專利名稱：改良的分段電泳顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分段電泳顯示器及其制造方法，尤其涉及一種新穎的圖案化模壓和圖案化填充的方法，以及由此制備的改良的分段顯示器。
本發(fā)明
背景技術(shù)：
電泳顯示器(EPD)是基于懸浮在溶劑中的帶電荷顏料微粒的電泳現(xiàn)象制成的一種非發(fā)射性的裝置。顯示器件通常包括夾在兩電極板之間的盒陣列，其中至少一電極板是透明的。盒填充以由著色溶劑或分散著帶電荷顏料微粒的溶劑混合物所組成的懸浮液。當(dāng)在兩電極之間施加一個(gè)電壓差時(shí)，顏料微粒將根據(jù)電壓差的極性遷移到一側(cè)或另一側(cè)。其結(jié)果是，從透明的觀察側(cè)可以看到顏料的顏色或溶劑的顏色。
分段電極顯示器通常用于數(shù)字時(shí)鐘、招牌、電子標(biāo)牌、價(jià)格標(biāo)志等等。在制造分段顯示器時(shí)，因?yàn)镮TO(氧化銦錫)電極具有高透明度，所以通常至少在觀察側(cè)使用ITO電極。這種分段顯示器存在的常見問題是，可能看到連到電作用區(qū)段的連接線。隱藏分段顯示器中連接線的一種可能方法是，在兩側(cè)都使用圖案化的電極。精確套準(zhǔn)兩圖案化的電極層，則未重疊的區(qū)域變成非活動(dòng)的，而僅有重疊電極的區(qū)域是可換向的。然而，額外的圖案化ITO電極，不僅造成材料成本顯著提高，并且，由于需要精確套準(zhǔn)，從而導(dǎo)致較低的產(chǎn)出。而且，在非有效區(qū)域中的電泳流體不起作用，并且事實(shí)上可能成為顯示器件缺陷和不均勻的來源。
因此，仍然需要低成本且高效制造的改良的分段電極顯示器。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明有許多方面。本發(fā)明的第一個(gè)方面涉及分段或招牌顯示器的制造方法，該方法包括在預(yù)涂布可模壓、或可模塑樹脂組分的電極層上進(jìn)行圖案化的模壓，從而在圖案化區(qū)域制成微型杯，所述圖案化區(qū)域限定了顯示器的分段。
本發(fā)明的第二個(gè)方面涉及分段或標(biāo)志顯示器的制造方法，該方法包括(1)在預(yù)涂布可模壓、或可模塑樹脂組分的電極層上進(jìn)行模壓，以制備微型杯，接著(2)把電泳流體圖案化填充到圖案化區(qū)域的微型杯中，從而限定分段。
本發(fā)明的第三個(gè)方面涉及分段或標(biāo)志電泳顯示器，其包括非圖案化、或一般的電極、圖案化的電極、和夾在兩電極層之間的多個(gè)盒。對(duì)在圖案區(qū)域的盒(該圖案對(duì)應(yīng)圖形化的電極板)，以分散于電介質(zhì)溶劑或溶劑混合物中的帶電荷顏料微粒填充。該盒也可以用密封層單獨(dú)密封，優(yōu)選用聚合物層。在一特定的具體實(shí)施例中，非圖案化或普通電極是透明的，并且是在觀察側(cè)。
本發(fā)明的第四個(gè)方面涉及電磁泳顯示器，其包括電極層、基片層、和夾在此兩層之間的多個(gè)盒。以顏料微粒填充在圖案化區(qū)域中的盒，該顏料微粒是帶電且磁化的，并分散于電介質(zhì)溶劑或溶劑混合物中。該盒也可以用密封層單獨(dú)密封，優(yōu)選用聚合物層。在一特定的具體實(shí)施例中，基片層是透明的，并且是在觀察側(cè)。此外，可以用磁性(但不是必須帶電)顏料微粒填充在圖案化區(qū)域的盒，而在此情況下，盒是夾在兩基片層之間。
本發(fā)明的第五個(gè)方面涉及本發(fā)明的第三個(gè)或第四個(gè)方面的顯示器，其中非圖案化區(qū)域在顏色上是匹配于圖案化區(qū)域的Dmax或Dmin。
本發(fā)明的第一個(gè)和第二個(gè)方面的方法都是簡(jiǎn)單、可靠并且成本低的制造多種顯示器的方式。本發(fā)明的標(biāo)志顯示器的分段只需要一層圖案化的電極層，優(yōu)選在非觀察側(cè)。消除了不希望出現(xiàn)的可見的線路痕跡，并且本顯示器的制造不需要昂貴的精確套準(zhǔn)步驟，該精確對(duì)準(zhǔn)步驟在先前熟知的組裝過程中用來處理兩個(gè)圖案化的電極。此外，電泳流體僅存在于本顯示器的圖案化、并且可換向的區(qū)域中。這不僅顯著降低材料成本，而且通過減少缺陷和不均勻性從而改善整體顯示性能。
圖2A至2E圖示說明圖案化的模壓方法。
圖3A至3B圖示說明圖案化的填充方法。
圖4A和4B圖示說明本發(fā)明的電泳顯示器的操作。
圖5圖示說明本發(fā)明的電磁泳顯示器。
發(fā)明詳述I.定義除非在本說明書中另有定義，否則在此所用的技術(shù)術(shù)語都根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用并理解的慣用定義而使用。
“微型杯”一詞，是指由微模壓或光刻法所生成的杯狀凹處，如在WO 01/67170中所披露的。
在本發(fā)明說明書中，術(shù)語“盒”是指由一密封微型杯所形成的獨(dú)立的單位。該盒以分散于溶劑或溶劑混合物中的顏料微粒填充。顏料微粒可以是帶電的、或有磁性的、或具有兩者。
“觀察側(cè)”一詞是指觀察者所看到的盒的那一側(cè)，而“非觀察側(cè)”一詞是指與觀察側(cè)相對(duì)的那一側(cè)。
“圖案化區(qū)域”一詞是指顯示器上任何形狀和尺寸的區(qū)域，其是電位上活動(dòng)的(active)(也就是說，在此區(qū)域的盒中的帶電荷微粒依據(jù)電壓差的極性而遷移至一電極板或另一電極板)。然而，如

圖1所示的數(shù)字顯示器典型地用于數(shù)字時(shí)鐘、標(biāo)志、電子標(biāo)牌、電子布告板、價(jià)格標(biāo)志、和類似物?！胺菆D案化區(qū)域”(non-patternedarea)一詞是指圖案化區(qū)域以外的區(qū)域。
要注意的是“圖案化的”區(qū)域可以指“活動(dòng)的”(“active”)區(qū)域，而“非圖案化的”區(qū)域可以指“非活動(dòng)的”(“inactive”)區(qū)域。
“圖案化的”一詞是用來描述進(jìn)行限定圖案化區(qū)域或在圖案化區(qū)域中進(jìn)行的過程步驟。
“Dmax”一詞是指顯示器的兩個(gè)對(duì)比色的最大光密度。
“Dmin”一詞是指顯示器的兩個(gè)對(duì)比色的最小光密度。II.電泳顯示器本發(fā)明的第一個(gè)方面涉及電泳顯示器的制造方法，該方法包括在預(yù)涂布可模壓或可模塑樹脂組分的電極層上進(jìn)行圖案化的模壓，從而形成分段的微型杯陣列。如圖2A所示，透明的導(dǎo)電基片是由基片上的電極層21所形成，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)膜22。一層包括熱塑性或熱固性前體物23的可模壓、或可模塑的組合物，用于涂布在電極層21上。在高于熱塑性或熱固性前體物層的玻璃化溫度下，用圖案化凸模24模壓熱塑性或熱固性前體物層，其中圖案化凸模包括微型杯陣列的凸配對(duì)物(見圖2B)。
分段圖案化的凸模可以根據(jù)WO 01/67170所披露的方法，以金剛石切削(diamond turn)或平板蝕刻印刷方法來制備。
用于制備微型杯的熱塑性或熱固性前體物可以是多官能基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙烯醚、環(huán)氧化物、及其低聚物、聚合物、和類似物。最優(yōu)選多官能基的丙烯酸酯、和它們的低聚物、或聚合物。多官能基的環(huán)氧化物和多官能基的丙烯酸酯的結(jié)合也是非常有用，易于達(dá)到想要的物理機(jī)械性能。也經(jīng)常添加賦予撓性的可交聯(lián)低聚物，如聚二丙烯酸胺酯(polyurethane diacrylate)、聚酯二丙烯酸酯(polyester diacrylate)、或聚二丙烯酸丁二酯(polybutadienediacrylate)，以改善模壓微型杯的抗彎曲性。組合物可以包含低聚物、單體、添加劑、和非必選的聚合物。
此類材料的玻璃化溫度(Tg)范圍通常是從大約-70℃至大約150℃，優(yōu)選從大約-20℃至大約50℃。典型的微模壓法是在高于Tg的溫度下進(jìn)行?？梢圆捎眉訜嵬鼓；蚣訜崮Ｗ踊?模具對(duì)其加壓)，來控制微模壓的溫度和壓力。
在前體物層硬化期間或之后，對(duì)分段圖案化的模子進(jìn)行脫模(圖2C)，以在圖案化區(qū)域中(如圖1所示的圖案化區(qū)域，俯視)顯露微型杯25。可用冷卻、輻射交聯(lián)、熱、濕氣、或溶劑蒸發(fā)使前體物層硬化。如果用紫外光輻射來固化熱固性前體物，紫外光則可從底面(由↑所指示)通過透明電極層進(jìn)行輻射。此外，紫外光燈可置于模子內(nèi)部。在這種情況下，模子必須是透明的，從而允許紫外光通過圖案化的凸模輻射到熱固性前體物層上。
一般而言，微型杯可以是任何形狀，并且其尺寸和形狀可以改變。微型杯在一系統(tǒng)中可以是大致均勻的尺寸和形狀。然而為了使光學(xué)效果達(dá)到最大，可以制造具有混合不同形狀和尺寸的微型杯。微型杯的開口可以是圓形、正方形、矩形、六角形、或任何其它的形狀。開口之間的分隔區(qū)域最好保持細(xì)小，以獲得較高的色飽和度和色對(duì)比度，同時(shí)保持所希望的機(jī)械性能。因此，蜂窩形開口要優(yōu)于例如圓形開口。
對(duì)于反射式電泳顯示器件而言，每個(gè)單獨(dú)微型杯的尺寸可以是在大約102至大約5×105平方微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選從大約103至大約5×104平方微米。微型杯的深度是在大約3至大約100微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選從大約10至大約50微米。開口與總面積的比例是在大約0.3至大約0.95的范圍內(nèi)，優(yōu)選從大約0.4至大約0.9。開口的距離(從開口的邊緣到邊緣)，通常是在大約15至大約450微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選從大約25至大約300微米。
較好地，形成顯示器件的非圖案化(或非活動(dòng))區(qū)域的熱塑性或熱固性前體物材料，在顏色上是適應(yīng)于分段圖案化區(qū)域的Dmin或Dmax。優(yōu)選地，非圖案化區(qū)域的顏色適應(yīng)于圖案化區(qū)域的Dmax的顏色。
然后，以包括分散于電介質(zhì)溶劑中的帶電荷顏料微粒的電泳組合物填充所獲得的微型杯，并且用密封層26密封(圖2D)。根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域中已知的方法制備該電泳組合物。
可以用許多方式來完成微型杯的密封。優(yōu)選的方法是把可輻射固化的(優(yōu)選可紫外光固化的)組分分散到包含分散于著色電介質(zhì)溶劑中的帶電荷顏料微粒的電泳流體中。
有用的密封組合物可以包括可交聯(lián)的熱固性前體物，如多價(jià)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、腈基丙烯酸酯、多價(jià)的乙烯化合物(包括苯乙烯、乙烯基硅烷、和乙烯醚)、多價(jià)的環(huán)氧化物、多價(jià)的異氰酸酯、多價(jià)的丙烯基化合物、以及包含上述可交聯(lián)官能團(tuán)的低聚物或聚合物、或類似物。也可以在密封組合物中添加特別是熱塑性彈性體的聚合物、表面活性劑、光敏引發(fā)劑、交聯(lián)劑、硫化劑、著色劑、和填充劑，以改善密封層的質(zhì)量。
可紫外光固化的組分與電介質(zhì)溶劑不溶混，并且其比重低于電介質(zhì)溶劑和顏料微粒的比重?？勺贤夤夤袒慕M分和電泳流體這兩成分是用例如線上(in line)混合器進(jìn)行徹底混合，然后立即用如Myrad棒、照相凹版、刮刀、槽涂布、或縫涂布的涂布裝置涂布于微型杯上。如果需要的話，則用刮片或類似的裝置刮去多余的流體。如果需要的話，可以使用少量的弱溶劑或溶劑混合物，例如庚烷、乙酸異丙酯、異丙醇、甲醇、或其與水溶液的混合物，以清除微型杯分隔壁的頂部表面上的殘余電泳流體。可使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑，以控制電泳流體的粘度和覆蓋度。如此填充的微型杯然后加以干燥，而可紫外光固化的組分相就分離開來，并浮到電泳流體的頂部。微型杯可以在相分離期間或之后通過固化浮在表面的可紫外光固化層而密封?？梢允褂米贤夤饣蚶缈梢姽?、紅外光、和電子束的其它形式輻射來固化和密封微型杯。此外，如果使用可熱或濕氣固化的組分，則也可以采用熱或濕氣來固化和密封微型杯。
一組具有所希望的密度和溶解度差別(對(duì)丙烯酸酯單體和低聚物)的較佳電介質(zhì)溶劑，是鹵化的、最好是全氟化的溶劑及其衍生物?？梢允褂帽砻婊钚詣┮愿纳仆坎假|(zhì)量和粘結(jié)性能。有用的表面活性劑包括來自3M公司的FCTM表面活性劑、來自DuPont公司的ZonylTM氟化表面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟取代的長(zhǎng)鏈醇、全氟取代的長(zhǎng)鏈羧酸及其衍生物。
此外，可以將電泳流體和密封組分依次涂布在微型杯上。因而，可以通過外涂一薄層的密封組分而完成微型杯的密封，其中密封組分與電介質(zhì)溶劑不混溶，并且優(yōu)選比電介質(zhì)溶劑輕。之后，通過例如溶劑蒸發(fā)或輻射固化、熱、濕氣、或界面反應(yīng)，密封組分在填充的微型杯頂部表面硬化。有用的密封組分是上面給出的密封組分。界面聚合后接著進(jìn)行紫外光固化對(duì)密封過程是非常有利的。在這種情況下，因界面聚合而在界面形成的薄阻障層，顯著地抑制了電泳層和外涂層之間的混合。然后，通過后固化步驟，優(yōu)選通過紫外光輻射，而完成密封。為進(jìn)一步降低混合的程度，非常希望外涂層的比重顯著低于電泳流體的比重?？墒褂脫]發(fā)性有機(jī)溶劑來調(diào)整涂層的粘度和厚度。當(dāng)外涂層中使用揮發(fā)性溶劑時(shí)，優(yōu)選揮發(fā)性溶劑與電介質(zhì)溶劑不混溶。當(dāng)所用的染料至少部分地可溶于熱固性前體物時(shí)，兩步驟的外涂過程特別有用。
優(yōu)選密封層在電泳流體上形成連續(xù)的膜，并且與流體和流體沒覆蓋到的盒壁內(nèi)表面都有緊密的接觸。密封層也可以延伸于盒側(cè)壁的頂部之上。
接著，用第二電極層27進(jìn)行層壓該密封的微型杯(圖2E)。第二電極層的一側(cè)粘結(jié)于基片28，如PET、PC、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亞胺、聚砜、聚醚、多環(huán)烯烴、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、或其復(fù)合物，而另一側(cè)預(yù)涂布粘合劑層29，其可以是壓敏粘合劑、熱熔粘合劑、可熱、濕氣、或輻射固化的粘合劑。
兩導(dǎo)電層(21和27)中的至少一層是分段圖案化電極層，具有連接驅(qū)動(dòng)電路的痕跡。由于在輥對(duì)輥方法中，精確套準(zhǔn)模壓相對(duì)更難控制，所以在模壓步驟期間優(yōu)選使用非圖案化或一般的電極層。換句話說，圖2中的圖案化模壓步驟是使用非圖案化或一般的電極21。以電泳流體填充微型杯并密封后，將圖案化的電極27套準(zhǔn)層壓于圖案化的微型杯陣列上，以完成分段顯示面板的制造。
在觀察側(cè)優(yōu)選使用透明的、非圖案化或一般的電極層，如ITO。在非觀察側(cè)的基片和電極層可以是彩色的或不透明的。
非觀察側(cè)的電極層，可在活動(dòng)的圖案化區(qū)域中進(jìn)一步包括通孔。在非觀察側(cè)的電極層也可以在相對(duì)于電泳盒的表面上包括連接通孔和驅(qū)動(dòng)電路的痕跡。
本發(fā)明的第二個(gè)方面涉及分段電泳顯示器的制造方法，該方法包括把電泳流體圖案化填充到微型杯中，以形成活動(dòng)的分段。該方法圖示說明見圖3A至3B。微型杯陣列是用微模壓法或平板印刷法制備，如WO 01/67170所描述。與分段圖案模方法不同，在這種情況下的微型杯是連續(xù)地形成于整個(gè)熱塑性或熱固性層33。將圖案化區(qū)域中所獲得的微型杯用如網(wǎng)板印刷、照相凹版印刷、墨水噴射印刷、或類似的方法填充以“活動(dòng)的”電泳流體(圖3A)。用上文披露的密封方法中的一種，使密封層34在圖案化區(qū)域中填充的或印刷的微型杯上形成。在本發(fā)明的說明書中，“活動(dòng)的”電泳分散體是一種分散于電介質(zhì)溶劑或溶劑混合物中的帶電荷顏料微粒的懸浮液。圖案化區(qū)域中的微型杯是以活動(dòng)的電泳分散體填充的，該稱作圖案化的(或活動(dòng)的)區(qū)域。
然后，將“非圖案化”(或非活動(dòng))區(qū)域中的剩余的微型杯以“非活動(dòng)”組分35填充或涂布，其在顏色上可以是適應(yīng)于圖案化區(qū)域的Dmax或Dmin的顏色。可以使用固態(tài)或液態(tài)的非活動(dòng)組分。用于非活動(dòng)組分的有用物質(zhì)包括聚合物、低分子量的有機(jī)或無機(jī)化合物、有機(jī)和無機(jī)的顆粒或結(jié)晶物質(zhì)、膠乳或聚合物分散體、以及它們的混合物或復(fù)合物。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選具體實(shí)施例中，非活動(dòng)組分包括有機(jī)聚合物、光散射微粒(如TiO2、CaCO3、或二氧化硅)、和染料或顏料以配出顏色。非活動(dòng)組分可以分散或溶解于對(duì)密封材料而言是不良溶劑的溶劑中，如水、異丙醇、甲醇、或丁酮，并且填充或涂布于非活動(dòng)區(qū)域中的微型杯，再加以干燥。多余的非活動(dòng)流體可以用例如刮刀刮掉或擦去。非活動(dòng)流體可以是透明的或不透明的。為了隱藏非活動(dòng)區(qū)域下的連接痕跡，優(yōu)選不透明的非活動(dòng)組分。
在所有的微型杯都填充并密封之后(圖3B)，基片37上的電極層36用粘合劑38層壓于密封的微型杯上。在另一個(gè)優(yōu)選具體實(shí)施例中，非活動(dòng)組分也可以作為第二電極層36和填充的微型杯之間的粘合劑。在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選具體實(shí)施例中，第二電極層36是在非觀察側(cè)的分段圖案化的電極，并且套準(zhǔn)層壓于圖案化的填充的微型杯陣列。在這種情況下，基片37也可以是著色的或黑化的，以改善對(duì)比度和美觀。
此外，圖案化填充過程的進(jìn)行，也可以是首先用非活動(dòng)組分填充整個(gè)區(qū)域中的微型杯，稍后，可以用正作用光致抗蝕劑的顯影劑移除、或洗去該非活動(dòng)組分，然后在填充的微型杯上涂布正作用光致抗蝕劑。之后，通過圖像曝光打開圖案化區(qū)域中封閉的微型杯，接著顯影抗蝕劑，并且于抗蝕劑顯影過程期間或之后移除非活動(dòng)組分。然后以電泳組分填充圖案化區(qū)域中打開的微型杯，并且用上述密封方法的一種加以密封。
用于非活動(dòng)組分的適當(dāng)材料，優(yōu)選是那些利用抗蝕劑顯影溶液、水溶劑或非水溶劑或溶劑混合物(不會(huì)對(duì)熱固性或熱塑性微型杯材料或正作用光致抗蝕劑造成有害影響或反應(yīng))，并能容易從微型杯移除或洗掉的材料。特別適合非活動(dòng)組分的材料包括無機(jī)的、有機(jī)的、有機(jī)金屬的、和聚合的物質(zhì)，以及光致抗蝕劑本身。非形成膜的顆粒特別有用。非活動(dòng)材料應(yīng)該可溶于、或可分散于洗滌液中。
在這種情況下，有用的非活動(dòng)材料的非唯一的實(shí)施例，也可以包括水分散性的、或水溶性的聚合物，如AQ支鏈聚酯(來自Eastman化學(xué)公司)、Carboset聚合物(來自BF Goodrich公司)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚4-乙烯酚、酚醛清漆樹脂、以及它們的共聚物。較好的非活動(dòng)材料是非成膜的微粒，如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚乙烯、及其羧基共聚物的膠乳和對(duì)應(yīng)的鹽、蠟乳狀液、膠態(tài)二氧化硅、二氧化鈦、碳酸鈣分散體、及其混合物。優(yōu)選的非活動(dòng)材料包括乙烯共聚物的離聚物的水分散體，如ACqua220TM、ACqua240TM、和ACqua250TM(來自新澤西州的Honeywell公司)。ACqua220TM和250可以用傳統(tǒng)的堿性清潔劑(包括用于典型的酚醛清漆正作用光致抗蝕劑的顯影劑)加以移除。ACqua240TM可以用熱水或冷水加以移除。非活動(dòng)材料(特別是顆粒非活動(dòng)材料)的分散能力或溶解度可以通過使用添加劑而提高，如表面活性劑、分散劑、KOH、三乙醇胺、芳香族或脂肪族堿、芳香族或脂肪族酸、預(yù)曝光的正作用酚醛清漆光致抗蝕劑、以及水溶性的聚合物(例如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯吡啶、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、或它們的共聚物)。
此外，可以使用負(fù)作用光致抗蝕劑或者可光致交聯(lián)的/可光聚合的組分來填充整個(gè)微型杯陣列。未曝光的區(qū)域用用于負(fù)作用光致抗蝕劑或可光致交聯(lián)的/可光聚合的組分的顯影劑加以移除，然后填充以電泳流體，并且以上述密封方法的一種加以密封。
因?yàn)閳D案化區(qū)域中的顏料微粒是帶電荷的，所以微粒在兩電極層之間移動(dòng)取決于施加在電極層間的電壓差。如圖4A和4B所示，假設(shè)圖案化區(qū)域中的盒是填充以分散于藍(lán)色(Dmax)溶劑中的白色(Dmin)微粒，而在觀察側(cè)的非圖案化區(qū)域在顏色上是適應(yīng)于圖案化區(qū)域的Dmax。因此，當(dāng)整個(gè)圖案化區(qū)域中的白色微粒是在非觀察側(cè)時(shí)，觀察者看到由藍(lán)色的非圖案化區(qū)域41和藍(lán)色的圖案化區(qū)域42所組成的藍(lán)色背景(圖4A)。然而，當(dāng)微粒移動(dòng)到圖案化區(qū)域中的選定區(qū)域43的觀察側(cè)時(shí)，則看到選定區(qū)域43中的微粒顏色，因而產(chǎn)生了觀察者所看到的藍(lán)色之上的白色圖像。III.電磁泳或磁泳顯示器在第II部分所述的圖案化模壓和圖案化填充的方法都可以用于制造電磁泳分段顯示器，不同之處是，在圖案化區(qū)域中的盒是填充以分散于電介質(zhì)溶劑或溶劑混合物中的帶電荷的和磁化的顏料微粒。
圖5圖示說明這種顯示器的一個(gè)具體實(shí)施例，其中圖案化區(qū)域中的盒是填充以分散于著色的(或黑化的)但澄清的溶劑中的白色、帶電磁性微粒54。顯示盒51是夾在兩基片層(52和53)之間。圖案化電極層58是置于盒51和基片層之一之間。優(yōu)選地，沒有圖案化電極層的基片層52用于模壓步驟，并且具有電極層58的基片層53在微型杯填充和密封后，套準(zhǔn)層壓于圖案化的微型杯陣列上。
優(yōu)選地，基片層52是透明的并且在觀察側(cè)，而具有圖案化電極層58的基片層53是在非觀察側(cè)。磁性擦除裝置(如磁性擦除頭或手動(dòng)的磁性擦除器)可以置于非觀察側(cè)。通過施加磁性擦除裝置，白色微粒吸引到非觀察側(cè)，同時(shí)非圖案化區(qū)域在顏色上是適應(yīng)于圖案化區(qū)域的Dmax，因而產(chǎn)生了彩色的背景。在此設(shè)計(jì)中，圖像可以由觀察側(cè)的磁性書寫裝置或電書寫裝置產(chǎn)生。在第一種情況中，當(dāng)施加磁性書寫裝置時(shí)，它把圖案化區(qū)域中選定區(qū)域的白色微粒吸引到觀察側(cè)，因此產(chǎn)生彩色之上的白色(white-on-color)圖像。在第二種情況中，當(dāng)施加電書寫裝置時(shí)，可以通過施加適當(dāng)電壓于電書寫裝置和電極層58而產(chǎn)生圖像。例如，如果電書寫裝置的極性與微粒相反并且電極層58的極性與微粒相同，則選定區(qū)域中的白色微粒必然遷移至觀察側(cè)，因此也產(chǎn)生彩色之上的白色。此外，非圖案化區(qū)域在顏色上可以適應(yīng)于圖案化區(qū)域的Dmin。
為簡(jiǎn)明起見，并未對(duì)其它可以選擇的設(shè)計(jì)詳細(xì)地說明。應(yīng)當(dāng)明了的是，本發(fā)明的電磁泳顯示器可非限定性地包括下列變化
(1)著色電介質(zhì)溶劑中的帶電荷磁性微粒；(2)兩種對(duì)比色的微粒，其中之一是磁性的，并且i)只有一種顏色的微粒是帶電荷的；或者ii)兩種顏色的微粒都是帶電荷的；但是帶有相反的電荷，或者帶有相同的電荷但是電泳移動(dòng)速率顯著不同；(3)微粒分散于其中的溶劑的顏色；(4)電擦除裝置、或磁性擦除裝置；(5)擦除裝置可以在觀察側(cè)、或非觀察側(cè)；(6)電書寫裝置、或磁性書寫裝置；以及(7)書寫裝置可以在觀察側(cè)、或非觀察側(cè)。
此外，圖案化區(qū)域中的盒是填充以分散于溶劑或溶劑混合物中的磁性微粒(但不是必須帶電荷的)。微粒可以是金屬、或順磁微粒。也可以用磁性微?；旌匣蛲坎碱伭衔⒘?例如TiO2微粒)，從而磁化分散于溶劑中的顏料微粒。如果顏料微粒是微囊化于聚合物基質(zhì)中，則磁性微?？梢栽谖⒛一^程之前或之后(優(yōu)選在之前)混合或涂布于顏料微粒。適合的磁性和順磁微粒包括不銹鋼、Fe-Co、Fe-Ni、Fe-Co-Ni、Ni-Co、Co-Cr、和Fe-Co-V合金微粒。磁性微?？梢越柚帕υ谟^察側(cè)和非觀察側(cè)之間移動(dòng)。
實(shí)施例溶液(b)把0.2克的Irgacure 369(來自紐約州Tarrytown的Ciba公司)、0.1克的Irganox 1035(來自紐約州Tarrytown的Ciba公司)、2.82克的UVEXS-藍(lán)(來自加利福尼亞州Sunnyvale的UltrayioletExposure System公司)和1.5克的Orasol藍(lán)GL(來自紐約州Tarrytown的Ciba公司)加入包含10克丁酮(來自賓夕法尼亞州Pittsburgh的Fisher公司)的瓶子中，并且混合物搖晃30分鐘。
溶液(c)把6克的丁酮加入20毫升的玻璃管瓶中。在玻璃管瓶中再加入0.09克的Solsperse 32500(來自北卡羅來納州Charlotte的Avecia公司)。混合物搖晃10分鐘，之后加入1.5克的TiO2(R706，來自德拉瓦州(DE)Wilmington的DuPont公司)，并且把最后的混合物在速度設(shè)定為6均質(zhì)化45分鐘(使用來自賓夕法尼亞州Pittsburgh的Fisher公司的PowerGen 700)。
然后把上面制備的溶液(b)和溶液(c)加到溶液(a)中，并且混合物以每分鐘500轉(zhuǎn)攪拌10分鐘，以形成非活動(dòng)著色組分。組分的顏色(藍(lán)色)是適應(yīng)于包含全氟化銅酞菁染料(FC-3275，3M公司)的電泳流體的顏色。B.非活動(dòng)(非圖案化)區(qū)域的網(wǎng)板印刷在本實(shí)驗(yàn)中使用尺寸為1.5”×3.75”的300號(hào)篩孔的網(wǎng)板印刷掩模。在篩網(wǎng)上，把分段圖案化的區(qū)域(例如圖1中的7個(gè)分段圖案)加以罩住。
然后將篩網(wǎng)放在根據(jù)WO 01/67170所述程序在5密耳(mil)ITO薄膜頂部制備的4”×4”微型杯片材上。把上述制備的3克非活動(dòng)組分加在絲篩網(wǎng)的頂部。擠壓該組成物，由于分段圖案化的區(qū)域已被遮住，所以組分透過非圖案化區(qū)域中的篩網(wǎng)選擇性地填充到微型杯中。
接著移除篩網(wǎng)，將填充的微型杯干燥，并且以每分鐘10英尺的線速度通過紫外光固化輸送器(DDU公司，加利福尼亞的LosAngles)。施加的紫外光劑量在氮?dú)鈱酉聻槊科椒嚼迕?焦耳。在此步驟中，分段圖案化區(qū)域中的微型杯仍是空的(也就是尚未填充電泳組分)。C.TiO2微粒的制備把5.9克的TiO2R900(來自DuPont公司)加到由3.77克的丁酮、4.54克的N3400脂肪族聚異氰酸酯(來自Bayer AG公司)和0.77克的1-[N，N-二(2-羥乙基)氨基]-2-丙醇(來自Aldrich公司)所組成的溶液中。產(chǎn)生的勻漿在5至10℃下均質(zhì)化1分鐘，然后加入0.01克的二月桂酸二丁錫(來自Aldrich公司)，并再均質(zhì)化1分鐘。然后加入包含20克的HT-200和0.47克的Rf-胺4900(它是根據(jù)下述反應(yīng)所制備的Krytox甲基酯(來自DuPont公司)和三(2-氨乙基)胺的縮合物)的溶液，并在室溫下再均質(zhì)化3分鐘。 (Rf-胺-4900；n＝大約30)在室溫和均質(zhì)化作用下，經(jīng)5分鐘，把上面制備的勻漿緩慢加入包含31克HT-200和2.28克Rf-胺4900的混合物中。在35℃用機(jī)械攪拌器攪拌(在低剪力下)生成的TiO2微膠囊分散體30分鐘，然后加熱到85℃，從而除去丁酮并對(duì)內(nèi)相進(jìn)行后固化3小時(shí)。分散體呈現(xiàn)出窄的微粒尺寸分布從0.5至3.5微米。用離心機(jī)分離微膠囊，并稀釋和再分散于HT-200中。D.圖案化區(qū)域中微型杯的填充和密封用刮平棒把1克電泳組分加入在圖案化區(qū)域的微型杯。電泳組分含有6份(基于干重)上述制備的TiO2微粒和94份HT-200(全氟化聚醚，來自Ausimont公司，新澤西州的Thorofare)溶液，該溶液含有1.5％(重量百分?jǐn)?shù))的全氟化銅酞菁染料(FC-3275，來自3M公司)。然后使用6密耳的涂布刀片和用密封組分密封經(jīng)填充的微型杯。
使用的密封組分是10％的橡膠溶液，該橡膠溶液包括9份Kraton G1650、1份GRP 6919、3份Carb-O-Sil TS-720(來自伊利諾伊州的Cabot Corp.公司)、78.3份Isopar E和8.7份乙酸異丙酯。用通用葉片涂板器把密封組分涂布到經(jīng)部分填充的微型杯上，并在室溫干燥涂層，從而形成大約2至3微米厚(干的)具有良好均勻性的無縫密封層。E.層壓在活動(dòng)分段上具有通孔并且在相對(duì)一側(cè)具有連接驅(qū)動(dòng)電路的痕跡的ITO/PET導(dǎo)電膜(來自弗吉尼亞州Martinsville的CPFilms公司)，其上涂布以6微米的壓敏粘合劑(Durotak 1105，來自新澤西州Bridgewater的National Starch公司)，并且使用GBC Eagle 35層合機(jī)(來自伊利諾伊州Northbrook的GBC公司)，以85℃的卷溫度、每分鐘1英尺的層壓速度以及1毫米的卷間隙設(shè)定，套準(zhǔn)層壓于密封的分段微型杯上。
活動(dòng)的(active)ITO分段具有與微型杯陣列相同的圖案。所獲得的分段顯示器表現(xiàn)出可接受的換向性能，并且觀察者看不到痕跡。實(shí)施例2進(jìn)行此實(shí)施例以說明制備本發(fā)明的顯示器的另外可供選擇的方式。
在此實(shí)驗(yàn)中，微型杯是根據(jù)WO 01/67170所述程序，將涂布在作為載體基片的5密耳厚ITO/PET上的熱塑性組分進(jìn)行微模壓而制成。之后，將4”×4”片材上的所有微型杯填充以根據(jù)實(shí)施例1所制備的3克非活動(dòng)組分。用3M氟化聚合物脫模Mylar 5932(來自明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司)覆蓋經(jīng)填充的微型杯，并且通過GBCEagle 35層合機(jī)(來自伊利諾伊州Northbrook的GBC公司)。層合機(jī)設(shè)定在75℃的卷溫度、每分鐘1英尺的層壓速度以及3毫米的卷間隙。
然后把負(fù)性光掩模放在微型杯的頂部。光掩模具有遮擋住的7個(gè)分段圖案。當(dāng)暴露于紫外光時(shí)，該遮擋住的圖案化區(qū)域中的微型杯并未被紫外光所固化，以及，用環(huán)己酮/乙醇(比例6∶4)的溶劑混合物在室溫下沖洗1分鐘，洗掉未固化的非活動(dòng)組分。
之后，根據(jù)實(shí)施例1，將圖案化區(qū)域里空的微型杯填充以電泳組分、密封、和層壓。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參考其特定的具體實(shí)施例而加以描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以做多種的改變，以及有多種的等效物可以取代，而不偏離本發(fā)明的真正精神和范圍。此外，可以做許多修改(例如操作步驟)來適合特殊的情況。所有這些改動(dòng)均在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
附圖組件符號(hào)說明21 電極層22 膜23 熱塑性或熱固性前體物24 圖案化凸模25 微型杯26 密封層27 第二電極層28 基片29 粘結(jié)層31 電極層32 膜33 熱塑性或熱固性層34 密封層35 非活動(dòng)組合物36 電極層37 基片38 粘結(jié)劑41 非圖案化的區(qū)域42 圖案化的區(qū)域43 圖案化區(qū)域中的選定區(qū)域51 顯示盒52 基片層53 基片層54 帶電荷的磁性微粒58 圖案化電極層
權(quán)利要求
1.一種顯示器，其在圖案化區(qū)域中包括活動(dòng)的電泳盒，其中所述盒填充以電泳流體，所述電泳流體包括分散于溶劑或溶劑混合物中的顏料微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述電泳盒是用微模壓、或平板印刷法形成的微型杯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示器，其中所述微型杯具有明確定義的尺寸、形狀、和縱橫比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示器，其中每個(gè)所述微型杯的尺寸是在102至5×105平方微米的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示器，其中每個(gè)所述微型杯的尺寸是在103至5×104平方微米的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示器，其中每個(gè)所述微型杯的深度是在3至100微米的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示器，其中每個(gè)所述微型杯的深度是在10至50微米的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示器，其中每個(gè)所述微型杯的開口與總面積的比例是在0.3至0.95的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示器，其中每個(gè)所述微型杯的開口與總面積的比例是在0.4至0.9的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述盒是用密封層而彼此隔離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述密封層是聚合物層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯示器，其中所述密封層在所述流體上形成連續(xù)的膜，并且與所述流體和所述流體沒覆蓋到的所述盒壁內(nèi)表面都有緊密的接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示器，其中所述聚合物密封層延伸于所述盒壁的頂部表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，是一種電泳顯示器，其中所述顏料微粒是帶電荷的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，是一種電磁泳顯示器，其中所述顏料微粒是帶電荷并磁化的。
16.一種顯示器，包括(a)圖案化區(qū)域中的盒，所述盒是以電泳分散體填充的；以及(b)非圖案化區(qū)域中的盒，所述盒是以非活動(dòng)組分填充的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述非活動(dòng)組分包括聚合物、低分子量的有機(jī)或無機(jī)化合物、有機(jī)或無機(jī)的粒狀物質(zhì)或結(jié)晶物質(zhì)、乳膠、聚合物分散體、或其混合物或復(fù)合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述非活動(dòng)組分包括可光固化的組分或負(fù)作用光致抗蝕劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述非活動(dòng)組分包括正作用光致抗蝕劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述非活動(dòng)組分包括非成膜的顆粒。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述非活動(dòng)組分在顏色上是適應(yīng)于圖案化有效區(qū)域的Dmax或Dmin的顏色。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述非活動(dòng)組分包括有機(jī)聚合物、光散射微粒、以及染料或顏料。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中所述光散射微粒是TiO2、CaCO3、或二氧化硅。
24.一種電泳顯示器，包括a)在觀察側(cè)的第一電極層和在非觀察側(cè)的第二電極層；以及b)在圖案化區(qū)域中且夾在所述兩電極層之間的盒，所述盒是以分散于溶劑或溶劑混合物中的帶電荷微粒填充的。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電泳顯示器，其中非觀察側(cè)的所述電極層在活動(dòng)的圖案化區(qū)域中進(jìn)一步包括通孔。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電泳顯示器，其中所述在非觀察側(cè)上的所述電極層進(jìn)一步包括在相對(duì)于電泳盒的表面上連接所述通孔和驅(qū)動(dòng)電路的痕跡。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電泳顯示器，其中所述盒是用密封層加以密封。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電泳顯示器，其中所述密封層是聚合物層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電泳顯示器，其中所述密封層在所述流體上形成連續(xù)的膜，并且與所述流體和所述流體沒覆蓋到的所述盒壁內(nèi)表面都有緊密的接觸。
30.一種電磁泳顯示器，包括a)電極層和基片層，至少其中之一是透明的；以及b)在圖案化區(qū)域中、且夾在所述兩層之間的盒，是以分散于溶劑或溶劑混合物中的帶電荷且磁化的微粒填充的。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電磁泳顯示器，其中所述基片層是透明的，并且是在所述觀察側(cè)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電磁泳顯示器，其中所述基片層進(jìn)一步包括第二電極層，所述第二電極層是放置在所述電泳盒和所述基片層之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電磁泳顯示器，其中所述盒是用密封層加以密封。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電磁泳顯示器，其中所述密封層是聚合物層。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電磁泳顯示器，其中所述密封層在所述流體上形成連續(xù)的膜，并且與所述流體和所述流體沒覆蓋到的所述盒壁內(nèi)表面都有緊密的接觸。
36.一種電泳顯示器或電磁泳顯示器的制造方法，包括在圖案化區(qū)域中進(jìn)行選擇性的模壓，以在所述圖案化區(qū)域中形成微型杯。
37.一種電泳顯示器的制造方法，包括下列步驟a)將涂布在第一電極層上的熱塑性或熱固性物質(zhì)進(jìn)行圖案化模壓，從而在圖案化區(qū)域中形成微型杯；b)填充所述微型杯；c)密封所述經(jīng)填充的微型杯；以及d)用第二電極層層壓所述密封的微型杯。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述電極層之一是圖案化的。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述第一電極層是非圖案化的。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述圖案化的電極層具有與所述微型杯陣列相同的圖案，并且套準(zhǔn)層壓于所述圖案化的微型杯陣列上。
41.一種電磁泳顯示器的制造方法，包括下列步驟a)將涂布在基片層上的熱塑性或熱固性物質(zhì)進(jìn)行圖案化模壓，從而在所述圖案化區(qū)域中形成微型杯；b)填充所述微型杯；c)密封所述經(jīng)填充的微型杯；以及d)用電極層層壓所述密封的微型杯。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述電極層是圖案化的。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述基片層包括第二電極層，所述第二電極層是放置在所述電泳盒和所述基片層之間。
44.一種電泳顯示器或電磁泳顯示器的制造方法，包括圖案化填充顯示盒。
45.一種電泳顯示器的制造方法，包括下列步驟a)將涂布在第一電極層上的熱塑性或熱固性物質(zhì)進(jìn)行模壓，從而形成微型杯；b)以活動(dòng)流體選擇性地填充圖案化區(qū)域中的微型杯，并且非圖案化區(qū)域中的微型杯填充以非活動(dòng)組分；c)在所述圖案化和所述非圖案化區(qū)域中密封所述經(jīng)填充的微型杯；以及d)用第二電極層層壓所述密封的微型杯。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述電極層之一是圖案化的。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述第一電極層是非圖案化的。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述圖案化的電極層具有與微型杯陣列相同的圖案，并且套準(zhǔn)層壓于所述圖案化的微型杯陣列上。
49.一種電磁泳顯示器的制造方法，包括下列步驟a)將涂布在基片層上的熱塑性或熱固性物質(zhì)進(jìn)行模壓，從而形成微型杯；b)圖案化區(qū)域中的微型杯選擇性地填充以活動(dòng)流體，并且非圖案化區(qū)域中的微型杯填充以非活動(dòng)組分；c)在所述圖案化和所述非圖案化區(qū)域中密封所述經(jīng)填充的微型杯；以及d)用一電極層層壓所述密封的微型杯。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述電極層是圖案化的。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述基片層包括第二電極層，所述第二電極層是放置在所述電泳盒和所述基片層之間。
52.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述步驟(a)、(b)、(c)、和(d)是按順序進(jìn)行的。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述步驟(a)、(b)、(c)、和(d)是按順序進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及改良的分段電泳顯示器及其制造方法，尤其涉及新穎的圖案化模壓和圖案化填充的方法。兩種方法都是簡(jiǎn)單、可靠并且低成本的制造標(biāo)志牌電泳顯示器的分段的方式。本發(fā)明所制備的顯示器，只需要一層圖案化的電極層。消除了不希望的可見線路痕跡，并且本顯示器的制造不涉及昂貴的精確套準(zhǔn)步驟，該精確套準(zhǔn)步驟在先前熟知的組裝過程中用來處理兩個(gè)圖案化的電極。此外，電泳流體僅存在于本顯示器的圖案化和可換向的區(qū)域中。這不僅可以顯著降低材料成本，而且通過減少缺陷和不均勻性而改善了整體顯示性能。
文檔編號(hào)G02F1/167GK1453622SQ0214192
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者侯維新, 曾金仁, 吳讓二, 梁榮昌 申請(qǐng)人:希畢克斯影像有限公司