(57)【要約】  結合部位のパターンを有する支持体上にマイクロ構成部品を組み立てる方法および装置を提供する。一方法によれば、冷却に伴い粘性を増加するとともに結合部位に係合可能な第１の種類のマイクロ構成部品を含む第１の流体が、支持体の表面に供給される。その後、選択された結合部位に近接する第１の流体が冷却される。これは、第１の流体内に浮遊する第１のマイクロ構成部品の、選択された結合部位への、係合を防止するためである。
2008525206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合部位のパターンを備えた表面を有する支持体上に、構造体を組み立てる方法であって、
冷却に伴い粘性が増加する第１の流体を支持体の表面に供給するステップであって、前記第１の流体が、当該第１の流体内に浮遊するとともに前記係合部位に係合するべく構成された第１のマイクロ構成部品を有するステップと、
前記第１の流体内に浮遊する前記第１のマイクロ構成部品の選択された結合部位への係合を防止するべく、前記選択された結合部位に近接する前記第１の流体の粘性を増加させるべく、前記選択された結合部位に近接する前記第１の流体を冷却するステップと、
を含むことを特徴とする組み立て方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記第１の流体内に浮遊するマイクロ構成部品が前記選択された結合部位以外の結合部位と係合した後に、前記第１の流体および全ての非係合マイクロ構成部品を、前記表面から取り除くステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、さらに、
前記第１の流体が取り除かれた後、前記支持体の前記表面に第２の流体をさらに適用するステップを備え、
第２のマイクロ構成部品が前記選択された結合部位のうちの少なくとも１つと係合するべく、前記第２の流体が、当該第２の流体内に浮遊するとともに前記係合部位に係合するべく構成された第１のマイクロ構成部品を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記支持体の前記表面に第２の流体を適用する前記ステップは、
冷却に伴い粘性が増加するとともに内部に前記第２のマイクロ構成部品を含む第２の流体を適用するステップと、
前記第２のマイクロ構成部品が前記選択された結合部位の全てと係合するのを妨げるべく、前記選択された結合部位の全てより少ない結合部位に近接する前記第２の流体を冷却するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記結合部位に近接する前記第１の流体を冷却するステップは、１つ以上の冷却材料のパターンを前記結合部位に近接する前記支持体に適用することを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記結合部位に近接する前記第１の流体を冷却するステップは、前記選択された結合部位に近接する前記支持体上に冷却材料を導くことを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記支持体は、それぞれが対応する種類のマイクロ構成部品に係合するように構成された２種以上の結合部位を有し、
前記第１の流体は、２種以上の第１のマイクロ構成部品を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の流体は、２種以上の第１のマイクロ構成部品を含み、
前記結合部位のうちの少なくともいくつかは、前記第１の流体内のマイクロ構成部品の１種類に選択的に係合するために、形状認識、疎水性の力認識、静電認識、分子認識、または生物学的認識のうちの少なくとも１つを使用するように構成されている
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の流体は、少なくとも部分的に、高分子、多糖類(polysaccharide)、ペプチドガム(peptide gum)、セルロース材料(cellulosic material)、またはそれらの組合せ、ポリ（エチレンオキサイド）(poly(ethylene oxide))、ポリ（プロピレンオキサイド）(poly(propylene oxide))、ポロキサマー(poloxamer)、モルホリンエチレンオキサイドメタクリレート(morpholine ethyleneoxide methacrylate)、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート(polyethyleneglycol(meth)acrylate)、ポリアクリルアミド(polyacrylamide)、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)、アルキレン酸化物含有高分子(alkylene oxide-containing polymer)、それらの共重合体、またはそれらの組合せ、キシログルカン(xyloglucan)、グリカンガム(glycan gum)、またはそれらの組合せ、セルロースエーテル(cellulose ether)、メチルセルロース−ポリエチレングリコール−クエン酸３元システム(methylcellulose-polyethylene glycol-citric acid ternary system)、そのポロキサマー(poloxamer)成分の濃度および種類によって決まるゲル遷移温度を有するサーマルゲル(thermal gel)、ポリ（エチレンオキサイド）(poly(ethylene oxide))、およびポリ（プロピレンオキサイド）(poly(propylene oxide))共重合体界面活性剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の流体を冷却する前記ステップは、前記結合部位のうちの少なくとも１つの一部分にのみ近接する前記第１の流体の粘性の局所的増加を形成するように前記第１の流体を冷却することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
エネルギが前記支持体から取り除かれ、それに応じて前記支持体が取り除かれたエネルギを発生させ、
前記第１の流体を冷却する前記ステップは、前記選択された結合部位に近接する前記第１の流体の粘性を増加させるために前記支持体が熱を吸収するように、前記選択された結合部位に近接する前記支持体にエネルギを加える
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１のマイクロ構成部品は、オンシリコン集積回路、ＬＥＤ、発光材料、カプセル、生物学的細胞、生物学的構造体、有色材料、カラーフィルタ材料、光反射材料、導電性材料、磁性材料、薬剤化合物原基、バッケイボールのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、
前記選択された結合部位に近接する前記第１の流体を冷却するステップは、前記支持体に冷却表面のパターンを供給することを含み、
前記パターンは、前記結合部位の選択された結合部位に近接する領域で前記第１の流体が粘性を増加させるように、選択された結合部位に近接する前記支持体の選択された部分に熱を吸収させる
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
結合部位のパターンを有する支持体を使用して構造体を組み立てる方法であって、
冷却に伴い粘性が増加する第１の流体を前記支持体に適用するステップと、
選択された前記結合部位に近接する前記第１の流体内に粘性が増加した領域を形成するように前記第１の流体を冷却するステップと、
前記結合部位に係合するように構成された第１のマイクロ構成部品を有した第１の搬送流体を適用するステップと、
を含み、
前記第１の流体内の粘性が増加した前記領域が、前記第１のマイクロ構成部品の前記選択された結合部位への係合を防止する
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の搬送流体は、前記第１のマイクロ構成部品を前記第１の流体内に導入することによって適用されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の搬送流体は、前記第１の熱反応性流体と同じである流体を含み、かつ、内部に浮遊する前記第１のマイクロ構成部品を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１の搬送流体は、冷却されても粘性が増加しないことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、さらに、
前記第１の搬送流体内に浮遊する前記第１のマイクロ構成部品が前記選択された結合部位以外の結合部位と係合した後に、前記表面から前記第１の搬送流体および全ての非係合の第１のマイクロ構成部品を取り除くステップと、
前記第１の熱反応性流体内の粘性が増加した領域が消滅を許容するステップと、
前記選択された結合部位のうちの少なくとも１つに第２のマイクロ構成部品を係合させるべく、前記結合部位に係合するように構成された第２のマイクロ構成部品が内部に浮遊している前記第２の搬送流体を前記支持体の前記表面に適用するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記支持体は、対応する種類の第１のマイクロ構成部品と係合するように構成された少なくとも２種以上の結合部位を有し、
前記第１の搬送流体は、２種以上の対応する第１のマイクロ構成部品を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
有色のマイクロ構成部品を受容するべく構成された結合部位の配列を備えた支持体を使用して、少なくとも３つの前記有色マイクロ構成部品のパターンに配列させる方法であって、
第２および第３の有色マイクロ構成部品用の各結合部位を第１の流体のうち粘性増加した一部分によって封鎖するべく、第２および第３の有色マイクロ構成部品用の結合部位において冷却に伴い粘性が増加する第１の流体を冷却するステップと、
第１の有色マイクロ構成部品を封鎖されていない結合部位に組み立てるべく、前記第１の有色マイクロ構成部品および第１の搬送流体を含む第１のスラリーに前記支持体を曝すステップと、
全ての非組立の第１の有色マイクロ構成部品を前記支持体から取り除き、前記第１の流体のうち粘性増加した部分への加熱を許容することで、当該粘性増加した部分による前記第２および第３の有色マイクロ構成部品用の前記結合部位の封鎖を解除するステップと、
各第３の有色マイクロ構成部品用の各結合部位を第２の流体のうち粘性増加した一部分によって封鎖するべく、前記第３の有色マイクロ構成部品用の結合部位において、冷却に伴い粘性が増加する前記第２の流体を冷却するステップと、
前記第２の有色マイクロ構成部品を、前記第１の有色マイクロ構成部品によって占有されておらず、かつ、封鎖されていない結合部位に組み立てるべく、前記第２の有色マイクロ構成部品および第２の搬送流体を含む第２のスラリーに前記支持体を曝すステップと、
全ての非組立の第２の有色マイクロ構成部品を前記支持体から取り除き、前記第２の流体のうち粘性増加した部分への加熱を許容することで、当該粘性増加した部分による前記第３の有色マイクロ構成部品用の前記結合部位の封鎖を解除するステップと、
前記第３の有色マイクロ構成部品を前記第１の有色マイクロ構成部品および前記第２の有色マイクロ構成部品によって占有されていない結合部位に組み立てるべく、前記第３の有色マイクロ構成部品および第３の搬送流体を含む第３のスラリーに前記支持体を曝すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
上面に結合部位が形成された支持体上にマイクロ組立構造体を組み立てる装置であって、
結合部位に係合可能に構成された第１のマイクロ構成部品を内部に有するとともに冷却に伴い粘性増加する第１の流体を、支持体に適用する流体源であって、
選択された結合部位へのマイクロ構成部品の係合を防止するために前記選択された結合部位に近接する前記第１の流体の粘性を増加させるべく、前記支持体が前記第１の流体を冷却するように前記支持体に冷却材料を適用する冷却付与器と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置であって、
前記流体源は、第１の時間内に前記第１の流体を適用するとともに、前記選択された結合部位に近接する前記第１の流体の粘性が増加した後に第２の時間で前記第１の流体内にマイクロ構成部品を導入することを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置であって、さらに、
前記支持体から前記第１の流体および全ての非係合の第１のマイクロ構成部品を取り除く清掃システムを備えることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、さらに、
前記結合部位に係合可能に構成された第２のマイクロ構成部品を、内部に含んだ第２の流体を前記支持体上に適用する第２の流体源を備えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２１に記載の装置であって、さらに、
選択された結合部位に近接する前記支持体の領域から冷却剤にエネルギが流れるべく、前記支持体に係合可能に構成されるとともに動作的に前記冷却剤を備えた少なくとも１つの接触体を備える冷却パターンをさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置であって、
前記冷却パターンは、前記選択された結合部位に近接する領域で選択的に前記支持体を冷却するために、冷却された突起部のパターンから選択された冷却された接触体を移動させ前記支持体と接触させるためのアドレス可能なアクチュエータを有することを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２１に記載の装置であって、
前記冷却パターンは、冷却されたパターンローラを備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２１に記載の装置であって、さらに、
冷却剤流体源と、前記選択された結合部位に近接する前記支持体に制御可能に冷却剤流体を供給する１以上のノズルと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２９】
その上面に結合部位が形成された支持体を使用して構造体を組み立てる装置であって、
冷却に伴い粘性が増加する第１の流体を支持体上に供給する手段と、
選択された結合部位に近接する前記第１の流体を選択的に冷却する手段と、
第１の種類のマイクロ構成部品の非選択の結合部位への係合を許容するべく、前記第１の種類のマイクロ構成部品を含む搬送流体の第１のスラリーに、前記支持体を曝す手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置であって、さらに、
前記第１の種類のマイクロ構成部品を取り除く手段と、
前記結合部位に近接する前記流体の粘性の増加を消散させるべく、選択された結合部位に近接する前記第１の熱反応性流体を選択的に冷却する前記手段を無効化する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体マイクロ組立構造体用の方法に関し、より詳しくはマイクロ構成部品の選択的流体組立用の方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ組立デバイスは、消費者用、専門家用、医療用、軍事用製品、および他の製品の全く新しい世代の展望、すなわち、従来式のマクロ組立、および、従来のマクロ製造方法により形成される製品では提供することができない特徴、能力およびコスト構造を有した新世代の展望を提示する。例えば、特にフラットパネルディスプレイ、スマートカードなどの分野では、比較的安価な方法で、システムまたはアレイとして、一体化または組み立てられた、マイクロエレクトロニックデバイスまたはチップが求められている。別の例では、表示パネルの特定の位置に電気泳動ビーズなどの有色表示要素の正確かつコスト効率の良い組立を可能とする方法が求められている。
【０００３】
そのようなマイクロ組み立てされるデバイスの１つの利点は、新規な製品の可能性を作り出すようなやり方で、異なる材料およびデバイス（一般に異種材料集積化(heterogeneous integration)と呼ばれるプロセス）を使用できることである。例えば、そのような異種材料集積化は、現状、当該目的のために使用される剛体のシリコン基板とは対照的に、シリコントランジスタまたは他の電子デバイスなどの比較的剛体の構造体を柔軟性のある基板を使用してより複雑な電子回路内に組み立てるための機会をもたらす。この例では、そのような異種材料集積化は、シリコンから作られていない柔軟体または剛体の支持体上に集積回路を形成するためのシリコンベースの集積回路構成部品および／または任意の他の種類の回路構成部品を組み立てるための安価な手段を提供する。しかしながら、そのような異種材料集積回路を提供するためには、これらのプロセスが基板上に多数の種類の独立した構造体を正確に配置することが必要である。そのような異種材料集積化は、他の目的のためにも使用することができる。例えば、異種材料集積化は、薬剤製品、先端材料、光学構造体、スイッチング構造体、および生物学的構造体の組立などの目的のために使用することができる。
【０００４】
電子工業で特に興味を引くことは、電子表示器の形成に使用される構造体の組立であって、非常に好ましいが複雑な構造体の組立の既存の問題点を解決するための潜在的可能性をマイクロ組立が有していることである。通常の電子表示器は、画像形成表面として公知の「フロントパネル(front panel)」と呼ばれる構造体を使用する。この「フロントパネル」は、液晶、エレクトロルミネッセント材料、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、高周波変換蛍光体(up converting phosphors)、低周波変換蛍光体(down converting phosphors)、発光ダイオード、電気泳動ビーズ、または、画像を形成するのに使用できる他の材料などの構造体から形成される能動素子としてやはり公知の画像形成素子の配列を備える。そのような能動素子は、通常、電場または何らかの他の刺激や他の場が、付加されるとき画像を形成する。そのような電子表示器は、「バックパネル(back plane)」として知られている構造体も有している。バックパネルは、電極、キャパシタ、トランジスタ、コンダクタ、および、ピクセルドライバまたは能動構成部品に画像を表示させるための適当な刺激を能動構成部品に供給するように意図された他の回路や集積構成部品などの構造体を備えている。例えば、この能動構成部品は、フロントパネルに画像を形成するために、制御された量の光を放出することによって、または、それらの反射率または透過率を変更することによって刺激に反応することができる。
【０００５】
素子を基板上に配置するために異種材料集積化方法を使用することは周知である。そのような異種材料集積化方法は、２つの種類、すなわち、決定論的方法およびランダム方法のうちの１つに一般に分けることができる。決定論的方法は、個々の要素を基板上の特定の位置内に配置するのに人間またはロボット構造体を使用する。そのような方法は、「ピックアンドプレイス(pick and place)」方法としても知られている。「ピックアンドプレイス」方法は２つの利点、すなわち、完全な制御と、構成部品が所望の位置に適切に配置されたという積極的な表示と、を提供する。さらに、「ピックアンドプレイス」方法は、異なる種類のマイクロ構成部品の正確な組立も可能にする。ここで、異なる種類のマイクロ構成部品とは、異種のマテリアル、すなわち、マイクロ組立構造体および構成部品を一体化するマイクロ組立構造体を形成するための部品をいう。
【０００６】
決定論的方法は、決定論的組立プロセスを実行する人または機械が高度な正確性を有していることが必須である。したがって、そのような決定論的方法は、良好なコスト効率を保つことは困難である。これは、マイクロ構成部品の組立が、高速組立で行われるべきである場合、あるいは、商業的、薬剤的、または他の用途で必要とされるようなマイクロ構成部品の大量生産組立が行われるべき場合に、特に正しい。
【０００７】
流体自己組立などのランダム配置方法は、シリコン基板上にＧａＡｓＬＥＤｓなどの電子デバイスを一体化するために使用されてきた。流体自己組立は、非常に多数の個々の形状のマイクロ組立構造体を、基板上において対応するように形状化された凹部内に一体化する製造プロセスであって、当該一体化の際に、輸送用の液体媒体を利用する製造プロセスである。自己組立のこの方法は、マイクロ構成部品の自己組立を駆動するための重力および剪断力に依存している。この例には、スミスらによって出願された下記特許文献１−５に開示の技術が含まれる。
【０００８】
図１ａは、先行技術のランダム配置方法の１つの種類の動作を、一般的に示す図である。図１ａでは、基板１０は、凹部２１の形態の結合部位を有している。凹部２１は、流体２９内に浮遊するとともに対応した形状に形成されたマイクロ構成部品４７を受け入れるような形状に形成されている。図１ａに示すように流体２９は、マイクロ構成部品４７を含み、基板１０に供給される。このとき、重力および／または他の力が、マイクロ構成部品４７を基板１０の上に、かつ、凹部２１内に引き込む。これによって、大量および／または大規模な組立プロセスにより適した、大規模並列プロセスを使用するマイクロ構成部品４７の基板１０への組立が可能になる。
【０００９】
マイクロ組立構造体を作るために、重力および／または剪断力に専ら依存することなしに、流体自己組立を使用するための別の手法が開発されてきた。これらのうちのいくつかを図１ｂ〜１ｅに示す。図１ｂ〜１ｅの各々には、結合部位２２〜２５を有した基板１０が図示されている。結合部位２２〜２５は多数の形態を取ることができるが、それらのいくつかのみを図１ｂ〜１ｅに例示している。
【００１０】
図１ｂには、マイクロ構成部品４９を基板１０上に配置する流体自己組立方法が図示されている。この組立方法は、基板１０に設けられた結合部位２２が、流体２９内に浮遊するマイクロ構成部品４９の上面である疎水性の表面４８に係合された疎水性のパッチと結合することで実現されている。この型式の一例が、特許文献５に示され、かつ、説明されている。この特許文献５には、親水性または疎水性性質のうちの選択された１つを有する表面を基板上に作り出すように、表面処理流体に曝される基板が記載されている。この基板上には、スラリーが分配される。スラリーは、流体および複数のマイクロ構成部品を含む。２種類のマイクロ構成部品が供給される。この２種類のマイクロ構成部品のうち、１つは、協調設計されるとともに受容体部位を伴う親水性表面に付着するように設計されている。また、他の１つは、協調設計されるとともに受容体部位を伴う疎水性表面に付着するように設計される。スラリーが基板１０上に分配されるとき、この二種類のマイクロ構成部品のうちの選択された１つのマイクロ構成部品の選択的親水性表面が、疎水性表面に付着せずに基板１０上の親水性表面に付着する。親水性表面を有するマイクロ構成部品は、基板上の親水性パッチに係合する。したがって、マイクロ構成部品は、基板上の所定の場所に選択的に配置される。
【００１１】
図１ｃには、別の流体自己組立方法が図示されている。図１ｃに示す方法は、自己組立のために毛細管力を使用する。図１ｃに示すように、結合部位２３は、液体３４の滴３２と適応する。液体３４とマイクロ構成部品５１の表面３６の間の毛細管吸引力が、流体２９内に浮遊するマイクロ構成部品５１を結合部位２３上に組み立てるようにさせる。しかしながら、この方法は液体３４の滴の基板１０上への正確な配置を必要とし、多数の種類のマイクロ構成部品を有する構成部品の組立に有用な識別能を必ずしも提供しないことが理解されよう。この方法の様々な変型が一般的に非特許文献１に開示されている。
【００１２】
図１ｄに示す先行技術では、結合部位２４が流体２９内に浮遊するマイクロ構成部品５２上の磁気表面５３を吸引する磁気パッチを含む、流体自己組立方法が示されている。そのような手法は、非特許文献２に開示されている。この非特許文献２は、よりニッケルドットのアレイによってパターン化される基板上に、微視的な金属ディスクを組み立てるための磁力の使用に関して詳細に記載されている。しかしながら、基板上に、ディスクのアレイを設けることは高コストとなりやすい。さらにそのような方法は、通常、組み立て対象であるマイクロ組立構造体それぞれが、磁力の使用を許容する磁気的特性を有する場合にのみ限定される。
【００１３】
マイクロ組立中のマイクロ構成部品の位置決めのために、静電吸引を使用することも提案されてきている。特許文献６および非特許文献３には、そのような方法が記載されている。図１ｅには、この静電的手法の一般的な例が図示されている。図１ｅに示すように、基板１０は、流体２９内に浮遊するとともに逆帯電されたマイクロ構成部品５５を吸引する電極２７と適応する結合部位２５を有する。しかしながら、静電的に基づく流体マイクロ組立の使用は、誘電泳動によるマイクロ構成部品の長距離輸送に必要なアドレス可能な電極構造体を設けることが必要となり、コストが高くなる可能性がある。
【００１４】
上述したように、多くのマイクロ組立構造体は、様々な異なる種類のマイクロ構成部品を組み込んでいる。したがって、流体マイクロ組立などの大規模並列ランダム配置プロセスを使用して、２つ以上の種類のマイクロ構成部品を異種材料集積化することは極めて望ましい。したがって求められているものは、従来型の流体組立などのランダム配置方法であるが、決定論的方法の正確かつ選択的な組立能力を有する方法によって可能になる大量規模でマイクロ構成部品をマイクロ組立構造体内に組み立てる方法である。
【００１５】
上記で説明した流体自己組立方法のうちの少なくとも１つに対する変形が、この求めに合致させる試みで提案されてきている。例えば１つの手法では、基板上において異なる形に形成された受容体部位に係合するように、それぞれ異なる形に形成されたマイクロ構成部品を使用する従来型の流体組立技術が知られている。これは、基板が、マイクロ構成部品の特定の種類の形状に対応するべく、独特な形状に形成される結合部位を有することを要する。しかしながら、表面エッチング技術、マイクロ構成部品形成技術、コスト、電気的機能および配向の制約によって、識別用に使用できる形状構成の数は限られており、これが上述したプロセスを使用して基板上に配置でき得る異なる構成部品の数を限定する。
【００１６】
別の手法で、非特許文献４では、結合部位間を識別するために相補的なＤＮＡ分子または配位子間の結合の使用を論じている。この手法は高度の識別能をもたらすが、基板上にＤＮＡまたは配位子をパターン化することで高コスト化する可能性がある。
【００１７】
【特許文献１】米国特許第５，５４５，２９１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７８３，８５６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８２４，１８６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９０４，５４５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，５２７，９６４号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００２／０００５２９４号
【非特許文献１】「Crystallization of Millimeter-Scale Objects with Use of Capillary Forces」、J. Amer. Chem. Soc., vol. 120, pp. 12 670-12 671, 1998.
【非特許文献２】「Random fluidic self-assembly of micro-fabricated metal particles」、in Proc. 1999 Int. Conf. Solid-State Sensors and Actuators, Sendai, Japan, June 7-10, 1999, pp. 1108-1111.
【非特許文献３】「Electric-Field-Mediated Assembly of Silicon Islands Coated With Charged Molecules」、Volume 18, pp. 3383-3386, (2002)
【非特許文献４】「Self-Assembly of Micro and Nano-Scale Particles using Bio-Inspired Events」、Applied Surface Science, vol. 214/1-4, pp 109-119, 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、コスト効率のより向上でき得るマイクロ構成部品の大量異種材料組立のための方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様では、結合部位のパターンを有する支持体上に構造体を組み立てる方法が提供される。本方法によれば、冷却に伴い粘性が増加するとともに結合部位に係合可能に構成された第１のマイクロ構成部品を含んだ第１の流体が、支持体の表面に供給される。第１の流体内に浮遊する第１のマイクロ構成部品の選択された結合部位への係合を妨げるために、選択された結合部位に近接する反応流体の粘性を増加させるべく、選択された結合部位に近接する第１の流体が冷却される。
【００２０】
本発明の別の態様では、結合部位をその上に有する支持体上にマイクロ組立構造体を組み立てる装置が提供される。この装置は、結合部位と係合可能に構成された第１のマイクロ構成部品を含むとともに冷却に伴い粘性が増加する第１の流体を支持体上に適用する流体源と、マイクロ構成部品の選択された結合部位への係合を防止するために、選択された結合部位に近接する第１の流体の粘性が増加するべく、支持体が第１の流体を冷却するように、冷却された材料を支持体に適用する冷却付与器とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図２ａは、本発明の方法の一実施形態のフローチャートである。図３ａおよび３ｂは、図２ａの方法による流体自己組立の一例を示す。図３ａに示すように、支持体６０が準備される（ステップ１０５）。支持体６０としては、ポリエチレンテレフタレート、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンナフタレート、金属箔、布、織物、織られた繊維もしくはワイヤメッシュなどの柔軟性のある支持体またはガラスおよびシリコンなどの剛体の支持体など、さまざまなものを選択することができ、その材質等は特に限定されない。
【００２２】
図３ａ〜３ｃに図示するように、支持体６０は、結合部位６２，６４，６６，６８として機能する結合部位のパターンを有する。各結合部位６２，６４，６６，６８は、それぞれをマイクロ構成部品を受けるような形状に形成する等により、その上にマイクロ構成部品を組み立てることができるようになっている。別手法として、先行技術で開示されているような結合部位、例えば、形状合致、磁力、電気的力、疎水性吸引力、親水性吸引力、分子識別、および／または毛細管吸引力を使用してマイクロ構成部品と係合するように構成された結合部位６２，６４，６６，６８を支持体６０に設けるようにしてもよい。
【００２３】
動作では、熱反応性流体７２が支持体６０に供給される（ステップ１０６）。図２および３ａ〜３ｂに示す実施形態では、これは支持体６０を横断するように熱反応性流体７２を流すことによって行われる。しかしながら、別の実施形態では、熱反応性流体７２の浴内に支持体６０を浸漬させる、などといった別の方法で、熱反応性流体７２を支持体６０に供給してもよい。
【００２４】
本明細書で使用されるとき、熱反応性流体という用語は、冷却に伴い粘性が増加する流体の意味で使用される。有用な熱反応性流体の例としては、冷却に伴い粘性が増加する高分子の水溶液、高分子電解質、高分子両性電解質（例えば、ゼラチン溶液）、ガム質、多糖類（例えば、ゼラチン、カラゲナン(carrageenan)、およびアガロース）またはそれらの組合せなどが挙げられるが、当然ながら、これらに限定されるものではない。これら任意の熱反応性流体の有用な範囲は、必要とされるゲル遷移温度を含む因子に依存し、それは高分子の濃度、イオン強度、イオンの種類、ＰＨ、ならびに高分子の分子重量および高分子の荷電群の分布に依存する。例えば、有用な熱反応性溶液には、１２０Ｋダルトンのゼラチン分子重量に対して、１〜２０％ゼラチンの間のゼラチン水溶液が含まれる。
【００２５】
熱反応性流体のさらに別の例には、０．１重量％以上の濃度のアガロース水溶液、０．４重量％以上の濃度のゼラチン水溶液が含まれる。これらの溶液のゲル遷移温度は約１５℃である。さらに別の実施形態では、熱反応性流体は、冷却に伴いゲル化する熱反応性液体を形成するべくコロイドと相互作用する任意の高分子の溶液を含むことができる。例えば、この熱反応性流体は、ゼラチンと、例えば、WR Grace and Co., Davison Silica Products Division, East Chicago, IN, U.S.A.によって売られているLudox（登録商標）などのコロイダルシリカの混合物を含むことができる。
【００２６】
さらに別の実施形態では、熱反応性流体は、３価の金属イオンを含むキサンタンガムの水溶液を含むことができる。例えば、アンドリューロッドによってProceedings of the 13th International Congress on Rheology, Cambridge, UK , 2000, Volume 4, pp. 389に記載されているように、アルミニウムイオンと結合した０．５重量％のキサンタンによって２５〜７５℃のゲル遷移温度が達成可能である。
【００２７】
本明細書で説明される水溶液は、アルコールおよびポリエチレングリコールを含むことができる。非水溶液も使用することができる。例えば、塩素化溶剤および他の非水性溶剤を組み入れた熱反応性流体も供給することができる。
【００２８】
適用では、熱反応性流体７２は、実施形態図３ａおよび３ｂにおいて結合部位６２，６６として図示される、支持体６０上の選択された結合部位内かつ／またはその近くの領域で冷却される（ステップ１０７）。熱反応性流体７２は、通常、間接的に冷却される。図３ａ〜３ｃには、熱反応性流体７２の間接冷却の一例を示す。図３ａに示す例では、冷却材料９０が選択された結合部位６２，６６に近接する領域で支持体６０に適用される。この冷却材料９０の適用に反応して、支持体６０のうち選択された結合部位６２，６６に近接する領域が冷却される。熱反応性流体７２が支持体６０の冷却された領域と接触するとき、熱反応性流体７２の粘性が増加する。これにより熱反応性流体７２内に遮蔽ゾーン９２，９４が形成される。遮蔽ゾーン９２，９４には、他の領域の熱反応性流体７２よりも、高粘性の熱反応性流体７２を有する。いくつかの実施形態の遮蔽ゾーン９２，９４は、第１の熱反応性流体７２の流体の、ゼラチン状の、または固体形態を含むことができる。遮蔽ゾーン９２，９４は、マイクロ構成部品８０が結合部位６２，６６と係合する能力を妨げる。
【００２９】
したがって、図３ｂに示すように、結合部位６２，６６に遮蔽ゾーン９２，９４が形成された後、支持体６０に運搬流体７３の第１のスラリー７０および第１の種類のマイクロ構成部品８０が適用される（ステップ１０８）。運搬流体７３は、マイクロ構成部品８０を支持体６０に運搬することができ、かつ、流体自己組立に有用に適用される任意の流体を含むことができる。一実施形態では、運搬流体７３は、熱反応性流体を含む。一実施形態では、熱反応性流体を適用するステップ（ステップ１０６）、遮蔽ゾーンを形成するべく熱反応性流体を冷却するステップ（ステップ１０７）、および、第１のスラリーを適用するステップ（ステップ１０８）は、第１のスラリーがステップ１０６で既に適用された熱反応性流体７２内に第１のマイクロ構成部品８０を導入することによって適用されるように統合することができる。しかしながら、これは必ずしも必要なく、運搬流体７３は、熱反応性流体を含まなくてもよい。これは第１の流体７２内に形成される遮蔽ゾーン９２および９４が、運搬流体７３の適用中持続する場合行うことができる。
【００３０】
マイクロ構成部品８０は、オンシリコン集積回路、ナノワイヤ、ビーズ、ロッド、キューブ、ディスク、バッケイボール(buckey ball)、カプセル、電気泳動ビーズ、ＬＥＤ、発光材料、光反射材料、光吸収材料、導電性材料、磁性材料、絶縁材料、エアロゲル、生物学的細胞、ＤＮＡおよびＤＮＡ派生物、およびＤＮＡ鋳型構造体などを含むことができるが、当然、これらに限定されるものではない。マイクロ構成部品８０は、熱反応性流体の溶液内に有効に浮遊可能な寸法であれば、任意の範囲の寸法にすることができる。この点に関しては、選択された実施形態では、マイクロ構成部品８０は１ナノメートルと同じ程度に小さくしたり、数ミリメートルと同じ程度に大きく寸法設定することができる。
【００３１】
第１の種類のマイクロ構成部品８０は、上述したように、当該技術分野で一般的に知られているように、結合部位６２，６４，６６，６８に係合するように構成されている。しかしながら、図３ａ〜３ｃの図示例では、第１の種類のマイクロ構成部品８０は、結合部位６２，６６として図示される選択された結合部位に係合することは意図していない。したがって、遮蔽ゾーン９２および９４が、そのような係合を抑止する。特に、マイクロ構成部品８０は、通常、それらが搬送流体７３内で動き回るとき抵抗が最小となる通路を辿ることは理解されるであろう。したがって、マイクロ構成部品８０が高粘性の遮蔽ゾーン９２および９４に到達した場合、マイクロ構成部品８０は、遮蔽ゾーン９２，９４から離れて逸れる。その結果、マイクロ構成部品８０は、結合部位６２，６６と係合しないことになる。その一方で、マイクロ構成部品８０は、遮蔽ゾーン９２，９４によって保護されていない結合部位６４，６８と係合することができる。
【００３２】
第１の種類のマイクロ構成部品８０が、非選択部位６４，６８の各々に組み付けられた後、第１の搬送流体７３および第１のマイクロ構成部品８０のいかなる非係合部品も第１のマイクロ組み立てされた構造体１００から取り除かれる（ステップ１０９）。これは例えば、機械的動作、真空または洗浄によって行うことができる。一実施形態では、支持体６０上に残留し、かつ結合部位６２，６４，６６，６８のいずれとも結合しなかった第１の種類のマイクロ構成部品８０も取り除くために、熱反応性流体７２などの液体は支持体６０から洗い流される。第１のスラリーの取り除き中、第１の種類の非係合マイクロ構成部品８０が選択された部位６２，６６に結合することを防止するために、冷却材料９０は結合部位６２，６６に近接する位置で支持体６０に接触した状態のままとし、遮蔽ゾーン９２，９４が、適切な位置に残ったままとなるようにしている。第１のスラリー７０の取り除きが完了した後、結合部位６２，６６に近接位置における支持体６０の冷却を停止するために、この冷却材料９０は、支持体から取り除かれる（ステップ１１０）。冷却材料９０が支持体６０から取り除かれると支持体６０の温度は上昇する。その結果、局所的な温度低下に起因して形成される遮蔽ゾーン９２，９４も消滅する。第１のマイクロ組立構造体１００は、第１の種類のマイクロ構成部品８０と支持体６０との結合の結果として形成される。この第１のマイクロ組立構造体１００は、図２ａの実施形態などのいくつかの実施形態では、最終のマイクロ組立構造体１０４を含むことができる。
【００３３】
第１のマイクロ組立構造体１００に対して追加のマイクロ構成部品を組み立てることもできる。図２Ｂおよび図３ａ〜３ｃは、支持体に２つ以上のマイクロ構成部品を組み立てるための方法の実施形態を示す。図２Ｂの実施形態は図２ａの方法ステップを組み込み、かつ追加のステップ１１２〜１２２を加えている。図２Ｂの方法によれば、ステップ１０５〜１１０は上記で説明したように実施される。次に、以下で説明するように、中間マイクロ組立構造体１０２または最終マイクロ組立構造体１０４を形成するために支持体６０の結合部位と係合するようになされた追加のマイクロ構成部品を供給することができる。そのような追加の構成部品は、第１の種類のマイクロ構成部品８０、または図３ｃに示すように最終の種類のマイクロ構成部品８４であることができる。
【００３４】
最終マイクロ組立構造体１０４を作り出すのにさらなる組立ステップがただ１つしか必要でないと判定されるとき（ステップ１１２）、最終種類のマイクロ構成部品８４を有する搬送流体７３の最終スラリー７６が第１のマイクロ組立構造体１００に適用される（ステップ１１５）。これによって最終種類のマイクロ構成部品８４が結合部位６２，６６に係合し、したがって、図３ｃに示すように最終マイクロ組立構造体１０４を形成することが可能になる。搬送流体７３およびどのような最終マイクロ構成部品８４も最終マイクロ組立構造体を作り出すために取り除かれる。任意選択として、熱反応性流体７２を第１のマイクロ組立構造体１００に適用し（ステップ１１３）、熱反応性流体７２が遮蔽ゾーンを形成するように冷却されるように冷却材料９０を適用することによって、第１のマイクロ組立構造体１００を選択的に冷却することができる（図示せず）。そのような遮蔽ゾーンは、選択された結合部位が占有されないままにしておくために使用することができる。冷却材料９０は取り除かれ、したがって、任意選択ステップ１１４で適用された冷却が次いで停止する（ステップ１１７）。
【００３５】
例えば、互いに異なる３種以上のマイクロ構成部品が支持体６０に連結すべきである場合など、３以上のマイクロ組立ステップが実施されるべきであると判定されるとき（ステップ１１２）、図２Ｂに示す追加のステップ１１８〜１２２が実施される。図４は、これらの追加のステップが実施される図２Ｂの方法の動作を示す。
【００３６】
図４ａおよび４ｂは、上記において図３ａ〜３ｂを参照して説明した場合と同様（ステップ１０５〜１１０）に、第１のマイクロ組立構造体１００を形成するように支持体６０に対する第１の種類のマイクロ構成部品８０の組立を示す。図４ｃに示すように、熱反応性流体７２は、マイクロ組立構造体１００に供給され（ステップ１１８）、冷却材料９０は少なくとも１つの遮蔽ゾーン９８を形成するように支持体６０に適用される（ステップ１１９）。図４ｄに示すように、次に、搬送流体７３および中間の種類のマイクロ構成部品８２を含む少なくとも１つの中間スラリー７４が支持体６０に供給される（ステップ１２０）。別の冷却材料９６を、例えば、結合部位６２に近接する少なくとも１つの別の遮蔽ゾーン９８を形成させるべく中間スラリー７４の熱反応性流体７２に適用することができる（ステップ１１９）。結合部位６２は遮蔽ゾーン９８によって防護され、各結合部位６６，６８は既に第１の種類のマイクロ構成部品８０と係合しているので、結合部位６６のみが中間種類のマイクロ構成部品８２との流体組立用に使用可能である。これによって中間マイクロ組立構造体１０２が形成される。次いで、中間スラリー８４は支持体６０から取り除かれ（ステップ１２１）、次いで、エネルギが取り除かれる（ステップ１２２）。次に、このプロセスは、中間マイクロ構成部品の追加の組立のために、または最終マイクロ構成部品８４の組立のために戻る（ステップ１１３〜１１７）。
【００３７】
ステップ１１１〜１２２は、必要なとき繰り返すことができる。この繰り返しにより、それ以前に形成されたマイクロ組立構造体に対する中間スラリー７４（中間種類のマイクロ構成部品８２を担持する搬送流体７３９の追加の適用が必要なマイクロ組立の多くのサイクルを行うことが可能になる。これらの任意の追加のステップで、支持体６０または中間マイクロ組立構造体１０２は、必要なとき遮蔽ゾーンを形成するように冷却することができる。さらなる組立ステップが１つのみ実施されるべきであると判定されるとき（ステップ１１２）、図４ｅに示すような最終マイクロ組立構造体１０４を生じさせるようにステップ１１３〜１１７が実施される。
【００３８】
本明細書において、第１の、中間の、および最終の種類のマイクロ構成部品は、同じ構造を備えることができ、かつ異種材料のマイクロ組立構造体の形成が可能なように必要なとき異なることができる。
【００３９】
［支持体の冷却］
支持体６０の冷却のステップ（ステップ１０７、１１４、および１１９）は、様々なやり方で実施することができる。上述したように、支持体６０が熱反応性流体７２を冷却できるように、支持体６０または支持体６０のいくつかの構成部品に冷却材料９０を適用することによって、熱反応性流体７２は、間接的に冷却される。冷却材料９１は、典型的に、本明細書で説明する様々な実施形態でこの機能を果たすために使用される。特に以下で詳説するように、冷却部材９１は、冷却材料９０を支持体６０に適用するために、冷却された構造体を移動させるパターン冷却器またはパターンローラを備えることができる。別の実施形態では、冷却部材９１は、液体またはガスなどの流体の形態の冷却材料源、および、当該流体冷却材料９１を支持体６０に制御可能に供給するためのノズルを含むことができる。さらに別の実施形態では、冷却部材９１は、支持体６０の冷却器を作動させる選択的電気信号用の制御システムを備えることができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、冷却材料９０は、例えば冷却プレートまたは冷却材料９０の他の表面を使用して支持体６０に広く適用され、支持体６０は選択的にこれに反応するようになされ、それによって選択的に熱反応性流体７２を冷却する。別の実施形態では、冷却材料９０は支持体６０を選択的に冷却し、それによって熱反応性流体７２を選択的に冷却するように選択的に適用される。
【００４１】
図５ａ〜５ｇは、結合部位６２〜６８として示される選択された結合部位に近接して支持体６０と関連して配置される１組の冷却器１３２，１３４，１３６および／または１３８に支持体６０が適応される、本発明の実施形態を示す。冷却器１３２，１３４，１３６，１３８は、支持体６０を形成する材料と異なる熱反応特性を有する。冷却材料９０が、広く支持体６０に適用されるとき、冷却器１３２，１３４，１３６，１３８は、例えば、取り囲む材料６０より強く冷却されることができ、あるいはより速い速度でなど有利な様式で、または支持体６０の選択的冷却により可能であるよりも局所的な様式で、熱反応性流体６０からエネルギを吸収するようになされることができる。
【００４２】
冷却器１３２，１３４，１３６，１３８は、任意の様々な形態を備えることができる。図５ａに示す例では、冷却材料９０は、結合部位６２，６６に近接して支持体６０に適用され、冷却器１３２，１３６が冷却され、遮蔽ゾーン９２，９４を作り出すように結合部位６２，６６に近接する熱反応性流体７２を冷却する。
【００４３】
図５ｂは、冷却器１３２，１３４，１３６，１３８の配列を有する支持体６０の別の実施形態を示す。この実施形態では、冷却器１３２，１３４，１３６，１３８は、結合部位６２，６４，６６，６８の周りに、かつ近接して配置される。冷却材料９０が、遮蔽ゾーン９２，９４の形成を達成するように、図４ａに関して上述したように冷却器１３２，１３６に近接して支持体６０に選択的に適用されるのが示されている。
【００４４】
図５ｃは、冷却器１３２，１３４，１３６，１３８の配列を有する支持体６０の別の実施形態を示す。特に、図５ｃに示す実施形態では、結合部位６２，６４，６６，６８の各々は、対応する冷却器１３２，１３４，１３６，１３８を有する。各冷却器１３２，１３４，１３６，１３８は、支持体６０のうち結合部位６２，６４，６６，６８の底部に相当する部分に配置されている。この実施形態によれば、支持体６０が、近接する冷却器１３２，１３４，１３６，１３８によって冷却されるとき、結合部位６０，６２，６４，６６内のどのような熱反応性流体７２も冷却される。これにより、結合部位内の熱反応性流体７２の粘性が増加し、例えば、マイクロ構成部品８０の結合部位６２，６６への組み付けを防止する遮蔽ゾーン９２，９４が形成される。
【００４５】
図５ｄは、冷却器１３２，１３４，１３６の配列を有する支持体６０のさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、支持体６０は、結合部位６２，６４，６６の配列を有するが、各結合部位６２，６４，６６は、マイクロ構成部品８０の液体係合表面８８と係合するように構成された液体１４０を有する。冷却器１３２，１３４，１３６は、結合部位６２，６４，６６に近接して支持体６０上に配置される。結合部位６２に近接した冷却器１３２が冷却されて支持体６０が冷却されると、これにより冷却器１３２に近接する支持体６０が、流体１４０を冷却する。流体１４０は同様に、マイクロ構成部品８０が液体１４０と係合するのを防止する遮蔽ゾーン９２を形成するように第１の熱反応性流体７２を冷却する。
【００４６】
図５ｅは支持体６０に設けられた各結合部位６２，６４，６６が、マイクロ構成部品８０の液体係合表面８８と係合するための液体１４０を有する、別の実施形態を示す。図５ｅに示すようにこの実施形態では、冷却器１３２，１３４，１３６は、結合部位６２，６４，６６の近傍周囲において、当該結合部位６２，６４，６６に直接接触して配置されており、液体１４０を直接冷却する。
【００４７】
支持体６０に設けられた各結合部位６２，６４，６６が、第１のマイクロ構成部品８０の液体係合表面８８と係合するように設けられる液体１４０を有する、さらに別の実施形態を図５ｆに示す。図５ｆに示すように、冷却器１３２，１３４，１３６は、それぞれ、結合部位６２，６４，６６に配置され、液体１４０と直接接触または近接して存在する。この実施形態では、冷却器１３２，１３４，１３６のうちのいずれかが冷やされると、液体１４０が上述したように遮蔽ゾーン９２を形成するべく冷却される。
【００４８】
図５ｄ、５ｅまたは５ｆのいずれにおいても、少なくとも部分的な液体１４０の冷却に基づいて遮蔽ゾーンが形成されるように、冷却器は液体１４０を冷却することができる。図５ｇに示すさらに別の実施形態では、液体１４１の堆積が冷却器として機能する。これは、熱反応性流体７２の導入前に、冷却、または、過冷されている。あるいは、支持体６０または熱反応性流体７２に適用されるとき冷却効果をもたらすように反応する液体１４１のパターンを適用することによって行うことができる。そのような実施形態では、流体１４１は冷却材料９０を含んで使用することができる。
【００４９】
アセトンまたは塩化メチレンなどの冷却液１４１を支持体６０の表面にパターンのように適用することができることは理解されるであろう。
【００５０】
冷却材料９０は、液体またはガス状の形態などの流体の形態で支持体６０に同様に適用することができる。例えば、液体冷却材料９０は、支持体６０に均一に適用することができ、または特に印刷、ドロップオンデマンドのインクジェット技術、マスキング、連続インクジェット技術、または冷却材料９０などの材料を供給するための溶剤として超臨界冷却二酸化炭素を使用する印刷技術を使用して、パターン化された様式で適用することができる。
【００５１】
冷却材料９０は、熱反応性流体７２が導入される前に支持体６０に適用することができる。このように適用されるとき冷却材料９０は、支持体６０上に結合部位を有する支持体６０の側面に直接適用できる。あるいは、冷却材料９０は、反対側に適用することができる。冷却材料９０が、熱反応性流体７２の導入前に支持体６０に適用される場合、遮蔽ゾーンによって保護されるべき如何なる結合部位も、冷却する冷却材料９０、支持体６０および／または冷却器１３２や１３４などの冷却器を設けることができる。これは、マイクロ構成部品を有するスラリー７０が支持体６０に適用される間に、遮蔽ゾーンが消失することを確実に防止する。冷却器１３２および１３４は、制御される冷却反応に特に適応させることができる。
【００５２】
図５Ｈ〜５Ｌは、支持体６０への均一な冷却材料の適用に対して異なる熱反応を有する冷却器１３２、１３４、および１３６を備えた結合部位６２、６４、６６および６８と、支持体６０と、が適応する実施形態を示す。
【００５３】
図５Ｈ〜５Ｌでは、この熱反応の相違は、支持体６０上の選択された結合部位６２、６４、６６および６８における、選択的なマイクロ組立を可能にするために使用される。特に、この効率の相違に起因して、同一量のエネルギを適用したとしても、冷却器１３２、１３４、および１３６のうちの一つの冷却器は遮蔽ゾーン形成に必要な温度に到達するが、他の冷却器は十分な速度で放熱できないため遮蔽ゾーン形成に必要な温度に到達できない。後に詳説するように、スキャニングシステムやマスク処理などによって部分的な冷却を行わなくても、冷却器１３２、１３４、および１３６の特性を制御するようにすれば、いずれの結合部位を充填状態にし、いずれの結合部位を空のままにするか、換言すれば、いずれの結合部位に遮蔽ゾーンを形成するかを、選択することが可能になる。そして、結果として、識別能をもたらしつつ、全ての結合部位に均一なエネルギ供給が可能になる。
【００５４】
図５Ｈ、５Ｉおよび５Ｊは、どのようにこれが行われるかを示す。図５Ｈ、５Ｉおよび５Ｊにおいて、冷却材料９０の適用によって冷却されて、同じ量の冷却に曝されるとき、冷却器１３４は、冷却器１３２および１３６とは異なる熱反応性を発揮する。図５Ｈは、支持体６０上に配列された冷却器１３２、１３４、および１３６有する組立プロセスの第１のステップを示す。図５Ｈに示すように、第１のマイクロ構成部品８０を含んだ熱反応性流体７２の第１のスラリー７０に、支持体６０を曝す前、または、または曝している間に、支持体６０は、支持体６０の結合部位６２、６４、６６および６８に近接して均一に冷却される。この冷却は、支持体６０のある領域からのエネルギ流出の時間的速度として測定することができる。そして、この冷却は、効率の悪い冷却器１３２および１３６が遮蔽ゾーン９２および９６を形成し、かつ、冷却効率の良い冷却器１３４も遮蔽ゾーン９４を形成するように、確立される。したがって、第１の種類のマイクロ構成部品８０は、冷却器のない結合部位６６にのみ係合する。
【００５５】
図５Ｉは第２の組立ステップを示す。この組立ステップでは、支持体６０は、より効率の良い冷却器１３４が遮蔽ゾーン９６を形成するのに適切であるが、より効率の悪い冷却器１３２および１３６が遮蔽ゾーンを形成するのに不適切である第２の冷却材料１９０に曝される。したがって、第２のまたは中間のマイクロ構成部品８２を含む中間スラリー７４を導入すれば、より効率の悪い冷却器１３２および１３６に対応する結合部位６２および６８に中間種類のマイクロ構成部品８２が係合することができる。
【００５６】
図５Ｊは、最終組立ステップなどのさらに別の組立ステップを示す。このステップでは、より効率的な冷却器１３４が遮蔽ゾーンを形成するのに低すぎないエネルギに、支持体６０を暴露する。これにより、最終種類のマイクロ構成部品８４を搬送流体７６内に含む最終スラリーが、これらのより効率の良い冷却器１３４に対応する結合部位６４に付着するのを可能にする。
【００５７】
本発明のいくつかの実施形態では、第２の冷却材料を導入することは必要ではない。そして、そのような実施形態では、第１のスラリー７０の流れの時間は、最初の冷却量で、結合部位６２、６４、および６６に遮蔽ゾーン９２、９４、および９８が形成されるのに必要十分な時間内に設定される。一方、第２のスラリー７４の導入は、より効率の悪い冷却器１３２および１３６を介して供給された冷却が遮蔽ゾーン９２および９８が消散できる程度まで十分に低減した後、かつ、より効率の良い冷却器１３４を介して供給される冷却が遮蔽ゾーン９４が消散する程度に低減される前の時間に起きるように、その導入時間が決められる。同様に、この実施形態では、より効率的な冷却器１３４によって供給された冷却が遮蔽ゾーン９４が消散できるのに十分に減らされた後に最終スラリーを導入することができる。
【００５８】
結合部位に異なる熱吸収特性または異なる熱放出特性を有する少なくとも２種類の冷却器を作ることによって、識別能を結合部位に与えることができる。
【００５９】
図５Ｋ〜５Ｍは、均一冷却に異なるやり方で対応する冷却器１３２、１３４、１３６および１３８の配列を有する支持体６０の別の実施形態を示す。この実施形態では、冷却器１３２、１３４、および１３６は支持体に適用されるとき共通の熱反応および共通の厚さを有する共通の材料から形成される支持体６０上に設けることができるが、それでも識別能を提供することができる。これは冷却器の製造およびそれらの支持体６０への取り付け位置の制御を簡単化する。
【００６０】
具体的には、この実施形態では、冷却器１３４が供給できる熱冷却を選択的に制御するように、冷却器１３２および１３６と比べて異なる寸法を有する冷却器の配置を使用することによって識別能が達成される。これは遮蔽ゾーンを生じさせるためにスラリー内の反応流体７２に熱的に供給できる冷却速度および／または冷却量を制限する。冷却器１３２、１３４、および１３６によって冷却される領域のスラリーの冷却器区域内への空間的分布が、各冷却器１３２、１３４、および１３６を取り囲む冷却された温度領域のプロファイルを決める。十分な暴露９０によって冷却器１３２、１３４、および１３６に冷却器１３２、１３４、および１３６の横方向範囲を超える遮蔽を生じさせることができる。
【００６１】
図５Ｋ〜５Ｍは、冷却器のこの配置の一実施形態を示す。図５Ｋ〜５Ｍに示す実施形態では、結合部位６２および６８の底部表面の実質的に全てをカバーする冷却器１３２，１３６が示され、他方冷却器１３４は冷却器１３２および１３６のわずかな横方向範囲のみカバーしている。結合部位６６は冷却器を全く有していない。図５Ｌに示す支持体６０を使用する組立プロセスの第１のステップでは、より小さな冷却器１３４がその対応する結合部位６４が第１のスラリー７０の導入に際して第１の種類のマイクロ構成部品８０が付着することから保護するのに適当な範囲の遮蔽ゾーン９４を生じさせるのに十分なエネルギ９０の第１の均一な暴露がもたらされ、一方、より広い冷却器１３２および１３６は関連する結合部位６２および６８を保護するための遮蔽ゾーン９２および９６を形成し、したがって、冷却器のない結合部位６６のみが第１のマイクロ構成部品８０によって充填される。
【００６２】
図５Ｌは、より広い冷却器１３２および１３６が中間遮蔽ゾーン９８を形成するのに適当な冷却材料９０に対する第２の、より低い暴露を有し、かつそれに曝された第２の種類のマイクロ構成部品８２をその中に有する第２のスラリー７４に曝された図５Ｋの支持体６０を示す。しかしながら、横方向により小さなエネルギ吸収冷却器１３４は十分な冷却をもたらさず、遮蔽ゾーンに結合部位６４に中間種類のマイクロ構成部品８４が接着するのを防止するのに小さすぎる遮蔽ゾーンしか形成しないまたは形成できないので、したがって、横方向により小さな冷却器１３４を伴う各部位は、第２のスラリー７４の導入に際して中間種類のマイクロ構成部品８４によって充填される。
【００６３】
図５Ｍは、支持体６０がエネルギに曝されていない、またはどのような冷却器も遮蔽ゾーンを作り出すのに不十分なレベルのエネルギ（図示せず）にしか曝されていないときの、支持体６０に適用される最終マイクロ構成部品８４を有する最終スラリー７６の適用を示す。これによって、最も広い冷却器１３２および１３６を伴う各結合部位６２および６８が、最終スラリー７６の導入に際して最終マイクロ構成部品８６を受けることが可能になる。
【００６４】
図６ａ〜６ｄは、エネルギが熱反応性流体７２の局所的冷却を生じさせるように選択的に適用される本発明の様々な別の実施形態を示す。図６ａに示すように、支持体６０に結合部位６２、６４、６６および６８が設けられる。この実施形態では、支持体６０は、突起部１５２を有するパターン化された冷却ブロック１５０を備える接触冷却器１４８を使用してなど、固体形態の冷却材料を選択された結合部位６２および６６に近接して支持体６０と接触して適用することによって冷却される。パターン化される冷却ブロック１５０の突起部１５２は、上記で説明したように遮蔽ゾーン９２および９４の形成を可能にするように結合部位６２および６６に近接して支持体６０を選択的に冷却する。
【００６５】
図６ｂは、各々が液体１４０を伴う結合部位６２、６４、および６６を有する支持体６０を冷却するために、突起部１５２を有するパターン化された冷却ブロック１５０を備える接触冷却器１４８を使用する選択的結合部位６２の冷却を示す。
【００６６】
そのような接触冷却器１４８は多くの形態を取ることができることは理解されるであろう。例えば、図６ａおよび６ｂに示す種類の冷却ブロック１５０は、支持体６０と接触し、固定されたパターンの突起部１５２を使用して支持体６０を冷却するようになされた隆起する領域の形態の突起部１５２を有する圧盤、ロール、または他の冷却表面の形態を取る。
【００６７】
図６ｃは、支持体６０と接触し、結合部位６２および６６と近接する突起部１５２を有する冷却ブロック１５０の異なる実施形態を示す。この実施形態では、突起部１５２は選択可能にアドレス可能な、要求に応じて突起部１５２を支持体６０と接触させかつ接触を解くアクチュエータ１５４を有する。このようにすると、多数の組立サイクル中、支持体６０はブロック１５０および支持体６０のどちらも移動させることなく動的に調整されるパターンで冷却することができる。図示のこの実施形態では、突起部１５２は、要求に応じて突起部１５２を支持体６０と選択的に接触させまたは接触を解くことができる電気的に作動可能なマイクロモータまたは圧電アクチュエータなどの選択的にアドレス可能なアクチュエータを有する。
【００６８】
図６ｄは、突起部１５２を有する冷却ブロック１５０を使用する選択的部位の冷却を示す。この実施形態では、突起部１５２は、支持体６０上の冷却領域のパターンの動的調整を可能にするように、選択的に作動可能な冷却器１５６を組み込むようになされている。
【００６９】
図７は、冷却を選択的に支持体６０に適用し、かつそれによって上記で説明したように選択的な組立ができるように遮蔽ゾーンの形成を可能にするように熱反応性流体７２に適用することができる、構造体を組み立てるための装置１５８の一実施形態を示す。図７は、大量生産に適した巻取りウエブベースの連続製造プロセスの使用も示す。この実施形態では、供給部１６０がその上に結合部位の配列（図示せず）を有する支持体６０の連続ウエブを供給する。支持体６０のこのウエブは、第１のローラ１６２を通過する。第１のローラ１６２は熱伝達ローラであり、接触するときに支持体６０の選択された領域の冷却が可能である。この点に関して、第１のローラ１６２は、第１のローラ１６２に冷却された領域の所望のパターンを供給することができるペルチェ型式の冷却器または他の冷却源などの第１のパターン冷却器１６４によって選択的に冷却されるようになされている。動作では、第１のパターン冷却器１６４は、第１のローラ１６２が回転するとき、エネルギ９０ａのパターンを第１のローラ１６２に供給する。支持体６０のウエブが第１のローラ１６２と係合するとき、冷却９０の対応するパターンが第１のローラ１６２から支持体６０のウエブに伝達される。
【００７０】
支持体６０が冷却された後、支持体６０は第１の浴１６５を通過する。第１の浴１６５は熱反応性流体７２を収容する。熱反応性流体７２が支持体６０によって冷却されるとき、上記で説明したように遮蔽ゾーンが形成される。遮蔽ゾーンによって特定の部位が封鎖された支持体６０が第１のスラリー浴１６６を通過する。別法として、支持体６０は上記で説明したように、第１の浴１６５を通過するときに冷却することもできる。
【００７１】
第１のスラリー浴１６６は、熱反応性流体７２などの搬送流体７３内に第１のマイクロ構成部品８０などのマイクロ構成部品を有する第１のスラリー７０を収容する。この遮蔽ゾーンは、第１のマイクロ構成部品８０が選択された結合部位に係合するのを防止する。マイクロ構成部品８０は、マイクロ組立構造体１００を形成するように、遮蔽ゾーンによって保護されない結合部位に係合する。支持体６０が図７に示すシステム１５８の通過を継続するとき、支持体６０は、支持体６０から第１のスラリー７０の残留量を取り除く洗浄デバイス１６８を通過する。
【００７２】
支持体６０のウエブは、次いで少なくとも１つの中間ローラ１７０上を通る。図示の実施形態では、中間ローラ１７０は中間パターン冷却器１７２から冷却されたパターン領域９０ａを受け取り、選択的に支持体６０のウエブを冷却するようになされた別の熱伝達ローラを備える。支持体６０が冷却された後、支持体６０は中間スラリー浴１７４を通過する。中間スラリー浴１７４は、この実施形態では中間種類のマイクロ構成部品８２を含む熱反応性流体７２を備える搬送流体７３を有する。中間マイクロ構成部品８４は次いで、中間のマイクロ組立構造体１０２を形成するように、マイクロ組立構造体１００の結合部位に係合することができる。中間スラリー浴１７４に使用される熱反応性流体７２の種類は、第１のスラリー浴１６６で使用される搬送流体で使用される熱反応性流体の種類と同じであることも、または異なることもできる。
【００７３】
熱反応性流体７２が支持体６０によって冷却されるとき、上記で説明したように遮蔽ゾーンが形成される。これらの遮蔽ゾーンは中間マイクロ構成部品８４が選択された結合部位に係合するのを防止する。マイクロ構成部品８４は、マイクロ組立構造体１００を形成するように、遮蔽ゾーンによって保護されない結合部位に係合する。支持体６０が図７に示すシステム１５８の通過を継続するとき、支持体６０は、支持体６０から中間のスラリーの残留量を取り除く中間洗浄デバイス１７６を通過する。
【００７４】
支持体６０のウエブは次いで、最終のローラ１８０の上を通る。図示の実施形態では、最終ローラ１８０は、最終パターン冷却器１８２から冷却されたパターン領域９０ａを受け取り、選択的に支持体６０のウエブを冷却するようになされた別の熱伝達ローラを備える。支持体６０が最終ローラ１８０によって冷却された後、支持体６０のウエブは最終スラリー浴１８４を通過する。最終スラリー浴１８４は、熱反応性流体７２などの搬送流体７３内に少なくとも１つの最終種類のマイクロ構成部品８６を含む。しかしながら、最終スラリー浴１８４で使用することができる熱反応性流体７２は、第１のスラリー浴１６６または第２のスラリー浴１７４で使用される搬送流体と同じであることもまたは異なることもできることは理解されるであろう。
【００７５】
熱反応性流体７２が支持体６０によって冷却されるとき、上記で説明したように遮蔽ゾーンが形成される。これらの遮蔽ゾーンは最終種類のマイクロ構成部品８６が選択された結合部位に係合するのを防止する。マイクロ構成部品８４は、最終マイクロ組立構造体１０４を形成するように、遮蔽ゾーンによって保護されていない結合部位に係合する。支持体６０が図７に示すシステム１５８を通る移動を継続するとき、支持体６０は、最終マイクロ組立構造体１０４から最終スラリーの残留量を取り除く最終洗浄デバイス１８６を通過する。支持体６０および最終マイクロ組立構造体１０４は次いで、組立後処理ステーション２２０へ移動し、そこで支持体６０およびマイクロ組立構造体１０４は、例えば、支持体６０をマイクロ組立構造体１０４から分離することによって、あるいはそうではなく最終マイクロ組立構造体１０４を包装しまたは処理することによって、使用のためにさらに処理される。
【００７６】
エネルギのパターンが支持体６０に伝達された後、それらは周囲物体によって加熱されるので有限の寿命を有する「クールスポット(cool spot)」が支持体６０上に形成されることは理解されるであろう。クールスポットは、主としてクールスポットと熱反応性流体７２を含む周囲物体との温度差によって決まる速度で加熱される。クールスポットの寿命を延長するために、遮蔽ゾーン９２を形成するために要求される冷却量を最小限にし、他方同時に、冷却スポットとその周囲物体間の温度差を減少させるように、熱反応性流体７２を、熱反応性搬送流体７２が液体からゲルに遷移する遷移温度などの、熱反応性搬送流体７２の粘性が著しい変化を行うまたは粘性の遷移を行う遷移温度よりわずかに高い温度で供給することが有利な場合がある。
【００７７】
支持体上の選択された結合部位に対応する遮蔽ゾーンを形成するために選択的に支持体６０を冷却する別の実施形態を図８Ａ〜８Ｂに示す。図８Ａに示すように、この実施形態では、熱伝達ローラ１６２、１７０および１８０を含まない連続プロセスが提供される。その代わりにこの実施形態では、第１のパターン冷却器１６４、中間パターン冷却器１７２、および最終パターン冷却器１８２が直接支持体を冷却するようになされている。図８Ａにも示すように、この実施形態では、中間スラリーに含まれる熱反応性流体７２が所望の遮蔽ゾーンを形成できるように、中間パターン冷却器１７２が支持体６０を直接冷却するのが示されている。
【００７８】
別法として、パターン冷却器１６４、１７２または１８２のいずれかが、電気的にアドレス可能な冷却要素のアレイを備えることもできる。例えば、本発明の方法で使用するための電気的にアドレス可能な冷却要素の典型的なアレイには、電気エネルギをジュール効果を介して冷却効果に変換する、複数の隣接する微小なペルチェ型式の冷却要素が含まれる。そのような熱ヘッドは、支持体６０が、第１のローラ１６２、中間ローラ１７０、または最終ローラ１８０などの熱伝達ローラを横切って移動するとき、支持体６０をパターン化された様式で冷却するために熱を支持体６０から伝達することができるように支持体６０と接触して、またはそれに極めて近接して使用することができる。
【００７９】
図８Ｂは、支持体６０を直接的に冷却するようになされたローラ１９１を備える第１のパターン冷却器１６４などのパターン冷却器の一実施形態を示す。図８Ｂに示すようにこの実施形態では、ローラ１９１の表面１９５近くに配置されるペルチェ型式の冷却要素などの選択的にアドレス可能な冷却器１９３ａおよび１９３ｂのパターンによってローラ１９１が適応されている。ローラ１９１の表面１５５は、支持体６０が第１の流体浴１６５を通過する前にまたは通過するときに支持体６０と接触する。図示の実施形態では、冷却器１９３ａは活性であり支持体６０の冷却を行っており、一方冷却器１９３ｂは、インタラクティブであり支持体６０を冷却しない。したがって、支持体６０が第１の流体浴１６５内に移動するとき、上記で説明したように冷却された支持体６０の第１の流体浴１６５内の領域の熱反応性流体７２は遮蔽ゾーンを形成し、一方、他の領域では遮蔽ゾーンは形成されない。
【００８０】
さらに別の実施形態では、ペルチェ型式の冷却器のアレイまたは別の冷却器のアレイなどの、支持体６０によって使用される通路を横切って配設される直線アレイの冷却要素を備える任意のパターン冷却器１６４、１７２および１８２を移動の通路を横切って設けることができる。図７および図８Ａ〜８Ｂに関して説明した方法は、非連続プロセスでも実施できることは理解されるであろう。例えば、図９に示すように、支持体６０の区画の個々のシートは、システム１５８を順次または非順次プロセスで通過する圧盤１９０上に設けることができる。圧盤１９０は、支持体６０をマイクロ組立中保持しかつ位置決めすることができる任意の剛体のまたは柔軟性のある構造体を備えることができる。圧盤１９０は、コンベアシステムによって移動させることができ、あるいは自己推進および／または自己案内することもできる。図示の実施形態では、上面１９２、１９４および１９６をそれぞれ直接冷却するパターン冷却器によって支持体６０、マイクロ組立構造体１００、および少なくとも１つの中間マイクロ組立構造体１０２にエネルギを加えることができる。
【００８１】
しかしながら図１０に示す別の実施形態では、裏面１９８、２００または２０２をそれぞれ冷却し、それらが次いで熱反応性流体に曝されるとき遮蔽ゾーンの選択された配列を形成できるように、上記で説明したように遮蔽ゾーンを形成するように熱反応性流体を冷却するために、支持体６０、マイクロ組立構造体１００、および少なくとも１つの中間マイクロ組立構造体１０２に異なる量の冷却を加えるパターン化された接触冷却器２０６を圧盤１９０に適用することができる。
【００８２】
別の実施形態では、支持体６０の個々のシートは、圧盤１９０なしでマイクロ組立構造体を形成するために、装置１５８の任意の上記で説明した実施形態を通過させることができる。例えば個々のシートは、ベルトドラムまたは他の搬送システムを限定ではなく含む任意の知られたコンベアシステムを使用して装置１５８を通過させることができる。
【００８３】
図１１Ａ〜１１Ｈは、この実施形態では赤、緑および青色の電気泳動ビーズまたは２色(bichromic)ビーズの組合せを備えるカラー表示要素を有するカラー表示器を形成するための装置１５８の一実施形態の用途を示す。図１１Ａは、マイクロ組立プロセスを通る支持体６０の移動を示し、一方図１１Ｂは、支持体６０およびマイクロ構成部品８０〜８４の組立前の支持体６０の断面２１２のトップダウン図を示す。図１１Ｃは、第１の処理ステップ後の支持体６０の断面２１２のトップダウン図を示す。
【００８４】
図１１Ａを参照すると、組立プロセスの第１のステップでは、支持体６０は熱反応性流体を収容する第１の流体浴１６５を通過する。パターン冷却器（図示せず）が緑のマイクロカップ部位２１６、青のマイクロカップ部位２１８の各々に近接してエネルギのパターンを加える。図１１Ｃを見れば分かるように、これが緑のマイクロカップ部位２１６および青のマイクロカップ部位２１８に近接する遮蔽ゾーン９２および９４のパターンの形成を生じさせる。
【００８５】
第１のスラリー浴１６６が、赤のマイクロビーズ２３０を有する搬送流体７３の第１のスラリー７０を支持体６０に適用する。第１のスラリー１６６が適用されるとき、赤のマイクロビーズ２３０は赤のマイクロカップ部位２１４に結合する。図１１Ｄは、マイクロカップ部位２１４の各々を充填する赤のマイクロビーズ２３０のアレイを有する完成した第１のマイクロ組立構造体１００の上面図を示す。
【００８６】
このようにして第１のマイクロ組立構造体１００が形成される。マイクロ組立構造体１００は次いで、どのような残留未結合の赤のマイクロビーズ２３０も取り除くために洗浄機１６８内で洗浄される。遮蔽ゾーン９２および９４を形成することができたエネルギは次いで、続いて別の遮蔽ゾーンが第１のマイクロ組立構造体１００に適用できるように取り除かれ、または消散させることができる。
【００８７】
図示の実施形態では、第１のマイクロ組立構造体１００から赤のマイクロビーズ２３０が取り除かれた後、冷却領域の新たなパターンが第１のマイクロ組立構造体１００に形成され、第１のマイクロ組立構造体１００は、この実施形態では熱反応性流体７２内に緑のマイクロビーズ２３２を含む中間マイクロ構成部品を有する中間スラリー浴１７４内に曝され、図１１Ｄに示すように青のマイクロカップ部位２１８に近接して中間の遮蔽ゾーン９６の形成を生じさせる。
【００８８】
緑のマイクロビーズ２３２は、赤のマイクロカップ部位２１４が赤のマイクロビーズ２３０によって占有されているため赤のマイクロカップ部位２１４に係合することが妨げられ、かつ青のマイクロカップ部位２１８が遮蔽ゾーン９６によって遮蔽されているので青のマイクロカップ部位２１８に係合することからも妨げられる。したがって、図１１Ｅ、１１Ｆおよび１１Ｇに示すように、中間スラリー７４が第１のマイクロ組立構造体１００および遮蔽ゾーン９６に適用されている間、緑のマイクロビーズ２３２は支持体６０上に緑のマイクロビーズのパターンを形成するように緑のマイクロビーズカップ部位２１６に係合し、中間マイクロ組立構造体を生み出す。
【００８９】
図１１Ｇにも示すように、組立の後中間マイクロ組立構造体１０２は次いで、どのような未結合の緑のマイクロビーズ２３２も取り除くために中間洗浄機１７６によって洗浄される。洗浄中この中間遮蔽ゾーン９６は、洗浄中未結合の緑のマイクロビーズ２３２が青のマイクロカップ部位２１８に係合しないように保存される。支持体６０上に形成される冷却領域のパターンは、結合部位の青のマイクロカップ部位２１８が青のマイクロビーズ２３４を受けることができるように遮蔽ゾーン９６が消滅できるように、取り除かれまたは消散するままにされる。最終スラリー浴１８４が青のマイクロビーズ２３４および搬送流体７３を有する最終スラリー７６を中間マイクロ組立構造体１０２に適用する。青のマイクロビーズ２３４は、赤のマイクロカップ部位２１２、および緑のマイクロカップ部位２１４に係合することが、それらがそれぞれ赤のマイクロビーズ２３０、および緑のマイクロビーズ２３２によって占有されているので阻止される。したがって、図１１Ｈに示すように、青のマイクロビーズ２３４のパターンは、支持体６０に青のマイクロビーズ２３４のパターンを形成するように、残っている占有されていないマイクロカップ部位、青のマイクロカップ部位２１８に係合し、この結果最終のマイクロ組立構造体１０４が形成される。最終マイクロ組立構造体１０４は次いで、どのような残留未結合の青のマイクロビーズ２３４も取り除くために洗浄され、次いで乾燥、結合、積層、または集積表示器構成部品として満足に使用するための最終マイクロ組立構造体を組み立てるなどのステップを含むことができる後処理２２０に供される。
【００９０】
本発明のどのような実施形態においても、マイクロ構成部品が結合部位に係合するように配置されるであろう大きなリスクが存在するものの、冷却が遮蔽ゾーンの形成を可能にするであろう状況下で行われる限り、熱反応性流体の冷却を組立プロセスの前もしくはその最中、および／または洗浄プロセスの前もしくはその最中の任意のときに実施できる。したがって例えば、熱反応性流体７２および第１の種類のマイクロ構成部品８０を含む搬送流体７３を有する第１のスラリー７０が適用される図１２の実施形態では、熱反応性流体を支持体に適用するステップ（ステップ１０５）は省略することができる。これは、この実施形態では、支持体６０は第１のスラリー７０が適用される（ステップ１０８）の前に支持体６０が選択的に冷却される（ステップ１０７）からである。これによって第１のマイクロ構成部品８０が選択された結合部位に結合する大きなリスクが存在する前に遮蔽ゾーンを形成することができる。このようにすると、中間組立および最終プロセスを短縮できるように、ステップ１１３および１１８もステップ１１５および１２０にそれぞれ統合することができる。
【００９１】
上記で示した様々な図で、遮蔽ゾーン９２、９４および９６は例示の目的で定義される形状を有して示されてきたが、これらの形状は限定ではない。遮蔽ゾーンは、マイクロ構成部品の選択された結合部位への結合に対する、そのような結合を防止するのに最小源の抵抗さえもたらせば十分である。例えば、いくつかの実施形態では、結合部位の部分的な封鎖で十分である可能性がある。配位子または他の生物学的な結合部位が使用される別の例では、配位子の受容部位を単に封鎖またはマスクすることで十分である可能性がある。
【００９２】
さらに、上記で示した実施形態で、遮蔽ゾーンはそこに結合されたマイクロ構成部品を有さない開いた結合部位用にのみ提供されるとして示されてきている。これも限定ではなく、本発明はマイクロ構成部品によって占有される結合部位に近接する遮蔽ゾーンの形成を可能にするように実施することができる。
【００９３】
これは例えば、そのようなマイクロ構成部品を引き続く組立ステップ中の損傷から保護するために行うことができる。
【００９４】
本発明で使用される術語冷却する、冷却および選択的に冷却は、支持体６０に存在する温度勾配の相対的尺度であることもさらに理解されるであろう。この点に関して、本明細書での方法によって冷却されると説明された領域は、冷却のための選択された領域が、支持体の別の部分の上昇した温度に対して相対的に冷たくなるであろうように、支持体の他の領域に熱を加えることによっても提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１ａ】流体自己組立用に先行技術で知られている方法を示す図である。
【図１ｂ】流体自己組立用に先行技術で知られている他の方法を示す図である。
【図１ｃ】流体自己組立用に先行技術で知られている他の方法を示す図である。
【図１ｄ】流体自己組立用に先行技術で知られている他の方法を示す図である。
【図１ｅ】流体自己組立用に先行技術で知られている他の方法を示す図である。
【図２ａ】本発明の方法の一実施形態の流れ図である。
【図２Ｂ】いくつかの異なる種類のマイクロ構成部品を組み立てるのに使用する、本発明の方法の別の実施形態の流れ図である。
【図２Ｂ１】いくつかの異なる種類のマイクロ構成部品を組み立てるのに使用する、本発明の方法の別の実施形態の流れ図である。
【図２Ｂ２】いくつかの異なる種類のマイクロ構成部品を組み立てるのに使用する、本発明の方法の別の実施形態の流れ図である。
【図３ａ】図２ａおよび２Ｂの方法による流体自己組立を示す図である。
【図３ｂ】図２ａおよび２Ｂの方法による流体自己組立を示す図である。
【図３ｃ】図２ａおよび２Ｂの方法による流体自己組立を示す図である。
【図４】第１のマイクロ組立構造体を形成するように、支持体に対する第１の種類のマイクロ構成部品の組立を示す図である。
【図５ａ】１組の冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５ｂ】１組の冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５ｃ】１組の冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５ｄ】１組の冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５ｅ】１組の冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５ｆ】１組の冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５ｇ】１組の冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５Ｈ】１組の異なる冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５Ｉ】１組の異なる冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５Ｊ】１組の異なる冷却器が選択された結合部位に近接する支持体内に組み込まれた、本発明の実施形態を示す図である。
【図５Ｋ】１組の異なる冷却器を有する支持体の別の実施形態を使用するマイクロ組立を示す図である。
【図５Ｌ】１組の異なる冷却器を有する支持体の別の実施形態を使用するマイクロ組立を示す図である。
【図５Ｍ】１組の異なる冷却器を有する支持体の別の実施形態を使用するマイクロ組立を示す図である。
【図６ａ】搬送流体の局所的冷却を起こさせるようにエネルギが選択的に加えられる、本発明の様々な別の実施形態を示す図である。
【図６ｂ】搬送流体の局所的冷却を起こさせるようにエネルギが選択的に加えられる、本発明の様々な別の実施形態を示す図である。
【図６ｃ】搬送流体の局所的冷却を起こさせるようにエネルギが選択的に加えられる、本発明の様々な別の実施形態を示す図である。
【図６ｄ】搬送流体の局所的冷却を起こさせるようにエネルギが選択的に加えられる、本発明の様々な別の実施形態を示す図である。
【図７】支持体の部分が選択的に冷却され、それによって選択的な組立ができるようにマイクロ構成部品をその中に有する熱反応性流体を冷却する、マイクロ組立構造体を組み立てるための装置の一実施形態を示す図である。
【図８Ａ】支持体の部分が選択的に冷却され、それによって選択的な組立ができるようにマイクロ構成部品をその中に有する熱反応性流体を冷却する、マイクロ組立構造体を組み立てるための装置の一実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】支持体を選択的に冷却するように適用される、パターン化された冷却器の一実施形態を示す図である。
【図９】冷却を選択的に支持体に加えることができ、それによって選択的な組立ができるようにマイクロ構成部品をその中に有する熱反応性流体に冷却を加えることができる、マイクロ組立構造体を組み立てるための装置の一実施形態を示す図である。
【図１０】冷却を選択的に支持体に加えることができ、それによって選択的な組立ができるようにマイクロ構成部品をその中に有する熱反応性流体に冷却を加えることができる、マイクロ組立構造体を組み立てるための装置の一実施形態を示す図である。
【図１１Ａ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１１Ｂ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１１Ｃ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１１Ｄ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１１Ｅ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１１Ｆ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１１Ｇ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１１Ｈ】表示器の組立における、本発明の一実施形態の用途または本発明の方法および装置を示す図である。
【図１２】第１のマイクロ組立構造体を形成するように、支持体に対する第１の種類のマイクロ構成部品の組立を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０  基板、２０  結合部位、２２  結合部位、２４  結合部位、２５  結合部位、２６  結合部位、２７  電極、２８  結合部位、２９  流体、３２  冷却反応性搬送流体、３４  液体、３６  表面、４０  第１の種類のマイクロ構成部品、４２  第２の種類のマイクロ構成部品、４７  マイクロ構成部品、４８  疎水性表面、４９  マイクロ構成部品、５１  マイクロ構成部品、５２  マイクロ構成部品、６０  支持体、６２  結合部位、６４  結合部位、６６  結合部位、６８  結合部位、７０  第１のスラリー、７２  熱反応性流体、７３  搬送流体、７４  中間スラリー、７６  最終スラリー、８０  第１の種類のマイクロ構成部品、８２  中間の種類のマイクロ構成部品、８４  中間の種類のマイクロ構成部品、８６  最終の種類のマイクロ構成部品、８８  液体係合表面、９０  冷却材料、９０ａ  冷却された領域のパターン、９１  冷却部材、９２  遮蔽ゾーン、９４  遮蔽ゾーン、９８  遮蔽ゾーン、１００  マイクロ組立構造体、１０２  中間組立構造体、１０４  最終マイクロ組立構造体、１０５  支持体準備ステップ、１０６  搬送流体供給ステップ、１０７  搬送流体冷却ステップ、１０８  第１のスラリー適用ステップ、１０９  第１のスラリー取り除きステップ、１１０  冷却停止ステップ、１１１  さらなる組立を判断するステップ、１１２  最後の組立を判断するステップ、１１３  熱反応性流体を適用するステップ、１１４  熱反応性流体冷却ステップ、１１５  最終スラリー適用ステップ、１１６  熱反応性流体取り除きステップ、１１７  冷却停止ステップ、１１８  熱反応性流体適用ステップ、１１９  冷却ステップ、１２０  中間スラリー適用ステップ、１２１  中間スラリー取り除きステップ、１２２  冷却停止ステップ、１３２  冷却器、１３４  冷却器、１３６  冷却器、１３８  冷却器、１４０  液体、１４１  液体冷却器、１４２  冷却器、１４３  インダクタ、１４４  キャパシタ、１４４  インダクタ、１４６  冷却器、１４７  キャパシタ、１４８  接触冷却器、１５０  冷却ブロック、１５２  突起部、１５４  選択的にアドレス可能なアクチュエータ、１５６  選択的に作動可能な冷却器、１５８  マイクロ組立構造体を組み立てるための装置、１６０  供給部、１６２  第１のローラ、１６４  第１のパターン冷却器、１６５  熱反応性搬送流体を収容する第１の浴、１６６  第１のスラリー浴、１６８  洗浄デバイス、１７０  中間ローラ、１７２  中間パターン冷却器、１７４  中間スラリー浴、１７６  中間洗浄デバイス、１８０  最終ローラ、１８２  最終パターン冷却器、１８３  レーザ熱プリントヘッド、１８４  最終スラリー浴、１８５  チャンネル、１８６  最終洗浄デバイス、１８８  組立後処理ステーション、１９０  圧盤、１９１  ローラ、１９２  圧盤の上面、１９３ａ  冷却器、１９３ｂ  冷却器、１９４  圧盤の上面、１９６  圧盤の上面、１９８  圧盤の裏面、２００  圧盤の裏面、２０２  圧盤の裏面、２０６  パターン接触冷却器、２１０  マイクロカップ部位、２１２ａ  断面、２１４  赤のマイクロカップ部位、２１６  緑のマイクロカップ部位、２１８  青のマイクロカップ部位、２２０  後処理ステップ、２３０  赤のマイクロビーズ、２３２  緑のマイクロビーズ、２３４  青のマイクロビーズ。
【図１ａ】
2008525206.tif 000003
【図１ｂ】
2008525206.tif 000004
【図１ｃ】
2008525206.tif 000005
【図１ｄ】
2008525206.tif 000006
【図１ｅ】
2008525206.tif 000007
【図２ａ】
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【図２Ｂ１】
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【図２Ｂ２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図５Ｋ】
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【図５Ｌ】
2008525206.tif 000026
【図５Ｍ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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