在透明状态下具有非常低的雾度和可见网格的电驱动可变透射薄膜的制作方法

在透明状态下具有非常低的雾度和可见网格的电驱动可变透射薄膜
1.相关申请
2.本技术要求2019年9月30日提交的英国专利申请no.1914105.0和2019年10月16日提交的英国专利申请no.1914933.5的优先权。本文公开的所有参考文献、专利和专利申请以其全部内容通过引用包含于此。
技术领域
3.本发明涉及一种具有提供透明光状态的构造的电泳装置，用于选择性地控制光，特别是用于智能玻璃应用。


背景技术：

4.需要一种电可切换的电泳装置，其在一个或多个光状态下对可见光是透明的并提供类似玻璃的品质，而在其他光状态下会强烈衰减光。类似玻璃的品质包括提供非常好的清晰度和透光率、非常低的雾度、在透明状态下最小的色调感知以及最小的衍射。在现有技术中，可用的电泳溶液在某些情况下对其功能具有限制，而在其他情况下则具有固有的技术障碍。
5.在申请人的ep2976676中，孔径(透明区域)和障碍物(光阻挡区域)的尺寸具有由典型的观察者眼睛的分辨率所决定的它们的最大尺寸和节距，使得孔径和障碍物足够小，以至于在正面视图中它们的几何形状不明显。在其透明状态的文献中的示例中，其黑色带电粒子被聚集并围绕离散的透明孔径，在所需的观察距离处，孔径对观察者的最大角度为1角分(对应于290微米，在1米的观察距离处)，以及优选地是0.6角分(对应于174.5微米，在1米处)。孔径节距(即孔径和聚集带电粒子区域)的夹角可以是这些限制的两倍，但仅限于几何形状在正面视图上不明显的程度。
6.类似地，在申请人的ep3281055中指出，该装置(包括智能窗户)在其观察区域内嵌入了固体聚合物结构，该结构处于微观结构的尺度，并且肉眼不可见。给出了空腔节距为250微米的智能玻璃装置的示例。如果仅从远距离观察，理论上该文献允许腔达到1,000微米，但是，该文献将微结构限制为在使用中不可见。该限制性约束类似于早期的ep2976676，并且被描述为在所需观察距离处微紧固件部分对观察者的最大角度为1角分，优选地为0.6角分。
7.在us8183757中指出，当着色剂粒子被聚集在贮液槽区域中时，着色剂粒子可以使可见区域着色。由着色剂粒子引起的着色可能会阻碍显示器的中性白色或透明的光学状态。装置在每个凹槽区域内的第二电极上使用不透明层。凹槽(或贮液槽)中的黑色不透明层遮盖了彩色的聚集粒子。在相关专利us8384659中，在图2e中显示了一个六边形贮液槽，其半径为67.5微米。
8.在现有技术装置的透明光状态中，存在对应于电泳墨水中的带电粒子颜色的可感知色调。由于类似于纸或彩色显示器上的半色调印刷的孔或障碍物的微米级、离散分布和
密集分布，观察者对色调(包括黑色色调)的感知是均匀色调之一。后者的像素密度足够高，以确保即使近距离观察也无法分辨单个像素，并且来自相邻像素的光被观察者的眼睛无缝融合。


技术实现要素：

9.在实施例中，光衰减器(200、203、204)包括具有第一透明基板(190)和第二透明基板(190)的单元(300、303、304)，第一透明基板(190)和第二透明基板(190)限定相应的观察面(150、153、154)并且具有带有透明电极(160)的相对的主表面(即平行并列)，并且被间隔开(尺寸5)以在它们之间提供体积，所述体积包含透明聚合物结构(100、103、104)和电泳墨水(1、2、3)，所述墨水包括分散在透明流体(15、16、17)中的带电粒子(10、11、12)，所述带电粒子响应于施加到所述电极的电场在第一极端光状态和第二极端光状态之间移动，在第一极端光状态中，粒子最大程度地分散在所述单元内以位于穿过单元衰减阳光的阳光路径中，以及在第二极端光状态中，所述粒子最大程度地被聚集在所述单元内由所述聚合物结构限定的位置(130、133、134)中，以将粒子从穿过单元透射阳光的阳光路径中移除并提供视觉访问，并且在所述第二光状态中，所述光衰减器的观察面具有邻接透明区域(30、34)的衰减区域(20、24)的可见图案，衰减区域和透明区域分别由所述聚集粒子的存在和不存在限定，其中所述邻接区域中的每个区域具有0.3mm或更大的尺寸(50、55、60、65)，以及相邻衰减区域的中心到中心距离(40、41)或相邻透明区域的中心到中心距离(45、46)为0.6mm或更大。
10.所述图案中的每个所述区域在距所述观察面(150)0.5m的距离处的对向角(80、90)超过两角分，并且一对所述邻接区域对向(70)超过四角分。
11.在一些实施例中，图案是重复图案并且所述中心到中心距离与节距相同。重复图案是在所述第二光状态中可见并且在所述第一光状态中无法识别的可切换网格。在一些实施例中，所述透明区域的最短距离或宽度(61)为所述节距的75％或更多，并且衰减区域的最短距离(51)为25％或更少。优选地，前述规则的限制分别为80％和20％，以及更优选地为85％和15％。
12.在实施例的所述正面视图中的透明区域是总有效(即，可切换)区域的60％或更多、优选地62％或更多、更优选地65％或更多、以及最优选地70％或更多，以及所述可见图案包括不连续的和/或连续的区域并且可被感知为衰减区域的图案。可见图案叠加在所述视觉访问上。图案或网格的颜色是所述带电粒子的颜色。优选地，通过选择所述聚集带电粒子在所述聚合物结构中的位置的设计，将叠加的可见图案或网格设计为美学上可接受的(或令人愉悦的)。
13.所述区域中的一个是以下中的任一个：单分散的或具有大小和/或形状的分布，并且优选地，所述区域的形状被选择为最小化在所述视觉访问中出现莫尔条纹的几率，并且包括选择通过施加调制函数至几何形状而限定边界的形状。
14.在一些实施例中，相邻衰减区域的中心到中心距离和相邻透明区域的中心到中心距离为0.6mm或更大。
15.在一些实施例中，按优选顺序，中心到中心距离为：0.62mm或更大、0.65mm或更大、0.7mm或更大、0.8mm或更大、1.0mm或更大、以及最优选地1.25mm或更大。与前述相对应，邻
接的衰减区域和透明区域各自具有一个或多个尺寸，其按优选顺序为：0.31mm或更大、0.325mm或更大、0.35mm或更大、0.4mm或更大、0.5mm或更大、以及最优选地0.625mm或更大。
16.带电粒子的着色剂包括以下一种或多种：染料着色剂、颜料着色剂、强光散射材料、强反射材料或强吸收材料，并且粒子可以是任何颜色，包括黑色或白色。
17.聚合物结构将所述基板间隔开并将所述体积划分为具有聚合物壁并填充有所述电泳墨水的单层离散空腔，以及优选地，所述聚合物结构包括将墨水密封在空腔内的密封层。
18.在一些实施例中，将彩色层选择性地施加到所述聚合物壁上，使得在所述观察面中，壁区域的颜色与所述带电粒子的颜色相匹配。
19.在实施例中，所述聚集带电粒子的位置在所述聚合物壁处，或者所述聚集带电粒子的位置在所述聚合物结构中的离散的贮液槽中并且所述位置与所述壁不重合，或者所述聚集带电粒子的位置在所述聚合物结构中的突起之间的凹陷或通道中，并且所述位置可以或可以不与所述壁重合。
20.电泳墨水具有两种或更多种带电粒子类型，包括：带正电的、带负电的、不同的电泳迁移率、和/或不同的颜色。
21.电泳墨水具有两种带电粒子类型，每种类型的电泳迁移率和颜色与另一种不同，但电荷极性相同，并且在第二光状态中，所述两种类型在它们聚集在所述位置处时分离，其中一种类型相对于所述观察面之一遮盖另一种类型。
22.优选地，光衰减器通过在聚合物结构中的聚集位置和相对电极之间移动带电粒子以分别改变聚集或分散的程度来提供介于第一和第二状态之间的至少一个光状态。
23.一种装置，包括以下之一：窗户、镜子、光快门、光调制器、可变透光率片、可变光吸收率片、可变光反射率片、用于车辆的电泳遮阳板、或透明显示器，其包含光衰减器。
附图说明
24.现在将参考附图以示例的方式描述本发明的实施例，其中：
25.图1a示出了处于第一光状态的实施例200。该图显示了其正面视图。
26.图1b示出了处于第二光状态的实施例200并且是其正面的三维视图。
27.图1c显示了聚合物结构100并且是其正面的三维视图。
28.图2a示出了处于第二光状态的实施例200并且是正面视图。
29.图2b示出了处于第二光状态的实施例200并且是正面视图。
30.图3示出了处于第二光状态的实施例203并且是横截面图。
31.图4示出了处于第二光状态的实施例204并且是正面视图。
具体实施方式
32.实施例通过使其粒子在其透明光状态下作为图案或网格状结构或阵列可见而在其电泳光衰减器中实现改善的光学质量。在该状态下，着色带电粒子通过透明聚合物结构聚集在限定区域中，从而使在其之间的区域透射光。在现有技术中，聚集粒子区域和透明区域均不可分辨，但在实施例中，这两个区域都可以从至少1m远的距离用肉眼分辨为不同的。实施例使观察者对两个区域的融合最小化，使得通过衰减器观察的场景明显较少受到带电
粒子的颜色或雾度的污染。观察者对实施例正面的感知是具有着色网格(或阵列)结构的透明玻璃。着色网格(或阵列)结构可以被选择为是美观的。此外，通过选择可见的图案或网格状结构(或阵列)的尺度，由白色粒子制成的光衰减器不会显得模糊，而是看起来像叠加在背景场景上的前景白色网格。此外，通过使用可见尺度来设计透明光状态，大大减少了光的衍射。
33.参考附图描述实施例。在图1a至1c以及图2a和2b中，以正面视图示出了相同光衰减器(200)的不同特征。图1a显示了强光衰减的第一光状态，而图1b、2a和2b显示了透明的第二光状态。图1c显示了实施例(200)的聚合物结构。图3以横截面显示了实施例(203)并且类似于实施例(200)。在这些实施例中，第二光状态是由电泳墨水的带电粒子(10、11)通过施加的电场而被聚集在聚合物结构(100、103)中的突起(110、113)之间的通道(130、133)中所引起的。图4显示了替代实施例(204)的正面视图，该实施例具有不同的聚合物结构(104)的布局，使得其带电粒子(12)在第二光状态中移动穿过聚合物表面(117)以聚集在离散的贮液槽或凹坑(134)中。
34.在图中，实施例的光衰减器(200、203、204)包括具有两个透明基板(190)的电泳单元(300、303、304)，每个基板在一侧上涂布有透明电极(160)。如图3所示，电极的主表面相互面对且平行并列。基板的相对表面形成单元的观察面(150、153、154)。基板是间隔开的，并且它们之间的体积是装置的电光层。指示相隔的间距的尺寸是(5)并且在图3中示出。在一些实施例中，尺寸(5)定义了单元间隙。电光层(或体积)包括透明聚合物结构(100、103、104)和电泳墨水(1、2、3)。电泳墨水包括分散在原本透明的流体(15、16、17)中的带电粒子(10、11、12)。带电粒子可以是任何颜色，包括黑色(11)、白色(12)或红色(13)。粒子响应于施加至电极的电场而在由两个极端限定的光状态之间移动。在图1a所示的第一极端光状态下，粒子最大程度地分散在单元内以位于穿过单元的阳光路径中，使得阳光被衰减，并且观察面是粒子的颜色。第一极端光状态对应于分散状态或最大衰减或模糊或隐藏状态。
35.在第二极端光状态(如图1b、2a、2b、3和4所示)中，粒子最大程度地被聚集在单元内由聚合物结构(100、103、104)限定的位置(130、133、134)中。图1c显示了聚合物结构(100)的三维视图。通道(130)在离散的突起(110)之间形成互连的凹陷或空间以将聚集粒子(10)限制在第二光状态。聚集粒子可以填充通道，达到(115)所示的水平。这将粒子从穿过单元的阳光路径中移除，使得阳光在没有色调的情况下透射(即，在没有遇到着色粒子的情况下透射)，并且单元是透明的，提供穿过结合实施例的开口的视觉访问。
36.图3中所示的单元(303)的第二光状态显示来自外部环境的光线(1200)穿过对应于透明区域的突起(113)(阴影所示)并作为光线(1201)从单元射出以照亮内部环境。在实施例(203)中，入射在聚集粒子区域上的光被通道(133)中的白色粒子(11)漫反射，如入射光线(1205)和反射光线(1206)分别所示。在图2a所示的单元(300)中，入射在聚集粒子区域(20)上的光被黑色带电粒子(10)强烈吸收。在图4所示的单元(304)中，入射在聚集粒子区域(24)上的光在可见光谱中被红色带电粒子(12)吸收和漫反射。无论带电粒子的颜色如何，入射在聚集粒子区域上的光都不会显著透射，因此该区域在本文中被描述为衰减。
37.图1b示出了在第二极端光状态下，光衰减器的观察面(150)具有衰减区域(20)的可见图案，该衰减区域(20)邻接透明区域(30)(即与透明区域(30)并排或并列)，衰减区域(20)和透明区域(30)分别由聚集粒子的存在或不存在限定，而后者又由聚合物结构的通道
(130)和突起(110)限定(后两者如图1c所示)。
38.在图2a中，这些衰减(20)和透明(30)邻接区域被布置为使得每个区域具有一个或多个0.3mm或更大的尺寸(参见(50)和(60))，因此，肉眼可见或可辨别或可分辨为部分(或元素)。另外，相邻衰减区域的中心到中心距离(40)或相邻透明区域的中心到中心距离(45)为0.6mm或更大。观察面(150)具有多个邻接区域和中心到中心距离并且它们在其区域上形成可见图案。
39.类似地，在图4中，衰减(24)和透明(34)邻接区域被布置为使得每个区域具有一个或多个0.3mm或更大的尺寸(参见(55)和(65))，因此肉眼可见。另外，相邻衰减区域的中心到中心距离(41)或相邻透明区域的中心到中心距离(46)为0.6mm或更大。观察面(154)具有多个邻接区域和中心到中心距离并且它们在其区域上形成可见图案。
40.0.6mm的中心到中心尺寸足够大，使得视力为1.0或更高的观察者在1.0m处可见，因为观察距离导致两角分的角分辨率。该图案是可见的，因为在衰减区域具有0.6mm或更大的中心到中心距离并且透明区域处于相邻衰减区域之间的空间中时，在第二光状态中对应于聚集粒子的衰减区域形成可分辨部分(或特征)。可以用钢尺上的刻度图案进行视觉类比；中心到中心距离为0.5mm的刻度(即0.5毫米分度)是可见的。
41.尽管衰减(20)和透明(30)邻接区域的每个区域的尺寸应为至少0.3mm或更大以在1.0m处可被观察者辨别，并且具有至少0.6mm的中心到中心尺寸，但是也需要衰减(20)和透明(30)邻接区域的每个区域的尺寸不应太大，以至于透明区域的颜料承载不能被填充到衰减区域中。这是因为，在大多数配置中，透明区域上方的面积随着尺寸的平方而增加，而将填充粒子的衰减区域的表面积随着尺寸大致线性增加。如果尺寸增长过大，粒子不能有效地填充在衰减区域中，导致较暗的透明状态。还发现更大的尺寸需要更高的电压来实现良好的清除。各种尺寸大小的经验表明，衰减(20)和透明(30)邻接区域的区域不应超过3cm。相应的最大中心到中心尺寸约为6厘米。因此，衰减(20)和透明(30)邻接区域的每个重复应具有在0.3mm和3cm之间的尺寸(50、55和60、65)，而相邻衰减区域的中心到中心距离(40、41)或相邻透明区域的中心到中心距离(45、46)在0.6mm和6cm之间。
42.在实施例中，在第二光状态下，并且对于多个实例，相邻衰减区域的中心到中心距离，或相邻透明区域的中心到中心距离按优选顺序为：0.62mm至5.8cm、0.65mm至5.5cm、0.7mm至5.14cm、0.8mm至4.5cm、1.0mm至3.6cm，以及最优选地1.25mm至3cm，与前述对应，邻接衰减区域和透明区域各自具有一个或多个尺寸，按优选顺序为：0.31mm至2.9cm、0.325mm至2.75cm、0.35mm至2.57cm、0.4mm至2.25cm、0.5mm至1.8cm，以及最优选地0.625mm至1.5cm。
43.在实施例中，正面视图中的透明区域是总有效(即，可切换)区域的60％或更多、优选地62％或更多、更优选地65％或更多、以及最优选地70％或更多。衰减区域是每种情况下的剩余部分。透明区域、衰减区域以及相应的第二光状态下的可分辨部分和图案由装置的聚合物结构限定。
44.在图2b所示的示例中，车辆配备有用于其侧窗和天窗的实施例。带电粒子(10)未画出，但显示了相应的衰减区域(20)。通过在第二光状态中的这些开口，车辆的乘员通常具有0.5m(或更小)的观察距离。衰减区域(20)对向的角由(80)表示，而透明区域(30)的角由数字(90)表示。邻接的衰减区域(20)和透明区域(30)显示为对向角(70)。当邻接区域的距
离(边到边)为0.6mm或更大时，在0.5m观察距离处，该邻接区域对(20)+(30)对向超过4.1角分或具有1.0视力的观察者的最小角分辨率的4.1倍。角度计算如下：
45.对向角＝tan(0.6/500)
46.＝0.0012(弧度)
47.＝4.125(角分)
48.在实施例中可见图案内最小0.3mm尺寸处的对向角(80)和(90)的相应计算是2.06角分：
49.对向角＝tan(0.3/500)
50.＝0.0006(弧度)
51.＝2.063(角分)
52.由于(70)、(80)和(90)的对向角是观察者(具有1.0视力)的最小分辨率的倍数，因此当在0.5m处观察实施例(200)时具有明显的可见图案。衰减区域(20)(包括黑色聚集粒子(10))可以被视为具有透明开口的黑色网格(或阵列)，类似于具有类似的开口和壁的金属网。通过该实施例观察的物体对黑色色调的感知可忽略不计，因为观察者的眼睛没有将黑色网格区域与通过透明区域的视图融合在一起。
53.相比之下，具有贯穿其电光层的聚合物结构的现有技术的电泳、光衰减器装置的动机是布置它们的结构，使得结构(或由结构限定的光状态中的相关图案)足够小，以至于观察者无法感知它们。在申请人的ep2976676中，孔径(透明区域)和障碍物(光阻挡区域)的尺寸具有由典型的观察者眼睛的分辨率所决定的它们的最大尺寸和节距(类似于重复的中心到中心距离)，使得在0.5m的观察距离处，其区域对向角小于1角分，这等于小于0.145mm，以避免图案对观察者来说是明显的。
54.在实施例中，在第二光状态下，衰减区域或透明区域(分别由聚集粒子的存在或不存在限定，而后者又由聚合物结构限定)的中心到中心距离可以是随机的或具有不止一个值。在其他实施例中，中心到中心距离在一个方向上均匀地重复并且与肉眼可见的重复图案的节距相同。
55.图2a显示了在顶部至底部方向上邻接衰减和透明区域的节距(1040)。它比在左至右方向上的节距(1041)长。在实施例(200)中，透明区域的最短距离或宽度(61)可以是节距(1041)的75％或更多，并且衰减区域的最短距离(51)可以是25％或更少。优选地，前述规则的限制分别为80％和20％，以及更优选地为85％和15％。图4显示了替代实施例(204)的邻接衰减和透明区域的节距(1045)。
56.在实施例(200)中，透明区域(30)是离散的而衰减区域(20)是连续的，参见图2a。图4中的实施例(204)示出了相反的关系：衰减区域(24)是离散的而透明区域(34)是连续的。在两个实施例中，相邻离散区域的中心到中心距离很容易识别(分别参见(45)和(41))。如图2a中的尺寸(40)和图4中的尺寸(46)所示，连续区域的相应中心到中心距离与离散区域之间的区域有关。在这方面，实施例可以通过其衰减区域和其透明区域两者的中心到中心距离来限定。
57.在第二光状态中，在实施例的正面中由衰减和透明区域形成的可见图案叠加在通过正面的视图上。可见图案在前景中，而视图在背景中。眼睛将可见图案分辨为网格(或阵列)，并将其视为不透明区域的网格，该区域是粒子的颜色。在实施例中，当切换到第一光状
态时，可以使该网格在正面上无法识别。处于第一光状态的带电粒子均匀地分散并且与在第二光状态中粒子聚集时接收粒子的位置相对。优选地，通过选择聚合物结构中聚集带电粒子的位置的设计，将叠加的可见图案或网格(或阵列)设计成美学上可接受的(或令人愉悦的)。
58.一个实施例的包括聚集带电粒子的位置的聚合物结构，至少部分地在压印、模制或复制步骤中形成。在申请人的题为“an electrophoretic device having a transparent light state”的ep2976676中描述了模制技术的示例。为了在实施例中最小化雾度，聚合物结构(100、103、104)的折射率与墨水的悬浮流体(15、16、17)匹配，优选地在0.005以内，更优选地为0.002，以及最优选地为0.001。
59.复制的聚合物结构具有与衰减区域和突起相对应的凹陷、通道、凹坑、凹槽或贮液槽、漏斗状倾斜表面或与透明区域相对应的中间凸起表面。正面视图中两个区域的形状以及中心到中心距离由聚合物结构限定。任何一种区域类型(即衰减或透明)都可以是单分散的或具有大小和/或形状的分布。在申请人的ep2976676中可以找到具有通道和突起的装置的示例；在hp的us8184357中具有贮液槽和漏斗状倾斜表面的装置；以及在hp的us7,957,054中具有凹槽和凸起表面的装置。后者是指具有凹槽的介电层，但介电层是聚合物结构，并且在其透明光状态下，其聚集粒子位于层中的凹槽(或凹坑、孔隙或孔洞)处。在一个替代实施例中，聚合物结构提供壁，在第二光状态下带电粒子聚集在壁上。这些装置被称为介电泳，在e ink的us2018/0364542a1中示出了一个示例。
60.在一些实施例中，选择区域的形状以最小化莫尔条纹的几率，否则如果实施例的不透明网格(即，布置成阵列的强衰减区域)覆盖在通过正面观察的背景中的类似图案上，则会出现莫尔条纹。为了避免或最小化莫尔条纹，衰减区域优选地避免连续平行线的图案。在这方面，如图2a所示的蜂窝状结构是优选的，因为它不太可能类似于在背景场景中遇到的网格结构。但是在更优选的实施例中，调制函数被应用于几何形状。例如，在替代实施例中，图1c所示的聚合物结构(110)的六角形突起(110)的边界用正弦波调制以具有波状侧面而不是平面。该替代实施例的可见图案的特征在于波状片段而不是直线片段，因此在观察场景时不太可能导致莫尔条纹。
61.在一些实施例中，两个或更多个装置被堆叠并且为了避免莫尔条纹，每个装置具有不同的网格(或阵列)图案。在一个实施例示例中，车辆中的遮光板包括两个装置的堆叠，以在两个装置都在它们各自的最大衰减光状态下操作时实现非常低的透光率。该实施例在两个装置都处于其透光状态时实现对应的最大透光状态。在一些实施例中，为了避免莫尔条纹，两个装置的衰减区域(和透明区域)都被精确对准，但是，在优选实施例中，光衰减区域的形状被选择为在装置之间是不同的。例如，一个装置的衰减区域具有蜂窝状结构，而另一个装置具有单分散的形状，例如球形，或者一个装置的边界由正弦波调制。
62.在图3所示的实施例(203)中，聚合物结构(103)使用集成柱(123)将光衰减器的基板间隔开。柱(123)限定单元间隙，并且基板之间的垂直距离显示为尺寸(5)。单元四周用聚合物密封件(未显示)密封。图1c所示的聚合物结构(100)上的柱(120)具有类似的功能。在其他实施例中，聚合物结构使用聚合物壁将光衰减器的基板间隔开，并将其间的体积划分为填充有电泳墨水的单层离散空腔。在这种情况下，壁限定了单元间隙。
63.在实施例中，单元间隙(图3中的尺寸(5))为7.5微米至300微米，优选地13.5微米
至200微米，更优选地16.5微米至150微米，以及最优选地18微米至125微米。
64.优选地，将彩色层选择性地施加到聚合物壁和/或柱的顶部，使得在观察面中，壁区域的颜色与在第二光状态中的衰减区域的颜色和透光率相匹配。优选地，聚合物结构包括密封每个空腔内的流体的密封层或密封机构。密封层优选地与聚合物壁上的彩色层结合(或包含彩色层)。在一些实施例中，密封的空腔彼此独立并且可以被描述为单元，并且光衰减器包括单层单元。
65.在一些实施例中，在第二光状态下，聚合物结构将聚集带电粒子靠在或邻近其聚合物壁定位，包括定位在与其壁相邻的通道中。在这样的实施例中，在聚合物壁部分的每一侧上存在针对每一侧的相应空腔的聚集粒子。优选地，聚合物壁具有衰减层并且被着色以匹配粒子；然后聚集粒子的衰减区域将在装置的正面上显示为连续的，而透明区域将是离散的。可选地，聚合物壁可以是透明的，如果是这样，优选地尽可能窄，并且优选地宽度在15微米至75微米的范围内。在后一种情况下，在第二光状态中的衰减区域是不连续的。
66.在其他实施例中，在第二光状态下，聚合物结构将聚集带电粒子定位在不与壁重合的离散贮液槽中。衰减区域是离散的并且被连续的透明区域包围。优选地，壁尽可能窄并保持透明，使得在第二光状态中的衰减区域看起来是连续的。可替代地，壁可以具有彩色层。
67.在更优选的实施例中，聚集带电粒子位于聚合物结构中的突起之间的凹陷或通道中，并且该位置可以或可以不与壁重合。透明区域是离散的，而衰减区域是连续的。优选地，在壁与聚集粒子的位置重合的实施例中壁具有衰减层，或者在它们不重合的情况下壁是透明的。
68.空腔可以包含单个透明区域和单个衰减区域或任一种的多个或任一种的一部分。空腔可以是均匀的，并且可以以节距重复或具有差异。相邻空腔之间的中心到中心距离可以大于、等于或小于在第二光状态下由聚集带电粒子限定的透明或衰减区域的中心到中心距离。空腔的聚合物壁也可以在实施例的正面上形成可见网格，但是该网格是不可切换的。应当理解，使具有衰减层的聚合物壁尽可能布置在聚集粒子的位置附近是有利的。可替代地，有利的是使透明壁主要布置在第二光状态的透明区域中。
69.在一些单元中，与带电粒子的颜色不同的彩色掩模(即彩色层)在第二光状态下粒子聚集的位置(即衰减区域)处被选择性地施加到聚合物结构的表面。彩色掩模区域对应于衰减区域并且因此在实施例中形成可见图案或网格。在与彩色掩模相同侧的观察面中，在第二光状态中，该位置的颜色遮盖了聚集带电粒子的颜色。具有白色带电粒子的实施例可以通过用印刷在聚合物结构上或在相同侧上的基板表面上的黑色掩模来遮盖这些区域以避免在第二光状态下来自其衰减区域(即聚集带电粒子区域)的漫反射。可替代地，可以将彩色掩模施加到聚合物结构上的相对区域或相对基板上以遮盖另一观察面。类似地，可以选择性地印刷两侧以遮盖或最小化来自在第二光状态下的聚集粒子区域的漫反射或透射。在实施例中，彩色掩模由聚合物结构(100、103、104)中的位置(130、133、134)限定，这些位置限定处于第二光状态的聚集带电粒子(10、11)，因此当从与之相邻的面观察时，肉眼可见。
70.在实施例中，电泳墨水可以具有一种、两种或更多种类型的带电粒子，包括：带正电的、带负电的、不同的电泳迁移率、和/或不同的颜色，或这些的任何组合。带电粒子具有
的着色剂包括以下中的一种或多种：染料着色剂、颜料着色剂、强光散射材料、强反射材料或强吸收材料。在一些实施例中，电泳墨水具有两种带电粒子类型，每种类型的电泳迁移率和颜色彼此不同，但电荷极性相同。在第二光状态中，这两种类型在它们聚集在聚合物结构中的该位置处时分离，其中一种类型相对于同一侧的观察面遮盖另一种类型。这是对上一段中描述的将彩色掩膜施加到该位置的替代方案。具有更高电泳迁移率的少数黑色带电粒子可用于遮盖不同颜色的带电粒子，例如具有更低电泳迁移率的大多数白色粒子。
71.优选地，光衰减器通过在聚合物结构中的聚集位置和相对电极之间移动带电粒子以分别改变聚集或分散的程度来提供介于第一和第二状态之间的至少一个光状态。一旦粒子开始聚集在所提供的位置，可见图案将在中间光状态下变得明显。在带电粒子是黑色以外的颜色(例如，白色)的实施例中，雾度将在第二光状态下最小，并且随着中间光状态向第一光状态越接近而增加。在一些实施例中，第一光状态非常模糊以提供隐私功能。