專利名稱：電磁驅動多色顯示裝置、顯示書寫裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顯示書寫裝置，由其涉及一種可由電磁驅動的多色彩顯示裝置、顯示書寫裝置及其制造方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的書寫裝置包括黑板、筆記本等，前者因需要利用粉筆而造成粉塵飛揚，后者則需要不斷更換紙張。多年來，人們一直致力于開發(fā)無需粉筆或不需更換紙張的書寫裝置。目前市場上有幾種可反復使用的顯示書寫裝置，如用于孩童玩具上的磁泳裝置，是利用磁性粒子和白色粒子作對比，筆尖有塊磁鐵，利用磁場書寫，可在白色的背景上產生黑色圖案。這種裝置雖然簡單，但有幾個缺點，例如(1)不易局部修改，如果有書寫或繪畫錯誤，就需要消除整個畫面，重新開始；(2)色彩單調而且難以書寫細線條，顏色通常僅為黑白兩色，雖然可將多塊兩色板拼在一起以產生三種以上顏色，但每個單獨的拼接區(qū)域仍限為雙色；(3)整個裝置較厚，沒有紙張的輕便感；(4)因需封裝懸浮磁性粒子和白色粒子的液體，大面積裝置難以制作。
美國專利5,057,363公布了一種微包容的磁泳顯示書寫裝置，如圖1所示，包括基板1、顯示層2、透明保護層3以及書寫用的磁鐵筆4，在顯示層2中有多個包容微球20，在微球20內部含有磁性粒子201和非磁性粒子。
雖然該技術可改良傳統(tǒng)磁泳裝置的部分缺點，如可大面積制作，但其他性能仍有待提高。
另一類書寫裝置是利用電場驅動的，如美國專利5,351,143和5,117,297公布了一種以分散于高分子的液晶為基體的書寫裝置，這類裝置可以顯示兩色，但對比度不高，而且需要高電壓和額外的電阻層來保持書寫的圖案。
近年來，電泳顯示因為它的高對比度、圖象雙穩(wěn)性(也就是說，在電場撤去后，電場驅動所得到的圖象仍能保持相當長的一段時間)，逐漸得到人們重視，美國專利6,473,072描述了以電場驅動的微包容電泳顯示書寫裝置，如圖2所示，其包括帶有導電層11的下層基材1、顯示層2、保護層3以及與導電層11相連的用于書寫的電場筆4’，在筆尖與顯示層2接觸移動時，電場使包容微球中的帶電顯色粒子發(fā)生移動，而隨之形成兩色。但其要形成多種顏色的書寫裝置，則需要相當復雜的結構和流程。
已公布的美國專利申請20030132908提出了多粒子的電泳分散液，利用不同粒子在不同電場下的遷移率，可通過改變電場幅度而顯示不同顏色。但這種技術實現(xiàn)起來將十分困難，不僅粒子的不同場效應遷移率難以控制，而且由于粒子電荷和遷移率都存在一定的分布，從而產生相互交叉，使不同顏色的對比效果較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種可顯示多種顏色的，由電磁驅動的顯示裝置、顯示書寫裝置及其制造方法，可分別在電場與磁場作用下進行多種顏色的書寫與顯示，并且適用于大規(guī)模的生產制造。
本發(fā)明提供一種電磁驅動多色顯示裝置，包括帶有導電層的基材、形成于基材上的顯示層，以及形成于顯示層之上的保護層，所述顯示層中包含有多個包容微球，其特征在于所述的包容微球中包括磁場控制粒子，可在磁場作用下發(fā)生移動；第一電場控制粒子，可在電場作用下發(fā)生移動；第二電場控制粒子，可在所述電場作用下發(fā)生與所述第一電場控制粒子方向相反的移動；其中，所述磁場控制粒子與電場控制粒子之間的顏色各異，同一包容微球中的第一電場控制粒子與第二電場控制粒子之間的顏色各異。
本發(fā)明進而提供一種電磁驅動多色顯示裝置的制造方法，其特征在于包括如下步驟選取顏色各異的磁場控制粒子與第一電場控制粒子及第二電場控制粒子；將磁場控制粒子進行表面化學改性；將第一電場控制粒子與第二電場控制粒子進行表面高分子修飾；
將所述磁場控制粒子與第一及第二電場控制粒子混合，并加入電泳粒子電荷控制劑，形成三色粒子懸浮液；利用所述懸浮液制備多個包容所述懸浮液的包容微球，并將其分散于分散液中形成顯示材料；根據(jù)顯示層的設計體積，利用涂布儀控制所述顯示材料的用量，在導電基材上涂布顯示層成塊并固化；在顯示層上涂布一層保護層。
本發(fā)明還提供一種電磁驅動多色書寫顯示裝置，包括書寫襯板、顯示裝置、電路控制裝置，其中顯示裝置包括帶有導電層的基材、形成于基材上的顯示層，以及形成于顯示層之上的保護層，所述基材導電層與所述電路控制裝置相連，所述顯示層中包含有多個包容微球，其特征在于所述書寫裝置還包括電場筆，通過電連線與電路控制裝置相連；磁場筆；所述的電路控制裝置包括電場換向開關，具有正向、反向以及斷路控制；所述的包容微球中包括磁場控制粒子，可在磁場作用下發(fā)生移動；第一電場控制粒子，可在電場作用下發(fā)生移動；第二電場控制粒子，可在所述電場作用下發(fā)生與所述第一電場控制粒子方向相反的移動；其中，所述磁場控制粒子與電場控制粒子之間的顏色各異，同一包容微球中的第一電場控制粒子與第二電場控制粒子之間的顏色各異。
本發(fā)明提供的顯示裝置在電場與磁場的控制下，可以進行多種顏色的顯示，利用多塊連續(xù)的顯示區(qū)塊的組合，可以呈現(xiàn)出豐富多彩的色彩；本發(fā)明所提供的顯示裝置的制造方法不僅使磁場控制粒子與電場控制粒子很好的進行混合，而且適合于大規(guī)模制造生產的要求，制造出柔性薄型顯示裝置；本發(fā)明提供的顯示書寫裝置可以方便的切換電場換向，并同時提供電場筆與磁場筆的書寫輸入，在書寫筆與電場切換的聯(lián)合控制下，提供多種顏色的書寫顯示。總之，利用本發(fā)明，可以制造出可顯示多種顏色，利用電場和磁場驅動的柔性薄型顯示書寫裝置。


圖1為現(xiàn)有的磁泳顯示書寫裝置示意圖；圖2為現(xiàn)有的電泳顯示書寫裝置示意圖；
圖3為本發(fā)明所提的電磁驅動顯示書寫裝置結構示意圖；圖4為本發(fā)明所提的顯示裝置制造方法流程圖；圖5A-B為本發(fā)明所提的顯示層示意圖；圖6 A-B為本發(fā)明所提的柔性薄型電泳顯示裝置的俯視圖和剖面圖；圖7為本發(fā)明所提的電磁驅動顯示書寫裝置俯視示意圖；圖8為本發(fā)明所提含有電場換向開關的控制電路示意圖；圖9A-D為本發(fā)明所提書寫顯示過程示意圖；圖10A-D為應用本發(fā)明的第一實施例之書寫過程示意圖；圖11為本發(fā)明所提之帶有方塊的電場筆示意圖；圖12 A-B為本發(fā)明所提之多顯示區(qū)塊顯示裝置的俯視圖和剖面圖；圖13為應用本發(fā)明的第二實施例之書寫過程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明將電場和磁場驅動結合起來，提出一種可顯示多種顏色的柔性薄型顯示裝置與顯示書寫裝置及其制造方法。
如圖3所示，本發(fā)明所提供顯示書寫裝置結構示意圖，包括帶有導電層11的基材1、顯示層2、透明保護層3、磁場筆4、電場筆4’，以及電路控制裝置5。在顯示層2中，包容微球20內含有帶三種不同顏色粒子的介電分散液，其中兩種顏色粒子202、203通過電場控制顯色，另一種顏色粒子201通過磁場控制。
其中，上層保護層3、下層帶有導電層11的基材1、以及顯示層2、顯示層2中的多個包容微球20、包容微球中的磁場控制粒子201、電場控制粒子202、203，共同構成了本發(fā)明所提的顯示裝置。
其中導電層11用于與電場筆相連后，形成電場；基材1可承載顯示材料，保護層3用于保護顯示層2免于劃傷等損害，在顯示層2中的包容微球中，具有三色粒子，磁場控制粒子201可在磁場作用下發(fā)生定向移動，第一電場控制粒子202可在電場作用下發(fā)生定向移動，第二電場控制粒子203可在所述電場作用下發(fā)生與所述第一電場控制粒子202方向相反的移動。
為了保證顏色可以區(qū)分，其中，所述磁場控制粒子201與電場控制粒子202、203之間的顏色各異，同一包容微球中的第一電場控制粒子202與第二電場控制粒子203之間的顏色各異。
所述的顯示層既可以是一塊連續(xù)的顯示區(qū)域，也可以是多塊各自連續(xù)的顯示區(qū)域。一般在使用時，同一塊顯示區(qū)域中的包容微球的組分是相同的，以呈現(xiàn)三種色彩，不同的顯示區(qū)域之間的包容微球可以是不同的，也可以是部分相同的，例如，兩個顯示區(qū)中的包容微球中的磁場控制粒子顏色相同，但第一、第二電場控制粒子的顏色不同，這樣也可以起到區(qū)分顏色的作用。當然，實際的顏色粒子的選擇可以根據(jù)實際的使用需要而進行選擇，只要能夠起到區(qū)分的作用即可。
本發(fā)明進而提供一個一種電磁驅動多色顯示裝置的制造方法，其流程圖如圖4所示，首先選取顏色各異的磁場控制粒子與第一電場控制粒子及第二電場控制粒子(步驟401)；然后將磁場控制粒子進行表面化學改性(步驟402)；將第一電場控制粒子與第二電場控制粒子進行表面高分子修飾(步驟403)；將所述磁場控制粒子與第一及第二電場控制粒子混合，并加入電泳粒子電荷控制劑，形成三色粒子懸浮液(步驟404)；利用所述懸浮液制備多個包容所述懸浮液的包容微球，并將其分散于分散液中形成顯示材料(步驟405)；根據(jù)顯示層的設計體積，利用涂布儀控制所述顯示材料的用量，在導電基材上涂布顯示層成塊并固化(步驟406)；在顯示層上涂布一層保護層(步驟407)。
雖然磁泳裝置和電泳裝置都有相關的現(xiàn)有技術，但本發(fā)明并不是它們簡單的疊加。在本發(fā)明的介電分散液中，通過電場控制顯色的為介電粒子，而通過磁場控制的為金屬導電粒子。更具體說來，這種金屬導電粒子為微米級羰基金屬細粉。為了形成穩(wěn)定的介電分散液，本發(fā)明還提出了羰基金屬細粉的表面化學改性方法適用于本發(fā)明的羰基金屬細粉可以包括微米級鐵粉、鈷粉、鎳粉等鐵磁性物質。由于其導電性和高純度，在與電泳分散液混合后，表面不易帶電，這樣它們在電場下的遷移率極低。在電場驅動時，它們不會和電泳介電粒子交叉顯色，這樣，電泳介電粒子顏色的顯示就不會受到干擾。
羰基金屬細粉如果直接用于顯示分散液中，粒子與粒子之間相互吸引，可能凝結成團而造成顯示分散液的不穩(wěn)定，從而影響顯示效果和對比度。通過本發(fā)明的表而化學改性步驟，在羰基金屬細粉表面以共價鍵的形式，植入溶解于分散液溶劑的高分子鏈，由于高分子鏈之間的相互排斥，減少羰基金屬細粉的相互吸引。
表面化學改性方法的具體實施例可以采用美國專利5，035,803(Cohen等，1991年7月30日)公布的利用乙烯硅烷表面處理，然后利用自由基反應生長高分子鏈的方法。根據(jù)該原理，可制備本實施例所需的鐵粉分散液。具體實例如下在可加熱的混合器中，加入5.0克篩選過、粒徑＜1微米的羰基金屬細粉(德國BASF公司)，15.0克碳氫化合物溶劑Isopar G(美國ExxonMobil公司)，0.01克g帶甲基丙烯酸功能基團的鈦酸鹽KR133DS(美國Kenrich公司)，在500rpm的攪拌速度下混合30分鐘進行表面處理。在氮氣環(huán)境和冷凝回流裝置下，于上述混合物中加入3.0克月桂醇甲基丙烯酸酯(美國Aldrich公司)，26.5克碳氫化合物溶劑Isopar G(美國ExxonMobil公司)，加熱至70度，緩慢加入偶氮二異丁腈(美國Aldrich公司)0.02克(預先溶于0.5毫升甲苯)，反應8小時，就可得到10％(重量比)的鐵粉分散液。于上述分散液加入0.1％(重量比)高分子分散劑LP-1(美國Uniqema公司)可得到更為穩(wěn)定的鐵粉分散液。
電泳顯示早在七十年代由Ota發(fā)明，利用有色帶電粒子在電場下移動而顯色。美國專利6,194,488公開了用于電泳顯示的顏料粒子表面高分子修飾的化學方法，這一方法適合于無機和有機顏料粒子，包括二氧化鈦、二氧化鋅、二氧化硅、碳黑、氧化鐵、有機黃色顏料(Aiarylide yellow，Arylideyellow，Hansa yellow Benzidine yellow)、有機橙色顏料(Perinone Orange，Diarylide Orange)、有機藍色顏料(Ultramarine blue，Indanthrone blue)、有機紅色顏料(Anthraquinoid red，Perylene red)等。
本發(fā)明中，由于羰基金屬細粉呈深灰色或黑色，因此，另外選擇兩種電泳粒子(非黑色)，就可形成本發(fā)明的三色粒子。本實例中，運用上述公開的專利方法，采用白色二氧化鈦TiO2R706(美國DuPont公司)和有機藍色顏料260-6101(美國SunChemical公司)為原料，制備電泳分散液。有機藍色顏料分散液的制程如下藍色顏料首先經0.06％(重量比)偶氮類4，4’-azobis(4-cyanovaleric acid)鏈引發(fā)劑混合處理(美國Aldrich公司)；然后在高分子反應釜在加入如下組分20克鏈引發(fā)劑處理后的藍色顏料，50克戊氟代聚苯乙烯單體(美國Aldrich公司)，330克Isopar G(美國ExxonMobil公司)，在攪拌條件下，加熱至60度反應7小時，可制成5％(重量比)藍色的穩(wěn)定分散液。
對二氧化鈦TiO2(美國DuPont公司)選用同樣方法處理，可制得5％(重量比)的穩(wěn)定分散液。為了在最終書寫裝置中得到較強的白色，上述白色分散液進一步被離心濃縮，除去80％(重量比)的溶劑后，得到25％(重量比)白色分散液。
將鐵粉、二氧化鈦和有機藍色顏料分散液以1∶1∶1(重量比)混合，加入電泳粒子電荷控制劑0.1％(重量比)OLOA 371(美國Chevron公司)和0.2％(重量比)DMR Cobalt(德國Creanova公司)，這樣二氧化鈦和有機藍色顏料在分散液中分別帶負電荷和正電荷。這樣在電場作用下，二氧化鈦朝正向電極移動，有機藍色顏料朝負向電極移動，低遷移率的鐵粉僅在磁場下才移動。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明還提出一種便于大規(guī)模生產的方法。具體說來，利用涂布的方法生產顯示層和保護層，這樣生產流程簡便，還能降低整個書寫裝置的厚度。透明保護層含有與高分子基材折射率相近的無機納米材料，以提高保護層防刮傷能力，從而提高書寫裝置的使用壽命。
對于顯示層2的結構，如圖5所示。運用日本專利2551783公開的多種微包容電泳顯示技術(相位分離，表面聚合，表面淀積等)，可制備包容三種顏色粒子懸浮液的微球20，然后分散于高分子13液體或分散液中，利用涂布儀精確涂層或印刷。電泳顯示材料層2厚度可通過微球大小，涂層配方和涂層印刷速度等加以控制。商業(yè)用的涂布方法包括浸沾式(dip coating)，刮刀式(knife or blade coating)，狹縫模具式(slot-die coating)，滾筒式(rollcoating)等，涂層濕膜厚度通常在1-500微米之間，對電泳顯示屏應用來說，材料顯示層厚度在2-100微米較好，5-50微米更佳。微球在材料顯示層的分布可呈單層緊密排列，如圖5A所示；或多層緊密排列，如圖5B所示。
對于上述三粒子分散液的配方，本實例采用美國專利5，057，363的明膠一阿拉伯膠微包容方法，制得大小在10-100微米之間微球，分散于聚乙烯醇一聚丙烯酯水溶性粘合劑，運用刮刀式涂布方法制得多層緊密排列、加熱固化后厚度為50微米的多色顯示層。
在上層顯示材料的生產中，根據(jù)所需顯示層設計體積的大小，由涂布儀精確控制顯示材料的用量，在柔性導電基材1上，連續(xù)地涂布顯示層2成塊和固化，然后連續(xù)地涂布一層保護層3于顯示層2上；圖6A與圖6B分別是柔性薄型電泳顯示裝置的俯視圖和剖面圖。這里，柔性導電基材1包括金屬薄片或鍍有導電層的塑料薄膜，如Nippon Steel公司的不銹鋼薄片SUStype304系列、CPFilms公司的鍍鋁PET薄膜Liumalloy等，厚度范圍為50-500微米。
上層顯示材料中的保護層3不僅起著對顯示層的密封作用，還起著提高顯示層耐用性的作用，尤其在書寫過程中需要防止劃痕和刮傷。該粘合層須為一層透明硬膜，它的電阻率應大于107Ω-cm，并和下層控制電路材料相容。本發(fā)明中，采用了摻有納米顆粒的高分子材料為保護層，其基本組分包括高分子材料，納米材料和偶聯(lián)劑。保護層3的各組分重量比組成為高分子材料50-95％，納米顆粒2-45％，偶聯(lián)劑0.1-5％，高分子反應鏈引發(fā)劑0-5％。這里，高分子材料可為單體、齊聚體、聚合物、可以交聯(lián)的高分子，或它們的混合物，包括聚酯、聚氨酯、硅樹脂、丙烯酸酯、蜜胺樹脂和環(huán)氧樹脂等。納米材料選擇包括二氧化硅、二氧化鈦、硅酸鹽、二氧化鋅等，其顆粒大小應低于300納米，優(yōu)選1-50納米，更優(yōu)選1-20納米。偶聯(lián)劑包括硅烷(silane)、鈦酸鹽(titanate)和鋯酸鹽(zirconate)等，偶聯(lián)劑的作用是通過化學鍵合將納米粒子與粒子之間、粒子與高分子基體之間緊密地結合起來，從而有效地提高保護層性能。這種復合高分子涂層可以利用熱固化、紫外光或電子光束(e-beam)固化。對紫外光固化保護層來說，優(yōu)選偶聯(lián)劑含有多功能基團，至少含一個烷氧基團(alkoxy)和一個不飽和功能基團，如丙烯酸(acrylic)、丙烯酸酯(acrylate)、甲基丙烯酸酯(methacrylate)等，偶聯(lián)劑通過烷氧基團與納米粒子鍵合，通過不飽和功能基團與紫外光固化高分子鍵合。高分子反應鏈引發(fā)劑尤其是光引發(fā)劑在紫外光固化中相當重要，它包括膦氧化物(phosphine oxide)、二甲苯酮類(benzophenone)光引發(fā)劑等?；谕瑯釉恚景l(fā)明中的納米復合保護層制備可有其他多種方式，例如，可以首先制備含有多功能基團的納米粒子，然后直接將經修飾的納米粒子和高分子混合、固化。
本發(fā)明所采用的納米復合材料保護層可以為紫外光固化材料。在95.0克UVHC8558(美國GE公司)中，加入0.5克偶聯(lián)劑NZ39(美國Kenrich石油化學公司)和5.0克納米二氧化硅Aerosil R812S(德國Degussa公司)，利用商業(yè)用的普通攪拌機混合均勻。保護層可運用多種涂布方法，如刮刀式(knife or blade coating)，狹縫模具式(slot-die coating)，滾筒式(roll coating)等。對磁電泳顯示應用，在顯示層之上的保護層涂層濕膜厚度通常在5-100微米之間，本實施例保護層涂層濕膜厚度為10微米。涂布后，利用商業(yè)用具有250-360nm紫外光源、可發(fā)射750mJ/cm2的紫外燈(美國Fusion Systems公司)來固化保護層。上述步驟可重復而得到更厚的保護層。
本發(fā)明所采用的納米復合材料保護層還可以是熱固化材料。在100克硅樹脂溶液SHC5020(美國GE公司)中，加入0.2克偶聯(lián)劑LICA44(美國Kenrich石油化學公司)和2克納米二氧化硅Aerosil R972(德國Degussa公司)，利用商業(yè)用的普通攪拌機混合均勻。運用刮刀式涂布法，得到保護層涂層濕膜厚度為20微米。涂布后的熱固化條件為室溫10分鐘，然后在90度條件下加入60分鐘。
圖7為本發(fā)明所提之柔性薄型磁電泳顯示裝置俯視示意圖，包括書寫裝置的襯板100，柔性薄型電泳顯示裝置200，包括柔性基材1、顯示層2和保護層3(圖中為示)，電路控制裝置5，電場換向開關控制按鈕51(包括正極、負極和斷路)，連接電場筆4’和電路控制裝置的聯(lián)線45，電場筆4’，電場筆尖41，磁場筆4，磁場筆尖42(含磁鐵)。
書寫裝置的襯板100可利用眾多市場上現(xiàn)有的材料如木板，有機塑料板(包括聚氯乙烯PVC，聚酯PET，聚碳酸酯PC等)。電場筆4’形如普通筆，它的一端通過電路聯(lián)線45與電路控制裝置5的輸出終端相連，一端與導電電路筆尖41相連。電路筆尖41為柔軟性材料，如含有導電碳黑或石墨的軟性泡沫橡膠(美國Conductive Plastics公司)。磁場筆4的頂部內含有永久磁鐵材料，如美國GROUP ARNOLD公司的多種材料，包括鐵氧體類(ferrite)，稀土類(rare earth)等，雖然磁場筆的書寫可以不用接觸顯示裝置的保護層，理想的磁場筆尖仍為柔軟性材料，如泡沫塑料或橡膠。
其中，電場換向開關控制的電路5可如下設計，見圖8所示，包括電源52，限流電阻53，電場換向開關51，電路輸出終端54(與導電基材11相連)，電路輸出終端55(與電場筆的聯(lián)線45相連)。
這里的電源52可為電池或電源變壓裝置，電壓范圍為5-100伏。限流電阻53的目的是為了控制書寫裝置的電流，從而保證書寫裝置使用安全，它的電阻范圍為100KΩ-100MΩ，優(yōu)選1MΩ-20MΩ。
如圖9所示，磁電泳顯示書寫裝置的具體操作如下圖9A、在沒有電場情況下，顯示層中三色粒子相互混合，顯示層呈混合色；圖9B、通過選擇電場換向開關51，使電場筆4’為正極，基材導電層11接負極，當電場筆接觸到保護層3，帶負電的白色粒子203朝保護層上移，帶正電的藍色粒子202朝基材下移，電場筆寫到的地方呈白色；圖9C、通過選擇電場換向開關51，使電場筆4’為負極，基材導電層11接正極，當電場筆接觸到保護層3，帶正電的藍色粒子202朝保護層上移，帶負電的白色粒子203朝基材下移，電場筆寫到的地方呈藍色；圖9D、通過選擇電場換向開關51至斷路，當磁場筆4接近或接觸到保護層3，黑色鐵粉粒子201朝保護層3上移，電場筆寫到的地方呈黑色。
如圖10所示，為應用本發(fā)明的第一書寫實施例圖10A至B、通過選擇電場換向開關至斷路，用磁鐵塊42’作消除用具，如同“黑板擦”，當它接近或接觸到整個顯示層2的上層(保護層3)時，整個顯示層變成黑色26；圖10C、通過選擇電場換向開關，使電場筆為正極，當電場筆接觸到保護層，電場筆寫到的地方呈白色27；圖10D、通過選擇電場換向開關4，使電場筆為負極，當電場筆接觸到保護層，電場筆寫到的地方呈藍色28。
本發(fā)明還提供了一種涂改和書寫一體的電場筆，如圖11所示，電場筆4’可同時帶有筆尖41和方塊43。方塊43可作涂改用，如“橡皮擦”，也可直接用于畫方塊。筆尖41和方塊43都是導電材料，如含有導電碳黑或石墨的軟性泡沫橡膠。
下面說明應用本發(fā)明的第二書寫實施例，如圖12所示，分別為多顯示層塊顯示裝置的俯視圖和剖面圖。在上層顯示材料的生產中，在柔性導電基材1上，可涂布不同顯示層塊2A和2B，在此實施例中，顯示層2A含有黑色鐵粉、白色二氧化鈦和有機藍色顏料，顯示層2B含有黑色鐵粉、帶負電的無機鉻黃顏料DCC1003(加拿大Dominion Color公司)和帶正電的有機橙色顏料DCC7170(加拿大Dominion Color公司)，各粒子的表面化學修飾如前所述。在顯示層固化后，然后連續(xù)地涂布一層保護層3于顯示層2A和2B之上。對于區(qū)塊數(shù)量與各自顏色的確定，可以根據(jù)實際需要來選擇。
在書寫或者繪畫時，首先，通過選擇電場換向開關51至斷路，用磁鐵塊42’作消除用具，使整個顯示層變成黑色26。
通過選擇電場換向開關51，使電場筆4’為正極，在上部顯示層2A，用電場筆方塊43使顯示層呈白色27， 在下部顯示層2B，用電場筆方塊43使下部顯示層呈黃色29；通過選擇電場換向開關51，使電場筆4’為負極，在上部顯示層2A，用電場筆書寫藍色28，在下部顯示層2B，用電場筆畫橙色圖案30；最后，通過選擇電場換向開關51至斷路，用磁場筆分別書寫和繪畫31。
權利要求
1.一種電磁驅動多色顯示裝置，包括帶有導電層的基材、形成于基材上的顯示層，以及形成于顯示層之上的保護層，所述顯示層中包含有多個包容微球，其特征在于所述的包容微球中包括磁場控制粒子，可在磁場作用下發(fā)生移動；第一電場控制粒子，可在電場作用下發(fā)生移動；第二電場控制粒子，可在所述電場作用下發(fā)生與所述第一電場控制粒子方向相反的移動；其中，所述磁場控制粒子與電場控制粒子之間的顏色各異，同一包容微球中的第一電場控制粒子與第二電場控制粒子之間的顏色各異。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的電場控制粒子為介電粒子，所述的磁場控制粒子為金屬導電粒子。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述的金屬導電粒子為羰基金屬細粉。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的保護層為含有無機納米材料的有機復合材料，各組分重量比組成為高分子材料50-95％，納米顆粒2-45％，偶聯(lián)劑0.1-5％，高分子反應鏈引發(fā)劑0-5％。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于所述的高分子材料可為單體、齊聚體、聚合物，或它們的混合物，包括聚酯、聚氨酯、硅樹脂、丙烯酸酯和環(huán)氧樹脂等；納米材料的選擇包括二氧化硅、二氧化鈦、硅酸鹽、二氧化鋅等，其顆粒大小應低于300納米，優(yōu)選1-50納米，更優(yōu)選1-20納米；偶聯(lián)劑包括硅烷、鈦酸鹽和鋯酸鹽等。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的顯示層為一塊連續(xù)的顯示區(qū)域。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的顯示層為多塊各自連續(xù)的顯示區(qū)域。
8.一種電磁驅動多色顯示裝置的制造方法，其特征在于包括如下步驟選取顏色各異的磁場控制粒子與第一電場控制粒子及第二電場控制粒子；將磁場控制粒子進行表面化學改性；將第一電場控制粒子與第二電場控制粒子進行表面高分子修飾；將所述磁場控制粒子與第一及第二電場控制粒子混合，并加入電泳粒子電荷控制劑，形成三色粒子懸浮液；利用所述懸浮液制備多個包容所述懸浮液的包容微球，并將其分散于分散液中形成顯示材料；根據(jù)顯示層的設計體積，利用涂布儀控制所述顯示材料的用量，在導電基材上涂布顯示層成塊并固化；在顯示層上涂布一層保護層。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述的電場控制粒子為介電粒子，所述的磁場控制粒子為金屬導電粒子。
10.如權利要求8所述的裝置，其特征在于所述的金屬導電粒子為羰基金屬細粉。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述表面化學改性之步驟，可利用自由基反應生長高分子鏈的方式進行，以使所述磁場控制粒子穩(wěn)定分散于介電溶劑。
12.如權利要求8所述的裝置，其特征在于所述的顯示材料可以有多種，每一種都由所述的包容三色粒子懸浮液的包容微球構成，每一種所述懸浮液之間的電場控制粒子的顏色各異。
13.如權利要求8所述的裝置，其特征在于所述的在導電基材上涂布顯示層之步驟，是利用同一種所述顯示材料在一塊顯示區(qū)域連續(xù)涂布。
14.如權利要求8所述的裝置，其特征在于所述的在導電基材上涂布顯示層之步驟，是利用多種所述顯示材料在多塊顯示區(qū)域各自連續(xù)涂布。
15.一種電磁驅動多色書寫顯示裝置，包括書寫襯板、顯示裝置、電路控制裝置，其中顯示裝置包括帶有導電層的基材、形成于基材上的顯示層，以及形成于顯示層之上的保護層，所述基材導電層與所述電路控制裝置相連，所述顯示層中包含有多個包容微球，其特征在于所述書寫裝置還包括電場筆，通過電連線與電路控制裝置相連；磁場筆；所述的電路控制裝置包括電場換向開關，具有正向、反向以及斷路控制；所述的包容微球中包括磁場控制粒子，可在磁場作用下發(fā)生移動；第一電場控制粒子，可在電場作用下發(fā)生移動；第二電場控制粒子，可在所述電場作用下發(fā)生與所述第一電場控制粒子方向相反的移動；其中，所述磁場控制粒子與電場控制粒子之間的顏色各異，同一包容微球中的第一電場控制粒子與第二電場控制粒子之間的顏色各異。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于所述的電場控制粒子為介電粒子，所述的磁場控制粒子為金屬導電粒子。
17.如權利要求16所述的裝置，其特征在于所述的金屬導電粒子為羰基金屬細粉。
18.如權利要求15所述的裝置，其特征在于所述的電場筆包括電場筆尖，由柔軟導電材料構成；磁場筆包括磁場筆尖，磁場筆尖中含有磁鐵。
19.如權利要求15所述的裝置，其特征在于所述的電場筆一端具有由軟性導電材料構成的方塊。
20.如權利要求15所述的裝置，其特征在于所述的保護層為含有無機納米材料的有機復合材料，各組分重量比組成為高分子材料50-95％，納米顆粒2-45％，偶聯(lián)劑0.1-5％，高分子反應鏈引發(fā)劑0-5％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁驅動多色顯示裝置、顯示書寫裝置及其制造方法，顯示層中的包容微球中包括磁場控制粒子、第一電場控制粒子以及第二電場控制粒子，可在電磁場作用下發(fā)生移動，各種粒子的顏色各異，制備顯示材料時需將磁場控制粒子進行表面化學改性，并將電場控制粒子進行表面高分子修飾，加入電泳粒子電荷控制劑后形成三色粒子懸浮液，然后利用涂布儀控制所述顯示材料的用量，在導電基材上涂布顯示層成塊并固化，最后在顯示層上涂布一層保護層，書寫時利用電場換向開關選擇正向、反向以及斷路控制電場，通過電場筆與磁場筆的控制，在本發(fā)明的書寫顯示裝置上可以呈現(xiàn)出豐富多彩的色彩，而且適合于大規(guī)模制造生產的要求。
文檔編號G09F9/37GK1691093SQ20041003399
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權日2004年4月23日
發(fā)明者漳立冰, 陳宇 申請人:漳立冰, 陳宇