专利名称：电泳显示设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电泳显示设备及其制造方法，更具体地讲，涉及一种具有高对比度和增强的可视性以实现高质量文本的电泳显示设备及其制造方法。
背景技术：
电子纸或数字纸(也称作“电纸”)指的是能像纸质图书、报纸或纸质杂志一样易于携带或移动并在任何时候打开，并且能像普通的纸一样接受手写的电子设备。
电子纸采用电泳显示器的形式，这比常规的平板显示器具有显著的优点，包括不会弯曲变形的柔性、低得多的生产成本以及不需要单独背光而具有的更高能量效率。这种电子纸利用宽视角而非常清晰并且能实现存储功能，使得甚至在关闭电源的情况下文本也不会完全消失。由于具有这些显著的优点，电子纸可用于非常广泛的应用范围，例如具有纸状侧边和活动插图的电子书或自更新报纸、用于手机的可重写纸状显示器、一次性电视屏、电子壁纸等，市场增长具有巨大潜力。根据所采用的显示方式，电子纸可以分为:电泳显示器、液晶显示器、色粉显示器(QR-LPD:快速响应电子粉流体显不器)和 MEMS (micro-electro-mechanical systems,微电子机械系统)显示器。在这些显示器中，最接近商业化的技术是微胶囊电泳显示器和微杯(micro-cup)电泳显示器，两者都采用颗粒作为色彩显示元素。特别是微杯电泳显示器能够通过辊对辊连续制造过程来生产并且因此作为适合于大批量生产的技术而备受瞩目。至于常规的微杯电泳电子纸，如图1所示，带电白色颗粒根据所施加的电压在黑墨汁中上下移动以显示明、暗部分。但是，如图2所示，当使用驱动常规的微杯电泳电子纸时，带电白色颗粒由于单元的墙或颗粒间的引力而无法正确的定位。因此，电子纸在实现高对比度中遇到了一个难题并且当驱动显示器时对白色和黑色梯度的显示很模糊，从而导致显示灰度的效果不佳。此外，微杯电泳电子纸使带电白色颗粒在单元的墙上聚集，从而导致对比度降低并且显示明、暗的效果不佳。因此，需要发展一种克服了常规的微杯电泳显示器的问题并且实现高对比度和增强的可视性的电泳显示器。
发明内容
技术问题本发明的一个目的是提供一种表现出高对比度和增强的可视性以实现高质量文本的电泳显示设备。本发明的另一个目的是提供一种制造所述电泳显示设备的方法。技术方案本发明提供了一种电泳显示设备，该电泳显示设备包括:互相分隔预定距离的第一基板和第二基板；分别形成在所述第一基板和第二基板的一侧上并且被布置为彼此相对的第一电极和第二电极；形成在所述第一电极上的黑色图案层；形成在所述第一电极和第二电极之间的多个分隔墙，所述第一电极上的分隔墙的一侧与所述黑色图案层接触或重叠；以及填充在所述分隔墙之间带电白色颗粒的浆体。本发明还提供了一种制造电泳显示设备的方法，该方法包括:在互相分隔预定距离的第一基板和第二基板的一侧上分别形成第一电极和第二电极；在所述第一电极上形成黑色图案层；在所述第一电极上形成多个分隔墙，以使所述第一电极上的所述分隔墙的一侧与所述黑色图案层接触或重叠；在所述分隔墙之间填充带电白色颗粒的浆体；并且安装所述第二基板，以使所述第二电极面对所述第一电极。以下，将详细描述根据本发明的示例性实施例的电泳显示设备及其制造方法。根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种电泳显示设备，该电泳显示设备包括:互相分隔预定距离的第一基板和第二基板；分别形成在所述第一基板和第二基板的一侧上并且彼此相对布置的第一电极和第二电极；形成在所述第一电极上的黑色图案层；形成在所述第一电极和第二电极之间的多个分隔墙，所述第一电极上的分隔墙的一侧与所述黑色图案层接触或重叠；以及填充在所述分隔墙之间带电白色颗粒的浆体。本发明的发明人发现:使用黑色图案层代替黑墨汁并且将其布置成与分隔墙部分地接触或重叠可以防止白色颗粒在分隔墙上聚集，并且克服在显示白-灰-黑渐变时在边界界面中可能出现的对比度降低，从而可以提供一种显示高对比度和增强的可视性以实现高质量文本的电泳显示设备。图3示出了电泳显示设备的驱动实例。在该电泳显示设备中，填充在分隔墙之间的带电白色颗粒根据所施加的电压上下移动以实现白-灰-黑渐 变。第一和第二基板可以彼此分隔预定的距离，例如，10 μ m至100 μ m。用于第一和第二基板的材料并不受到具体限制，只要它们可以典型地用于显示设备的基板，并且可以包括，例如，PET、PAN、PI或玻璃。第一和第二电极在电泳显示设备中可以分别形成在第一和第二基板的一侧并且互相面对地布置。第一和第二电极可以是已知用于显示设备的任何电极，而没有任何具体的限制。优选地，第一和第二电极中至少一个是由(例如)1!'0、51102、2110或120 (铟锌氧化物)等制成的透明电极。第一和第二电极可以被布置成以预定距离彼此相对，例如，10 μ m至 100 μ m。可以由黑色感光树脂组合物制备成的黑色图案层可以形成在第一电极上。黑色图案层的作用是当显示设备被驱动时实现黑色。黑色图案层与第二电极以及分隔墙一起限定电泳显示设备的单元或微杯的空间。黑色图案层可以具有0.05 μ m至12 μ m的厚度，优选为0.07 μ m至10 μ m的厚度。
在电泳显示设备中，通过调节黑色图案层的厚度可以容易地控制黑度。在黑色图案层太薄或太厚的情况中，很难呈现黑色或者获得高对比度。更具体地讲，黑色图案层基板的厚度过薄导致电泳显示设备实现的黑度的绝对值过高，并且因此有可能难以获得高对比度。尤其是黑色图案层过高的厚度将会在减少黑度的绝对值方面不期望地提供微不足道的效果，并且极大地减弱电泳显示设备的柔性。黑色图案层可以包括具有不同的三维形状的多个黑色图案。例如，黑色图案可以具有与第一电极平行的两个面，其中一个面与第一电极接触，另一个面与分隔墙接触或重叠，从而限定电泳显示设备的单元或微杯。黑色图案的侧面可以与第一电极上的分隔墙部分地重叠。侧面的形状可以是包括与第一电极垂直的面或者完全或部分倾斜的面。因此，黑色图案的截面可以具有矩形、梯形或具有两个斜面的六角形的形状，如图4所示。尤其是当黑色图案包括至少一个斜面时，被限定的凹槽可以形成在黑色图案的与分隔墙重叠的部分中。如图5所示，正在显示黑色的电泳显示设备使带电白色颗粒密集地聚集在凹槽周围，从而导致对比度极大地提高。黑色图案的斜面可以形成为与第一基板形成锐角。第一电极上的分隔墙的一侧可以形成为与黑色图案层接触或重叠。由于分隔墙形成为与黑色图案层部分地接触或重叠，所以可以防止在显示白-灰-黑渐变时在边界界面处可能发生的对比度降低并且实现高对比度和增强的可视性。第一电极上的分隔墙的一侧的10%至70%可以与黑色图案层重叠。在黑色图案具有梯形截面的情况中，例如，分隔墙可以形成为与黑色图案层重叠，如图6所示。此外，分隔墙可以具有5 μ m至50 μ m的厚度。分隔墙的厚度是指与分隔墙的高度相垂直的分隔墙的最大宽度(例如，第一和第二电极之间的距离)。分隔墙可以具有不同形状(例如矩形、方形或梯形)的截面。分隔墙的截面优选为图7中所示的梯形，目的是为了在电泳显 示设备显示黑色时增强分隔墙顶部的白度。电泳显示设备可以通过增加带电白色颗粒的含量而增加白度，但是即使在设置带电白色颗粒的含量增加到限定水平或以上时，黑度也不会降低，这克服了将黑墨汁和白色颗粒结合的现有显示器在增加白色颗粒的量时可能降低黑度的问题。此外，电泳显示设备可以通过改变黑色图案层的厚度而容易控制黑度，其结果是有可以提供具有增强的黑度的改进型产品。尤其是可以通过改变黑色图案层的边缘部分的形状或面积(即，与第一电极上的分隔墙接触的部分)而容易地控制对比度。图8是电泳显示设备的标准模拟图；图9是通过增加带电白色颗粒的含量而增强了白度的电泳显示设备的模拟图；图10是通过增大黑色图案的厚度而增强了黑度的电泳显示设备的模拟图。带电白色颗粒的浆体是指包含带电白色颗粒并且具有确定的粘度的浆体。带电白色颗粒的浆体可以包括带电白色颗粒和其他组分，或者可以包括带电白色颗粒和流态流体。带电白色颗粒可以包括能显示白色的无机颗粒的核，以及包括电荷可控制在特定的比重和量的有机物并且围绕该核的壳涂层。用作所述核的白色无机颗粒的实例可以包括TiO2, MgO, ZnO, CaO, ZrO2等，并且包括在壳涂层中的有机物的实例可以包括基于丙烯酸酯的树脂、基于甲基丙稀酸酷的树脂、基于苯乙稀的树脂、基于氣基甲酸酷的树脂、基于娃树脂的聚合物、三聚氰胺树脂、其中至少两者的混合物或它们的聚合物。带电白色颗粒的衆体可以包括带电白色颗粒和流态流体，其中带电白色颗粒与流态流体的体积比在5:95至60:40的范围内，优选地在7:93至40:60的范围内。流态流体可以是粘度为20cP或更小的溶剂，优选是粘度为20cP或更小的烃基溶剂。根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种制造所述电泳显示设备的方法，该方法包括:Ca)在互相分隔预定距离的第一基板和第二基板的一侧上分别形成第一电极和第二电极；(b)在所述第一电极上形成黑色图案层；(c)在所述第一电极上形成多个分隔墙，以使所述第一电极上的所述分隔墙的一侧与所述黑色图案层接触或重叠；(d)在所述分隔墙之间填充带电白色颗粒的浆体；并且(e)安装所述第二基板，以使所述第二电极面对所述第一电极。如上所述，电泳显示设备使用黑色图案层代替现有的黑墨汁并且使黑色图案层与第一基板上的分隔墙的一部分重叠，该电泳显示设备可以表现出高的对比度和增强的可视性以实现高质量文本。在第一和第二基板的一侧上分别形成第一和第二电极的步骤可以采用已知为用于形成显示设备用的电极的任何典型的方法和装置，而无任何具体的限制。在第一电极上形成黑色图案层的步骤可以包括:将黑色感光树脂组合物涂布在所述第一基板上；并且对所涂布的黑色感光树脂组合物执行曝光、显影和冲洗步骤以形成多个黑色图案。图11图示了形成黑色图案层的步骤的模拟图。可以将黑色感光树脂组合物通过涂布的方法涂布在第一电极上，例如，旋转涂布、刮棒涂布、丝网印刷等。籍此涂布的黑色感光树脂组合物可以通过预烘干、曝光、显影、后烘干和冲洗的过程而被图案化。黑色感光树脂组合物可以包括黑色颜料、光聚合高分子化合物、光聚合引发剂和其他添加剂。优选地，黑色感光树脂组合物是负型感光树脂组合物，在其曝光之后，其未曝光的部分易于显影。光聚合高分子化合物和光聚合引发剂可以不受到具体限制，只要它们是已知用于负型感光树脂组合物。黑色颜料可以包括，但并不具体限定，可以是任何类型的黑色颜料，例如炭黑、派力奥根黑(perylene black)等。如上所述，黑色图案层的厚度可以在0.05 μ m至12 μ m的范围内。此外，黑色图案层可以包括多个黑色图案，这些黑色图案包括至少一个斜面，该斜面与第一基板成锐角。通过调节黑色感光树脂组合物的涂层厚度或通过控制对所涂布的黑色感光树脂组合物所执行的曝光、显影和冲洗过程的条件而将黑色图案层的厚度控制在以上限定的范围内。另一方面，形成分隔墙的步骤可以包括:将感光树脂组合物涂布在上面形成有所述黑色图案的所述第一电极上；并且对所涂布的感光树脂组合物执行曝光、显影和冲洗以形成分隔墙。图12示出了形成分隔墙的步骤的模拟图。用于形成分隔墙的感光树脂组合物可以包括光聚合高分子化合物、光聚合引发剂和其他添加剂，其中光聚合高分子化合物优选地包括透明的丙烯醛基聚合物、丙烯酸硅(acryal silicone)共聚物或丙烯酸聚氨酯共聚物。用于形成分隔墙的感光树脂组合物可以涂布在上面形成了黑色图案层的第一电极上，采用涂布方法包括，例如，旋转涂布、刮棒涂布、丝网印刷等。籍此涂布的感光树脂组合物可以通过预烘干、曝光、显影、后烘干和冲洗过程而被图案化。籍此获得的第一电极上的分隔墙的一侧的10%至70%可以与黑色图案层重叠。在分隔墙之间填充带电白色颗粒的浆体的步骤中，可以使用例如喷嘴等的各种设备来将带电白色颗粒的浆体填充到电泳显示设备的各个单元或微杯中。然后，将第二基板安装成第二电极面对第一电极并且密封第二基板以完成最后产品。图13中示出了填充带电白色颗粒的浆体并且安装第二基板的步骤的模拟图。 另一方面，制造所述电泳显示设备的方法可以进一步包括制备带电白色颗粒并且形成带电白色颗粒的衆体。带电白色颗粒可以包括能显示白色的无机颗粒的核，以及包括电荷可控制在特定的比重和量的有机物并且围绕核的壳涂层。用作核的白色无机颗粒的实例可以包括Ti02、MgO、ZnO、CaO、ZrO2等，并且包括在壳涂层中的有机物的实例可以包括基于丙烯酸酯的树月旨、基于甲基丙稀酸酷的树脂、基于苯乙稀的树脂、基于氣基甲酸酷的树脂、基于娃树脂的聚合物、三聚氰胺树脂、其中至少两者的混合物或它们的聚合物。白色无机颗粒和有机物混合在一起然后经过悬浮聚合以形成带电白色颗粒。带电白色颗粒的楽;体可以通过将带电白色颗粒和流态流体混合在一起而形成，其中带电白色颗粒与流态流体的体积比在5:95至60:40的范围内，优选地在7:93至40:60的范围内。本文使用的流态流体可以是粘度为20cP或更小的溶剂，优选是粘度为20cP或更小的烃基溶剂。有益效果因此，本发明可以提供一种表现出高对比度和增强的可视性以实现高质量文本的电泳显示设备及其制造方法。
图1是示出常规的微杯电泳显示器的驱动机制的示意图；图2是示出当驱动常规的微杯电泳电纸时带电白色颗粒的排列的示意图；图3是示出根据本发明的一个示例性实施例的电泳显示设备的驱动机制的示意图；图4是示出黑色图案的截面的示例性示意图；图5是示出在显示黑色的电泳显示设备中分隔墙与黑色图案的重叠部分中带电白色颗粒的行为的示意图；图6是示出分隔墙与黑色图案层重叠的示意图；图7是示出在显示黑色的电泳显示设备中梯形分隔墙的顶部的带电白色颗粒的行为的不意图；图8是示出根据本发明的一个示例性实施例的电泳显示设备的标准模拟图；图9是示出具有增强的白度的电泳显示设备的模拟图；图10是示出具有增强的黑度的电泳显示设备的模拟图；图11是示出形成黑色图案层的步骤的模拟图；图12是示出形成分隔墙的步骤的模拟图；图13是示出填充带电白色颗粒的浆体并且安装第二基板的步骤的模拟图；图14是示出常规的微杯电泳显示器的平板表面的图片；图15是示出当常规的微杯电泳显示器被驱动时白色颗粒在单元的墙上聚集的图片；以及图16是示出常规的微杯电泳显示器被驱动的图片。
具体实施例方式参照以下实例对本 发明进行进一步的详细描述，以下实例旨在例示本发明并且不应当被理解为限制本发明的范围。实例:制造电泳显示设备实例I将黑色感光树脂组合物((Onlymer BM，可隆工业有限公司)旋转涂布在上面形成有ITO电极的PET薄膜上，并依次经过预烘干、曝光、显影和后烘干过程，从而形成黑色图案层。就这一点而言，对旋转涂布过程中的旋转速度(rpm)进行控制，从而将黑色图案层的厚度调节为0.1 μ m。将透明的丙烯醛基光致抗蚀剂(On丨ymer BM，可隆工业有限公司)旋转涂布在ITO电极和黑色图案层上，然后依次经过预烘干、曝光、显影和后烘干过程，从而形成分隔墙。对旋转涂布过程中的旋转速度(rpm)进行控制，从而将分隔墙的高度调节为30μπι，并且对照片掩模的图案大小进行控制，从而将分隔墙的厚度调节为20 μ m。将包含20g经过表面处理的带电白色颗粒(TiO2)和80g流变流体(3cP)的混合物进行搅动并且维持在浆体状态。将籍此制备的带电白色颗粒浆液通过喷嘴注射到分隔墙之间的空间中。然后，通过使用聚氨酯丙烯酸基压敏粘合剂密封分隔墙来安装上面形成有ITO电极的另一个PET基板，从而完成电泳显示设备。实例2除了使用含有19g经过表 面处理的带电白色颗粒(TiO2)和81g流态流体(3cP)的浆体并且控制黑色感光树脂图案层以通过调节旋转涂布过程中的旋转速度(rpm)而具有
2.5μπι的厚度之外，按照如实例I所述的相同的方式执行以上过程以制造电泳显示设备。实例3除了使用含有22g经过表面处理的带电白色颗粒(TiO2)和78g流态流体(3cP)的浆体并且控制黑色图案层以通过调节旋转涂布过程中的旋转速度(rpm)而具有5μπι的厚度之外，按照如实例I所述的相同的方式执行以上过程以制造电泳显示设备。实例4除了使用25g带电白色颗粒和75g流态流体的浆料并且控制黑色图案层以具有7.5μπι的厚度之外，按照如实例I所述的相同的方式执行以上过程以制造电泳显示设备。参考实例对通过注射白色颗粒和黑墨汁而制造出的常规微杯电泳显示设备的实际的驱动行为进行观察。图14示出常规的微杯电泳显示设备，其中由分隔墙限定各单元并且填充白色颗粒和黑墨汁以在显示器上显示明和暗。如图15所示，常规的微杯电泳显示设备遇到的问题是，当显示设备被驱动时，白色颗粒在单元的墙上聚集，从而导致对比度下降。此外，如图16所示，在驱动显示设备的期间，白色颗粒以不均匀的排列流动，从而恶化了明和暗的显示。实验实例1:测量黑度/白度和对比度的绝对值；使用Konica Minolta制造的Chroma Meter CS-100A来计算以上实例中在注射
带电白色颗粒之前电泳显示设备的黑度的绝对值。结果如表I所示。[表I]黑度/白度和对比度的绝对值
权利要求
1.一种电泳显不设备,包括: 互相分隔预定距离的第一基板和第二基板； 分别形成在所述第一基板和第二基板的一侧上并且被布置为彼此面对的第一电极和第二电极； 形成在所述第一电极上的黑色图案层； 形成在所述第一电极和第二电极之间的多个分隔墙，所述第一电极上的分隔墙的一侧与所述黑色图案层接触或重叠；以及 填充在所述分隔墙之间带电白色颗粒的浆体。
2.如权利要求1所述的电泳显示设备，其中，所述黑色图案层具有0.05 μ m至12 μ m的厚度。
3.如权利要求1所述 的电泳显示设备，其中，所述黑色图案层包括多个黑色图案，所述多个黑色图案包括至少一个斜面。
4.如权利要求3所述的电泳显示设备，其中，所述斜面与所述第一基板形成锐角。
5.如权利要求1所述的电泳显示设备，其中，所述第一电极上的分隔墙的一侧的10%至70%与所述黑色图案层重叠。
6.一种制造如权利要求1所述的电泳显示设备的方法，包括: 在互相分隔预定距离的第一基板和第二基板的一侧上分别形成第一电极和第二电极； 在所述第一电极上形成黑色图案层； 在所述第一电极上形成多个分隔墙，以使所述第一电极上的所述分隔墙的一侧与所述黑色图案层接触或重叠； 在所述分隔墙之间填充带电白色颗粒的浆体；并且 安装所述第二基板，以使所述第二电极面对所述第一电极。
7.如权利要6所述的方法，其中，所述在所述第一电极上形成黑色图案层的步骤包括: 将黑色感光树脂组合物涂布在所述第一电极上；并且 对所涂布的黑色感光树脂组合物执行曝光、显影和冲洗步骤以形成多个黑色图案。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述形成分隔墙的步骤包括: 将感光树脂组合物涂布在上面形成有所述黑色图案的所述第一电极上；并且 对所涂布的感光树脂组合物执行曝光、显影和冲洗步骤以形成分隔墙。
9.如权利要求6所述的方法，进一步包括: 制备带电白色颗粒；并且 形成所述带电白色颗粒的浆体。
全文摘要
本发明涉及一种电泳显示设备及其制造方法。所述电泳显示设备包括互相分隔预定距离的第一基板和第二基板；分别形成在所述第一基板和第二基板的一侧上并且彼此相对的第一电极和第二电极；形成在所述第一电极上的黑色图案层；形成在所述第一电极和第二电极之间的多个分隔墙，所述第一电极上的分隔墙的一侧与所述黑色图案层接触或重叠；以及填充在所述分隔墙之间带电白色颗粒的浆体。所述电泳显示设备通过表现出高对比度和增强的可视性可以实现高质量文本。
文档编号G02F1/167GK103238108SQ201180057679
公开日2013年8月7日 申请日期2011年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者宋镐石, 刘贤贞, 尹泳瑞, 姜忠锡, 明惠珍 申请人:可隆工业株式会社