具有滤色器的改良的电泳显示器的制作方法

专利名称：具有滤色器的改良的电泳显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电泳显示器，其包括具有明确定义的形状、尺寸、与纵横比的隔离盒，且该盒以分散在溶剂中的带电荷颜料微粒填充，并具有置于顶部透明导电膜的滤色器。
本发明
背景技术：
电泳显示器(EPD)是基于影响悬浮在着色介电溶剂中的带电荷颜料微粒的电泳现象制作的一种非发射性的装置。于1969年首次提出这种电泳显示器。这类显示器通常包括具有电极的两块板，两板彼此相对放置并由间隔物分隔开。至少其中一电极板是透明的。此种无源式电泳显示器，需要用分别在顶部(观察端)和底部的行电极和列电极来驱动显示。相比之下，对于有源型电泳显示器件，需要在底板上的薄膜晶体管阵列以及在顶部观察基板上的普通且无图案的透明导体板。电泳流体由着色的介电溶剂和分散的带电荷颜料微粒组成，密封于二电极板之间。
当在二电极之间施加一电压差时，由于带相反极性的极板吸引，使颜料微粒向该极板迁移。因此，显示在透明板上的颜色(由选择性地将极板充电所决定)，可为溶剂的颜色或是颜料微粒的颜色。将板的极性反转会使得微粒反方向迁移，由此也将颜色反转。不同的过渡色(灰度)是由透明极板的过渡颜料密度决定，并可通过控制电压和充电时间来获得。此种类型的反射式电泳显示器不需要背景光。
美国专利No.6,184,856披露的一种透射式电泳显示器，其中使用了背景光、滤色器以及具有两个透明电极的基板。该电泳盒起光阀作用。在集聚状态(collected state)下，该微粒排布用来将盒的水平区域覆盖范围最小化，以及使背景光通过该盒。在分布式的状态(distributed state)中，该微粒排布用于来将像素的水平区域加以覆盖，以及将背景光加以分散或吸收。然而，在此装置中所使用的背景光与滤色器会消耗掉大量的能量，对于便携式装置，如个人数字处理装置以及电子图书是不适宜的。
现有技术中有关于不同像素或盒结构的电泳显示器记载，例如，分区式电泳显示器(M.A.Hopper和V.Novotny，IEEE Trans.Electr.Dev.，Vol.ED 26，No.8，pp.1148-1152(1979))和微胶囊化的电泳显示器(美国专利No.5,961,804和No.5,930,026)，而这些当中的每一项各自均有如以下所述的问题。
在分区式(partition-type)的电泳显示器中，两电极之间具有数分隔物，以将其空间切割成较小的单元，阻止不需要的微粒运动，诸如沉淀。然而，会在以下情况中遇到问题形成分区、以流体填充该显示器、于显示器中密封流体、以及使不同的悬浮色料彼此维持分离。
微胶囊化的电泳显示器具有基本二维的微胶囊排列，其中各微胶囊具有由介电质流体与带电荷颜料微粒悬浮物(在视觉上与介电质溶剂对比)所组成的电泳组分。该微胶囊通常是在水溶液中制备，为了达到一有用的对比率，其平均微粒尺寸相对较大(50-150微米)。大微粒尺寸会导致较差的抗刮痕性以及对于给定的电压具有较慢的响应时间，这是由于大胶囊需要介于两相反电极间的较大间隙。再者，于水溶液中所制备的微胶囊的亲水外壳，对于高湿度与温度条件敏感。如果将微胶囊嵌埋于大量的聚合物基质中以排除这些缺点，则该基质的使用会导致响应时间变长及/或对比度降低。为改善其切换速率，这类电泳显示器中常需要使用电荷控制剂。然而，水溶液中的微胶囊化方法，限制了可使用的电荷控制剂的种类。其他关于微胶囊系统的缺点包括较低的分辨率、和较差的的色彩表现能力。
最近，在共同未决的于2000年3月3日提交的美国专利No.09/518,488，于2001年1月11目提交的美国专利No.09/759,212,于2000年6月28日提交的美国专利No.09/606,654，以及于2001年2月15日提交的美国专利No.09/784,972中，披露了改良的电泳显示器技术，于此一并作为参考。该改良的电泳显示器包含具有明确定义的形状、尺寸与纵横比的隔离盒，且该盒以分散在溶剂中的带电荷颜料微粒填充。该电泳流体被隔离且密封于每一个微形杯中。
事实上，该微形杯结构可以使电泳显示器的制备形式更为灵活，实现有效率的辊对辊连续制造过程。该显示器可在如ITO/PET的连续网状导电膜上制备，例如，(1)将辐射固化组分涂布于ITO/PET膜上，(2)用微模压或光蚀刻方法制备微形杯结构，(3)以电泳液体填充并密封该微形杯，(4)用其他导电膜层叠在该将经密封的微形杯上，以及(5)将该显示器件切割成所需的尺寸或形式用于装配。
此电泳显示器设计的一项优点，是该微形杯壁实际上是一种将顶部与底部基板保持一固定距离的内置式间隔物。微形杯显示器的机械性能与结构完整性显著地优于任何现有技术的显示器，包括那些使用间隔物微粒所制造的显示器。此外，用微形杯制备的显示器，均具有理想的机械性能，包括当显示器被弯曲、卷拢、或受到来自诸如触屏应用的压力形式时所具有的可靠的显示性能。微形杯技术的使用也省去了需要边缘密封粘合剂，边缘密封粘合剂的使用会限制和预先限定显示器面板尺寸以及限制预先确定区域内的显示器流体。在以任何方式切割、钻孔、或用边缘密封粘合剂方法制备的传统显示器件时，显示器件中的显示流体会完全泄漏。该受损伤的显示器件将不再具有任何功能。相反地，在用微型杯技术所制备的显示器件中，显示流体密封且隔离于每个盒中。该微型杯显示器件几乎可以切割成任何尺寸，而不会有因为显示器流体在作用区域中的流失而损害显示器性能的风险。换句话说，该微型杯结构可使显示器件的制造处理方法形式灵活，其中该方法可以很大的片状规格进行显示器件连续输出生产，可将该片状显示器件切割成任何所需的规格。当以诸如不同颜色、切换速率的不同特性的流体填充电泳盒时，该隔离的微型杯或盒结构显得特别重要。若无微型杯结构，要防止流体在邻近区域中相混合、或避免受到操作期间的交叉效应影响是很困难的。
发明简述本发明的第一个方面涉及一种电泳显示器，其包括具有明确定义的形状、尺寸、与纵横比的隔离盒以及装置于顶部透明导电膜的滤色器。该盒以分散在介电溶剂中的带电荷颜料微粒填充。
更具体地，本发明的电泳显示器包括一顶部透明的电极板、一底部电极板、以及封闭于两电极板之间的隔离盒。该显示器具有装置顶部透明导电膜的滤色器以制成多色电泳显示器。更特别地，该滤色器可安置于导电膜的下方、介于导电膜与其上涂布导电膜的基板层之间、或是在基板层顶部之上。
图3是用于制造本发明的电泳显示器件的流程图。
发明详述定义除非在本专利说明书中另有定义，否则在此所有的技术术语皆根据本领域技术人员通常使用并了解的惯用定义而使用。
术语“微形杯”是指利用微模压与图形曝光方法，接着进行溶剂显影所制作的杯状凹处。
在本说明书中，术语“盒”所要表达的是指由一个密封的微型杯所形成的一个单位。该盒以分散在溶剂或溶剂混合物中的带电荷颜料微粒填充。
术语“明确定义”，在说明该微型杯或盒时，意指该微型杯或盒具有根据本方法的特定参数所预先确定的明确形状、尺寸、和纵横比。
术语“纵横比”是电泳显示器技术中所通常熟知的术语。在本专利说明书中，它是指该微型杯的深度与宽度、或深度与长度的比例。
术语“隔离”指以密封层单个密封的电泳盒，以使得在一盒中的电泳流体无法转移至其他盒中。
术语“导电膜”被理解为涂布于塑料基板上的导体薄膜。
优选实施例的详细描述如

图1所示，本发明的电泳显示器包括有二个电极板10、11，以及位于该二个电极间的密封的一隔离的盒层12。该顶部电极板10是透明的，优选为无色的，包括塑料基板14上的导电膜13。该盒具有明确定义的形状与尺寸，并以分散在介电溶剂16中的带电荷颜料微粒15填充。该盒亦以密封层17单个密封。当在二个电极之间施加一电压差时，该带电荷微粒将迁移至一边，以使通过该顶部的透明观察层看见该颜料的颜色或该溶剂的颜色。
如图所示，滤色器18可置于塑料基板的顶部，或者是置于导电膜13与塑料基板14之间(未示出)，又或者是置于导电膜13与密封层17之间(未示出)。
带电荷颜料微粒15优选为白色，而该介电溶剂16是清亮无色或彩色的。
可选择地，每个单独的盒可以用带正电和带负电微粒加以填充，而此两种微粒可为不同的颜色。I.微型杯的制备I(a)利用模压法制备微形杯凸模可用任何适当的方法制备，例如金刚石切割工艺或用光致抗蚀剂处理后，接着蚀刻或电镀。用于凸模的主模板则可以用任何适当的方法制造，例如电镀。采用电镀法时，在一玻璃基板上喷镀一层通常为3000的籽金属薄层，例如铬镍铁合金。接着涂布一层光致抗蚀剂层，并以紫外光曝光。一掩模被置于紫外光和光致抗蚀剂层之间。该光致抗蚀剂的曝光区域变硬。然后用适当的溶剂清洗去除未曝光区域。对保留的固化光致抗蚀剂进行干燥，并再次喷镀一层籽金属薄层。主模准备就绪进行电铸成形。用于电铸成形的典型材料是镍钴合金。此外，该主模可由镍制作，如摄影光学仪器工程师学会会刊卷1663，pp.324(1992)中《薄镀层光学介质的连续制作》(“Continuous manufacturing of thin cover sheet opticalmedia”，SPIE Proc.)中所说明的，采用电铸或无电镍沉积。该模具的底板通常约50至400微米。该主模也可用其他微工程技术制作，包括电子束写入、干式蚀刻、化学蚀刻、激光写入、或激光干涉，如摄影光学仪器工程师学会会刊刊登的《精密光学复制技术》(“Replication techniques for micro-optics”，SPIE Proc.)卷3099，pp.76-82(1997)中说明。此外，该模具可使用塑料、陶瓷、金属，利用光加工制作。
这样制备的凸模通常具有大约1至500微米之间的凸起，较好为大约2至100微米之间，优选为大约4至50微米。凸模可以是带、辊、片的形式。对于连续制造而言，优选为带型模。在涂布紫外光固化树脂组分以前，对模具可用脱模剂加以处理，以有助于脱模过程。要进一步改善该脱模过程，可在导电膜上预先涂布一底层涂料或粘合促进层，以改善导体与微型杯间的粘结力。微形杯的形成如于2001年2月15日提出的美国专利申请No.09/784,972中所披露，可以采用分批次或是连续的辊对辊工艺过程制备微形杯。后者提供连续、低成本、高产出的制造技术，以制造电泳或液晶显示器件(LCD)中用的隔间。该过程示于图3。在涂布紫外光固化树脂组分以前，可以用脱模剂加以处理模具，以有利于脱模过程。在配送紫外光固化树脂前可以先除气，并且可以选择性地包含溶剂。溶剂(如果有的话)应易于蒸发。紫外光固化树脂是以任何适当的方式配送于凸模上，例如涂布、滴落、流倒等等。配送器可以是移动的或静止的。导电膜则覆盖在紫外光固化树脂上。适合的导电膜实施例包括于塑料基板上的透明导体(ITO)，该塑料基板材料如聚对苯二甲酸乙酯(polyethylene terephthalate)、聚萘酸乙酯(polyethylene naphthate)、芳族聚酰胺(polyaramid)、聚酰亚胺、聚环烯、聚砜(polysulfone)、以及聚碳酸酯。如果需要的话可以施加压力，以确保树脂和塑料之间有适当的接合，并控制微形杯底板的厚度。可以使用层合滚筒、真空模造、加压装置或任何其他类似的机构来施加压力。可选择地，该紫外光固化树脂可涂布于导电膜之上，以及利用模子模压。如果凸模是金属的并且不透明，则塑料基板通常对于用来固化树脂的光化性辐射而言是透明的。反之，凸模可以是透明的而塑料基板对于光化性辐射而言是不透明的。为了将模造特征良好地转移到导电膜上，后者须具有对紫外光固化树脂的良好的粘接性，该树脂应具有对模子表面的良好的脱模性。为改善导体与微型杯之间的粘结力，可将对导电膜预涂一底层涂料层或粘结促进层。
用于制备微形杯的热塑性或热固性前体物可以是多价的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，多价的乙烯基包括乙烯基苯、乙烯基硅烷、乙烯基醚，多价的环氧化物，多价的丙烯，以及包含交联官能基团的寡聚物、或聚合物等等。优选是多官能基的丙烯酸酯及其寡聚物。多官能基的环氧化物与多官能基的丙烯酸酯的组合也非常有用，可获得所需要的物理机械性能。通常也加入诸如氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、或聚酯丙烯酸酯等增强挠性的可交联低聚物，以增强模压制成的微型杯的弯曲强度。该组分可包含聚合物、低聚物、单体与添加剂，或者仅有低聚物、单体、与添加剂。这种材料的玻璃化温度(Tg)通常在约-70℃150℃的范围，优选为约-20℃至50℃。该微模压制作通常在高于玻璃化温度的温度下进行。一个经过加热的凸模或一个经过加热的底板(模具靠在其上进行模压)可以用来控制微模压的温度和压力。
在该热固性前体物层硬化的期间或之后，将其脱模，以暴露出一微形杯阵列。可利用冷却、及辐射、热或湿气的交联完成该前体物层的硬化。若该热固性前体物的固化是利用紫外光辐射完成的，则紫外光可自该腹板的底部或顶端照射于该透明导电膜上，如二个附图中所示。此外，紫外光灯可安置于该模具中。在这种情况下，模具必须是透明的，以允许该紫外光穿过该预成形凸模照射于热固性前体物层上。I(b)利用图形曝光的微形杯的制备此外，可利用紫外光或其他形式的辐射，通过一掩模20，对涂布在导电膜22上的辐射固化材料21进行图形曝光(如图2所示)，以制备微形杯。该导电膜22位于塑料基板23上。
就辊对辊的方法而言，该光掩模可与该腹板同步，并以相同于腹板速度移动。在图2的光掩模20中，深色方块24代表不透明的区域，而该深色方块之间的间隔25则代表开口的区域。该紫外光通过该开口区域25照射在该辐射固化材料上。经曝光的区域将变硬，接着利用适当的溶剂或显影剂去除未曝光的区域(为该掩模的不透明区域所保护)，而形成微形杯26。溶剂或显影剂选自于通常用于溶解、分散、或降低辐射固化材料粘度的物质。典型的例子包括丁酮、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、异丙醇、甲醇、乙醇等等。
可选择地，可利用将一光掩模安置于导电膜/基板支撑网之下进行微型杯的制备，在这种状况下，紫外光自底部辐射通过该光掩模，需要该基板对辐射透明。
通常，该微型杯可以是任意形状的，且其尺寸与形状可以改变。在一个系统中，该微型杯可以具有大致相同的尺寸和形状。然而，为了使光学效果最大化，可制作形状和尺寸不同的混合微型杯。例如，用红色分散物填充的微型杯可以与绿色微型杯、或蓝色微型杯具有不同的形状或尺寸。此外，一个像素可由不同个数的不同颜色的微型杯组成。例如，一个像素可由多个小的绿色微型杯、多个大的红色微型杯、以及多个小的蓝色微型杯组成。三种颜色不必具有相同的形状和数目。
该微型杯的开口可以是圆形、正方形、长方形、六角形、或任何其他形状。开口之间的间隔区域最好小一些，以便在维持理想的机械性能的同时，获得较高的色彩饱和度和对比度。因此，蜂巢状开口比其他形状(例如圆形)开口更好。
各个微形杯的尺寸可在约102至约1×105平方微米范围内，优选约103至约1×105微米平方。该微形杯的深度通常为约5至约100微米，优选为约10至约50微米。该开口对总面积的比例为约0.05至约0.95，优选为约0.4至约0.90。II悬浮物/分散物的制备填充于微型杯中的悬浮物包括具有带电荷颜料微粒分散于其中的介电溶剂，以及受到电场影响而迁移的微粒。该悬浮物可选择性地包含添加的着色剂，其可以在、或可以不在电场中迁移。该分散物可根据本技术领域熟知的方法制备，如美国专利第6,017,584号、第5,914,806号、第5,573,711号、第5,403,518号、第5,380,362号、第4,680,103号、第4,285,801号、第4,093,534号、第4,071,430号、第3,668,106号，以及如电气和电子工程师协会会刊《电子装置》(IEEE Trans.Electron Device)，ED-24，827(1977)，和J.Appl.Phys.49(9)，4820(1978)中的记载。
该悬浮流体介质优选为具有低粘性且介电常数为约2至约30(对于高微粒移动率而言，优选为约2至约15)的介电溶剂。适当的介电溶剂的实例包含有诸如十氢化萘(DECALIN)、5-亚乙基-2-降冰片烯、脂肪油、石蜡油等碳氢化合物；如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯乙烷、十二苯和烷基萘等的芳香族碳氢化合物；如二氯苯并三氟、3，4，5-三氯苯并三氟、氯五氟基苯、二氯壬烯、五氯基苯等的卤化溶剂；如来自明尼苏达州St.Paul的3M公司的全氟化十氢化萘、全氟甲苯、全氟二甲苯、FC-43、FC-70和FC-5050的全氟溶剂；如来自奥勒岗州波特兰的TCI America的聚全氟氧化丙烯的低分子量的含氟的聚合物；如来自新泽西州River Edge的HalocarbonProduct公司的Halocarbon Oils的聚氯三氟乙烯；如来自Ausimont的Galden、HT200和Fluorolink或是来自德拉瓦州DuPont的KrytoxOils和Greases K-Fluid Series的全氟化聚烷基醚。在一优选实施例中，使用聚氯三氟乙烯作为介电溶剂。在另一优选实施例中，使用聚全氟氧化丙烯作为介电溶剂。
该对比着色剂可为色素或颜料所染色。非离子偶氮与蒽醌染料特别地有用。有用的染料的例子非限定性地包括亚利桑那州PylamProducts公司生产的油溶红EGN(Oil Red EGN)，苏丹红(SudanRed)，苏丹蓝(Sudan Blue)，油溶蓝(Oil Blue)，Macrolex Blue，溶剂蓝35(Solvent Blue 35)，亚利桑那州Pylam Products公司的PylamSpirit黑和Fast Spirit黑，Aldrich公司的苏丹黑B(Sudan Black B)，BASF公司的Thermoplastic Black X-70，以及Aldrich公司的蒽醌蓝，蒽醌黄114，蒽醌红111，135，蒽醌绿28。对于不溶性颜料的情形，用于使介质产生颜色的颜料颗粒亦可分散于该介电介质中。这些有色颗粒优选为不带电荷的。如果用于在介质中产生颜色的颜料颗粒是带电荷的，则其最好带有与该带电荷颜料微粒相反的电荷。若二种颜料微粒带有相同的电荷，则其应具有不同的电荷密度或不同的电泳移动速率。在任何情况下，用于产生介质颜色的染料或颜料必需具有化学稳定性，并与悬浮物中的其他组分相容。
该带电荷第一色彩微粒最好为白色的，且该第一色彩颜料微粒可为有机或无机颜料，如二氧化钛。
若使用彩色颜料微粒，可选用以下原料自Sun化学制品公司的酞菁蓝(phthalocyanine blue)、酞菁绿(phthalocyanine green)、二芳基黄(diarylide yellow)、二芳基AAOT黄(diarylide AAOTYellow)、喹吖啶酮(quinacridone)、偶氮(azo)、若丹明(rhodamine)、苝系颜料(perylene pigment series)，Kanto Chemical的汉撒黄G(Hansa yellow G)颗粒。微粒尺寸优选为0.01至5微米的范围内，更好为0.05至2微米的范围内。这些微粒应具有可接受的光学特性，应不为该介电溶剂所膨胀或软化，以及应该是化学稳定的。在正常的作业条件下，所产生的悬浮物必须稳定且能抗沉淀、乳化或凝结。
该颜料微粒可以本身带有电荷，或可以使用电荷控制剂使之明显带电，或悬浮在介电溶剂中时获得电荷。适当的电荷控制剂是本技术领域所熟知的；它们可以是聚合或非聚合性质，也可以是离子化或非离子化的，包括离子表面活性剂，例如气溶胶邻联甲苯胺(Aerosol OT)、十二烷基苯磺酸钠、金属皂、聚丁烯琥珀酰亚胺、顺丁烯二酸酐共聚物、乙烯吡啶共聚物、乙烯吡咯烷酮共聚物(例如来自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。氟化表面活性剂在全氟化碳溶剂中作为电荷控制剂特别有用。这些包括了FC氟化表面活性剂，例如自3M公司的FC-170C、FC-171、FC-176、FC430、FC431和FC-740，以及Zonyl氟化表面活性剂，例如来自Dupont公司的Zonyl FSA、FSE、FSN、FSN-100、FSO、FSO-100、FSD和UR。
适当的带电颜料分散物可以通过任何已知的方法制造，包括研磨、碾磨、球磨、气流磨(microfluidizing)、以及超声波技术。例如，将细微粉末形式的颜料微粒添加到该悬浮溶剂中，所形成的混合物经球磨或研磨数小时，而将高度团聚的干颜料粉末粉碎成最初的微粒。虽然不是优选的方法，但是在球磨过程中，用于产生悬浮介质颜色的染料或颜料可以添加到该悬浮物中。
可通过使用适当的聚合物将该微粒微囊化，以消除颜料微粒的沉淀或乳化，使其比重与介电溶剂的比重一致。可用化学或物理方法完成颜料微粒的微囊化。典型的微囊化工艺包括界面聚合、原位聚合、相分离、凝聚、静电涂布、喷雾干燥、流化床涂布、以及溶剂蒸发。
对于本发明，该带电荷微粒典型地为白色且该介电溶剂为清亮并且可为无色或着色的。III.微形杯的填充与密封可利用传统装置来完成微形杯的填充。然而，经填充的微形杯的密封可以用多种方法完成。一种优选的方法是将包含有多官能团的丙烯酸酯、丙烯酸低聚物、和光引发剂的紫外光可固化组分分散在包含有带电荷颜料微粒和经染色的介电溶剂的电泳流体中。该紫外光可固化组分与该介电溶剂是不互溶的，且其比重低于该介电溶剂和颜料微粒。这两个组分(紫外光可固化组分和电泳流体)在一个径向混合器中充分地混合，并采用Myrad棒、凹印板、刮刀片、开槽涂布、或开缝涂布等精确的涂布机械装置，立即涂布到该微型杯上。多余的流体用刮刀或类似的装置刮除。少量的弱溶剂或者溶剂混合物例，如异丙醇、甲醇、或其他水性溶液溶剂可以用于清洗该微型杯的分隔壁顶表面上残留的电泳流体。挥发性的有机溶剂可以用于控制该电泳流体的粘性和覆盖性。然后将经过填充的微型杯烘干，且该紫外光可固化组分漂浮到该电泳流体的顶端。通过在该浮至表面的紫外光可固化层浮到顶端的期间或之后，将其固化，密封该微型杯。紫外光或可见光、红外线、及电子束等其他形式的辐射都可以用于将该微型杯固化并密封。此外，若使用热或湿气固化组分，则可运用热或湿气来将该微形杯固化并密封。
具有所需密度且对于丙烯酸酯单体与低聚物有溶解度差别的优选介电溶剂族群为卤化碳氢化物，如低分子量的聚(全氟-氧化丙烯)(poly(perfluoro-propylene oxide))的全氟溶剂、来自意大利的Ausimont，或特拉华州Du Pont公司的全氟乙醚以及其衍生物。可使用表面活性剂以改良电泳流体与密封材料间的界面的粘结性与润湿性。有用的表面活性剂包括3M公司的FC表面活性剂、来自Du Pont公司的Zonyl氟化表面活性剂、氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟取代长链醇类、全氟取代的长链羧酸及其衍生物。
此外，该电泳流体及该密封前体物可依序涂布于该微形杯中，特别是在该密封前体物至少部分地与该介电溶剂相容时。可依序将电泳流体及密封前体物涂布于微形杯中。因此，可以在该经填充的微形杯表面涂布一密封材料的薄层，利用辐射、热、湿气、或界面反应进行固化，以完成该微形杯的密封。热塑性橡胶是优选的密封材料。添加剂如二氧化硅和表面活性剂可用来改善膜的完整性以及涂布质量。界面聚合后接着进行紫外光固化，对于该密封处理极为有益。用界面聚合在该界面形成一个薄的隔挡层，则该电泳层与隔挡层之间的互相混合明显得到抑制。接着以后固化步骤(优选用紫外光辐射)完成该密封。为进一步降低互混程度，最好外涂敷层的比重明显低于电泳流体的比重。可用挥发性有机溶剂调整涂层的粘度和厚度。当挥发性溶剂用于外涂敷层时，优选与该介电溶剂不相混溶的挥发性溶剂。这种二步涂敷方法，对所用染料至少部分地溶解于热固性前体物情形特别适用。IV.本发明的电泳显示器的制备利用图3所示的流程图对该方法进行说明。用电泳分散物填充所有的微形杯。可以采用连续的辊对辊方法进行处理，包括以下步骤
1.在导电膜31上涂布一层非必选带有溶剂的热塑性或热固性前体物30。如果有溶剂，则该溶剂很快就挥发。
2.在高于该热塑性或热固性前体物层的玻璃转换温度的温度下，利用一预成形的凸模32对该热塑性或热固性前体物层进行模压。
3.以适当的方法将该模具由该热塑性或热固性前体物层脱模，优选在硬化的期间或之后。
4.以在清亮的介电溶剂中的带电颜料分散物34填充该方法制成的微形杯阵列33。
5.用共同提出的专利申请，即于2000年3月3日提交的美国专利09/518,488、于2001年1月11日提交的美国专利申请09/759,212、于2000年6月28日提交的美国专请09/606,654、于2001年2月15日提交的美国专利申请09/784,972，以及于2001年6月4日提交的美国专利申请09/874,391中所叙述之方法，将微形杯密封，形成包含电泳流体的封闭的电泳盒。
该密封方法包括在介电溶剂中加入至少一种热固性前体物(该热固性前体物与该溶剂不互溶、且具有较该溶剂与颜料微粒为低的比重)，接着选择性地利用如紫外光辐射或者是利用热或湿气，于该热固性前体物分离期间或之后，将热固性前体物固化。另外，可直接在该电泳流体表面上涂布并硬化密封组分以完成微形杯的密封。
6.将预涂布有粘合剂层37的一个ITO/PET第二导电膜36覆盖在该经密封的电泳盒阵列上，其中该粘合剂37可为压敏粘合剂，热熔粘合剂，热、湿气、或辐射固化粘合剂。于步骤1和步骤6中所使用的导电膜，至少其中之一是透明的。在有源矩阵型电泳显示器的例子中，此步骤可以使用薄膜晶体管(TFTs)。
7.在顶部透明ITO/PET层加上一滤色器38。
可选择地，该滤色器可置于顶部观察导体层(ITO)与密封层之间，或者是在顶部观察导体层(ITO)与PET塑料基板层之间。
在步骤6中覆盖粘合剂之后，如果导电膜对于辐射是透明的，可利用如紫外光的辐射，透过顶部导电膜加以固化。可在该覆盖步骤之后对成品进行切割39。
需注意的是，于上述的方法中，ITO衬层的方位可改变。此外，在切割39后可加放彩色滤色器。
另一种方法，是利用以热固性前体物涂布的导电膜的图形曝光步骤，接着用适当的溶剂去除未曝光区域，可方便地代替如上所述的微形杯制备方法。
也可在所有盒的顶部透明导电膜上加放一相同颜色的滤色器，以获得本发明的单色显示器。该顶部透明导电膜层优选是无色的。该带电荷微粒通常为白色，而该清亮介电溶剂则可为黑色或其他颜色。例如，该盒可具有一红色的滤色器以及分散于一清亮黑色介电溶剂中的白色带电荷微粒。于此例中，当微粒迁移并保持在盒的顶部时，可透过顶部的导电膜看见红色。当微粒迁移并保持在盒的底部时，由于穿过了滤色器的光被溶剂的黑色吸收，透过顶部的导电膜可看见黑色。
可将不同颜色(即红、绿、蓝、黄、青绿、洋红色等等)的滤色器置于各个盒的观察端以获得本发明的多色显示器。优选为加色(红、绿和蓝色)。该滤色器可包含红、绿、或蓝色的条纹。该带电荷微粒可为白色或彩色的，优选为白色。各个盒中的介电溶剂可为不同颜色或可为相同颜色，优选为黑色。该滤色器可选择性地包括黑色基质(matrix)。
可选择地，该盒可以正电荷以及负电荷微粒填充。两种不同的微粒为不同的颜色。例如，该正电荷微粒可为白色而该负电荷微粒可为彩色。当白色正电荷微粒迁移并保持在盒的顶部时，可透过顶部的导电膜看见滤色器的颜色。当彩色负电荷微粒迁移并保持在盒的顶部时，可看见滤色器颜色与带负电荷微粒颜色的组合。
可以低成本制造本发明的显示器。此外，由于滤色器显示器提供了采用无色介电流体可能性，其具有一定优势。可能免除选择染料的困难以及复杂的颜料分散过程。
用本方法制造的显示器可以达到仅一张纸的厚度。该显示器的宽度可为涂布支撑网的宽度(通常为3至90英寸)。该显示器的长度可为数英寸至数千英尺，取决于卷的大小。
虽然本发明已通过参考其特定具体实施例来说明，但是对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行各种改变和等同置换而不偏离本发明的目的、精神、和范围。另外，可以有许多修改以适用于特别的情形、材料、组分、方法、方法步骤或步骤，而不脱离本发明的目的、精神、与范围。所有这类修改被认为在所附权利要求的范围内。
组件符号说明10 电极板11 电极板12 盒层13 导电膜14 塑料基板15 带电荷颜料微粒16 介电溶剂17 密封层18 滤色器20 光掩模21 辐射固化材料22 导电膜23 塑料基板24 深色方块25 间隔26 微形杯30 热塑性或热固性前体物31 导电膜32 凸模33 微形杯阵列34 带电颜料分散物36 第二导电膜37 粘合剂38 滤色器39 切割UV 紫外光
权利要求
1.一种电泳显示器包括(a)一透明的顶部观察电极；(b)一底部电极；(c)多个具有明确定义的形状、尺寸、和纵横比的隔离盒，且该多个盒以分散在溶剂或溶剂混合物中的带电荷颜料微粒填充；以及(d)一滤色器层。
2.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的透明的顶部观察电极是在透明塑料基板上的透明导电膜。
3.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的底部电极是一导电膜或包括薄膜晶体管的基板。
4.根据权利要求2所述的电泳显示器，其中所述的滤色器层是在所述的透明塑料基板层的顶部。
5.根据权利要求2所述的电泳显示器，其中所述的滤色器层是在所述顶部导电膜及所述塑料基板层之间。
6.根据权利要求2所述的电泳显示器，其中所述的滤色器层是在所述顶部导电膜下方。
7.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述盒的尺寸及形状基本上相同。
8.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的多个盒包括不同尺寸及形状的盒。
9.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒是非球形的。
10.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒是由具有约102至约1×106平方微米开口区域的微形杯所构成。
11.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒是由具有约103至约1×105平方微米开口区域的微形杯所构成。
12.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒是由具有开口可为圆形、多边形、六角形、矩形、或正方形的微形杯所构成。
13.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒具有约5至约100微米的深度。
14.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒具有约10至约50微米的深度。
15.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒具有约0.05至约0.95开口对总面积的比率。
16.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的盒具有约0.4至约0.9的开口对总面积的比率。
17.根据权利要求1所述的电泳显示器是单色显示器。
18.根据权利要求1所述的电泳显示器是多色显示器。
19.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的滤色器对于所述的各个盒具有相同颜色或不同颜色。
20.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的滤色器包括红、绿、和蓝色的条纹。
21.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的滤色器进一步包括黑色的基质。
22.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的微粒是白色或彩色的。
23.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的介电溶剂是黑色或其他颜色。
24.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述的微粒带有相反的电荷。
25.根据权利要求24所述的电泳显示器，其中所述的带正电荷的微粒是白色而所述的带负电荷的微粒是彩色的。
26.根据权利要求24所述的电泳显示器，其中所述的带正电荷的微粒是彩色的而所述的带负电荷的微粒是白色的。
全文摘要
本发明涉及一种具有滤色器的改良的电泳显示器，该电泳显示器包括一透明的顶部观察电极，一底部电极，以及多个具有明确定义的尺寸、形状、与纵横比的隔离盒，且该多个盒是以分散于介电溶剂中的带电荷颜料微粒填充，在顶部透明导电膜上装有滤色器。
文档编号G02F1/167GK1400502SQ0114038
公开日2003年3月5日 申请日期2001年12月20日 优先权日2001年7月27日
发明者梁荣昌, 吴让二, 曾金仁, 臧宏玫 申请人:希毕克斯幻像有限公司