電泳顯示器的制造工藝的制作方法

專利名稱：電泳顯示器的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電泳顯示器的制造工藝，更具體地，涉及一種多色、局部電泳顯示器的制造工藝。
背景技術：
電泳顯示器(EDP)是一種以懸浮在溶劑中的帶電色素顆粒的電泳現象為基礎的非發射裝置。其在1969年被首次提出。顯示器通常包括由隔離物隔離的具有彼此相對放置的電極的兩塊板(plate)。其中一個電極通常是透明的。包括電泳溶劑的電泳液被密封在兩個電極板之間，在電泳溶劑中分散有帶電色素顆粒。當在兩個電極板之間施加電壓差時，色素顆粒移動到一側或另一側，從而能夠從觀看側看到色素顆粒的顏色或溶劑的顏色。
存在多種不同類型的EPD。在隔墻型EPD中(參見M.A.Hopperand V.Novotny，IEEE Trans.Electr.Dev.，26(8)1148-1152(1979))，在兩個電極板之間存在用于將空間劃分為較小的單元的隔墻，以防止諸如沉淀的顆粒的不期望移動。微膠囊型EPD(如美國專利第5,961,804號和第5,930,026號所述)具有基本上二維的微膠囊排列，每個微膠囊都具有電介質溶劑的電泳化合物和在視覺上與電介質溶劑形成對比的帶電色素顆粒的分散液。另一種類型的EPD(參見美國專利第3,612,758號)具有由平行線儲蓄器形成的電泳單元。槽狀電泳單元被覆蓋，且與透明導體電連接。從觀看面板的一側看，透明玻璃層覆蓋在透明導體之上。
在于2000年3月3日遞交的美國序列號為09/518,488(對應于WO01/67170)的共同未決申請中披露了改進的EPD技術，此處結合其全部內容作為參考。改進的EPD單元是通過例如微壓印(microemboss)涂布在第一襯底上的熱塑或熱固原始化合物層來制備的，以形成清晰的形狀、大小、和縱橫比的微杯。然后利用電泳液填充微杯，并利用聚合密封層來進行頂部密封微杯。優選地用粘合劑層，在經過填充并密封的微杯上層壓第二襯底。
基于微杯的多色電泳顯示器具有許多優點。例如，當形成微杯大小以匹配在薄膜晶體管底板上用于紅色、綠色、和藍色子像素的尺寸時，其可以分別以紅色、綠色、和藍色電泳液來填充，以對應于TFT底板上的子像素的幾何排列。這種特性使得利用有源矩陣驅動的真彩色顯示器成為可能。關于基于微杯的多色電泳顯示器的驅動方案在于2002年7月16日提交的美國序列號為10/198,729(對應于WO03/009059)和于2002年8月16日提交的美國序列號為10/222,036(對應于WO03/016993)的共同未決申請中已有詳細描述，此處結合上述兩個專利申請的全部內容作為參考。
從制造的角度看，利用現有技術，將少量的電泳液精確放入指定微杯中，在理論上是可以實現的。噴墨印刷已作為一種用于此項任務的可能的選擇，這是因為噴墨印刷具有以精確控制(well-control)尺寸的微滴形式精確地傳輸預定量液體的能力。基于微杯的電泳顯示器的高隔墻還顯示出具有防止噴墨印刷的電泳液的噴濺和混和的良好結構。然而，在能夠實現卷對卷(roll to roll)制造多色電泳顯示器之前，需要解決幾個非常具有挑戰性的處理問題。
首先，電泳液中的帶電色素顆粒的直徑一般在幾十分之一微米至幾微米的范圍內。噴墨頭噴嘴的堵塞可能是一個主要的可靠性問題，特別是在使用或存儲期間，色素顆粒傾向于結絮或聚集。
另外，當將諸如全氟或碳溶劑的低表面張力的電介質用在電泳液中時，由于溶劑的低表面張力，存在其他的困難。傳統的噴墨墨水或液體的優選表面張力通常在30至45dyne/cm的范圍內。電介質溶劑(特別是全氟溶劑)的非常低的表面張力(在14至30dyne/cm的范圍內)的確成為了控制微滴破損過程的主要問題。例如，當將全氟溶劑用在電泳液中時，很難維持負的表面壓力，以使電泳液保持在噴嘴中。而且，由于促使外部材料流向噴嘴表面的毛細作用，在噴嘴頭上會出現不期望的干燥和顆粒沉積。所以，當在電泳液的填充過程中使用噴墨印刷時，特別是當使用低表面張力的電介質溶劑時，很難高效又可靠地制造電泳顯示器。
同樣，在用于基于微杯的電泳顯示器的卷對卷制造工藝中，在電泳液填充工藝之后，立即執行密封工藝。當在基料(web)上的一個特定區域中的微杯中填充比必要的量稍微多一點的液體時，在隨后的密封步驟中或在隨后的密封步驟之前，該區域中的液體可能會“溢流”到相鄰的微杯中。一種顏色的電泳液“溢流”到相鄰的包括其他顏色的電泳液的微杯中，意味著不同顏色的混和，這不可避免會導致如此制造的顯示器的顏色純度降低。所以，非常需要一種具有更寬處理窗口以確保產品質量的用于多彩電泳顯示器的卷對卷制造工藝。

發明內容
本發明的第一方面涉及一種用于制造多色電泳顯示器的工藝，該工藝包括在不同步驟中，添加不同顏色的著色劑溶液或分散液和帶電色素微粒。更具體地，該工藝包括第一步驟，以圖案方式(pattern-wise)將著色劑溶液或分散液填充在預定區域中的微杯中(例如，通過噴墨印刷)；第二步驟，以圖案方式或非圖案方式(non-pattern-wise)將包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物中的帶電色素(如，TiO2或其他白色或有色色素)顆粒添加在預填充有著色劑的微杯中。
用在著色劑溶液或分散液中的載體溶劑可以與電泳液中的電介質溶劑或溶劑混合物相同或不同。如果著色劑溶液或分散液中的載體溶劑不同于電介質溶劑或溶劑混合物，則其將僅用作著色劑的載體，且在將著色劑輸送到其指定位置后被蒸發。
在添入電泳液之后，使微杯中的著色劑重新溶解或重新分散在電泳液中。然后，通過如本申請及相關申請中所述的密封工藝之一來頂部密封經過如此填充的微杯。
本發明的第二方面涉及一種用于制造電泳顯示器的工藝，該電泳顯示器包括填充有不同電泳特性(轉換率、閥值電壓、伽馬和/或清除電壓)的電泳液的微杯。該工藝包括以下步驟通過(例如)噴墨印刷，用提供各種特性的添加劑溶液或分散液以圖案方式來填充微杯；然后，將包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物中的帶電色素(例如，TiO2或其它白色或有色色素)顆粒的電泳液，以圖案方式或非圖案方式添加入已預填充有添加劑溶液或分散液的微杯中。接下來，通過本申請或相關申請中所述的密封工藝之一來頂部密封經過如此填充的微杯。
用于本發明的有效添加劑可以包括但不限于表面活性劑、保護膠體、聚合物、粘度調節劑、電荷控制劑、穩定劑、抗氧化劑、熒光材料、填充劑和填充劑顆粒。有效添加劑的具體實例可以包括但不限于在2002年12月31日提交的第10/335,210號共同未決專利申請、2002年12月31日提交的第10/335,051號共同未決專利申請、2003年7月30日提交的第10/632,171號共同未決專利申請、2003年10月9日提交的第10/683,869號共同未決專利申請、2003年10月14日提交的第10/686,501號共同未決專利申請、2004年10月27日提交的第10/976,152號共同未決專利申請、及2004年10月27日提交的第10/976,244號共同未決專利申請中所披露的添加劑，以上專利申請的全部內容結合于此作為參考。
上述本發明的第一和第二方面的工藝也可以適用于局部電泳顯示器的制造。
本發明的工藝具有多個優點。例如，可以與電泳液無關地優化將被填充的著色劑或添加劑溶液或分散液的表面張力和流變能力。這提供了更寬的處理窗口，以找出適合的精確布置方法。第二，如果使用噴墨印刷，則大大降低了色素顆粒堵塞噴墨噴嘴的危險。第三，該工藝與卷對卷制造工藝兼容。對于所有微杯來說，用在本工藝中的電泳液可以是通用的，且其用作預填充在微杯中的不同著色劑或添加劑之上的覆蓋層。所以，在后續的密封過程中，相鄰微杯之間電泳液的少量溢流將不會影響到顯示器的光學或電學性能。另外，該工藝具有比現有的可用于制造多色電泳顯示器的工藝更低的成本及更少的處理步驟。
實際上，本發明克服了在電泳顯示器的制造過程中，使用噴墨印刷時所涉及的主要障礙。換言之，這個兩步法使得噴墨印刷可以用于多色電泳顯示器的卷對卷制造中。


圖1是本發明的電泳顯示器的示意圖。
圖2a-2e示出了用于制造多色電泳顯示器的工藝。
圖3示出了通過局部電泳顯示器作出的價格標簽。
具體實施例方式
除非在本說明中另外有所定義，此處使用的所有技術術語與其由本領域普通技術人員通常所使用和理解的技術術語的傳統定義一致。
術語“微杯”是指在2000年3月3日提交的第09/518,488號共同未決美國專利申請和第6,788,449號美國專利申請中描述的杯狀顯示單元。為了便于闡述，術語“微杯”用于描述本工藝；然而，應了解本發明的工藝的有效性并不限于微杯技術。本工藝可以應用于用于制造電泳顯示器的其他技術中。所以，術語“微杯”廣泛地包括各種類型的顯示單元。在本申請中，術語“顯示單元”被廣泛地定義為其中填充有諸如著色劑溶液或分散液、添加劑溶液或分散液、或電泳液的空穴。
術語“圖案方式”用來描述在預選區域中進行的處理步驟。
術語“非圖案方式”用來描述不在預選區域中進行的處理步驟。通常，“非圖案方式”處理步驟在較大的區域或整個區域中進行。
I微杯的制備圖1中示出了基于微杯的電泳顯示器的概括視圖。該顯示器包括兩個電極板(10、11)，其中，這兩個電極板中至少一個是透明的(10)；以及封在兩個電極板之間的一層微杯(12)。微杯填充有分散在電介質溶劑或溶劑混和物中的帶電色素顆粒并且用聚合密封層(13)密封。當在兩個電極板之間施加電壓差時，帶電色素顆粒轉移至一側或另一側，使得可以通過透明電極板看見帶電色素顆粒的顏色、或者電介質溶劑或溶劑混合物的顏色。可以對兩個電極板之一進行圖樣化。
可以通過在于2000年3月3日提交的第09/518,488號(對應于WO01/67170)的共同未決美國專利申請中所披露的微壓印或成影像曝光、或在于2001年8月29日提交的第09/942,532號美國專利申請(對應于WO03/019280，即現在的第6788449號美國專利)中所披露的預穿孔工藝，實現基于微杯的顯示單元的制備，此處結合上述兩個專利申請的全部內容作為參考。
II懸浮液/分散液的制備使用包括分散在電介質溶劑或溶劑混和物中的帶電色素顆粒的電泳液填充微杯。可以根據在諸如美國專利第6017584、5914806、5573711、5403518、5380362、4680103、4285801、4093534、4071430、3668106號和IEEE Trans.Electron Devices，ED-24，827(1977)以及J.Appl.Phys49(9)，4820(1978)的現有技術中公知的方法來制備分散液。帶電色素顆粒在視覺上與其中分散有色素顆粒的介質形成對比。該介質是優選地具有用于高粒子遷移率的低粘度和介電率在約2至約30的范圍內(優選約2至約15的范圍內)的電介質溶劑或溶劑混合物。適當的電介質溶劑的實例包括諸如萘烷(DECALIN)、5-亞乙基-2-降冰片烯、脂油、石蠟油的碳氫化合物；諸如甲苯、二甲苯、二芳基乙烷(phenylxylylethane)、十二烷基苯或烷基萘的芳族烴；諸如全氟萘烷、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯三氟甲苯、3，4，5-三氯三氟甲苯、氯五氟苯、二氯壬烷、或五氯苯的鹵化溶劑；或諸如來自St.Paul MN的3M公司的FC-43、FC-70、或FC-5060的全氟化溶劑，諸如來自Portland，Oregon的TCI America的聚(全氟丙稀氧化物)的低分子量含鹵聚合物、諸如來自RiverEdge，NJ的Halocarbon Product公司的碳鹵油(Halocarbon Oil)的聚(氯三氟乙烯)、諸如來自Delaware的DuPont的Ausimont或KrytoxOil和Greases K-Fluid Series的Galden的全氟聚醚。在一個優選實施例中，將聚(三氟氯乙烯)用作電介質溶劑。在另一優選實施例中，將聚(全氟丙稀氧化物)用作電介質溶劑。
可以使用著色劑(例如，染料或色素)來給懸浮介質染色。非電離偶氮物和蒽醌染料特別有效。有效染料的實例可以包括但不限于來自亞利桑那州(Arizona)的Pylam Products Co.的油紅EGN、蘇丹紅、蘇丹藍(Sudan Blue)、油藍、油溶藍、溶劑藍35、Pylam醇溶黑和Fast(快速)醇溶黑；來自Aldrich的蘇丹黑B；來自BASF的熱塑黑X-70；以及來自Aldrich的蒽醌藍、蒽醌黃114、蒽醌紅111、135、和蒽醌綠28。當使用全氟化溶劑作為電介質溶劑時，諸如在于2003年5月15日提交的第10/439,428號共同未決專利申請、以及于2004年7月29日提交的第10/903,923號共同未決專利申請(這兩個共同未決專利申請的全部內容結合于此作為參考)中所披露的氟化著色劑是非常有效的。
在不溶染料或色素的情況下，也可以使用于使介質產生顏色的染料或色素分散在電介質介質中。這些染料或色素優選不帶電。如果用于使介質產生顏色的染料或色素帶電，則它們優選地帶有與帶電色素顆粒的電荷相反的電荷。如果染料或色素帶有與帶電色素顆粒相同的電荷，那么它們就應該具有不同的電荷密度或不同的電泳遷移率。總之，用于使介質產生顏色的染料或色素都必須是化學穩定的并且可以與分散液中的其他成分相容。
帶電色素顆粒可以是有機或無機的染料或色素，諸如，TiO2、酞菁藍、酞菁綠、二芳基黃、二芳基AAOT黃、以及來自Sun Chemical的喹吖(二)同、偶氮物、羅丹明、二萘嵌苯色素系列、來自KantoChemical的Hansa黃G顆粒、以及來自Fisher的碳鍋黑。顆粒大小優選是亞微型的。顆粒應該具有可接受的光學特性、應不會被電介質溶劑溶脹或軟化、并且應該是化學穩定的。所得到的懸浮液也必須在正常操作條件下能夠穩定地抗沉淀、抗乳油化、或抗絮凝。
色素顆粒可以帶原始電荷、可以通過使用電荷控制劑直接充電、或者其可以在懸浮于電介質溶劑中的時候獲取電荷。在現有技術中，適當的電荷控制劑是公知的；它們在性質上可以是聚合的或非聚合的，并且還可以是離子的或非離子的，其包括諸如AerosolOT、十二烷基苯磺酸鈉、金屬皂、聚丁烯琥珀酰亞胺、順式丁烯二酸酐共聚物、乙烯基吡啶共聚物、乙烯吡咯烷酮共聚物(諸如，來自International Specialty Products的Ganex)、(甲)丙烯酸共聚物、N，N-甲基二甲氨乙酯共聚物的離子型表面活性劑。含氟表面活性劑作為全氟化碳溶劑中的電荷控制劑是非常有效的。這些包括諸如來自3M公司的FC-170C、FC-171、FC-176、FC430、FC431、和FC-740的FC含氟表面活性劑以及諸如來自Dupont的Zonyl FSA、FSE、FSN、FSN-100、FSO、FSO-100、FSD、和UR的Zonyl含氟表面活性劑。當使用氟化溶劑作為電介質溶劑時，在于2002年12月31日提交的第10/335,210號共同未決專利申請、于2002年12月31日提交的第10/335,051號共同未決專利申請、于2003年7月30日提交的第10/632,171號共同未決專利申請、于2003年10月9日提交的第10/683,869號共同未決專利申請、于2003年10月14日提交的第10/686,501號共同未決專利申請、于2004年10月27日提交的第10/976,152號共同未決專利申請、及于2004年10月27日提交的第10/976,244號共同未決專利申請(它們的全部內容結合于此作為參考)中所披露的電荷控制劑和表面活性劑或分散劑是非常有效的。
可以通過包括研磨、打磨、磨擦、微流態化、及超聲波技術的公知方法中的任意一種來制造適當的帶電色素分散液。例如，將細粉形的色素顆粒添加至懸浮溶劑，然后使合成的混合物經過球磨或摩擦數小時，以使高度聚結的干色素粉末分解成單粒。盡管不是最優選擇，但是在球磨過程中，可以將用于使懸浮介質產生顏色的染料或色素添加至懸浮液中。
可以通過使用適當的聚合物微密封顆粒來消除色素顆粒的沉積或乳油化，以使其具體重量與電介質溶劑的重量相匹配。可以化學地或物理地實現色素顆粒的微密封。一般的微密封工藝包括界面聚合、就地聚合、相分離、凝聚、靜電噴涂、噴霧干燥、流化床涂敷、及溶劑蒸發。
對于黑/白電泳顯示器來說，懸浮液包括分散在黑色溶劑中的二氧化鈦(TiO2)帶電白顆粒或分散在電介質溶劑中的帶電黑色顆粒。諸如來自Arizona(亞利桑那州)的Pylam Products Co.的Pylam醇溶黑和快速醇溶黑、來自Aldrich的蘇丹黑B、來自BASF的熱塑黑X-70的黑色燃料活燃料混合物、或諸如炭黑的不溶黑色素可以用來產生黑色溶劑。對于其他有色的懸浮液來說，存在很多的可能性。對于減色系統來說，可以使帶電TiO2顆粒懸浮在青色、黃色、或品紅色的電介質溶劑中。可以通過使用染料或色素來產生青色、黃色、或品紅色。對于加色系統來說，可以使帶電TiO2顆粒懸浮在也是通過使用染料或色素而產生的紅色、綠色、或藍色電介質溶劑中。在大部分應用中，優選紅色、綠色、藍色系統。
III密封填充微杯可以通過多種方式實現微杯的密封。一種方法是使UV固化化合物分散在電泳液中，在電泳液中包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物中的帶電色素顆粒。UV固化化合物與電介質溶劑或溶劑混合物不相溶，且優選地具有不大于電介質溶劑和帶電色素顆粒比重的比重。兩種成分(UV固化化合物和電泳液)在(例如)管線混和器(in-line mixer)中得到完全混和，然后利用諸如Myrad桿、照相凹板、刮刀、狹縫涂布、或窄縫涂布的精密涂布機制來將兩種成分迅速涂入微杯中。利用擦片或類似設備來擦去剩余的液體。少量的諸如異丙醇、甲醇、或其水溶液的稀薄溶液活溶液混合物可以用來清除微杯的隔墻上表面上的殘留電泳液。揮發性有機溶劑可用來控制電泳液的粘度和蓋度。然后，干燥經過如此填充的微杯并且UV固化化合物漂浮至電泳液的頂部。在UV固化化合物漂浮至電泳液的頂部期間或之后，可以通過固化漂浮的UV固化層來密封微杯。UV或諸如可見光、IR、及電子束的其他形式的輻射可用于固化及密封微杯。可選地，如果使用適當的熱或濕固化化合物，也可以使用熱或濕來固化及密封微杯。本段中所提到的密封工藝是一步式密封工藝(one-step sealing process)。
用于密封的輻射固化化合物可以包括選自包括多價丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯、多價乙烯基化合物(包括乙烯基苯，乙烯基硅烷和乙烯醚)、多價環氧化物、多價異氰酸酯、多價丙烯基、及包括可交聯官能團的低聚物或多聚物的組的材料。
還可以使用熱塑彈性體作為密封材料。有效的熱塑彈性體的實例可以包括由分子式ABA或(AB)n表示的二段、三段、或多段共聚物。其中，A是苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯、丙烯、或降冰片烯；B是丁二烯、異戊二烯、乙烯、丙烯、丁烯、二甲基硅氧烷(dimethylsiloxane)、或硫化丙烯；并且A和B在分子式中不能相同。數字n≥1，優選為1-10。典型的共聚物可以包括聚(苯乙烯-b-丁二烯)、聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)、聚(苯乙烯-b-異戊二烯-b-苯乙烯)、聚(苯乙烯-b-乙烯/丁烯-b-苯乙烯)、聚(苯乙烯-b-二甲基硅氧烷-b-苯乙烯)、聚(α-甲基苯乙烯-b-異戊二烯)、聚(α-甲基苯乙烯-b-異戊二烯-b-α-甲基苯乙烯)、聚(α-甲基苯乙烯-b-硫化丙烯-b-α-甲基苯乙烯)、及聚(α-甲基苯乙烯-b-二甲基硅氧烷-b-α-甲基苯乙烯)。可以使用諸如硅石顆粒和表面活性劑的添加劑來改善薄膜的完整性和涂布的質量。
顯示理想密度以及對丙烯酸酯單體和低聚物的溶解性辨別的電介質溶劑的優選基團是鹵代烴及其衍生物。可以使用表面活性劑來改善電泳液和密封材料之間的界面處的粘著力和潤濕。有效的表面活性劑包括來自3M公司的FC表面活性劑、來自DuPont的Zonyl含氟表面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化異丁烯酸酯、氟代-長鏈醇、全氟代長鏈羧酸及其衍生物。
可選地，如果密封化合物與電介質溶劑至少部分相容，則可以將電泳液和密封化合物依次涂布在微杯中。因而，可以通過在電泳液的表面上涂布一薄層的密封化合物(其可以被輻射、熱、濕、或界面反應所固化)來實現微杯的密封。在UV固化之前的界面聚合反應對于密封處理是非常有益的。通過利用界面聚合作用在界面處形成薄隔離層，來有效抑制電泳液和外涂層(overcoat)之間的混和。然后，通過二次固化步驟來實現密封。優選地，通過UV輻射來實現密封。為了進一步降低混和程度，就需要外涂層的比重不大于電泳液的比重。可以使用揮發性有機溶劑來調節涂層的粘度和厚度。當將揮發性溶劑用在外涂層中時，優選使其不與電介質溶劑相溶。當所使用的染料或色素至少能部分地溶解在密封化合物中時，如上所述的二步密封工藝非常有效。
IV多色電泳顯示器的制備如圖2a至圖2e所示，通過多個步驟執行該過程。該過程包括在兩個獨立步驟中，填充不同顏色的著色劑溶液或分散液以及帶電色素顆粒。更具體地，該過程包括至少兩個步驟(i)利用著色劑溶液或分散液，以圖案方式填充微杯，以及如果必要，當載體溶劑不同于電泳液中的電介質溶劑或溶劑混合物時，蒸發著色劑溶液或分散液中的載體溶劑；以及(ii)將包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物中的帶電色素顆粒的電泳液以圖案方式或非圖案方式填充在微杯中。在一個實施例中，在步驟(ii)之前執行步驟(i)。在另一實施例中，在步驟(i)之前執行步驟(ii)。然而，優選地，在步驟(ii)之前執行步驟(i)。
可以通過多種方式，實現對著色劑溶劑或分散液的圖案方式填充。例如，可以使用諸如噴墨印刷和有機汽相沉積的精密置換技術。也可以將不同顏色的著色劑溶液或分散液直接印刷在微杯中。適當的印刷方法可以包括但不限于flexo印、光刻印刷、干膠或無水光刻印刷、凹版印刷、絲網印刷、熱敏式印刷、激光燒蝕轉印、條形印刷等。如果使用噴墨印刷，則具有多個噴嘴的噴墨印刷機頭可以用于將不同顏色的著色劑溶液或分散液同時或依次地輸送到預定區域中的微杯內。
如圖2a所示，將著色劑溶液或分散液(21)填充在不同區域中的微杯(20)內。這些區域是預定的。例如，在某個區域中，可以使用一種顏色的著色劑溶液或分散液來填充微杯，而在另一個區域中，可以使用另一種顏色的著色劑溶液或分散液來填充微杯。
可以在電極板(28)上形成微杯，從而可以在電極板和微杯之間存在底漆層(未示出)。
可以通過多種方式實現著色劑溶液或分散液的圖案方式填充。例如，可以直接將不同顏色的著色劑溶液或分散液填充入不同區域中的微杯內。
可選地，可以通過與于2000年3月3日提交的第09/518,488號共同未決美國專利申請中所披露的方法相似的方法來執行將不同顏色的著色劑溶液或分散液以圖案方式填充入微杯中。例如，該方法可以包括利用正性光刻膠層壓或涂布所有的微杯；接下來成像地曝光正性光刻膠以打開預定區域中的微杯；然后，通過(例如)噴墨印刷，使用第一種顏色的著色劑溶液或分散液來填充打開的微杯。可以重復這些步驟，以在不同區域中，利用不同顏色的著色劑溶液或分散液來填充微杯。在這種情況下，可以通過第III部分中所述的一步或兩步密封工藝來一次(in one run)地頂部密封所有的填充微杯。
用不同顏色的著色劑溶液或分散液填充微杯的另一種方法與于2002年10月30日提交的第10/284,586號共同未決美國專利申請和第6545797號美國專利(此處結合其全部內容作為參考)中所披露的方法相似。簡要地，該方法可以包括首先用填充材料填充所有微杯；用正性光刻膠涂布填充的微杯；打開預定區域中封閉的微杯并從打開的微杯中去除填充材料；以及接下來，用第一種顏色的著色劑溶液或分散液填充打開的微杯。可以重復這些步驟，以用不同顏色的著色劑溶液或分散液填充不同區域中的微杯。在這種情況下，可以通過第III部分中所述的一步或兩步密封法來一次頂部密封所有填充的微杯。
通過使染料或色素溶解或分散在載體溶劑中來制備著色劑溶液或分散液。
在一個實施例中，載體溶劑可以是如以上第II部分中所述的電介質溶劑或溶劑混合物。在這種情況下，著色劑必須可溶解或分散在電介質溶劑或溶劑混合物中。該電介質溶劑或溶劑混合物可以與電泳液中的電介質溶劑或溶劑混合物相同或不同。
在另一個實施例中，載體溶劑可以是普通的溶劑或溶劑混合物(特別是普通的有機溶劑或溶劑混合物)。適當的普通有機溶劑可以包括(但不限于)碳氫化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物。如果使用普通的有機溶劑作為載體溶劑，則著色劑仍優選地可以溶解或分散在電泳液中的電介質溶劑或溶劑混合物中。
如果使用噴墨印刷，則根據本發明的著色劑溶液或分散液優選地具有在約14至約50dyne/cm范圍內的表面張力，更優選地，在約16至約45dyne/cm范圍內的表面張力。
用作著色劑溶液或分散液的載體溶劑優選地是揮發性的，以使其很容易被去除。
著色劑溶液或分散液中的染料或色素可以是任何顏色的，且優選地是熱穩定和光化學穩定的。染料或色素優選地可以溶解在載體溶劑中。
對于噴墨印刷來說，如果不是完全可溶的，則載體溶劑中的染料或色素的顆粒大小優選地小于1um，更優選地小于0.1um。
可以使用表面活性劑或分散劑來穩定載體溶劑中的染料或色素。也可以使用粘度調節劑來微調節著色劑溶液或分散液的流變能力。如果將表面活性劑、分散劑、或粘度調節劑用在著色劑溶液或分散液中，則其不應該影響最終的電泳液的電泳特性。如果用在著色劑溶液或分散液中的表面活性劑或分散劑對電泳特性有有害影響，則可以使用諸如Surfynol表面活性劑(來自Air Product)的短效表面活性劑或分散劑。
在一個實施例中，著色劑溶液或分散液可以為不同的顏色。在另一實施例中，著色劑溶液或分散液可以具有相同的染料或色素，但要具有不同的光密度或濃度，以使得相同顏色能夠具有不同的色調。因此，本發明上下文中的術語“不同顏色”還可以包括“相同顏色的不同色調”。
當其不必要時，優選地在已將著色劑溶液或分散液填充入微杯中之后而在引入帶電色素顆粒之前，將著色劑溶液或分散液中的載體溶劑去除。可以通過例如熱或氣流來實現對載體溶劑的去除。圖2b示出了僅有干燥染料或色素保留在微杯中。
如圖2c所示，通過將包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物(24)中的帶電色素顆粒(23)的電泳液(22)以非圖案方式填充入已經填充有著色劑的微杯中，實現了帶電色素(諸如TiO2或含TiO2)顆粒的引入。
還可以通過于2000年3月3日提交的第09/518,488號共同未決專利申請和第6545797號美國專利(它們的全部內容結合于此作為參考)中描述的方法，以圖案方式完成電泳液的填充。
帶電色素顆粒可以是相同顏色的，且電介質溶劑或溶劑混合物優選地是透明且無色的。可以用相同化合物的電泳液填充所有的微杯。
優選地，電介質溶劑可以包括(但不限于)第II部分中所描述的那些電介質溶劑。優選地，在引入電泳液之前，去除著色劑溶液或分散液中的載體溶劑，并且如果載體溶劑會影響隨后的頂部密封處理，就更需要去除載體溶劑。
可以通過上述第III部分中描述的方法實現對所填充微杯的頂部密封。例如，可以通過在將電泳液填充入已經預填充有著色劑的微杯中之前，向電泳液中添加密封化合物來實現密封。然后，在漂浮的密封層漂浮到電泳液的頂部期間或之后，通過固化漂浮的密封層(25)來密封填充的微杯。熱或諸如UV、可見光、IR、及電子束的輻射可以用于固化密封的化合物，以密封所填充的微杯。可選地，在已填充電泳液之后，可以通過將密封化合物涂布在電泳液上來實現密封。還可以通過利用輻射、熱、濕、或界面反應使密封化合物硬化來形成密封層(25)。在這些方法中所使用的密封化合物優選地具有不大于電泳液比重的比重，且優選地不與電泳液相溶。在本工藝中，即使最后用不同顏色的電泳液填充微杯，還是可以一次密封所有的填充微杯(圖2d)。
如果在步驟(i)之前進行步驟(ii)，那么接下來，在填充著色劑溶液或分散液的同時或之后執行密封。在這種情況下，密封化合物優選地具有不大于著色劑溶液或分散液比重的比重。密封化合物也優選地不與著色劑溶液或分散液相溶。
在填充并頂部密封微杯之后，可以利用電極板(26)來層壓密封微杯，任選地，可利用粘合劑層(27)來預涂布微杯。粘合劑可以是壓敏粘合劑、熱溶性粘合劑、可熱、濕或輻射固化的粘合劑。
V包括填充有不同特性的電泳液的微杯的電泳顯示器的制備電泳顯示器包括填充有不同電泳特性(諸如轉換率、閥值電壓、伽瑪和/或清除電壓)的電泳液的微杯，該電泳顯示器可以通過以下步驟制造(i)首先，通過例如噴墨印刷，使用具有不同特性的添加劑溶液或分散液以第一圖案方式來填充微杯；然后(ii)以圖案方式或非圖案方式，將包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物中的帶電色素(例如，TiO2或其他白色或有色色素)顆粒的電泳液填充到微杯中。可以以相反的順序執行(i)和(ii)兩個步驟。
可以在電極板上形成微杯，從而可以在電極板和微杯之間形成底漆層。
可以通過上述第IV部分中描述的關于以圖案方式填充著色劑溶液或分散液的方法中的任何一種，利用(例如)噴墨印刷來實現對添加劑溶液或分散液的圖案方式的填充。
通過使添加劑在載體溶劑中溶解或分散來制備添加劑溶液或分散液。如果使用噴墨印刷，則載體溶劑應該與所使用的噴墨工藝和印刷頭相適應。用于本發明的有效添加劑可以包括但不限于表面活性劑、保護膠體、聚合物、粘度調節劑、電荷控制劑、穩定劑、抗氧化劑、熒光材料、填充劑、及填充劑顆粒。
有效添加劑的實例可以包括但不限于在于2002年12月31日提交的第10/335,210號共同未決專利申請、于2002年12月31日提交的第10/335,051號共同未決專利申請、于2003年7月30日提交的第10/632,171號共同未決專利申請、于2003年10月9日提交的第10/683,869號共同未決專利申請、于2003年10月14日提交的第10/686,501號共同未決專利申請、于2004年10月27日提交的第10/976,152號共同未決專利申請、及于2004年10月27號提交的第10/976,244號共同未決專利申請中所披露的添加劑，以上專利申請的全部內容結合于此作為參考。
在一個實施例中，載體溶劑可以是如上述第II部分中所描述的電介質溶劑或溶劑混合物。在這種情況下，添加劑必須可以溶解或分散在電介質溶劑或溶劑混合物中，或者可以被吸附到至少一個帶電色素顆粒上。載體溶劑可以與稍后填充的電泳液中的電介質溶劑或溶劑混合物相同或不同。
在另一個實施例中，載體溶劑可以是普通溶劑或溶劑混合物(特別是普通有機溶劑或溶劑混合物)。適當的普通有機溶劑或溶劑混合物可以包括但不限于碳氫化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物。如果使用普通有機溶劑，則添加劑仍優選地可溶解或可分散在稍后填充的電泳液中的電介質溶劑或溶劑混合物中。
添加劑溶液或分散液優選地具有約14至約50dyne/cm范圍的表面張力，更優選地具有約16至約45dyne/cm范圍的表面張力。
載體溶劑還優選地是可揮發的，以使其能夠被容易地去除。
添加劑優選地是熱穩定且光化學穩定的，且優選地可溶解在載體溶劑中。如果不是完全可溶的，則載體溶劑中的添加劑的顆粒尺寸優選地小于1um，更優選地小于0.1um。可以根據具體需要來調節添加劑溶液或分散液中的添加劑的濃度。
可以使用表面活性劑或分散劑來穩定載體溶劑中的添加劑顆粒。也可以使用粘度調節劑來微調添加劑溶液或分散液的流變能力。如果使用表面活性劑、分散劑、或粘度調節劑，那么它們就不能影響最終電泳液的電泳特性。如果用在添加劑溶液或分散液中的表面活性劑或分散劑對電泳特性有有害影響，則諸如Surfynol表面活性劑(來自Air Product)的短效表面活性劑或分散劑非常有效。
任選地，可以在填充電泳液的后續步驟之前，干燥添加劑溶液或分散液的載體溶劑。
通過如上述第IV部分中描述的圖案方式或非圖案方式填充來實現電泳液的引入。在這種情況下，可以使電泳液著色。
然后，通過本申請(如，第III、IV部分)中所述的密封工藝之一來頂部密封經過如此填充的微杯。如果在步驟(i)之前執行步驟(ii)，則接下來密封與添加劑溶液或分散液的填充一起執行或在添加劑溶液或分散液的填充之后再執行。在這種情況下，密封化合物優選地具有不大于添加劑溶液或分散液比重的比重。密封化合物還優選地不能與添加劑溶液或分散液相溶。
在填充并頂部密封微杯之后，可以使用電極板來層壓密封的微杯，任選地，使用粘合劑層來預涂布經過密封的微杯。粘合劑可以是壓敏粘合劑、熱熔性粘合劑、可熱、濕、或輻射固化的粘合劑。
VI局部電泳顯示器的制備在局部電泳顯示器中，可以將電泳顯示器的顯示面板劃分為多個部分，并且每個部分都具有雙色系。例如，顯示面板的第一部分具有紅色/白色的組合，第二部分具有藍/白色系，以及第三部分具有綠/白色系。
這些部分可以是任何形狀和大小的。在一個實施例中，這些部分可以為條形。
這種類型的局部顯示器對于大的電子標記和電子板來說是非常有用的。圖3示出了通過這一局部顯示器所作出的價格標簽。在區域3a中，文本和背景可以具有紅色/白色的組合，而在區域3b中，文本和背景可以具有藍色/白色的組合。
可以通過以上第IV部分中所述的兩個步驟來執行局部的填充。換句話說，通過以上第IV部分中描述的兩個獨立步驟，將不同顏色的著色劑溶液或分散液以及帶電色素顆粒填充到微杯中。然而，由于顯示器為局部顯示器，所以，填充的過程不需要遮蔽和選擇性地打開微杯。相反，可以在整個部分中填充一種顏色的著色劑溶液或分散液。
為了進行局部填充，諸如涂布和超聲波噴霧的可選的高速(highthrough-put)方法也可以用于加速用于以低成本制造大型標記和板的制造工藝。
根據以上第V部分的工藝，可以類似地制備具有不同電泳特性部分的電泳顯示器。
通過所述的工藝制造的顯示器的厚度可以薄如一張紙。顯示器的寬度是涂布基料的寬度(一般為3至90英寸)。顯示器的長度可以視卷(roll)的尺寸而定為幾英寸到幾千英尺的任意長度。
盡管已參考具體實施例說明本發明，但是本領域技術人員應理解，在不脫離本發明的精神和范圍的條件下，可以對本發明進行各種修改，且用等同物替換。另外，可以進行多種改變，以使具體的情況、材料、組合、工藝、工藝步驟或步驟適應本發明的目的、精神和范圍。所有的這些修改都包括在本發明權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種制造電泳顯示器的工藝，包括下列步驟(i)利用著色劑溶液或分散液，以圖案方式填充微杯；以及(ii)利用包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物中的帶電色素微粒的電泳液，以圖案方式或非圖案方式填充微杯。
2.根據權利要求1所述的工藝，其中，在所述步驟(ii)之前執行所述步驟(i)。
3.根據權利要求2所述的工藝，其中，通過印刷方法執行所述著色劑溶液或分散液的所述圖案方式填充。
4.根據權利要求3所述的工藝，其中，所述印刷方法是噴墨印刷。
5.根據權利要求2所述的工藝，其中，所述圖案方式填充所述著色劑溶液或分散液包括在微杯上層壓或涂布正性光刻膠；有選擇地打開預定區域中的微杯；以及利用預定顏色的著色劑溶液或分散液，填充所述打開的微杯。
6.根據權利要求2所述的工藝，其中，所述圖案方式填充所述著色劑溶液或分散液包括利用填充材料填充微杯；有選擇地打開預定區域中的所述填充的微杯；從所述打開的微杯中去除所述填充材料；以及利用預定顏色的著色劑溶液或分散液，填充所述打開的微杯。
7.根據權利要求2所述的工藝，其中，所述著色劑溶液或分散液包括溶解或分散在載體溶劑中的染料或色素。
8.根據權利要求7所述的工藝，其中，所述載體溶劑是電介質溶劑或溶劑混合物。
9.根據權利要求7所述的工藝，其中，所述載體溶劑是普通有機溶劑或溶劑混合物。
10.根據權利要求9所述的工藝，其中，所述普通有機溶劑或溶劑混合物選自包括碳氫化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物的組。
11.根據權利要求7所述的工藝，進一步包括以下步驟在所述步驟(ii)之前，去除所述有色溶液或分散液中的所述載體溶劑。
12.根據權利要求2所述的工藝，其中，所述著色劑溶液或分散液是不同顏色的。
13.根據權利要求2所述的工藝，其中，所述著色劑溶液或分散液是相同顏色的，但具有不同的光密度或濃度。
14.根據權利要求2所述的工藝，其中，所述帶電色素顆粒具有相同顏色，分散在透明且無色的電介質溶劑或溶劑混合物中。
15.根據權利要求2所述的工藝，進一步包括利用比重不大于所述電泳液的比重的密封化合物，來頂部密封所述填充的微杯。
16.一種電泳顯示器的制造工藝，所述電泳顯示器包括填充有具有不同電泳特性的電泳液的微杯，其中，所述工藝包括以下步驟(i)利用具有不同電泳特性的添加劑溶液或分散液，以圖案方式填充微杯；以及(ii)利用包括分散在電介質溶劑或溶劑混合物中的帶電色素顆粒的電泳液，以圖案方式或非圖案方式填充微杯。
17.根據權利要求16所述的工藝，其中，在所述步驟(ii)之前執行所述步驟(i)。
18.根據權利要求17所述的工藝，其中，通過印刷方法執行所述添加劑溶液或分散液的所述圖案方式的填充。
19.根據權利要求18所述的工藝，其中，所述印刷方法是噴墨印刷。
20.根據權利要求17所述的工藝，其中，所述圖案方式填充所述添加劑溶液或分散液包括向微杯上層壓或涂布正性光刻膠；有選擇地打開預定區域中的微杯；以及利用預定電泳特性的添加劑溶液或分散液，填充所述打開的微杯。
21.根據權利要求17所述的工藝，其中，所述圖案方式填充所述添加劑溶液或分散液包括利用填充材料填充微杯；有選擇地打開預定區域中的所述填充的微杯；從所述打開的微杯中去除所述填充材料；以及利用預定電泳特性的添加劑溶液或分散液填充所述打開的微杯。
22.根據權利要求17所述的工藝，其中，所述添加劑溶液或分散液包括溶解或分散在載體溶劑中的添加劑。
23.根據權利要求22所述的工藝，其中，所述添加劑是表面活性劑、保護膠體、聚合物、粘度調節劑、電荷控制劑、穩定劑、抗氧化劑、熒光材料、填充劑、或填充劑顆粒。
24.根據權利要求22所述的工藝，其中，所述載體溶劑是電介質溶劑或溶劑混合物。
25.根據權利要求22所述的工藝，其中，所述載體溶劑是普通有機溶劑或溶劑混合物。
26.根據權利要求25所述的工藝，其中，所述普通有機溶劑或溶劑混合物選自包括碳氫化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物的組。
27.根據權利要求22所述的工藝，進一步包括以下步驟在步驟(ii)之前，去除所述添加劑溶液或分散液中的所述載體溶劑。
28.根據權利要求17所述的工藝，其中，所述帶電色素顆粒分散在有色電介質溶劑或溶劑混合物中。
29.根據權利要求17所述的工藝，進一步包括利用比重不大于所述電泳液的比重的密封化合物，來頂部密封所述填充的微杯。
30.根據權利要求2所述的工藝，其中，分部分執行所述填充，并且所述每個部分都具有雙色系統。
31.根據權利要求30所述的工藝，其中，通過噴墨印刷執行所述填充步驟。
全文摘要
本發明涉及一種制造電泳顯示器的工藝。
文檔編號G02F1/167GK1981245SQ200580014903
公開日2007年6月13日 申請日期2005年5月11日 優先權日2004年5月12日
發明者張小加, 珍·赫博曲, 梁榮昌, 康義明 申請人:希畢克斯影像有限公司