專利名稱：具有濾色器的改良的電泳顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電泳顯示器，其包括具有明確定義的形狀、尺寸、與縱橫比的隔離盒，且該盒以分散在溶劑中的帶電荷顏料微粒填充，并具有置于頂部透明導(dǎo)電膜的濾色器。
本發(fā)明
背景技術(shù)：
電泳顯示器(EPD)是基于影響懸浮在著色介電溶劑中的帶電荷顏料微粒的電泳現(xiàn)象制作的一種非發(fā)射性的裝置。于1969年首次提出這種電泳顯示器。這類顯示器通常包括具有電極的兩塊板，兩板彼此相對放置并由間隔物分隔開。至少其中一電極板是透明的。此種無源式電泳顯示器，需要用分別在頂部(觀察端)和底部的行電極和列電極來驅(qū)動顯示。相比之下，對于有源型電泳顯示器件，需要在底板上的薄膜晶體管陣列以及在頂部觀察基板上的普通且無圖案的透明導(dǎo)體板。電泳流體由著色的介電溶劑和分散的帶電荷顏料微粒組成，密封于二電極板之間。
當(dāng)在二電極之間施加一電壓差時，由于帶相反極性的極板吸引，使顏料微粒向該極板遷移。因此，顯示在透明板上的顏色(由選擇性地將極板充電所決定)，可為溶劑的顏色或是顏料微粒的顏色。將板的極性反轉(zhuǎn)會使得微粒反方向遷移，由此也將顏色反轉(zhuǎn)。不同的過渡色(灰度)是由透明極板的過渡顏料密度決定，并可通過控制電壓和充電時間來獲得。此種類型的反射式電泳顯示器不需要背景光。
美國專利No.6,184,856披露的一種透射式電泳顯示器，其中使用了背景光、濾色器以及具有兩個透明電極的基板。該電泳盒起光閥作用。在集聚狀態(tài)(collected state)下，該微粒排布用來將盒的水平區(qū)域覆蓋范圍最小化，以及使背景光通過該盒。在分布式的狀態(tài)(distributed state)中，該微粒排布用于來將像素的水平區(qū)域加以覆蓋，以及將背景光加以分散或吸收。然而，在此裝置中所使用的背景光與濾色器會消耗掉大量的能量，對于便攜式裝置，如個人數(shù)字處理裝置以及電子圖書是不適宜的。
現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)于不同像素或盒結(jié)構(gòu)的電泳顯示器記載，例如，分區(qū)式電泳顯示器(M.A.Hopper和V.Novotny，IEEE Trans.Electr.Dev.，Vol.ED 26，No.8，pp.1148-1152(1979))和微膠囊化的電泳顯示器(美國專利No.5,961,804和No.5,930,026)，而這些當(dāng)中的每一項各自均有如以下所述的問題。
在分區(qū)式(partition-type)的電泳顯示器中，兩電極之間具有數(shù)分隔物，以將其空間切割成較小的單元，阻止不需要的微粒運(yùn)動，諸如沉淀。然而，會在以下情況中遇到問題形成分區(qū)、以流體填充該顯示器、于顯示器中密封流體、以及使不同的懸浮色料彼此維持分離。
微膠囊化的電泳顯示器具有基本二維的微膠囊排列，其中各微膠囊具有由介電質(zhì)流體與帶電荷顏料微粒懸浮物(在視覺上與介電質(zhì)溶劑對比)所組成的電泳組分。該微膠囊通常是在水溶液中制備，為了達(dá)到一有用的對比率，其平均微粒尺寸相對較大(50-150微米)。大微粒尺寸會導(dǎo)致較差的抗刮痕性以及對于給定的電壓具有較慢的響應(yīng)時間，這是由于大膠囊需要介于兩相反電極間的較大間隙。再者，于水溶液中所制備的微膠囊的親水外殼，對于高濕度與溫度條件敏感。如果將微膠囊嵌埋于大量的聚合物基質(zhì)中以排除這些缺點，則該基質(zhì)的使用會導(dǎo)致響應(yīng)時間變長及/或?qū)Ρ榷冉档?。為改善其切換速率，這類電泳顯示器中常需要使用電荷控制劑。然而，水溶液中的微膠囊化方法，限制了可使用的電荷控制劑的種類。其他關(guān)于微膠囊系統(tǒng)的缺點包括較低的分辨率、和較差的的色彩表現(xiàn)能力。
最近，在共同未決的于2000年3月3日提交的美國專利No.09/518,488，于2001年1月11目提交的美國專利No.09/759,212,于2000年6月28日提交的美國專利No.09/606,654，以及于2001年2月15日提交的美國專利No.09/784,972中，披露了改良的電泳顯示器技術(shù)，于此一并作為參考。該改良的電泳顯示器包含具有明確定義的形狀、尺寸與縱橫比的隔離盒，且該盒以分散在溶劑中的帶電荷顏料微粒填充。該電泳流體被隔離且密封于每一個微形杯中。
事實上，該微形杯結(jié)構(gòu)可以使電泳顯示器的制備形式更為靈活，實現(xiàn)有效率的輥對輥連續(xù)制造過程。該顯示器可在如ITO/PET的連續(xù)網(wǎng)狀導(dǎo)電膜上制備，例如，(1)將輻射固化組分涂布于ITO/PET膜上，(2)用微模壓或光蝕刻方法制備微形杯結(jié)構(gòu)，(3)以電泳液體填充并密封該微形杯，(4)用其他導(dǎo)電膜層疊在該將經(jīng)密封的微形杯上，以及(5)將該顯示器件切割成所需的尺寸或形式用于裝配。
此電泳顯示器設(shè)計的一項優(yōu)點，是該微形杯壁實際上是一種將頂部與底部基板保持一固定距離的內(nèi)置式間隔物。微形杯顯示器的機(jī)械性能與結(jié)構(gòu)完整性顯著地優(yōu)于任何現(xiàn)有技術(shù)的顯示器，包括那些使用間隔物微粒所制造的顯示器。此外，用微形杯制備的顯示器，均具有理想的機(jī)械性能，包括當(dāng)顯示器被彎曲、卷攏、或受到來自諸如觸屏應(yīng)用的壓力形式時所具有的可靠的顯示性能。微形杯技術(shù)的使用也省去了需要邊緣密封粘合劑，邊緣密封粘合劑的使用會限制和預(yù)先限定顯示器面板尺寸以及限制預(yù)先確定區(qū)域內(nèi)的顯示器流體。在以任何方式切割、鉆孔、或用邊緣密封粘合劑方法制備的傳統(tǒng)顯示器件時，顯示器件中的顯示流體會完全泄漏。該受損傷的顯示器件將不再具有任何功能。相反地，在用微型杯技術(shù)所制備的顯示器件中，顯示流體密封且隔離于每個盒中。該微型杯顯示器件幾乎可以切割成任何尺寸，而不會有因為顯示器流體在作用區(qū)域中的流失而損害顯示器性能的風(fēng)險。換句話說，該微型杯結(jié)構(gòu)可使顯示器件的制造處理方法形式靈活，其中該方法可以很大的片狀規(guī)格進(jìn)行顯示器件連續(xù)輸出生產(chǎn)，可將該片狀顯示器件切割成任何所需的規(guī)格。當(dāng)以諸如不同顏色、切換速率的不同特性的流體填充電泳盒時，該隔離的微型杯或盒結(jié)構(gòu)顯得特別重要。若無微型杯結(jié)構(gòu)，要防止流體在鄰近區(qū)域中相混合、或避免受到操作期間的交叉效應(yīng)影響是很困難的。
發(fā)明簡述本發(fā)明的第一個方面涉及一種電泳顯示器，其包括具有明確定義的形狀、尺寸、與縱橫比的隔離盒以及裝置于頂部透明導(dǎo)電膜的濾色器。該盒以分散在介電溶劑中的帶電荷顏料微粒填充。
更具體地，本發(fā)明的電泳顯示器包括一頂部透明的電極板、一底部電極板、以及封閉于兩電極板之間的隔離盒。該顯示器具有裝置頂部透明導(dǎo)電膜的濾色器以制成多色電泳顯示器。更特別地，該濾色器可安置于導(dǎo)電膜的下方、介于導(dǎo)電膜與其上涂布導(dǎo)電膜的基板層之間、或是在基板層頂部之上。
圖3是用于制造本發(fā)明的電泳顯示器件的流程圖。
發(fā)明詳述定義除非在本專利說明書中另有定義，否則在此所有的技術(shù)術(shù)語皆根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用并了解的慣用定義而使用。
術(shù)語“微形杯”是指利用微模壓與圖形曝光方法，接著進(jìn)行溶劑顯影所制作的杯狀凹處。
在本說明書中，術(shù)語“盒”所要表達(dá)的是指由一個密封的微型杯所形成的一個單位。該盒以分散在溶劑或溶劑混合物中的帶電荷顏料微粒填充。
術(shù)語“明確定義”，在說明該微型杯或盒時，意指該微型杯或盒具有根據(jù)本方法的特定參數(shù)所預(yù)先確定的明確形狀、尺寸、和縱橫比。
術(shù)語“縱橫比”是電泳顯示器技術(shù)中所通常熟知的術(shù)語。在本專利說明書中，它是指該微型杯的深度與寬度、或深度與長度的比例。
術(shù)語“隔離”指以密封層單個密封的電泳盒，以使得在一盒中的電泳流體無法轉(zhuǎn)移至其他盒中。
術(shù)語“導(dǎo)電膜”被理解為涂布于塑料基板上的導(dǎo)體薄膜。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述如

圖1所示，本發(fā)明的電泳顯示器包括有二個電極板10、11，以及位于該二個電極間的密封的一隔離的盒層12。該頂部電極板10是透明的，優(yōu)選為無色的，包括塑料基板14上的導(dǎo)電膜13。該盒具有明確定義的形狀與尺寸，并以分散在介電溶劑16中的帶電荷顏料微粒15填充。該盒亦以密封層17單個密封。當(dāng)在二個電極之間施加一電壓差時，該帶電荷微粒將遷移至一邊，以使通過該頂部的透明觀察層看見該顏料的顏色或該溶劑的顏色。
如圖所示，濾色器18可置于塑料基板的頂部，或者是置于導(dǎo)電膜13與塑料基板14之間(未示出)，又或者是置于導(dǎo)電膜13與密封層17之間(未示出)。
帶電荷顏料微粒15優(yōu)選為白色，而該介電溶劑16是清亮無色或彩色的。
可選擇地，每個單獨的盒可以用帶正電和帶負(fù)電微粒加以填充，而此兩種微?？蔀椴煌念伾?。I.微型杯的制備I(a)利用模壓法制備微形杯凸?？捎萌魏芜m當(dāng)?shù)姆椒ㄖ苽?，例如金剛石切割工藝或用光致抗蝕劑處理后，接著蝕刻或電鍍。用于凸模的主模板則可以用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃?，例如電鍍。采用電鍍法時，在一玻璃基板上噴鍍一層通常為3000的籽金屬薄層，例如鉻鎳鐵合金。接著涂布一層光致抗蝕劑層，并以紫外光曝光。一掩模被置于紫外光和光致抗蝕劑層之間。該光致抗蝕劑的曝光區(qū)域變硬。然后用適當(dāng)?shù)娜軇┣逑慈コ雌毓鈪^(qū)域。對保留的固化光致抗蝕劑進(jìn)行干燥，并再次噴鍍一層籽金屬薄層。主模準(zhǔn)備就緒進(jìn)行電鑄成形。用于電鑄成形的典型材料是鎳鈷合金。此外，該主?？捎涉囍谱?，如攝影光學(xué)儀器工程師學(xué)會會刊卷1663，pp.324(1992)中《薄鍍層光學(xué)介質(zhì)的連續(xù)制作》(“Continuous manufacturing of thin cover sheet opticalmedia”，SPIE Proc.)中所說明的，采用電鑄或無電鎳沉積。該模具的底板通常約50至400微米。該主模也可用其他微工程技術(shù)制作，包括電子束寫入、干式蝕刻、化學(xué)蝕刻、激光寫入、或激光干涉，如攝影光學(xué)儀器工程師學(xué)會會刊刊登的《精密光學(xué)復(fù)制技術(shù)》(“Replication techniques for micro-optics”，SPIE Proc.)卷3099，pp.76-82(1997)中說明。此外，該模具可使用塑料、陶瓷、金屬，利用光加工制作。
這樣制備的凸模通常具有大約1至500微米之間的凸起，較好為大約2至100微米之間，優(yōu)選為大約4至50微米。凸?？梢允菐А⑤?、片的形式。對于連續(xù)制造而言，優(yōu)選為帶型模。在涂布紫外光固化樹脂組分以前，對模具可用脫模劑加以處理，以有助于脫模過程。要進(jìn)一步改善該脫模過程，可在導(dǎo)電膜上預(yù)先涂布一底層涂料或粘合促進(jìn)層，以改善導(dǎo)體與微型杯間的粘結(jié)力。微形杯的形成如于2001年2月15日提出的美國專利申請No.09/784,972中所披露，可以采用分批次或是連續(xù)的輥對輥工藝過程制備微形杯。后者提供連續(xù)、低成本、高產(chǎn)出的制造技術(shù)，以制造電泳或液晶顯示器件(LCD)中用的隔間。該過程示于圖3。在涂布紫外光固化樹脂組分以前，可以用脫模劑加以處理模具，以有利于脫模過程。在配送紫外光固化樹脂前可以先除氣，并且可以選擇性地包含溶劑。溶劑(如果有的話)應(yīng)易于蒸發(fā)。紫外光固化樹脂是以任何適當(dāng)?shù)姆绞脚渌陀谕鼓Ｉ?，例如涂布、滴落、流倒等等。配送器可以是移動的或靜止的。導(dǎo)電膜則覆蓋在紫外光固化樹脂上。適合的導(dǎo)電膜實施例包括于塑料基板上的透明導(dǎo)體(ITO)，該塑料基板材料如聚對苯二甲酸乙酯(polyethylene terephthalate)、聚萘酸乙酯(polyethylene naphthate)、芳族聚酰胺(polyaramid)、聚酰亞胺、聚環(huán)烯、聚砜(polysulfone)、以及聚碳酸酯。如果需要的話可以施加壓力，以確保樹脂和塑料之間有適當(dāng)?shù)慕雍?，并控制微形杯底板的厚度?？梢允褂脤雍蠞L筒、真空模造、加壓裝置或任何其他類似的機(jī)構(gòu)來施加壓力?？蛇x擇地，該紫外光固化樹脂可涂布于導(dǎo)電膜之上，以及利用模子模壓。如果凸模是金屬的并且不透明，則塑料基板通常對于用來固化樹脂的光化性輻射而言是透明的。反之，凸模可以是透明的而塑料基板對于光化性輻射而言是不透明的。為了將模造特征良好地轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電膜上，后者須具有對紫外光固化樹脂的良好的粘接性，該樹脂應(yīng)具有對模子表面的良好的脫模性。為改善導(dǎo)體與微型杯之間的粘結(jié)力，可將對導(dǎo)電膜預(yù)涂一底層涂料層或粘結(jié)促進(jìn)層。
用于制備微形杯的熱塑性或熱固性前體物可以是多價的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，多價的乙烯基包括乙烯基苯、乙烯基硅烷、乙烯基醚，多價的環(huán)氧化物，多價的丙烯，以及包含交聯(lián)官能基團(tuán)的寡聚物、或聚合物等等。優(yōu)選是多官能基的丙烯酸酯及其寡聚物。多官能基的環(huán)氧化物與多官能基的丙烯酸酯的組合也非常有用，可獲得所需要的物理機(jī)械性能。通常也加入諸如氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、或聚酯丙烯酸酯等增強(qiáng)撓性的可交聯(lián)低聚物，以增強(qiáng)模壓制成的微型杯的彎曲強(qiáng)度。該組分可包含聚合物、低聚物、單體與添加劑，或者僅有低聚物、單體、與添加劑。這種材料的玻璃化溫度(Tg)通常在約-70℃150℃的范圍，優(yōu)選為約-20℃至50℃。該微模壓制作通常在高于玻璃化溫度的溫度下進(jìn)行。一個經(jīng)過加熱的凸?；蛞粋€經(jīng)過加熱的底板(模具靠在其上進(jìn)行模壓)可以用來控制微模壓的溫度和壓力。
在該熱固性前體物層硬化的期間或之后，將其脫模，以暴露出一微形杯陣列。可利用冷卻、及輻射、熱或濕氣的交聯(lián)完成該前體物層的硬化。若該熱固性前體物的固化是利用紫外光輻射完成的，則紫外光可自該腹板的底部或頂端照射于該透明導(dǎo)電膜上，如二個附圖中所示。此外，紫外光燈可安置于該模具中。在這種情況下，模具必須是透明的，以允許該紫外光穿過該預(yù)成形凸模照射于熱固性前體物層上。I(b)利用圖形曝光的微形杯的制備此外，可利用紫外光或其他形式的輻射，通過一掩模20，對涂布在導(dǎo)電膜22上的輻射固化材料21進(jìn)行圖形曝光(如圖2所示)，以制備微形杯。該導(dǎo)電膜22位于塑料基板23上。
就輥對輥的方法而言，該光掩模可與該腹板同步，并以相同于腹板速度移動。在圖2的光掩模20中，深色方塊24代表不透明的區(qū)域，而該深色方塊之間的間隔25則代表開口的區(qū)域。該紫外光通過該開口區(qū)域25照射在該輻射固化材料上。經(jīng)曝光的區(qū)域?qū)⒆冇?，接著利用適當(dāng)?shù)娜軇┗蝻@影劑去除未曝光的區(qū)域(為該掩模的不透明區(qū)域所保護(hù))，而形成微形杯26。溶劑或顯影劑選自于通常用于溶解、分散、或降低輻射固化材料粘度的物質(zhì)。典型的例子包括丁酮、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、異丙醇、甲醇、乙醇等等。
可選擇地，可利用將一光掩模安置于導(dǎo)電膜/基板支撐網(wǎng)之下進(jìn)行微型杯的制備，在這種狀況下，紫外光自底部輻射通過該光掩模，需要該基板對輻射透明。
通常，該微型杯可以是任意形狀的，且其尺寸與形狀可以改變。在一個系統(tǒng)中，該微型杯可以具有大致相同的尺寸和形狀。然而，為了使光學(xué)效果最大化，可制作形狀和尺寸不同的混合微型杯。例如，用紅色分散物填充的微型杯可以與綠色微型杯、或藍(lán)色微型杯具有不同的形狀或尺寸。此外，一個像素可由不同個數(shù)的不同顏色的微型杯組成。例如，一個像素可由多個小的綠色微型杯、多個大的紅色微型杯、以及多個小的藍(lán)色微型杯組成。三種顏色不必具有相同的形狀和數(shù)目。
該微型杯的開口可以是圓形、正方形、長方形、六角形、或任何其他形狀。開口之間的間隔區(qū)域最好小一些，以便在維持理想的機(jī)械性能的同時，獲得較高的色彩飽和度和對比度。因此，蜂巢狀開口比其他形狀(例如圓形)開口更好。
各個微形杯的尺寸可在約102至約1×105平方微米范圍內(nèi)，優(yōu)選約103至約1×105微米平方。該微形杯的深度通常為約5至約100微米，優(yōu)選為約10至約50微米。該開口對總面積的比例為約0.05至約0.95，優(yōu)選為約0.4至約0.90。II懸浮物/分散物的制備填充于微型杯中的懸浮物包括具有帶電荷顏料微粒分散于其中的介電溶劑，以及受到電場影響而遷移的微粒。該懸浮物可選擇性地包含添加的著色劑，其可以在、或可以不在電場中遷移。該分散物可根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域熟知的方法制備，如美國專利第6,017,584號、第5,914,806號、第5,573,711號、第5,403,518號、第5,380,362號、第4,680,103號、第4,285,801號、第4,093,534號、第4,071,430號、第3,668,106號，以及如電氣和電子工程師協(xié)會會刊《電子裝置》(IEEE Trans.Electron Device)，ED-24，827(1977)，和J.Appl.Phys.49(9)，4820(1978)中的記載。
該懸浮流體介質(zhì)優(yōu)選為具有低粘性且介電常數(shù)為約2至約30(對于高微粒移動率而言，優(yōu)選為約2至約15)的介電溶劑。適當(dāng)?shù)慕殡娙軇┑膶嵗兄T如十氫化萘(DECALIN)、5-亞乙基-2-降冰片烯、脂肪油、石蠟油等碳?xì)浠衔铮蝗缂妆?、二甲苯、苯基二甲苯乙烷、十二苯和烷基萘等的芳香族碳?xì)浠衔?；如二氯苯并三氟?，4，5-三氯苯并三氟、氯五氟基苯、二氯壬烯、五氯基苯等的鹵化溶劑；如來自明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司的全氟化十氫化萘、全氟甲苯、全氟二甲苯、FC-43、FC-70和FC-5050的全氟溶劑；如來自奧勒崗州波特蘭的TCI America的聚全氟氧化丙烯的低分子量的含氟的聚合物；如來自新澤西州River Edge的HalocarbonProduct公司的Halocarbon Oils的聚氯三氟乙烯；如來自Ausimont的Galden、HT200和Fluorolink或是來自德拉瓦州DuPont的KrytoxOils和Greases K-Fluid Series的全氟化聚烷基醚。在一優(yōu)選實施例中，使用聚氯三氟乙烯作為介電溶劑。在另一優(yōu)選實施例中，使用聚全氟氧化丙烯作為介電溶劑。
該對比著色劑可為色素或顏料所染色。非離子偶氮與蒽醌染料特別地有用。有用的染料的例子非限定性地包括亞利桑那州PylamProducts公司生產(chǎn)的油溶紅EGN(Oil Red EGN)，蘇丹紅(SudanRed)，蘇丹藍(lán)(Sudan Blue)，油溶藍(lán)(Oil Blue)，Macrolex Blue，溶劑藍(lán)35(Solvent Blue 35)，亞利桑那州Pylam Products公司的PylamSpirit黑和Fast Spirit黑，Aldrich公司的蘇丹黑B(Sudan Black B)，BASF公司的Thermoplastic Black X-70，以及Aldrich公司的蒽醌藍(lán)，蒽醌黃114，蒽醌紅111，135，蒽醌綠28。對于不溶性顏料的情形，用于使介質(zhì)產(chǎn)生顏色的顏料顆粒亦可分散于該介電介質(zhì)中。這些有色顆粒優(yōu)選為不帶電荷的。如果用于在介質(zhì)中產(chǎn)生顏色的顏料顆粒是帶電荷的，則其最好帶有與該帶電荷顏料微粒相反的電荷。若二種顏料微粒帶有相同的電荷，則其應(yīng)具有不同的電荷密度或不同的電泳移動速率。在任何情況下，用于產(chǎn)生介質(zhì)顏色的染料或顏料必需具有化學(xué)穩(wěn)定性，并與懸浮物中的其他組分相容。
該帶電荷第一色彩微粒最好為白色的，且該第一色彩顏料微?？蔀橛袡C(jī)或無機(jī)顏料，如二氧化鈦。
若使用彩色顏料微粒，可選用以下原料自Sun化學(xué)制品公司的酞菁藍(lán)(phthalocyanine blue)、酞菁綠(phthalocyanine green)、二芳基黃(diarylide yellow)、二芳基AAOT黃(diarylide AAOTYellow)、喹吖啶酮(quinacridone)、偶氮(azo)、若丹明(rhodamine)、苝系顏料(perylene pigment series)，Kanto Chemical的漢撒黃G(Hansa yellow G)顆粒。微粒尺寸優(yōu)選為0.01至5微米的范圍內(nèi)，更好為0.05至2微米的范圍內(nèi)。這些微粒應(yīng)具有可接受的光學(xué)特性，應(yīng)不為該介電溶劑所膨脹或軟化，以及應(yīng)該是化學(xué)穩(wěn)定的。在正常的作業(yè)條件下，所產(chǎn)生的懸浮物必須穩(wěn)定且能抗沉淀、乳化或凝結(jié)。
該顏料微?？梢员旧韼в须姾?，或可以使用電荷控制劑使之明顯帶電，或懸浮在介電溶劑中時獲得電荷。適當(dāng)?shù)碾姾煽刂苿┦潜炯夹g(shù)領(lǐng)域所熟知的；它們可以是聚合或非聚合性質(zhì)，也可以是離子化或非離子化的，包括離子表面活性劑，例如氣溶膠鄰聯(lián)甲苯胺(Aerosol OT)、十二烷基苯磺酸鈉、金屬皂、聚丁烯琥珀酰亞胺、順丁烯二酸酐共聚物、乙烯吡啶共聚物、乙烯吡咯烷酮共聚物(例如來自International Special Products的Ganex)、(甲基)丙烯酸共聚物、N，N-二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸乙酯(N，N-dimethylaminoethyl(meth)acrylate)共聚物。氟化表面活性劑在全氟化碳溶劑中作為電荷控制劑特別有用。這些包括了FC氟化表面活性劑，例如自3M公司的FC-170C、FC-171、FC-176、FC430、FC431和FC-740，以及Zonyl氟化表面活性劑，例如來自Dupont公司的Zonyl FSA、FSE、FSN、FSN-100、FSO、FSO-100、FSD和UR。
適當(dāng)?shù)膸щ婎伭戏稚⑽锟梢酝ㄟ^任何已知的方法制造，包括研磨、碾磨、球磨、氣流磨(microfluidizing)、以及超聲波技術(shù)。例如，將細(xì)微粉末形式的顏料微粒添加到該懸浮溶劑中，所形成的混合物經(jīng)球磨或研磨數(shù)小時，而將高度團(tuán)聚的干顏料粉末粉碎成最初的微粒。雖然不是優(yōu)選的方法，但是在球磨過程中，用于產(chǎn)生懸浮介質(zhì)顏色的染料或顏料可以添加到該懸浮物中。
可通過使用適當(dāng)?shù)木酆衔飳⒃撐⒘Ｎ⒛一?，以消除顏料微粒的沉淀或乳化，使其比重與介電溶劑的比重一致?？捎没瘜W(xué)或物理方法完成顏料微粒的微囊化。典型的微囊化工藝包括界面聚合、原位聚合、相分離、凝聚、靜電涂布、噴霧干燥、流化床涂布、以及溶劑蒸發(fā)。
對于本發(fā)明，該帶電荷微粒典型地為白色且該介電溶劑為清亮并且可為無色或著色的。III.微形杯的填充與密封可利用傳統(tǒng)裝置來完成微形杯的填充。然而，經(jīng)填充的微形杯的密封可以用多種方法完成。一種優(yōu)選的方法是將包含有多官能團(tuán)的丙烯酸酯、丙烯酸低聚物、和光引發(fā)劑的紫外光可固化組分分散在包含有帶電荷顏料微粒和經(jīng)染色的介電溶劑的電泳流體中。該紫外光可固化組分與該介電溶劑是不互溶的，且其比重低于該介電溶劑和顏料微粒。這兩個組分(紫外光可固化組分和電泳流體)在一個徑向混合器中充分地混合，并采用Myrad棒、凹印板、刮刀片、開槽涂布、或開縫涂布等精確的涂布機(jī)械裝置，立即涂布到該微型杯上。多余的流體用刮刀或類似的裝置刮除。少量的弱溶劑或者溶劑混合物例，如異丙醇、甲醇、或其他水性溶液溶劑可以用于清洗該微型杯的分隔壁頂表面上殘留的電泳流體。揮發(fā)性的有機(jī)溶劑可以用于控制該電泳流體的粘性和覆蓋性。然后將經(jīng)過填充的微型杯烘干，且該紫外光可固化組分漂浮到該電泳流體的頂端。通過在該浮至表面的紫外光可固化層浮到頂端的期間或之后，將其固化，密封該微型杯。紫外光或可見光、紅外線、及電子束等其他形式的輻射都可以用于將該微型杯固化并密封。此外，若使用熱或濕氣固化組分，則可運(yùn)用熱或濕氣來將該微形杯固化并密封。
具有所需密度且對于丙烯酸酯單體與低聚物有溶解度差別的優(yōu)選介電溶劑族群為鹵化碳?xì)浠?，如低分子量的?全氟-氧化丙烯)(poly(perfluoro-propylene oxide))的全氟溶劑、來自意大利的Ausimont，或特拉華州Du Pont公司的全氟乙醚以及其衍生物?？墒褂帽砻婊钚詣┮愿牧茧娪玖黧w與密封材料間的界面的粘結(jié)性與潤濕性。有用的表面活性劑包括3M公司的FC表面活性劑、來自Du Pont公司的Zonyl氟化表面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟取代長鏈醇類、全氟取代的長鏈羧酸及其衍生物。
此外，該電泳流體及該密封前體物可依序涂布于該微形杯中，特別是在該密封前體物至少部分地與該介電溶劑相容時?？梢佬?qū)㈦娪玖黧w及密封前體物涂布于微形杯中。因此，可以在該經(jīng)填充的微形杯表面涂布一密封材料的薄層，利用輻射、熱、濕氣、或界面反應(yīng)進(jìn)行固化，以完成該微形杯的密封。熱塑性橡膠是優(yōu)選的密封材料。添加劑如二氧化硅和表面活性劑可用來改善膜的完整性以及涂布質(zhì)量。界面聚合后接著進(jìn)行紫外光固化，對于該密封處理極為有益。用界面聚合在該界面形成一個薄的隔擋層，則該電泳層與隔擋層之間的互相混合明顯得到抑制。接著以后固化步驟(優(yōu)選用紫外光輻射)完成該密封。為進(jìn)一步降低互混程度，最好外涂敷層的比重明顯低于電泳流體的比重?？捎脫]發(fā)性有機(jī)溶劑調(diào)整涂層的粘度和厚度。當(dāng)揮發(fā)性溶劑用于外涂敷層時，優(yōu)選與該介電溶劑不相混溶的揮發(fā)性溶劑。這種二步涂敷方法，對所用染料至少部分地溶解于熱固性前體物情形特別適用。IV.本發(fā)明的電泳顯示器的制備利用圖3所示的流程圖對該方法進(jìn)行說明。用電泳分散物填充所有的微形杯。可以采用連續(xù)的輥對輥方法進(jìn)行處理，包括以下步驟
1.在導(dǎo)電膜31上涂布一層非必選帶有溶劑的熱塑性或熱固性前體物30。如果有溶劑，則該溶劑很快就揮發(fā)。
2.在高于該熱塑性或熱固性前體物層的玻璃轉(zhuǎn)換溫度的溫度下，利用一預(yù)成形的凸模32對該熱塑性或熱固性前體物層進(jìn)行模壓。
3.以適當(dāng)?shù)姆椒▽⒃撃＞哂稍摕崴苄曰驘峁绦郧绑w物層脫模，優(yōu)選在硬化的期間或之后。
4.以在清亮的介電溶劑中的帶電顏料分散物34填充該方法制成的微形杯陣列33。
5.用共同提出的專利申請，即于2000年3月3日提交的美國專利09/518,488、于2001年1月11日提交的美國專利申請09/759,212、于2000年6月28日提交的美國專請09/606,654、于2001年2月15日提交的美國專利申請09/784,972，以及于2001年6月4日提交的美國專利申請09/874,391中所敘述之方法，將微形杯密封，形成包含電泳流體的封閉的電泳盒。
該密封方法包括在介電溶劑中加入至少一種熱固性前體物(該熱固性前體物與該溶劑不互溶、且具有較該溶劑與顏料微粒為低的比重)，接著選擇性地利用如紫外光輻射或者是利用熱或濕氣，于該熱固性前體物分離期間或之后，將熱固性前體物固化。另外，可直接在該電泳流體表面上涂布并硬化密封組分以完成微形杯的密封。
6.將預(yù)涂布有粘合劑層37的一個ITO/PET第二導(dǎo)電膜36覆蓋在該經(jīng)密封的電泳盒陣列上，其中該粘合劑37可為壓敏粘合劑，熱熔粘合劑，熱、濕氣、或輻射固化粘合劑。于步驟1和步驟6中所使用的導(dǎo)電膜，至少其中之一是透明的。在有源矩陣型電泳顯示器的例子中，此步驟可以使用薄膜晶體管(TFTs)。
7.在頂部透明ITO/PET層加上一濾色器38。
可選擇地，該濾色器可置于頂部觀察導(dǎo)體層(ITO)與密封層之間，或者是在頂部觀察導(dǎo)體層(ITO)與PET塑料基板層之間。
在步驟6中覆蓋粘合劑之后，如果導(dǎo)電膜對于輻射是透明的，可利用如紫外光的輻射，透過頂部導(dǎo)電膜加以固化?？稍谠摳采w步驟之后對成品進(jìn)行切割39。
需注意的是，于上述的方法中，ITO襯層的方位可改變。此外，在切割39后可加放彩色濾色器。
另一種方法，是利用以熱固性前體物涂布的導(dǎo)電膜的圖形曝光步驟，接著用適當(dāng)?shù)娜軇┤コ雌毓鈪^(qū)域，可方便地代替如上所述的微形杯制備方法。
也可在所有盒的頂部透明導(dǎo)電膜上加放一相同顏色的濾色器，以獲得本發(fā)明的單色顯示器。該頂部透明導(dǎo)電膜層優(yōu)選是無色的。該帶電荷微粒通常為白色，而該清亮介電溶劑則可為黑色或其他顏色。例如，該盒可具有一紅色的濾色器以及分散于一清亮黑色介電溶劑中的白色帶電荷微粒。于此例中，當(dāng)微粒遷移并保持在盒的頂部時，可透過頂部的導(dǎo)電膜看見紅色。當(dāng)微粒遷移并保持在盒的底部時，由于穿過了濾色器的光被溶劑的黑色吸收，透過頂部的導(dǎo)電膜可看見黑色。
可將不同顏色(即紅、綠、藍(lán)、黃、青綠、洋紅色等等)的濾色器置于各個盒的觀察端以獲得本發(fā)明的多色顯示器。優(yōu)選為加色(紅、綠和藍(lán)色)。該濾色器可包含紅、綠、或藍(lán)色的條紋。該帶電荷微粒可為白色或彩色的，優(yōu)選為白色。各個盒中的介電溶劑可為不同顏色或可為相同顏色，優(yōu)選為黑色。該濾色器可選擇性地包括黑色基質(zhì)(matrix)。
可選擇地，該盒可以正電荷以及負(fù)電荷微粒填充。兩種不同的微粒為不同的顏色。例如，該正電荷微?？蔀榘咨撠?fù)電荷微?？蔀椴噬．?dāng)白色正電荷微粒遷移并保持在盒的頂部時，可透過頂部的導(dǎo)電膜看見濾色器的顏色。當(dāng)彩色負(fù)電荷微粒遷移并保持在盒的頂部時，可看見濾色器顏色與帶負(fù)電荷微粒顏色的組合。
可以低成本制造本發(fā)明的顯示器。此外，由于濾色器顯示器提供了采用無色介電流體可能性，其具有一定優(yōu)勢?？赡苊獬x擇染料的困難以及復(fù)雜的顏料分散過程。
用本方法制造的顯示器可以達(dá)到僅一張紙的厚度。該顯示器的寬度可為涂布支撐網(wǎng)的寬度(通常為3至90英寸)。該顯示器的長度可為數(shù)英寸至數(shù)千英尺，取決于卷的大小。
雖然本發(fā)明已通過參考其特定具體實施例來說明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以容易地對上述實施方案進(jìn)行各種改變和等同置換而不偏離本發(fā)明的目的、精神、和范圍。另外，可以有許多修改以適用于特別的情形、材料、組分、方法、方法步驟或步驟，而不脫離本發(fā)明的目的、精神、與范圍。所有這類修改被認(rèn)為在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
組件符號說明10 電極板11 電極板12 盒層13 導(dǎo)電膜14 塑料基板15 帶電荷顏料微粒16 介電溶劑17 密封層18 濾色器20 光掩模21 輻射固化材料22 導(dǎo)電膜23 塑料基板24 深色方塊25 間隔26 微形杯30 熱塑性或熱固性前體物31 導(dǎo)電膜32 凸模33 微形杯陣列34 帶電顏料分散物36 第二導(dǎo)電膜37 粘合劑38 濾色器39 切割UV 紫外光
權(quán)利要求
1.一種電泳顯示器包括(a)一透明的頂部觀察電極；(b)一底部電極；(c)多個具有明確定義的形狀、尺寸、和縱橫比的隔離盒，且該多個盒以分散在溶劑或溶劑混合物中的帶電荷顏料微粒填充；以及(d)一濾色器層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的透明的頂部觀察電極是在透明塑料基板上的透明導(dǎo)電膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的底部電極是一導(dǎo)電膜或包括薄膜晶體管的基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電泳顯示器，其中所述的濾色器層是在所述的透明塑料基板層的頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電泳顯示器，其中所述的濾色器層是在所述頂部導(dǎo)電膜及所述塑料基板層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電泳顯示器，其中所述的濾色器層是在所述頂部導(dǎo)電膜下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述盒的尺寸及形狀基本上相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的多個盒包括不同尺寸及形狀的盒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒是非球形的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒是由具有約102至約1×106平方微米開口區(qū)域的微形杯所構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒是由具有約103至約1×105平方微米開口區(qū)域的微形杯所構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒是由具有開口可為圓形、多邊形、六角形、矩形、或正方形的微形杯所構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒具有約5至約100微米的深度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒具有約10至約50微米的深度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒具有約0.05至約0.95開口對總面積的比率。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的盒具有約0.4至約0.9的開口對總面積的比率。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器是單色顯示器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器是多色顯示器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的濾色器對于所述的各個盒具有相同顏色或不同顏色。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的濾色器包括紅、綠、和藍(lán)色的條紋。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的濾色器進(jìn)一步包括黑色的基質(zhì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的微粒是白色或彩色的。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的介電溶劑是黑色或其他顏色。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳顯示器，其中所述的微粒帶有相反的電荷。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電泳顯示器，其中所述的帶正電荷的微粒是白色而所述的帶負(fù)電荷的微粒是彩色的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電泳顯示器，其中所述的帶正電荷的微粒是彩色的而所述的帶負(fù)電荷的微粒是白色的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有濾色器的改良的電泳顯示器，該電泳顯示器包括一透明的頂部觀察電極，一底部電極，以及多個具有明確定義的尺寸、形狀、與縱橫比的隔離盒，且該多個盒是以分散于介電溶劑中的帶電荷顏料微粒填充，在頂部透明導(dǎo)電膜上裝有濾色器。
文檔編號G02F1/167GK1400502SQ0114038
公開日2003年3月5日 申請日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者梁榮昌, 吳讓二, 曾金仁, 臧宏玫 申請人:希畢克斯幻像有限公司