在电极上具有介电涂层的电泳显示器的制作方法

本发明涉及一种电泳显示器，其中至少一个电极带有介电涂层。更具体地，本发明涉及这种电泳显示器，其中该介电涂层设置有穿过该介电涂层的至少一个孔。

背景技术：

1、基于粒子的电泳显示器具有电泳介质，该电泳介质包括多个带电粒子，在电场的影响下带电粒子移动穿过流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可以具有优良的亮度和对比度、宽视角、状态双稳性以及低功耗的属性。通常，电泳显示器包括电泳材料层和布置在电泳材料的相对侧上的至少两个其它层，这两个层中的一个是电极层。在多数此种显示器中，两个层都是电极层，并且电极层中的一个或两个被图案化以限定显示器的像素。例如，一个电极层可以被图案化为细长的行电极，而另一个电极层可以被图案化为与行电极成直角延伸的细长的列电极，像素由行电极和列电极的交叉点限定。可替代地，并且更常见地，一个电极层具有单个连续电极的形式，而另一个电极层被图案化为像素电极矩阵，每个像素电极限定显示器的一个像素。在旨在用于与与显示器分离的触控笔、打印头或类似的可移动电极一起使用的另一种类型的电泳显示器中，邻近电泳层的层中只有一层包括电极，在电泳层的相对侧上的层通常是旨在防止可移动电极损伤电泳层的保护层。

2、在具有被夹在两个电极层之间的电泳介质的电泳显示器中，该电极层中的至少一个必须为透光的，并且优选地基本上为透明的，以允许通过该透光电极层观察显示器的观察者能够看到介质的光学状态的变化。当一个电极层是单个连续电极而另一个电极被图案化以形成像素电极时，由于单个连续电极层与被图案化的电极层相比不太可能产生视觉伪影，因此通常是连续电极形成观察表面，通过该观察表面来观察显示器。具有形成此种电极所需的导电性和透光性的组合的材料的数量是有限的，并且多数的商用电泳显示器使用由例如氧化铟或氧化铟锡的溅射金属氧化物形成的透光电极层，但也使用由导电聚合物形成的电极层。为确保足够的透明度，溅射金属氧化物电极层的厚度通常小于1nm。

3、长期以来所已知的是，电泳显示器中的电极层容易经受机械和电化学二者的损伤。例如参见美国专利no.6,724,519，其描述了一种具有适于防止对电极的机械或电化学损伤的保护层的电泳显示器。该保护层可以包括金属或金属氧化物。还参见美国专利no.8,441,432，其描述了一种微单元电泳显示器，其中至少一个电极具有由包括极性低聚物或聚合物材料的组合物形成的电极保护层，该极性低聚物或聚合物材料包含至少一个选自由硝基、羟基、烷氧基、卤素、氰基、磺酸盐、含氨基或氨基衍生极性基团、碳水化合物基团、含磷极性基团、含硫极性基团和阴离子组成的组的极性基团；其中所述显示器单元或所述电极保护层具有在约107ohm cm至约1012ohm cm范围内的电阻率。美国专利no.9,244,325描述了一种微单元电泳显示器，其具有将显示层划分为多个区域的分隔结构，以及与该分隔结构一体形成的电极保护层，分隔结构和电极保护层皆主要由导电聚合物组成，该导电聚合物是具有环氧乙烷侧链的紫外光固化聚合物。美国专利no.3,792,308描述了一种电泳显示器，其中一个或两个电极皆涂布有绝缘层，该绝缘层通过用例如乙酸乙烯酯树脂、聚苯乙烯或明胶来涂布电极而制备。最后，美国专利no.6,850,357描述了一种具有由丙烯酸感光树脂、非感光树脂和无机绝缘层形成的电极保护层的电泳显示器。

4、设计一种保护层以保护电泳显示器中的电极免受机械损伤是相对简单的，但免受电化学损伤的保护更为复杂。如已经指出的，电泳显示器通常为双稳态的。(术语“双稳态的”和“双稳性”在此使用的是其在本领域中的常规含义，指的是包括具有在至少一个光学特性上不同的第一和第二显示状态的显示元件的显示器，并且使得在通过有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态后，在寻址脉冲已终止后，该状态将持续的时间是改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最短持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。在美国专利no.7,170,670中显示一些支持灰度的基于粒子的电泳显示器不仅在其极端的黑色和白色状态下是稳定的，而且在其中间的灰色状态下也是稳定的。这种类型的显示器被适当地称为是“多稳态的”而不是双稳态的，但为了方便，术语“双稳态的”可以在本文中用于涵盖双稳态和多稳态的显示器)。事实上，这种双稳性是减少便携式、电池供电的电泳显示器的功耗的重要因素，因为该显示器可以被驱动大概0.5秒以显示第一幅图像(例如，书的第一页)，当用户阅读或检查第一幅图像时保持大概30秒未被驱动，被驱动大概0.5秒以显示第二幅图像，依此类推，以便显示器仅在用户正在使用该显示器的一小部分时间内被驱动。一段时间以来所已知的是，用于驱动电泳显示器的驱动方案应该是直流平衡的，从这种意义上说，如果显示器的特定像素从初始灰度级开始并且经历一系列访问其它灰度级但最终处于初始灰度级的转变，则该系列转变的总冲激(驱动电压相对于时间的积分)应基本上为零。如果不是这种情况，则该显示器在经过长时间使用后可能在电极层表现出永久性的电化学变化，并且这些变化可能会损伤或甚至破坏显示器的电光性能。

5、然而，即使总的驱动方案是直流平衡的，如果用于各个转变的波形本身不是直流平衡的，则问题也仍然会出现。通常，电泳显示器在驱动后显示“残余电压”。该残余电压(其被测量为显示器的电极两端的开路电压)被认为是由于在电泳显示器的各层内的电荷的积聚而引起的，并且在显示器的驱动结束后，能够持续相当长的时间。在显示器未被驱动并且旨在保持相同的光学状态的时段期间，残余电压可能会导致显示器的光学状态的不希望的变化。即使很小的残余电压也可能会造成问题，因为多数的电泳介质具有极小的阈值电压或没有阈值电压，因此即使在两个连续转变之间的较长时间内存在很小的残余电压也会导致介质的光学状态的显著变化。这种光学状态的不希望的变化在全色显示器中尤其成问题，因为在单色显示器中，与灰度级的微小变化相比，人眼往往对色调的微小变化更敏感；特别地，肤色调的颜色变化是非常明显的，特别是在出现淡绿色调时。尽管用于减小或消除残余电压的方法是已知的(参见例如美国专利no.10,475,396)，但希望防止在电泳显示器的驱动期间出现显著的残余电压。

6、为了防止残余电压的积聚，可以使用每个波形本身直流平衡(即，每个波形以及总的驱动方案直流平衡)的驱动方案来驱动电泳显示器。然而，使所有波形直流平衡会引入额外的复杂性，尤其是在全色显示器的情况下。通常，直流平衡的波形包括直流平衡部分，其次是驱动部分；直流平衡部分被设置为具有与驱动部分大小相等但极性相反的净冲激，使得整个波形的净冲激基本上为零。例如参见美国专利no.10,276,109的图11，其显示了在四粒子(白色、黄色、青色和品红色)全色显示器中使用的这种类型的波形。然而，直流平衡部分不仅会显著增加波形的持续时间，从而增加转变所需的时间，而且还会倾向于增加驱动(显色)部分的持续时间。由于直流平衡部分必须具有与驱动部分相反极性的净冲激，因此直流平衡部分固有地倾向于沿与在驱动部分期间电泳粒子被驱动的方向相反的方向驱动电泳粒子，并且实际上在直流平衡部分的末端，电泳粒子被布置在几乎与它们期望的相对位置相反的位置。因此，为了克服由直流平衡部分影响的粒子位移，驱动或显色部分可能需要较长的时间(大约许多秒)。

7、美国专利公开no.2022/0084473a1描述了用于驱动四粒子全色电泳显示器的直流非平衡波形，这些波形比在前述美国专利no.10,276,109中描述的直流平衡波形短很多。然而，如果不减轻残余电压积聚和电极退化，这些波形就不能用于具有可接受的寿命的商用显示器。

8、如上所提及的，通过在电极上提供保护(并且通常是介电的)层来保护电泳显示器的一个或两个电极是已知的。然而，这种介电层引入了与显示器的两个电极之间的电泳介质串联的电容器。当电泳显示器被驱动时，该电容器开始充电，并且在波形结束时，两个电极被设置为相同的电位(以将穿过电泳介质的电场减小到零，从而使电泳介质保持在所需的光学状态)，该电容器的放电可能会导致足够的电流流过电泳介质，从而导致其光学状态发生显著且令人不愉快的变化，这种现象称为“电光反冲”。本发明寻求提供此种介电层的优点，同时减少或消除反冲问题。

技术实现思路

1、因此，本发明提供了一种电泳显示器，包括：电泳介质，其包括多个带电粒子，所述带电粒子布置在流体中并且能够在对所述电泳介质施加电场时移动穿过所述流体；电极，其邻近所述电泳介质布置，并且设置为对所述电泳介质施加电场；以及布置在所述电泳介质与所述电极之间的介电层，所述介电层具有延伸穿过其中的至少一个孔。

2、本发明的电泳显示器可以并且通常将包括布置在所述电泳介质的与邻近所述介电层的所述电极相对的一侧上的第二电极。第二介电层可以布置在所述电泳介质与所述第二电极之间，所述第二介电层具有延伸穿过其中的至少一个孔。所述介电层具有至少约107v/m的介电强度。此外，所述介电层具有在约10nm至100nm的范围内的厚度，并且所述至少一个孔大致上为圆形并且具有在约1μm至5μm的范围内的直径。所述介电层可以由二氧化硅、氮化硅、金属氧化物或有机材料中的任意一种或多种形成，例如由氧化锌、氧化钽、氧化铪、苝或光致抗蚀剂中的任意一种或多种形成。

3、本发明的电泳显示器还可以包括布置在所述介电层与所述电泳介质之间的粘合剂层。所述粘合剂层掺杂有离子材料以降低其电阻。

4、本发明的电泳显示器可以是封装的或未封装的，并且当封装时可以是本领域已知的任何类型；例如，所述带电粒子和所述流体可以被限制在多个囊体或微单元内，或可以以由包括聚合物材料的连续相所围绕的多个离散液滴的形式来呈现。

5、本发明的电泳显示器可以具有邻近所述电泳介质布置的多个电极，并且所述显示器可以包括用于彼此独立地改变所述多个电极的电位的电压控制装置。所述介电层可以设置有延伸至所述多个电极中的每一个的多个孔，所述多个电极中的每一个具有中央区域和周边区域，所述中央区域中的每单位面积的孔的尺寸和/或数量比所述周边区域中的大。

6、本发明还提供了一种用于生产本发明的电泳显示器的工艺。该工艺包括：提供电极；用光致抗蚀剂涂布所述电极；以成像方式将所述光致抗蚀剂暴露于辐射；清洗暴露的光致抗蚀剂，从而形成穿过所述暴露的光致抗蚀剂的至少一个孔；以及邻近所述暴露的光致抗蚀剂布置所述电泳介质。在所述工艺中，所述光致抗蚀剂可以是肉桂酸酯光致抗蚀剂。