CN102385213A - 一种电泳显示装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电泳显示装置及其制备方法，该装置的电泳显示层包括多个基本显示单元，其特征在于，每一基本显示单元包含一组微池亚单元，每个微池亚单元由可在封装之后实现电泳显示液的灌注相互连通的微池构成，所述微池包含电泳显示液。该装置的制备方法是先将具有部分或全部相互连通的微池的电泳显示层与一个透明的公共电极面板以及带控制电路的控制电极面板进行封装，组成一个完整的微池阵列空盒，然后再将电泳显示液灌注到电泳显示层的微池中的方法。在技术上相对简单，容易实施，彻底地解决了微杯技术中的显示液混杂问题，另外，通过特定的电泳显示液的组合可以实现多种颜色和全彩色的显示。

Description

一种电泳显示装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电泳显示装置及其制备方法。

背景技术

与传统的平板显示技术相比，电泳显示具备能耗低、可弯曲，对比度高、高图象双稳性、可视性好、应用简单。结合了传统纸张和电子显示的优点，电泳显示是当前电子纸应用领域中最具潜力的技术。电泳显示技术大约在上世纪70年代提出，并逐步得到广泛重视。

美国的E ink公司发表了一系列的专利，包括以下专利如US6120588、US6652075、US6822782、US6982178、US7079305和US7230750等。其主要技术是将可以在外加电场下显示两种或者多种色彩的电泳显示液由微胶囊包覆起来，并在导电基材表面涂布有一层均匀的微胶囊薄层，然后将所制备的涂层与控制电路结合在一起得到电泳显示装置。该技术通过微胶囊包覆的方法较好地解决了电泳显示液的稳定性的问题，也容易得到一个均匀的电泳显示材料薄层，能够很好地实现两种或者数种色彩的显示以及得到这些色彩的中间状态。但是用这种技术来显示全彩色有很大的难度，主要在于如何将多种能够显示不同基本颜色的微胶囊均匀地、有序地分布在导电基材上，并且同时形成尺寸较小的像素单元。

美国的Sipix公司提出了一种微杯技术来实现电泳显示，如专利US6672921、US6751008和US6753067所述。Sipix公司的技术发展了一种连续生产微杯的方法，在微杯里灌注电泳显示液，然后再进行封装。这种技术可以很好地实现微杯的连续生产，也较好地解决了电泳显示液的稳定性问题。为了实现全彩色的显示，需要将不同的电泳显示液灌注在相邻的微杯里，从而形成一个基本的彩色显示单元。但是灌注电泳显示液后，在封装的过程中如何避免不同显示液的混杂有较大的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于以现有的电泳显示技术为基础，并结合现有的电子工业和其他行业的成熟技术，提供一种新的电泳显示装置的设计方案，可以在单一显示屏上直接实现多种颜色或者全彩色的图像文字显示。

如前所述，现有的电泳显示屏主要基于微胶囊或者微杯技术，微胶囊技术解决了电泳显示液的稳定性问题，但其很难用于实现全彩色显示。微杯技术既解决了电泳显示液的稳定性问题，也可以通过在相邻微杯灌注不同显示液而实现全彩色的显示，但其不能避免在封装过程中显示液混杂的问题。

在现有技术的基础上，本发明人提出了一种构思，即先将具有部分或全部相互连通的微池的电泳显示层与一个透明的公共电极面板以及带控制电路的控制电极面板进行封装，组成一个完整的微池阵列空盒，然后再将电泳显示液灌注到电泳显示层的微池中的方法，这样就有效地解决了显示液混杂的问题。

基于以上构思，本发明提供了一种电泳显示装置，具体技术方案如下：

一种电泳显示装置，其电泳显示层包括多个基本显示单元，其特征在于，每一基本显示单元包含一组微池亚单元，每个微池亚单元由可在封装之后实现电泳显示液的灌注相互连通的微池构成，所述微池包含电泳显示液。

优选的，所述微池亚单元在横向或纵向的一个方向或两个方向上彼此连通。这样的布局节省材料，并且使得灌注方式高效，省力。

所述相互连通的微池一端连有灌注装置，另一端连有导管。如果所有微池均灌注同一种电泳显示液，则可以将所有微池设置成彼此连通的，这样只需在所有微池的一端设置一个灌注装置，另一端设置一个导管。

所述单个微池的平面面积一般为1μm²-4×10⁸μm²，优选为25μm²-25×10⁴μm²，更优选为1×10²μm²-4×10⁴μm²，最优选为4×10²μm²-1×10⁴μm²。

所述单个微池的高度一般为1-1000微米，优选5-200微米，更优选10-100微米，最优选10-30微米。

所述每一微池亚单元中的微池之间的连接通道的宽度一般为1-100微米，优选2-50微米，更优选2-20微米。

所述单个微池的形状优选为菱形；所述微池的池壁由不导电或者导电率极低的材料构成，如玻璃、塑料、金属氧化物、或者其他合适的材料。

所述的透明的公共电极面板包括透明基材层和涂布在透明基材上的透明导电层，其中透明导电层材料可选自铟锡氧化物(ITO)，氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO₂)或氧化铟(In₂O₃)；而透明基材材料可选自PET、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氯乙烯。

所述控制电极面板包括基材层和导电层，其中导电层材料可选自锡氧化物(ITO)，氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO₂)或氧化铟(In₂O₃)、碳(C)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、薄膜晶体管(Thin Film Transistor)、有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistor)等等；而基材材料选自PET、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氯乙烯，环氧树脂、FR-4、玻璃等。控制电极面板优选玻璃基板的TFT和柔性基板的OTFT。

所述的控制电极面板上是由多组的次单元电极组成，作为一种具体的实施方式，每一个次单元电极能够对一个微池亚单元区域进行电压控制，或是对单个微池进行电压控制，根据显示的实际情况而定。一组的次单元电极组成一个单元电极，一个单元电极驱动一个显示单元，作为一种优选的实施方式，每一个次单元电极都能够独立进行电压的控制，包括电压的大小和驱动时间。

所述微池里的电泳显示液可以是一种单粒子体系，即只有一种带电的固体颜料颗粒分散在含有有机染料的溶剂中，固体颜料和染料具有不同的颜色。

所述微池里的电泳显示液也可以是一种双粒子或者多粒子体系，即至少有两种不同颜色的固体颜料粒子分散在溶液中。

在一个基本显示单元内，相邻的微池亚单元可以灌注同一种电泳显示液，也可以灌注不同种类的电泳显示液。

所述基本显示单元的一组微池亚单元，可以为四个微池亚单元，也就是可以灌注四种不同种类的电泳显示液。

所述显示单元里灌注有四种不同的电泳显示液的具体方案可以为：三种为由一种公共颜色的着色剂和一种与公共颜色着色剂颜色不同的基本颜色着色剂组成的电泳显示液，另一种为同时含有白色和黑色着色剂的电泳显示液，其中所述公共颜色的着色剂为白色着色剂或黑色着色剂。四种不同的电泳显示液里的着色剂的颜色组合可以分别为黑色/白色、红色/白色、蓝色/白色、和绿色/白色；还可以分别为黑色/白色、青色/白色、品红色/白色、和黄色/白色。

所述每个次单元电极的驱动电压可独立调节，可以通过调节电压的大小或电压的驱动时间，或者同时调节电压的大小和驱动时间，以此来改变对应微池区域电泳显示液的颜色灰度，来达到预期的显示颜色灰度。通过同一个基本显示单元下的各次单元电极控制的微池的颜色灰度，来调配出基本显示单元的颜色效果，最终由各个基本显示单元组成了整个显示画面。

本发明还涉及电泳显示装置的制备方法，其制备包括如下步骤：

(1)透明导电膜和透明基材层构成透明公共电极面板，在透明公共电极面板的导电膜一面涂布一层材料膜；

(2)将透明基板上的步骤(1)所述的材料膜制备成至少有同一微池亚单元中的各个微池彼此连通的微池阵列；

(3)基材层和导电层构成控制电路面板，在控制电极面板的导电层制备多个次单元控制电极，利用粘粘剂将该控制电极面板与步骤(2)所述的透明基板上的微池阵列层封装在一起，形成微池阵列盒；

(4)在步骤(3)所得微池阵列盒中注入电泳显示液，将微池阵列盒密封。

本发明的电泳显示装置在技术上相对简单，容易实施，彻底地解决了微杯技术中的显示液混杂问题，另外，通过特定的显示液的组合可以实现多种颜色和全彩色的显示。

附图说明

图1为电泳显示装置的横截面示意图；

图2为一种实施方式的电泳显示装置中多个微池的整体效果示意图；

图3为一种实施方式的电泳显示装置中部分微池放大后的示意图；

图4为一种实施方式的电泳显示装置的基本显示单元的示意图；

图5为显示装置的各个制作阶段的示意图，其中：

图5a为涂布了不导电或导电率极低的材料的透明基板层；

图5b为本发明的一种实施方式的凸式模具示意图；

图5c为本发明的一种实施方式的掩模版示意图；

图5d为本发明的一种实施方式的制备好的微池阵列的示意图；

图5e为本发明的一种实施方式的控制电极面板的示意图；

图5f为本发明的一种实施方式的灌注操作示意图。

具体实施方式

定义

本发明中的上下文中，术语“基本显示单元”，是指显示装置的整个显示平面区域划分为许许多多的小区域，每一个小区域显示出显示画面的其中一个小像素，以上所述的小区域就是基本显示单元。

术语“微池亚单元”，连通在一起的若干个微池组成了一个微池亚单元，一个微池亚单元下包含的微池数量根据实际的应用情况而定。

术语“次单元电极”，是指一个基本显示单元再分为若干个显示区域，每一个显示区域对应的控制面板上的一个小的控制电极，这个小的控制电极就叫次单元电极。

本发明的电泳显示装置的一种实施方式如图1所示，最上面一层为透明基材110，该材料可以是玻璃、其他无机透明材料或者透明塑料，包括但不限于聚酯(如PET：对苯二甲酸乙二酯)、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和其他透明的高分子材料。面板第二层为涂布在透明基材110上的一层导电的透明材料120，该材料包括并不限于氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO₂)、氧化铟(In₂O₃)和其他导电透明无机材料和导电透明高分子材料。110和120组成了公共电极面板，110和120材料的选择应根据电泳显示装置的应用来决定。在室外的固定装置上，可以优选涂布有ITO的玻璃板材，充分利用玻璃材料的透光性好、环境稳定性高的特点。在需要弯曲或折叠的场合下，优选涂布有ITO的塑料，更优选涂布有ITO的聚酯材料，再进一步优选涂布有ITO的PET。

130为电泳显示层，其另外一面为具有导电材料140的控制电极面板150。导电材料140可以为金属材料如金、银、铜、铝等、导电氧化物材料如ITO、ZnO、SnO₂、In₂O₃等和薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor)、有机薄膜晶体管OTFT(Organic Thin Film Transistor)等；面板150的材料可以为在工业和电子行业里使用的各种片材、板材和薄膜材料，例如各种塑料、陶瓷材料和复合材料。导电材料140可以通过现有的各种方法在面板150上制作需要的结构或器件，例如涂布、电镀、真空溅射、真空镀膜、刻蚀等其他工艺。控制电极面板优选的是玻璃基板的TFT和柔性基板的OTFT。

在导电材料层120和140之间封装有电泳显示层130，电泳显示层包括多组基本显示单元，每一基本显示单元包含一组微池亚单元，每个微池亚单元由彼此连通的微池构成，不同亚单元内灌注有相同或不同颜色的电泳显示液，微池由池壁131围成。池壁131的材料应为完全不导电或者导电率极低的材料，如玻璃、塑料、金属氧化物、或者其他合适的材料。单个微池的形状可以有多种选择，包括但并不限于正方形、长方形、菱形、三角形、六边形、八边形、圆形、椭圆形、球形、椭球形。微池应选择合适的形状使得池壁所占的面积在整个显示屏里最小化，尽量增加显示屏的有效显示面积。

图2是一种微池方案的总体效果示意图，图中的黑色线条代表了微池的池壁，每一个菱形区域代表了一个微池，此方案将微池设计成菱形，使池壁所占面积较小，有效地增加了显示屏的有效显示面积。同时图2只是示意了一定面积的微池方案，微池区域的大小取决于实际的应用，应与实际电泳显示装置的显示面积相当。

图3是一小块电泳显示微池的放大示意图，即图2中虚线框所示位置。同图2类似，图3中的微池形状为菱形，如前所述，微池的形状可以是任意一种形状。为了方便解释微池的设计方案，图3只包括了数目极其有限的几个微池。实际电泳显示屏的微池数目可能会远大于图3所示意的数量，具体的数量取决于实际的电泳显示屏的尺寸。如图3所示，相邻的两个微池(例如微池311和微池312)之间可能会有一个狭窄的通道321互相连接使微池连通。互相连通的微池组成一个亚单元，如图3中的微池311、312、313和314就组成了一个微池亚单元。相邻显示单元的微池亚单元可以在纵向上相互连通，例如由微池311、312、313和314组成的微池亚单元与相邻的纵向的下一个显示单元的微池通过一个狭窄的通道321连接在一起。这样，显示屏内的同一纵向的微池都通过通道321相互连接起来，随后通过灌注步骤，灌注同一种电泳显示液。但是不同纵向的微池可能属于不同的显示单元，在驱动的过程中由控制电路单独驱动。相邻的微池在显示的时候有可能显示不同的显示状态，也有可能被驱动成相同的颜色，这完全取决与显示的需要。

在微池阵列封装以后，每一列微池的一端有一个较长的导管322用于在灌注电泳显示液的时候释放空气和多余的电泳显示液，在另一端连接有用于灌注电泳显示液的灌注装置323。图3中只是列举了一个显示单元的微池，实际上显示屏内导管322和灌注装置323之间的微池的数目会远远多于图3所列示的微池。在制造显示屏的时候，应尽量将灌注装置设计在这个显示屏的同一个边缘，有利于灌注电泳显示液。通过现有技术如毛细管、微小尺寸的针头、液晶显示屏灌浆设备等设备将需要灌注的电泳显示液通过灌注装置323注入到微池里；在外加压力和液体在微池里因表面张力而产生的毛细作用力的共同作用下使电泳显示液充满相互连通的所有微池。同时微池里原有的空气和多余的电泳显示液通过导管322排出，也可以通过外加真空的办法加速这一灌注过程。在灌注完成之后，用密封胶或是热压密封方式等方式，将导管322和灌注装置323封住，防止电泳显示液的流失和空气的进入。

在一个亚单元内部的所有微池里应灌注同种电泳显示液，相邻的亚单元可以灌注不同颜色的电泳显示液，也可以灌注相同颜色的电泳显示液。在图3中相邻的微池亚单元灌注有四种不同颜色的电泳显示液，这只是列举的一个例子，实际的电泳显示屏的电泳显示液的颜色种类一般为四种，也可根据需要改为一种，两种，三种，或者甚至更多种类。具体的电泳显示液的颜色的种类和颜色的组合应根据实际应用的需要来决定。

在实际微池的平面布局时，单个微池(例如微池311或微池312)的尺寸(这里所述的尺寸是指微池的平面大小，而不是微池介于面板120和140之间的高度)可能由许多因素决定。单个微池的尺寸不宜太大。太大的微池一方面会限制电泳显示屏的分辨率，从而影响最终的显示效果；另一方面大尺寸的微池会影响固体颜料颗粒在电泳显示液里的稳定性，进而影响显示屏的长期显示效果和寿命。这是由于在大尺寸的微池里填充有相对较大体积的电泳显示液，会导致在单个微池里的固体颜料颗粒数量较多。即使采用了多种物理和化学的方法提高固体颜料颗粒在电泳显示液里的分散稳定性，固体颗粒依然会因受重力影响而缓慢沉降从而影响显示效果。如果沉积在一起的固体颗粒数目有限，那么它们在外加电场的驱动下会比较容易重新移动并分散到电泳显示液里，不会对显示效果有太大的影响。但是如果沉积在一起的固体颗粒数目太多，即使在外加电场的作用下，也难以使全部的固体颗粒重新分散到液相中，从而造成实际显示的颜料颗粒数量不够而影响最终的显示效果。然而，另一方面，研究表明，采用过小的微池尺寸并不会显著提高固体颗粒在液相中的稳定性，而且会大幅度增加显示器面板的制造成本和周期。经研究表明，单个微池的平面面积一般为1μm²-4×10⁸μm²，优选为25μm²-25×10⁴μm²，更优选为1×10²μm²-4×10⁴μm²，最优选为4×10²μm²-1×10⁴μm²。

与微池的尺寸类似，微池的高度(这里微池的高度对应于面板120和140之间的距离)也受多种因素的影响。如果微池的高度太高，电泳显示液里的固体颜料颗粒在外加电场的驱动下从一侧面板移动到另一侧的面板需要时间较长，从而影响电泳显示屏的颜色变化的响应速度。但过小的微池高度会使得在单位面积里的颜料颗粒数目不足，不能完全掩盖电泳显示液里的另外一种颜色，导致显示屏的色彩不够纯正和鲜亮。经研究表明，单个微池的高度应在1-1000微米的范围内，优选5-200微米，更优选10-100微米，最优选10-30微米。

在设计电泳显示装置的时候，也应该选择合适的相邻微池之间的通道321的宽度。为了使电泳显示液在被灌注到显示屏的时候能顺利通过通道321，进入亚单元里所有的微池，不会引起堵塞，通道321应该有足够的宽度。但通道321的宽度也不宜太大。如果通道过宽，会造成相邻微池里的电泳显示液和固体颜料颗粒互相流通，因此有可能会造成某些微池内的颜料颗粒浓度偏高，而其他的微池里的固体颜料颗粒数目偏少，使得同一个亚单元内的微池里的电泳显示液不均匀，有可能导致电泳显示屏的色彩不均匀，影响最终的显示效果。经研究表明，通道321的宽度应在1-100微米的范围内，优选2-50微米，更优选2-20微米。

微池里灌注的电泳显示液为现有技术所通常使用的，可以参考本发明人在申请号为CN101082752B和CN101738814A中所公开的内容。电泳显示液可包括多种成分，但至少包括一种非极性或低极性溶剂和一种表面带有一定数目电荷的固体颜料颗粒。在外加直流电场的影响下带电的颜料颗粒可以在溶剂中朝某一个特定的方向运动。为了控制颜料颗粒在溶剂中的稳定性和电泳特性，电泳显示液里还包括其他次要成分，如蓝色染料Blue AHF(美国UnitedColor公司)等有机染料，如聚醚改性三硅氧烷、Span 80(美国Aldrich公司)等表面活性剂，如BYK 164(德国毕克化学公司)等粒子分散剂，如OLOA 11000等粒子电荷控制试剂，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚异丁烯等粘度调节试剂或其他成分。

电泳显示液的溶剂可以是各种非极性或低极性的有机溶剂或它们的混合物，包括各种芳香烃类但并不限于甲苯、苯、二甲苯，各种直链和支链的碳氢化合物但并不限于壬烷、葵烷、Isopar系列溶剂、Norpar溶剂或者其他烷烃类溶剂，各种卤代烃但并不限于氯仿、四氯化碳，各种环烃但并不限于环己烷，以及其他溶剂。溶剂应选取高沸点、低挥发性、低粘度、低毒性的有机液体，优选各种直链和支链的碳氢化合物，更优选Isopar和Norpar系列的碳氢化合物。

电泳显示液里的固体颜料颗粒可分为无机颜料粒子和有机颜料粒子，无机颜料包括但并不限于二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、氧化铁、二氧化锌、氧化铜、氧化铅、碳黑、硅酸盐、钛黄、铬黄、铅铬绿、锰紫、铁蓝、钴蓝、锌白、镉黄、镉红、硫酸钡、钼橙、群青、天青蓝、翡翠绿、翠绿等；有机颜料包括但不限于有机黄色颜料(颜料黄174、联苯胺黄、坚牢黄FGL、汉沙黄R)、有机橙色颜料(联苯胺橙、颜料橙5)、有机蓝色颜料(群青蓝、蒽醌蓝)、有机红色颜料(苝红、永固枣红FRR、甲苯胺紫红)等。

为了防止粒子之间由于相互吸引而絮凝造成显示液的不稳定，可以通过物理或者化学的方法对颜料颗粒的表面进行改性来提高其在溶剂中的稳定性。物理的方法包括但不限于在显示液中加入高分子稳定剂或者表面活性剂，如分散剂NNO、烷基苯磺酸钠、Solsperse 26000(英国ICI公司)，使其吸附于粒子表面，从而使粒子之间产生斥力来提高粒子在溶液中的分散稳定性。化学的方法包括但不限于将高分子链以共价键的方式连接在颜料颗粒的表面，提高其在溶液中的分散稳定性，如将聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或者其他高分子接枝在颜料颗粒表面来提高颜料颗粒在溶液中的稳定性。

电泳显示液包括但不限于单粒子体系和双粒子体系。在单粒子体系里只有一种带电的固体颜料颗粒分散在含有有机染料的溶剂中，固体颜料和染料具有不同的颜色。在通电的情况下固体颜料粒子可以运动到显示的一侧，显示屏因此表现为固体颜料的颜色；颜料颗粒也可以移动到显示屏的背面，显示屏则呈现出有机染料的颜色。双粒子体系里有两种不同颜色的固体颜料粒子分散在溶剂中，在通电的情况下显示屏呈现出其中一种颜料粒子的颜色；在改变电场的情况下也可以让显示屏呈现另一种颜料粒子的颜色。

在本专利所发明的电泳显示装置里，所有的微池里可以灌注同一种电泳显示液，在这种情况下，面板只能实现电泳显示液里的着色剂(包括颜料和染料)的颜色以及由这些着色剂的颜色混合而产生的衍生颜色的显示。例如面板里的微池灌注有一种含有白色和黑色着色剂的电泳显示液，面板就能实现一种全白色或者全黑色的显示状态，以及介于白色和黑色之间的各种灰色。以上只是列举了一种电泳显示液来帮助阐述本专利，但并不意味着本专利所涉及的面板只能灌注含有白色和黑色着色剂的电泳显示液。在微池里可以灌注任何一种电泳显示液，来满足实际应用的需求。

在本专利所发明的电泳显示装置里，不同的微池亚单元里也可以灌注有不同的电泳显示液，即每种电泳显示液里包含有不同颜色的着色剂，从而实现多种颜色或者全彩色的显示。以下将具体阐述如何利用本专利所发明的显示面板，结合电泳显示的技术来实现全彩色的显示。

在当前的实际应用中，全彩色可通过三种基本颜色的组合或者更多种颜色的组合来实现。例如液晶显示屏是通过红色(Red)、绿色(Green)、蓝色(Blue)三种颜色的不同组合来表达其他颜色的，即RGB体系；在彩色打印和印刷技术中，三种基本颜色是青色(Cyan)、品红(Magenta)和黄色(Yellow)，即CMY体系。在电泳显示屏里，基本色可以采用RGB体系，也可以采用CMY体系，或者其他色彩体系。从颜色的基本原理出发，电泳显示技术类似于彩色打印或印刷技术。因此彩色电泳显示屏可以选择CMY系列，即采用青色、品红和黄色为三种基本颜色。以下文字以CMY体系为基础具体阐述了如何实现全彩色的电泳显示，但是这并不意味者本专利只局限于CMY体系。在实际应用中，本专利所发明的电泳显示面板可以采用任何一种色彩体系，包括但不局限于RGB体系和CMY体系；具体的基本色的选择应根据实际应用的要求和电泳显示液里所含有的着色剂的种类来决定。

电泳显示面板的微池里可以灌注三种不同的电泳显示液来实现CMY基本颜色，每种显示液里含有其中一种颜色的着色剂再加上一种公共颜色(白色或黑色)的固体颜料粒子或有机染料。在本发明中，为了较好地提供白色和黑色，还可以增加一种黑/白电泳显示液。虽然更多种类的颜色组合可以提供更加丰富的颜色和宽广的色谱，但是在电泳显示的实际应用中这会显著增加色彩控制软件的工作量和控制电路的复杂程度，同时也会增加电泳显示材料的制备难度和生产流程。因此本发明优选四种电泳显示液的组合来实现全彩色的电泳显示，更优选分别含有CMY三种基本色与另外一种公共颜色的电泳显示液加上黑/白电泳显示液的组合，进一步优选C/W(青/白)、M/W(品红/白)、Y/W(黄/白)和K/W(黑/白)电泳显示液的组合。

在本发明的一种实施方式中，四种电泳显示液分别被灌注在相邻的四个微池亚单元里，如图3所示。图3提供了12个微池亚单元的放大图，每个亚单元里的微池相互连通并且灌注有同一种电泳显示液；每四个相邻的亚单元分别灌注不同的电泳显示液，并组成一个完整的基本显示单元。整个显示装置的平面显示区域由不断重复的基本显示单元构成；每一个基本显示单元包括灌注有四种不同颜色的电泳显示液的微池亚单元，这四种不同颜色的亚单元的顺序可以是任何一种组合。

控制电极面板上的控制电极是现有技术中的常用技术，其可以通过使带电颜料粒子移动来改变显示屏显示的颜色，如中国专利CN100437714C和CN101373581所公开的内容。本发明的一种实施方式中，在下层控制电极面板上与每个微池(或是每一个微池亚单元)所对应的位置有一个独立的次单元电极，每个控制电极的尺寸与微池(或是微池亚单元)的尺寸相当，并且每个控制电极能独立施加电压从而控制微池(或是微池亚单元)的颜色状态。在控制显示效果的时候，相邻的四个灌注有不同颜色的电泳显示液的微池亚单元411、412、413和414组成一个如410所示的基本显示单元，如图4所示。

本发明设计的电泳显示屏可以通过分别控制单个微池颜色(或是每一个微池亚单元)的方法来达到多种色彩和全彩色显示的目的。当指定的基本显示单元需要显示三种基本色彩中的一种颜色的时候，只需将含有该色彩的电泳显示液的微池驱动至这种颜色的饱和状态，其他微池显示白色即可。如图4所示，当微池亚单元411、412、413和414中分别灌注有M/W(品红/白)、C/W(青/白)、Y/W(黄/白)和K/W(黑/白)电泳显示液，将微池亚单元411中的全部微池驱动至品红色(Magenta)的状态，其它微池亚单元412、413和414中的微池全部驱动至白色状态，这个基本显示单元的总体色彩则为品红色。青色和黄色的显示可以通过类似的方法实现。白色的显示则更为简单，只需将所有次级单元驱动至白色的状态即可。黑色则可以通过将四个微池亚单元411、412、413和414中的所有微池驱动至白色的相反状态，即四个微池亚单元分别呈现品红色、青色、黄色和黑色，这时基本显示单元由于颜色叠加的作用在宏观上呈现黑色。其它复合色彩的显示需要涉及到比较复杂的驱动方式的组合。又比如，当微池亚单元412和413的C/W(青/白)和Y/W(黄/白)两种电泳显示液所在的微池在同一时间分别驱动到青色和黄色的状态，同一基本显示单元的其它两个微池亚单元411和414驱动到白色的状态，整个基本显示单元则由于青色和黄色的叠加作用在宏观上呈现绿色。其他色彩可以通过类似的相邻微池亚单元颜色的组合来实现。

以TFT或OTFT的控制电极面板为例进行说明，但本发明不仅限于TFT或OTFT控制电极。根据电泳显示液的灰度与驱动的电压的大小或驱动时间有关系，在相同电压下，如一般采用±15V电压，电泳显示液随着驱动时间的变化，灰度会发生相应的变化，利用驱动时间上的变化，可以产生不同的灰度。进行驱动黑白电泳显示液，先给控制电极面板上的次单元电极输入电压，电泳显示液直到显示白的状态，即刷屏，然后再输入反向电压，随着驱动时间的变化，黑色灰度会逐渐增加，直到一个饱和的状态，全黑，这个时间为Ts。如果将这种电泳液的灰阶分为8个灰阶，简单地，在驱动电压15V，将每个灰阶的驱动时间为(n-1)*Ts/(8-1)，n是表示第n个灰阶。即n＝8时，表示驱动到全黑。其它的彩色电泳显示液，也可以利用此方法。如品红/白的电泳显示液，先进行刷屏，即先驱动到全白状态，再进行反向电压，第n个灰阶对应的输入驱动时间即是(n-1)*Ts/(8-1)。这样不同电泳显示液的不同灰阶的组合，可组合出许多的彩色。

进行灰级驱动的方法也可以参考专利CN101430864A驱动双稳态电光显示器的方法。TFT或OTFT可以输出+15V、-15V和0V的电压，而公共电极面板上的电压为0V。已经发现，将像素从不同等级之间的切换所需要的驱动电压波形是不一样的，如颜色灰度从等级1改变为等级0，与从等级1改变到等级2所需要的电压波形是不一样的，而且不同颜色灰度切换到相同的颜色灰度所需的驱动电压波形也可能不一样。

如颜色灰度从等级0改变到等级1的驱动波形：

第1帧

第2帧

第3帧

第4帧

第5帧

驱动电压(V)

15

0

15

-15

-15

从等级2改变到等级1的驱动波形：

	第1帧	第2帧	第3帧	第4帧	第5帧
						驱动电压(V)	15	15	0	-15	-15

这上面二个表中驱动电压都是控制电极面板上输出的驱动电压，公共电极电压为0V。所以需存储包含转变所需的电压波形的数据查找表，通过数据查找表，找出相关的数据，进行目标颜色变度的驱动。通过精确控制每个微池(或是每一个微池亚单元)的驱动电压波形，可以实现单个微池的颜色的不同色度和灰度的变化。通过各微池亚单元之间颜色的叠加作用，可以在单个基本显示单元里呈现出多种颜色的总体效果，进而实现整个电泳显示屏全彩色显示的最终目标。

结合附图5各图，说明本发明的电泳显示装置的形成过程：

首先，在透明导电基板上涂膜：

如图5a所示，在带导电膜520的透明玻璃基板或塑料基板510上，通过涂布的方式(包括但不限于：预行计量涂敷，如片模涂层、狭缝或挤压涂敷、滑动或层叠涂敷、幕式淋涂；辊涂，如辊衬刮刀辊涂，浸渍涂布，喷涂，旋涂，刷涂；丝网印刷工艺；喷墨印刷工艺以及其它类似技术)，将不导电或导电率极低的材料530，均匀涂在基板的导电膜一侧，这些材料可以是热塑性树脂、热固性树脂、或其前体的组合物，如环氧丙烯酸酯、聚氨丙烯酸酯的组合物，膜厚为1-1000微米，优选5-500微米，更优选10-500微米，最优选10-100微米；也可以涂可辐射固化材料膜，如丙烯酸酯化的氨基甲酸乙酯低聚物、丙二酚型环氧树脂等，根据需要选择，膜厚度为1-1000微米，优选5-200微米，更优选10-100微米，最优选10-30微米。

然后，制备微池阵列；

当基板涂有热塑性树脂、热固性树脂、或其前体的组合物时，采用凸印的方法制作微池阵列：

通过刻蚀、雕刻或电铸的方法，依照要制备的微池阵列的形状，制作出了凸式模具，例如图5b所示的凸式模具540。

用基板的涂好热塑性树脂、热固性树脂或其前体物的一侧，压在凸式模具上，在高于所用热塑性树脂、热固性树脂或其前体物层的玻璃化转变温度的条件下，用凸式模具对树脂材料层进行模压，冷却后，模具与树脂材料层分开，制成例如图5d所示的微池阵列。

当基板涂有可辐射固化材料时，可以采用光刻的方法制作微池阵列：

通过按照微池阵列形状定做的例如图5c所示掩膜版590，用紫外线或其它形式的辐射将涂布在透明导电基板上的导电膜上的可辐射固化材料，直接进行曝光、显影来制作例如图5d所示的微池阵列。

当电泳显示层包含灌注装置以及导管等设置时，则制备的微池阵列也要包含该些设置，如图5d所示的几组微池两端设置的灌注装置552和导管551。

紧接着，制作微池阵列盒：

控制电路面板基板上具备多个次单元控制电极，这些次单元电极可以是TFT或是OTFT。在由基板和次单元电极组成的控制电极面板上涂上粘贴剂，粘贴剂可以是压敏粘贴剂、热熔粘贴剂、辐射固化粘贴剂等。将微池阵列覆盖在控制电极面板上，微池的一侧朝向控制电极面板的粘贴剂一侧，通过层压的方式，将微池阵列与控制电极面板粘贴在一起，制成微池阵列盒。

考虑到多种的电泳显示液的灌注，灌注装置优选进行错位设计，并且，灌注同种电泳液的灌注装置设计在同一水平线上，如图5f所示，这样的设计，有利于增加灌注装置的开口大小，也方便同种电泳液的灌注。

最后，在微池阵列中灌注电泳显示液：

例如图5f所示，通过现有技术如毛细管、微小尺寸的针头、液晶显示屏灌浆设备等设备将需要灌注的电泳显示液通过灌注装置552注入到微池里；在外加压力和液体在微池里因表面张力而产生的毛细作用力的共同作用下使电泳显示液充满同一亚单元内所有的微池。如果整个显示装置只灌注一种电泳液，则只需将微池阵列盒的灌注装置端完全浸入到电泳显示液中，保持导管裸露在空气中，通过毛细作用就可以将电泳显示液灌注在微池中。同时微池里原有的空气和多余的电泳显示液通过导管551排出，也可以通过外加真空的办法加速这一灌注过程。在灌注完成之后，用密封胶或是热压密封方式等，将导管551和灌注装置552封住，防止电泳显示液的流失和空气的进入。

实施例

下面举例说明具体设计实例。所举的实例只是用于帮助阐述这个专利，并不意味着本发明局限于所列举的实例。

实施例1：

一、电泳显示装置的制备

1通过凸式模具制作微池阵列

在带ITO构成的导电膜的透明玻璃基板上，通过辊衬刮刀辊涂的方式，将包括环氧丙烯酸酯、聚氨丙烯酸酯的组合物，均匀涂在基板的导电膜一侧，膜厚25微米。

通过刻蚀的方法，依照微池阵列的形状制作出了凸式模具，其中，每个微池亚单元具有4个相互连通的微池，仅同一纵列的微池亚单元之间相互连通，而横向相邻的微池亚单元之间不连通，相互连通的微池一端具有一灌注端，另一端具有导管端。

用涂好树脂材料的基板一侧，压在凸式模具上，在60℃条件下，用凸式模具对树脂材料进行模压，冷却后，模具与树脂材料分开，制成微池阵列550。

2微池阵列盒的制作

如图5e所示，控制电路面板基板560上制作多个次单元控制电极570，从而组成控制电极面板，这些次单元电极可以是TFT或是OTFT，每个次单元电极分别与一个微池亚单元相对应，尺寸相当，并可以独立控制该微池亚单元的电压。在由基板560和次单元电极570组成的控制电极面板上涂上压敏粘贴剂580。将微池阵列覆盖在控制电极面板上，微池的一侧朝向控制电极面板的粘贴剂一侧，通过层压的方式，将微池阵列与控制电极面板粘贴在一起，制成微池阵列盒。

3灌注电泳显示液

如图5f所示，采用带有针嘴的灌注管，将针嘴对准需灌注同种电泳显示液的灌注装置，将电泳显示液输入到灌注装置上，通过毛细作用力注入到微池里。同时微池里原有的空气和多余的电泳显示液通过同一纵列的微池亚单元一端的导管551排出。在灌注完成之后，用密封胶，将导管551和灌注装置552封住，则完成整个电泳显示装置的制作。

二、电泳显示装置的显示

该电泳显示装置中灌注了四种通过已知方法配制的显示液，即参考图4，411～M/W(品红/白)、412～C/W(青/白)、413～Y/W(黄/白)和414～K/W(黑/白)，由此相邻的四个微池亚单元组成了一个电泳显示单元。并且，以图4中的一个电泳显示单元为例，通过调节控制面板上的各个次单元电极的电压，以控制对应的微池亚单元中的电泳显示液至特定颜色，从而使得每个电泳显示单元总体呈现某种颜色。具体的控制电压和显示的颜色组合见下表。

试验证明，利用该电泳显示装置能够实现全彩色显示，并且颜色没有混杂。

Claims (29)

1.一种电泳显示装置，其电泳显示层包括多个基本显示单元，其特征在于，每一基本显示单元包含一组微池亚单元，每个微池亚单元由能够在封装之后实现电泳显示液的灌注相互连通的微池构成，所述微池包含电泳显示液。

2.一种电泳显示装置的制备方法，包括如下步骤：

(1)透明导电膜和透明基材层构成透明公共电极面板，在透明公共电极面板的导电膜一面涂布一层材料膜；

(2)将透明基板上的步骤(1)所述的材料膜制备成至少有同一微池亚单元中的各个微池彼此连通的微池阵列；

(3)基材层和导电层构成控制电路面板，在控制电极面板的导电层制备多个次单元控制电极，利用粘粘剂将该控制电极面板与步骤(2)所述的透明基板上的微池阵列层封装在一起，形成微池阵列盒；

(4)在步骤(3)所得微池阵列盒中注入电泳显示液，将微池阵列盒密封。

3.如权利要求1所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微池亚单元在横向或纵向一个方向或两个方向上彼此连通。

4.如权利要求1、2或3所述的装置或方法，其特征在于，所述相互连通的微池一端连有灌注装置，另一端连有导管。

5.如权利要求1所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述单个微池的平面面积一般为1μm²-4×10⁸μm²，优选为25μm²-25×10⁴μm²，更优选为1×10²μm²-4×10⁴μm²，最优选为4×10²μm²-1×10⁴μm²。

6.如权利要求1所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述单个微池的高度为1-1000微米，优选5-200微米，更优选10-100微米，最优选10-30微米。

7.如权利要求1所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每一微池亚单元中的微池之间的连接通道的宽度为1-100微米，优选2-50微米，更优选2-20微米。

8.如权利要求1所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微池的池壁由不导电或者导电率极低的材料构成。

9.如权利要求1所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述单个微池的形状为正方形、长方形、菱形、三角形、六边形、八边形、圆形、椭圆形、球形、椭球形，优选为菱形。

10.如权利要求1所述的电泳显示装置，其特征在于，在电泳显示层一侧还包括透明的公共电极面板，所述透明的公共电极面板包括透明基材层和涂布在透明基材上的透明导电层。

11.如权利要求2所述的方法或权利要求10所述的装置，其特征在于，所述透明的公共电极面板的透明导电层材料选自铟锡氧化物，氧化锌、二氧化锡或氧化铟。

12.如权利要求2所述的方法或权利要求10所述的装置，其特征在于，所述透明的公共电极面板的透明基材材料选自PET、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氯乙烯。

13.如权利要求2所述的方法或权利要求10所述的装置，其特征在于，所述透明的公共电极面板为涂布有ITO的玻璃板材。

14.如权利要求2所述的方法或权利要求10所述的装置，其特征在于，所述透明的公共电极面板为涂布有ITO的塑料，更优选涂布有ITO的聚酯材料，再进一步优选涂布有ITO的PET。

15.如权利要求10所述的电泳显示装置，其特征在于，在电泳显示层另一侧还包括控制电极面板，所述控制电极面板包括基材层和导电层。

16.如权利要求2所述的方法或权利要求15所述的装置，其特征在于，所述控制电极面板的基材材料选自PET、尼龙、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氯乙烯，环氧树脂、FR-4、玻璃。

17.如权利要求2所述的方法或权利要求15所述的装置，其特征在于，所述控制电极面板的导电层材料选自锡氧化物(ITO)，氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO₂)或氧化铟(In₂O₃)、碳(C)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor)、有机薄膜晶体管OTFT(Organic Thin Film Transistor)。

18.如权利要求2所述的方法或权利要求15所述的装置，其特征在于，所述控制电极面板的基板为玻璃基板的TFT或柔性基板的OTFT。

19.如权利要求2所述的方法或权利要求15所述的装置，其特征在于，所述的控制电极面板上的控制电极由多组次单元电极组成，每一个次单元电极设置成能独立对一个微池亚单元区域或一个微池进行电压控制的结构，一组的次单元电极组成一个基本显示单元的控制电极。

20.如权利要求19所述的装置或方法，其特征在于，所述控制电极的每一个次单元电极设置成能够独立控制电压的大小和驱动时间的结构。

21.如权利要求1、10或15所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电泳显示液是一种单粒子体系，即只有一种带电的固体颜料颗粒分散在含有有机染料的溶剂中，固体颜料和染料具有不同的颜色。

22.如权利要求1、10或15所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电泳显示液是一种双粒子或者多粒子体系，即至少有两种不同颜色的固体颜料粒子分散在溶液中。

23.如权利要求1、10或15所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基本显示单元包含四组微池亚单元。

24.如权利要求1、10或15所述的装置或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相邻的微池亚单元内灌注有同一种电泳显示液或者分别灌注不同种类的电泳显示液。

25.如权利要求24所述的装置或方法，其特征在于，所述相邻的微池亚单元的灌注装置错位设计，并且，灌注同种电泳显示液的灌注装置设计在同一水平线上。

26.如权利要求23所述的装置或方法，其特征在于，所述显示单元里灌注有四种不同的电泳显示液，其中三种为由一种公共颜色的着色剂和一种与公共颜色着色剂颜色不同的基本颜色着色剂组成的电泳显示液，另一种为同时含有白色和黑色着色剂的电泳显示液。

27.如权利要求26所述的装置或方法，其特征在于，所述公共颜色的着色剂为白色着色剂或黑色着色剂。

28.如权利要求26所述的装置或方法，其特征在于，所述四种不同的电泳显示液里的着色剂的颜色组合分别为黑色/白色、红色/白色、蓝色/白色、和绿色/白色。

29.如权利要求26所述的装置或方法，其特征在于，所述四种不同的电泳显示液里的着色剂的颜色组合分别为黑色/白色、青色/白色、品红色/白色、和黄色/白色。

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