CN1981245A - 电泳显示器的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造电泳显示器的工艺。

Description

电泳显示器的制造工艺
技术领域
本发明涉及一种电泳显示器的制造工艺，更具体地，涉及一种多色、局部电泳显示器的制造工艺。
背景技术
电泳显示器(EDP)是一种以悬浮在溶剂中的带电色素颗粒的电泳现象为基础的非发射装置。其在1969年被首次提出。显示器通常包括由隔离物隔离的具有彼此相对放置的电极的两块板(plate)。其中一个电极通常是透明的。包括电泳溶剂的电泳液被密封在两个电极板之间，在电泳溶剂中分散有带电色素颗粒。当在两个电极板之间施加电压差时，色素颗粒移动到一侧或另一侧，从而能够从观看侧看到色素颗粒的颜色或溶剂的颜色。
存在多种不同类型的EPD。在隔墙型EPD中(参见M.A.Hopperand V.Novotny，IEEE Trans.Electr.Dev.，26(8)：1148-1152(1979))，在两个电极板之间存在用于将空间划分为较小的单元的隔墙，以防止诸如沉淀的颗粒的不期望移动。微胶囊型EPD(如美国专利第5,961,804号和第5,930,026号所述)具有基本上二维的微胶囊排列，每个微胶囊都具有电介质溶剂的电泳化合物和在视觉上与电介质溶剂形成对比的带电色素颗粒的分散液。另一种类型的EPD(参见美国专利第3,612,758号)具有由平行线储蓄器形成的电泳单元。槽状电泳单元被覆盖，且与透明导体电连接。从观看面板的一侧看，透明玻璃层覆盖在透明导体之上。
在于2000年3月3日递交的美国序列号为09/518,488(对应于WO01/67170)的共同未决申请中披露了改进的EPD技术，此处结合其全部内容作为参考。改进的EPD单元是通过例如微压印(microemboss)涂布在第一衬底上的热塑或热固原始化合物层来制备的，以形成清晰的形状、大小、和纵横比的微杯。然后利用电泳液填充微杯，并利用聚合密封层来进行顶部密封微杯。优选地用粘合剂层，在经过填充并密封的微杯上层压第二衬底。
基于微杯的多色电泳显示器具有许多优点。例如，当形成微杯大小以匹配在薄膜晶体管底板上用于红色、绿色、和蓝色子像素的尺寸时，其可以分别以红色、绿色、和蓝色电泳液来填充，以对应于TFT底板上的子像素的几何排列。这种特性使得利用有源矩阵驱动的真彩色显示器成为可能。关于基于微杯的多色电泳显示器的驱动方案在于2002年7月16日提交的美国序列号为10/198,729(对应于WO03/009059)和于2002年8月16日提交的美国序列号为10/222,036(对应于WO03/016993)的共同未决申请中已有详细描述，此处结合上述两个专利申请的全部内容作为参考。
从制造的角度看，利用现有技术，将少量的电泳液精确放入指定微杯中，在理论上是可以实现的。喷墨印刷已作为一种用于此项任务的可能的选择，这是因为喷墨印刷具有以精确控制(well-control)尺寸的微滴形式精确地传输预定量液体的能力。基于微杯的电泳显示器的高隔墙还显示出具有防止喷墨印刷的电泳液的喷溅和混和的良好结构。然而，在能够实现卷对卷(roll to roll)制造多色电泳显示器之前，需要解决几个非常具有挑战性的处理问题。
首先，电泳液中的带电色素颗粒的直径一般在几十分之一微米至几微米的范围内。喷墨头喷嘴的堵塞可能是一个主要的可靠性问题，特别是在使用或存储期间，色素颗粒倾向于结絮或聚集。
另外，当将诸如全氟或碳溶剂的低表面张力的电介质用在电泳液中时，由于溶剂的低表面张力，存在其他的困难。传统的喷墨墨水或液体的优选表面张力通常在30至45dyne/cm的范围内。电介质溶剂(特别是全氟溶剂)的非常低的表面张力(在14至30dyne/cm的范围内)的确成为了控制微滴破损过程的主要问题。例如，当将全氟溶剂用在电泳液中时，很难维持负的表面压力，以使电泳液保持在喷嘴中。而且，由于促使外部材料流向喷嘴表面的毛细作用，在喷嘴头上会出现不期望的干燥和颗粒沉积。所以，当在电泳液的填充过程中使用喷墨印刷时，特别是当使用低表面张力的电介质溶剂时，很难高效又可靠地制造电泳显示器。
同样，在用于基于微杯的电泳显示器的卷对卷制造工艺中，在电泳液填充工艺之后，立即执行密封工艺。当在基料(web)上的一个特定区域中的微杯中填充比必要的量稍微多一点的液体时，在随后的密封步骤中或在随后的密封步骤之前，该区域中的液体可能会“溢流”到相邻的微杯中。一种颜色的电泳液“溢流”到相邻的包括其他颜色的电泳液的微杯中，意味着不同颜色的混和，这不可避免会导致如此制造的显示器的颜色纯度降低。所以，非常需要一种具有更宽处理窗口以确保产品质量的用于多彩电泳显示器的卷对卷制造工艺。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种用于制造多色电泳显示器的工艺，该工艺包括：在不同步骤中，添加不同颜色的着色剂溶液或分散液和带电色素微粒。更具体地，该工艺包括：第一步骤，以图案方式(pattern-wise)将着色剂溶液或分散液填充在预定区域中的微杯中(例如，通过喷墨印刷)；第二步骤，以图案方式或非图案方式(non-pattern-wise)将包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物中的带电色素(如，TiO2或其他白色或有色色素)颗粒添加在预填充有着色剂的微杯中。
用在着色剂溶液或分散液中的载体溶剂可以与电泳液中的电介质溶剂或溶剂混合物相同或不同。如果着色剂溶液或分散液中的载体溶剂不同于电介质溶剂或溶剂混合物，则其将仅用作着色剂的载体，且在将着色剂输送到其指定位置后被蒸发。
在添入电泳液之后，使微杯中的着色剂重新溶解或重新分散在电泳液中。然后，通过如本申请及相关申请中所述的密封工艺之一来顶部密封经过如此填充的微杯。
本发明的第二方面涉及一种用于制造电泳显示器的工艺，该电泳显示器包括填充有不同电泳特性(转换率、阀值电压、伽马和/或清除电压)的电泳液的微杯。该工艺包括以下步骤：通过(例如)喷墨印刷，用提供各种特性的添加剂溶液或分散液以图案方式来填充微杯；然后，将包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物中的带电色素(例如，TiO2或其它白色或有色色素)颗粒的电泳液，以图案方式或非图案方式添加入已预填充有添加剂溶液或分散液的微杯中。接下来，通过本申请或相关申请中所述的密封工艺之一来顶部密封经过如此填充的微杯。
用于本发明的有效添加剂可以包括但不限于表面活性剂、保护胶体、聚合物、粘度调节剂、电荷控制剂、稳定剂、抗氧化剂、荧光材料、填充剂和填充剂颗粒。有效添加剂的具体实例可以包括但不限于在2002年12月31日提交的第10/335,210号共同未决专利申请、2002年12月31日提交的第10/335,051号共同未决专利申请、2003年7月30日提交的第10/632,171号共同未决专利申请、2003年10月9日提交的第10/683,869号共同未决专利申请、2003年10月14日提交的第10/686,501号共同未决专利申请、2004年10月27日提交的第10/976,152号共同未决专利申请、及2004年10月27日提交的第10/976,244号共同未决专利申请中所披露的添加剂，以上专利申请的全部内容结合于此作为参考。
上述本发明的第一和第二方面的工艺也可以适用于局部电泳显示器的制造。
本发明的工艺具有多个优点。例如，可以与电泳液无关地优化将被填充的着色剂或添加剂溶液或分散液的表面张力和流变能力。这提供了更宽的处理窗口，以找出适合的精确布置方法。第二，如果使用喷墨印刷，则大大降低了色素颗粒堵塞喷墨喷嘴的危险。第三，该工艺与卷对卷制造工艺兼容。对于所有微杯来说，用在本工艺中的电泳液可以是通用的，且其用作预填充在微杯中的不同着色剂或添加剂之上的覆盖层。所以，在后续的密封过程中，相邻微杯之间电泳液的少量溢流将不会影响到显示器的光学或电学性能。另外，该工艺具有比现有的可用于制造多色电泳显示器的工艺更低的成本及更少的处理步骤。
实际上，本发明克服了在电泳显示器的制造过程中，使用喷墨印刷时所涉及的主要障碍。换言之，这个两步法使得喷墨印刷可以用于多色电泳显示器的卷对卷制造中。
附图说明
图1是本发明的电泳显示器的示意图。
图2a-2e示出了用于制造多色电泳显示器的工艺。
图3示出了通过局部电泳显示器作出的价格标签。
具体实施方式
除非在本说明中另外有所定义，此处使用的所有技术术语与其由本领域普通技术人员通常所使用和理解的技术术语的传统定义一致。
术语“微杯”是指在2000年3月3日提交的第09/518,488号共同未决美国专利申请和第6,788,449号美国专利申请中描述的杯状显示单元。为了便于阐述，术语“微杯”用于描述本工艺；然而，应了解本发明的工艺的有效性并不限于微杯技术。本工艺可以应用于用于制造电泳显示器的其他技术中。所以，术语“微杯”广泛地包括各种类型的显示单元。在本申请中，术语“显示单元”被广泛地定义为其中填充有诸如着色剂溶液或分散液、添加剂溶液或分散液、或电泳液的空穴。
术语“图案方式”用来描述在预选区域中进行的处理步骤。
术语“非图案方式”用来描述不在预选区域中进行的处理步骤。通常，“非图案方式”处理步骤在较大的区域或整个区域中进行。
I微杯的制备
图1中示出了基于微杯的电泳显示器的概括视图。该显示器包括：两个电极板(10、11)，其中，这两个电极板中至少一个是透明的(10)；以及封在两个电极板之间的一层微杯(12)。微杯填充有分散在电介质溶剂或溶剂混和物中的带电色素颗粒并且用聚合密封层(13)密封。当在两个电极板之间施加电压差时，带电色素颗粒转移至一侧或另一侧，使得可以通过透明电极板看见带电色素颗粒的颜色、或者电介质溶剂或溶剂混合物的颜色。可以对两个电极板之一进行图样化。
可以通过在于2000年3月3日提交的第09/518,488号(对应于WO01/67170)的共同未决美国专利申请中所披露的微压印或成影像曝光、或在于2001年8月29日提交的第09/942,532号美国专利申请(对应于WO03/019280，即现在的第6788449号美国专利)中所披露的预穿孔工艺，实现基于微杯的显示单元的制备，此处结合上述两个专利申请的全部内容作为参考。
II悬浮液/分散液的制备
使用包括分散在电介质溶剂或溶剂混和物中的带电色素颗粒的电泳液填充微杯。可以根据在诸如美国专利第6017584、5914806、5573711、5403518、5380362、4680103、4285801、4093534、4071430、3668106号和IEEE Trans.Electron Devices，ED-24，827(1977)以及J.Appl.Phys49(9)，4820(1978)的现有技术中公知的方法来制备分散液。带电色素颗粒在视觉上与其中分散有色素颗粒的介质形成对比。该介质是优选地具有用于高粒子迁移率的低粘度和介电率在约2至约30的范围内(优选约2至约15的范围内)的电介质溶剂或溶剂混合物。适当的电介质溶剂的实例包括：诸如萘烷(DECALIN)、5-亚乙基-2-降冰片烯、脂油、石蜡油的碳氢化合物；诸如甲苯、二甲苯、二芳基乙烷(phenylxylylethane)、十二烷基苯或烷基萘的芳族烃；诸如全氟萘烷、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、或五氯苯的卤化溶剂；或诸如来自St.Paul MN的3M公司的FC-43、FC-70、或FC-5060的全氟化溶剂，诸如来自Portland，Oregon的TCI America的聚(全氟丙稀氧化物)的低分子量含卤聚合物、诸如来自RiverEdge，NJ的Halocarbon Product公司的碳卤油(Halocarbon Oil)的聚(氯三氟乙烯)、诸如来自Delaware的DuPont的Ausimont或KrytoxOil和Greases K-Fluid Series的Galden的全氟聚醚。在一个优选实施例中，将聚(三氟氯乙烯)用作电介质溶剂。在另一优选实施例中，将聚(全氟丙稀氧化物)用作电介质溶剂。
可以使用着色剂(例如，染料或色素)来给悬浮介质染色。非电离偶氮物和蒽醌染料特别有效。有效染料的实例可以包括但不限于：来自亚利桑那州(Arizona)的Pylam Products Co.的油红EGN、苏丹红、苏丹蓝(Sudan Blue)、油蓝、油溶蓝、溶剂蓝35、Pylam醇溶黑和Fast(快速)醇溶黑；来自Aldrich的苏丹黑B；来自BASF的热塑黑X-70；以及来自Aldrich的蒽醌蓝、蒽醌黄114、蒽醌红111、135、和蒽醌绿28。当使用全氟化溶剂作为电介质溶剂时，诸如在于2003年5月15日提交的第10/439,428号共同未决专利申请、以及于2004年7月29日提交的第10/903,923号共同未决专利申请(这两个共同未决专利申请的全部内容结合于此作为参考)中所披露的氟化着色剂是非常有效的。
在不溶染料或色素的情况下，也可以使用于使介质产生颜色的染料或色素分散在电介质介质中。这些染料或色素优选不带电。如果用于使介质产生颜色的染料或色素带电，则它们优选地带有与带电色素颗粒的电荷相反的电荷。如果染料或色素带有与带电色素颗粒相同的电荷，那么它们就应该具有不同的电荷密度或不同的电泳迁移率。总之，用于使介质产生颜色的染料或色素都必须是化学稳定的并且可以与分散液中的其他成分相容。
带电色素颗粒可以是有机或无机的染料或色素，诸如，TiO2、酞菁蓝、酞菁绿、二芳基黄、二芳基AAOT黄、以及来自Sun Chemical的喹吖(二)同、偶氮物、罗丹明、二萘嵌苯色素系列、来自KantoChemical的Hansa黄G颗粒、以及来自Fisher的碳锅黑。颗粒大小优选是亚微型的。颗粒应该具有可接受的光学特性、应不会被电介质溶剂溶胀或软化、并且应该是化学稳定的。所得到的悬浮液也必须在正常操作条件下能够稳定地抗沉淀、抗乳油化、或抗絮凝。
色素颗粒可以带原始电荷、可以通过使用电荷控制剂直接充电、或者其可以在悬浮于电介质溶剂中的时候获取电荷。在现有技术中，适当的电荷控制剂是公知的；它们在性质上可以是聚合的或非聚合的，并且还可以是离子的或非离子的，其包括诸如AerosolOT、十二烷基苯磺酸钠、金属皂、聚丁烯琥珀酰亚胺、顺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(诸如，来自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离子型表面活性剂。含氟表面活性剂作为全氟化碳溶剂中的电荷控制剂是非常有效的。这些包括诸如来自3M公司的FC-170C、FC-171、FC-176、FC430、FC431、和FC-740的FC含氟表面活性剂以及诸如来自Dupont的Zonyl FSA、FSE、FSN、FSN-100、FSO、FSO-100、FSD、和UR的Zonyl含氟表面活性剂。当使用氟化溶剂作为电介质溶剂时，在于2002年12月31日提交的第10/335,210号共同未决专利申请、于2002年12月31日提交的第10/335,051号共同未决专利申请、于2003年7月30日提交的第10/632,171号共同未决专利申请、于2003年10月9日提交的第10/683,869号共同未决专利申请、于2003年10月14日提交的第10/686,501号共同未决专利申请、于2004年10月27日提交的第10/976,152号共同未决专利申请、及于2004年10月27日提交的第10/976,244号共同未决专利申请(它们的全部内容结合于此作为参考)中所披露的电荷控制剂和表面活性剂或分散剂是非常有效的。
可以通过包括研磨、打磨、磨擦、微流态化、及超声波技术的公知方法中的任意一种来制造适当的带电色素分散液。例如，将细粉形的色素颗粒添加至悬浮溶剂，然后使合成的混合物经过球磨或摩擦数小时，以使高度聚结的干色素粉末分解成单粒。尽管不是最优选择，但是在球磨过程中，可以将用于使悬浮介质产生颜色的染料或色素添加至悬浮液中。
可以通过使用适当的聚合物微密封颗粒来消除色素颗粒的沉积或乳油化，以使其具体重量与电介质溶剂的重量相匹配。可以化学地或物理地实现色素颗粒的微密封。一般的微密封工艺包括界面聚合、就地聚合、相分离、凝聚、静电喷涂、喷雾干燥、流化床涂敷、及溶剂蒸发。
对于黑/白电泳显示器来说，悬浮液包括分散在黑色溶剂中的二氧化钛(TiO2)带电白颗粒或分散在电介质溶剂中的带电黑色颗粒。诸如来自Arizona(亚利桑那州)的Pylam Products Co.的Pylam醇溶黑和快速醇溶黑、来自Aldrich的苏丹黑B、来自BASF的热塑黑X-70的黑色燃料活燃料混合物、或诸如炭黑的不溶黑色素可以用来产生黑色溶剂。对于其他有色的悬浮液来说，存在很多的可能性。对于减色系统来说，可以使带电TiO2颗粒悬浮在青色、黄色、或品红色的电介质溶剂中。可以通过使用染料或色素来产生青色、黄色、或品红色。对于加色系统来说，可以使带电TiO2颗粒悬浮在也是通过使用染料或色素而产生的红色、绿色、或蓝色电介质溶剂中。在大部分应用中，优选红色、绿色、蓝色系统。
III密封填充微杯
可以通过多种方式实现微杯的密封。一种方法是使UV固化化合物分散在电泳液中，在电泳液中包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物中的带电色素颗粒。UV固化化合物与电介质溶剂或溶剂混合物不相溶，且优选地具有不大于电介质溶剂和带电色素颗粒比重的比重。两种成分(UV固化化合物和电泳液)在(例如)管线混和器(in-line mixer)中得到完全混和，然后利用诸如Myrad杆、照相凹板、刮刀、狭缝涂布、或窄缝涂布的精密涂布机制来将两种成分迅速涂入微杯中。利用擦片或类似设备来擦去剩余的液体。少量的诸如异丙醇、甲醇、或其水溶液的稀薄溶液活溶液混合物可以用来清除微杯的隔墙上表面上的残留电泳液。挥发性有机溶剂可用来控制电泳液的粘度和盖度。然后，干燥经过如此填充的微杯并且UV固化化合物漂浮至电泳液的顶部。在UV固化化合物漂浮至电泳液的顶部期间或之后，可以通过固化漂浮的UV固化层来密封微杯。UV或诸如可见光、IR、及电子束的其他形式的辐射可用于固化及密封微杯。可选地，如果使用适当的热或湿固化化合物，也可以使用热或湿来固化及密封微杯。本段中所提到的密封工艺是一步式密封工艺(one-step sealing process)。
用于密封的辐射固化化合物可以包括选自包括多价丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯、多价乙烯基化合物(包括乙烯基苯，乙烯基硅烷和乙烯醚)、多价环氧化物、多价异氰酸酯、多价丙烯基、及包括可交联官能团的低聚物或多聚物的组的材料。
还可以使用热塑弹性体作为密封材料。有效的热塑弹性体的实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、异戊二烯、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。数字n≥1，优选为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-异戊二烯-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-异戊二烯)、聚(α-甲基苯乙烯-b-异戊二烯-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)。可以使用诸如硅石颗粒和表面活性剂的添加剂来改善薄膜的完整性和涂布的质量。
显示理想密度以及对丙烯酸酯单体和低聚物的溶解性辨别的电介质溶剂的优选基团是卤代烃及其衍生物。可以使用表面活性剂来改善电泳液和密封材料之间的界面处的粘着力和润湿。有效的表面活性剂包括来自3M公司的FC表面活性剂、来自DuPont的Zonyl含氟表面活性剂、氟化丙烯酸酯、氟化异丁烯酸酯、氟代-长链醇、全氟代长链羧酸及其衍生物。
可选地，如果密封化合物与电介质溶剂至少部分相容，则可以将电泳液和密封化合物依次涂布在微杯中。因而，可以通过在电泳液的表面上涂布一薄层的密封化合物(其可以被辐射、热、湿、或界面反应所固化)来实现微杯的密封。在UV固化之前的界面聚合反应对于密封处理是非常有益的。通过利用界面聚合作用在界面处形成薄隔离层，来有效抑制电泳液和外涂层(overcoat)之间的混和。然后，通过二次固化步骤来实现密封。优选地，通过UV辐射来实现密封。为了进一步降低混和程度，就需要外涂层的比重不大于电泳液的比重。可以使用挥发性有机溶剂来调节涂层的粘度和厚度。当将挥发性溶剂用在外涂层中时，优选使其不与电介质溶剂相溶。当所使用的染料或色素至少能部分地溶解在密封化合物中时，如上所述的二步密封工艺非常有效。
IV多色电泳显示器的制备
如图2a至图2e所示，通过多个步骤执行该过程。该过程包括在两个独立步骤中，填充不同颜色的着色剂溶液或分散液以及带电色素颗粒。更具体地，该过程包括至少两个步骤：(i)利用着色剂溶液或分散液，以图案方式填充微杯，以及如果必要，当载体溶剂不同于电泳液中的电介质溶剂或溶剂混合物时，蒸发着色剂溶液或分散液中的载体溶剂；以及(ii)将包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物中的带电色素颗粒的电泳液以图案方式或非图案方式填充在微杯中。在一个实施例中，在步骤(ii)之前执行步骤(i)。在另一实施例中，在步骤(i)之前执行步骤(ii)。然而，优选地，在步骤(ii)之前执行步骤(i)。
可以通过多种方式，实现对着色剂溶剂或分散液的图案方式填充。例如，可以使用诸如喷墨印刷和有机汽相沉积的精密置换技术。也可以将不同颜色的着色剂溶液或分散液直接印刷在微杯中。适当的印刷方法可以包括但不限于flexo印、光刻印刷、干胶或无水光刻印刷、凹版印刷、丝网印刷、热敏式印刷、激光烧蚀转印、条形印刷等。如果使用喷墨印刷，则具有多个喷嘴的喷墨印刷机头可以用于将不同颜色的着色剂溶液或分散液同时或依次地输送到预定区域中的微杯内。
如图2a所示，将着色剂溶液或分散液(21)填充在不同区域中的微杯(20)内。这些区域是预定的。例如，在某个区域中，可以使用一种颜色的着色剂溶液或分散液来填充微杯，而在另一个区域中，可以使用另一种颜色的着色剂溶液或分散液来填充微杯。
可以在电极板(28)上形成微杯，从而可以在电极板和微杯之间存在底漆层(未示出)。
可以通过多种方式实现着色剂溶液或分散液的图案方式填充。例如，可以直接将不同颜色的着色剂溶液或分散液填充入不同区域中的微杯内。
可选地，可以通过与于2000年3月3日提交的第09/518,488号共同未决美国专利申请中所披露的方法相似的方法来执行将不同颜色的着色剂溶液或分散液以图案方式填充入微杯中。例如，该方法可以包括：利用正性光刻胶层压或涂布所有的微杯；接下来成像地曝光正性光刻胶以打开预定区域中的微杯；然后，通过(例如)喷墨印刷，使用第一种颜色的着色剂溶液或分散液来填充打开的微杯。可以重复这些步骤，以在不同区域中，利用不同颜色的着色剂溶液或分散液来填充微杯。在这种情况下，可以通过第III部分中所述的一步或两步密封工艺来一次(in one run)地顶部密封所有的填充微杯。
用不同颜色的着色剂溶液或分散液填充微杯的另一种方法与于2002年10月30日提交的第10/284,586号共同未决美国专利申请和第6545797号美国专利(此处结合其全部内容作为参考)中所披露的方法相似。简要地，该方法可以包括：首先用填充材料填充所有微杯；用正性光刻胶涂布填充的微杯；打开预定区域中封闭的微杯并从打开的微杯中去除填充材料；以及接下来，用第一种颜色的着色剂溶液或分散液填充打开的微杯。可以重复这些步骤，以用不同颜色的着色剂溶液或分散液填充不同区域中的微杯。在这种情况下，可以通过第III部分中所述的一步或两步密封法来一次顶部密封所有填充的微杯。
通过使染料或色素溶解或分散在载体溶剂中来制备着色剂溶液或分散液。
在一个实施例中，载体溶剂可以是如以上第II部分中所述的电介质溶剂或溶剂混合物。在这种情况下，着色剂必须可溶解或分散在电介质溶剂或溶剂混合物中。该电介质溶剂或溶剂混合物可以与电泳液中的电介质溶剂或溶剂混合物相同或不同。
在另一个实施例中，载体溶剂可以是普通的溶剂或溶剂混合物(特别是普通的有机溶剂或溶剂混合物)。适当的普通有机溶剂可以包括(但不限于)碳氢化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物。如果使用普通的有机溶剂作为载体溶剂，则着色剂仍优选地可以溶解或分散在电泳液中的电介质溶剂或溶剂混合物中。
如果使用喷墨印刷，则根据本发明的着色剂溶液或分散液优选地具有在约14至约50dyne/cm范围内的表面张力，更优选地，在约16至约45dyne/cm范围内的表面张力。
用作着色剂溶液或分散液的载体溶剂优选地是挥发性的，以使其很容易被去除。
着色剂溶液或分散液中的染料或色素可以是任何颜色的，且优选地是热稳定和光化学稳定的。染料或色素优选地可以溶解在载体溶剂中。
对于喷墨印刷来说，如果不是完全可溶的，则载体溶剂中的染料或色素的颗粒大小优选地小于1um，更优选地小于0.1um。
可以使用表面活性剂或分散剂来稳定载体溶剂中的染料或色素。也可以使用粘度调节剂来微调节着色剂溶液或分散液的流变能力。如果将表面活性剂、分散剂、或粘度调节剂用在着色剂溶液或分散液中，则其不应该影响最终的电泳液的电泳特性。如果用在着色剂溶液或分散液中的表面活性剂或分散剂对电泳特性有有害影响，则可以使用诸如Surfynol表面活性剂(来自Air Product)的短效表面活性剂或分散剂。
在一个实施例中，着色剂溶液或分散液可以为不同的颜色。在另一实施例中，着色剂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浓度，以使得相同颜色能够具有不同的色调。因此，本发明上下文中的术语“不同颜色”还可以包括“相同颜色的不同色调”。
当其不必要时，优选地在已将着色剂溶液或分散液填充入微杯中之后而在引入带电色素颗粒之前，将着色剂溶液或分散液中的载体溶剂去除。可以通过例如热或气流来实现对载体溶剂的去除。图2b示出了仅有干燥染料或色素保留在微杯中。
如图2c所示，通过将包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物(24)中的带电色素颗粒(23)的电泳液(22)以非图案方式填充入已经填充有着色剂的微杯中，实现了带电色素(诸如TiO2或含TiO2)颗粒的引入。
还可以通过于2000年3月3日提交的第09/518,488号共同未决专利申请和第6545797号美国专利(它们的全部内容结合于此作为参考)中描述的方法，以图案方式完成电泳液的填充。
带电色素颗粒可以是相同颜色的，且电介质溶剂或溶剂混合物优选地是透明且无色的。可以用相同化合物的电泳液填充所有的微杯。
优选地，电介质溶剂可以包括(但不限于)第II部分中所描述的那些电介质溶剂。优选地，在引入电泳液之前，去除着色剂溶液或分散液中的载体溶剂，并且如果载体溶剂会影响随后的顶部密封处理，就更需要去除载体溶剂。
可以通过上述第III部分中描述的方法实现对所填充微杯的顶部密封。例如，可以通过在将电泳液填充入已经预填充有着色剂的微杯中之前，向电泳液中添加密封化合物来实现密封。然后，在漂浮的密封层漂浮到电泳液的顶部期间或之后，通过固化漂浮的密封层(25)来密封填充的微杯。热或诸如UV、可见光、IR、及电子束的辐射可以用于固化密封的化合物，以密封所填充的微杯。可选地，在已填充电泳液之后，可以通过将密封化合物涂布在电泳液上来实现密封。还可以通过利用辐射、热、湿、或界面反应使密封化合物硬化来形成密封层(25)。在这些方法中所使用的密封化合物优选地具有不大于电泳液比重的比重，且优选地不与电泳液相溶。在本工艺中，即使最后用不同颜色的电泳液填充微杯，还是可以一次密封所有的填充微杯(图2d)。
如果在步骤(i)之前进行步骤(ii)，那么接下来，在填充着色剂溶液或分散液的同时或之后执行密封。在这种情况下，密封化合物优选地具有不大于着色剂溶液或分散液比重的比重。密封化合物也优选地不与着色剂溶液或分散液相溶。
在填充并顶部密封微杯之后，可以利用电极板(26)来层压密封微杯，任选地，可利用粘合剂层(27)来预涂布微杯。粘合剂可以是压敏粘合剂、热溶性粘合剂、可热、湿或辐射固化的粘合剂。
V包括填充有不同特性的电泳液的微杯的电泳显示器的制备
电泳显示器包括填充有不同电泳特性(诸如转换率、阀值电压、伽玛和/或清除电压)的电泳液的微杯，该电泳显示器可以通过以下步骤制造：(i)首先，通过例如喷墨印刷，使用具有不同特性的添加剂溶液或分散液以第一图案方式来填充微杯；然后(ii)以图案方式或非图案方式，将包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物中的带电色素(例如，TiO2或其他白色或有色色素)颗粒的电泳液填充到微杯中。可以以相反的顺序执行(i)和(ii)两个步骤。
可以在电极板上形成微杯，从而可以在电极板和微杯之间形成底漆层。
可以通过上述第IV部分中描述的关于以图案方式填充着色剂溶液或分散液的方法中的任何一种，利用(例如)喷墨印刷来实现对添加剂溶液或分散液的图案方式的填充。
通过使添加剂在载体溶剂中溶解或分散来制备添加剂溶液或分散液。如果使用喷墨印刷，则载体溶剂应该与所使用的喷墨工艺和印刷头相适应。用于本发明的有效添加剂可以包括但不限于表面活性剂、保护胶体、聚合物、粘度调节剂、电荷控制剂、稳定剂、抗氧化剂、荧光材料、填充剂、及填充剂颗粒。
有效添加剂的实例可以包括但不限于在于2002年12月31日提交的第10/335,210号共同未决专利申请、于2002年12月31日提交的第10/335,051号共同未决专利申请、于2003年7月30日提交的第10/632,171号共同未决专利申请、于2003年10月9日提交的第10/683,869号共同未决专利申请、于2003年10月14日提交的第10/686,501号共同未决专利申请、于2004年10月27日提交的第10/976,152号共同未决专利申请、及于2004年10月27号提交的第10/976,244号共同未决专利申请中所披露的添加剂，以上专利申请的全部内容结合于此作为参考。
在一个实施例中，载体溶剂可以是如上述第II部分中所描述的电介质溶剂或溶剂混合物。在这种情况下，添加剂必须可以溶解或分散在电介质溶剂或溶剂混合物中，或者可以被吸附到至少一个带电色素颗粒上。载体溶剂可以与稍后填充的电泳液中的电介质溶剂或溶剂混合物相同或不同。
在另一个实施例中，载体溶剂可以是普通溶剂或溶剂混合物(特别是普通有机溶剂或溶剂混合物)。适当的普通有机溶剂或溶剂混合物可以包括但不限于碳氢化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物。如果使用普通有机溶剂，则添加剂仍优选地可溶解或可分散在稍后填充的电泳液中的电介质溶剂或溶剂混合物中。
添加剂溶液或分散液优选地具有约14至约50dyne/cm范围的表面张力，更优选地具有约16至约45dyne/cm范围的表面张力。
载体溶剂还优选地是可挥发的，以使其能够被容易地去除。
添加剂优选地是热稳定且光化学稳定的，且优选地可溶解在载体溶剂中。如果不是完全可溶的，则载体溶剂中的添加剂的颗粒尺寸优选地小于1um，更优选地小于0.1um。可以根据具体需要来调节添加剂溶液或分散液中的添加剂的浓度。
可以使用表面活性剂或分散剂来稳定载体溶剂中的添加剂颗粒。也可以使用粘度调节剂来微调添加剂溶液或分散液的流变能力。如果使用表面活性剂、分散剂、或粘度调节剂，那么它们就不能影响最终电泳液的电泳特性。如果用在添加剂溶液或分散液中的表面活性剂或分散剂对电泳特性有有害影响，则诸如Surfynol表面活性剂(来自Air Product)的短效表面活性剂或分散剂非常有效。
任选地，可以在填充电泳液的后续步骤之前，干燥添加剂溶液或分散液的载体溶剂。
通过如上述第IV部分中描述的图案方式或非图案方式填充来实现电泳液的引入。在这种情况下，可以使电泳液着色。
然后，通过本申请(如，第III、IV部分)中所述的密封工艺之一来顶部密封经过如此填充的微杯。如果在步骤(i)之前执行步骤(ii)，则接下来密封与添加剂溶液或分散液的填充一起执行或在添加剂溶液或分散液的填充之后再执行。在这种情况下，密封化合物优选地具有不大于添加剂溶液或分散液比重的比重。密封化合物还优选地不能与添加剂溶液或分散液相溶。
在填充并顶部密封微杯之后，可以使用电极板来层压密封的微杯，任选地，使用粘合剂层来预涂布经过密封的微杯。粘合剂可以是压敏粘合剂、热熔性粘合剂、可热、湿、或辐射固化的粘合剂。
VI局部电泳显示器的制备
在局部电泳显示器中，可以将电泳显示器的显示面板划分为多个部分，并且每个部分都具有双色系。例如，显示面板的第一部分具有红色/白色的组合，第二部分具有蓝/白色系，以及第三部分具有绿/白色系。
这些部分可以是任何形状和大小的。在一个实施例中，这些部分可以为条形。
这种类型的局部显示器对于大的电子标记和电子板来说是非常有用的。图3示出了通过这一局部显示器所作出的价格标签。在区域3a中，文本和背景可以具有红色/白色的组合，而在区域3b中，文本和背景可以具有蓝色/白色的组合。
可以通过以上第IV部分中所述的两个步骤来执行局部的填充。换句话说，通过以上第IV部分中描述的两个独立步骤，将不同颜色的着色剂溶液或分散液以及带电色素颗粒填充到微杯中。然而，由于显示器为局部显示器，所以，填充的过程不需要遮蔽和选择性地打开微杯。相反，可以在整个部分中填充一种颜色的着色剂溶液或分散液。
为了进行局部填充，诸如涂布和超声波喷雾的可选的高速(highthrough-put)方法也可以用于加速用于以低成本制造大型标记和板的制造工艺。
根据以上第V部分的工艺，可以类似地制备具有不同电泳特性部分的电泳显示器。
通过所述的工艺制造的显示器的厚度可以薄如一张纸。显示器的宽度是涂布基料的宽度(一般为3至90英寸)。显示器的长度可以视卷(roll)的尺寸而定为几英寸到几千英尺的任意长度。
尽管已参考具体实施例说明本发明，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以对本发明进行各种修改，且用等同物替换。另外，可以进行多种改变，以使具体的情况、材料、组合、工艺、工艺步骤或步骤适应本发明的目的、精神和范围。所有的这些修改都包括在本发明权利要求的范围内。

Claims (31)

1.一种制造电泳显示器的工艺，包括下列步骤：
(i)利用着色剂溶液或分散液，以图案方式填充微杯；以及
(ii)利用包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物中的带电色素微粒的电泳液，以图案方式或非图案方式填充微杯。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中，在所述步骤(ii)之前执行所述步骤(i)。
3.根据权利要求2所述的工艺，其中，通过印刷方法执行所述着色剂溶液或分散液的所述图案方式填充。
4.根据权利要求3所述的工艺，其中，所述印刷方法是喷墨印刷。
5.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述图案方式填充所述着色剂溶液或分散液包括：在微杯上层压或涂布正性光刻胶；有选择地打开预定区域中的微杯；以及利用预定颜色的着色剂溶液或分散液，填充所述打开的微杯。
6.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述图案方式填充所述着色剂溶液或分散液包括：利用填充材料填充微杯；有选择地打开预定区域中的所述填充的微杯；从所述打开的微杯中去除所述填充材料；以及利用预定颜色的着色剂溶液或分散液，填充所述打开的微杯。
7.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述着色剂溶液或分散液包括溶解或分散在载体溶剂中的染料或色素。
8.根据权利要求7所述的工艺，其中，所述载体溶剂是电介质溶剂或溶剂混合物。
9.根据权利要求7所述的工艺，其中，所述载体溶剂是普通有机溶剂或溶剂混合物。
10.根据权利要求9所述的工艺，其中，所述普通有机溶剂或溶剂混合物选自包括碳氢化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物的组。
11.根据权利要求7所述的工艺，进一步包括以下步骤：在所述步骤(ii)之前，去除所述有色溶液或分散液中的所述载体溶剂。
12.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述着色剂溶液或分散液是不同颜色的。
13.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述着色剂溶液或分散液是相同颜色的，但具有不同的光密度或浓度。
14.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述带电色素颗粒具有相同颜色，分散在透明且无色的电介质溶剂或溶剂混合物中。
15.根据权利要求2所述的工艺，进一步包括：利用比重不大于所述电泳液的比重的密封化合物，来顶部密封所述填充的微杯。
16.一种电泳显示器的制造工艺，所述电泳显示器包括填充有具有不同电泳特性的电泳液的微杯，其中，所述工艺包括以下步骤：
(i)利用具有不同电泳特性的添加剂溶液或分散液，以图案方式填充微杯；以及
(ii)利用包括分散在电介质溶剂或溶剂混合物中的带电色素颗粒的电泳液，以图案方式或非图案方式填充微杯。
17.根据权利要求16所述的工艺，其中，在所述步骤(ii)之前执行所述步骤(i)。
18.根据权利要求17所述的工艺，其中，通过印刷方法执行所述添加剂溶液或分散液的所述图案方式的填充。
19.根据权利要求18所述的工艺，其中，所述印刷方法是喷墨印刷。
20.根据权利要求17所述的工艺，其中，所述图案方式填充所述添加剂溶液或分散液包括：向微杯上层压或涂布正性光刻胶；有选择地打开预定区域中的微杯；以及利用预定电泳特性的添加剂溶液或分散液，填充所述打开的微杯。
21.根据权利要求17所述的工艺，其中，所述图案方式填充所述添加剂溶液或分散液包括：利用填充材料填充微杯；有选择地打开预定区域中的所述填充的微杯；从所述打开的微杯中去除所述填充材料；以及利用预定电泳特性的添加剂溶液或分散液填充所述打开的微杯。
22.根据权利要求17所述的工艺，其中，所述添加剂溶液或分散液包括溶解或分散在载体溶剂中的添加剂。
23.根据权利要求22所述的工艺，其中，所述添加剂是表面活性剂、保护胶体、聚合物、粘度调节剂、电荷控制剂、稳定剂、抗氧化剂、荧光材料、填充剂、或填充剂颗粒。
24.根据权利要求22所述的工艺，其中，所述载体溶剂是电介质溶剂或溶剂混合物。
25.根据权利要求22所述的工艺，其中，所述载体溶剂是普通有机溶剂或溶剂混合物。
26.根据权利要求25所述的工艺，其中，所述普通有机溶剂或溶剂混合物选自包括碳氢化合物、烷基酮、烷基酯、醇、醚、水、及其混合物的组。
27.根据权利要求22所述的工艺，进一步包括以下步骤：在步骤(ii)之前，去除所述添加剂溶液或分散液中的所述载体溶剂。
28.根据权利要求17所述的工艺，其中，所述带电色素颗粒分散在有色电介质溶剂或溶剂混合物中。
29.根据权利要求17所述的工艺，进一步包括：利用比重不大于所述电泳液的比重的密封化合物，来顶部密封所述填充的微杯。
30.根据权利要求2所述的工艺，其中，分部分执行所述填充，并且所述每个部分都具有双色系统。
31.根据权利要求30所述的工艺，其中，通过喷墨印刷执行所述填充步骤。
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