing oil onto a surface using air globules. 油をパターン付き表面上に分注するためのディスペンサを示す図である。FIG. 6 shows a dispenser for dispensing oil onto a patterned surface. 油をパターン付き表面上に分注するためのディスペンサを示す図である。FIG. 6 shows a dispenser for dispensing oil onto a patterned surface. 細長いディスペンサを有する装置を示す図である。FIG. 3 shows a device having an elongated dispenser. (a)は表面を走査するための第1の方向を示す図、(b)は表面を走査するための第2の方向を示す図、(c)は表面を走査するための第3の方向を示す図である。(A) is a diagram showing a first direction for scanning the surface, (b) is a diagram showing a second direction for scanning the surface, and (c) is a third direction for scanning the surface. FIG. エレクトロウェッティング素子の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an electrowetting element. 装置用のコントローラを示す図である。It is a figure which shows the controller for apparatuses. 油を分注するためのディスペンサと空気を加えるための別のディスペンサとを示す図である。FIG. 5 shows a dispenser for dispensing oil and another dispenser for adding air.

図1は、第1の流体を表面上に分注するための本発明による装置の第1の実施形態を断面で示す。プレート1は、第1の流体の層が堆積されるべき表面2を有する。中心流路4を有する注射針3の形をしたディスペンサが、表面の上で方向5に移動させられる。第1の流体6は流路4を介して供給される。表面2は第2の流体7の層で覆われる。針は円形開口8を有し、円形開口8は、動作中、第2の流体の中にかつ表面2の上方に位置する。第3の流体9は、一部が流路4内に位置し、一部が開口4と表面2の間に位置する。第3の流体は、開口4と表面2の間に小球体10を形成する。小球体10は、表面2に局所的に隣接することができる。   FIG. 1 shows in cross-section a first embodiment of a device according to the invention for dispensing a first fluid onto a surface. The plate 1 has a surface 2 on which a first fluid layer is to be deposited. A dispenser in the form of an injection needle 3 having a central channel 4 is moved in direction 5 over the surface. The first fluid 6 is supplied via the flow path 4. Surface 2 is covered with a layer of second fluid 7. The needle has a circular opening 8, which is located in operation in the second fluid and above the surface 2 during operation. A part of the third fluid 9 is located in the flow path 4 and a part is located between the opening 4 and the surface 2. The third fluid forms a small sphere 10 between the opening 4 and the surface 2. The microsphere 10 can be locally adjacent to the surface 2.

第1の流体6は、比較的薄い層として、第2の流体7と第3の流体9の間の界面11に沿って注射器3から表面2まで移動し、そこに層12として沈積する。第2の流体7と第1の流体6の間の先行界面13が第2の流体を押しやり、第2の流体を第1の流体に置き換える。ディスペンサの通過後に表面のある領域上にとどまる層の厚みは、とりわけ、開口8の幅および形状と、ディスペンサの移動速度と、開口8と表面2の間の距離と、流体の粘度と、小球体のサイズと、第1および第3の流体の量と、様々な界面の界面張力と、化学コントラスト、すなわち流体と表面の様々な組合せとディスペンサの間の疎水性の差と、に依存する。   The first fluid 6 travels from the syringe 3 to the surface 2 along the interface 11 between the second fluid 7 and the third fluid 9 as a relatively thin layer and deposits there as a layer 12. The leading interface 13 between the second fluid 7 and the first fluid 6 pushes the second fluid and replaces the second fluid with the first fluid. The thickness of the layer that remains on the surface area after passing through the dispenser is, among other things, the width and shape of the opening 8, the speed of movement of the dispenser, the distance between the opening 8 and the surface 2, the viscosity of the fluid, and the microspheres. Depending on the size, the amount of the first and third fluids, the interfacial tension of the various interfaces, and the chemical contrast, ie the difference in hydrophobicity between the various combinations of fluids and surfaces and the dispenser.

第1の流体6は、ヘキサデカンなどのアルカン、または炭化水素油などの油とすることができる。図1の実施形態ではシリコン油を使用している。第2の流体7は、第1の流体と非混和性である任意の流体とすることができる。第2の流体は極性または導電性のものとすることができ、そのことは、プレートが第1および第2の流体で覆われたいくつかの応用例に有用である。図示の実施形態では第2の流体として水を使用している。第3の流体9は、小球体を安定させるために、第1の流体と第2の流体のどちらとも非混和性であることが有利である。第3の流体は、空気、窒素、アルゴンなどの気体とすることができる。この実施形態では第3の流体として空気を使用している。使用されうる他の非親和性流体としては、フルオロカーボンおよび水銀などの液体金属がある。   The first fluid 6 can be an alkane such as hexadecane or an oil such as a hydrocarbon oil. In the embodiment of FIG. 1, silicon oil is used. The second fluid 7 can be any fluid that is immiscible with the first fluid. The second fluid can be polar or conductive, which is useful in some applications where the plate is covered with the first and second fluids. In the illustrated embodiment, water is used as the second fluid. The third fluid 9 is advantageously immiscible with either the first fluid or the second fluid in order to stabilize the microspheres. The third fluid can be a gas such as air, nitrogen, or argon. In this embodiment, air is used as the third fluid. Other non-affinity fluids that can be used include liquid metals such as fluorocarbons and mercury.

表面上への第1の流体の堆積は、表面が第2の流体に対してよりも第1の流体に対してより高い濡れ性を有する場合に容易になる。図示の実施形態では、プレート1は、疎水性層、例えばAF1600などの非晶質フルオロポリマーで覆うことができる。疎水性層は、油が表面に付着しやすくするとともに水をはじきやすくする。   The deposition of the first fluid on the surface is facilitated when the surface has a higher wettability for the first fluid than for the second fluid. In the illustrated embodiment, the plate 1 can be covered with a hydrophobic layer, for example an amorphous fluoropolymer such as AF1600. The hydrophobic layer makes it easy for oil to adhere to the surface and to repel water.

図1に示されているように第3の流体を加えるのは、以下の後続ステップによって、すなわち、注射器を第1の流体で満たすステップと、ある量の空気を注射器の中に引き込むステップと、注射器を第2の流体7の層に挿入するステップと、流体を注射器から押し出すステップとによって達成することができる。小球体のサイズは、注射器内の空気量と第1および第2の流体の性質とによって決定される。注射器は、第1の液体で満たされた貯蔵器と所望の量の第1の液体を分注するためのポンプ機構とで置き換えることができる。   Adding the third fluid as shown in FIG. 1 includes the following subsequent steps: filling the syringe with the first fluid, drawing a volume of air into the syringe; This can be accomplished by inserting a syringe into the second layer of fluid 7 and pushing the fluid out of the syringe. The size of the spherules is determined by the amount of air in the syringe and the nature of the first and second fluids. The syringe can be replaced with a reservoir filled with the first liquid and a pump mechanism for dispensing a desired amount of the first liquid.

図2は、第1の流体をパターン付き表面上に分注するためのディスペンサの上面図である。パターン20は、第2の流体7に対してよりも第1の流体6に対してより高い濡れ性を有する第1の領域21、この実施形態では正方形を含む。正方形はAF1600の層で製作されうる。隣接する第2の領域22は、第1の流体に対してよりも第2の流体に対してより高い濡れ性を有する。領域22は、SU8などのフォトレジストを含む様々な材料の層で製作されうる。同図内の針の開口8の最大寸法は、正方形の最小寸法より小さい。針のサイズは、パターンの選択された第1の領域だけに充填できるようにする。第1の流体を第1の領域上に堆積させると、第1の流体の層の範囲は、第1の流体をはじく第2の領域によって限定される。第2の領域は、第1の領域を形成する連続した層上に第2の領域の形を有する別の層を配置することによって形成することができる。第1の領域が疎水性である場合、別の層は親水性でなければならない。別の層は、例えば印刷方式または蒸着によって形成することができる。第2の領域は、第1の流体を第1の領域に機械的に拘束する、ある高さを有する壁によって形成することもできる。   FIG. 2 is a top view of a dispenser for dispensing a first fluid onto a patterned surface. The pattern 20 includes a first region 21, in this embodiment a square, that has a higher wettability with respect to the first fluid 6 than with respect to the second fluid 7. The square can be made of AF1600 layers. The adjacent second region 22 has a higher wettability for the second fluid than for the first fluid. Region 22 may be fabricated with layers of various materials including photoresist such as SU8. The maximum dimension of the needle opening 8 in the figure is smaller than the minimum dimension of the square. The needle size allows only the selected first area of the pattern to be filled. When the first fluid is deposited on the first region, the range of the first fluid layer is limited by the second region that repels the first fluid. The second region can be formed by placing another layer having the shape of the second region on the continuous layer forming the first region. If the first region is hydrophobic, the other layer must be hydrophilic. Another layer can be formed, for example, by printing or vapor deposition. The second region can also be formed by a wall having a height that mechanically constrains the first fluid to the first region.

図3もまた、第1の流体をパターン付き表面上に分注するためのディスペンサの上面図である。パターン30は、第1の領域31および第2の領域32を含む。針33は、第1の領域の最小寸法(すなわち第1の領域の側面の長さ)より大きい最大寸法(すなわち直径)を有する開口34を有する。開口が表面上のパターンの上で移動させられたとき、複数の第1の領域が第1の流体で同時に覆われ、それによって装置の堆積速度を上げる。第1の流体は、濡れ性が異なるため、第1の領域に優先的に隣接し、第2の領域によってはじかれる。   FIG. 3 is also a top view of a dispenser for dispensing a first fluid onto a patterned surface. The pattern 30 includes a first region 31 and a second region 32. The needle 33 has an opening 34 having a maximum dimension (i.e., diameter) that is greater than the minimum dimension of the first area (i.e., the length of the sides of the first area). When the opening is moved over the pattern on the surface, the plurality of first regions are simultaneously covered with the first fluid, thereby increasing the deposition rate of the device. Since the first fluid has different wettability, it preferentially adjoins the first region and is repelled by the second region.

第2の流体の層を介して第1の流体を堆積させるのにはいくつかの利点がある。それにより、第1の流体の流出が低減する。それにより、表面の周囲からの汚染が低減する。すなわち、汚染物は周囲のバリヤを通って第2の流体へは行かなくなる。第2の流体の存在は、堆積の局所化を容易にする。第2の流体は、第1の流体が空気中の酸素にあまりさらされないようにし、それによって第1の流体の酸化を低減する。第1の流体が第2の流体の層の存在なしに堆積されれば、第1の流体は、第2の領域上の不純物にピン留めされるであろう。第2の流体が第1の流体の堆積前に第2の領域と接触すると、第1の流体は、不純物にピン留めされにくくなる。これは、第1の流体は、不純物の周囲の小領域から第2の流体をはじかなければならないからである。   There are several advantages to depositing the first fluid through the second fluid layer. Thereby, the outflow of the first fluid is reduced. Thereby, contamination from around the surface is reduced. That is, the contaminant will not go through the surrounding barrier to the second fluid. The presence of the second fluid facilitates deposition localization. The second fluid keeps the first fluid less exposed to oxygen in the air, thereby reducing oxidation of the first fluid. If the first fluid is deposited without the presence of a second fluid layer, the first fluid will be pinned to impurities on the second region. If the second fluid contacts the second region prior to the deposition of the first fluid, the first fluid is less likely to be pinned by impurities. This is because the first fluid must repel the second fluid from a small area around the impurities.

表面上に第2の流体の層を塗布する間、空気が表面上に、具体的には第2の領域との境界付近の第1の領域上に捕捉されることある。ディスペンサが第1の領域の上で掃引されかつ小球体が空気で満たされているとき、捕捉された空気は小球体と一体になり、第1の領域上の捕捉された空気の場所は第1の流体でふさがれる。小球体は、表面の空気清浄器として機能する。   During the application of the second fluid layer on the surface, air may be trapped on the surface, specifically on the first region near the boundary with the second region. When the dispenser is swept over the first region and the spherule is filled with air, the trapped air becomes integral with the spherule and the location of the trapped air on the first region is the first It is blocked by the fluid. The small sphere functions as a surface air cleaner.

第1の流体の表面上への堆積後、第1および第2の流体を有するプレートは、例えば、ディスプレイデバイス、光学素子、可変絞り、調整可能なレンズなどのエレクトロウェッティング装置に使用されうる。第2の流体は第1の流体の堆積後に除去されてもよく、第1の流体だけを有するプレートが用途に使用される。   After deposition on the surface of the first fluid, the plates having the first and second fluids can be used in electrowetting devices such as display devices, optical elements, variable apertures, adjustable lenses, and the like. The second fluid may be removed after deposition of the first fluid, and a plate having only the first fluid is used in the application.

図4は、表面上に設けられた第2の流体(水)の層を介してかつ第3の流体(空気)によって支援される第1の流体(油)の層を堆積させるための細長いディスペンサを有する装置を示す。この図は、ディスペンサおよびプレートの断面を示す。ディスペンサは、短い側面に2つの垂直壁で閉鎖されうる。ディスペンサ40はU字形状であり、ディスペンサ40の開口41はプレート43の表面42に面している。開口は、第2の流体の表面の下方にある。第2の流体と周囲の間の界面は図に示されていない。ディスペンサは、ディスペンサ内に油を供給するための管44の形をとる第1の入力部と空気を制御するための管45の形をとる第2の入力部とを有する。長いディスペンサは、流体の制御を向上させるためにディスペンサの長さが規則的に離間されている2つ以上の第1の入力部および/または第2の入力部を有することができる。空気は、油47の層で取り囲まれた細長い小球体46を形成する。開口41の幅は、10mm未満、例えば2mmであることが好ましい。開口の幅が10mmを超えると、油は、開口から漏出し水中を上方へ移動する傾向がある。表面上方の開口までの距離は、好ましくは2mm未満であり、特別な実施形態では0.1mmである。小さい開口は、ディスペンサを毛細管力によって第1の流体で満たすのを容易にする。   FIG. 4 shows an elongate dispenser for depositing a first fluid (oil) layer assisted by a third fluid (air) through a second fluid (water) layer provided on the surface. The apparatus which has is shown. This figure shows a cross section of the dispenser and plate. The dispenser can be closed with two vertical walls on the short side. The dispenser 40 is U-shaped and the opening 41 of the dispenser 40 faces the surface 42 of the plate 43. The opening is below the surface of the second fluid. The interface between the second fluid and the surroundings is not shown in the figure. The dispenser has a first input in the form of a tube 44 for supplying oil into the dispenser and a second input in the form of a tube 45 for controlling air. A long dispenser can have two or more first and / or second inputs that are regularly spaced apart in order to improve fluid control. The air forms elongated spherules 46 surrounded by a layer of oil 47. The width of the opening 41 is preferably less than 10 mm, for example 2 mm. When the width of the opening exceeds 10 mm, the oil tends to leak from the opening and move upward in the water. The distance to the opening above the surface is preferably less than 2 mm, and in a special embodiment 0.1 mm. The small opening facilitates filling the dispenser with the first fluid by capillary force.

ディスペンサは、内壁48と開口41に隣接する壁部分49とに疎水性表面を有する。疎水性特性は、油をディスペンサにピン留めする。ディスペンサの外壁50は、少なくとも一部分が水に隣接しており、油で汚染されないようにするために親水性である。ディスペンサは、わずかに疎水性のPMMAで製作されうる。この材料は、接触角ヒステリシスが高く、それによって油の位置安定性を向上させるという利点がある。同図における第1の流体は、壁部分の2つの外縁部上にピン留めされるが、壁部分の2つの内縁部上にピン留めされてもよい。ヒステリシスとは、流体境界の前進後退運動後の接触角の差を意味する。   The dispenser has a hydrophobic surface on the inner wall 48 and a wall portion 49 adjacent to the opening 41. Hydrophobic properties pin the oil to the dispenser. The outer wall 50 of the dispenser is at least partially adjacent to the water and is hydrophilic to prevent contamination with oil. The dispenser can be made of slightly hydrophobic PMMA. This material has the advantage of high contact angle hysteresis, thereby improving the positional stability of the oil. The first fluid in the figure is pinned on the two outer edges of the wall portion, but may be pinned on the two inner edges of the wall portion. Hysteresis means the difference in contact angle after forward and backward movement of the fluid boundary.

堆積プロセスの間、ディスペンサは、開口41の長軸線に対して実質的に垂直な方向51に移動させられ、それによって水と油の間の先行界面52を表面42の上で移動させる。表面は領域53のパターンを含み、領域53のそれぞれは、第1の領域あるいは第1の領域と第2の領域のサブパターンとすることができる。例えば、各サブパターンは、ディスプレイデバイスとすることができ、2つ以上のディスプレイデバイスは、表面上にディスペンサの長軸線と平行の方向に配置される。さらに、パターンまたはサブパターンは、観察者にある意味を伝える形状、例えばロゴを有することができる。そのようなサブパターンは、標識機能を提供するとともに、表示機能として別のサブパターンと組み合わされてもよい。ディスプレイデバイスでは、パターンまたはサブパターンは、一般的な表示素子のように切換可能でもよく、あるいは永続的すなわち非切換可能でもよい。別の実施形態では、そのようなパターンまたはサブパターンは、例えば視聴者の体験を増進するために装飾効果を提供する。   During the deposition process, the dispenser is moved in a direction 51 substantially perpendicular to the long axis of the opening 41, thereby moving the leading interface 52 between water and oil over the surface 42. The surface includes a pattern of regions 53, each of which can be a first region or a sub-pattern of the first region and the second region. For example, each sub-pattern can be a display device, and two or more display devices are disposed on the surface in a direction parallel to the major axis of the dispenser. Furthermore, the pattern or sub-pattern can have a shape that conveys some meaning to the viewer, such as a logo. Such a sub-pattern provides a marker function and may be combined with another sub-pattern as a display function. In a display device, the pattern or sub-pattern may be switchable like a general display element, or it may be permanent or non-switchable. In another embodiment, such a pattern or sub-pattern provides a decorative effect, for example to enhance the viewer's experience.

開口の長さは、開口の長軸線と平行なパターンの寸法と実質的に同じであるかまたはそれより長い。その長さは、少なくとも、小球体46の境界に引き起こされる堆積むらがパターンの外側に生じるように大きいものとする。開口の長さは、走査方向に対して垂直な方向に、表面のサイズとほぼ同等とすることができる。領域53間の領域は、表面のこの領域内に油が堆積しないようにするために、好ましくは親水性であり、例えばSU8で覆われる。   The length of the opening is substantially the same as or longer than the dimension of the pattern parallel to the long axis of the opening. The length is at least large so that uneven deposition caused at the boundary of the small spheres 46 occurs outside the pattern. The length of the opening can be approximately equal to the size of the surface in a direction perpendicular to the scanning direction. The area between the areas 53 is preferably hydrophilic, for example covered with SU8, so that oil does not accumulate in this area of the surface.

図4に示されている装置の実施形態では、油の先行界面52は、第1の領域と第2の領域の間の境界線54と平行に走る。油47は第2の領域に隣接したくないので、ディスペンサの下の油の形状は、疎水性領域から親水性領域への接触線に沿って乱れる。油の境界線上でのピン留めは、ディスペンサが表面の上を移動する間にスティックスリップ運動を引き起こし、それによって縞模様の堆積油層になる可能性がある。   In the apparatus embodiment shown in FIG. 4, the oil leading interface 52 runs parallel to the boundary line 54 between the first and second regions. Since the oil 47 does not want to be adjacent to the second region, the shape of the oil under the dispenser is disturbed along the contact line from the hydrophobic region to the hydrophilic region. Pinning on the oil boundary can cause stick-slip motion as the dispenser moves over the surface, thereby creating a striped oil layer.

図5の(a)は、プレート62上に配置された第1および第2の領域のパターン61を有する表面に対するディスペンサ60の第1の方向を示す。走査する方向は矢印63で示されている。第1の方向は、図4に示されている方向と同じである。図5の(b)は、プレート62がパターン61とともに、図5の(a)における方向と比較して約8度の角度で回転している第2の方向を示す。ディスペンサの先行界面52はこのとき、境界線54に対して同じ8度の角度をなす。界面および境界線には、もはや線接触がなく点接触しかないので、ピン留め効果は強く低減され、堆積層の厚みは図5の(a)の場合よりも均一になる。均一性の改善は5度を超える角度で観察され、22.5度を超える角度では均一性がさらに著しく改善することはない。図5の(c)は別の構成を示し、プレート63は、その縁部のうちの1つがディスペンサ60と平行であり、パターン64は、ディスペンサの先行界面に対してゼロに等しくない角度をなす境界線を有する。   FIG. 5a shows the first direction of the dispenser 60 relative to the surface having the pattern 61 of the first and second regions disposed on the plate 62. FIG. The scanning direction is indicated by an arrow 63. The first direction is the same as the direction shown in FIG. FIG. 5B shows a second direction in which the plate 62 rotates with the pattern 61 at an angle of about 8 degrees compared to the direction in FIG. The leading interface 52 of the dispenser then makes the same 8 degree angle with respect to the boundary line 54. Since the interface and boundary line no longer have line contact but only point contact, the pinning effect is strongly reduced and the thickness of the deposited layer is more uniform than in FIG. The uniformity improvement is observed at angles greater than 5 degrees, and at angles greater than 22.5 degrees, the uniformity is not further improved significantly. FIG. 5c shows another configuration, where the plate 63 has one of its edges parallel to the dispenser 60 and the pattern 64 makes an angle not equal to zero with respect to the leading interface of the dispenser. Has a border.

真っすぐな細長いディスペンサの場合の先行界面は、真っすぐであり、ディスペンサ開口の長軸線の方向と同じ方向である。ディスペンサの開口が表面と平行な面内で湾曲していると、先行界面もまた湾曲することになる。上記のスティックスリップ運動を回避するためには、先行界面の局所方向は、境界線の方向と非ゼロ角度をなすべきである。   The leading interface in the case of a straight elongate dispenser is straight and is in the same direction as the major axis of the dispenser opening. If the dispenser opening is curved in a plane parallel to the surface, the leading interface will also be curved. In order to avoid the stick-slip motion described above, the local direction of the leading interface should make a non-zero angle with the direction of the boundary line.

図5の(b)および(c)に示されているような傾斜充填は、3つの流体を使用する充填プロセスについて説明されているが、第1の流体が第2の流体中の表面上に分注される充填方法にも有利である。これは、同様のスティックスリップ運動がこのケースで生じるからである。傾斜充填は、1つの流体が空気または真空中の表面上に堆積される1流体充填方法でも同様に有利である。   Inclined filling as shown in FIGS. 5b and 5c has been described for a filling process using three fluids, but the first fluid is on the surface in the second fluid. It is also advantageous for the filling method dispensed. This is because a similar stick-slip motion occurs in this case. Inclined filling is equally advantageous in a one-fluid filling method in which one fluid is deposited on a surface in air or vacuum.

図6は、本発明による堆積方法を使用して製作された一連のエレクトロウェッティング素子の断面を示す。第1の基板70には、基板上に薄膜導体として堆積された電極71が設けられる。各電極は、電圧を供給するための信号線72に接続される。電極は、非晶質フルオロポリマーAF1600からなる薄い疎水性層73で覆われる。SU8からなる薄い親水性層74のパターンは、基板の表面を親水性第2の領域74間の疎水性第1の領域75に分割する。第1の領域のサイズは、160マイクロメートル四方であり、第2の領域は、10マイクロメートルの幅および3〜6マイクロメートルの高さを有する。層71、73および74が設けられた第1の基板70には、第1の流体として油、第2の流体として水、および第3の流体として空気を使用して、あるいは流体の別の組合せを使用して、本発明による堆積方法が施される。本方法を実行した後、第1の領域75は、3〜6マイクロメートル、例えば5マイクロメートルの厚みを有する油層76で均一に覆われる。第2の領域74および油層は水77で覆われる。水は、水の導電率を高めかつその方法のための温度窓を拡大するために、塩を含むことができる。その方法の間に使用される第2の流体(この実施例では水)は、好ましくは基板を含む製品に使用されている流体と同じであり、そのことは、本方法を別の流体で実行した後で第2の流体を変化させないようにする。第2の基板78は、第1の基板と第2の基板の間に閉鎖空間を形成する。この空間は、両方の基板に取り付けられた、図に示されていない封止材によって周囲から保護される。   FIG. 6 shows a cross section of a series of electrowetting elements fabricated using the deposition method according to the present invention. The first substrate 70 is provided with an electrode 71 deposited as a thin film conductor on the substrate. Each electrode is connected to a signal line 72 for supplying a voltage. The electrode is covered with a thin hydrophobic layer 73 made of amorphous fluoropolymer AF1600. The thin hydrophilic layer 74 pattern of SU8 divides the surface of the substrate into hydrophobic first regions 75 between hydrophilic second regions 74. The size of the first region is 160 micrometers square, and the second region has a width of 10 micrometers and a height of 3-6 micrometers. The first substrate 70 provided with the layers 71, 73 and 74 may be made of oil as the first fluid, water as the second fluid and air as the third fluid, or another combination of fluids. Is used to apply the deposition method according to the present invention. After performing the method, the first region 75 is uniformly covered with an oil layer 76 having a thickness of 3-6 micrometers, for example 5 micrometers. The second region 74 and the oil layer are covered with water 77. The water can contain salt to increase the conductivity of the water and widen the temperature window for the process. The second fluid (water in this example) used during the method is preferably the same as the fluid used in the product including the substrate, which means that the method is performed with another fluid. After that, the second fluid is not changed. The second substrate 78 forms a closed space between the first substrate and the second substrate. This space is protected from the surroundings by an encapsulant (not shown) attached to both substrates.

層74のパターンは基板上に素子を画定しており、油層76はその素子に限定される。各素子は電極71を有する。信号線80に接続されている別の電極79は水77と接触していて、複数の素子の共通電極を形成している。共通電極79と素子の電極71との間に電圧が印加されると、その素子内の油層76は、素子の側面へ移動するかまたは離散し、第1の表面は、少なくとも部分的に水77で覆われる。このいわゆるエレクトロウェッティング効果は、国際特許出願WO03/071346号により詳細に記載されている。油および/または水が、光の吸収、反射および/または透過に対する固有の光学特性を有する場合、素子は、例えばディスプレイにおいて光弁として動作することができる。   The pattern of layer 74 defines an element on the substrate, and oil layer 76 is limited to that element. Each element has an electrode 71. Another electrode 79 connected to the signal line 80 is in contact with the water 77 and forms a common electrode for a plurality of elements. When a voltage is applied between the common electrode 79 and the electrode 71 of the element, the oil layer 76 in that element moves to or separates from the side of the element, and the first surface is at least partially water 77. Covered with. This so-called electrowetting effect is described in more detail in the international patent application WO 03/071346. If the oil and / or water has intrinsic optical properties for light absorption, reflection and / or transmission, the element can act as a light valve, for example in a display.

エレクトロウェッティング素子は、複数のエレクトロウェッティング素子がディスプレイデバイスを形成しているディスプレイ装置で使用することができる。装置内のディスプレイ駆動システムが、素子を所望の状態にするための電圧を与える。   The electrowetting element can be used in a display apparatus in which a plurality of electrowetting elements form a display device. A display drive system in the device provides a voltage to bring the device to the desired state.

図7は、本発明による、表面上に層を堆積させるための装置を示す。トレイ82は第2の流体で満たすことができる。トレイは、基板を配置することができるステージ84を備える。下側に開口86を有するディスペンサ85は、ディスペンサがステージ84の上を掃引できるようにする平行移動ステージ(図示されていない)に載せられる。別法として、ディスペンサは固定され、表面は平行移動ステージに載せられる。動作中、ディスペンサの開口は、第2の流体のレベルより下にある。第1の流体用の第1の容器87は、連結部89からディスペンサ85に吐き出されるべき第1の流体の量を制御する第1の制御ユニット88、例えば弁またはポンプに連結される。第3の流体用の第2の容器90は、同様に、第3の流体を連結部92からディスペンサに吐き出すための第2の制御ユニット91に連結される。第3の流体が空気である場合、第2の容器は省くことができ、制御ユニット91は、周囲から、好ましくはフィルタを介して空気を引き出したり、余分な空気を排出したりすることができる。連結部92はまた、小球体のサイズが縮小されなければならない場合、あるいはポケットから除去される空気がかなりの量になる場合、ディスペンサから空気を排出するために使用することもできる。   FIG. 7 shows an apparatus for depositing a layer on a surface according to the present invention. The tray 82 can be filled with a second fluid. The tray includes a stage 84 on which a substrate can be placed. A dispenser 85 having an opening 86 on the lower side is mounted on a translation stage (not shown) that allows the dispenser to sweep over the stage 84. Alternatively, the dispenser is fixed and the surface is placed on a translation stage. In operation, the dispenser opening is below the level of the second fluid. The first container 87 for the first fluid is connected to a first control unit 88 that controls the amount of the first fluid to be discharged from the connecting portion 89 to the dispenser 85, for example, a valve or a pump. Similarly, the second container 90 for the third fluid is connected to the second control unit 91 for discharging the third fluid from the connecting portion 92 to the dispenser. If the third fluid is air, the second container can be omitted and the control unit 91 can draw air from the surroundings, preferably through a filter, or discharge excess air. . The coupling 92 can also be used to evacuate air from the dispenser if the size of the spherules must be reduced or if a significant amount of air is removed from the pocket.

コントローラ93は、第1および第2のコントローラを所望の設定にするための信号を提供する。本装置は、堆積層の厚みを決定するための測定装置を含むことができる。厚みの値は、制御ユニットを設定するための入力として使用することができる。本装置はまた、例えばディスペンサをそれの長軸線の方向に観察するカメラを使用して、第3の流体の小球体の形状および/またはサイズ、あるいはディスペンサと表面の間の第1の流体の体積を測定するための装置も含み、制御ユニットを設定するための入力を使用することもできる。ディスペンサの表面上方の高さは、例えば細長いディスペンサの2つの遠端部での高さを測定しかつこれらの高さを同値に維持することによって所望の値に保持することができる。コントローラはまた、測定値の代わりに装置の操作者からの手動入力を使用することもできる。   The controller 93 provides a signal for setting the first and second controllers to a desired setting. The apparatus can include a measuring device for determining the thickness of the deposited layer. The thickness value can be used as an input to set the control unit. The apparatus also provides a third fluid microsphere shape and / or size, or volume of the first fluid between the dispenser and the surface, for example using a camera observing the dispenser in the direction of its long axis. It is also possible to use an input for setting the control unit. The height above the surface of the dispenser can be maintained at a desired value, for example by measuring the height at the two distal ends of the elongated dispenser and keeping these heights equal. The controller can also use manual input from the operator of the device instead of measurements.

図8は、本発明による本方法の代替実施形態を示す。管101から第1の流体6で満たされかつ第2の流体7の層中に開口を有するディスペンサ100は、プレート43の表面42の上で方向102に走査されて、表面上に第1の流体の層103を堆積させる。管106から第3の流体9で満たされかつ第2の流体7の層中に開口を有するディスペンサ105は、ディスペンサ100に続いて、表面42を方向107に走査する。第3の流体は、ディスペンサ105の開口と表面42の間に小球体を形成する。小球体は、表面上に第2の流体の層を設けた後、表面上に捕捉された空気のポケットを除去する。   FIG. 8 shows an alternative embodiment of the method according to the invention. A dispenser 100 filled with the first fluid 6 from the tube 101 and having an opening in the layer of the second fluid 7 is scanned in the direction 102 over the surface 42 of the plate 43 so that the first fluid is on the surface. Layer 103 is deposited. A dispenser 105 filled with the third fluid 9 from the tube 106 and having an opening in the layer of the second fluid 7 scans the surface 42 in the direction 107 following the dispenser 100. The third fluid forms a small sphere between the opening of the dispenser 105 and the surface 42. After providing a second layer of fluid on the surface, the microspheres remove pockets of air trapped on the surface.

上記の実施形態は、本発明の例示的な実施例として理解されるべきである。本発明の別の実施形態が想定される。任意の一実施形態について説明した特徴は、単独で、または記載されている他の特徴と組み合わせて使用することができ、他の実施形態の1つまたは複数の特徴、あるいは他の実施形態の任意組合せと組み合わせて使用することもできることが理解されるべきである。さらに、上述していない同等物および変更形態もまた、添付の特許請求の範囲に定義されている本発明の範囲から逸脱することなく使用することができる。   The above embodiments are to be understood as illustrative examples of the invention. Another embodiment of the invention is envisaged. Features described for any one embodiment may be used alone or in combination with other features described, and may include one or more features of other embodiments, or any of the other embodiments It should be understood that combinations and combinations can also be used. Furthermore, equivalents and modifications not described above may also be used without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (29)

開口を有する第1のディスペンサを用いて、表面の第1の領域上に第1の流体の層を設ける方法であって、
前記表面上に、前記第1の流体と非混和性である第2の流体の層を設けるステップと、
前記第1の領域の上方の前記第2の流体中に前記第1のディスペンサの前記開口を配置するステップと、
前記第1の流体を前記開口から分注して前記第1の領域上に沈積させるステップと、
を備え、
前記分注を第3の流体で支援し、前記第3の流体が前記第1の流体と非混和性である、方法。
A method of providing a first layer of fluid on a first region of a surface using a first dispenser having an opening, comprising:
Providing a layer of a second fluid that is immiscible with the first fluid on the surface;
Disposing the opening of the first dispenser in the second fluid above the first region;
Dispensing the first fluid from the opening and depositing on the first region;
With
The method wherein the dispensing is assisted by a third fluid and the third fluid is immiscible with the first fluid.
前記第2の流体中に配置された開口を有する第2のディスペンサを使用して前記第3の流体を加える、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the third fluid is added using a second dispenser having an opening disposed in the second fluid. 前記第3の流体を前記第2のディスペンサの前記開口から加えて、前記開口と前記表面の間に前記第3の流体の小球体を形成するステップを備える、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, comprising adding the third fluid from the opening of the second dispenser to form a sphere of the third fluid between the opening and the surface. 前記第1のディスペンサが、前記表面を走査するときに前記第2のディスペンサに先行する、請求項2または3に記載の方法。   4. A method according to claim 2 or 3, wherein the first dispenser precedes the second dispenser when scanning the surface. 前記第3の流体が、前記第1のディスペンサの前記開口から加えられる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the third fluid is applied from the opening of the first dispenser. 前記第3の流体を前記開口から分注して、前記開口と前記表面の間に前記第3の流体の小球体を形成するステップと、
前記第1の流体を前記開口から分注して、前記第2の流体と前記第3の流体の間の界面に沿って移動させ、前記第1の領域上に沈積させるステップと
を備える、請求項5に記載の方法。
Dispensing the third fluid from the opening to form a sphere of the third fluid between the opening and the surface;
Dispensing the first fluid from the opening, moving along the interface between the second fluid and the third fluid, and depositing on the first region. Item 6. The method according to Item 5.
前記第1の領域が、前記第1の流体に対してよりも前記第2の流体に対してより低い濡れ性を有する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the first region has a lower wettability with respect to the second fluid than with respect to the first fluid. 前記第1の流体および前記第2の流体が液体であり、前記第3の流体が気体である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the first fluid and the second fluid are liquids and the third fluid is a gas. 前記第2の流体が、極性または導電性である、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the second fluid is polar or conductive. 前記気体が空気である、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the gas is air. 前記第1の領域が隣接する第2の領域を有していて、前記第2の領域が前記第1の流体に対してよりも前記第2の流体に対してより高い濡れ性を有する、請求項1に記載の方法。   The first region has an adjacent second region, and the second region has a higher wettability for the second fluid than for the first fluid. Item 2. The method according to Item 1. 前記表面が、第2の領域によって分離されかつパターンを形成する複数の第1の領域を備える、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the surface comprises a plurality of first regions separated by a second region and forming a pattern. 前記パターンまたは前記パターンのサブパターンが、装飾機能を有するかまたは標識として機能する、請求項12に記載の方法。   The method according to claim 12, wherein the pattern or a sub-pattern of the pattern has a decorative function or functions as a sign. 前記ディスペンサの前記開口の最大寸法が、前記第1の領域の最小寸法より小さい、請求項1、2または5に記載の方法。   The method according to claim 1, 2 or 5, wherein the maximum dimension of the opening of the dispenser is smaller than the minimum dimension of the first region. 前記ディスペンサの前記開口の最大寸法が、前記第1の領域の最小寸法より大きい、請求項1、2または5に記載の方法。   The method of claim 1, 2, or 5, wherein a maximum dimension of the opening of the dispenser is greater than a minimum dimension of the first region. 前記ディスペンサの前記開口が、細長い形状を有する、請求項1、2、5または15に記載の方法。   16. A method according to claim 1, 2, 5 or 15 wherein the opening of the dispenser has an elongated shape. 前記開口および前記表面が、互いに、前記細長い形状の長軸線に対して実質的に垂直な方向に移動する、請求項16に記載の方法。   The method of claim 16, wherein the opening and the surface move relative to each other in a direction substantially perpendicular to the elongate major axis. 前記表面が、第2の領域によって分離されかつパターンを形成する複数の第1の領域を備え、前記細長い形状の前記長軸線が、前記長軸線と平行な前記パターンの寸法と少なくとも同じ長さを有する、請求項17に記載の方法。   The surface comprises a plurality of first regions separated by a second region and forming a pattern, and the long axis of the elongated shape has at least the same length as the dimension of the pattern parallel to the long axis. The method of claim 17, comprising: 第1の領域と第2の領域の間の境界線と、前記境界線の上を通過する前記第2の流体と前記第1の流体の間の先行界面の局所方向とが、ゼロでない角度をなす、請求項16に記載の方法。   The boundary line between the first region and the second region, and the local direction of the leading interface between the second fluid and the first fluid passing over the boundary line have a non-zero angle. The method of claim 16. 前記第1のディスペンサを前記表面の上で1回または複数回走査するステップを備える、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, comprising scanning the first dispenser over the surface one or more times. 前記表面が第1の基板の一部であり、前記方法が、前記第1の基板と前記第2の基板の間に前記第1の流体および前記第2の流体を含む空間を画定する前記第2の基板を設けるステップを備える、請求項1に記載の方法。   The surface is part of a first substrate and the method defines the space containing the first fluid and the second fluid between the first substrate and the second substrate. The method of claim 1, comprising providing two substrates. 前記第1の基板および前記第2の基板が、エレクトロウェッティング素子を形成する、請求項21に記載の方法。   The method of claim 21, wherein the first substrate and the second substrate form an electrowetting element. 請求項1〜22のいずれか一項に記載の方法を用いて表面の第1の領域上に第1の流体の層を設けるための開口を有する第1のディスペンサを備える装置。   23. An apparatus comprising a first dispenser having an opening for providing a first layer of fluid on a first region of a surface using the method of any one of claims 1-22. 前記第3の流体を加えるための開口を有する第2のディスペンサを備える、請求項23に記載の装置。   24. The apparatus of claim 23, comprising a second dispenser having an opening for adding the third fluid. 前記第1のディスペンサに、前記第1の流体用の第1の入力部と前記第3の流体用の第2の入力部とが設けられる、請求項23に記載の装置。   24. The apparatus of claim 23, wherein the first dispenser is provided with a first input for the first fluid and a second input for the third fluid. 前記ディスペンサの前記開口が細長い、請求項23〜25のいずれか一項に記載の装置。   26. A device according to any one of claims 23 to 25, wherein the opening of the dispenser is elongated. 前記ディスペンサおよび前記表面を互いに移動させるための移動ステージを備える、請求項23〜25のいずれか一項に記載の装置。   26. Apparatus according to any one of claims 23 to 25, comprising a moving stage for moving the dispenser and the surface relative to each other. 前記第1の流体および前記第3の流体を制御するためのコントローラを備える、請求項23〜25のいずれか一項に記載の装置。   26. Apparatus according to any one of claims 23 to 25, comprising a controller for controlling the first fluid and the third fluid. 前記ディスペンサの前記表面上方の高さを制御するためのコントローラを備える、請求項23〜25のいずれか一項に記載の装置。   26. Apparatus according to any one of claims 23 to 25, comprising a controller for controlling the height above the surface of the dispenser.
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