專利名稱：具有液晶懸浮媒質(zhì)的顆粒泳動顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到顆粒泳動顯示器件，確切地說是涉及到分別呈現(xiàn)非線性電光行為和磁光行為的電泳顯示器件和磁泳顯示器件。本發(fā)明還涉及到制造具有非線性電光行為的電泳顯示器的方法。
顆粒泳動顯示器典型地包含懸浮層，此懸浮層包含分散在液體懸浮媒質(zhì)中的許多細小的泳動顆粒。借助于將磁場或電場施加到器件，可以改變泳動顆粒在懸浮層中的空間分布。這些顆粒在外加場的影響下在器件內(nèi)遷移。
常規(guī)的電泳顯示器包含懸浮層，此懸浮層包含分散在液體懸浮媒質(zhì)中的許多泳動顆粒。這種電泳顯示器的工作原理是，泳動顆粒在懸浮層中的空間分布可以被施加到器件的電位改變。此電位通常由分別淀積在顯示器正面和背面上或正面和背面附近的電極施加到懸浮層。利用這種結(jié)構(gòu)，可以激勵泳動顆粒響應(yīng)于外加電場而在顯示器的正面電極與背面電極之間遷移。泳動顆粒在顯示器正面表面或背面表面附近的積累，改變了此區(qū)域中懸浮層的光反射性質(zhì)，從而可以以這種方式在顯示器上形成圖象。
這種電泳顯示器的一般優(yōu)點是能夠產(chǎn)生高反差的圖象而無須在顯示器結(jié)構(gòu)中使用偏振濾色器。
在美國專利No.3668106中，詳細地描述了這種電泳顯示器的結(jié)構(gòu)和工作原理。此電泳顯示屏包含其上分別形成有透明電極的二個面對的透明絕緣襯底構(gòu)成的盒以及所述盒中由懸浮在彩色懸浮媒質(zhì)中的彩色電泳材料的細小顆粒組成的電泳懸浮層。當直流電壓被施加到盒時，各個顆粒根據(jù)電泳材料的極性而被移動和淀積在一個電極上。利用反射光，就觀察到由電泳材料的積累所形成的圖象。
美國專利No.3668106所述的顯示器呈現(xiàn)某種暫時穩(wěn)定性，其中，即使外加電場被撤除之后，淀積的電泳材料仍然保留在電極上。但由于電泳材料僅僅由于范德瓦爾斯吸引力和靜電力而附著到電極，故這種顯示器的長期性能是值得懷疑的。
美國專利No.3668106所述類型的常規(guī)電泳顯示器的一個主要限制在于范德瓦爾斯力能夠使懸浮層中的電泳材料顆粒彼此粘附，從而損害懸浮層的穩(wěn)定性。這在長時間內(nèi)，由于顆粒從懸浮層沉淀而能夠?qū)е嘛@示器失效。
若將顯示器件制作成不存在范德瓦爾斯粘合，則顯示器的電光特性排除了顯示器內(nèi)各個盒的矩陣多路復(fù)用。矩陣多路復(fù)用典型地牽涉到在顯示器內(nèi)面對的內(nèi)表面上分別排列成行和列的多個電極。矩陣多路復(fù)用的顯示器中的各個盒被排列在行與列電極重疊的位置處，且借助于經(jīng)由適當?shù)男泻土须姌O施加電場來對各個盒進行尋址。
上述限制是由常規(guī)顆粒泳動盒光學狀態(tài)的改變依賴于時間與電壓的乘積的特性引起的。亦即，盒上的幾乎任何小的電壓都會使之最終改變其光學狀態(tài)。外加電壓的幅度僅僅影響發(fā)生光學狀態(tài)改變所需的時間。而且，重復(fù)施加小電位的效果是積累性的，且施加到顯示器中給定圖形元件(象素)的足夠的積累電壓-秒，會改變其光學狀態(tài)。這阻礙了無源矩陣多路復(fù)用。
顯示盒以無源矩陣尋址方式被使用時的一個基本要求是呈現(xiàn)一定的閾值，這是一種高度非線性的電光行為。當?shù)陀诖碎撝档碾妷罕环磸?fù)地施加到盒時，盒的光學狀態(tài)必須不改變。但當高于此閾值的電壓(例如閾值的2倍)被施加時，要求盒迅速改變其光學狀態(tài)。若不滿足此條件，則顯示器將呈現(xiàn)嚴重的串擾。亦即，不被要求產(chǎn)生圖象的元件會開始開通，而是為圖象要求部分的元件可能開始關(guān)斷。
盡管顆粒泳動盒有上述的限制，但已經(jīng)開發(fā)了一些方法來將閾值效應(yīng)組合到盒中。
首先，范德瓦爾斯力可以在盒中固有地引入閾值效應(yīng)。但前面各段已經(jīng)表明范德瓦爾斯力損害了器件的壽命。因此，對于在顆粒泳動盒中組合閾值效應(yīng)，范德瓦爾斯力不提供可行的解決辦法。
利用另一例子，有可能與顆粒泳動盒串聯(lián)連接另一個呈現(xiàn)非線性電學特性的器件，從而提供非線性電光行為。這種非線性器件典型地可以包括二極管、齊納二極管、以及非線性電阻。
不幸的是，在顯示器中采用非線性器件增加了整個顯示器的復(fù)雜性和成本。顯示器的可靠性也可能由于額外的元件而被降低。
作為變通，薄膜晶體管的有源矩陣可以被用來開關(guān)矩陣顯示器中的各個盒。在用于顯示器有源矩陣尋址的薄膜晶體管的情況下，晶體管的物理尺寸對顯示器中象素的排列有限制，從而限制了顯示器的分辨率。
固有地呈現(xiàn)非線性電光行為的電泳顯示器因而是優(yōu)選的。
在美國專利No.4305807中，描述了目的在于解決此問題的一種發(fā)明。美國專利No.4305807所描述的顯示器采用液晶材料作為顆粒泳動盒中的懸浮媒質(zhì)。此盒被構(gòu)造成盒中的液晶分子的取向可以響應(yīng)于外加電位而改變。但外加的電位必須超過液晶分子改變其取向的臨界閾值水平。因此，盒中液晶分子重新取向所要求的確定的閾值電位使得能夠?qū)︼@示器中各個盒進行X-Y矩陣選擇。
此顯示器的工作原理在于液晶懸浮媒質(zhì)的粘滯性如泳動顆粒所經(jīng)歷的那樣由于其各向異性性質(zhì)而隨著盒中液晶分子的取向而變化。
因此，懸浮媒質(zhì)的表觀粘滯性與電位施加到顯示器時液晶分子的重新取向一致地被空間調(diào)制。
當懸浮媒質(zhì)的表觀粘滯性高時，泳動顆粒在顯示器這一區(qū)域內(nèi)的運動受到液晶分子取向的阻礙。顆粒在懸浮媒質(zhì)內(nèi)的遷移率因而被降低。相反，當懸浮媒質(zhì)的表觀粘滯性低時，泳動顆粒在顯示器這一區(qū)域內(nèi)的運動不受液晶分子取向的阻礙。在后一種情況下，顆粒的遷移率被提高，各個顆粒從而可以在外加電位的影響下在懸浮媒質(zhì)內(nèi)運動。
液晶懸浮媒質(zhì)的各向異性粘滯性提供了一種機制來控制泳動顆粒在顯示器內(nèi)的運動。
雖然美國專利No.4305807使得能夠?qū)﹄娪撅@示器中各個盒進行X-Y矩陣選擇，但顯示器的性能可能受到所用結(jié)構(gòu)的限制。例如，顯示器中液晶懸浮媒質(zhì)的表觀粘滯性僅僅阻礙顯示器中泳動顆粒響應(yīng)于外加電場的遷移，并不排除泳動顆粒的運動。因此，顯示器仍然可能呈現(xiàn)一定程度的串擾。
EP 1154312描述了一種結(jié)構(gòu)相似于美國專利No.4305807所用結(jié)構(gòu)的光開關(guān)器件。EP 1154312所述的光開關(guān)器件包含一種分散在液晶材料中的不可溶解的光控制媒質(zhì)。與美國專利No.4305807相同，施加到器件的電場引起液晶材料中的液晶分子的取向發(fā)生改變，從而使器件內(nèi)的光控制媒質(zhì)能夠運動。這引起液晶材料層中光控制媒質(zhì)的分布密度改變。
與美國專利No.4305807形成對照，光控制媒質(zhì)運動的主要原因是由施加到器件的電場誘發(fā)的液晶材料的流動。這種流動典型地由所知導(dǎo)致液晶材料長期退化的離子注入到液晶中引起。
本發(fā)明的目的是至少改善上述顯示器的某些缺點，并提供一種改進了的電泳顯示器。本發(fā)明的另一目的是提供一種呈現(xiàn)非線性電光行為的可以用器件內(nèi)各個盒的X-Y矩陣選擇來進行尋址的電泳顯示器。本發(fā)明的再一目的是提供一種制造具有非線性電光行為的電泳顯示器的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一情況，顆粒泳動盒包含其中具有液晶材料和泳動顆粒的液晶盒，此泳動顆粒在施加外場時，可從液晶盒第一側(cè)處的第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)。
液晶盒被選擇成當泳動顆粒不位于第一優(yōu)選位置處時，存在著一種與第一優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷，而當泳動顆粒基本上位于液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置處時，此缺陷的液晶缺陷能量比泳動顆粒不這樣定位時的更低。
在一個優(yōu)選實施方案中，為了將泳動顆粒從第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)，外加場必須超過某個閾值電平。
有時稱為旋錯的缺陷，可以被想象為描述為液晶定向子的液晶分子取向的不連續(xù)性。在缺陷周圍的緊鄰區(qū)域中，液晶對準被從其中定向子到處都平行的最低能量狀態(tài)嚴重畸變。因此，存在著大量與此缺陷相關(guān)的彈性能。為了本專利說明書的目的，此彈性能將被稱為缺陷能。
依賴于缺陷周圍液晶的畸變類型，缺陷可以取不同的形式。典型地由液晶定向子的取向繞包圍缺陷的路徑旋轉(zhuǎn)多少以及沿什么方向旋轉(zhuǎn)，來對缺陷進行分類。以這種方式能夠確定正負號缺陷，其中定向子繞相反的方向旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)的程度確定幅度。此數(shù)值被認為是缺陷的強度，并可以是正的或負的。二種符號相反的缺陷將相互吸引，且借助于移動其中心而將相互降低其彈性能。這種吸引能夠連續(xù)進行到二個缺陷中心結(jié)合成強度等于原來二個缺陷強度的總和的一個缺陷；負強度和正強度從而抵消。在二個缺陷的強度相等且相反的情況下，則二個缺陷彼此有效地湮沒，不再存在殘留缺陷。
液晶材料中的缺陷被構(gòu)造成來吸引分散在其中的泳動顆粒；各個缺陷在液晶材料中引起相關(guān)的影響區(qū)域。一旦處于特定的影響區(qū)域內(nèi)，泳動顆粒就被吸引趨向此影響區(qū)域相關(guān)的缺陷。若不受阻礙，則泳動顆粒會在影響區(qū)域內(nèi)移動，以便選擇一個由于缺陷而引起的彈性能被減為最小的優(yōu)選位置。
術(shù)語“相關(guān)的”已經(jīng)在前面被用來描述缺陷、盒內(nèi)缺陷所引起的影響區(qū)域、以及所述缺陷造成的盒內(nèi)的優(yōu)選位置(例如第一優(yōu)選位置)之間的關(guān)系。此術(shù)語已經(jīng)被用來傳達這樣一個事實，即在某些情況下，由于顆粒可能被盒壁阻擋，顆粒可能無法到達缺陷中心的位置。但仍然存在著使系統(tǒng)彈性能減為最小的顆粒位置。
在某些情況下，但不是排他性的，上述盒壁的阻礙可能是由于缺陷是“虛擬的”。虛擬缺陷是其中缺陷中心實際上在液晶區(qū)外面，但它仍然對液晶的行為施加影響。此影響由虛擬缺陷被隱藏在其中的表面處的液晶的對準引起。虛擬缺陷典型地可以出現(xiàn)在表面錨定能量微弱或表面具有非零的預(yù)先傾斜的情況中。
為清晰起見，在本專利說明書中參照了一種缺陷，所述缺陷可以是隱藏在表面內(nèi)的虛擬缺陷或液晶材料內(nèi)的常規(guī)缺陷。
以下，系統(tǒng)中的各個缺陷將同樣地描述為與所述缺陷造成的盒內(nèi)的優(yōu)選位置相關(guān)。
在本發(fā)明中，泳動顆粒的存在擾亂了其附近液晶材料的對準，因此，此泳動顆粒起系統(tǒng)內(nèi)移動缺陷或缺陷集合的作用。
在本液晶盒的情況下，與第一優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷以及與泳動顆粒相關(guān)的缺陷被安排成具有相反的符號。因此，這些缺陷彼此吸引，且借助于泳動顆粒的運動，會降低它們的彈性能。
當泳動顆粒處于液晶材料本體內(nèi)時，泳動顆粒在外加場的影響下比較自由地移動。但當顆粒處于液晶材料中另一缺陷的影響區(qū)域內(nèi)時，相互作用就出現(xiàn)在這些缺陷之間，從而降低與所述這些缺陷相關(guān)的液晶缺陷能量。
因此，當與泳動顆粒相關(guān)的缺陷以及與第一優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷重疊時，與第一優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷的液晶缺陷能量被減為最小。在系統(tǒng)的幾何形狀允許的情況下，這些缺陷相互作用到如此的程度，以至于可以說它們有效地湮沒。在此情況下，術(shù)語“缺陷”指的是原來出現(xiàn)與第一優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷處的核心。
因此，第一優(yōu)選位置可以是與之相關(guān)的缺陷或缺陷集合和與泳動顆粒相關(guān)的缺陷重疊的位置。但液晶盒的幾何形狀和泳動顆粒的幾何形狀可能不允許這種重疊。在此情況下，液晶缺陷能量被減為最小的泳動顆粒位置(即第一優(yōu)選位置)將位于此缺陷附近，且將由液晶盒的幾何形狀決定。
本發(fā)明提供了下述優(yōu)點，即當與泳動顆粒相關(guān)的缺陷和與第一優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷相互作用時，泳動顆粒將傾向于被吸引到第一優(yōu)選位置并附著到第一優(yōu)選位置。而且，為了使泳動顆粒從第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)，外加場必須在足夠的時間內(nèi)超過閾值水平。這提供了用來使泳動顆粒從液晶盒中第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)的非線性特性。
泳動顆粒最好在外加場下可逆向從液晶盒第二側(cè)處的第二優(yōu)選位置移動到液晶盒第一側(cè)處的第一優(yōu)選位置。
此液晶盒被使用成當泳動顆粒不位于第二優(yōu)選位置時，存在著與第二優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷，且當泳動顆?；旧衔挥谝壕Ш袃?nèi)第二優(yōu)選位置處時，此缺陷的液晶缺陷能量低于當泳動顆粒不這樣定位時的能量。
在一個優(yōu)選實施方案中，為了將泳動顆粒從第二優(yōu)選位置移動到液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置，外加場必須超過閾值電平。
因此，以相似于上述的方式，當與泳動顆粒相關(guān)的缺陷和與第二優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷重疊時，與第二優(yōu)選位置相關(guān)的液晶缺陷能量可以被減為最小。在系統(tǒng)的幾何形狀允許的情況下，這些缺陷相互作用到如此的程度，以至于可以說它們有效地湮沒。在此情況下，術(shù)語“缺陷”指的是原來出現(xiàn)與第二優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷處的核心。
借助于反轉(zhuǎn)外加場的極性，泳動顆?？蓮牡谝粌?yōu)選位置轉(zhuǎn)移到第二優(yōu)選位置，反之亦然。
本發(fā)明的這一實施方案提供了下述優(yōu)點，即當與泳動顆粒相關(guān)的缺陷同與第二優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷相互作用時，泳動顆粒傾向于被吸引到第二優(yōu)選位置并粘附到第二優(yōu)選位置。因此，在本發(fā)明的這一實施方案中，泳動顆?？稍诙€穩(wěn)定位置之間，亦即分別在液晶盒內(nèi)的第一和第二優(yōu)選位置處移動。
而且，為了將泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置移動到第一優(yōu)選位置，外加場必須在足夠時間內(nèi)超過閾值電平。這提供了將泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置移動到液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置的非線性特性。這種結(jié)構(gòu)還提供了下述優(yōu)點，即借助于反轉(zhuǎn)外加場，泳動顆粒可相反地在液晶盒內(nèi)的第一和第二優(yōu)選位置之間反向移動。
有利的是，與泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置移動到第二優(yōu)選位置相關(guān)的閾值電平的幅度，不同于與泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置移動到第一優(yōu)選位置相關(guān)的閾值電平的幅度。
上述閾值電平幅度的差別導(dǎo)致了依賴于液晶盒上外加場的極性的不對稱開關(guān)閾值。在存在著控制多個這種顆粒泳動盒的極性的要求的情況下，例如在多盒顯示器中，這種不對稱方便了多路矩陣尋址，并使得能夠用所謂行預(yù)先空白的技術(shù)來對這些盒進行尋址。
在一個優(yōu)選實施方案中，顆粒泳動盒在液晶盒的第一側(cè)處具有多個第一優(yōu)選位置，各個第一優(yōu)選位置具有與其相關(guān)的缺陷，并具有分散在液晶材料內(nèi)的多個泳動顆粒。顆粒泳動盒可以在液晶盒的第二側(cè)處具有多個第二優(yōu)選位置，各個第二優(yōu)選位置具有與其相關(guān)的缺陷。液晶盒的至少一個內(nèi)表面可以被成形成誘發(fā)所述缺陷。
當如上所述構(gòu)成時，顆粒泳動盒內(nèi)各個泳動顆粒可在與其相關(guān)的第一和第二優(yōu)選位置之間移動，盒從而可以以這種方式被空間調(diào)制。上述的顆粒泳動盒因而可以被用作多盒顆粒泳動顯示器。
本發(fā)明的這一實施方案的好處在于，借助于成形液晶盒的至少一個內(nèi)表面而以可控的方式誘發(fā)了缺陷。為了提供液晶材料的擇優(yōu)取向，表面對準處理方法也可以被應(yīng)用于液晶盒的至少一個內(nèi)表面。例如，可以采用提供基本上非垂直的錨定條件的表面對準處理。激勵液晶定向子切向分量，提供傾斜的或同平面的對準的表面處理，是一種適當?shù)谋砻嫣幚怼１砻鎸侍幚硪部梢员粦?yīng)用于液晶盒內(nèi)的泳動顆粒。而且，提供基本上非垂直的錨定條件的表面對準處理可以被用于泳動顆粒。
有利的是，此成形包含多個排列成陣列的凹陷。
這些凹陷通常被排列成規(guī)則陣列。
此陣列通常包含一個二維陣列，且各個凹陷被排列成密排結(jié)構(gòu)。各個凹陷在陣列內(nèi)可以被安排成六方密排結(jié)構(gòu)。為清晰起見，此處用術(shù)語密排和六方密排來描述陣列內(nèi)凹陷的排列，與其在描述晶格結(jié)構(gòu)中的常規(guī)使用是相似的。
這些凹陷優(yōu)選包含基本上半橢球的凹陷。
更優(yōu)選的是，這些凹陷包含基本上半橢球形的凹陷。
有利的是，這些凹陷包含基本上半圓球形的凹陷。
更有利的是，這些凹陷包含基本上半個圓球的凹陷。
本說明書中所用的前綴“半”被用來定義其所指的部分幾何形狀，并不局限于一半，例如，半球形應(yīng)該是定義球的一部分(所述部分不局限于一半)。在幾何形狀部分包含所述形狀的基本上一半的情況下，則此處已經(jīng)優(yōu)先于更一般的前綴“半”(semi)而采用了前綴“半個”(hemi)，例如術(shù)語“半個圓球”應(yīng)該定義基本上圓球的一半。
各個凹陷在陣列內(nèi)優(yōu)選被排列成間距為p，且各個凹陷的深度為d。為清晰起見，以下所用的術(shù)語間距應(yīng)該指的是規(guī)則陣列內(nèi)相繼各個凹陷之間的距離。
更優(yōu)選的是，這些凹陷的深度d對間距p的比率至少為1/4。
在一個優(yōu)選實施方案中，這些凹陷的間距p為2-50微米。
這些凹陷的間距p優(yōu)選為3-30微米。
更優(yōu)選的是，這些凹陷的間距p為4-15微米。
在一個優(yōu)選實施方案中，泳動顆粒的直徑為0.5-0.9倍于這些凹陷的間距p。
泳動顆粒的直徑優(yōu)選為0.7-0.8倍于這些凹陷的間距p。
在顆粒泳動盒包含單個泳動顆粒的情況下，液晶盒可以包含一個液晶滴珠。有利的是，顆粒泳動盒包含多個液晶盒，各個液晶盒包含一個液晶滴珠。
以一個液晶滴珠或多個液晶滴珠的形式的液晶盒安排，方便了所述液晶盒的生產(chǎn)。
這些液晶滴珠可以是圓球形的，各個液晶滴珠的長度L等于滴珠的直徑D。
通常，液晶滴珠基本上是扁長的球形，各個液晶滴珠沿液晶滴珠長軸的長度為L，沿短軸的直徑為D，且第一和第二優(yōu)選位置基本上沿各個液晶滴珠的長軸相反地排列。
在一個優(yōu)選實施方案中，液晶滴珠的長度L為1-30微米。
液晶滴珠的長度L優(yōu)選為5-20微米。
更優(yōu)選的是，液晶滴珠的長度L為10-15微米。
在一個優(yōu)選實施方案中，泳動顆粒的直徑為0.2-0.8倍于液晶滴珠的直徑。
泳動顆粒的直徑優(yōu)選為0.3-0.7倍于液晶滴珠的直徑。
更優(yōu)選的是，泳動顆粒的直徑為0.4-0.6倍于液晶滴珠的直徑。
有利的是，此液晶盒或各個液晶盒包括染料。通常，此液晶盒或各個液晶盒包括可溶于油的染料。此染料可以包含至少下列之一二色性染料、偶氮染料、蒽醌染料、藥物染料、化妝品染料、食品染料、1-羥基-4-[(4-甲基苯基)氨基]-9，10-蒽二酮、2-(2-喹啉基)-1，3-茚二酮、1，4-雙[(4-甲基苯基)氨基]-9，10-蒽二酮、1-[[4-(苯基偶氮基)苯基]偶氮]-2萘烯醇、溶劑黑3、溶劑黑5、溶劑黑7、溶劑黑12、溶劑黑28、溶劑藍4、溶劑藍14、溶劑藍19、溶劑藍29、溶劑藍35、溶劑藍36、溶劑藍37、溶劑藍38、溶劑藍43、溶劑藍59、溶劑藍78、溶劑藍97、溶劑藍104、溶劑棕1、溶劑棕53、溶劑綠1、溶劑綠3、溶劑綠4、溶劑綠5、溶劑綠7、溶劑綠11、溶劑綠28、溶劑橙1、溶劑橙2、溶劑橙7、溶劑橙15、溶劑橙20、溶劑橙23、溶劑橙60、溶劑橙63、溶劑橙105、溶劑紅3、溶劑紅19、溶劑紅23、溶劑紅24、溶劑紅26、溶劑紅27、溶劑紅41、溶劑紅43、溶劑紅44、溶劑紅45、溶劑紅49、溶劑紅72、溶劑紅111、溶劑紅135、溶劑紅140、溶劑紅179、溶劑紅195、溶劑紅207、溶劑紫8、溶劑紫13、溶劑紫37、溶劑紫59、溶劑黃1、溶劑黃2、溶劑黃3、溶劑黃7、溶劑黃14、溶劑黃33、溶劑黃72、溶劑黃93、溶劑黃94、溶劑黃98、溶劑黃114、溶劑黃141、溶劑黃160、溶劑黃163。
在一個優(yōu)選實施方案中，此泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒被用來反射其上入射的電磁輻射。
有利的是，此泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒具有包含至少金屬涂層和介質(zhì)涂層之一的反射性涂層。
在另一個優(yōu)選實施方案中，此泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒包含一種復(fù)合顆粒，此復(fù)合顆粒具有分散在載體內(nèi)的用來散射其上入射的電磁輻射的多個散射顆粒。此載體可以包含聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。此散射顆?？梢园趸?TiO2)。作為變通，或此外，散射顆?？梢园酆衔飯A球，各個聚合物圓球組合至少氣體空腔或粉碎的金剛石之一。
此復(fù)合泳動顆粒使光的散射為最大，從而提供了良好的反射性。當顆粒泳動盒被用于顯示器件時，這是一種特別可取的性質(zhì)。
外加場可以是至少電場和磁場之一。
根據(jù)本發(fā)明的第二情況，具有液晶盒第一側(cè)處的多個第一優(yōu)選位置并具有多個懸浮在液晶懸浮媒質(zhì)內(nèi)的泳動顆粒的顆粒泳動盒的制造方法，包含下列步驟(i)制備第一襯底，它具有用來與液晶懸浮媒質(zhì)相互作用以提供顆粒泳動盒內(nèi)液晶定向子的優(yōu)選對準的第一釋放結(jié)構(gòu)對準層，(ii)在釋放結(jié)構(gòu)對準層內(nèi)形成多個凹陷，各個凹陷具有從釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面延伸的內(nèi)表面，(iii)將泳動顆粒淀積到第一釋放結(jié)構(gòu)表面上，(iv)將液晶懸浮媒質(zhì)組合到盒中。
有利的是，在顆粒泳動盒具有盒第二側(cè)處的第二優(yōu)選位置的情況下，此方法還包含下列步驟(v)制備第二襯底，它具有用來與液晶懸浮媒質(zhì)相互作用以提供顆粒泳動盒內(nèi)液晶定向子的優(yōu)選對準的第二釋放結(jié)構(gòu)對準層，(vi)在第二釋放結(jié)構(gòu)對準層內(nèi)形成多個凹陷，各個凹陷具有從第二釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面延伸的內(nèi)表面，(vii)將第二襯底排列成遠離第一襯底，使其釋放結(jié)構(gòu)對準層與液晶懸浮媒質(zhì)相互作用，以便提供顆粒泳動顯示器內(nèi)液晶定向子的優(yōu)選對準。
此方法優(yōu)選包含將第一釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面中的各個凹陷安排成與第二釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面中的相應(yīng)凹陷基本上面對的步驟，所述各個凹陷形成面對的凹陷對。
更優(yōu)選的是，此方法包含將泳動顆粒安排在各個面對的凹陷對內(nèi)的步驟。
通常，至少第一和第二襯底之一包含至少聚合物和預(yù)聚合物之一，且形成釋放結(jié)構(gòu)表面內(nèi)的多個凹陷的步驟包含壓花工藝。
作為變通，至少第一和第二襯底之一包含光聚合物，且形成釋放結(jié)構(gòu)表面內(nèi)的多個凹陷的步驟包含光刻工藝。
根據(jù)本發(fā)明的第三情況，提出了一種顯示器，它具有用來顯示圖象的第一顯示表面包含根據(jù)本發(fā)明第一情況的顆粒泳動盒，其中，顆粒泳動盒被排列在顯示器內(nèi)，使液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置或各個第一優(yōu)選位置基本上位于第一顯示表面處。
借助于在顯示器上施加場，此顯示器可工作。
顯示器內(nèi)顆粒泳動盒的排列提供了以下優(yōu)點，即當位于液晶盒內(nèi)此第一優(yōu)選位置或各個第一優(yōu)選位置處時，此泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒對入射在第一顯示表面上的光進行反射。
包含在顯示器內(nèi)的顆粒泳動盒以與本發(fā)明第一情況相同的方式工作。在使用中，為了將泳動顆粒從第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)，或移動到液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置，施加到顯示器的場必須在足夠的時間內(nèi)超過閾值電平。
在顆粒泳動盒具有第一和第二優(yōu)選位置的情況下，為了影響顆粒在優(yōu)選位置之間的轉(zhuǎn)移，僅僅將泳動顆粒從與第一優(yōu)選位置相關(guān)的影響區(qū)移動到與第二優(yōu)選位置相關(guān)的影響區(qū)就足夠了。如上所述，這是由于一旦在特定的影響區(qū)內(nèi)，泳動顆粒就被吸引趨向引起此影響區(qū)的缺陷。若不受阻礙，則泳動顆粒將在影響區(qū)內(nèi)移動，以便選擇一個由于此缺陷的彈性能被減為最小的優(yōu)選位置。
這提供了一種非線性特性，用來將泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)/液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置。
在一個優(yōu)選實施方案中，顯示器具有遠離第一顯示表面排列的第二顯示表面，且包含至少一個顆粒泳動盒，此顆粒泳動盒具有在液晶盒的第二側(cè)處的第二優(yōu)選位置，其中，顆粒泳動盒被排列在顯示器內(nèi)，使液晶盒內(nèi)的此第二優(yōu)選位置或各個第二優(yōu)選位置基本上位于第二顯示表面處，且第一和第二優(yōu)選位置使此泳動顆粒或各個泳動顆粒當位于一個優(yōu)選位置處時在顯示器表面處可以看到，而當位于另一優(yōu)選位置處時在所述顯示器表面處看不到。
顯示器內(nèi)顆粒泳動盒的這一構(gòu)造提供了下述優(yōu)點，即當位于一個優(yōu)選位置處時，此泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒對入射在特定顯示表面上的光進行反射，但當位于另一優(yōu)選位置處時，不對入射在此特定顯示表面上的光進行反射。因此，可以使一個或多個泳動顆粒在給定的顯示表面處可以看到，或者，可以將一個或多個顆粒安排成此顆?；蚋鱾€顆粒在所述顯示表面處不可看到。
如上所述，包含在顯示器內(nèi)的顆粒泳動盒以與本發(fā)明第一情況相同的方式工作。在使用中，為了將泳動顆粒從第二優(yōu)選位置移動到液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置，施加到顯示器的場必須超過閾值電平。這提供了一種非線性特性，用來將泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置移動到液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置。
在另一優(yōu)選實施方案中，顯示器包含具有多個液晶盒的顆粒泳動盒，各個液晶盒包含液晶滴珠，其中，液晶滴珠被安置在包封劑內(nèi)。
在本發(fā)明的這一實施方案中，顯示器可以包含微包封的顯示器。例如，顯示器可以包含聚合物分散的液晶顯示器。
包封劑可以包含可熱固化的聚合物、可電磁輻射固化的聚合物、以及硅酮合成橡膠中的至少一種。例如，此包封劑可以包含DowCorning Sylgard 182。
有利的是，此顯示器包含具有多個液晶滴珠的顆粒泳動盒，其中，液晶滴珠基本上是扁長的球體，并被排列成各個液晶滴珠的長軸基本上正交于與第一顯示表面平行的平面。
此顯示器優(yōu)選還包含用來在顯示器上施加至少電場和磁場之一的裝置。例如，用來施加場的裝置可以包含電極。
此顯示器優(yōu)選包含排列在第一顯示表面附近的行中以及第二顯示表面附近的列中的多個電極，各個行和列電極的交點確定顯示器內(nèi)的一個象素，以便能夠?qū)︼@示器內(nèi)的各個象素進行矩陣尋址。
此電極或各個電極可以包含金屬、氧化銦錫(ITO)、以及導(dǎo)電聚合物中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的第四情況，根據(jù)本發(fā)明第二情況的顯示器的制造方法包含下列步驟(i)將多個液晶盒分散到可固化的包封劑中，各個液晶盒包含如上所述的液晶滴珠，(ii)將各個液晶盒對準成優(yōu)選對準，(iii)對包封劑進行固化，以便將各個液晶盒夾持在其中。
有利的是，此方法還包含在襯底上進行散布液晶盒和可固化的包封劑的步驟。
優(yōu)選在包封劑已經(jīng)被固化之后進行將各個液晶盒對準成優(yōu)選對準的步驟，且包含沿基本上垂直于襯底的方向膨脹被固化的包封劑，從而沿基本上垂直于襯底的方向伸長分散在其中的液晶盒的步驟。膨脹被固化的包封劑的步驟可以包含將材料引入到固化的包封劑中，以便引起被固化的包封劑鼓起。包封劑的膨脹強迫各個液晶盒選擇基本上扁長的球形結(jié)構(gòu)。此外，各個液晶盒的主軸被排列成基本上正交于與襯底平行的平面。
作為變通，此方法包含一些中間步驟，即在固化包封劑之前在襯底平面中使襯底可逆地形變，然后在固化包封劑之后使襯底回到其未被形變的狀態(tài)，以便執(zhí)行對準液晶盒的步驟，使固化的包封劑和分散在其中的液晶盒被壓縮在與襯底平面平行的平面中。
在與襯底平面平行的平面中對液晶盒進行壓縮，引起各個液晶盒選擇基本上扁長的球形結(jié)構(gòu)。此外，各個液晶盒的主軸被排列成基本上正交于與襯底平行的平面。
通常，對襯底進行可逆形變的步驟包含對襯底進行加熱和拉伸中的至少一種。
現(xiàn)在參照附圖，僅僅以舉例的方法來描述本發(fā)明，在這些附圖中

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中常見的常規(guī)電泳顯示器的示意剖面圖，圖2示出了用來顯示字母-數(shù)字字符的常規(guī)電泳顯示器的示意圖，圖3示出了適用于根據(jù)本發(fā)明的電泳顯示器的表面釋放示意圖。為清晰起見，已經(jīng)從圖中省略了用來將電位施加到顯示器的裝置。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的顆粒泳動盒內(nèi)的彈性能與離其中的缺陷的距離的函數(shù)關(guān)系曲線。在此例子中，顆粒泳動盒包含單個缺陷和單個泳動顆粒。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的雙穩(wěn)電泳顯示器的示意剖面圖。為清晰起見，已經(jīng)從圖中省略了用來將電位施加到顯示器的裝置。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的雙穩(wěn)或多穩(wěn)顆粒泳動盒內(nèi)的彈性能與二個相反缺陷之間的距離的函數(shù)關(guān)系曲線。在此例子中，顆粒泳動盒包含二個相反的缺陷以及排列在其間的單個泳動顆粒。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的微包封電泳顯示器的示意剖面圖。為清晰起見，示出了顯示器內(nèi)的單個微包封滴珠。說明了微包封滴珠中和電泳材料顆粒上的液晶定向子對準。
圖8示出了微包封電泳顯示器在工作過程中的示意剖面圖。為清晰起見，在圖8a-8d中示出了顯示器內(nèi)的單個微包封滴珠。
圖9示出了復(fù)合泳動顆粒的示意剖面圖。
圖10示出了制備用來組合到微包封電泳顯示器中的電泳材料顆粒的工藝。圖10a是流程圖，示出了用來將疏水性賦予電泳材料顆粒的工藝。圖10b是流程圖，示出了組合由圖10a的工藝所產(chǎn)生的疏水性顆粒的復(fù)合泳動顆粒的制造工藝。
圖11流程圖示出了用于微包封電泳顯示器的包含液晶(其中分散有泳動顆粒)的膠丸的制備工藝。
圖12流程圖示出了用于微包封電泳顯示器的包含液晶(其中分散有泳動顆粒)的膠丸的一種變通制備工藝。
圖13程圖示出了組合圖12工藝產(chǎn)生的膠丸的微包封電泳顯示器的制造工藝。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的微包封電泳顯示器的局部示意剖面圖。
參照圖1，常規(guī)的電泳顯示器(1)包含由其上分別形成有透明電極(4a，4b)的二個面對的透明絕緣襯底(3a，3b)組成的盒(2)以及盒中由懸浮在懸浮媒質(zhì)(7)中的電泳材料(6)的細小顆粒組成的電泳懸浮層(5)。典型地，電泳材料(6)顆粒被安排成與懸浮媒質(zhì)(7)顏色成反差的顏色。當電位(8)被施加到盒(2)時，根據(jù)電泳材料(6)的極性，泳動顆粒(6)被移動并淀積在一個電極(4a，4b)上，并利用反射光(10)觀察到這樣形成的圖象(9)。懸浮層(5)的厚度可以從幾微米到幾十微米，此顯示器通常用直流電壓工作。
在實踐中，盒內(nèi)的透明絕緣襯底(3a，3b)可以由分隔開大約50微米并在邊沿處被密封的二個玻璃片組成。玻璃片內(nèi)側(cè)上的電極(4a，4b)可以由透明的氧化銦錫(ITO)層組成。
若泳動顆粒(6)是微米尺寸的且密度可與液體懸浮媒質(zhì)(7)的密度比擬，則它們在延長的時間內(nèi)會保持在懸浮液中而不沉淀出來。在上述顯示器應(yīng)用中，液體懸浮媒質(zhì)(7)可以被染成稍暗的顏色，例如黑色。典型地說，泳動顆粒(6)是液體懸浮媒質(zhì)(7)的顏色的對比色。例如，二氧化鈦由于其提供良好的反射性的高的散射能力而可以被用作電泳材料。
在未被激勵的狀態(tài)下，盒顯現(xiàn)黑色，亦即液體懸浮媒質(zhì)(7)的顏色。當電位(8)被施加到面對的電極(4a，4b)時，泳動顆粒(6)向著一個襯底壁(3a，3b)遷移，并使此襯底壁(3a，3b)的外觀改變成白色。若現(xiàn)在撤除電位(8)，則顆粒由于范德瓦爾斯吸引力和靜電力而繼續(xù)停留在襯底壁(3a，3b)上。將外加電位(8)反轉(zhuǎn)，則引起泳動顆粒(6)離開襯底壁(3a，3b)，并向著面對的襯底壁行進。
參照圖2，若一個襯底壁(3a，3b)上的電極(4a，4b)處于字符(11)形狀，則可以使此字符(11)隨外加電位(8)的上述順序交替地顯現(xiàn)。已經(jīng)制造了用于實驗室演示的每個顯示器有幾個字母-數(shù)字字符(11)的簡單顯示器。在各種情況下，每個字符(11)的每個區(qū)段(12)由分立的驅(qū)動電路(13)或多個驅(qū)動電路來單獨驅(qū)動。
這種顯示器(1)的正常電光行為通常不可能進行盒的矩陣多路復(fù)用。這是由顆粒泳動盒(2)光學狀態(tài)的改變依賴于時間和電壓的乘積的特性引起的。亦即，盒上幾乎任何小的電壓都會引起它最終改變其光學狀態(tài)。
但此器件能夠被設(shè)計成具有巨大的范德瓦爾斯力將顆粒粘附到襯底和或彼此粘附以提供某種閾值行為。此粘附力則對沾污非常敏感，且顆粒的懸浮通常最終失效，導(dǎo)致顆粒的絮凝，使整個器件失效。
參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的電泳顯示器的一個實施方案包含一種電泳系統(tǒng)，其中，電泳材料顆粒(6)被懸浮在包含液晶材料(20)的懸浮媒質(zhì)(7)中，且其中系統(tǒng)的幾何形狀被安排來在液晶材料(20)內(nèi)誘發(fā)缺陷(21)。缺陷(21)可以被想象為液晶材料(20)取向?qū)ΨQ性的局部破壞，例如液晶定向子取向順序的局部破壞。這種缺陷(21)有時被稱為液晶材料(20)中的旋錯。
液晶材料(20)內(nèi)的缺陷(21)被構(gòu)造來吸引泳動顆粒；各個缺陷(21)在液晶材料(20)內(nèi)引起一個相關(guān)的影響區(qū)。
在這種結(jié)構(gòu)中，電泳材料顆粒(6)的存在使液晶材料(20)在顆粒(6)附近的對準發(fā)生畸變，顆粒(6)因而在系統(tǒng)內(nèi)起可移動的缺陷(21)或缺陷集合的作用。當電泳材料顆粒處于大塊懸浮媒質(zhì)(7)中時，它們在外加電位的影響下比較自由地運動。但當顆粒處于液晶材料(20)中的缺陷(21)的影響區(qū)內(nèi)時，相互作用就發(fā)生在缺陷(21)與泳動顆粒(6)之間，顆粒(6)從而向著與此影響區(qū)相關(guān)的缺陷被吸引。若不受到阻礙，則泳動顆粒(6)將在此影響區(qū)內(nèi)移動以選擇一個缺陷(21)造成的系統(tǒng)內(nèi)彈性能被減為最小的優(yōu)選位置。
當顆粒(6)和缺陷(21)盡可能靠近并在某些情況下重疊時，系統(tǒng)內(nèi)的總液晶缺陷能被減為最小，在此情況下，有效地湮沒了缺陷或旋錯。當缺陷(21)相互作用或湮沒時，顆粒(6)將傾向于粘附到顯示器中原來出現(xiàn)或出現(xiàn)過缺陷(21)的地方(以下稱為缺陷核)。
在外加電位不存在的情況下，電泳材料顆粒(6)將傾向于保持在與缺陷核相關(guān)的優(yōu)選位置處。這是因為與顆粒(6)處于體液晶材料(20)中相比，材料的能量在此結(jié)構(gòu)(顆粒(6)靠近缺陷核或在缺陷核的頂部上)中更低。這提供了下述優(yōu)點，即與電泳材料僅僅由于范德瓦爾斯吸引力和靜電力而粘附到顯示器表面的常規(guī)電泳顯示器相比，器件顯示的圖象的長期穩(wěn)定性得到了改善。泳動顆粒的絮凝也被降低了，從而改善了器件的壽命。
為了使電泳材料顆粒(6)從與缺陷核相關(guān)的優(yōu)選位置移動，必須將足以克服與分隔各個缺陷(21)相關(guān)的勢壘的電位施加到顯示器，亦即，在缺陷已經(jīng)被湮沒的情況下，外加電位必須能夠在缺陷核處和電泳材料顆粒(6)處重新形成缺陷(21)。
如上所述，缺陷彼此相互作用，以便降低液晶的彈性能。因此，與顆粒(6)相關(guān)的缺陷受到與液晶盒中優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷的影響。通常，在液晶盒的任何一個特定的區(qū)域內(nèi)，一個特定的缺陷將占優(yōu)勢。以這種方式，借助于將顆粒(6)向著具有與顆粒(6)相關(guān)的缺陷相反強度的缺陷移動，系統(tǒng)的彈性能就被降低。為了將顆粒(6)從被吸引到其上的缺陷分離，必須利用外加電位來完成相反的功。理論上說，利用外加電位完成的足夠的功，顆粒(6)可以從與液晶盒中優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷被移動到對顆粒的影響可忽略的液晶盒區(qū)域。若外加場的幅度不足，或若外加場僅僅短時間施加，致使顆粒仍然在特定的影響區(qū)內(nèi)，則此顆粒將弛豫回到其初始位置。此閾值行為將非線性電光性質(zhì)賦予顯示器，使器件的無源矩陣尋址成為可能。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的顆粒泳動盒內(nèi)的彈性能與離其中一個缺陷的距離的函數(shù)關(guān)系曲線。圖4中的曲線表示了一種顆粒泳動盒，它包含單個缺陷并具有單個泳動顆粒。在此情況下，存在著在盒內(nèi)從其中的缺陷(21)延伸的單個影響區(qū)。在實踐中，此影響區(qū)可以從缺陷(21)延伸超過50微米。
當電泳材料顆粒(6)在缺陷(21)的影響區(qū)內(nèi)時將受力。若與此顆粒相關(guān)的缺陷的符號與缺陷核的符號相反，則此力會將顆粒(6)向著缺陷核(21)吸引。若不受到阻礙，則泳動顆粒(6)會在影響區(qū)內(nèi)移動，以便選擇系統(tǒng)內(nèi)由于缺陷(21)的彈性能被減為最小的一個優(yōu)選位置(第一優(yōu)選位置)。
關(guān)于圖4所示的顆粒泳動盒，借助于限制顆粒(6)能夠從缺陷核(21)移動的最遠距離，能夠得到一種單穩(wěn)結(jié)構(gòu)。以這種方式限制顆粒(6)在影響區(qū)內(nèi)的運動，確保了顆粒(6)在不存在外加電位的情況下返回到第一優(yōu)選位置。
為清晰起見，應(yīng)該指出的是，本發(fā)明不明顯地改變懸浮媒質(zhì)(7)內(nèi)液晶材料(20)的表觀粘度來提供非線性電光行為(與早先討論的美國4305807形成對照)。在本發(fā)明中，液晶定向子確實被對準成懸浮媒質(zhì)(7)中的液晶材料(20)總是表現(xiàn)其最低的粘度。而且，就改變液晶定向子的對準而言，對根據(jù)本發(fā)明的顆粒泳動盒施加電場所產(chǎn)生的作用可忽略。同樣，本顆粒泳動盒中的缺陷(21)或旋錯由于是由系統(tǒng)的幾何形狀產(chǎn)生的因而有效地被釘扎在顆粒泳動盒內(nèi)而仍然不受外加電位的影響。
現(xiàn)在參照圖5，借助于在電泳顯示器內(nèi)的面對表面上安排液晶材料(20)中的缺陷(21)，可以產(chǎn)生一種雙穩(wěn)顯示器。例如，第一組缺陷(21)被安排在顯示器的第一(正面)表面(24)上，而第二組缺陷(21)被安排在顯示器的第二(背面)表面(26)上。在此實施方案中，借助于施加超過閾值電平的電位，電泳材料顆粒(6)可以被激勵從顯示器的第一表面(24)遷移到第二表面(26)(反之亦然)。
與圖3相同，為了將顆粒(6)從其被吸引到其上的缺陷分離，必須利用外加電位來作功。利用外加電位完成的足夠的功，顆粒(6)可以被移動到另一缺陷占優(yōu)勢的液晶盒區(qū)域。顆粒(6)則將弛豫到盒中的一個新位置，此新位置是與此新缺陷相關(guān)的優(yōu)選位置。一旦達到此第二缺陷的最大影響區(qū)，就不再要求電場施加到盒。以這種方式，為了將顆粒(6)從其初始位置移動足夠遠，以便弛豫到盒中的新位置，要求外加電位的閾值。如前面所述，若施加不足的場，則顆粒(6)將弛豫回到其初始位置。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的雙穩(wěn)或多穩(wěn)顆粒泳動盒內(nèi)的彈性能與二個相反缺陷之間的距離的函數(shù)關(guān)系曲線。
圖6中的曲線表示了一種顆粒泳動盒，它包含二個相反的缺陷(21)，并具有排列在其間的單個泳動顆粒(6)。在此情況下，存在著在盒內(nèi)從第一缺陷核(21)延伸的第一影響區(qū)以及在盒內(nèi)從第二缺陷核(21)延伸的第二影響區(qū)。
如先前所述，當在與缺陷(21)相關(guān)的特定影響區(qū)內(nèi)時，電泳材料顆粒(6)將受力。若與此顆粒(6)相關(guān)的缺陷的符號與缺陷核(21)的符號相反，則此力會將顆粒(6)吸引到缺陷核(21)。若不受到阻礙，則泳動顆粒(6)會在影響區(qū)內(nèi)移動，以便選擇系統(tǒng)內(nèi)由于缺陷(21)的彈性能被減為最小的一個優(yōu)選位置(在此情況下是第一或第二優(yōu)選位置)。
典型地說，在液晶盒的任何特定區(qū)域內(nèi)，一個特定的缺陷會占優(yōu)勢。因此，當顆粒(6)在第一影響區(qū)內(nèi)時，它會被吸引向著第一缺陷核(21)。同樣，當顆粒(6)在第二影響區(qū)內(nèi)時，它會被吸引向著第二缺陷核(21)。
發(fā)現(xiàn)當顆粒(6)位于二個缺陷的平衡點處時，系統(tǒng)的總彈性能最高，且當顆粒(6)向著任何一個缺陷移動時，系統(tǒng)的總彈性能降低。
在圖6所述的結(jié)構(gòu)中，為了影響顆粒在優(yōu)選位置之間的轉(zhuǎn)移，僅僅將泳動顆粒(6)從與第一缺陷核相關(guān)的影響區(qū)移動到與第二缺陷核相關(guān)的影響區(qū)就足夠了。如先前所述，這是由于一旦在特定的影響區(qū)內(nèi)，泳動顆粒就向著引起此影響區(qū)的缺陷被吸引。
施加到盒的電位必須超過顆粒泳動盒內(nèi)的能量勢壘，且必須施加足以將顆粒(6)從一個影響區(qū)轉(zhuǎn)移到另一影響區(qū)的時間長度。
以這種方式，顆粒泳動盒呈現(xiàn)的非線性電光行為是施加到盒的電位的幅度(E)以及施加電位的時間(t)的函數(shù)。因此，顆粒泳動盒呈現(xiàn)一個與外加電位幅度有關(guān)的靜態(tài)閾值以及一個與施加電位的時間乘以外加電位幅度(時間電壓乘積)有關(guān)的動態(tài)閾值。
此動態(tài)閾值類似于某些常規(guī)非電泳液晶器件，例如表面穩(wěn)定的鐵電顯示器、齊納雙穩(wěn)器件(ZBD)、以及Nemoptic BiNem雙穩(wěn)液晶顯示器中所經(jīng)歷的閾值。
此雙穩(wěn)顯示器提供了下述優(yōu)點，即當不對器件施加電位時，電泳材料顆粒(6)仍然束縛在缺陷核處。而且，即使在存在低電平的電位(低于器件的閾值電平)時，電泳材料顆粒(6)仍然基本上束縛在缺陷核處。由于這種電位在多路復(fù)用尋址方案中是固有的，故這是有利的。因此，借助于降低電泳材料顆粒(6)在器件內(nèi)的不希望的遷移，確保了圖象的質(zhì)量因而確保了大面積尋址能力。
可以用任何常規(guī)的幾何形狀來誘發(fā)液晶材料(20)中的缺陷(21)或旋錯。例如，本技術(shù)領(lǐng)域已知，可促使液晶定向子選擇相對于常規(guī)液晶顯示器的內(nèi)表面的優(yōu)選對準(同平面的或垂直的)，且周期性特征可以被施加到這些內(nèi)表面以引入旋錯。
在圖3和5所示的電泳顯示器的實施方案中，利用深的二維陣列引入了液晶材料(20)中的缺陷(21)。此幾何形狀典型地包含凹陷的陣列，陣列內(nèi)各個凹陷的深度為d，排列間距為p。為了在液晶材料中產(chǎn)生缺陷(21)，這些凹陷必須足夠深，且為此目的，凹陷深度d對間距p的比率典型地至少為1/4。通常，深的凹陷促使在液晶材料中形成缺陷。
凹陷的深度(d)/凹陷的間距(p)≥1/4 [1]舉例來說，用于電泳顯示器的幾何形狀可以包含排列在二維陣列中的基本上半橢球的、半球形的、半圓球形的、或半個圓球的凹陷。在凹陷于顯示器內(nèi)表面處呈現(xiàn)基本上橢圓剖面的情況下，半徑應(yīng)該被取為橢圓在此內(nèi)表面處的半長軸的長度(半軸表示軸長度的一半)?？梢杂萌魏纬Ｒ?guī)方法，例如光刻和壓花等方法，來提供用于顯示器的幾何形狀。
電泳顯示器的內(nèi)表面可能要求表面對準處理，以便提供顯示器內(nèi)液晶材料(20)的優(yōu)選取向。在圖3和5所示的電泳顯示器的實施方案中，利用了液晶材料(20)的平面對準。對于顯示器內(nèi)的電泳材料顆粒(6)，也可以要求表面對準處理。
液晶材料(20)中的缺陷(21)的強度以及相應(yīng)的勢壘的幅度依賴于用來在液晶材料(20)中促進缺陷(21)的幾何形狀的外形。因此，借助于改變顯示器中幾何形狀的外形，或借助于改變天然液晶在用來促進缺陷的幾何形狀的表面處的預(yù)傾斜或錨定能量，可以修整為使電泳材料顆粒(6)從缺陷核移動而必須克服的勢壘因而也是閾值。
注意顯示器的尋址要求，為了從顯示器的第一表面(24)移去電泳材料顆粒(6)而必須克服的閾值，可以被安排成不同于為了從顯示器的第二表面(26)移去電泳材料顆粒(6)而必須克服的閾值。因此，一定程度的不對稱性可以被組合在為了使電泳材料顆粒(6)在顯示器的第一和第二表面(24，26)之間移動所需的電位中，導(dǎo)致正負極性電位的不對稱開關(guān)閾值。在顯示器包含多個盒或象素(多盒顯示器)的情況下，這種不對稱性方便了多路復(fù)用的矩陣尋址，并使得能夠采用所謂行預(yù)先空白技術(shù)來對顯示器進行尋址。行預(yù)先空白技術(shù)使顯示器能夠在單個時隙內(nèi)被尋址(亦即，顯示器可以在若不采用行預(yù)先空白技術(shù)而可能需要的時間的一半時間內(nèi)被尋址)。
對于本技術(shù)領(lǐng)域所知的標準多路復(fù)用方案的例子，請參見“The‘Joers/Alvey’Ferroelectric Multiplexing Scheme”，PWH Surguy etal，F(xiàn)erroelectrics，Volume 122，pp.63-79，1991。
前述具體實施方案所述的根據(jù)本發(fā)明的制造顆粒泳動盒的方法包含下列步驟制備其上具有電極圖形的襯底。光抗蝕劑被甩涂到襯底的表面上，以便提供共形層，例如，Shipley Megaposit SPR220-7被涂敷到襯底，且襯底以2000rpm的轉(zhuǎn)速被旋轉(zhuǎn)30秒鐘。
然后根據(jù)制造指令對光抗蝕劑進行處理。襯底典型地被加熱，以便從抗蝕劑分離溶劑。
然后用常規(guī)光刻技術(shù)在光抗蝕劑中形成凹陷的二維陣列。如前面所述，此凹陷可以是基本上半橢球的、半球的、半圓球形的，或半個圓球形的凹陷。掩模和紫外光源被用來對光抗蝕劑進行圖形化；例如對高能束靈敏的(HEBS)灰度光掩模(Canyon Materials公司)可以被用來擇優(yōu)暴光部分光抗蝕劑。此光抗蝕劑隨后被顯影，并例如借助于清洗被處理過的襯底而清除不希望有的抗蝕劑部分。這就提供了圖3和5所示的表面釋放形狀。
對襯底進行處理，以便交聯(lián)光抗蝕劑，從而改善其抗溶劑性。光抗蝕劑被可選地暴露于深紫外輻射，然后在120℃下被硬烘焙2小時，以便硬化光抗蝕劑。
最后，制備的襯底被直接裝配到顆粒泳動盒中，或用鑄模和壓花工藝進行復(fù)制(在后一種情況下，可以從襯底省略電極圖形)。
例如，制備的襯底可以被裝配到組合液晶懸浮媒質(zhì)和多個泳動顆粒的顆粒泳動盒中。這些泳動顆粒典型地在將液晶懸浮媒質(zhì)加入到盒之前被淀積到盒襯底之一上，作為裝配工藝的一部分。
用毛細管工藝將液晶懸浮媒質(zhì)組合到裝配的顆粒泳動盒中?；蛘呤褂贸Ｒ?guī)的真空填充工藝，從而防止空氣夾雜在顆粒泳動盒內(nèi)。為了盡可能減少盒內(nèi)泳動顆粒的分裂，緩慢地將液晶加入到盒。
液晶材料典型地以各向同性相被加入到盒，然后快速地被冷卻到室溫。形成了眾所周知的Schlieeren織構(gòu)，但盒內(nèi)的表面釋放促使大多數(shù)缺陷形成在凹陷的基底附近。隨后的器件開關(guān)增強了盒內(nèi)正確的液晶對準。
此顆粒泳動盒可以包含其上具有釋放結(jié)構(gòu)的單個襯底?；蛘?，二個制備的襯底可以被裝配成一個顆粒泳動盒，并被安排成第一襯底上釋放結(jié)構(gòu)表面中的各個凹陷基本上面對第二襯底上釋放結(jié)構(gòu)表面中的相應(yīng)凹陷，所述這些凹陷形成一個凹陷對。泳動顆粒被排列在各個面對的凹陷對內(nèi)。
在不直接使用制備的襯底的情況下，可以用模具來復(fù)制凹陷陣列；例如可以采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具。
選擇了諸如Dow Corning Sylgard 182之類的聚二甲基硅氧烷(PDMS)合成橡膠系統(tǒng)。這是一種借助于混合二種組分而制備的雙瓶系統(tǒng)。
制備的其上具有凹陷陣列的襯底被用作母襯底，并被PDMS覆蓋。此襯底被置于真空工作室中，抽出空氣，以便清除捕獲的空氣氣泡。此系統(tǒng)被保持到PDMS已經(jīng)被固化為止。襯底被可選地加熱，以便加速固化過程。
一旦被固化，就從母襯底移去PDMS模具，并清洗模具。典型地能夠以這種方式從母襯底得到若干PDMS復(fù)制件。此PDMS模具經(jīng)由進一步的鑄模工藝或壓花工藝，隨后被用來復(fù)制凹陷的原始二維陣列。
各種各樣的材料能夠被用于最后的鑄模工藝。一種這樣的材料是可紫外固化的膠質(zhì)Norland 81。
適當?shù)囊r底被選擇，并被涂敷待要鑄模的材料薄層。典型地用5微米厚的待要鑄模的材料層來涂敷襯底。
涂敷過的襯底然后與PDMS模具一起被置于真空工作室中且系統(tǒng)被抽空，從而使PDMS模具與薄層接觸。
然后，可以可選地從真空中移去模具和襯底?？设T模的材料然后被固化；在Norland 81的情況下，材料被暴露于紫外光，以便使之固化。最后，從襯底移去PDMS模具。
可熱固化的可鑄模材料，可以被用作可紫外線固化的材料的替換物。熱固化必須對襯底和鑄模材料進行加熱。
在另一實施方案中，可鑄模的材料可以包含熱塑材料。在此情況下，在使模具與熱塑材料接觸之前，在真空工作室中對熱塑材料進行加熱。使模具與熱塑材料接觸，然后可以對其進行冷卻。一旦熱塑材料已經(jīng)冷卻，就從襯底移去模具。
應(yīng)該指出的是，也可以使用眾所周知的技術(shù)，用PDMS之外的材料來制作模具，例如鎳可以被用于模具。
參照圖7，根據(jù)本發(fā)明的電泳顯示器的另一實施方案包含微包封電泳系統(tǒng)。此微包封電泳系統(tǒng)典型地包含含有液晶材料(20)的滴珠(30)陣列。各個滴珠(30)封閉一個電泳材料顆粒(6)。
正如前述各個實施方案一樣，電泳材料顆粒(6)被懸浮在包含液晶材料(20)的懸浮媒質(zhì)(7)中。但在本實施方案中，懸浮媒質(zhì)(7)包含排列在包封劑(35)內(nèi)的多個分立的液晶材料(20)的滴珠(30)，各個滴珠(30)中排列有泳動顆粒(6)。
例如，包封劑(35)可以包含任何適當?shù)恼澈蟿⒔柚趯⒁壕Р牧系沃?30)分散到此粘合劑中而形成微包封的電泳顯示器。
在一個具體的例子中，此微包封電泳系統(tǒng)可以包含聚合物分散的液晶(PDLC)顯示器，此PDLC顯示器具有分散在聚合物基質(zhì)內(nèi)的液晶材料(20)的滴珠(30)。
參照圖7，借助于小心選擇液晶(20)與內(nèi)部滴珠(30)表面之間界面處以及液晶(20)與泳動顆粒(6)的表面之間的界面處的液晶錨定條件，來控制泳動顆粒(6)在液晶材料(20)的滴珠(30)內(nèi)的位置。利用滴珠(30)內(nèi)表面和泳動顆粒(6)的表面上的基本上非垂直的錨定條件，所示的形貌在這些表面處強迫產(chǎn)生缺陷。
表面對準處理可以被用來在各個滴珠(30)內(nèi)產(chǎn)生有利的錨定條件(因而也是液晶定向子的有利對準)。激勵液晶定向子的切向分量而提供傾斜的或同平面的對準的表面處理，是一種適當?shù)谋砻嫣幚怼?br> 此表面對準處理促使在滴珠內(nèi)形成第一(31)和第二(32)缺陷。缺陷(31，32)在各個滴珠(30)內(nèi)的定位決定于滴珠的幾何形狀。因此，可以定制滴珠(30)的幾何形狀，以便控制缺陷(31，32)在滴珠內(nèi)的位置并確保缺陷(31，32)基本上面對地被排列在滴珠內(nèi)。例如，滴珠(30)可以被安排成圓球或球狀(而不是完美的圓球形)。確切地說，滴珠(30)可以被定制成呈現(xiàn)扁長的球狀結(jié)構(gòu)，以缺陷(31，32)沿扁長滴珠(30)的長軸基本上面對地排列。
二個缺陷(31，32)在各個滴珠(30)內(nèi)的產(chǎn)生，為電泳材料顆粒(6)提供了二種可能選擇的位置，因而推進了具有圖象存儲器的顯示器。
表面對準處理可以被應(yīng)用于懸浮在各個滴珠(30)內(nèi)的電泳材料顆粒(6)。用于電泳材料顆粒(6)的表面處理應(yīng)該激勵液晶定向子的切向分量，再次在顆粒(6)的表面上提供了傾斜的或同平面的對準。此表面對準處理被用來促進電泳材料顆粒(6)的表面上的二個面對的缺陷(33，34)。
如圖7所示，當泳動顆粒(6)被安排在液晶材料(20)本體內(nèi)，亦即遠離滴珠(30)內(nèi)的缺陷(31，32)時，系統(tǒng)則會由于滴珠(30)內(nèi)的缺陷(31，32)以及顆粒(6)表面上的缺陷(33，34)而呈現(xiàn)一定的液晶缺陷能。系統(tǒng)內(nèi)的總?cè)毕菽苁窍到y(tǒng)內(nèi)缺陷(31，32，33，34)的強度和位置的函數(shù)。
借助于將電位施加到滴珠(30)，可促使電泳材料顆粒(6)在滴珠(30)內(nèi)遷移。
當顆粒(6)表面上的缺陷(33，34)位于滴珠(30)內(nèi)的缺陷(31，32)附近時，缺陷之間發(fā)生相互作用。當顆粒(6)位于滴珠(30)內(nèi)的缺陷(31，32)附近時，系統(tǒng)內(nèi)的總液晶缺陷能低于泳動顆粒(6)被排列在液晶材料(20)本體內(nèi)，亦即遠離滴珠(30)內(nèi)的缺陷(31，32)時的總液晶缺陷能。系統(tǒng)內(nèi)總液晶缺陷能的這一降低，確實是顆粒(6)表面上的缺陷(33，34)在與滴珠內(nèi)的缺陷(31，32)彼此靠近時借以傾向于被吸引到滴珠內(nèi)的缺陷(31，32)的機制。
因此，當顆粒(6)表面上的缺陷(33，34)與滴珠內(nèi)的缺陷(31，32)被重疊時，系統(tǒng)內(nèi)的總液晶缺陷能被降至最低。在此情況下，若滴珠(30)和顆粒(6)的幾何形狀允許的話，則缺陷占據(jù)的體積將為0。若滴珠(30)和顆粒(6)的幾何形狀的結(jié)合程度較小，則缺陷將在滴珠內(nèi)占據(jù)一個小的但非無限小的體積。在上述二種安排中，總液晶缺陷能被降至最低，缺陷有效地湮沒。這促使電泳材料顆粒(6)粘附到滴珠(30)的內(nèi)表面，從而為了從此處移動顆粒(6)就必須做功。
發(fā)現(xiàn)當顆粒(6)位于滴珠(30)的平衡點處時，系統(tǒng)的總彈性能最高，而當顆粒(6)移動到滴珠(30)的任何一端時，系統(tǒng)的總彈性能降低。
圖8a-8d示出了此顯示器的工作。
具體參照圖8a，在外加電場不存在的情況下，系統(tǒng)選擇一個穩(wěn)定狀態(tài)，且電泳材料顆粒(6)停留在一端處，比如說滴珠(30)的頂部處。當俯視時，電泳材料顆粒(6)遮蔽了下方的懸浮媒質(zhì)(7)，滴珠因而基本上呈現(xiàn)電泳材料顆粒(6)的顏色。
具體參照圖8b，極性正確且幅度足夠的電位(40)的施加，使電泳材料顆粒(6)從滴珠頂部移去，同時產(chǎn)生二個缺陷，一個缺陷(31)位于顆粒原來所在的位置處，另一個缺陷(33)位于電泳材料顆粒(6)的表面上。在外加電位(40)的影響下，顆粒(6)向著滴珠(30)的底部移動。一旦電泳材料顆粒(6)到達滴珠(30)的底部，顆粒表面上的缺陷(34)和滴珠(30)底部處的缺陷(32)就重疊。系統(tǒng)內(nèi)的總液晶缺陷能現(xiàn)在低于泳動顆粒(6)排列在液晶材料(20)本體內(nèi)，亦即遠離滴珠(30)內(nèi)的缺陷(31，32)時的總液晶缺陷能。重疊的缺陷有效地湮沒。即使當電位(40)被撤除時，此顆粒(6)仍然停留在滴珠(30)的底部處。當俯視時，懸浮媒質(zhì)(7)遮蔽了電泳材料顆粒(6)，滴珠因而基本上呈現(xiàn)懸浮媒質(zhì)(7)的顏色。
具體參照圖8c，小幅度反電位(41)的施加，不足以將顆粒(6)從缺陷(32)推開，顆粒(6)因而不從缺陷(32)的影響區(qū)被清除。因此，在撤除場之后，電泳材料顆粒(6)弛豫回到其在滴珠(30)底部的位置。
具體參照圖8d，大幅度反電位(42)的施加，移去了電泳材料顆粒(6)，同時在顆粒(6)表面上產(chǎn)生一個缺陷(34)和在滴珠(30)底部處產(chǎn)生一個缺陷(32)，并將其拉出缺陷(32)的影響區(qū)。在外加電位(42)的影響下，顆粒(6)返回到其在滴珠(30)頂部處的原來位置。一旦顆粒(6)到達滴珠(30)頂部，二個缺陷(31，33)就重疊。系統(tǒng)內(nèi)的總液晶缺陷能再次低于泳動顆粒(6)排列在液晶材料(20)本體內(nèi)，亦即遠離滴珠(30)內(nèi)的缺陷(31，32)時的總液晶缺陷能。重疊的缺陷有效地湮沒，且顆粒(6)停留在此位置。
在圖7和8所示的各個實施方案中，對電泳材料顆粒(6)進行的表面對準處理，確保了在液晶材料中顆粒(6)表面上產(chǎn)生缺陷(33，34)，而不管顆粒(6)的尺寸如何。因此，電泳材料顆粒(6)可以被安排成最佳尺寸，以便盡可能增大光散射，從而提供高反差的顯示器。
在實踐中，電泳材料顆粒(6)被選擇為足夠大，以便當位于滴珠(30)頂部處時提供高度光散射。顆粒(6)還應(yīng)該足夠大，以便當位于滴珠(30)頂部時基本上隱藏下方的懸浮媒質(zhì)，由圖8a和8d指出。當電泳材料顆粒(6)位于滴珠底部時(見圖8b和8c)，懸浮媒質(zhì)(7)必須能夠遮蔽泳動顆粒(6)，這可能影響為顯示器選擇的電泳材料顆粒(6)的尺寸。
通常，泳動顆粒(6)的半徑可以被安排成至少為滴珠(30)半徑的30％，以便提供懸浮媒質(zhì)(7)的合理隱藏。泳動顆粒(6)的半徑典型地呈現(xiàn)為滴珠(30)半徑的大約50％。在滴珠(30)是球狀的情況下，要垂直于缺陷(31，32)沿其排列的軸來測量半徑。例如，在滴珠(30)是扁長球狀且缺陷(31，32)基本上沿扁長滴珠(30)的長軸面對地排列的情況下，則將跨越滴珠(30)的短軸來測量滴珠(30)的半徑。
電泳材料顆粒(6)的尺度可能對與在顯示器內(nèi)的液晶(20)中形成缺陷相關(guān)的能量勢壘有影響。因此，泳動顆粒(6)的尺寸可能影響勢能勢壘，因而影響顯示器內(nèi)的電位閾值。記住上面的情況，可以根據(jù)顯示器內(nèi)電位閾值的修整來選擇顆粒尺寸。
在實踐中，電泳材料顆粒(6)的半徑可以位于自然發(fā)生的分布內(nèi)，這使得根據(jù)本發(fā)明的微包封顯示器件能夠顯示一系列灰度等級(灰度)。例如，顯示器中的各個象素可包含多個滴珠(30)。如上所述，滴珠(30)內(nèi)各個顆粒(6)的半徑分布將引起與各個滴珠(30)相關(guān)的電位閾值的相應(yīng)分布。因此，施加到顯示器中各個象素的電位的幅度將決定此象素內(nèi)改變光學狀態(tài)的滴珠(30)的數(shù)目。在此例子中，各個象素的反射率與象素內(nèi)滴珠的數(shù)目以及各個象素的光學狀態(tài)有關(guān)。因此，象素的反射率將正比于施加到此象素的(決定其中改變光學狀態(tài)的滴珠數(shù)目的)電位的幅度，從而使各個象素能夠顯示一系列灰度等級。
雖然圖7和8所示的本發(fā)明各個實施方案提供了具有非線性電光行為的圖象存儲器的顯示器，但在移動滴珠(30)內(nèi)電泳材料顆粒(6)所要求的電位中組合一定程度的不對稱性，導(dǎo)致正負電位的不對稱轉(zhuǎn)換閾值，對于尋址目的可能是有用的。如上所述，這種不對稱性方便了多盒顯示器的多路復(fù)用矩陣尋址，并使得所謂的行預(yù)先空白技術(shù)能夠被用來對顯示器進行尋址。
為清晰起見，本發(fā)明各個實施方案的上述描述未曾提到顯示器中使用的具體材料。
常規(guī)液晶顯示器中使用的許多液晶材料和相關(guān)的染料，可以成功地運用于此處所述的本發(fā)明的各個實施方案中。也可以使用任何類型的可溶于油的染料。
適當?shù)囊壕Р牧系姆秶ㄏ蛄邢嘁壕?，例如?.0列舉的任何Merck液晶混合物，都可以被用于本發(fā)明。

表1.0可以根據(jù)顯示器所要求的性能特性來選擇液晶材料。例如，顯示器的轉(zhuǎn)換速度涉及到懸浮媒質(zhì)(7)的粘度，因此，對于要求快速的轉(zhuǎn)換速度的應(yīng)用，粘度低的液晶材料可能是優(yōu)選的。
組合在懸浮媒質(zhì)(7)中的染料可以包括適用于賓主效應(yīng)顯示系統(tǒng)且與用于顯示器的液晶材料(20)兼容的任何常規(guī)染料[見“Dyes inLiquid Crystals”，Molecular Crystals & Liquid Crystals，Vol.150A，A.V.Ivashchenko，V.G.Rumyantsev]。適當?shù)娜玖习ㄅ嫉玖虾洼祯玖?。也可以采用可溶于油的食品染料、藥物染料、以及化妝品染料。
同樣，用于常規(guī)電泳顯示器的許多材料可以成功地工作于此處所述的本發(fā)明的各個實施方案。
例如，二氧化鈦通常被用于常規(guī)電泳顯示器中的電泳材料顆粒，并可以被用作本發(fā)明實施方案中的電泳材料(6)。二氧化鈦之所以能夠通常被用于電泳材料顆粒的一個理由是它呈現(xiàn)良好的光學反射性和散射性質(zhì)。作為變通，依賴于顯示器的性能指標，其它材料，例如染色的材料也可以被用于電泳材料顆粒(6)。確切地說，電泳材料顆?？梢园哂蟹瓷湫员砻娴膱A球，例如具有其上涂敷有反射性金屬或介質(zhì)表面涂層的小聚合物圓球。在介質(zhì)涂層的情況下，涂層可以包含反射性多層介質(zhì)疊層。
如上所述，表面處理可以被應(yīng)用于電泳材料顆粒(6)來促使顆粒表面處液晶材料(20)的擇優(yōu)對準并控制顆粒電荷。熟練人員熟知的常規(guī)表面處理可以被應(yīng)用于電泳材料顆粒(6)來獲得特定的效果。電泳材料顆粒(6)典型地可以具有二氧化硅的表面涂層以及其上涂敷的有機涂層，以便降低絮凝和賦予表面對準性質(zhì)。利用另一例子，可以用熟知的技術(shù)，在帶適當?shù)亩嘶牧虼贾校瑏硗糠缶哂薪饘巽y涂層的顆粒，以便控制電荷和對準。同樣，能夠在硅烷中來涂敷具有氧化物層的顆粒。
參照圖9，電泳材料顆粒(6)可以包含復(fù)合顆粒，以便盡可能增大光散射，從而提供良好的反射率。在圖9所示的結(jié)構(gòu)中，電泳材料顆粒(6)包含排列在粘合劑(46)內(nèi)的散射顆粒(45)。此安排增強了的反射性可以被歸因為復(fù)合顆粒內(nèi)相鄰散射顆粒和下方散射顆粒(45)之間的多次散射。因此，入射在顆粒上的大部分光(47)在從顆粒(48)散射回來之前，在復(fù)合顆粒內(nèi)被散射。
散射顆粒(45)可以包含任何常規(guī)的電泳材料，例如二氧化鈦。作為變通，散射顆粒(45)可以包含組合有增白劑的聚合物小球，適當?shù)脑霭讋┌怏w空腔(例如空氣袋)以及碎金剛石。粘合劑(46)典型地是折射率與散射顆粒(45)不同的任何基本上透明的材料。此粘合劑(46)可以是交聯(lián)的聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
可以將二氧化鈦的顆粒分散到單體系統(tǒng)中來制造上述的復(fù)合泳動顆粒(6)。然后，利用在其中混合有適當?shù)谋砻婊罨瘎┑乃械娜榛饔眯纬蓡误w滴珠，并由表面張力作用成為圓球形。此單體滴珠隨后被固化。小心選擇單體和表面活化劑，使得能夠控制復(fù)合泳動顆粒(6)表面處的液晶錨定條件。在固化之后和任何進一步加工之前，通常必須從顆粒(6)徹底地清除表面活化劑。最終的泳動顆粒(6)可以是固有疏水性的，或可以隨后被加工成提供疏水性表面，這對于復(fù)合顆粒(6)隨后組合到此處所述電泳顯示器中是有利的。
作為從復(fù)合泳動顆粒(6)清除表面活化劑的變通，若采用諸如聚乙烯醇(PVA)之類的組合有羥基功能團(OH)的聚合物表面活化劑，則通常無法從顆粒表面沖洗掉的聚合物殘留層可以被用作進一步涂敷復(fù)合泳動顆粒(6)的基礎(chǔ)。OH功能團能夠被用來將任何數(shù)目的不同硅烷化合物固定到聚合物顆粒的表面。借助于適當選擇硅烷，能夠改變顆粒的加工性能。同樣，借助于適當選擇硅烷化合物，能夠調(diào)節(jié)顆粒表面上的液晶錨定條件以及顆粒上的電泳電荷。
電泳材料顆粒(6)的尺度與顯示器制造中所用的材料以及顯示器的性能指標有關(guān)。在常規(guī)電泳顯示器中，為了得到盡可能大的光散射，電泳材料顆粒(6)的尺寸與入射在顯示器上的光的波長大致相同。
在復(fù)合泳動顆粒的情況下，為了得到盡可能大的光散射，散射顆粒(45)的尺寸應(yīng)該與入射在顯示器上的光的波長大致相同。此外，散射顆粒(45)應(yīng)該很好地分散在各個復(fù)合泳動顆粒內(nèi)，并在散射顆粒(45)的折射率與粘合劑(46)的折射率之間應(yīng)該有大的差別。
對于具有反射性涂層的顆粒，顆粒的尺寸典型地至少10倍大于入射在顯示器上的光的波長。
在實踐中，泳動顆粒(6)的尺寸，或在復(fù)合泳動顆粒的情況下，散射顆粒(45)的尺寸，對于器件的光學性能來說不是關(guān)鍵的，只要確保足夠的背散射即可。
同樣，本發(fā)明的微包封電泳顯示器系統(tǒng)內(nèi)滴珠(30)的尺度也與顯示器制造中所用的材料以及顯示器的性能指標有關(guān)。
對于圖7和8所示本發(fā)明的微包封電泳顯示器系統(tǒng)，滴珠(30)的長度可以是1-30微米，典型長度為5-20微米。對于特定的應(yīng)用，滴珠(30)的長度可以選擇為10-15微米。在滴珠(30)是球狀的情況下，應(yīng)該平行于缺陷(31，32)沿其排列的軸來測量滴珠的長度。例如，在滴珠(30)是扁長球狀且缺陷(31，32)基本上沿扁長滴珠(30)的長軸面對地排列的情況下，則應(yīng)該沿滴珠(30)的長軸來測量滴珠(30)的長度。
同樣懸浮在滴珠(30)內(nèi)的電泳材料顆粒(6)的直徑可以0.2-0.8倍于滴珠的直徑。電泳材料顆粒(6)的直徑典型地為0.3-0.7倍于滴珠的直徑。對于特定的應(yīng)用，泳動顆粒(6)的直徑為0.4-0.6倍于滴珠(30)的直徑。在滴珠(30)是球狀的情況下，應(yīng)該垂直于缺陷(31，32)沿其排列的軸來測量滴珠(30)的直徑。例如，在滴珠(30)是扁長球狀且缺陷(31，32)基本上沿扁長滴珠(30)的長軸面對地排列的情況下，則滴珠(30)的直徑應(yīng)該被取為滴珠(30)的短軸的直徑。
如在常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)中那樣(見圖1)，根據(jù)本發(fā)明的顯示器的各個實施方案可以包含懸浮媒質(zhì)(7)以及夾在透明絕緣襯底(3a，3b)之間的電泳材料顆粒(6)。襯底可以是剛性的或柔性的，例如聚合物膜。在微包封電泳系統(tǒng)(見圖7和8)的情況下，包封劑(35)可以為懸浮媒質(zhì)以及懸浮在其中的電泳材料顆粒(6)提供機械支持。在此情況下，可以省略一個或二個襯底(3a，3b)。
例如，在根據(jù)本發(fā)明的微包封電泳顯示器中，可以安排包封劑(35)來為包含液晶材料(20)和電泳材料顆粒(6)的滴珠(30)提供基本上所有的機械支持。
在此處所述的本發(fā)明的各個實施方案中，利用外加電位來促使電泳材料顆粒(6)在顯示器內(nèi)遷移。施加電位的裝置可以是常規(guī)的電極(4a，4b)，包括位于器件一個表面上的至少一個基本上透明的電極，以便顯示器可以被觀察。因此，常規(guī)的氧化銦錫(ITO)電極可以被用于本發(fā)明的各個實施方案。
作為變通，導(dǎo)電的聚合物電極可以用來將電位施加到器件。導(dǎo)電的聚合物電極比ITO電極更堅固，且在顯示器可以承受機械彎曲力的情況下或在設(shè)想柔性顯示器的情況下的應(yīng)用中，可能是優(yōu)選的。
在本發(fā)明的另一實施方案中，可以經(jīng)由器件外部的電極將電位施加到顯示器。器件工作所要求的電場強度典型地應(yīng)該在每微米1-10V的范圍內(nèi)。而且，電位可以包含經(jīng)由可移去的電極從外部施加到器件的電場。在此特定的結(jié)構(gòu)中，顯示器可以如用來記錄基本上永久性圖象的顯示器件那樣工作。
關(guān)于圖7和8所示本發(fā)明的各個實施方案，可以用下列工藝來制造微包封電泳顯示器。
微包封電泳顯示器制造中的第一步驟是，制備用來組合到滴珠(30)中的電泳材料顆粒(6)。如上所述，微包封電泳顯示器可以組合復(fù)合泳動顆粒(6)(見圖9)，且這些顆粒可以如下制備。
參照圖10a，適當?shù)燃壍亩趸伇贿x擇(50)成具有提供良好的光散射性質(zhì)的顆粒尺寸，且優(yōu)選具有二氧化硅涂敷的表面。此二氧化鈦被加工，以便將疏水性賦予顆粒(6)。例如，可以采用常規(guī)的硅烷化工藝。借助于將20g的二氧化鈦分散(51)在400ml的無水環(huán)己烷中，然后將烷基三氯硅烷(在此情況下是0.2g的辛基三氯硅烷)加入(52)到懸浮液，做到了這一點。乳化(53)4小時，以便確保二氧化鈦完全分散在系統(tǒng)中以及辛基三氯硅烷與二氧化鈦表面完全反應(yīng)。二氧化鈦顆粒在離心機中從環(huán)己烷分離(54)，然后與新鮮的環(huán)己烷混合(55)。此工藝被重復(fù)二次，二氧化鈦在80℃的爐子中被干燥(57)1小時。二氧化鈦顆粒現(xiàn)在就是疏水性的(58)。
復(fù)合泳動顆粒(6)制造中的下一步驟是，在存在交聯(lián)劑和引發(fā)劑(例如熱引發(fā)劑或光引發(fā)劑)的情況下，將光散射顆粒(45)，在此情況下是二氧化鈦，分散(60)在非水溶性的單體中。此混合物被適當表面活化劑的水溶液乳化(61)，以便產(chǎn)生其中分散有散射顆粒的單體滴珠。對引發(fā)劑進行激活(62)，以便促進單體的交聯(lián)。在熱引發(fā)劑的情況下，此激活可以是加熱，在光引發(fā)劑的情況下，此激活可以是用電磁輻射進行照射。
參照圖10b，20g的現(xiàn)在是疏水性的二氧化鈦被分散(60)到49g甲基丙烯酸甲酯、29g新戊基甘醇二甲基丙烯酸酯、以及2g熱引發(fā)劑過氧化月桂酰的混合物中。此混合物在聚乙烯醇的1％溶液中被乳化(61)，分子量為125000。此乳化步驟的活力和/或聚乙烯醇添加劑的數(shù)量可以被用來控制顆粒的尺寸。然后將此乳化物置于(62)80℃的預(yù)熱爐子中1.5小時。在從爐子移出時，產(chǎn)品被離心(63)，過量的水分被清除，然后用新鮮水重新混合(64)顆粒。此工藝被重復(fù)幾次。
可以進一步處理這些復(fù)合泳動顆粒(6)，以方便后續(xù)的加工和控制在顆粒上的液晶對準。下列工藝(65)使得能夠?qū)⒅T如苯基三氯硅烷之類的硅烷加到復(fù)合泳動顆粒上的表面，以便能夠控制后續(xù)的加工以及在顆粒上的液晶對準。這些復(fù)合泳動顆粒被分離于水，并用干燥的四氫呋喃(THF)取代水，用THF重復(fù)幾次沖洗和分離。然后用干燥的環(huán)己烷取代THF，并重復(fù)幾次沖洗和分離。復(fù)合顆粒(6)然后處于相對無水的環(huán)境中，分離的顆粒于是能夠被加入到硅烷在環(huán)己烷中的混合物中。在混合過程中，此復(fù)合顆粒留在此混合物中大約1小時。然后從環(huán)己烷和硅烷混合物分離復(fù)合顆粒，并如上所述在干燥的環(huán)己烷中沖洗幾次，以便清除殘留的硅烷。最后，這些復(fù)合泳動顆粒在溫熱電爐中被烘干(67)，以便產(chǎn)生自由流動的粉末。
下一階段涉及到將泳動顆粒(6)分散到液晶滴珠(30)中以及滴珠(30)的包封，以便形成包含分離包封的滴珠(30)的干燥的自由流動的粉末?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的二氧化鈦泳動顆粒(6)或復(fù)合泳動顆粒(6)。
參照圖11，傳統(tǒng)的包封技術(shù)涉及到使用凝膠和阿拉伯樹膠，并涉及到液晶在凝膠溶液中的強勁乳化。疏水性的泳動顆粒(6)與液晶(20)被混合，且此混合物在凝膠水溶液中被乳化(72)。此系統(tǒng)進一步與阿拉伯樹膠溶液混合(73)，且借助于用水緩慢地稀釋(76)而繼續(xù)包封工藝。這引起凝聚(膠體聚合)層被淀積在滴珠(30)周圍。此時，戊二醛溶液被加入(78)到系統(tǒng)，以便交聯(lián)各個蛋白質(zhì)鏈，且系統(tǒng)被冷卻(79)，以便在交聯(lián)過程進行的同時，使凝膠形成膠體。包含液晶(20)和泳動顆粒(6)的這些固化的膠丸(85)然后被噴霧干燥(80)，以便產(chǎn)生干燥的自由流動的粉末。
可以借助于將一個變通的凝聚步驟包括進來而修正此包封技術(shù)。參照圖12，液晶(20)和泳動顆粒(6)在凝膠水溶液中被乳化(72)。此系統(tǒng)進一步與阿拉伯樹膠溶液混合(73)。在本發(fā)明的這一實施方案中，借助于提高乳化物的pH值(75)、用水稀釋(76)、以及降低乳化物的pH值(77)，來繼續(xù)包封工藝。這使得凝聚(膠體聚合)層被淀積在滴珠(30)周圍。此時，戊二醛溶液被加入(78)到系統(tǒng)，以便交聯(lián)蛋白質(zhì)鏈，且系統(tǒng)被冷卻(79)，以便在交聯(lián)過程進行的同時，使凝膠形成膠體。包含液晶(20)和泳動顆粒(6)的這些固化的膠丸(85)然后被噴霧干燥(80)，以便產(chǎn)生干燥的自由流動的粉末。
包封技術(shù)基于傳統(tǒng)的凝膠和阿拉伯樹膠包封工藝。具體地說，1g高毛坯強度凝膠(等電離點pH8)在50℃下被溶解在25ml的水中。同時，1g阿拉伯樹膠在50℃下被溶解在50ml的水中且放在一邊。同時，如先前那樣產(chǎn)生的(見圖10)10g分散在聚甲基丙烯酸甲酯中的干燥的二氧化鈦顆粒，被徹底地分散到20g選擇的市售液晶(例如表1.0列舉的任何一種Merck液晶)中，其中已經(jīng)溶解了2％重量比的可溶于油的(非水溶性的)諸如1-羥基-4-[(4-甲苯)氨基]-9，10-蒽二酮之類的二色性染料。顆粒(6)和液晶(20)的這一混合物被緩慢地加入到25ml的凝膠水溶液中，并繼續(xù)混合。氫氧化鈉溶液被加入到得到的乳化物，以便將pH值提高到12。然后將阿拉伯樹膠溶液與此乳化物混合。再將此乳化物轉(zhuǎn)移到較大的燒杯，并如在所有先前的步驟中那樣被保持在50℃，同時繼續(xù)緩慢地混合。然后在50℃下將200ml的水加入到系統(tǒng)并攪拌，直至徹底地混合。此時，10％的乙酸溶液被逐滴滴入到乳化物，直至pH值達到4.7，這啟動了凝聚以及蛋白質(zhì)層在滴珠(30)周圍的形成。0.35g的50％戊二醛溶液被加入到乳化物，以便交聯(lián)各個膠丸壁，然后在半小時內(nèi)將溫度降低到10℃。于是乳化物的pH值提高到11。然后擱置此乳化物，使之混合至少12小時，且系統(tǒng)的溫度被升高到室溫。用標準的技術(shù)對得到的硬化了的膠丸(85)進行干燥，產(chǎn)生自由流動的粉末。
上面的技術(shù)描述了液晶材料(20)的滴珠(30)的凝膠和阿拉伯樹膠包封技術(shù)。在表2.0列舉的文獻中，進一步描述了適當包封技術(shù)的選擇。

表2.0
但可以采用任何適當?shù)陌饧夹g(shù)來制造本發(fā)明的微包封電泳顯示器。
微包封電泳顯示器制造中的最后步驟是，將硬化了的膠丸(85)組合到本體包封劑(35)中，以便形成顯示器件。
參照圖13，硬化膠丸(85)的粉末被分散(90)到在固化時呈現(xiàn)小收縮的本體包封劑(35)中。包封劑(35)可以包含提供高密度膠丸(85)的低粘度和可紫外(UV)或熱固化的粘合劑。注意，此時膠丸(85)可以是圓球或球，例如扁長的球。
然后，此彌散物被置于(91)組合有電極圖形的二個襯底之間。電場或磁場被施加到(92)此系統(tǒng)，以便恰當?shù)貙誓z丸(85)。例如，在膠丸(85)是扁長球且膠丸(85)內(nèi)的液晶(20)與扁長膠丸(85)的長軸對準的情況下，則膠丸(85)應(yīng)該與垂直于襯底的長軸對準。本體包封劑(35)被固化(93)，從而將對準了的膠丸固定在包封劑(35)中。
具體地說，彌散物被涂敷到氧化銦錫之類的電極位于其上的諸如玻璃的襯底上。此電極可以被圖形化，也可以是金屬，以便提供導(dǎo)電的反射性表面。涂層典型地是1-2個膠丸(85)的深度，其中一個膠丸(85)典型地約為10微米。此層上被層疊另一襯底，其上是透明電極，此透明電極也可以被圖形化成用其它電極圖形來產(chǎn)生象素的矩陣陣列。然后，借助于在襯底之間施加電場來對準膠丸(85)的取向?；蛘?，可以用磁場來完成這一點。在對準之后，借助于紫外線曝光來固化(93)包封劑(35)。
作為變通，對準(92)膠丸(85)的步驟以及固化(93)本體包封劑(35)的步驟可以互換。在此實施方案中，可以采用熱固化的低收縮彈性包封劑(35)，例如硅酮合成橡膠系統(tǒng)，如Dow CorningSylgard 182。在此情況下，采用膨脹系數(shù)大的襯底。襯底在固化之后的收縮導(dǎo)致包封劑(35)在襯底平面內(nèi)受壓。這強迫包封劑(35)中的膠丸(85)成為長軸垂直于襯底的扁長球形。由于正常平坦表面錨定條件而處于所謂“boojum”結(jié)構(gòu)的各個膠丸內(nèi)的液晶(20)隨后與扁長膠丸(85)的長軸對準。在本發(fā)明的這一實施方案中，襯底的熱膨脹系數(shù)必須選擇成大于包封劑(35)的熱膨脹系數(shù)。在使用中，包封劑(35)必須在襯底平面內(nèi)保持在壓縮狀態(tài)下，以便確保膠丸(85)保持扁長的球形。
達到上述效果的另一方法是采用在固化包封劑(35)之前能夠伸張的有彈性的襯底。在本發(fā)明的這一實施方案中，在固化包封劑(35)之前，襯底被伸張。然后使襯底在包封劑(35)已經(jīng)被固化之后能夠收縮。如先前那樣，襯底在固化之后的收縮導(dǎo)致包封劑(35)在襯底平面內(nèi)受壓。這強迫包封劑(35)中的膠丸(85)成為長軸垂直于襯底的扁長球形。如先前那樣，硅酮合成橡膠系統(tǒng)，例如Dow CorningSylgard 182可以被用于本發(fā)明的這一實施方案中。包封劑(35)也必須在襯底平面內(nèi)保持在壓縮狀態(tài)下，以便確保膠丸(85)保持扁長的球形。
構(gòu)成膠丸(85)的另一種技術(shù)是，在本體包封劑已經(jīng)固化之后，對彌散物的性質(zhì)進行修正。在本發(fā)明的這一實施方案中，彌散物被涂敷到襯底上，并固化本體包封劑(35)，從而將膠丸(85)固定并與襯底鍵合。注意，此時膠丸(85)可以是圓球或隨機定向的球。在固化過程中，本體包封劑有可能收縮，這可能強迫包封劑(35)中的膠丸(85)成為長軸平行于襯底的扁長球形。但膠丸的這種非優(yōu)選結(jié)構(gòu)在這一中間加工階段是不重要的。在固化之后，例如借助于擴散，適當?shù)牟牧媳灰氲奖倔w包封劑(35)中，以便使包封劑(35)膨脹。由于在固化過程中包封劑(35)已經(jīng)被鍵合到襯底，故包封劑(35)僅僅能夠沿基本上垂直于襯底平面的方向膨脹。因此，包封劑(35)的膨脹強迫膠丸(85)成為長軸垂直于襯底的扁長球形。
如前面所述，可以采用熱固化的低收縮彈性包封劑(35)，例如硅酮合成橡膠系統(tǒng)，如Dow Corning Sylgard 182。在硅酮合成橡膠的情況下，硅酮油可以被擴散到合成橡膠中，使合成橡膠膨脹。在實踐中，將硅酮油擴散到固化的硅酮合成橡膠中的步驟包含將合成橡膠浸入在硅酮油中。克分子質(zhì)量低的硅酮油可以被用來確保固化的硅酮合成橡膠內(nèi)的良好擴散。
參照圖14，示出了根據(jù)本發(fā)明一種情況的微包封電泳顯示器(100)的局部示意剖面圖。此微包封電泳顯示器(100)包含多個液晶滴珠(30)，各個滴珠具有一個排列在其中的泳動顆粒。利用包封劑(35)，滴珠(30)被包封在二個基本上平行的襯底(101a，101b)之間。在圖14所示的特殊結(jié)構(gòu)中，滴珠(30)呈現(xiàn)扁長球結(jié)構(gòu)，滴珠(30)的長軸排列成基本上正交于襯底(101a，101b)。此微包封電泳顯示器(100)還包含排列在襯底(101a，101b)內(nèi)表面上的多個帶狀電極(102，103)。在使用中，各個電極被用來將電場施加到顯示器(100)內(nèi)的各個滴珠(30)。
在圖14所示的本發(fā)明實施方案中，電極(102，103)在顯示器(100)內(nèi)被排列成行和列。具體地說，鄰近第一襯底(101a)的電極(102)被排列成行，而鄰近第二襯底的電極(103)被排列成列。行電極(102)和列電極(103)典型地被排列成基本上彼此垂直。
電極成行列的這種排列在顯示器(100)內(nèi)提供了一種可尋址圖象元件(象素)的矩陣。各個象素由行電極(102)與列電極(103)的交點組成。各個象素包含其中排列有一個泳動顆粒(6)的至少一個液晶滴珠(30)。滴珠(30)內(nèi)的泳動顆粒(6)可以被施加在此象素相應(yīng)的行電極與列電極之間的電位控制。因此，方便了顯示器(100)內(nèi)象素的矩陣尋址。在實踐中，各個象素可以包含多個這種滴珠(30)，從而使各個象素能夠顯示一系列的灰度等級(灰度)。為了可以看到下方的滴珠(30)/泳動顆粒(6)，至少一個電極(102，103)可以是透明的。
應(yīng)該指出的是，圖14所示的液晶滴珠(30)可以包含分散在包封劑(35)中的膠丸(85)。而且，微包封電泳顯示器(100)可以被構(gòu)造成襯底(101a，101b)之間的層典型地是一個或二個膠丸(85)的深度(為清晰起見，圖14中示出了單個膠丸的深度)。
雖然在上述器件中包括了電極，但上述的微包封電泳顯示器可以利用經(jīng)由器件外部的電極施加到顯示器的電位來工作。而且，此電位可以包含經(jīng)由可移去的電極從器件外部施加的靜電場。
為清晰起見，應(yīng)該指出的是，在圖14中，由第一電極(103)尋址的各個顆粒泳動盒(顯示器(100)左邊的那些)被示為完全轉(zhuǎn)換，而由第二電極(103)尋址的相鄰各個顆粒泳動盒被示為部分地轉(zhuǎn)換。以這種方式，可以在顯示器(100)內(nèi)得到一系列灰度等級。
關(guān)于用于本發(fā)明各個實施方案的染料的類型，通常，可溶于液晶中的所有染料都可用于此處所述本發(fā)明的各個實施方案中。而且，這些染料的任何組合都可以被用來在器件中產(chǎn)生所需的顏色。例如黑色。
表3.0確認了適用于此處所述本發(fā)明各個實施方案的染料的選擇。

表3.0主要就電泳行為而言已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的顆粒泳動顯示器件的上述各個實施方案。但如早先強調(diào)的那樣，磁泳行為同樣可應(yīng)用于此處所述的各個實施方案。磁泳運行確實可以在上述各個實施方案中用作電泳運行的一種替代。作為變通，磁泳運行和電泳運行可以被組合用來改變此處所述器件的顯示狀態(tài)。
為了將磁泳行為組合到上述任何一個實施方案中，僅僅要求采用具有磁性或鐵磁性的泳動顆粒。這種泳動顆粒可以以相似于前述對電場的方式來響應(yīng)外加磁場。例如，在根據(jù)本發(fā)明的磁泳顯示器中，借助于將給定場強的磁場施加到顯示器，顯示狀態(tài)是可以轉(zhuǎn)換的?？梢杂糜谰么盆F(例如以尖端具有磁鐵的筆或觸針的形式)來提供此磁場，或可以用電磁鐵來產(chǎn)生此磁場。如前面那樣，在外加場(雖然是磁場而不是前面那樣的電場或靜電場)的影響下，泳動顆?？梢栽谄骷?nèi)遷移。
前述的來自液晶材料(20)內(nèi)的旋錯的閾值效應(yīng)，可以以相似于早先對顆粒泳動盒所述的方式運作于磁泳盒中。因此，此處所述的來自所述閾值效應(yīng)的各種優(yōu)點可以以相同于電泳顯示器的方式被授予磁泳顯示器。
呈現(xiàn)電泳和磁泳行為二者的混合顯示器件提供了進一步的轉(zhuǎn)換組合。例如，利用來自尖端具有磁鐵的筆或觸針的局域化磁場，這種混合顯示器能夠被空間轉(zhuǎn)換。但此顯示器能夠利用對整個顯示器施加電位而被擦除，這可能將泳動顆粒轉(zhuǎn)換到純粹電泳顯示器中那樣的一種狀態(tài)。而且，借助于探測由器件在顯示狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換誘發(fā)的小的脈沖電流，可以記錄寫在這種顯示器上的信息。借助于在此顯示器中組合圖形化的電極以及同時擦除圖象的一行，可以完成這一深測。
權(quán)利要求
1.一種顆粒泳動盒，它包含其中具有液晶材料和泳動顆粒的液晶盒，此泳動顆粒在施加場時，可從液晶盒第一側(cè)處的第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)，此液晶盒被選擇成當泳動顆粒不位于第一優(yōu)選位置處時，存在著一種與第一優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷，而當泳動顆粒基本上位于液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置處時，所述缺陷的液晶缺陷能量比泳動顆粒不這樣定位時的更低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顆粒泳動盒，其中，為了將泳動顆粒從第一優(yōu)選位置移動到液晶盒的第二側(cè)，外加場必須超過閾值電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的顆粒泳動盒，其中，泳動顆粒在施加場時可逆向從液晶盒第二側(cè)處的第二優(yōu)選位置移動到液晶盒第一側(cè)處的第一優(yōu)選位置，此液晶盒被適配成當泳動顆粒不位于第二優(yōu)選位置時，存在著與第二優(yōu)選位置相關(guān)的缺陷，且當泳動顆?；旧衔挥谝壕Ш袃?nèi)第二優(yōu)選位置處時，所述缺陷的液晶缺陷能量低于當泳動顆粒不這樣定位時的能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的顆粒泳動盒，其中，為了將泳動顆粒從第二優(yōu)選位置移動到液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置，外加場必須超過閾值電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的顆粒泳動盒，其中，與泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置移動到第二優(yōu)選位置相關(guān)的閾值電平的幅度，不同于泳動顆粒從液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置移動到第一優(yōu)選位置的閾值電平的幅度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一個的顆粒泳動盒，它在液晶盒第一側(cè)處具有多個第一優(yōu)選位置，各個第一優(yōu)選位置具有與之相關(guān)的缺陷，且多個泳動顆粒分散在液晶材料內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6從屬權(quán)利要求3的顆粒泳動盒，它在液晶盒第二側(cè)處具有多個第二優(yōu)選位置，各個第二優(yōu)選位置具有與之相關(guān)的缺陷。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的顆粒泳動盒，其中，液晶盒的至少一個內(nèi)表面被成形成誘發(fā)所述缺陷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的顆粒泳動盒，其中，此成形包含多個排列成陣列的凹陷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的顆粒泳動盒，其中，這些凹陷被排列成規(guī)則陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的顆粒泳動盒，其中，此陣列包含一個二維陣列，且各個凹陷在其中被排列成密排結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的顆粒泳動盒，其中，各個凹陷在陣列內(nèi)被安排成六方密排結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任何一個的顆粒泳動盒，其中，凹陷包含基本上半橢球的凹陷。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的顆粒泳動盒，其中，凹陷包含基本上半球形的凹陷。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的顆粒泳動盒，其中，凹陷包含基本上半圓球形的凹陷。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的顆粒泳動盒，其中，凹陷包含基本上半個圓球的凹陷。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-16中任何一個的顆粒泳動盒，其中，各個凹陷在陣列內(nèi)被排列成間距為p，且各個凹陷的深度為d。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的顆粒泳動盒，其中，這些凹陷的深度d對間距p的比率至少為1/4。
19.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任何一個的顆粒泳動盒，其中，液晶盒包含液晶滴珠。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的顆粒泳動盒，其中，顆粒泳動盒包含多個液晶盒。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的顆粒泳動盒，其中，液晶滴珠基本上是圓球形的，各個液晶滴珠的長度L等于滴珠的直徑D。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的顆粒泳動盒，其中，液晶滴珠基本上是扁長的球，各個液晶滴珠沿液晶滴珠長軸的長度為L，沿短軸的直徑為D，且第一和第二優(yōu)選位置基本上沿各個液晶滴珠的長軸被相反地排列。
23.根據(jù)前面各權(quán)利要求中任何一個的顆粒泳動盒，其中，液晶盒或各個液晶盒包括染料。
24.根據(jù)前面各權(quán)利要求中任何一個的顆粒泳動盒，其中，液晶盒或各個液晶盒包括可溶于油的染料。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的顆粒泳動盒，其中，染料包含至少下列之一二色性染料、偶氮染料、蒽醌染料、藥物染料、化妝品染料、食品染料、1-羥基-4-[(4-甲基苯基)氨基]-9，10-蒽二酮、2-(2-喹啉基)-1，3-茚二酮、1，4-雙[(4-甲基苯基)氨基]-9，10-蒽二酮、1-[[4-(苯偶氮基)苯基]偶氮]-2萘烯醇、溶劑黑3、溶劑黑5、溶劑黑7、溶劑黑12、溶劑黑28、溶劑藍4、溶劑藍14、溶劑藍19、溶劑藍29、溶劑藍35、溶劑藍36、溶劑藍37、溶劑藍38、溶劑藍43、溶劑藍59、溶劑藍78、溶劑藍97、溶劑藍104、溶劑棕1、溶劑棕53、溶劑綠1、溶劑綠3、溶劑綠4、溶劑綠5、溶劑綠7、溶劑綠11、溶劑綠28、溶劑橙1、溶劑橙2、溶劑橙7、溶劑橙15、溶劑橙20、溶劑橙23、溶劑橙60、溶劑橙63、溶劑橙105、溶劑紅3、溶劑紅19、溶劑紅23、溶劑紅24、溶劑紅26、溶劑紅27、溶劑紅41、溶劑紅43、溶劑紅44、溶劑紅45、溶劑紅49、溶劑紅72、溶劑紅111、溶劑紅135、溶劑紅140、溶劑紅179、溶劑紅195、溶劑紅207、溶劑紫8、溶劑紫13、溶劑紫37、溶劑紫59、溶劑黃1、溶劑黃2、溶劑黃3、溶劑黃7、溶劑黃14、溶劑黃33、溶劑黃72、溶劑黃93、溶劑黃94、溶劑黃98、溶劑黃114、溶劑黃141、溶劑黃160、溶劑黃163。
26.根據(jù)前面各權(quán)利要求中任何一個的顆粒泳動盒，其中，泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒適用于反射其上入射的電磁輻射。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的顆粒泳動盒，其中，泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒具有包含至少金屬涂層和介質(zhì)涂層之一的反射性涂層。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-26中任何一個的顆粒泳動盒，其中，泳動顆?；蚋鱾€泳動顆粒包含一種復(fù)合顆粒，此復(fù)合顆粒具有分散在載體內(nèi)的適用于散射其上入射的電磁輻射的多個散射顆粒。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的顆粒泳動盒，其中，載體包含聚合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的顆粒泳動盒，其中，載體包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
31.根據(jù)權(quán)利要求28-30中任何一個的顆粒泳動盒，其中，散射顆粒包含聚合物球，各個聚合物球組合至少氣體空腔和粉碎的金剛石之一。
32.根據(jù)前面各權(quán)利要求中任何一個的顆粒泳動盒，其中，液晶材料是向列相液晶材料。
33.根據(jù)前面各權(quán)利要求中任何一個的顆粒泳動盒，其中，外加場是至少電場和磁場之一。
34.一種基本上如此前參照附圖中圖3-8所述的顆粒泳動盒。
35.一種用來制造權(quán)利要求6-18中任何一個所述的或權(quán)利要求6-18中任何一個從屬權(quán)利要求23-33中任何一個所述的顆粒泳動盒的方法，此液晶盒具有多個懸浮在液晶懸浮媒質(zhì)內(nèi)的泳動顆粒，此方法包含下列步驟(i)制備第一襯底，它具有適用于與液晶懸浮媒質(zhì)相互作用以提供顆粒泳動盒內(nèi)液晶定向子的優(yōu)選對準的第一釋放結(jié)構(gòu)對準層，(ii)在釋放結(jié)構(gòu)對準層內(nèi)形成多個凹陷，各個凹陷具有從釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面延伸的內(nèi)表面，(iii)將泳動顆粒淀積到第一釋放結(jié)構(gòu)表面上，(iv)將液晶懸浮媒質(zhì)組合到盒中。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的制造顆粒泳動盒的方法，它包含下列步驟(v)制備第二襯底，它具有適用于與液晶懸浮媒質(zhì)相互作用以提供顆粒泳動盒內(nèi)液晶定向子的優(yōu)選對準的第二釋放結(jié)構(gòu)對準層，(vi)在第二釋放結(jié)構(gòu)對準層內(nèi)形成多個凹陷，各個凹陷具有從第二釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面延伸的內(nèi)表面，(vii)將第二襯底排列成遠離第一襯底，使其釋放結(jié)構(gòu)對準層與液晶懸浮媒質(zhì)相互作用，以便提供電泳顯示器內(nèi)液晶定向子的優(yōu)選對準。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，它包含將第一釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面中的各個凹陷安排成與第二釋放結(jié)構(gòu)對準層的釋放結(jié)構(gòu)表面中的相應(yīng)凹陷基本上面對的步驟，所述各個凹陷形成面對的凹陷對。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，它包含將泳動顆粒安排在各個面對的凹陷對內(nèi)的步驟。
39.根據(jù)權(quán)利要求35-38的方法，其中，至少第一和第二襯底之一包含至少聚合物和預(yù)聚合物之一，且形成釋放結(jié)構(gòu)表面內(nèi)的多個凹陷的步驟包含壓花工藝。
40.根據(jù)權(quán)利要求35-38的方法，其中，至少第一和第二襯底之一包含光聚合物，且形成釋放結(jié)構(gòu)表面內(nèi)的多個凹陷的步驟包含光刻工藝。
41.一種具有用來顯示圖象的第一顯示表面的顯示器，它包含權(quán)利要求1-33中任何一個所述的顆粒泳動盒，其中，顆粒泳動盒被排列在顯示器內(nèi)，使液晶盒內(nèi)的第一優(yōu)選位置或各個第一優(yōu)選位置基本上位于第一顯示表面處，借助于在顯示器上施加場，此顯示器可工作。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的具有遠離第一顯示表面排列的第二顯示表面的顯示器，它包含權(quán)利要求2所述的或權(quán)利要求2從屬權(quán)利要求3-33中任何一個所述的顆粒泳動盒，其中，顆粒泳動盒被排列在顯示器內(nèi)，使液晶盒內(nèi)的第二優(yōu)選位置或各個第二優(yōu)選位置基本上位于第二顯示表面處，且第一和第二優(yōu)選位置是這樣的，當位于一個優(yōu)選位置處時，泳動顆粒或各個泳動顆粒在顯示器表面處可以看到，而當位于另一優(yōu)選位置處時，在所述顯示器表面處看不到。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的包含權(quán)利要求20所述的或權(quán)利要求20從屬權(quán)利要求21-33中任何一個所述顆粒泳動盒的顯示器，其中，液晶滴珠被排列在包封劑內(nèi)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的顯示器，其中，包封劑包含可熱固化的聚合物、可電磁輻射固化的聚合物、以及硅酮合成橡膠中的至少一種。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44的顯示器，其中，包封劑包含DowCorning Sylgard 182。
46.根據(jù)權(quán)利要求43-45中任何一個的包含權(quán)利要求22所述的或權(quán)利要求22從屬權(quán)利要求23-33中任何一個所述顆粒泳動盒的顯示器，其中，液晶滴珠被排列成各個滴珠的長軸基本上正交于與第一顯示表面平行的平面。
47.根據(jù)權(quán)利要求41-46中任何一個的顯示器，還包含用來在顯示器上施加至少電場和磁場之一的裝置。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的顯示器，其中，用來施加場的裝置包含電極。
49.根據(jù)權(quán)利要求42-47中任何一個從屬權(quán)利要求48的顯示器，它包含排列在第一顯示表面附近的行中以及第二顯示表面附近的列中的多個電極，各個行和列電極的交點確定顯示器內(nèi)的一個象素，以便能夠?qū)︼@示器內(nèi)的各個象素進行矩陣尋址。
50.根據(jù)權(quán)利要求48或49的顯示器，其中，電極或各個電極包含金屬、氧化銦錫(ITO)、以及導(dǎo)電聚合物中的至少一種。
51.一種基本上如此前參照附圖中圖3-8和14所述的顯示器。
52.一種制造權(quán)利要求41-50中任何一個所述的顯示器的方法，它包含下列步驟(i)將權(quán)利要求19所述的或其從屬權(quán)利要求20-33中任何一個所述的多個液晶盒分散到可固化的包封劑中，(ii)將各個液晶盒對準成優(yōu)選對準，(iii)對包封劑進行固化，以便將各個液晶盒夾持在其中。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的制造顯示器的方法，還包含將液晶盒的懸浮液和可固化的包封劑涂敷到襯底上的步驟。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的制造顯示器的方法，其中，將各個液晶盒對準成優(yōu)選對準的步驟，在包封劑已經(jīng)被固化之后進行，且包含沿基本上垂直于襯底的方向膨脹被固化的包封劑，從而沿基本上垂直于襯底的方向伸長分散在其中的液晶盒的步驟。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的制造顯示器的方法，其中，膨脹被固化的包封劑的步驟包含將材料引入到固化的包封劑中，以便引起被固化的包封劑鼓起。
56.根據(jù)權(quán)利要求53的制造顯示器的方法，它包含一些中間步驟，即在固化包封劑之前在襯底平面中使襯底可逆地形變，然后在固化包封劑之后使襯底回到其未被形變的狀態(tài)，以便執(zhí)行對準液晶盒的步驟，使固化的包封劑和分散在其中的液晶盒被壓縮在與襯底平面平行的平面內(nèi)。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的制造顯示器的方法，其中，對襯底進行可逆形變的步驟包含對襯底進行加熱和對襯底進行拉伸中的至少一種。
全文摘要
一種顆粒泳動顯示器，它包含多個顆粒泳動盒或磁泳盒，各具有分散在包含液晶材料(20)的懸浮媒質(zhì)(7)內(nèi)的泳動顆粒(6)。顆粒泳動盒被適配成在盒內(nèi)液晶材料(20)的對準中誘發(fā)有時稱為旋錯的缺陷(21)，當泳動顆粒(6)位于缺陷(21)的影響區(qū)內(nèi)時，此缺陷起用來將保持力施加在泳動顆粒(6)上的作用。顯示器的結(jié)構(gòu)在盒內(nèi)缺陷(21)之間移動泳動顆粒(6)所要求的電場或磁場中引入了一個閾值電平。因此，顯示器的非線性電光行為或磁光行為方便了其中的盒的矩陣尋址。此顯示器可以包含排列在包封劑中的多個扁長球形的顆粒泳動盒，各個盒的長軸排列成基本上垂直于顯示器的平面。
文檔編號G02F1/01GK1688924SQ03823619
公開日2005年10月26日 申請日期2003年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者R·J·米勒, V·C·許 申請人:秦內(nèi)蒂克有限公司