專利名稱：在輥對輥顯示器制造過程中密封微型杯的組分及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域電泳顯示器(EPD)是基于懸浮在溶劑中的帶電荷顏料微粒的電泳現(xiàn)象制成的一種非發(fā)射性的裝置。該類顯示器于1969年首次提出。這類顯示器通常包括相對而置、分隔開的板狀電極，電極間預(yù)定距離內(nèi)有間隔物。通常，其中的一塊電極板是透明的。包含有一種被染色的溶劑和帶電荷顏料微粒的懸浮物被封裝在兩個電極板之間。
當(dāng)在二電極之間施加一個電壓差時，顏料微粒由于受到帶有與其極性相反電荷的極板的吸引而遷移至該側(cè)。因而可以通過對極板選擇性施加電壓，決定透明極板顯現(xiàn)的顏色為溶劑的顏色或顏料微粒的顏色。改變極板極性，顏料微粒會向相對的極板遷移，從而顯現(xiàn)相反的顏色。不同的過渡色(灰色梯度)是由透明極板的過渡顏料密度決定，并可通過控制電壓和充電時間來獲得。
電泳顯示器優(yōu)于其它類型的平板顯示器的優(yōu)勢之一是其耗電量非常低。這一突出優(yōu)點(diǎn)使得電泳顯示器特別適合便攜式以及電池供電設(shè)備，例如筆記本電腦、移動電話、個人數(shù)字輔助裝置、便攜式電子醫(yī)療和診斷裝置、全球定位系統(tǒng)裝置等等。
為了避免不希望的微粒遷移(諸如沉淀)，有人提出了在兩個電極之間分區(qū)的方法，將兩個電極之間的空間分成小的單元。參見M.A.Hopper和V.Novotny電氣和電子工程師協(xié)會會報-《電子裝置》(IEEE Trans.Electron Device)，ED-26，8，pp1148-1152(1979)。然而，在分區(qū)式電泳顯示器的情況下，形成分區(qū)與懸浮物密封處理存在一定困難。此外，在分區(qū)式電泳顯示器中難于保持不同顏色的懸浮物分離。
因此，現(xiàn)有技術(shù)試圖把懸浮物密封在微膠囊內(nèi)。美國專利第5,961,804號以及第5,930,026號說明了微膠囊化的電泳顯示器。該文獻(xiàn)披露的顯示器具有基本二維的微膠囊排列，其中各微膠囊含有由一介電質(zhì)流體與一帶電荷顏料微粒懸浮物(在視覺上與介電質(zhì)溶劑對比)所組成的電泳組分。該微膠囊的形成可借助于界面聚合、原位聚合，或者諸如物理處理、液體內(nèi)固化、或簡單/復(fù)雜凝聚等其它已知的方法。在微膠囊形成后，可將其注入裝有二個隔離電極的室中，或被“印刷”或涂布在透明導(dǎo)電膜上。該微膠囊也可被固定于透明基材或夾在該二電極之間的粘合劑中。
利用這些現(xiàn)有工藝方法，特別是美國專利第5,930,026號、第5,961,804號、以及第6,017,584號所披露的微膠囊方法制備的電泳顯示器有許多缺點(diǎn)。例如，用微膠囊方法制造的電泳顯示器，由于微膠囊壁的化學(xué)性質(zhì)受到對環(huán)境變化的敏感度(特別是對于濕度和溫度的敏感度)的不利影響。第二，由于膠囊的薄壁面與較大的微粒尺寸，用微膠囊制造的電泳顯示器具有較差的抗刮性。為改進(jìn)該顯示器的操作性，微膠囊被嵌埋于大量的聚合物基質(zhì)中。但是，由于二電極間距增大，使反應(yīng)時間變長；而且，由于顏料微粒的低有效負(fù)載，使對比度降低。因為電荷控制劑在該微膠囊制備期間趨于擴(kuò)散至水/油界面，致使難于增加該顏料微粒上的表面電荷密度。微膠囊中顏料微粒的低電荷密度或ζ電位也使其靈敏度變低。此外，因為微膠囊的大微粒尺寸和大范圍分布，對于色彩應(yīng)用而言，這種類型現(xiàn)有技術(shù)的電泳顯示器具有的分辨率與尋址能力較低。
另外，在本申請人于2000年3月3日提交的未決美國專利申請09/518,488號和2001年2月25日提交的未決美國專利申請09/784,972號中，披露了一種改進(jìn)的電泳顯示器制造技術(shù)。這種改進(jìn)的電泳顯示器的盒是由多個微型杯形成的，這些微型杯相互連接整體構(gòu)成二維陣列集合的一部分。該陣列集合中的每個微型杯都填充以帶電顏料微粒在介電溶劑中的懸浮物或分散物，并密封形成電泳盒。
在其上形成微型杯的基底襯板包含由預(yù)先制成的導(dǎo)電膜(如氧化銦錫導(dǎo)電區(qū)帶)構(gòu)成的顯示尋址陣列。導(dǎo)電膜(ITO區(qū)帶)預(yù)涂布有一層輻射固化聚合前體物。然后，該膜和前體物層經(jīng)輻射圖像曝光形成微型杯的壁結(jié)構(gòu)。曝光后，將未曝光區(qū)域的前體物組分清除，留下結(jié)合在導(dǎo)電膜/基底襯板上的固化的微型杯壁。圖像曝光可以通過透過光掩膜的紫外光或其它形式的輻射來完成，以形成涂布在導(dǎo)電膜上的輻射固化材料的預(yù)定圖像或確定圖形。盡管通常不要求，掩?？梢詫φ⑻诇?zhǔn)該導(dǎo)電膜(也就是ITO區(qū)帶)，這樣，透明掩模部分定位于ITO區(qū)帶之間的間隔，而不透明掩模部分與ITO材料(將成為微型杯盒底的部分)對齊。
此外，微型杯陣列可以通過包括以預(yù)成型的凸模模壓涂布于導(dǎo)電膜上的熱塑性或熱固性前體物，而后脫模的方法來制造。前體物層在模壓過程中及其后可采用輻射、冷卻、溶劑蒸發(fā)、或其它方法固化。這一新穎的微模壓方法在2000年3月3日的未決美國專利09/518,488中披露。
由上述任一種方法都可制造具有多種尺寸、形狀、式樣、和開口比率的抗溶解和熱機(jī)械性能穩(wěn)定的微型杯。
用微型杯陣列制造單色電泳顯示器，包括用一種顏料懸浮物填充微型杯，密封微型杯，最后將預(yù)涂布有膠層的第二導(dǎo)電膜層疊于經(jīng)密封的微型杯陣列。
對于彩色電泳顯示器來說，其由微型杯陣列的制備，包括順序性和選擇性的預(yù)定微型杯組的開啟和填充。該方法包括將一種正性作用的光致抗蝕劑層疊或涂布于預(yù)成型的微型杯，對光致抗蝕劑進(jìn)行圖像曝光以選擇性地打開一定數(shù)目的微型杯，接著顯影抗蝕劑，對開啟的微型杯填充著色的電泳流體，而后采用密封方法密封填充過的微型杯。上述步驟可以重復(fù)，以制造包含不同顏色電泳流體的密封微型杯。這樣，可以在預(yù)定的區(qū)域?qū)ξ⑿捅嚵刑畛洳煌伾M分，以形成多色電泳顯示器。多種熟知的顏料和染料賦予了溶劑相和懸浮顆粒廣泛的顏色選擇余地。可以采用本領(lǐng)域熟知的流體應(yīng)用及填充技術(shù)。
用介電流體中的帶電顏料微粒分散物填充微型杯后，可以直接涂布含有熱塑性或熱固性前體物的電泳流體溶液來密封微型杯。為了降低或消除在涂布過程中及其后的互溶程度，使用與電泳流體不互溶的密封前體物是極為有利的，優(yōu)選密封前體物的比重低于介電流體的比重。通過溶劑蒸發(fā)、界面反應(yīng)、濕氣、熱、輻射或結(jié)合多種固化機(jī)理來固化前體物完成密封。可選擇地，還可以在填充微型杯之前，通過在電泳流體中分散熱塑性或熱固性前體物來實現(xiàn)密封。熱塑性或熱固性前體物與介電溶劑不互溶且其比重低于溶劑和顏料微粒的比重。填充后，熱塑性或熱固性前體物相與電泳流體分離，并于流體上部形成一表面浮層?？刹捎萌軇┱舭l(fā)、界面反應(yīng)、濕氣、熱及輻射方法固化前體物層，從而方便地完成微型杯密封。盡管結(jié)合上述兩種或更多種固化方法可能會提高密封能力，但紫外光輻射是密封微型杯的優(yōu)選方法。
這種改進(jìn)的電泳顯示器，可以用于2001年2月25日提出的未決美國專利申請09/784,972中介紹的同步光刻曝光工藝制造。可以采用諸如耦合或反饋電路或普通驅(qū)動保持同步運(yùn)動(即等速運(yùn)動)的裝置，使掩模與基底襯板同步運(yùn)動。曝光后，襯板被移至顯影區(qū)域，在這去除未曝光材料以形成微型杯壁結(jié)構(gòu)。微型杯及ITO襯層優(yōu)選為選定尺寸并且與掩模協(xié)同定位，每這樣每個完成的顯示盒(即填充和密封過的微型杯)可以被離散尋址，并由顯示驅(qū)動器控制。可以用濕法或干法的蝕刻工藝預(yù)先制備ITO區(qū)帶。
在由微型杯陣列制造彩色顯示器時，采用這種輥對輥同步光蝕刻曝光工藝，也可以實現(xiàn)對微型杯陣列選定組的選擇性開啟、填充、及密封的連續(xù)基板處理過程。
微型杯陣列可采用層壓或涂布正性光致抗蝕劑來暫時密封，通過對應(yīng)的掩模進(jìn)行圖像曝光，用顯影劑對曝光區(qū)域進(jìn)行顯影，以選擇性開啟需要的微型杯組。可以采用熟知的層壓和涂布技術(shù)。在文中“顯影劑”指的是一種可選擇性去除已曝光抗蝕劑并保留未曝光抗蝕劑的適宜并熟知的方法。
這樣，可以在預(yù)定圖形中，順序填充不同顏色的組分(通常為三原色)。例如，該圖像曝光工藝可采用一種正性作用的光致抗蝕劑進(jìn)行上部層疊或密封，作為對空杯的初始密封。然后對微型杯透過掩模(例如，在所述輥對輥工藝中的一種環(huán)狀光掩模)進(jìn)行曝光，這樣只對首先選擇的微型杯區(qū)組曝光。用顯影劑顯影去除曝光的抗蝕劑，開啟初選的微型杯區(qū)域，以所選顏色的顏料分散物填充，用所述的密封方法之一密封微型杯?？梢灾貜?fù)該曝光和顯影過程，以開啟第二選擇的微型杯區(qū)域，用第二種顏料分散物填充并隨后密封。最后，去除殘余的光致抗蝕劑，并填充和密封第三區(qū)域的微型杯。
用合適的液晶材料替代電泳流體，該液晶材料具有匹配各向同性的杯材料的一般折射率，則采用上述方法也可以制造液晶顯示器。在處于“開”狀態(tài)時，微型杯中的液晶按電場方向排列并且是透明的。在處于“關(guān)”狀態(tài)時，液晶無規(guī)律排列發(fā)生光線散射。為了使液晶顯示器的光散射作用最大化，微型杯的直徑通常取0.5-10微米之間。
通過依次運(yùn)送和引導(dǎo)襯板至多個工藝操作位置，可采用輥對輥工藝在單個連續(xù)的襯板上實現(xiàn)系列處理。換句話說，微型杯可以在一個連續(xù)的過程中制作、填充或涂布、顯影、密封、并層疊。
除了制造微型杯顯示器，還可應(yīng)用這種同步的輥對輥工藝，制造多種成型于基底襯板的電子裝置用結(jié)構(gòu)或不連續(xù)圖案，例如，圖形化導(dǎo)電膜、柔性電路板等等。在此所述的制備電泳顯示器微型杯的工藝和設(shè)備中，要準(zhǔn)備預(yù)制圖形的光掩模，包括對應(yīng)所用裝置結(jié)構(gòu)組件的多個光掩模區(qū)。每個這樣的掩模區(qū)可以預(yù)選定對于輻射透明或者不透明區(qū)域，以便能在與目標(biāo)結(jié)構(gòu)組件定位基底襯板部分時曝光形成像。該方法可用于結(jié)構(gòu)材料的選擇性固化，或用于制造工藝中對正性或負(fù)性作用的光致抗蝕劑材料曝光。
由于此多步處理可以通過輥對輥連續(xù)或半連續(xù)操作實現(xiàn)，因而適用于高產(chǎn)量低成本生產(chǎn)。這種制造顯示器產(chǎn)品的方法與其他方法相比高效而廉價。該涉及微型杯改進(jìn)的電泳顯示器對于環(huán)境，如濕度和溫度不敏感。這種顯示器薄、柔性、耐用、易于操作，以及形狀各異。由于這種電泳顯示器是由具有理想的縱橫比和明確定義的形狀和尺寸的盒構(gòu)成，因而該雙穩(wěn)定反射顯示器具有優(yōu)異的色彩尋址能力、高對比度和色彩飽和度、快的切換速率和反應(yīng)時間。
發(fā)明簡述在改進(jìn)型電泳顯示器的輥對輥制造方法中，最關(guān)鍵步驟之一是用連續(xù)的基底襯板處理微型杯密封。為了制造高質(zhì)量的顯示器，密封層必需至少具有以下特征(1)不存在封入氣泡、針孔、開裂、或漏洞等缺陷；(2)良好的膜完整性和對電泳顯示液如介電流體的阻隔性能；以及(3)良好的涂布和粘合性能。由于大多數(shù)電泳顯示器所用的介電溶劑都具有低表面張力和低粘度，所以如何獲得可用于微型杯并具有良好粘合性能的無縫和無缺陷的密封成為一個主要的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，可以通過使用含有下列成分的新穎的密封涂布組分連續(xù)基板襯底工藝，對以顯示器流體(如電泳流體)填充的微型杯實現(xiàn)無縫和無缺陷密封(1)在微型杯中與顯示器流體不相溶并具有比顯示器流體低的比重的溶劑或溶劑混合物；以及(2)熱塑性彈性體。
含有至少一種熱塑性彈性體，與微型杯有良好相容性并對顯示器流體有良好阻隔性的組分特別有用。有用的熱塑性彈性體例子包括用式ABA或(AB)n表示的二嵌段、三嵌段、及多嵌段共聚物，其中A為苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯、丙烯及降冰片烯(norbonene)；B為丁二烯、異戊二烯、乙烯、丙烯、丁烯、二甲基硅氧烷，或硫化丙烯；式中A和B不能相同。數(shù)字n≥1，優(yōu)選為1-10。具有代表性的共聚物包括聚(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)、以及聚(α-甲基苯乙烯-b-二甲基硅氧烷-b-α-甲基苯乙烯)。在N.R.Legge，G.Holden和H.E.Schroeder編著的《熱塑性彈性體》(Hanser出版社，1987)中可以找到制備熱塑性彈性體的介紹。商品苯乙烯共聚物如殼牌化學(xué)公司的Kraton D及G系列都是可以選用的。也可選用結(jié)晶橡膠，如聚(乙烯-共-丙烯-共-5-亞甲基-2-降冰片烯)、或EPDM(乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物)橡膠及其接枝共聚物。不為理論局限，發(fā)明人認(rèn)為熱塑性彈性體的硬塊在密封涂層干燥的過程中及之后發(fā)生相分離，并作為軟的連續(xù)相的物理交聯(lián)劑。本發(fā)明的密封組分在涂布和干燥過程中明顯地強(qiáng)化了密封層的模數(shù)和膜完整性。選用低臨界表面張力(低于40達(dá)因/厘米)和高模數(shù)或肖氏A硬度(高于60)的熱塑性彈性體是有利的，可能是因為其對顯示器流體具有的良好潤濕性能和膜完整性。
將熱塑性材料溶于溶劑或溶劑混合物中，該溶劑或混合物與微型杯中的顯示流體不互溶，并具有低于顯示流體的比重。由于對微型杯表面和電泳流體具有更好的潤濕性能，低表面張力的溶劑更適于作為外涂布組分。溶劑或溶劑混合物的表面張力較好為低于35達(dá)因/厘米。表面張力優(yōu)選為低于30達(dá)因/厘米。適宜的溶劑包括烷烴(優(yōu)選為C6-12的烷烴如庚烷、辛烷、或Exxon化學(xué)公司的Isopar溶劑、壬烷、癸烷，及其異構(gòu)體)、環(huán)烷烴(優(yōu)選為C6-12環(huán)烷烴，如環(huán)己烷、十氫化萘等等)、烷基苯(優(yōu)選為單取代或二取代的C1-6的烷基苯如甲苯、二甲苯等等)、烷基酯類(優(yōu)選為C2-5的烷基酯如醋酸乙酯、醋酸異丁酯等等)、以及C3-5的烷基醇(如異丙醇及其同類物和異構(gòu)體)。
該新穎的密封組分除了在連續(xù)的基板襯底工藝中可以無縫和無缺陷地密封由微型杯制得的電泳盒外，還有許多其它的優(yōu)點(diǎn)。例如，在涂布處理中其表現(xiàn)出對已填充微型杯的良好的潤濕性能，而且甚至可以在溶劑蒸發(fā)完之前在顯示器流體上形成良好的完整的膜。這樣，涂布層的完整性得以保持，沒有在電泳流體上不能潤濕和結(jié)珠的情況出現(xiàn)。此外，本發(fā)明中的密封組分可以對更寬的微型杯進(jìn)行連續(xù)密封，尤其是對于寬度超過100微米的微型杯。由于寬微型杯有更高的寬高比和更佳的顯示對比度，特別適合于某些應(yīng)用。而且，本發(fā)明中的密封組分可以形成低于3微米厚的密封層，而這在于傳統(tǒng)密封組分是難以實現(xiàn)的。更薄的密封層縮短了頂部和底部電極板間距，從而獲得更快的切換速度。
密封組分還包含有共溶劑和潤濕劑，以提高其與微型杯的粘結(jié)，并提供了更寬的涂布處理范圍。其它成分如交聯(lián)劑、硫化劑、多官能團(tuán)的單體或低聚物，以及可與熱塑性彈性體中嵌段互溶的高Tg聚合物，也非常有利于在涂布過程中及過程后強(qiáng)化密封層的物理機(jī)械性能?？梢杂米贤夤饣蚝姹悍椒▽γ芊獾奈⑿捅M(jìn)行后處理，以進(jìn)一步提高其阻隔性能?？赡苁怯捎谠谖⑿捅芊鈱酉嚅g形成相互貫通的網(wǎng)狀物緣故，可以通過后固化反應(yīng)改善密封層對微型杯的粘結(jié)。
圖2是

圖1中電泳顯示器的剖面示意圖，但對其中兩個電泳施加電壓，使得顏料遷移至一側(cè)的電極板。
圖3A-3C是典型微型杯陣列的輪廓示意圖，圖3A為透視圖，圖3B為俯視圖，圖3C為正視圖，為了清晰將縱坐標(biāo)放大。
圖4A及4B是制備微型杯的基本方法步驟示意圖，包括通過對涂布有熱固性前體物的導(dǎo)電膜的光掩模(“頂部曝光”)，用紫外光輻射進(jìn)行圖形光蝕刻曝光。
圖5A及5B是制備微型杯的另一種處理步驟示意圖，包括結(jié)合底部和頂部曝光原則的圖形光蝕刻方法，這里，杯壁的固化在一個側(cè)向是由頂部光掩模曝光，在與之垂直的側(cè)向取向中是從底部通過不透明的基底導(dǎo)電膜曝光(“混合曝光”)。
圖6A-6D是微型杯陣列的剖面序列圖，圖示了單色顯示器的制成步驟。
本發(fā)明詳述I.定義除非在本專利說明書中另有定義，否則在此所用的技術(shù)術(shù)語皆根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用并了解的慣用定義而被使用。
術(shù)語“微型杯”是指一種杯狀凹處，其可利用上述共同未決專利申請中描述的，如微模壓或圖像曝光的方法制造。同樣地，在整個上下文中復(fù)數(shù)形式的“微型杯”，一般是指包含多個此種微型杯共同形成或結(jié)合形成的二維結(jié)構(gòu)的微型杯陣列。
在本專利說明書中，術(shù)語“盒”是指由一密封微型杯所形成的獨(dú)立的單元。該盒以分散于溶劑或溶劑混合物中的帶電荷顏料微粒填充。
當(dāng)說明該微型杯或盒時，術(shù)語“有明確定義的”是指該微型杯或盒具有根據(jù)本方法的特定參數(shù)預(yù)定的明確的形狀、尺寸、式樣、和縱橫比。
術(shù)語“縱橫比”為電泳顯示器中一般所知的詞匯，指的是微型杯開口的深度對寬度或深度對直徑的比例。
術(shù)語“圖像曝光”指的是使用本發(fā)明所述方法之一，對輻射曝光材料或光致抗蝕劑進(jìn)行輻射曝光，如紫外光曝光。藉此控制曝光材料區(qū)域以形成對應(yīng)微型杯結(jié)構(gòu)圖案或“圖像”，例如，曝光限制于對應(yīng)微型杯杯壁部分的材料區(qū)域，保留微型杯底部區(qū)域不曝光。在選擇性開啟預(yù)定微型杯陣列部分的光致抗蝕劑的情況下，圖像曝光指對應(yīng)微型杯開杯區(qū)域的材料進(jìn)行曝光，保留微型杯杯壁未曝光。圖案或圖像可以利用如透過掩模的曝光方法，或者利用可控粒子光束曝光等類似方法形成。II.微型杯陣列圖1和圖2是典型的微型杯陣列集合實施例剖面示意圖，為了清晰起見已經(jīng)簡化，示意了由三個微型杯盒(12a，b，c)組成的一個微型杯陣列集合(10)。
如圖1所示，陣列(10)的每一個盒(12)包括兩個電極板(11，13)，至少其中一個為透明的(11)，如ITO電極，電極(11，13)位于盒(12)的兩個相對面上。
微型杯盒陣列集合(10)包括多個在一個平面內(nèi)被相鄰放置以形成封閉在兩電極層(11)和(13)之間的一個盒(12)層。圖示典型的三個盒(12a)，(12b)，及(12c)，并與各自的電極板(11a)、(11b)、(11c)(透明)，以及(13a)、(13b)、(13c)(后極板)結(jié)合，大量此類盒適宜進(jìn)行二維排列(在圖1所示平面的右/左及里/外)，以形成任選區(qū)域的二維的薄片狀顯示器。盡管為了清晰起見，圖1示出的例子是每一個盒(12)以僅有單個盒寬度的分開的電極板(11)和(13)固定，但是類似地，幾個微型杯盒也可以由一個的電極板(11)或(13)固定。
該盒具有明確定義的形狀和尺寸，并以分散和懸浮有帶電荷顏料微粒(15)的著色介電溶劑(14)填充。每個盒(12)可以填充以相同成分的顏料和溶劑(即單色顯示器)，或填充以不同成分的顏料和溶劑(即彩色顯示器)。圖1以不同陰影線表示在每個盒(12a)，(12b)，及(12c)中三種不同顏色組合，溶劑分別為(14a)，(14b)，及(14c)，顏料微粒分別為(15a)，(15b)，及(15c)。
每個微型杯盒(12)由以下部分構(gòu)成盒壁(16)作為盒的側(cè)面(在陣列(10)的平面內(nèi))，底部(17)作為盒的一個面，在本例中該面與電極(13)緊臨。在每一盒的對面(緊臨電極(11))，由密封覆蓋層部分(18)構(gòu)成。密封覆蓋層部分與透明電極(11)相鄰(如圖1所示)，密封覆蓋層(18)由透明組分構(gòu)成。盡管在圖1所示例中，底部(17)和密封覆蓋層(18)顯示為不同于相鄰電極(13)和(11)的分別分開的盒部分，在本發(fā)明其他的實施例中，微型杯陣列(10)可以由整體式的底部/電極結(jié)構(gòu)或整體式的密封覆蓋層/電極結(jié)構(gòu)組成。
圖2是圖1中電泳顯示器的剖面示意圖，但對其中兩個電泳盒(12a，12c)施加電壓，使得顏料遷移至一側(cè)的電極板。當(dāng)于兩極板(11，13)之間施加電壓差時，帶電荷的微粒(15)發(fā)生遷移(即向電極(11)或(13)遷移，其方向取決于微粒和電極所帶電荷)，因而，透過透明的導(dǎo)電膜(11)，可看到顏料微粒(15)的顏色或溶劑(14)的顏色。二導(dǎo)體(11)或(13)中至少有一個是圖形化的(獨(dú)立的可尋址區(qū))，以允許對應(yīng)每個盒或預(yù)定的盒組建立選擇性的電場(即形成一個像素)。
在圖2所示實施例中，兩個盒(12a和12c)帶電，其中的顏料(15a和15c)分別遷移至各自的透明電極板(11a和11c)。剩下的盒(12b)保持中性，顏料(15b)分散于全部溶劑(14b)中。
圖3A-3C是典型微型杯陣列局部輪廓示意圖，圖3A為透視圖，圖3B為俯視圖，圖3C為正視圖，為了表示清楚而將縱坐標(biāo)放大。對于反射型電泳顯示器，每一單個的微型杯的開口面積較好為約102至約5×105平方微米之間，優(yōu)選為約103至約5×104平方微米之間。微型杯(12)的寬度w(相鄰壁面(16)間距)可在很大范圍變化，可按照最終需要的顯示器特性選擇。微型杯的開口寬度較好為約15至約450微米之間，優(yōu)選地，開口的一邊至另一邊為約25至約300微米之間。每一微型杯都可構(gòu)成最終顯示器像素的一小部分或者構(gòu)成完整像素。
相對于杯寬度w的壁厚t可以在很大范圍變化，可按照最終需要的顯示器特性選擇。微型杯壁厚通常為微型杯寬度的約0.01至1倍，優(yōu)選為微型杯寬度的約0.05至約0.25倍。開口面積對總面積比較好為約0.1至約0.98，優(yōu)選為約0.3至約0.95。
為清楚起見，對微型杯壁高h(yuǎn)(定義為杯的深度)，以放大的尺寸比例表示。對于電泳顯示器，微型杯高度通常為約5至約100微米(μms)，優(yōu)選為約10至約50微米。對于液晶顯示器，該高度通常為約1至10微米，優(yōu)選為約2至5微米。
為了簡化和清楚，本發(fā)明在這里對微型杯陣列集合的說明中采用排列在線性二維陣列集合中的方形微型杯。但該微型杯不必需是正方形的，也可以是長方形、圓形、或是所需的一種更復(fù)雜的形狀。例如，微型杯可以是六邊形并采取六邊形緊密排列陣列，或者三角形微型杯可以取向排列成為六邊形的子陣列，該子陣列轉(zhuǎn)而再排列為六邊形緊密排列陣列。
通常情況，微型杯可以是任意形狀，且在整個顯示器中其尺寸、式樣、及形狀可以變化。這在彩色電泳顯示器中很有利。為獲得最佳光學(xué)效果，可以制造不同形狀和尺寸的微型杯。例如，為了制造彩色電泳顯示器，填充紅色分散物的微型杯可具有與綠色微型杯或藍(lán)色微型杯不同的形狀和尺寸。此外，一個像素可以由不同顏色的不同數(shù)目的微型杯組成。例如，一個像素可以由一定數(shù)量小的綠微型杯、一定數(shù)量大的紅微型杯、和一定數(shù)量小的藍(lán)微型杯組成。不必要使三種顏色微型杯具有相同的形狀和數(shù)目。
微型杯的開口可以是圓形的、正方形的、長方形的、六邊形的，或任意的其他形狀。在維持理想的機(jī)械性能的前提下，開口之間的分隔區(qū)域要盡可能小，以獲得高的色彩飽和度和對比度。因而，例如與圓形開口相比，蜂窩狀開口更佳。III.微型杯陣列的制備微型杯可以由微模壓或光刻法制備。IIIa.微模壓法制備微型杯陣列凸模的制備凸模可用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ苽?，例如金剛石切割工藝或用光致抗蝕劑處理后，接著蝕刻或電鍍。用于凸模的主模板則可以用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃?，例如電鍍。采用電鍍法時，在一玻璃基板上噴鍍一層通常為3000的籽金屬薄層，例如鉻鎳鐵合金。接著涂布一層光致抗蝕劑層，并以紫外光曝光。一掩模被置于紫外光和光致抗蝕劑層之間。該光致抗蝕劑的曝光區(qū)域變硬。然后用適當(dāng)?shù)娜軇┣逑慈コ雌毓鈪^(qū)域。對保留的固化光致抗蝕劑進(jìn)行干燥，并再次噴鍍一層籽金屬薄層。主模準(zhǔn)備就緒進(jìn)行電鑄成形。用于電鑄成形的典型材料是鎳鈷合金。此外，該主?？捎涉囍谱?，如攝影光學(xué)儀器工程師學(xué)會會刊卷1663，pp.324(1992)中《薄鍍層光學(xué)介質(zhì)的連續(xù)制作》(“Continuous manufacturing of thin cover sheet opticalmedia”，SPIE Proc.)中所說明的，采用電鑄或無電鎳沉積。該模具的底板通常約50至400微米。該主模也可用其他微工程技術(shù)制作，包括電子束寫入、干式蝕刻、化學(xué)蝕刻、激光寫入或激光干涉，如攝影光學(xué)儀器工程師學(xué)會會刊刊登的《精密光學(xué)復(fù)制技術(shù)》(“Replication techniques for micro-optics”，SPIE Proc.)卷3099，pp.76-82(1997)中說明。此外，該模具可使用塑料、陶瓷、金屬，利用光加工制作。
這樣制備的凸模通常具有大約1至500微米之間的凸起，較好為大約2至100微米之間，優(yōu)選為大約4至50微米。凸模可以是帶、輥、片的形式。對于連續(xù)制造而言，優(yōu)選為帶型模。
微型杯的形成微型杯可以用批次工藝或是連續(xù)的輥至輥工藝制作，如于2001年2月25日提交的未決美國專利申請09/784,972所披露。該專利申請?zhí)峁┻B續(xù)、低成本、高產(chǎn)出的制造技術(shù)，以制造電泳或液晶顯示器中用的隔間。在涂敷紫外光固化樹脂以前，如果需要，可采用脫模劑幫助脫模處理。在配送紫外光固化樹脂前可以先除氣，并且可以非必選地加入一種溶劑。這種溶劑(如果有的話)可以容易地蒸發(fā)。該紫外光固化樹脂可采用任何適當(dāng)?shù)姆绞脚渌椭镣鼓Ｉ?，例如涂布、滴落、傾倒等。配送器可以是移動式的或固定式的。將一種導(dǎo)電膜覆蓋于紫外光固化樹脂上。合適的導(dǎo)電膜例子包括塑料基板上的透明導(dǎo)體ITO，該塑料為聚對苯二甲酸乙酯(polyethyleneterephthalate)、聚萘酸乙酯(polyethylene naphthate)、芳族聚酰胺(polyaramid)、聚酰亞胺、聚環(huán)烯、聚砜(polysulfone)、環(huán)氧化物，及它們的組合物。如果需要的話，可以施加壓力，以確保樹脂和塑料之間有適當(dāng)?shù)慕雍希⒖刂莆⑿捅装宓暮穸??？梢圆捎脤訅狠?、真空模塑成型、加壓裝置、或任何其它類似的裝置來施加壓力。如果凸模是金屬的并且不透明，則典型的塑料基板對于用來固化樹脂的光化性輻射而言是透明的。反之，凸?？梢允峭该鞯模芰匣鍖τ诠饣暂椛涠允遣煌该鞯?。為了將模壓特征良好地轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移片上，塑料基板必須對于紫外光固化樹脂具有良好的粘合性。IIIb.光蝕刻法制備微型杯陣列在圖4和5中圖示了制備微型杯陣列的光蝕刻方法。
頂部曝光如圖4A和4B所示，微型杯陣列(40)可用已知方法涂布至一導(dǎo)電電極膜(42)上的輻射固化材料(41a)，通過光掩模(46)用紫外光(或選擇其他形式的輻射、電子束等)曝光，以形成與光掩模投影圖形一致的壁(41b)的方法來制備。基底導(dǎo)電膜(42)優(yōu)選以基底襯板(43)為襯底，該襯板由一種塑料材料組成。
在圖4A的掩模(46)中，深色方塊(44)表示不透明區(qū)域，深色方塊之間的部位表示掩模(46)的透明區(qū)域(45)。紫外光穿過透明區(qū)域(45)輻射到輻射固化材料(41a)上。優(yōu)選對輻射固化材料(41a)直接曝光，即紫外光沒有通過基底(43)或基底導(dǎo)電膜(42)(頂部曝光)。這樣，基底(43)和導(dǎo)電膜(42)都不需要對于紫外光或所用其他輻射波長透明。
如圖4B中所示，曝光區(qū)(41b)變硬，接著用適當(dāng)?shù)娜軇┗蝻@影劑去除未曝光區(qū)域(被掩模(46)的不透明區(qū)域(44)所保護(hù))，以制作微型杯(47)。溶劑或顯影劑從通常用于溶解或降低輻射固化材料粘度的材料中選擇，例如甲基乙基酮(MEK)、甲苯、丙酮、異丙醇等等。也可用將掩模置于導(dǎo)電膜/基底襯板下的類似的方法完成微型杯的制備，在這種情況下，紫外光從底部透過掩模進(jìn)行輻射，并且，基底襯板需要對輻射透明。
通過不透明導(dǎo)電區(qū)帶曝光本發(fā)明中制備微型杯陣列還有另外一種可選擇的方法，如圖5A和5B所示的圖像曝光方法?？墒褂貌煌该鲗?dǎo)電區(qū)帶，將其用作從底部曝光的掩模。從頂部透過具有垂直于前述導(dǎo)電區(qū)帶的不透明區(qū)帶的第二光掩模進(jìn)行附加曝光，獲得耐用的微型杯杯壁。
圖5A圖示了用頂部和底部曝光的原理，制備本發(fā)明中微型杯陣列(50)。基底導(dǎo)電膜(52)不透明且為區(qū)帶圖案。涂布于基底導(dǎo)電膜(52)和基底(53)上的輻射固化材料(51a)，通過用作第一掩模的導(dǎo)電區(qū)帶圖形(52)從底部曝光。透過具有垂直于前述導(dǎo)電區(qū)帶圖案的第二掩模(56)，第二次曝光是從頂部進(jìn)行的。在區(qū)帶(54)之間的間隔(55)對紫外光基本透明。在本方法中，壁材料(51b)在在一個側(cè)向取向上是從底部向上固化，在與之垂直的側(cè)面取向中是從頂部向下固化，共同形成一個完整的微型杯(57)。
如圖5B所示，按照上文所述方法，用溶劑或顯影劑去除未曝光部分，顯現(xiàn)微型杯(57)。IV. 本發(fā)明的密封組分和方法這種新穎的密封覆蓋組分包括以下部分(1)溶劑或者溶劑混合物，其與微型杯中的顯示器流體不互溶，并且較顯示器流體的比重低；以及(2)熱塑性彈性體。
含有熱塑性彈性體，對微型杯有良好的相容性，并對顯示器流體有良好的阻隔性的密封組分特別有用。有用的熱塑性彈性體的例子包括ABA和(AB)n型二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、及多嵌段共聚物，其中，A為苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯、丙烯、降冰片烯(norbonene)；B為丁二烯、異戊二烯、乙烯、丙烯、丁烯、二甲基硅氧烷、或者是硫化丙烯；式中A和B不可以相同。數(shù)字n≥1，優(yōu)選為1-10。苯乙烯或者α-甲基苯乙烯的二嵌段或者三嵌段共聚物特別有用，例如SB(聚(苯乙烯-b-丁二烯))、SBS(聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯))、SIS(聚(苯乙烯-b-異戊二烯-b-苯乙烯))、SEBS(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)、聚(α-甲基苯乙烯-b-二甲基硅氧烷-b-α-甲基苯乙烯)。在N.R.Legge，G.Holden和H.E.Schroeder編著的《熱塑性彈性體》(Hanser出版社，1987)中可以找到制備熱塑性彈性體的介紹。Kraton Polymer公司(得克薩斯州休斯頓)銷售的Kraton D和G系列的苯乙烯嵌段共聚物很有用。發(fā)現(xiàn)結(jié)晶橡膠，如聚(乙烯-共-丙烯-共-5-亞甲基-2-降冰片烯)，或者EPDM(乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物)橡膠，如Vistalon 6505(得克薩斯州休斯頓Exxon Mobile公司銷售)，以及它們的接枝共聚物也非常有用。
不為理論局限，發(fā)明人相信在密封涂層干燥中或者之后，熱塑性彈性體硬塊發(fā)生相分離，并作為軟的連續(xù)相的物理交聯(lián)劑。本發(fā)明的密封組分在整個密封層涂布和干燥過程中明顯地強(qiáng)化了密封層的模數(shù)和膜完整性。具有低臨界表面張力(低于40達(dá)因/厘米)和高模數(shù)或者高的肖氏A硬度(高于60)的熱塑性彈性體，可能由于其對顯示器流體的良好的潤濕性和膜完整性，因而非常有用。
將熱塑性材料溶于溶劑或溶劑混合物中，該溶劑或混合物與微型杯中的顯示流體不互溶，并具有低于顯示流體的比重。由于對微型杯表面和電泳流體具有更好的潤濕性能，低表面張力的溶劑更適于作外涂布組分。表面張力較好為低于35達(dá)因/厘米。表面張力優(yōu)選為低于30達(dá)因/厘米。合適的溶劑包括烷烴(優(yōu)選為C6-12的烷烴，如庚烷、辛烷、Exxon化學(xué)公司的Isopar溶劑、壬烷、癸烷及其異構(gòu)體)，環(huán)烷烴(優(yōu)選為C6-12環(huán)烷烴，例如環(huán)己烷、十氫化萘等等)、烷基苯(優(yōu)選為單取代或二取代的C1-6的烷基苯如甲苯、二甲苯等等)，烷基酯類(優(yōu)選為C2-5的烷基酯如醋酸乙酯、醋酸異丁酯等等)，以及C3-5的烷基醇(如異丙醇及其同類物和異構(gòu)體)。烷基苯和烷烴的混合物非常有用。
為了提高對微型杯密封的粘附性，并提供更靈活的涂布工藝，組分中也可以包括潤濕劑(例如3M公司的FC表面活性劑、DuPont公司的Zonyl氟化表面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟代長鏈醇、全氟代長鏈羧酸，和它們的衍生物，以及美國康奈提格州格林成治OSi公司的Silwet硅樹脂表面活性劑。其他成分，在涂布過程中或之后的交聯(lián)反應(yīng)和聚合反應(yīng)中，對于提高密封層的物理機(jī)械性質(zhì)非常有用，包括交聯(lián)劑(如二疊氮化合物，例如4，4’-二疊氮基二甲苯(4，4’-diazidodiphenylmethane)和2，6-二-(4’-疊氮苯亞甲基)-4-甲基環(huán)己酮(2，6-di-(4’-azidobenzal)-4-methylcyclohexanone))，硫化劑(如2-苯噻唑基二硫化物、二硫化四甲基秋蘭姆)，多官能團(tuán)單體或低聚體(如己二醇、二丙烯酸酯、三甲基醇丙烷、三丙烯酸酯、二乙烯基苯、己二烯鄰苯二甲酰烯(diallylphthalene)，熱引發(fā)劑(如過氧化二月桂酰、過氧化苯甲酰)，以及光引發(fā)劑(如異丙基噻噸酮(ITX)、Ciba-Geigy公司的Irgacure 651和Irgacure 369)。
通常將密封組分涂布在部分填充的微型杯中，作好外涂層的微型杯在室溫下干燥。對密封后的微型杯可以用紫外光輻射或者熱烘焙的方法進(jìn)行后處理，以進(jìn)一步提高其阻隔性能。因為在微型杯密封層的內(nèi)部相形成互相滲透的網(wǎng)狀物，使密封層對微型杯的粘接也可以通過后固化反應(yīng)得到提高。V. 微型杯陣列電泳顯示器的制備優(yōu)選的制備電泳盒的方法如圖6A-6D所示。
如圖6A所示，微型杯陣(60)可以通過上述部分III所述的任意一種方法來制備。由本文描述的方法制備的未填充的微型杯陣列通常有基底襯板(63)，其上鍍有底部電極(62)。微型杯的壁(61)從基板向上伸展形成開口的杯。
如圖6B所示，將微型杯填充著色介電溶劑(64)中的帶電荷顏料微粒(65)的懸浮物。在所示實施例中，每個杯中的組分相同，即為單色顯示器情形。為完成本發(fā)明的密封處理，微型杯優(yōu)選為部分填充(以防止溢流)，可以利用易揮發(fā)溶劑(如丙酮、甲基乙基酮、異丙醇、正己烷、3M公司的FC-33全氟化溶劑)稀釋電泳流體，然后其蒸發(fā)獲得。當(dāng)用高沸點(diǎn)的全氟溶劑作為顯示流體的連續(xù)相時，如HT-200(新澤西Thorofare的Ausimont公司)，全氟溶劑如FC-33在控制局部填充方面特別有用。
如圖6C所示，填充后，用本發(fā)明的密封組分密封微型杯，以形成密封層(66)。通常在部分填充的微型杯上涂布密封組分，并顯示流體上干燥。非必選地，密封后的微型杯也可以用紫外光輻射或者熱烘焙進(jìn)行后處理，以進(jìn)一步提高其阻隔性能。
如圖6D所示，用導(dǎo)電膜(67)覆蓋密封的電泳微型杯盒陣列(60)，優(yōu)選為用予施膠層(68)的導(dǎo)體(67)，該膠層可以是壓敏粘合劑，或者熱熔粘合劑，或者熱、濕、輻射固化粘合劑。如果頂部導(dǎo)電膜對輻射透明，那么可以采用諸如紫外光，透過頂部導(dǎo)電膜輻射對該膠層進(jìn)行后固化。VI.顏料/溶劑懸浮物或分散物組分的制備這里的描述是關(guān)于本發(fā)明電泳顯示的各種實施例，微型杯優(yōu)選填充分散在介電溶劑中的帶電荷顏料微粒，(例如圖6B中溶劑(64)和的顏料微粒(65))。可以用各種已知的方法制備顏料微粒分散物，例如美國專利6,017,584號、5,914,806號、5,573,711號、5,403,518號、5,380,362號、4,680,103號、4,285,801號、4,093,534號、4,071,430號，以及3,668,106號。也可以參照電氣和電子工程師協(xié)會會報-《電子裝置》(IEEE Trans.Electron Device)，ED-24，827(1977)，ED-24，824(1977)和J.Appl.Phys.49(9)，4820(1978)。
帶電荷顏料微粒與其懸浮介質(zhì)在視覺上存在反差。該介質(zhì)是一種介電溶劑，優(yōu)選具有低粘滯性，介電常數(shù)在2到30之間，為具備高微粒遷移速率，優(yōu)選介電常數(shù)為約2到15。適當(dāng)?shù)慕殡娙軇┑睦影ㄈ缡畾浠?DECALIN)、5-亞乙基-2-降冰片烯(5-ethylidene-2-norbornene)、脂肪油、蠟下油(paraffin oil)等碳?xì)浠衔铮蝗缂妆?、二甲苯、苯基二甲苯乙烷、十二烷基苯和烷基萘等芳香族碳?xì)浠衔?；如二氯三氟甲?dichlorobenzotrifluoride)、3，4，5-三氟化三氯甲苯、氯五氟基苯(chloropentafluoro-benzene)、二氯壬烷、五氯苯等鹵化溶劑；如來自明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司的FC-43、FC-70和FC-5060的全氟溶劑；低分子量的含鹵素的聚合物，如自奧勒崗州Portland的TCI America的聚全氟丙烯醚(poly(perfluoropropylene oxide))；聚氯三氟乙烯，如新澤西州River Edge的Halocarbon Product公司的鹵烴油；全氟聚烷基醚，如自新澤西州Thorofare的Ausimont公司的Galden、HT-200、Flurolink或是來自特拉華州DuPont的Krytox油和脂K-Fluid系列。在一個優(yōu)選具體實施例中，使用聚氯三氟乙烯作為介電溶劑。在另一優(yōu)選的實施例中，使用聚全氟丙烯醚(poly(perfluoropropylene oxide))作為介電溶劑。
從染料或顏料中可以形成一種非遷移流體著色劑。非離子偶氮物和蒽醌染料非常有用。有用染料的例子非限定性地包括亞利桑那州Pylam Producrts公司的油溶紅EGN(Oil Red EGN)、蘇丹紅、蘇丹藍(lán)、油溶藍(lán)(Oil Blue)、Macrolex藍(lán)、溶劑藍(lán)35，亞利桑那州Pylam Products公司的Pylam Spirit黑和Fast Spirit黑；Aldrich公司的Sudan黑B(Sudan Black B)；BASF公司的Thermoplastic BlackX-70；Aldrich公司的蒽醌藍(lán)、蒽醌黃114、蒽醌紅111和135、蒽醌綠28。在使用全氟化溶劑時，氟化染料非常有用。在使用顏料時，用來使介質(zhì)產(chǎn)生顏色的非遷移性顏料也可以分散在介電介質(zhì)中。這些顏料微粒以不帶電荷的為好。如果用來使介質(zhì)產(chǎn)生顏色的非遷移性顏料帶電荷，則其最好帶有與帶電的、遷移性顏料顆粒相反的電荷。如果兩種顏料顆粒帶有相同性質(zhì)的電荷，那么它們應(yīng)該具有不同的電荷密度或電泳移動速率。不論在何種情況下，用來在介質(zhì)中產(chǎn)生非遷移性流體著色劑的染料或顏料，都必須化學(xué)穩(wěn)定，并且要與懸浮液中的其它成分相容。
該帶電荷顏料微?？蔀橛袡C(jī)或無機(jī)顏料，如自Sun化學(xué)制品公司的TiO2、酞菁藍(lán)(phthalocyanine blue)、酞菁綠(phthalocyaninegreen)、二芳基黃(diarylide yellow)、二芳基AAOT黃(diarylideAAOT Yellow)、喹吖啶酮(quinacridone)、偶氮(azo)、若丹明(rhodamine)、苝系顏料(perylene pigment series)；自Kanto化學(xué)制品公司的漢撒黃G(Hansa yellow G)顆粒，以及Fisher公司的碳燈黑(Carbon Lampblack)。優(yōu)選的是亞微粒子尺寸。該微粒應(yīng)具有可接受的光學(xué)特性，不應(yīng)被介電溶劑膨脹或軟化，并且應(yīng)該是化學(xué)穩(wěn)定的。在正常的工作條件下，所產(chǎn)生的懸浮物亦必須穩(wěn)定且能抗沉淀、乳化或凝結(jié)。
該遷移性顏料微粒可具有自然電荷，或可使用電荷控制劑直接使之帶電，或可在懸浮于介電溶劑時獲得電荷。適當(dāng)?shù)碾姾煽刂苿┦潜绢I(lǐng)域熟知的；其可為聚合或非聚合性質(zhì)，并且可為離子的或非離子的，包括自Chevron化學(xué)制品公司的離子表面活性劑，如氣溶膠鄰聯(lián)甲苯胺(Aerosol OT)、十二烷基苯磺酸鈉(dodecylbenzenesulfonate)、OLOA 1200；金屬皂，如堿式石油磺酸鈣(basic calcium petroleum sulphonate)、堿式水楊酸烷基鈣(basiccalcium alkyl salicylate)、水楊酸烷基鋅(zinc alkyl salicylate)、烷基二苯醚二磺酸鹽(alkyl diphenyloxide sulphonate)(是Dow化學(xué)制品公司的Dowfax表面活性劑)，聚丁烯丁二酰亞胺(polybutenesuccinimide)、順丁烯二酸酐共聚物(maleic anhydride copolymers)、乙烯基吡咯烷酮共聚物(vinylpyrrolidone copolymer)(如來自International Specialty Products的Ganex)、(甲基)丙烯酸共聚物((meth)acrylic acid copolymers)、N，N-二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸乙酯共聚物[N，N-dimethylaminoethyl](meth)acrylatecopolymers]。氟化表面活性劑在全氟化碳溶劑中作為溶劑電荷控制劑特別有用。這些包括FC氟化表面活性劑，如3M公司的FC-170C、FC-171、FC-176、FC430、FC431和FC-740；以及Zonyl氟化表面活性劑，如Dupont公司的FSA、FSE、FSN、FSN-100、FSO、FSO-100、FSD和UR。
可通過任何熟知的方法制備適當(dāng)?shù)膸щ婎伭戏稚Ⅲw，包括研磨、碾磨、球磨、氣流磨(microfluidizing)以及超聲波技術(shù)。例如，將細(xì)粉末形式的顏料微粒加入懸浮溶劑，所獲混合物被球磨數(shù)小時，將高度團(tuán)聚的干顏料粉分散成最初的微粒。雖然不是最理想的，但是在該球磨過程，可對該懸浮物添加用于產(chǎn)生非遷移性流體著色劑的染料或顏料。
可通過使用適當(dāng)?shù)木酆衔飳⒃撐⒘Ｎ⒛一?，以消除顏料微粒的沉淀或乳化，使其比重與介電溶劑的比重相適應(yīng)?？捎没瘜W(xué)或物理方法完成顏料微粒的微囊化。典型的微囊化工藝包括界面聚合、原位聚合、相分離、凝聚、靜電涂布、噴霧干燥、流化床涂布、以及溶劑蒸發(fā)。
就黑/白的電泳顯示器而言，該懸浮物包含分散于黑色溶劑中的帶電荷的白色二氧化鈦(TiO2)微粒，或分散于一種介電溶劑中的帶電荷黑色微粒。黑色染料或染料混合物可被用于產(chǎn)生溶劑的黑色，如Pylam Products公司(亞利桑那州)的Pylam Spirit黑和FastSpirit黑，Aldrich公司的蘇丹黑B，BASF公司的Thermoplastic BlackX-70，或一種不可溶的黑色顏料如碳黑。對于其它有色懸浮物來說，有多種可能性。對于減色系統(tǒng)而言，帶電荷的二氧化鈦(TiO2)微?？蓱腋∮谒{(lán)綠色、黃色或品紅色的介電溶劑中。該藍(lán)綠色、黃色或品紅色可使用染料或顏料產(chǎn)生。對于加色系統(tǒng)而言，帶電荷的二氧化鈦微?？蓱腋∮诩t色、綠色、或藍(lán)色的介電溶劑中，其中該紅色、綠色、或藍(lán)色亦可使用染料或顏料產(chǎn)生。大多數(shù)的應(yīng)用最好采用這種紅色、綠色、或藍(lán)色系統(tǒng)。實施例實施例1 微型杯配方占重量35份的Ebercryl600(UCB)，40份SR-399(Startomer)，10份Ebecryl 4827(UCB)，7份Ebecryl 1360(UCB)，8份HDDA(UCB)，以及0.05份Irgacure369(Ciba Specialty化學(xué)制品公司)，0.01份異丙醇噻噸酮(isopropyl thioxanthone)(Aldrich公司)，均勻混合，用于微模壓制備。實施例2 微型杯陣列的制備由5份Ebecryl 830，2.6份SR-399(Sartomer公司)，1.8份Ebecry1701，1份PMMA(分子量350,000，Aldrich公司)，0.5份Irgacure500，40份甲基乙酮(MEK)組成的初始溶液，用一#3 Myrad棒將其涂布在2密耳(1/1000英寸)的60歐姆/□(方塊電阻單位ohm/sq)的ITO/PET膜(蒙大拿州Sheldahl公司)，干燥，使用Zeta7410(5瓦/厘米2，自Loctite公司)曝光裝置在空氣中進(jìn)行紫外光固化15分鐘。按照實施例1方法制備的微型杯配方組分，涂布在經(jīng)過處理的ITO/PET膜上，目標(biāo)厚度約50微米，用Ni-Co陽模進(jìn)行模壓，其上有60(長)×60(寬)微米、高度為25-50微米的重復(fù)突起方塊，間隔為10微米寬。從PET側(cè)進(jìn)行紫外固化20秒，用2”剝離棒以4-5英尺/分鐘的速度脫模。用具有對應(yīng)突起高度的陽模制備出了深度為25-50微米的明確定義的微型杯。同樣的步驟可以制備不同尺寸的各種微型杯陣列，例如70(長)×70(寬)×35(深)×10(間隔)，100(長)×100(寬)×35(深)×10(間隔)，100(長)×100(寬)×30(深)×10(間隔)微米。實施例3 顏料分散物用均質(zhì)器將6.42克Ti Pure R706在溶液中分散，該溶液含有Ausimont公司的Fluorolink D 1.94克、Ausimont公司的Fluorolink7004 0.22克、3M公司的氟化銅酞化青染料0.37克、Ausimont公司的全氟代溶劑HT-200 52.54克。實施例4 顏料分散物與實施例3相同，所不同的是用新澤西Highstown的Elimentis公司和Du Pont公司的外包聚合物的TiO2顆粒PC-9003和Krytox，分別被取代Ti Pure R706和Fluorolink。注意用兩個供應(yīng)商(Elimentis和Krytox？？)的一種TiO2PC-90003，代替兩種物質(zhì)Ti和Florolink。實施例5 微型杯密封用3M公司的揮發(fā)性全氟化共溶劑FC-33，將按照實施例3方法制備的電泳流體稀釋，涂布在按照實施例2制備的35微米深的微型杯陣上。揮發(fā)性溶劑揮發(fā)，得到部分填充的微型杯陣。將溶在庚烷中的7.5％的聚異戊二烯(97％順式，Aldrich公司)，用通用的3密耳開口的刮刀式涂布器涂在部分填充的杯上。經(jīng)過涂布的微型杯在室溫下干燥。在微型杯陣列上形成了一無縫的約為7-8微米厚，具有合適粘度和合適均勻度的密封層。在顯微鏡下觀察，看不到被封閉的空氣泡。再用一個預(yù)涂有膠層的ITO/PET導(dǎo)體覆在密封的微型杯上。電泳盒有良好的抗彎曲能力，表現(xiàn)出令人滿意的轉(zhuǎn)換性能。在66℃的爐中陳化5天，無可觀察到的重量損失。實施例6 微型杯密封與實施例5相同，不同之處是聚異戊二烯層減小到4微米，用2密耳開口的刮刀式涂布器涂布。在光學(xué)顯微鏡下，可以清晰地看到針孔和密封層開裂。實施例 7-14微型杯密封與實施例5相同，不同之處是用聚苯乙烯(分子量＝)、聚乙烯醇縮丁醛(Butvar 72，蒙大拿州St.Louis的Solutia公司)、熱塑性彈性體如SIS(Kraton D1107，15％苯乙烯)、SBS(Kraton D1101，31％苯乙烯)、SEBS(Kraton G1650和FG1901，30％苯乙烯)、和EPDM(Vistalon 6505，57％乙烯)取代密封層。結(jié)果列在表1中。如表1所示，即使在寬開口的微型杯上，使用該熱塑性彈性體也能獲得更薄而且質(zhì)量更好的密封。表1微型杯的密封
雖然本發(fā)明已經(jīng)參考其特定的具體實施例而加以描述，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以容易地對上述實施方案進(jìn)行多種修改和改進(jìn)，或應(yīng)用于其它領(lǐng)域?？梢宰龆喾N的改變，以及有多種的等效物可以取代。此外，可以做許多修改來適合特殊的情況、材料、組分、方法、一個方法步驟或多個步驟，而不偏離本發(fā)明的目的、精神和范圍。所有這些改動均在本發(fā)明專利申請權(quán)利要求范圍內(nèi)。
例如，應(yīng)該注意到本發(fā)明用來制備微型杯陣列的方法也可以用來制備液晶顯示器件。相似的，本發(fā)明中微型杯選擇性填充和ITO層疊的方法也可以用于制備液晶顯示器件。
因而，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求所限定。
組件符號說明10微型杯陣列集合11電極板12微型杯盒13電極板14著色介電溶劑15帶電荷顏料微粒16盒壁17盒底部18密封覆蓋層40微型杯陣列41a 輻射固化材料41b 與光掩模投影圖形一致的壁42導(dǎo)電電極膜43基底襯板44深色方塊45透明區(qū)域46掩模47微型杯50微型杯陣列51a 輻射固化材料51b 壁材料52基底導(dǎo)電膜53基底54區(qū)帶55間隔56第二掩模57微型杯60微型杯陣61微型杯的壁62底部電極63基底襯板64著色介電溶劑65帶電荷顏料微粒66密封層67導(dǎo)電膜68予施膠層w 微型杯寬度t 微型杯壁厚h 微型杯壁高
權(quán)利要求
1.一種用于密封電泳盒的組分，所述的組分包括a)與所述盒內(nèi)的顯示器流體不相溶并且比重較所述顯示器流體低的溶劑或溶劑混合物，以及b)熱塑性彈性體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組分，其中所述的溶劑或溶劑混合物表面張力低于35達(dá)因/厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組分，其中所述的溶劑或溶劑混合物表面張力低于30達(dá)因/厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組分，其中所述的溶劑或溶劑混合物選自烷烴、環(huán)烷烴、烷基苯、烷基酯，以及C3-5的烷基醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組分，其中所述的溶劑為庚烷、辛烷、壬烷、環(huán)己烷、十氫化萘、甲苯、二甲苯，及它們的異構(gòu)體和混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組分，其中所述的熱塑性彈性體選自二嵌段、三嵌段、和多嵌段的ABA和(AB)n型共聚物，其中A為苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯、丙烯、或降冰片烯，B為丁二烯、異戊二烯、乙烯、丙烯、丁烯、二甲基硅氧烷、或硫化丙烯，且A、B不同，以及n≥1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組分，其中n為1-10。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組分，其中所述的熱塑性彈性體為聚(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)、聚(α-甲基苯乙烯-b-二甲基硅氧烷-b-α-甲基苯乙烯)，及它們的接枝共聚物和衍生物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組分，其中所述的熱塑性彈性體為聚(乙烯-共-丙烯-共-5-亞甲基-2-降冰片烯)、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物，及它們的接枝共聚物和衍生物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組分，進(jìn)一步包括一種可與所述的熱塑性彈性體的所述的嵌段之一相容的熱塑性材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組分，其中所述的熱塑性材料選自聚苯乙烯和聚(α-甲基苯乙烯)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組分，進(jìn)一步包括一種潤濕劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組分，其中所述的潤濕劑選自表面活性劑、ZONYL氟化表面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟代長鏈醇、全氟代長鏈羧酸、SIL WET硅氧烷表面活性劑，及它們的衍生物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組分，進(jìn)一步包括一種或多種以下試劑交聯(lián)劑、硫化劑、多官能團(tuán)的單體、或低聚物、熱引發(fā)劑，或光引發(fā)劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組分，其中所述的交聯(lián)劑是一種二疊氮化合物，如4，4’-二疊氮基二甲苯和2，6-二-(4’-疊氮苯亞甲基)-4-甲基環(huán)己酮；以及所述的硫化劑是一種二硫化物，如2-苯噻唑基二硫化物、或二硫化四甲基秋蘭姆。
16.一種用于電泳顯示器制備的密封方法，包括以下步驟a)將微型杯陣列填充以電泳流體；b)用密封組分涂布覆蓋所述的電泳流體，所述密封組分包括一種與所述盒內(nèi)的所述顯示器流體不相溶、并且較所述顯示器流體的比重低的溶劑或者溶劑混合物，熱塑彈性體；以及c)將所述的密封組分干燥以形成一密封層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括將所述密封層用紫外光曝光或熱烘焙。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的溶劑或溶劑混合物表面張力低于35達(dá)因/厘米。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述的溶劑或溶劑混合物表面張力低于30達(dá)因/厘米。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的溶劑或溶劑混合物選自烷烴、環(huán)烷烴、烷基苯、烷基酯、及C3-5烷基醇。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的溶劑為庚烷、辛烷、壬烷、環(huán)己烷、十氫化萘、甲苯、二甲苯，及它們的異構(gòu)體和混合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的熱塑性彈性體選自二嵌段、三嵌段、和多嵌段的ABA和(AB)n型共聚物，其中A為苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯、丙烯、或降冰片烯，B為丁二烯、異戊二烯、乙烯、丙烯、丁烯、二甲基硅氧烷、或硫化丙烯，且A、B不同，以及n≥1。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中n為1-10。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的熱塑性彈性體為聚(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-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)，以及它們的接枝共聚物和衍生物。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的熱塑性彈性體為聚(乙烯-共-丙烯-共-5-亞甲基-2-降冰片烯)、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物，以及它們的接枝共聚物和衍生物。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括一種可與熱塑性彈性體的嵌段之一相容的熱塑性材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述的熱塑性材料選自聚苯乙烯和聚(α-甲基苯乙烯)。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括一種潤濕劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述的潤濕劑選自表面活性劑、ZONYL氟化表面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟代長鏈醇、全氟代長鏈羧酸、SIL WET硅氧烷表面活性劑，以及它們的衍生物。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括一種或多種以下試劑交聯(lián)劑、硫化劑、多官能團(tuán)的單體或低聚物、熱引發(fā)劑、或光引發(fā)劑。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述的交聯(lián)劑為二疊氮化合物，如4，4’-二疊氮基二甲苯和2，6-二-(4’-疊氮苯亞甲基)-4-甲基環(huán)己酮；以及所述的硫化劑是二硫化物，如2-苯噻唑基二硫化物，或二硫化四甲基秋蘭姆。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備電泳顯示器或液晶顯示器的新穎的密封材料組分以及使用該組分的密封方法。使用這種材料可以獲得電泳盒或液晶盒的無縫密封并且密封層無缺陷。
文檔編號C09J153/00GK1389534SQ01136448
公開日2003年1月8日 申請日期2001年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月4日
發(fā)明者臧宏玫, 張小加, 梁榮昌 申請人:希畢克斯幻像有限公司