本发明涉及电泳显示器和使用电泳介质创建的变色材料领域。
背景技术：
1、从历史上看，电光显示器中的电泳显示介质是连续的，夹在控制电极之间。例如，当控制电极也是连续的时，可以切割所得的（可选的柔性）片状材料，以产生可以在光学状态之间进行电子切换的复杂设计（例如，e ink prism™）。可替代地，连续的电泳介质可以跨越多个电极，就像在有源矩阵电泳显示模块中的情况一样，其中连续的封装电泳介质层涂覆在有源像素电极矩阵上方。此类组件通常被纳入诸如亚马逊kindle®的电子阅读器中。可替代地，可以将连续的封装电泳介质层封装在密封的微单元中，并层压到有源矩阵背板上，就像e ink spectra™系列显示模块一样。此前，尚未公开过有意切割电泳介质的各部分以创建有意彼此分离的段，并且然后通过将彼此不接触的多个电泳段放置在相同的连续顶部和底部电极之间来形成显示器。
2、本发明涉及电光及相关设备以及生产此类设备的方法。本发明特别地（但不排他地）用于包含电泳介质的显示器。如应用于材料或显示器或设备的术语“电光”在本文以其在成像领域的传统含义使用，指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材料，通过向材料施加电场，该材料从其第一显示状态变为其第二显示状态。虽然光学特性通常是人眼可感知的颜色，但它可能是另一种光学特性，诸如光透射、反射、发光，或者在用于机器读取的显示器的情况下，在可见范围之外的电磁波长的反射率的变化的意义上是伪色。
3、术语“灰度状态”在本文以其在成像领域中的传统含义使用，是指像素的两个极端光学状态之间的状态，并不一定意味着这两个极端状态之间的黑白过渡。例如，下面引用的几项e ink专利和已公布的申请描述了电泳显示器，其中极端状态是白色和深蓝色，使得中间“灰度状态”实际上是淡蓝色。事实上，如前所述，光学状态的变化可能根本不是颜色变化。术语“黑色”和“白色”在下文中可用于指显示器的两个极端光学状态，并且应理解为通常包括非严格意义上的黑色和白色的极端光学状态，例如上述白色和深蓝色状态。术语“单色”在下文中可用于表示仅将像素驱动到其两个极端光学状态而没有介入中间灰度状态的驱动方案。
4、本文使用的术语“双稳态”和“双稳定性”具有本领域中的传统含义，是指包括具有在至少一个光学特性中不同的第一和第二显示状态的显示元件的显示器，并且使得在借助于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之后，在寻址脉冲终止之后，该状态将持续改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍，例如至少四倍。美国专利号7,170,670中显示，一些能够显示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中稳定，而且在其中间灰度状态中也稳定，并且一些其它类型的电光显示器也是如此。该类型的显示器被正确地称为“多稳态”而不是双稳态，尽管为了方便起见，本文可以使用术语“双稳态”来涵盖双稳态和多稳态的显示器。
5、已知有几种类型的电光显示器。一种类型的电光显示器是旋转双色构件类型，例如，如美国专利号5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467和6,147,791中所述（尽管该类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但术语“旋转双色构件”更准确，因为在上述一些专利中，旋转构件不是球形的）。此类显示器使用大量小体（通常是球形或圆柱形），该小体具有带有不同光学特性的两个或更多个部分，以及内部偶极子。这些物体悬浮在矩阵内充满液体的液泡中，液泡中充满液体，使得物体可以自由旋转。通过向其施加电场，将物体旋转到各种位置并改变通过观察表面看到的物体部分，可以改变显示器的外观。该类型的电光介质通常是双稳态的。
6、另一类型的电光显示器（其多年来一直是人们深入研究和开发的主题）是基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下通过流体移动。与液晶显示器相比，电泳显示器具有亮度和对比度高、视角宽、状态双稳态、功耗低的属性。然而，这些显示器的长期图像质量问题阻碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的颗粒容易沉降，导致这些显示器的使用寿命不足。
7、如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是可以使用气态流体来产生电泳介质；参见，例如，kitamura，t.，等人"electricaltoner movement for electronic paper-like display", idw japan, 2001, paperhcs1-1，以及yamaguchi，y.，等人"toner display using insulative particles chargedtriboelectrically", idw japan, 2001, paper amd4-4)。另见美国专利公开号2005/0001810；欧洲专利申请1,462,847；1,482,354；1,484,635；1,500,971；1,501,194；1,536,271；1,542,067；1,577,702；1,577,703和1,598,694；以及国际申请wo 2004/090626；wo2004/079442和wo 2004/001498。当介质以允许颗粒沉降的定向使用时（例如，在介质位于竖直平面中的标志中），此类基于气体的电泳介质似乎容易因颗粒沉降而出现与基于液体的电泳介质相同类型的问题。事实上，与基于液体的电泳介质相比，基于气体的电泳介质中的颗粒沉降似乎是一个更严重的问题，因为与液体相比，气态悬浮流体的黏度较低，从而使电泳颗粒更快地沉降。
8、转让给麻省理工学院 (mit)、e ink公司、e ink california, llc和相关公司或它们名下的大量专利和申请描述了封装和微单元电泳以及其它电光介质中使用的各种技术。封装的电泳介质包括许多微胶囊，每个微胶囊本身都包含含有流体介质中的电泳移动颗粒的内相，以及包围内相的胶囊壁。通常，微胶囊本身被固定在聚合物粘合剂内，以形成定位于两个电极之间的粘合剂层。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微胶囊内，而是被保留在载体介质（通常是聚合物薄膜）内形成的多个腔内。这些专利和申请中描述的技术包括：
9、(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利号7,002,728和7,679,814；
10、(b)微胶囊、粘合剂和封装工艺；参见例如美国专利号6,922,276和7,411,719；
11、(c)微孔结构、壁材料和形成微孔的方法；参见例如美国专利号 7,072,095和 9,279,906；
12、(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利号7,144,942和7,715,088；
13、(e)含有电光材料的薄膜和子组件；参见例如美国专利号6,982,178和7,839,564；
14、(f) 显示器中使用的背板、粘合剂层和其它辅助层及方法；参见例如美国专利号7,075,703、7,116,318、7,535,624、7,554,712、7,561,324、7,649,674、7,733,554、8,034,209、8,610,988和9,835,925；
15、(g)颜色形成和颜色调节；参见例如美国专利号7,075,502和7,839,564；
16、(h)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利号7,012,600和7,453,445；
17、(i) 显示器的应用；参见例如美国专利号7,312,784和8,009,348；以及
18、(j) 非电泳显示器，如美国专利号6,241,921和美国专利申请公开号2015/0277160中所述；以及显示器以外的封装和微单元技术的应用；参见例如美国专利号7,615,325和美国专利申请公开号2015/0005720和2016/0012710。
19、许多上述专利和申请认识到，封装电泳介质中离散微胶囊周围的壁可被连续相取代，从而产生所谓的聚合物分散电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体液滴和聚合物材料连续相，并且此类聚合物分散电泳显示器内的离散电泳流体液滴可被视为胶囊或微胶囊，即使没有离散胶囊膜与每个单独的液滴相关联；例如参见上述美国专利号6,866,760。因此，就本技术而言，此类聚合物分散电泳介质被视为封装电泳介质的子类。
20、一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微胶囊内，而是被保留在载体介质（通常是聚合物薄膜）内形成的多个腔内。参见例如美国专利号6,672,921和6,788,449，均已转让给sipiximaging, inc。
21、封装或微单元电泳显示器通常不会出现传统电泳装置的聚集和沉降故障模式，并且具有更多优点，诸如能够在各种柔性和刚性基板上印刷或涂覆显示器（“印刷”一词的使用旨在包括所有形式的印刷和涂覆，包括但不限于：预定量涂覆，诸如贴片模头涂覆、狭缝或挤压涂覆、滑动或级联涂覆、帘式涂覆；辊涂，诸如刮刀辊涂、正向和反向辊涂；凹版涂覆；浸涂；喷涂；弯月面涂覆；旋涂；刷涂；气刀涂覆；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热敏印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积；以及其它类似技术）。因此，所得显示器可以是柔性的。此外，由于可以印刷显示介质（使用各种方法），因此显示器本身的制造成本也不高。
22、电光显示器通常包括电光材料层和设置在电光材料层相对侧的至少两个其它层，这两个层中的一个是电极层。在大多数此类显示器中，这两个层都是电极层，并且一个或两个电极层被图案化以定义显示器的像素。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定义。可替代地，更常见的是，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，每个像素电极定义显示器的一个像素。在另一类型的电光显示器中，其旨在与触笔一起使用，在与显示器分开的打印头或类似的可移动电极中，与电光材料层相邻的层中只有一层包括电极，电光层相对侧上的层通常是保护层，旨在防止可移动电极损坏电光材料层。
技术实现思路
1、本发明提供包括电光材料图案化区域的显示器。电光材料通常是封装的电泳材料，即封装在胶囊、密封微单元阵列或分散在与电泳介质不混溶的聚合物中的电泳介质中。可替代地，封装的电光材料可以包括旋转粒子、液晶或电致变色材料。无论如何，图案化材料可以通过施加电场来改变光学状态，该电场通常在顶部透明电极和底部电极之间产生，该底部电极可以包括单个电极，或可以包括多个（例如分段）电极，或者可以包括可单独寻址的像素电极阵列，例如使用薄膜晶体管（tft）阵列。
2、本文还描述了使用双层释放层压电光介质以及模版制造此类显示器的方法。
3、一方面，电泳显示器包括设置在第一透光基板上的第一连续透光电极、设置在第二透光基板上的第二连续透光电极、设置在第一连续透光电极与第二连续透光电极之间的封装电泳介质的第一部分，以及设置在第一连续透光电极与第二连续透光电极之间的封装电泳介质的第二部分。在显示器中，封装电泳介质的第一部分不接触封装电泳介质的第二部分，并且在第一连续透光电极与第二连续透光电极之间施加电场导致封装电泳介质的第一部分和封装电泳介质的第二部分的光学状态的变化。在一些实施例中，封装电泳介质的第一部分包括第一类型的电泳粒子，而封装电泳介质的第二部分包括第一类型的电泳粒子。在一些实施例中，封装电泳介质的第一部分包括第一类型的电泳粒子，而封装电泳介质的第二部分包括第二类型的电泳粒子，并且第一和第二类型的电泳粒子具有不同的光学特性。在一些实施例中，封装电泳介质的第一部分和封装电泳介质的第二部分都包括一种以上的电泳粒子。在一些实施例中，封装电泳介质的第一部分封装在微胶囊中，并且微胶囊通过聚合物粘合剂结合在一起。在一些实施例中，微胶囊包括明胶或聚乙烯醇。在一些实施例中，聚合物粘合剂包括聚氨酯或丙烯酸酯。在一些实施例中，封装电泳介质的第一部分封装在微单元中并用聚合物密封层密封。在一些实施例中，微单元包括丙烯酸聚合物或(甲基)丙烯酸聚合物。在一些实施例中，显示器进一步包括设置在第一连续透光电极和第二连续透光电极之间的透光半导电粘合剂。在一些实施例中，透光半导电粘合剂包括掺杂有无机盐的聚氨酯。在一些实施例中，透光半导电粘合剂包括掺杂有浓度在2％(wt:wt)和0.05％(wt:wt)之间的无机盐的聚氨酯。在一些实施例中，透光半导电粘合剂将封装电泳介质的第一部分与封装电泳介质的第二部分分开。在一些实施例中，封装电泳介质的第一部分和封装电泳介质的第二部分分开至少5 mm的距离，这是在平行于第一连续透光电极和第二连续透光电极的情况下所测量的。
4、另一方面，制造电泳显示器的方法包括：提供设置在第一释放片与第一粘合剂层以及第二释放片与第二粘合剂层之间的封装电泳介质层；通过切割第一释放片、第一粘合剂层和封装电泳介质层来图案化封装电泳介质层以创建封装电泳介质的第一部分和封装电泳介质的第二部分；将封装电泳介质的第一部分和封装电泳介质的第二部分设置在设置于第一透光基板上的第一连续透光电极与设置于第二透光基板上的第二连续透光电极之间，使得封装电泳介质的第一部分不接触封装电泳介质的第二部分。在一些实施例中，透光半导电粘合剂设置在第一连续透光电极和第二连续透光电极之间，并将封装电泳介质的第一部分与封装电泳介质的第二部分分开。在一些实施例中，封装电泳介质的第一部分和封装电泳介质的第二部分分开至少5 mm的距离，这是在平行于第一连续透光电极和第二连续透光电极的情况下所测量的。在一些实施例中，图案化包括切割第二释放片和第二粘合剂层。在一些实施例中，图案化是使用激光、剪刀、刀或模具完成的。在一些实施例中，图案化步骤进一步包括创建封装电泳介质的剩余部分，并且该方法进一步包括从封装电泳介质层中移除封装电泳介质的剩余部分。
1.一种电泳显示器，包括：
2.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述封装电泳介质的第一部分(220)包括第一类型的电泳粒子(142)，并且所述封装电泳介质的第二部分(240)包括所述第一类型的电泳粒子(142)。
3.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述封装电泳介质的第一部分（220）包括第一类型的电泳粒子（142），并且所述封装电泳介质的第二部分（240）包括第二类型的电泳粒子（145），并且所述第一类型和第二类型电泳粒子（142、145）具有不同的光学特性。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电泳显示器，其中，所述封装电泳介质的第一部分（220）和所述封装电泳介质的第二部分（240）都包括一种以上的电泳粒子(142、145)。
5.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述封装电泳介质的第一部分(220)封装在微胶囊中并且所述微胶囊通过聚合物粘合剂结合在一起。
6.根据权利要求5所述的电泳显示器，其中，所述微胶囊包括明胶或聚乙烯醇。
7.根据权利要求6所述的电泳显示器，其中，所述聚合物粘合剂包括聚氨酯或丙烯酸酯。
8.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述封装电泳介质的第一部分(220)封装在微单元中并且用聚合物密封层密封。
9.根据权利要求8所述的电泳显示器，其中，所述微单元包括丙烯酸聚合物或（甲基）丙烯酸聚合物。
10.根据权利要求1所述的电泳显示器，进一步包括设置在所述第一连续透光电极和所述第二连续透光电极之间的透光半导电粘合剂(360)。
11.根据权利要求10所述的电泳显示器，其中，所述透光半导电粘合剂(360)包括掺杂有无机盐的聚氨酯。
12.根据权利要求11所述的电泳显示器，其中，所述透光半导电粘合剂(360)包括掺杂有浓度在2％(wt:wt)和0.05％(wt:wt)之间的无机盐的聚氨酯。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的电泳显示器，其中，所述透光半导电粘合剂(360)将所述封装电泳介质的第一部分(220)与所述封装电泳介质的第二部分(240)分开。
14.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述封装电泳介质的第一部分(220)和所述封装电泳介质的第二部分(240)分开至少5 mm的距离，这是在平行于所述第一连续透光电极和所述第二连续透光电极的情况下所测量的。
15.一种制造电泳显示器的方法，包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中，透光半导电粘合剂（360）设置在所述第一连续透光电极（340）与所述第二连续透光电极（310）之间，并将所述封装电泳介质的第一部分（220）与所述封装电泳介质的第二部分（240）分开。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述封装电泳介质的第一部分（220）和所述封装电泳介质的第二部分（240）分开至少5 mm的距离，这是在平行于所述第一连续透光电极（340）和所述第二连续透光电极（310）的情况下所测量的。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，图案化包括切割所述第二释放片(120)和所述第二粘合剂层(125)。
19.根据权利要求15或18所述的方法，其中，图案化是利用激光、剪刀、刀或模具完成的。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，图案化步骤进一步包括创建封装电泳介质的剩余部分(250)，并且所述方法进一步包括从所述封装电泳介质层(130)中移除所述封装电泳介质的剩余部分(250)。
