发明领域

本发明涉及电泳显示器，特别涉及制造包含明确定义的形状、 尺寸、和纵横比的盒的显示器件的制造方法和工艺，用分散在溶剂 中的带电颜料微粒填充该盒。所披露的方法包括在感光支撑网上进 行同步光刻法曝光、用辊对辊方法制作电泳显示器。

与本发明相关的背景技术

电泳显示器是一种非发射性的装置，基于电泳现象影响悬浮在 溶剂中的带电颜料微粒的原理。这种显示器普通型首次于1969年提 出。电泳显示器的典型构成包括一对相对放置，用预先确定两电极 板之间距离的间隔物进行空间分隔的板状电极。通常其中的一个电 极板是透明的。两极板之间封装有着色溶剂和悬浮的带电颜料微 粒。

当在二电极之间施加一电压差时，由于受到带有与颜料微粒极 性相反电荷极板的吸引，颜料微粒将迁移至该侧。因而可以通过极 板选择性带电，使通过透明极板看到的颜色为溶剂的颜色或颜料微 粒的颜色。改变极板极性，颜料微粒会向相对的极板迁移，从而显 现相反的颜色。不同的过渡色(灰色梯度)是由透明极板处的过渡 的颜料密度决定，可通过控制电压和充电时间来获得。

电泳显示器相对其它类型的平板显示器的优势之一，是其耗电 量非常低。这一突出优点使得电泳显示器特别适合便携式和电池供 电设备，例如笔记本电脑、移动电话、个人数字辅助装置、便携式 电子医疗和诊断装置、全球定位系统装置等。

为了避免不希望的微粒迁移(例如沉淀)，有人提出了在两个电 极之间分区的办法，将两个电极之间的空间分成小的单元。参见 M.A.Hopper和V.Novotny，电气和电子工程师协会会报-《电子装置》 (IEEE Trans.Electron Device)，ED-26，8，pp1148-1152(1979)。 然而，在分区式电泳显示器的情况下，形成分区以及悬浮物密封处 理存在一定困难。此外，分区式电泳显示器中难于使不同颜色的悬 浮物保持分离。

现有技术试图把悬浮物密封在微胶囊中。美国专利No. 5,961,804和美国专利No.5,930,026中说明了微胶囊化的电泳显示 器。这些显示器具有基本二维的微胶囊阵列，其中每个微胶囊都含 有由介电流体和带电的颜料微粒悬浮物(在视觉上与介电溶剂形成 对比)所组成的电泳组分。该微胶囊的形成可借助于界面聚合、原 位聚合、或者诸如物理处理、液体内固化、或简单/复杂凝聚等其它 已知的方法。在微胶囊形成之后，可以将其注入装有两个隔离电极 的盒中，或者将其“印刷”或涂布在透明的导电膜上。该微胶囊也 可以被固定在透明的基材或粘合剂内，其自身会被夹在两个极板之 间。

利用这些现有工艺方法，特别是美国专利第5,930,026号、第 5,961,804号、以及第6,017,584号，其披露的用微胶囊方法制备的 电泳显示器存在许多缺点。例如，由于微胶囊壁的化学性质受到对 环境变化的敏感度(特别是对于湿度和温度的敏感度)，造成对微 胶囊方法制造的电泳显示器的不利影响。其次，由于胶囊的薄壁面 与较大的微粒尺寸，使微胶囊方法制造的电泳显示器具有较差的抗 刮性。为改进该显示器的操作性，将微胶囊嵌埋于大量的聚合物基 材中。但是，由于二电极间距增大，使回应时间变长；而且，由于 颜料微粒的低有效负载，使对比度降低。因为电荷控制剂在该微胶 囊制备期间趋于扩散至水/油界面，致使难于增加颜料微粒的表面电 荷密度。微胶囊中颜料微粒的低电荷密度或ζ电位，也使其灵敏度 降低。此外，因为微胶囊的大微粒尺寸和大范围分布，对于色彩应 用而言，此类型的现有技术电泳显示器具有较低的分辨率和寻址能 力。

发明综述

本发明的电泳显示器由具有明确定义的形状、尺寸和纵横比的 盒组成，并且这些盒由分散于存在视觉对比的介电溶剂中的带电荷 颜料微粒填充。

本发明还涉及一种新颖的辊对辊方法和设备，其可使显示器的 制造通过同步光刻方法连续进行。同步辊对辊方法和设备也可用于 制造液晶显示器(LCD)，以及用于制造电子器件的其它结构和组 件。

本发明的一个实施例涉及多个微型杯的制作，各微型杯彼此作 为各部分整体地共同构成二维阵列，优选在支撑网上形成，该支撑 网包括图案化的导电膜，例如可寻址的氧化铟锡(ITO)区带。阵 列组件中的每个微型杯，都填充有分散在介电溶剂中的颜料微粒的 悬浮物或分散物，并经密封形成一个电泳盒。

在其上形成微型杯的基片支撑网，优选包括含有预成形的导电 膜(例如ITO导电区带)的显示器寻址阵列。用辐射固化的聚合物 前体物层涂布导电膜(ITO区带)和支撑网。对该膜和前体物层在 辐射下进行图形曝光(见下文详细说明)，以形成微型杯壁结构。 曝光后，从未曝光的区域去除前体物材料，保留粘结在导电膜/支撑 网上固化的微型杯壁。可以用紫外光或其它形式的辐射进行图形曝 光，通过光掩模产生涂布在导电膜上的辐射固化材料的曝光图形或 预定图案。尽管通常是不需要的，光掩模可以被定位并且与导电膜 (也就是ITO区带)对正，这样透明的光掩模部分套准ITO区带之 间的空间，不透明的光掩模部分套准ITO材料(预备成为微型杯盒 底的区域)。

另外，可以用预定图案凸模模压涂布在导电膜上的热塑或热固 前体物层，随后脱模制备微型杯阵列。可以通过辐射、冷却、溶剂 蒸发或其它方法硬化前体物层。我们于2000年3月4日提交的未 决专利申请，题目为“改进的电泳显示器及其新颖的制造方法”(An Improved Electrophoretic Display and Novel Process for Its Manufacture)中包括这种新颖的微模压加工方法。

具有宽范围的尺寸、形状和开口比率的耐溶剂的、热机械性稳 定的微型杯，可以用上述任一种方法制备。

本发明的另一个实施例涉及用微型杯组件制造单色电泳显示 器，在微型杯中填充单色颜料悬浮组分，密封微型杯，最后用预涂 有粘合剂层的第二导电膜层叠该微型杯阵列。

本发明的另一个实施例涉及利用依次打开微型杯组件、填充预 选微型杯组的方法，以制造彩色电泳显示器。此方法包括用正性作 用光致抗蚀剂层叠或涂布预制的微型杯，通过对正性作用光致抗蚀 剂图形曝光，在显影后，选择性地打开一定数量的微型杯，在开口 的微型杯中填充带颜色的电泳流体，然后用密封方法密封填充过的 微型杯。可以重复这些步骤以制作填充不同颜色电泳流体的密封微 型杯。这样，可以在预定区域的阵列填充不同颜色的组分，形成彩 色的电泳显示器。各种现有技术的颜料和染料，可为溶剂相和悬浮 微粒提供很宽的颜色选择范围。可以采用现有技术的流体涂布和填 充装置。

本发明的另一个实施例是关于同步辊对辊光刻工艺曝光的方 法和设备，它可用于多种有用的工艺中，包括微型杯阵列制作工艺 和选择填充微型杯阵列形成彩色显示组件的工艺。图形辊对辊光刻 工艺曝光可通过同步移动光掩模和感光支撑网很好地进行，以使加 工件(如微型杯阵列或彩色显示器件)以连续和无缝的方式进行图 形曝光。

预定图案的光掩模可以是延伸、连续、形成环状的带。光掩模 图案对应微型杯阵列结构或其它附属装置，如微型杯壁和顶部开 口。该光掩模使微型杯阵列结构的图形通过光掩模辐射投影。此“图 形”曝光使辐射敏感材料有选择地曝光形成图形结构，同时使中间 部分材料不曝光。用一定位装置支撑和定位光掩模环带，使光掩模 和支撑网靠近，而且一部分光掩模环带基本上和需曝光的支撑网的 一部分平行。

光掩模和支撑网的同步移动包括靠近支撑网的光掩模环带的 部分与支撑网平行同向地移动。实际上，光掩模环带是与靠近曝光 的支撑网部分接近平行同步“转动”，以此在曝光期间保持图形定 位。支撑网和光掩模的相关移动是受控制的，这样光掩模上的微型 杯图案和曝光期间投影在支撑网上的相应结构保持定位。在一连续 同步移动和曝光处理中，在曝光期间支撑网、光掩模在同一方向以 相同的速度移动，以保持这种持续定位。

另外，可采用半连续同步移动，其中光掩模和支撑网在曝光之 前的移动距离同量增加，但在曝光期间保持固定。

对于辊对辊工艺，可采用耦合、或反馈电路、或普通驱动使光 掩模与支撑网同步运动，保持协调(即同速移动)。

对于离散图案化的微型杯阵列制备，该辊对辊光刻曝光设备能 够将涂有辐射固化组分的导电膜/支撑网作为连续带进行高速处理。 曝光后，支撑网进入显影区，在此处除去未曝光的材料，形成微型 杯壁结构。微型杯和ITO区带优选具有适宜的选择尺寸，并与光掩 模协调定位，因此每个完成的盒(也就是填充的和密封的微型杯) 可以离散寻址并由显示器处理器控制。可以通过在基片支撑网上进 行湿法或干法蚀刻工艺预先形成ITO区带。

对于用微型杯阵列制作彩色显示器，用本发明的同步辊对辊曝 光光刻方法，可以实现在预选的微型杯盒组中选择性开口、填充、 和密封。

可以用正性作用光致抗蚀剂层叠或涂布该制成的微型杯阵列， 从而临时密封微型杯，然后对密封的微型杯阵列进行图形曝光(例 如，使用相应的光掩模)选择性曝光所需的微型杯组顶部开口。可 使用现有技术的层叠和涂布装置。然后可以用显影剂去除曝光的光 致抗蚀剂，打开所选择的微型杯组的顶部。在此上下文中术语“显 影剂”是指现有技术的适当的、选择性去除曝光光致抗蚀剂，同时 保留未曝光的光致抗蚀剂的制剂。

这样，微型杯阵列可以按预定的盒图案依次填充几种不同颜色 的组分(一般是三原色)。例如，图形曝光工艺可使用正性光致抗 蚀剂顶部叠层、初步密封空微型杯。然后通过光掩模曝光微型杯 (如，辊对辊工艺中描述的环带状光掩模)，使之仅对第一次所选 的微型杯组曝光。用显影剂显影去除曝光的光致抗蚀剂，打开首选 的微型杯组，使其填充选择的彩色颜料分散组分，然后用本文描述 的方法之一进行密封。重复曝光和显影工艺，使第二次选择的微型 杯组曝光和开口，以便填充第二次选择的颜料分散组分，然后密封。 最后，去除剩余的光致抗蚀剂，进行第三微型杯组填充和密封。

本发明的另一个实施例涉及用分散于电泳流体的带电颜料微 粒分散物填充微型杯，之后密封该微型杯。优选地，在填充步骤之 前，于电泳流体中分散一种热塑性或热固性前体物来完成密封。该 热塑性或热固性前体物和介电溶剂是不相溶的，并且比重低于该溶 剂和颜料微粒。填充之后，热塑性或热固性前体物在电泳液中发生 相分离，形成浮在液体顶部的漂浮层。

微型杯的密封可以很方便地通过溶剂蒸发、界面反应、湿气、 热或辐射使前体物层硬化来完成。尽管两种或更多种如上所述的固 化机理的结合可以增加密封的生产能力，但紫外光辐射是最优选的 微型杯密封方法。另外，可以通过将含有热塑性或热固性前体物的 溶液涂布在所述电泳流体的表面来完成密封。为了减少或消除涂布 处理期间的内部混合程度，最好使用与电泳流体不互溶且比重低于 介电流体的密封组分。可通过溶剂蒸发、界面反应、湿气、热、辐 射、或固化机理的结合，使前体物硬化来完成密封。这些密封方法 是本发明独特的特征。

如果用具有适当与各向同性微型杯材料相匹配的寻常折射率 的液晶组分取代上述电泳流体，则本发明的方法可用来制作液晶显 示器。在“接通”状态液晶在微型杯中按电场方向取向，并且是透 明的。在“关断”状态，液晶是不规则排列的，对光产生散射。为 了最大化光散射效果，微型杯的直径一般为0.5到10微米。

总的来说，本发明的辊对辊工艺可以通过携带和引导支撑网依 次到达多个工艺位置来对单独连续支撑网进行一系列的处理。

例如，微型杯可以连续地依次进行制作、填充、密封和层叠。

除了微型杯阵列的制作和填充，同步辊对辊工艺可以用于制备 多种结构或离散图案，用于可在支撑网基材上形成的电子装置，如 柔性电路板等。对于此处描述的用于电泳显示器微型杯的工艺和设 备，要制备一个预定图案的光掩模，其包括多个与所述装置的结构 单元相对应的光掩模组成部分。每个这样的光掩模区可以预选择对 辐射透明、或对辐射不透明，以在曝光期间在支撑网相对应的部分 形成这些结构单元的图像。本发明的方法可以在制作过程中用于结 构材料的选择性固化，或用于正性或负性作用光致抗蚀剂材料的曝 光。

因为所披露的这些多步骤处理可通过辊对辊连续或半连续操 作进行，所以适用于大批量和低成本生产。就大批量生产而言，与 其他方法相比，这些方法效率高并且成本低。依据本发明制作的电 泳显示器对环境不敏感，例如湿度和温度。该显示器很薄、柔性、 耐用、易操作，并且款式多样。由于根据本发明的电泳显示器具有 良好的纵横比和明确定义的形状和尺寸，双稳定反射式显示器具有 突出的颜色重复寻址性能、高对比度、和快速切换率。另外，本发 明所披露的设备和方法适于低成本大批量生产的电泳显示器 (EPDs)，使该具有低能耗特点的电泳显示器对用户、科研、商业 和工业电子器件有更大的适用性。

附图简要说明

图1是本发明的电泳显示器的剖面示意图，表示在未施加电压 情况下的三个微型杯盒。

图2是图1中电泳显示器的剖面示意图，但是其中两个盒带电， 使颜料颗粒迁移至一侧电极板。

图3A-3C为用本发明的方法制作的有代表性的一组微型杯阵 列的轮廓。图3A为透视图，图3B为俯视图，图3C为正视图，为 了表示清楚放大了垂直刻度。

图4A-4D是一系列本发明代表性微型杯阵列剖面图，说明本 发明优选电泳显示器的制作方法步骤，此例为单色显示器。

图5A和图5B图示用于制备微型杯的基本处理步骤，包括通 过光掩模(顶部曝光)用紫外光对涂布有热固性前体物的导电膜进 行图形光蚀刻曝光。

图6A和图6B图示用于制备微型杯的另一种处理步骤，包括 用紫外光对涂布有热固性前体物的导电膜进行图形光刻曝光，其中 透明基片上的底部导体图形代替光掩模(底部曝光)，并且对辐射 不透明。

图7A和图7B图示结合顶部曝光和底部曝光原理进行图形光 刻工艺曝光制作微型杯的另一种工艺步骤，其中微型杯壁通过光掩 模顶部曝光在一个横向固化，通过不透明的基底导体膜进行底部曝 光，在垂直于该横向的方向固化(组合曝光)。

图8、图8A和图8B图示用本发明新颖的同步辊对辊光刻工 艺设备实现图5A-B处理的方法步骤。

图9A到9H图示用本发明的方法制备多色电泳显示器的例子。

图10、图10A、和10B图示用本发明新颖的同步辊对辊光刻 工艺设备，用正性作用光致抗蚀剂层叠或涂布，实现图9A-H的处 理步骤。

图11示意性地说明制作一种三色电泳显示器微型杯阵列组件 的有代表性的半连续工艺。

发明详述

下文以实施例形式对本发明进行详细描述，这些实施例不能构 成对本发明的限定。本说明书可以使本领域技术人员制作和应用本 发明，并且描述了本发明的几个具体实施例、调整、变化、选择和 使用，包括目前认为的最佳实施方式。

在这点上，由于本发明的复杂性，有很多部分、内部关系和附 属结构，不能简单地用一张图表示清楚，因而借助若干张图纸进行 说明。因此，采用多张示意图表达，或省略所披露本发明技术特征、 方面、或原理的非基本部分。这样，一个特征的优选实施例可以在 一个图中表示，另外一个特征可在另一图中表示。

在此给出的实施例可以使本领域技术人员清楚地理解和实施 本发明。这些示例性的工艺、方法、组分、和设备，不能被认为是 对本发明范围的限制，仅用作为示范性说明。

说明书中所引述的出版物和专利申请在此一并作为参考，即对 每一所提到的单独出版物、或专利申请指定为参考文献。

定义

除非本说明书中另有说明，在此使用的所有技术术语都是本领 域技术人员通常使用并理解的惯用定义。

术语“微型杯”一词是指杯状的凹处，可以用如微模压或图形 曝光等方法制作。类似的，上下文中复数形式“微型杯”一般指微 型杯组合，包括多个微型杯整体形成、或结合形成二维结构的微型 杯阵列。

在本发明的上下文中，术语“盒”指的是由一密封微型杯所形 成的独立的单位。该盒以分散在溶剂中、或溶剂混合物中的带电荷 颜料微粒填充。

当说明该微型杯或盒时，术语“有明确定义的”是指该微型杯 或盒具有根据本工艺的特定参数预先确定的明确的形状、尺寸和纵 横比。

术语“纵横比”一词为电泳显示器中常用术语。在本申请中， 用在微型杯上的术语“纵横比”指的是微型杯开口的深度与宽度比、 或深度与直径比。

术语“图形曝光”意指对辐射固化材料或光致抗蚀剂组分进行 辐射曝光，例如使用本发明的方法之一进行UV(紫外光)辐射， 其中控制材料曝光部分以形成与微型杯结构对应的图案或图像，例 如，限于对应微型杯壁材料部分进行曝光，保留微型杯的底部不曝 光。在选择性打开微型杯阵列预定部分光致抗蚀剂的情况下，图形 曝光意指与微型杯开口相对应的部分材料曝光，保留微型杯壁不曝 光。该图案或图像可以利用光掩模曝光的方式形成，或通过控制粒 子束曝光等方式进行。

本发明的微型杯阵列及方法

图1和图2是典型的微型杯阵列组件实施例截面图示意图，为 清晰而简化，给出微型杯阵列组件10的三个微型杯盒12a、12b和 12c。

如图1所示，阵列10的每个盒12包括两个电极板11、13，至 少有一块电极板11是透明的，例如氧化铟锡(ITO)电极，电极11、 13构成盒12的两个相对面。

微型杯盒阵列组件10由多个盒构成，这些盒在一个平面内彼 此邻近排布形成封装在两个电极层11和13之间的盒层12。所表示 的三个示意性的盒12a、12b、和12c，被它们各自的电极板11a、 11b、和11c、(透明板)和13a、13b、和13c(背板)限定，可以 理解，多个此类盒的适宜的二维方向排布(在图1中，平面的左/ 右和内/外方向)，形成任选面积和二维形状的片状显示器件。同样 地，几个微型杯盒可以封装于整个电极板11或13之间，尽管为了 清楚表示，在图1中每个盒12都封于具有单个盒宽的单个电极板 11和13之间。

彩色介电溶剂14中有分散或悬浮的带电颜料微粒15，用以填 充有明确定义的形状和尺寸的盒。每个盒12可以填充相同组分的 颜料和溶剂(例如用于单色显示)，或可以填充不同的颜料和溶剂 组分(例如用于全色显示)。图1表示了三种不同颜色组合，每个 盒12a、12b、和12c以不同阴影线形式表示，溶剂分别为14a、4b、 和14c，颜料微粒也被分别指定为15a、15b、15c。

每个微型杯盒12由密封壁16在四周形成盒的边界(在阵列 10的平面内，以及微型杯底17限定该盒的一个面，在此例中，这 个面与电极13相邻)。在对面上(紧邻电极11)每个盒都有密封盖 部分18。这里密封盖部分紧邻透明电极11(如图1所示)，密封盖 18由透明组分构成。尽管在图1的实施例中，微型杯底17和密封 盖18被表示为分开的盒部分，它们分别和邻近的电极13和11区 别，但是本发明的微型杯阵列10的实施例可以包括一体的微型杯 底/电极结构、或密封盖/电极结构。

图2是图1中电泳显示器的示意性截面图，但是其中两个加电 荷的盒(12a和12c)，使颜料移动到一块电极板上。当在两电极11、 13之间施加一电压差时，带电荷的微粒15迁移到一侧(即迁移至 电极11或13，取决于微粒和电极的电荷)，这样可以通过透明导电 膜11看到颜料微粒15的颜色、或溶剂14的颜色。至少两个导体 11或13之一是图案化的(分开的可寻址区)，允许对应每个盒、或 某组预定的盒(如形成一个像素)建立选择性电场。

在图2的例子中，所示的两个盒12a和12c是带电荷的，其中 的颜料15a和15c已经移到各自的透明电极板11a和11c。所余的 盒12b保持中性(颜料15b分散在溶剂14b中)。

图3A-3C表示用本发明的方法制作的微型杯阵列的典型部分 的轮廓，图3A表示一透视图，图3B表示一平面图，图3C表示一 正面图，为了清楚，放大了垂直刻度。对于反射型电泳显示器，每 个单独的微型杯开口的面积较好为约102至5×105平方微米，优选 为约103至5×104平方微米。微型杯12的宽度W(相邻的杯壁16 之间的距离)，可以在很宽的范围改变，并且可选择以适应最终显 示器特点。微型杯开口的宽度W(从微型杯开口的一边到另一边) 较好为约15至450微米，优选为约25至300微米。每个微型杯可 以构成最终显示器一个像素的一小部分，或者一完整像素。

杯壁厚度t和杯的宽度W有关，可以在很大范围内改变，并 且可以选择以适应所需最终显示器的特点。微型杯壁厚度通常为微 型杯宽度乘以约0.01至1，优选为微型杯宽度乘以约0.05至0.25。 较好的开口对壁的面积比是约0.05至100，优选为约0.4至约20。

为了表示清楚，微型杯壁的高度h(该尺寸确定微型杯的深度) 采用放大的比例尺寸表示。尽管杯壁高度相对于杯的宽度W有较 宽的范围，最适宜的高度取决于溶剂和颜料特性和所需操作电场。 这样就可以进行选择杯壁高度，最佳化显示器回应特性，并且不需 要与盒宽度有任何固定的关系。杯壁高度与小微型杯宽度的比例一 般大于其与大微型杯的宽度比。通常杯壁高度小于微型杯宽度。优 选的微型杯高度约3至约100微米，最优选的约为10至约50微米。

为便于简单和清楚地描述，说明书中假定本发明的微型杯是方 形的，以线性二维方式排列。然而，微型杯不必需为方形，也可以 是矩形、圆形、或所需的更复杂的形状。例如，微型杯可以是六角 形的，并按六角形紧密阵列排列，或者，三角形微型杯可以取向形 成六角形子阵列，其可以依次排列在六角形紧密阵列中。

总体来说，微型杯可以是任何形状的，并且它们的尺寸和形状 可以在整个显示器中变化。这在彩色电泳显示器中是有利的。为使 视觉效果最好，可以制作具有不同形状和尺寸的混合微型杯。例如， 填充有红色分散物的微型杯可能与绿色微型杯、或蓝色微型杯在形 状和尺寸上有所不同。更进一步，一个像素可以由不同颜色的不同 数量的微型杯组成。例如，一个像素可以由一定数量小的绿微型杯、 一定数量大的红微型杯、和一定数量小的蓝微型杯组成。对三种颜 色来说，不必要具有相同的形状和数量。

微型杯的开口可以是圆形、正方形、矩形、六角形、或任何其 它形状。开口之间的间隔面积要尽量小，以便在保持令人满意的机 械性能同时，获得高色彩饱和度和对比度。因此，蜂巢状的开口比 其他形状(例如比圆形开口)更好。

采用微型杯阵列的电泳显示器制备

图4A-4D示意性地说明了制备微型杯阵列的优选方法。

如图4A所示，微型杯阵列40可以用本发明的可选方法中的任 意一种制备，见图5、6和7中所示的实施例。这里所描述的方法制 备的未填充的微型杯阵列一般包括基片支撑网43，其上附有一基底 电极42。微型杯壁41从基片支撑网43向上延伸形成开口杯。

如图4B所示，用分散在着色的介电溶剂组分44中的带电颜料 微粒45的悬浮物填充微型杯。在所示例子中，该组分在每个杯中 都是相同的，即为单色显示器情形。在下面的图9中，示意说明了 一种彩色显示器组件，采用三种不同颜色的溶剂/颜料组分。

如图4C所示，进行填充之后，用一密封层或盖层46密封微型 杯，其与微型杯壁粘接，阻止溶剂泄露。在目前的一种优选的密封 方法中，将一热固性前体物密封组分46a加入到溶剂/颜料组分 44/45中。优选的热固性前体物组分46a不容易在溶剂中混合或溶 解，并且比溶剂和颜料微粒的比重低。该热固性前体物46a分离并 在液相溶剂44的上部形成一表面漂浮层。然后优选用辐射固化该 热固性前体物46a，例如紫外光(或热和湿气)，形成一粘接的密封 盖46b，封住微型杯40。另外，可以通过在电泳流体表面直接涂布 并固化一层热固性前体物组分，完成微型杯的密封。有关密封方法 的详细描述见下文。

如图4D所示，用第二导电膜47层叠于密封的电泳微型杯盒 40阵列上，优选预涂布粘合剂层48的导体47，粘合剂层可以是压 敏粘合剂、热熔粘合剂、或热、湿、或辐射固化粘合剂。如果顶部 导电膜对辐射是透明的，可以通过例如用紫外光辐射，穿过顶部导 电膜对所层叠的粘合剂进行后固化。

颜料/溶剂悬浮物或分散物组分的制备

正如这里对本发明的电泳显示器的不同的实施例的描述，优选 用分散在介电溶剂中的带电颜料微粒填充微型杯(例如在图4B中 的溶剂44和颜料微粒45)。可以用本领域现有的方法制备分散物， 例如美国专利No.6,017,584、No.5,914,806、No.5,573,711、No. 5,403,518、No.5,380,362、No.4,680,103、No.4,285,801、No. 4,093,534，No.4,071,430，以及No.3,668,106。还可以参考电气和 电子工程师协会会报-《电子装置》(IEEE Trans.Electon Device， ED-24，827(1997))，以及J.Appl.Phys.49(9)，4820(1978)。

带电的颜料微粒与微粒所分散或悬浮的介质在视觉上形成对 比。该介质是介电溶剂，优选具有低粘度，并且介电常数大约在2 至30范围内，为获得高颗粒迁移率，优选范围大约2至15。适当 的介电溶剂的例子包括碳氢化合物，例如：萘烷(DECALIN)、5- 亚乙基-2-降冰片烯(5-ethylidene-2-norbornene)、脂肪油、蜡下油 (paraffin oil)；芳烃例如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二 烷基苯、和烷基萘；卤化的溶剂例如二氯苯三氟化物 (dichlorobenzotrifluoride)、3，4，5-三氯三氟甲苯 (3，4，5-trichlorobenzotrifluoride)、一氯五氟化苯 (chloropentafiuoro-benzene)、二氯壬烷、五氯化苯；以及氟化溶剂 如全氟化萘烷、全氟化甲苯、全氟化二甲苯，由3M公司(明尼苏 达州，St.Paul)生产的FC-43、FC-70和FC-5060；低分子量含卤 素聚合物例如由TCI公司(美国俄勒冈州波特兰)生产的聚(全氟 氧化丙烯)(poly(perfluoropropylene oxide))、聚(一氯三氟乙烯) 例如由Halocarbon Product公司(新泽西州River Edge)生产的如卤 烃油(Halocarbon oil)，全氟聚烷基醚(perfluoropolyalkylether)例 如Ausimont公司出产的Galden、HT-200、和Fluorolink，或Dupont 公司(特拉华州)生产的Krytox Oils和Greases K-Fluid系列。在另 一优选实施例中，使用聚氯三氟乙烯作为介电溶剂。在另一优选的 实施例中，使用聚(全氟氧化丙烯)(poly(perfluoropropylene oxide))作为介电溶剂。

非移动性的流体着色剂可以由染料或颜料制成。非离子的偶氮 和蒽醌染料特别有用。有用的染料例子非限定性地包括：Pylam公 司(亚利桑那州)生产的油溶红ENG(Oil Red EGN)、苏丹红、苏 丹蓝、油溶蓝、Macrolex Blue、溶剂蓝35(Solvent Blue 35)、Pylam 醇溶黑(Spirit Black)、和快速醇溶黑(Fast Spirit Black)；Aldrich公 司生产的苏丹黑B(Sudan Black B)，BASF公司生产的Thermoplastic black X-70，Aldrich公司生产的蒽醌蓝、蒽醌黄114、蒽醌红111、 135，蒽醌绿28。当使用全氟溶剂时氟化染料特别有用。在使用颜 料的情况下，用于产生介质颜色的非移动颜料微粒也可以分散在非 导电性介质中，这些颜料微粒最好是不带电荷的。如果在介质中的 用于产生颜色的非移动颜料微粒带电荷，它们携带的电荷最好与带 电的移动颜料微粒的电荷相反。如果两种颜料携带相同的电荷，那 么它们应具有不同的电荷密度，或不同的电泳移动率。在任何情况 下，用于产生介质颜色的非移动的着色剂染料或颜料必须是化学性 质稳定并与悬浮液中其它成分相容。

带电荷、移动性的颜料微粒可以是有机或无机颜料，例如Sun Chemical公司生产的TiO2、酞青蓝、酞青绿、二芳基黄、二芳基 AAOT黄、和喹吖啶酮、偶氮、若丹明、苝系颜料(perylene pigment series)；Kanto化学公司生产的汉撒黄G(Hansa yellow G)微粒， 以及Fisher公司生产的碳灯黑(Carbon Lampblack)。优选的微粒 尺寸是亚微米级。这些微粒应具有可接受的光学特性，不应被介电 溶剂膨胀或软化，并且应是化学稳定的。在正常的操作条件下，所 产生的悬浮物必须稳定且能抗沉淀、乳化、或絮凝。

移动性的颜料微粒可以具有自带电荷，或可以直接使用电荷控 制剂使之带电荷，或当悬浮在介电溶剂中时获得电荷。适当的电荷 控制剂是本领域熟知的，它们可以是聚合性或非聚合性的，也可以 是离子的或非离子的，包括离子表面活性剂例如气溶胶邻联甲苯胺 (Aersol OT)、十二烷基苯磺酸钠、金属皂、聚丁烯琥珀酰亚胺、 马来酐共聚物、丁吡共聚物、乙烯基吡咯烷酮共聚物(如International Specialty Products公司生产的Ganex)、(甲基)丙烯酸共聚物、N，N- 二甲胺基乙基(甲基)丙烯酸酯共聚物[N，N-dimethylaminoethyl] (meth)acrylate copolymers]。氟表面活性剂在全氟化碳溶剂中作 为电荷控制剂特别有用。这包括FC氟表面活性剂如3M公司生产 的FC-170C、FC-171、FC-176、FC-430、FC-431、和FC-740，以 及Dupont公司生产的Zonyl氟表面活性剂如Zonyl FSA、FSE、FSN、 FSN-100、FSO、FSO-100、FSD和UR。

合适的带电颜料分散物可以用任何现有的方法制备，包括研 磨、碾磨、磨碎、气流磨(microfluidizing)、和超声波技术。例如， 将细粉状的颜料微粒加入到悬浮溶剂中，所获混合物经几小时球磨 或磨碎，将高度团聚的干颜料粉分散成初级的微粒。尽管不是最理 想的，但是在该球磨过程中，可将用于制作非移动性流动的着色剂 的染料或颜料加入到悬浮物中。

可通过使用适当的聚合物将微粒微囊化，以消除颜料微粒的沉 淀或乳化，使其比重与介电溶剂的比重一致。可用化学或物理方法 完成颜料微粒的微囊化。典型的微囊化工艺包括界面聚合、原位聚 合、相分离、凝聚、静电涂布、喷雾干燥、流化床涂布、以及溶剂 蒸发。

对黑/白电泳显示器而言，该悬浮液包含分散于黑色溶剂中的 带电的二氧化钛(TiO2)白色微粒，或分散在介电溶剂中的带电的 黑色微粒。黑色染料或染料混合物可以用来产生溶剂的黑色，如 Pylam公司生产的Pylam醇溶黑和快速醇溶黑，Aldrich公司生产的 苏丹黑B，BASF公司生产的Thermoplastic Black X-70，或不溶性 颜料如碳黑。对其它颜色的悬浮液，存在很多可能性。对于减色系 统，带电荷TiO2微粒可以悬浮在非导电性的蓝绿色、黄色、或品红 色溶剂中。可以用染料或颜料产生该蓝绿色、黄色、或品红色。对 于加色系统，带电荷二氧化钛微粒可以悬浮在用染料或颜料制成的 红色、绿色、或蓝色的介电溶剂中。红色、绿色、蓝色系统优选适 用于大多数应用。

实施例1  颜料分散物

聚苯乙烯(0.89克，Polysciences公司生产，分子量50,000) 和AOT(0.094克，美国Cyanamide公司生产，二辛基硫琥珀酸钠) 溶解在17.77克的热二甲苯中(Aldrich公司生产)。Ti-Pure-R-706 (6.25克)加入到溶液中，并在研磨机中以200转/分钟的转速研磨 12小时以上。得到一低粘度、稳定的分散物。Oil-blue N(0.25克， Aldrich公司生产)加入到分散物中使之着色。然后，在标准的、包 括24微米间隔物分隔的两块ITO导体板的电泳盒中测试该悬浮物。 在80伏电压下，60赫兹的切换速率，8.5毫秒的浮现时间，观察到 高对比度、白蓝交互的影像。

实施例2  颜料分散物

除了使用Aldrich公司的油溶红ENG，重复实施例一的试验。 在60伏电压下，60赫兹的切换速率，12毫秒的浮现时间，观察到 高对比度的红白交互的影像。

实施例3  颜料分散物

Ti-Pure-R-706(112克)在含有11.2克马来酸酐共聚物(Baker Hughes X-5231)、24克3，4二氯三氟甲苯、和24克1，6二氯己烷(均 来自Aldrich公司)的溶液中，用研磨机研磨。类似地，12克碳黑 在含有1.2克的烷基化聚乙烯砒咯烷酮(ISP公司的Ganex V216)、 34克3，4二氯三氟甲苯、34克的1，6二氯己烷(Aldrich公司)的溶 液中，在100℃下研磨。然后均匀混合两种分散物并测试。在100 伏电压下，最高10赫兹的切换速率，以及36毫秒的浮现时间，可 以观察到高对比度的黑白影像。

实施例4  颜料分散物

用均化器将6.42克Ti-Pure-R-706分散在溶液中，该溶液含有 1.94克Ausimont公司的Fluorolink D、0.22克的Fluorolink 7004、 0.37克3M公司的氟化氰(fluorinated cyan)染料、以及52.54克 Ausimont公司的全氟溶剂HT-200。

实施例5  颜料分散物

同实施例4，，但Ti-Pure-R-706和Fluorolink分别由新泽西州休 斯敦Elimentis公司的包裹聚合物的TiO2微粒和Dupont公司的 Krytox替代。

微型杯阵列的密封

已填充的阵列微型杯经封闭并密封，如图4C所示。微型的密 封有几种方法。如前面讨论过的，一优选方案是将一种紫外光固化 组分分散于电泳流体中，该紫外光固化组分含有多官能团丙烯酸 酯、丙烯酸低聚物、和光引发剂，该电泳流体含有分散于着色介电 溶剂中的带电荷颜料颗粒。紫外光固化组分与介电溶剂是不相溶 的，其比重低于介电溶剂和颜料颗粒。这两种组分(电泳流体和紫 外光固化组分)在径向混合器(in-1ine mixer)中经过充分混合后， 用Myrad棒、凹印版、刮刀片、开槽涂布或开缝涂布等精确的涂布 机械装置，立即涂布到微型杯上。多余的液体用刮片或类似装置刮 掉。少量的弱溶剂或溶剂混合物如异丙醇、甲醇、或其水性溶液， 可以用于去除微型杯隔离壁上表面的残留电泳液。挥发性有机溶剂 可用于控制电泳液的粘度和覆盖性。然后将这样填充的微型杯进行 干燥，紫外光固化密封组分就会浮到电泳液的表面。在升至表面过 程中、或之后固化该紫外光固化组分，从而密封微型杯。紫外光、 或其他辐射源如可见光、红外线和电子束均可用于固化和密封微型 杯。另外，当使用热和湿气固化组分时，也可以使用热或湿气固化 并密封微型杯。

优选的介电溶剂组是卤代烃及其衍生物，其具有理想的密度并 对丙烯酸酯单体和低聚物有溶解度差别。可以使用表面活性剂改进 电泳液和密封材料之间的粘合性和润湿性，适用的表面活性剂包括 3M公司的FC表面活性剂、Dupont公司的Zonyl氟化表面活性剂、 氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟取代长链醇类、全氟取代长 链羧酸、及其衍生物。

可选地，如果密封前体物与介电溶剂至少部分可溶，电泳液和 密封前体物可以依次涂布到微型杯上。这样，微型杯密封可以通过 在已经填充的微型杯上涂布一薄层热固性前体物(该前体物可以通 过辐射、热、湿气、或界面反应固化)并且固化来完成。界面聚合 后进行紫外光固化，对于密封过程非常有利。通过界面聚合形成一 个薄的分隔层，使电泳层与外敷层之间的互相混合明显得到抑制。 然后经过后固化步骤(优选紫外光辐射)完成密封。为了进一步降 低互混程度，最好涂布层的比重明显低于电泳液的比重。挥发性有 机溶剂可用于调节涂层的粘度和厚度。如果涂布层中使用了挥发性 溶剂，其最好与介电溶剂不相溶。当所用的染料至少部分溶于热固 性前体物时，这种两步涂布法特别适用。

实施例6  微型杯的密封

在此本发明“一步”法实施例中，大约0.05毫升的紫外光固化 组分分散在0.4毫升的介电溶剂中。该紫外光固化组分包含HDDA (Aldrich公司的1，6-hexanediol diacrylate)，其中有1％(重量比) 的联苯二甲缩酮(Sartomer公司的Esacure KBI)；该介电溶剂包含 3M公司的FC-43，其中有0.5％(重量比)的 2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，10-十九氟-1-癸醇(Aldrich公司)。 将所得分散物立即填充到微型杯阵列中。用刮片刮掉多余的液体。 HDDA溶液经过至少30秒允许发生相分离，并且进行紫外光辐射 (10毫瓦/平方厘米)固化大约1分钟。可以看到在微型杯顶部有 一层硬质、透明的涂层，并且密封了微型杯。

实施例7  微型杯的密封

在本实施例中，试验“两步”涂布和紫外光固化的方法。按照 颜料分散物实施例3步骤制备电泳分散液，将其涂布到微型杯阵列 上。在已填充的微型杯上涂布一薄层Norland光学粘合剂NOA60 (纽约新布鲁斯维克Norland Products公司)。用一Mylar膜除去多 余的紫外光固化粘合剂，并用吸收纸清理干净。立即在Loctite Zeta 7410紫外光曝光装置下固化所涂布的粘合剂，大约进行15分钟。 这些微型杯被完全密封，看不到任何气隙。用一Mituyoyo厚度规 测量，该固化粘合剂层厚度约为5-10微米。

实施例8  微型杯的密封

在本实施例中，试验了本发明的“两步”涂布和湿气固化的方 法。除了采用俄亥俄州克伦巴斯的Elmer’Products公司的Instant Krazy胶替代Norland的粘合剂之外，重复微型杯密封实施例2的 试验。之后，用空气中的湿气固化涂布的粘合剂5分钟。微型杯被 完全密封，看不到任何气隙。用Mitutoyo厚度仪测量，该固化的粘 合剂层的厚度约为5-10微米。

实施例9  微型杯的密封

在本实施例中，采用本发明的两步涂布和界面聚合的方法。重 复微型杯密封实施例3的试验，不同之处是用含有0.3％(重量百分 比)的四亚乙基五胺(Aldrich公司)的3，4-二氯三氟甲苯 (3，4-dichlorobenzotrifluoride)溶液代替电泳液，用脂族聚异氰酸酯 (aliphatic polyisocyanate)(Bayer公司的Desmodur N 3300)的无 水乙醚溶液替代Instant Krazy胶。涂布后几乎立即可以看到一层高 度交联的薄膜。在室温下乙醚挥发后，介电溶剂完全封在微型杯内， 看不到任何气隙。

实施例10  微型杯的密封

用3M公司的挥发性全氟助溶剂FC-33，稀释实施例4、5所制 备的全氟溶剂HT-200中的颜料分散物样品，并涂布到微型杯阵列 上。待挥发性助溶剂挥发，露出部分填充的微型杯阵列。然后利用 一个开口6密尔(mil)的万能刮刀涂布器将7.5％聚异戊二烯的庚 烷溶液涂布到该部分填充的微型杯上。然后在室温下干燥该经涂布 的微型杯。在显微镜下可看到一约7微米厚的无缝密封层。在密封 的微型杯中看到有少许气泡。样品经紫外光或热烘焙处理后，可进 一步提高隔挡性能。

实施例11  辐射固化材料的制备

表一所示的组分是用开口3密尔的镍络鸟型(Nickel Chrome Bird)型薄膜涂布器涂到Mylar J101/200厚支撑网上。溶液挥发后 留下一层粘性膜，其玻璃化温度低于室温。通过一个光掩模曝光涂 布后的支撑网，并用紫外光辐射源(例如金属氟化灯)固化。

                         表1  PMMA-包含紫外固化组分   No.   说明   成分   供应商   份数   1   丙烯酸环氧树脂   Ebecryl 3605   UCB Chemicals   7.35   2   单体   Sartomer SR205   Sartomer   9.59   3   丙烯酸氨基甲酸乙酯   Ebecryl 6700   UCB Chemicals   4.87   4   聚甲基丙烯酸甲酯   Elvacite 2051   ICI   9.11   5   光引发剂   Darocur 1173   Ciba   1.45   6   阳离子光引发剂   Cyracure UVI6976   Union Carbide   0.60   7   溶剂   丙酮   Aldrich   67.03   总计   100.00

本发明中用于图形曝光后去除未固化组分的溶剂可以是常规 的溶剂。该溶剂可以是传统溶剂或混合溶剂，所选溶剂应将图形固 化组分的膨胀度降至最低。典型的溶剂包括丁酮(MEK)、戊酮 (MPK)、乙酸乙酯(EtOAc)、丁醇(BuOH)、异丙醇、甲醇、环 乙醇、二氯乙烷、三氯乙烷、甲氧基乙醇等。

实施例12  辐射固化杯材料的制备

12份Ebercryl 600(美国乔治亚州Smyrna UCB Chemicals公 司)，2.7份的Ebecryl 4827，1份Ebecryl 1360，6份HDDA(UCB Chemicals公司)，以及1份Irgacure 500(纽约Tarrytown的Ciba Specialty化学品公司)与5份丁酮均匀混合。用Myrad棒将该溶液 涂到ITO/PET(氧化铟锡/聚对苯二甲酸乙酯)薄膜表面，目标干燥 厚度为50微米。然后通过一个光掩模曝光涂布样品，并用异丙醇 显影。

实施例13  辐射固化杯材料的制备

同实施例12，不同之处是改用下述配方：12份Ebecryl 830， 5.5份SR399(宾夕法尼亚州埃克斯顿Sartomer公司)，2份HDDA， 0.488份Ebecryl 1360，0.1份Irgacure 369(Ciba Specialty化学品公 司)，0.02份Aldrich公司的异丙基噻吨酮(ITX)，和10份丁酮。

实施例14  辐射固化杯材料的制备

同实施例13，不同之处是改用下述配方：7份Ebecryl 600，8 份SR399，1份HDDA，2.6份Ebecryl 4827，1.4份Ebecryl 1360， 0.1份Irgacure 369，0.02份异丙基噻吨酮和10份丁酮。

微型杯组件制备的光蚀刻工艺法

如图5、6、和7所示，为制备本发明微型杯组件(图4(40)) 的一般光刻工艺的具体实施例，对本发明的同步辊对辊光刻工艺装 置和方法的详细说明见下文。

顶部曝光法实施例

如图5A和5B所示，可以通过下述方法制作微型杯阵列50： 用现有技术方法将辐射固化材料51a涂到一层导电膜52上，通过 一光掩模56用紫外光(或辐射，电子束及其它类似方式)曝光， 形成与通过光掩模56投影的图形对应的微型杯壁51b。该底部导电 膜52最好安装在一个基片支撑网上53，该网可以由塑料材料构成。

在图5A的光掩模56上，深色方块54代表不透明区域，深色 方块之间的空隙代表掩模56的开口区(透明)55。紫外光通过开 口区55照射到辐射固化材料51a上。最好直接在辐射固化材料上 51a进行曝光，也就是说紫外光不通过基片53，也不通过底部导电 膜52(顶部曝光)。因此，基片53和导电膜52都不需要对紫外光 或其他所用波长的辐射透明。

如图5B所示，曝光的区域51b变硬，并且用一种适当的溶剂 或显影剂去除未曝光区域51c(被掩模56的不透明部分54掩盖)， 形成微型杯57。该溶剂或显影剂选自那些通常用于溶解或降低辐射 固化材料粘度的物质，例如丁酮、甲苯、丙酮、异丙醇等等。类似 地，还可通过将光掩模放置在导电膜/基片支撑网的下方来完成微型 杯制作，在这种情况下，紫外光从底部透过光掩膜进行辐射。

底部曝光及组合方法

如图6A、6B、7A、7B所示，是本发明另外两种制备微型杯的 图形曝光方法。这些方法使紫外光透过基片支撑网曝光，用导电膜 图形作为掩模。

图6A中，所用导电膜62经过预定图案，包括与微型杯67底 部对应的基底导电膜部分64。基底部分64对所用的紫外波长(或 其他辐射)是不透明的。导电膜基底62之间的间隔65对紫外光基 本上是透明的或能透过紫外光。在这种情况下，导电膜图案起光掩 模作用。如图6A所示，辐射固化材料61a涂在基片63和导电膜 62上。“向上”投影的紫外光(透过基片63)曝光所述材料61a， 在没有导体62遮避的部位，即与间隔65对应的部分固化。如图6B 所示，按上述方法将未固化的材料61c从未曝光区域除去，留下固 化的材料61b，形成了微型杯67的壁。

图7A说明本发明结合利用顶部、底部曝光原理制作微型杯阵 列70的方法。基底导电膜72也是不透明的并且为区带图案。涂布 到底部导电膜72和基片支撑网73上的辐射固化材料71a，通过导 电膜72的区带图案(作为第一光掩模)从底部曝光。第二曝光是 从“顶部”通过第二光掩模76进行的，第二光掩模的区带图案垂 直于导电膜的区带72。区带74间的间隔75基本上对紫外光是透明 的、或能透过紫外光。在此方法中，杯壁的材料71b由下向上在一 个侧向固化，在与之垂直的侧向由顶部向下固化，共同形成一个整 体微型杯77。

如图7B所示，按前文所述用溶剂或显影液去除未曝光区域， 显露出微型杯77。

用于制作微型杯的同步辊对辊光刻工艺

这里披露的制作微型杯阵列的光刻法(例如图5A、5B所示)， 其原理也可以用于新颖的同步辊对辊光刻工艺。对于辊对辊的方法 而言，光掩模可与基片支撑网同步，并与后者以相同速度移动，这 样，本发明的微型杯阵列的制作就可以连续带组件的形式进行连续 生产。

在此处所披露的优选的辊对辊方法实施例中，排布电极使电极 区带(ITO区带)成直角，与微型杯相对应(即杯壁由基底ITO区 带之间的间隔确定)。电极之间形成的杯壁将空间划分开(杯壁成 为微型杯的边界)，以提供像素化及单个像素(微型杯)的x-y寻址。 为单个微型杯(后称像素)的x-y寻址，电极区带成直角(即顶部 电极区带同底部电极区带成直角)。因此微型杯组装工艺完成后(见 图4)，微型杯优选定位在相互垂直的顶部和底部ITO区带的交叉 处。在微型杯形成之前，基底电极或ITO区带以平行于导电区带的 形式沉积或预埋在支撑网内。该ITO区带优选与微型杯同宽。

现有技术已存在可寻址电泳显示器，已有人提出多种技术方案 解决寻址问题，例如域电压问题，包括控制电极技术。例如参见 B.Singer和A.L.Dalisa，Proc.SID，18/3&4卷，第3和4期季刊， pp255-266(1997)。然而应该理解的是，同步法辊对辊光刻工艺具有 其固有的灵活性，用于电泳显示器微型杯阵列的制作时，可适用很 宽范围的电极组合和电子设计。另外，在辊对辊工艺处理前，例如 各种类型的电子元件和/或导体，可以预埋在基片支撑网内、或放在 支撑网的两侧，这样就可以在支撑网上形成微型杯。同理，在微型 杯形成之后，这些元件还可以放置或安装在支撑网的下面。类似地， 此处介绍的微型杯制作方法除了可用于制作显示器用的杯状间隔， 也可用于电泳显示器之外的其他装置。

图8图示说明一个用优选的辊对辊光刻生产装置80制作本发 明的电泳显示器的微型杯阵列81的实施例，并且显示通过该装置 80连续生产微型杯阵列带81的剖面图。可以透过光掩模82，图形 曝光涂布在基片支撑网86和导电膜ITO区带88上的辐射固化材料 84a，进行微型杯的制作。可用现有技术的涂布机械装置将材料84a 涂到支撑网86上。

可固化材料84a优选紫外光固化材料，并用如图8所示进行紫 外光固化，紫外光透过光掩模82部分被前体物材料吸收，形成稳 定的、坚固的聚合材料84b。

图8中装置80的方位仅是示例性的，进行图示的方法步骤时， 相对于垂直方向，各元件也可按多种适合的方向重新排布。图示处 理过程，附加的常用支撑装置如导轨、辊等，可用于支撑、张紧、 转动、和/或扭曲支撑网86和微型杯组件81。

本发明同步辊对辊的方法，如装置80的实施例，包括光掩模 82和基片支撑网86的安装，安装方式应为二者可以连续移动并且 彼此相邻定位，这样可以按连续的、无缝的方式进行紫外光透过光 掩模82投影、以及随后材料84a的固化。

图8所示的优选安装方案中，光掩模82形成一连续的环带， 并且承受至少一对分开的驱动/支撑辊90和91的张力，光掩模环带 82在驱动辊90和91处的弯曲面93之间，有基本上为直面的部分 92。

类似地，连续带状基片支撑网86(微型杯阵列81在其上面形 成)的安装，也要经过并且由至少一对分开的驱动/支撑辊100、101 衔接，这样支撑网86的直面部分103与光掩模环带82的直面部分 对正平行。光掩模驱动辊90、91按箭头A方向转动，支撑网带驱 动辊100、101按如箭头B所示反方向转动。这样支撑网的直面部 分103与光掩模的直面部分82以相同方向、相同速度平行移动。 光掩模和支撑网各自的直面部分92和103优选相距一选定的较短 距离，以防止未显影材料84a污染光掩模82。

图8中，连续支撑网是通过支撑网储存/张紧装置104(未示出) 从右侧向内送入(向紫外光曝光区)。类似地，已显影的支撑网(带 有成型的微型杯)在向外移动时(离开紫外光曝光区)被送入第二 个支撑网储存/张紧装置105(未示出)。装置104和105可由现有 技术的网带操作和驱动装置构成。

图8所示的在基片支撑网86和导电膜ITO区带88，除了可以 现场喷涂辐射固化材料以外，也可以分开制作预涂布的支撑网/ITO 卷并进行储存，例如以卷的形式储存。为了提高耐储藏性，预涂布 的支撑网/ITO卷的配方应使其在干燥处理后保持干燥并且不发粘。 对于这种替代方法，在进行紫外光辐射步骤时需要的工艺温度比一 般现场喷涂的支撑网(未固化时发粘)所需温度高。预涂布的卷可 以在104处展开并送到驱动辊100。

紫外光辐射后，用适当的溶剂洗涤或显影紫外光固化材料84a， 去除未固化的(未曝光)材料84a，原位保留已固化的材料84b， 形成微型杯的壁。这里术语“溶剂”是指适当的现有技术方法，通 过去除未曝光的前体物而原位保留已曝光并固化的光致抗蚀剂，使 材料有选择地显影。可以使用现有技术的溶剂涂布机械装置。

洗涤步骤完成后，可以干燥已显影的材料84b，已完成的微型 杯阵列被送到储存或进一步处理工位105。

图8A是光掩模82局部俯视图。图8A中的线8-8是主图8中 所示光掩模82的剖面位置。光掩模82包括透明区112所包围的不 透明区110(本例中为方形)。

图8B是已显影微型杯阵列81的局部平面图。图8B中的线8’-8’ 是主图8中所示的微型杯阵列的剖面位置。微型杯底板上曝光的 ITO导电膜88对应不透明的光掩模110，微型杯壁84b对应光掩模 透明部位112。

图8中所示照射在掩模直面部分92的紫外光可由常规光源提 供(未示出)。非必选地，光掩模驱动辊90、91可以由对紫外光透 明材料构成，紫外光源(图中未显示)可置于两个或任意一个辊90、 91的内部，在光掩模直面部分92的边缘提供附加照明。非必选地， 还可以包括附加的支撑辊或导轨(图中未示出)，为光掩模直面部 分92和/或支撑网直面部分103提供进一步的支撑或定位。

图8所示是一种连续涂布步骤，其中，在支撑网上86上涂布 未固化前体物材料84a。可以采用现有技术的涂布装置。另外，也 可以在其他分开的步骤中涂布材料84a，并由储存/张紧装置104提 供预涂布的支撑网基片。

可利用常规的驱动控制装置，使光掩模82与支撑网86以相同 速度同步移动。例如，驱动辊90、91可以与驱动辊100、101相耦 合(例如，配备共用驱动电机)，这样各辊可具有相同的切向速率。 另外，还可以采用常规的反馈电路使辊的驱动保持同步移动，例如 用传感器检测支撑网86上ITO区带88的通道，以及对应于光掩模 92上不透明部分110的通道，如分别采用光学检测器114和115。 反馈控制电路可根据检测器信号调整驱动速度，保证紫外辐射区 92/103内相应部分准确定位。其它常规检测系统如磁传感器、条码 扫描/传号等，均可用于提供反馈同步控制。

用本发明方法制造的显示器可以达到仅一张纸的厚度，并可以 是柔性的。

显示器的宽度最好是支撑网的宽度(一般是3-90英寸)。并 且，可以将微型杯阵列剪切制成更窄的显示器件，或将一个或多个 这样的微型杯阵列彼此相邻放置制成更宽的显示器件。

由于辊对辊方法可以生产任意长度的微型杯阵列，根据支撑网 供料卷的长度，显示器件的长度可以从几英寸到数千英尺。

其它辊对辊方法

除了图5实施例所用的方法外，如图8所示(顶部曝光)，该 辊对辊装置还可采用图6或7的方法。例如，可以采用图7的方法， 其中支撑网(图8中86)由对辐射透明的材料构成。与图7中导电 膜72对应的导电膜区带(图8中88)对辐射是不透明的，从后部 103用一个附加的紫外光源(图中未示出)照射支撑网。

多色电泳显示器的制备和密封

本发明的一个重要的方面是用不同颜色的颜料悬浮物按预先 确定的图案有选择地填充微型杯以生产彩色电泳显示器的方法。该 制作多色电泳显示器的步骤包括：

(1)将一种正性作用光致抗蚀剂层叠或涂布到成型的微型杯 阵列上。可以使用常规的光致抗蚀剂组分和显影液，例如马萨诸塞 州Shipley公司、或康涅狄格州Hunt化学制品公司、或日本住友的 酚醛树脂光致抗蚀剂。例如，采用的层叠组分可以包括一种可去除 的载体，如Saint-Gobain公司(马塞诸塞州Worcestor)的PET-4851； 一种酚醛树脂正性光致抗蚀剂，如Shipley的Microposit S1818；以 及一种碱性可显影粘合剂层，如National Starch公司的 Nacor72-8685与BF Goodrich公司的Carboset 515的混合物；

(2)将光致抗蚀剂进行图形曝光，选择性地打开部分微型杯 (第一组)，去掉可去除的载体膜，用一显影剂，如稀释的Shipley 公司的Microposit 351，将正性光致抗蚀剂显影；

(3)向打开的微型杯中填充电泳流体，例如含有带电白色颜 料(TiO2)微粒及第一原色的染料或颜料的流体；

(4)按制作单色显示器所述的方法密封已充填的微型杯；以 及

(5)在其它组微型杯重复步骤2至4，制作出填充有第二和第 三原色电泳流体的微型杯。

图9A-9H图示按本发明的方法制作多色电泳显示器的一个具 体实施例，包括如下步骤：

图9A：提供按上述方法之一制备的微型杯阵列，所述微型杯 阵列包括多个在支撑网121上的分割壁120形成的微型杯盒阵列 122。

图9B：用包括至少一粘合剂层123和一正性光致抗蚀剂层124 的正性干膜光致抗蚀剂层叠放在微型杯阵列122上。用第一光掩膜 (图中未示出)通过紫外光、可见光、或其他辐射源将正性光致抗 蚀剂124图形曝光，该曝光被光掩模限定在预定的第一组微型杯阵 列122a。可以使用现有技术的光致抗蚀剂组分和层叠装置。

图9C：显影光致抗蚀剂124，去除已曝光的微型杯组122a的 粘合剂和正性光致抗蚀剂，将所选微型杯打开。可以使用现有技术 的光致抗蚀剂显影剂及施加装置。

图9D：在打开的微型杯组122a中充填与第一原色对应的介电 溶剂带电荷颜料分散物125a、和一种与溶剂不相溶且比重低于溶剂 和颜料微粒的热固性密封前体物126a。在热固前体物分离并在液相 表面形成一漂浮层的期间或之后，通过固化该热固性前体物126a (优选通过辐射，如紫外光，其次是热或湿气)封闭第一组微型杯 122a，形成含有第一原色电泳液的封闭电泳盒。也可以通过将热固 性前体物材料直接涂布在液相125a表面完成微型杯的密封。

图9E：对第二组选定的微型杯122b重复图9B所示的步骤， 用第二光掩模使第二组选定的微型杯122b曝光。可以选择地，可 以去除第一光掩模并重新定位，以曝光第二组微型杯。

图9F：对选定的第二组微型杯122b重复图9C所示的步骤， 打开第二组微型杯122b。

图9G：对选定的第二组微型杯122b重复图9D所示的步骤， 在所述第二组微型杯中充填与第二原色对应的颜料/溶剂分散物 125b。用密封剂126b封闭第二组微型杯122b形成封闭的电泳盒。

图9H：对选定的第三组微型杯122c重复图9B-D所示的步骤， 以便将第三组微型杯122c曝光、打开、充填、和密封，并形成与 第三原色对应的封闭电泳盒。然后除去残留的光致抗蚀剂124和粘 合剂层123。用有预涂粘合剂层128的透明顶部导电膜127套准层 叠该封闭的电泳盒，粘合剂层可以是压敏粘合剂、热熔粘合剂、或 热、湿气、辐射固化粘合剂。粘合剂硬化与这些盒粘结。可以采用 现有技术的层叠装置和粘合剂。

用于多色电泳显示器的同步辊对辊工艺

本发明的一个重要方面是制作多色电泳显示器的辊对辊方法， 其中图9A-H所示的方法可以连续地进行。该方法包括通过一个同 步光掩模使层叠或涂布后的微型杯阵列曝光，光掩模与微型杯对齐 并且与带有叠层的微型杯的支撑网以相同的速度移动。选定的微型 杯曝光后，正性光致抗蚀剂显影并在曝光区域打开。彩色显示器可 在任意长度支撑网上以一种半连续的方法制作，然后按最终显示器 所需长度分切。

图10、10A和10B，是采用正性光致抗蚀剂涂布层，利用本发 明的新颖同步辊对辊光刻装置130，进行图9A-H所示的方法步骤。 从右上方送入预成形的微型杯阵列/支撑网81，例如从一个储存/张 紧装置105’，该装置非必选为图8所示的辊对辊阵列制作工艺生产 线的产出端105。

从光致抗蚀剂储存装置132，送进一条连续的正性作用光致抗 蚀剂组分带131，首先将其层叠或涂布到微型杯阵列81上。在层叠 的情况下，光致抗蚀剂组分131可以包括图9所示的粘合剂层123 和正性光致抗蚀剂124。可以采用常规层叠装置进行层叠，例如借 助层压辊133a和133b的压力来完成。

该制作彩色显示器的辊对辊光刻装置130与图8所示制作微型 杯的辊对辊光刻装置80基本相似。在图10所示优选的安装布置中， 光掩模136为连续环带形式，装在至少一对分开的驱动/支撑辊140 和141上，并由其提供张力，该光掩模环带136在跨过驱动辊140 和141曲面部分143之间的部分，是基本上为直面的部分142。

微型杯阵列81以类似的方式接合、并经过至少两个分开的驱 动辊150、151，这样阵列81的直面部分153与掩模环带136的直 面部分平行定位。光掩模驱动辊140、141沿箭头A所示方向旋转， 支撑网驱动辊150、151沿反向按箭头B所示的方向旋转，因此光 掩模直面142和支撑网直面153同向同速平行移动。光掩模和支撑 网各自的直面142和153优选相隔选定的很短距离。光掩模136与 微型杯阵列81，可以按上述方法对应图8的辊对辊工艺同步移动。

注意图10中装置130的方位仅是示例性的，为了进行图示的 方法步骤，对应垂直方向，各部件可有多种适合的排布方向。其他 常用的支撑如导板、滚轮等装置可用于图示工艺中微型杯阵列81 的支撑、张紧、转动、和/或扭曲。

图10A是光掩模136的平面图。注意图10A中线10-10是主图 10中所示光掩模136的剖面位置。同步光掩模136的图案有透明区 160，该区的尺寸和定位应能保证可以曝光微型杯的第一组微型杯 表面165。在本例中，每第三个微型杯成线性序列。光掩模的不透 明的区域162保护其余微型杯和杯壁不曝光。用紫外光或其他辐射 源曝光后，以适当的显影液洗涤或处理光致抗蚀剂131，原位保留 未曝光部分131a，除去已曝光部分131b，使已曝光微型杯的叠层 打开。洗涤后，进行微型杯干燥处理，以及可将微型杯阵列储存或 进入下一步工序106。

图10B是光致抗蚀剂131显影后的微型杯81的平面图。注意 图10B中线10’-10’为主图10中所示微型杯阵列81的剖面位置。 暴露的微型杯底部ITO导体88与透明的光掩模部分160对应，即 通过去除已曝光的光致抗蚀剂131b形成的开口166，可以看到一微 型杯组曝露的导电膜88。其他的微型杯和杯壁仍被未曝光的光致抗 蚀剂覆盖，对应不透明掩模部分162。在图10的例子中，既在透明 光掩模部分160，又在被显影的光致抗蚀剂开口166的第一组微型 杯，由交错偏移行构成，一行中每第三个微型杯是开口的。

图10中，显示带有第一组开口166的微型杯阵列88在向外移 动(移出紫外曝光区)时，被送至第二阵列储存/张紧装置106(此 处没有表示出来)。可选地，装置106可以包含连续加工的其他加 工装置。可以看到上述图9D所示的开口微型杯充填、密封后，重 复图10的方法(在相同或附加装置上130)，通过定位的掩模136 的透明部分160，使第二组微型杯曝光并形成开口。

图11示意性地说明用这里介绍的方法，特别是图8、9、10所 示的方法，用于制作三色电泳显示器微型杯阵列组件的半连续工 艺。图11的示例性方法，起始为从储存装置202送入预定图案的 导电膜/支撑网。该支撑网构成一个连续的带状基片，在其上可按次 序进行图11的204到238的处理步骤。支撑网可以移动、转向， 由滚轮、导向槽导向(图中未示出)，从而按需要被依次送到各设 备工位完成各处理步骤。

在204步，支撑网/导电膜上涂布辐射固化前体物(RCPM)。在 206步，利用本发明的一个同步辊对辊光刻装置通过一微型杯掩模 曝光涂布后的支撑网。在208步，用适当的溶剂组分处理或“洗涤” 未固化的辐射固化前体物，在支撑网上保留固化的微型杯阵列。

从储存装置210送入正性作用光致抗蚀剂叠层或涂层，并在步 骤211层叠或涂布在微型杯阵列的上表面，从而逐个地封闭了微型 杯，以便进行选择性的填充。在步骤212，带有光致抗蚀剂的微型 杯在本发明另一个辊对辊同步光刻装置上曝光，所使用光掩模仅使 第一组微型杯曝光。在步骤214，用适当的溶剂组分处理并洗涤微 型杯，除去已曝光部分的光致抗蚀剂。由于在步骤212，仅第一组 微型杯曝光，所以仅从第一组微型杯的顶部除去光致抗蚀剂，从而 进行选择性打开。在216步，用第一颜料/溶剂组分充填打开的第一 组微型杯。在218步，打开的第一组微型杯按图9所示密封并固化。 218步的密封处理不会涉及未曝光的光致抗蚀剂。

然后进行步骤220，在本发明的另一个辊对辊同步光刻装置上 曝光微型杯阵列，使用光掩膜的形式使第二微型杯组曝光(第三微 型杯组仍不曝光)。在步骤222，用适当的溶剂处理或“洗涤”微型 杯阵列，除去曝光的光致抗蚀剂。由于步骤220仅使第二组微型杯 曝光，所以仅从第二组微型杯的顶部除去光致抗蚀剂，从而选择性 地打开(第三微型杯组仍封闭)。在步骤224，打开的第二组微型杯 用第二颜料/溶剂组分填充。在步骤226，按步骤218方法密封并固 化打开的第二组微型杯。

在步骤230除去剩余的光致抗蚀剂，用适当的溶剂处理或“洗 涤”微型杯，从而打开第三组微型杯。非必选地，步骤230可以包 括使其余的光致抗蚀剂在辐射下曝光，以利于清除。在步骤232， 用第三颜料/溶剂组分填充打开的第三组微型杯。在步骤234，按步 骤218方法密封并固化第三组打开的微型杯。

在步骤238，预定图案的ITO顶部导电膜从ITO叠层储存装置 236送入，并层叠在已填充并密封的微型杯阵列的上表面。在以连 续的密封电泳显示器阵列带的形式将组装好的三色电泳显示器微 型杯阵列240送出后，该示例性工艺结束。该微型杯阵列240可以 送去储存，或进行下一步连续加工步骤。一般来说，进一步加工包 括将阵列分成单独的部分，这些单独的部分经包装制成电泳显示器 件产品。

虽然本发明通过参考具体实施例进行说明，但对于本领域技术 人员来说，可以理解各种各样的改动和置换，而不偏离本发明的精 神和范围。另外，在本发明的目的、宗旨和范围内，可以进行很多 改动以适用于特殊的情况、材料、组分、方法或加工步骤。所有这 些修改都应理解为在本文所附的权利要求范围内。

例如，应该注意到本发明制作的微型杯除了适用于电泳显示器 外，还可用于液晶显示器。类似地，选择性微型杯填充、密封和ITO 层叠方法均可用于液晶显示器制作。

因此，为现有技术允许，本发明由所附权利要求书范围限定， 以说明书为支持。

组件符号说明

10              微型杯阵列组件

11a，b，c       电极板

12a，b，c       盒

13a，b，c       电极板

14a，b，c       介电溶剂

15a，b，c       颜料微粒

16              密封壁(杯壁)

17              微型杯底

18a，b，c       密封盖

40              微型杯阵列

41              微型杯壁

42              基底电极

43              基片支撑网

44              介电溶剂组分

45              带电颜料微粒

46a             热固性前体物组分

46b             密封盖

47              导电膜

48              粘合剂层

50              微型杯阵列

51a             辐射固化材料

51b             微型杯壁

51c             未曝光区域

52              导电膜

53              基片支撑网上

54              深色方块(不透光区)

55              开口区(透明区)

56              光掩模

57              微型杯

61a             辐射固化材料

61b             固化的材料

61c             未固化的材料

62              导电膜

63              基片

64              基底导电膜

65              间隔

67              微型杯

70              微型杯阵列

71a             辐射固化材料

71b             微型杯壁的材料

72              基底导电膜

73              基片支撑网

74              (导体)区带

75        间隔

76        第二光掩模

77        微型杯

80        辊对辊光刻生产装置

81        微型杯阵列

82        光掩模

84a       辐射固化材料

84b       聚合材料

86        基片支撑网

88        导电膜ITO区带

90        驱动/支撑辊

91        驱动/支撑辊

92        光掩模直面部分

93        光掩模弯曲面

100       驱动/支撑辊

101       驱动/支撑辊

103       支撑网直面部分

104       储存/张紧装置

105       辊对辊阵列制作工艺生产线的产出端

105’            储存/张紧装置

106       储存或进一步加工

110       不透明区

112       透明区

114       光学检测器

115       光学检测器

120       分割壁

121       支撑网

122       微型杯盒

122a      第一组微型杯阵列

122b      第二组微型杯阵列

122c      第三组微型杯阵列

123       粘合剂层

124       正性光致抗蚀剂层

125a      带电颜料分散物

125b      颜料/溶剂分散物

126a      热固性密封前体物

126b      密封剂

127       透明顶导电膜

128       预涂粘合剂层

130       辊对辊光刻装置

131       光致抗蚀组分

131a      未曝光部分

131b      已曝光的光致抗蚀剂

132       光致抗蚀剂储存

133a，b   层压辊

136       光掩模环带

140       驱动/支撑辊

141       驱动/支撑辊

142       光掩模直面

143       曲面部分

150       驱动辊

151       驱动辊

153       支撑网直面

160       透明区

162       不透明的区域

165       第一微型杯组面

166       开口

202       支撑网/ITO储存装置

204       用辐射固化前体物涂布支撑网/ITO

206       通过一微型杯掩模曝光

208       从微型杯上去除(洗涤)未固化的辐射固化前体物

210       光致抗蚀剂叠层储存装置

211       层叠光致抗蚀剂

212       通过第一掩模曝光

214       除去已曝光的光致抗蚀剂

216       用第一颜料/溶剂组分充填

218       密封并固化第一组微型杯

220       通过第二掩模曝光

222       除去(“洗涤“)已曝光的光致抗蚀剂

224       用第二颜料/溶剂组分充填

226       密封并固化第二组微型杯

230       除去(“洗涤”)剩余的光致抗蚀剂

232       用第三颜料/溶剂组分充填

234       密封并固化第三组微型杯

236       顶部ITO叠层储存装置

238       层叠顶部ITO

240       组装好的三色电泳显示器微型杯阵列

简要说明

本申请是同一发明实体申请的一系列未决申请之一，涉及新颖 的电泳和液晶图像显示器和组件，以及制造这种显示器和组件的新 颖方法。在这些相关的申请中披露的本系列发明的某些内容也在本 申请中披露。在本申请中对所披露任何特别的发明课题内容未提出 权力要求，不能解释为申请人有意放弃对这些课题内容的专利保 护。