專利名稱：通過在基片支撐網(wǎng)上同步光刻曝光進(jìn)行輥對輥顯示器制作的方法
簡要說明本申請是同一發(fā)明實(shí)體申請的一系列未決申請之一，涉及新穎的電泳和液晶圖像顯示器和組件，以及制造這種顯示器和組件的新穎方法。在這些相關(guān)的申請中披露的本系列發(fā)明的某些內(nèi)容也在本申請中披露。在本申請中對所披露任何特別的發(fā)明課題內(nèi)容未提出權(quán)力要求，不能解釋為申請人有意放棄對這些課題內(nèi)容的專利保護(hù)。
與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)電泳顯示器是一種非發(fā)射性的裝置，基于電泳現(xiàn)象影響懸浮在溶劑中的帶電顏料微粒的原理。這種顯示器普通型首次于1969年提出。電泳顯示器的典型構(gòu)成包括一對相對放置，用預(yù)先確定兩電極板之間距離的間隔物進(jìn)行空間分隔的板狀電極。通常其中的一個電極板是透明的。兩極板之間封裝有著色溶劑和懸浮的帶電顏料微粒。
當(dāng)在二電極之間施加一電壓差時，由于受到帶有與顏料微粒極性相反電荷極板的吸引，顏料微粒將遷移至該側(cè)。因而可以通過極板選擇性帶電，使通過透明極板看到的顏色為溶劑的顏色或顏料微粒的顏色。改變極板極性，顏料微粒會向相對的極板遷移，從而顯現(xiàn)相反的顏色。不同的過渡色(灰色梯度)是由透明極板處的過渡的顏料密度決定，可通過控制電壓和充電時間來獲得。
電泳顯示器相對其它類型的平板顯示器的優(yōu)勢之一，是其耗電量非常低。這一突出優(yōu)點(diǎn)使得電泳顯示器特別適合便攜式和電池供電設(shè)備，例如筆記本電腦、移動電話、個人數(shù)字輔助裝置、便攜式電子醫(yī)療和診斷裝置、全球定位系統(tǒng)裝置等。
為了避免不希望的微粒遷移(例如沉淀)，有人提出了在兩個電極之間分區(qū)的辦法，將兩個電極之間的空間分成小的單元。參見M.A.Hopper和V.Novotny，電氣和電子工程師協(xié)會會報-《電子裝置》(IEEE Trans.Electron Device)，ED-26，8，pp1148-1152(1979)。然而，在分區(qū)式電泳顯示器的情況下，形成分區(qū)以及懸浮物密封處理存在一定困難。此外，分區(qū)式電泳顯示器中難于使不同顏色的懸浮物保持分離。
現(xiàn)有技術(shù)試圖把懸浮物密封在微膠囊中。美國專利No.5,961,804和美國專利No.5,930,026中說明了微膠囊化的電泳顯示器。這些顯示器具有基本二維的微膠囊陣列，其中每個微膠囊都含有由介電流體和帶電的顏料微粒懸浮物(在視覺上與介電溶劑形成對比)所組成的電泳組分。該微膠囊的形成可借助于界面聚合、原位聚合、或者諸如物理處理、液體內(nèi)固化、或簡單/復(fù)雜凝聚等其它已知的方法。在微膠囊形成之后，可以將其注入裝有兩個隔離電極的盒中，或者將其“印刷”或涂布在透明的導(dǎo)電膜上。該微膠囊也可以被固定在透明的基材或粘合劑內(nèi)，其自身會被夾在兩個極板之間。
利用這些現(xiàn)有工藝方法，特別是美國專利第5,930,026號、第5,961,804號、以及第6,017,584號，其披露的用微膠囊方法制備的電泳顯示器存在許多缺點(diǎn)。例如，由于微膠囊壁的化學(xué)性質(zhì)受到對環(huán)境變化的敏感度(特別是對于濕度和溫度的敏感度)，造成對微膠囊方法制造的電泳顯示器的不利影響。其次，由于膠囊的薄壁面與較大的微粒尺寸，使微膠囊方法制造的電泳顯示器具有較差的抗刮性。為改進(jìn)該顯示器的操作性，將微膠囊嵌埋于大量的聚合物基材中。但是，由于二電極間距增大，使回應(yīng)時間變長；而且，由于顏料微粒的低有效負(fù)載，使對比度降低。因?yàn)殡姾煽刂苿┰谠撐⒛z囊制備期間趨于擴(kuò)散至水/油界面，致使難于增加顏料微粒的表面電荷密度。微膠囊中顏料微粒的低電荷密度或ζ電位，也使其靈敏度降低。此外，因?yàn)槲⒛z囊的大微粒尺寸和大范圍分布，對于色彩應(yīng)用而言，此類型的現(xiàn)有技術(shù)電泳顯示器具有較低的分辨率和尋址能力。
發(fā)明綜述本發(fā)明的電泳顯示器由具有明確定義的形狀、尺寸和縱橫比的盒組成，并且這些盒由分散于存在視覺對比的介電溶劑中的帶電荷顏料微粒填充。
本發(fā)明還涉及一種新穎的輥對輥方法和設(shè)備，其可使顯示器的制造通過同步光刻方法連續(xù)進(jìn)行。同步輥對輥方法和設(shè)備也可用于制造液晶顯示器(LCD)，以及用于制造電子器件的其它結(jié)構(gòu)和組件。
本發(fā)明的一個實(shí)施例涉及多個微型杯的制作，各微型杯彼此作為各部分整體地共同構(gòu)成二維陣列，優(yōu)選在支撐網(wǎng)上形成，該支撐網(wǎng)包括圖案化的導(dǎo)電膜，例如可尋址的氧化銦錫(ITO)區(qū)帶。陣列組件中的每個微型杯，都填充有分散在介電溶劑中的顏料微粒的懸浮物或分散物，并經(jīng)密封形成一個電泳盒。
在其上形成微型杯的基片支撐網(wǎng)，優(yōu)選包括含有預(yù)成形的導(dǎo)電膜(例如ITO導(dǎo)電區(qū)帶)的顯示器尋址陣列。用輻射固化的聚合物前體物層涂布導(dǎo)電膜(ITO區(qū)帶)和支撐網(wǎng)。對該膜和前體物層在輻射下進(jìn)行圖形曝光(見下文詳細(xì)說明)，以形成微型杯壁結(jié)構(gòu)。曝光后，從未曝光的區(qū)域去除前體物材料，保留粘結(jié)在導(dǎo)電膜/支撐網(wǎng)上固化的微型杯壁?？梢杂米贤夤饣蚱渌问降妮椛溥M(jìn)行圖形曝光，通過光掩模產(chǎn)生涂布在導(dǎo)電膜上的輻射固化材料的曝光圖形或預(yù)定圖案。盡管通常是不需要的，光掩?？梢员欢ㄎ徊⑶遗c導(dǎo)電膜(也就是ITO區(qū)帶)對正，這樣透明的光掩模部分套準(zhǔn)ITO區(qū)帶之間的空間，不透明的光掩模部分套準(zhǔn)ITO材料(預(yù)備成為微型杯盒底的區(qū)域)。
另外，可以用預(yù)定圖案凸模模壓涂布在導(dǎo)電膜上的熱塑或熱固前體物層，隨后脫模制備微型杯陣列?？梢酝ㄟ^輻射、冷卻、溶劑蒸發(fā)或其它方法硬化前體物層。我們于2000年3月4日提交的未決專利申請，題目為“改進(jìn)的電泳顯示器及其新穎的制造方法”(AnImproved Electrophoretic Display and Novel Process for ItsManufacture)中包括這種新穎的微模壓加工方法。
具有寬范圍的尺寸、形狀和開口比率的耐溶劑的、熱機(jī)械性穩(wěn)定的微型杯，可以用上述任一種方法制備。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例涉及用微型杯組件制造單色電泳顯示器，在微型杯中填充單色顏料懸浮組分，密封微型杯，最后用預(yù)涂有粘合劑層的第二導(dǎo)電膜層疊該微型杯陣列。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例涉及利用依次打開微型杯組件、填充預(yù)選微型杯組的方法，以制造彩色電泳顯示器。此方法包括用正性作用光致抗蝕劑層疊或涂布預(yù)制的微型杯，通過對正性作用光致抗蝕劑圖形曝光，在顯影后，選擇性地打開一定數(shù)量的微型杯，在開口的微型杯中填充帶顏色的電泳流體，然后用密封方法密封填充過的微型杯。可以重復(fù)這些步驟以制作填充不同顏色電泳流體的密封微型杯。這樣，可以在預(yù)定區(qū)域的陣列填充不同顏色的組分，形成彩色的電泳顯示器。各種現(xiàn)有技術(shù)的顏料和染料，可為溶劑相和懸浮微粒提供很寬的顏色選擇范圍。可以采用現(xiàn)有技術(shù)的流體涂布和填充裝置。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例是關(guān)于同步輥對輥光刻工藝曝光的方法和設(shè)備，它可用于多種有用的工藝中，包括微型杯陣列制作工藝和選擇填充微型杯陣列形成彩色顯示組件的工藝。圖形輥對輥光刻工藝曝光可通過同步移動光掩模和感光支撐網(wǎng)很好地進(jìn)行，以使加工件(如微型杯陣列或彩色顯示器件)以連續(xù)和無縫的方式進(jìn)行圖形曝光。
預(yù)定圖案的光掩?？梢允茄由?、連續(xù)、形成環(huán)狀的帶。光掩模圖案對應(yīng)微型杯陣列結(jié)構(gòu)或其它附屬裝置，如微型杯壁和頂部開口。該光掩模使微型杯陣列結(jié)構(gòu)的圖形通過光掩模輻射投影。此“圖形”曝光使輻射敏感材料有選擇地曝光形成圖形結(jié)構(gòu)，同時使中間部分材料不曝光。用一定位裝置支撐和定位光掩模環(huán)帶，使光掩模和支撐網(wǎng)靠近，而且一部分光掩模環(huán)帶基本上和需曝光的支撐網(wǎng)的一部分平行。
光掩模和支撐網(wǎng)的同步移動包括靠近支撐網(wǎng)的光掩模環(huán)帶的部分與支撐網(wǎng)平行同向地移動。實(shí)際上，光掩模環(huán)帶是與靠近曝光的支撐網(wǎng)部分接近平行同步“轉(zhuǎn)動”，以此在曝光期間保持圖形定位。支撐網(wǎng)和光掩模的相關(guān)移動是受控制的，這樣光掩模上的微型杯圖案和曝光期間投影在支撐網(wǎng)上的相應(yīng)結(jié)構(gòu)保持定位。在一連續(xù)同步移動和曝光處理中，在曝光期間支撐網(wǎng)、光掩模在同一方向以相同的速度移動，以保持這種持續(xù)定位。
另外，可采用半連續(xù)同步移動，其中光掩模和支撐網(wǎng)在曝光之前的移動距離同量增加，但在曝光期間保持固定。
對于輥對輥工藝，可采用耦合、或反饋電路、或普通驅(qū)動使光掩模與支撐網(wǎng)同步運(yùn)動，保持協(xié)調(diào)(即同速移動)。
對于離散圖案化的微型杯陣列制備，該輥對輥光刻曝光設(shè)備能夠?qū)⑼坑休椛涔袒M分的導(dǎo)電膜/支撐網(wǎng)作為連續(xù)帶進(jìn)行高速處理。曝光后，支撐網(wǎng)進(jìn)入顯影區(qū)，在此處除去未曝光的材料，形成微型杯壁結(jié)構(gòu)。微型杯和ITO區(qū)帶優(yōu)選具有適宜的選擇尺寸，并與光掩模協(xié)調(diào)定位，因此每個完成的盒(也就是填充的和密封的微型杯)可以離散尋址并由顯示器處理器控制。可以通過在基片支撐網(wǎng)上進(jìn)行濕法或干法蝕刻工藝預(yù)先形成ITO區(qū)帶。
對于用微型杯陣列制作彩色顯示器，用本發(fā)明的同步輥對輥曝光光刻方法，可以實(shí)現(xiàn)在預(yù)選的微型杯盒組中選擇性開口、填充、和密封。
可以用正性作用光致抗蝕劑層疊或涂布該制成的微型杯陣列，從而臨時密封微型杯，然后對密封的微型杯陣列進(jìn)行圖形曝光(例如，使用相應(yīng)的光掩模)選擇性曝光所需的微型杯組頂部開口?？墒褂矛F(xiàn)有技術(shù)的層疊和涂布裝置。然后可以用顯影劑去除曝光的光致抗蝕劑，打開所選擇的微型杯組的頂部。在此上下文中術(shù)語“顯影劑”是指現(xiàn)有技術(shù)的適當(dāng)?shù)?、選擇性去除曝光光致抗蝕劑，同時保留未曝光的光致抗蝕劑的制劑。
這樣，微型杯陣列可以按預(yù)定的盒圖案依次填充幾種不同顏色的組分(一般是三原色)。例如，圖形曝光工藝可使用正性光致抗蝕劑頂部疊層、初步密封空微型杯。然后通過光掩模曝光微型杯(如，輥對輥工藝中描述的環(huán)帶狀光掩模)，使之僅對第一次所選的微型杯組曝光。用顯影劑顯影去除曝光的光致抗蝕劑，打開首選的微型杯組，使其填充選擇的彩色顏料分散組分，然后用本文描述的方法之一進(jìn)行密封。重復(fù)曝光和顯影工藝，使第二次選擇的微型杯組曝光和開口，以便填充第二次選擇的顏料分散組分，然后密封。最后，去除剩余的光致抗蝕劑，進(jìn)行第三微型杯組填充和密封。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例涉及用分散于電泳流體的帶電顏料微粒分散物填充微型杯，之后密封該微型杯。優(yōu)選地，在填充步驟之前，于電泳流體中分散一種熱塑性或熱固性前體物來完成密封。該熱塑性或熱固性前體物和介電溶劑是不相溶的，并且比重低于該溶劑和顏料微粒。填充之后，熱塑性或熱固性前體物在電泳液中發(fā)生相分離，形成浮在液體頂部的漂浮層。
微型杯的密封可以很方便地通過溶劑蒸發(fā)、界面反應(yīng)、濕氣、熱或輻射使前體物層硬化來完成。盡管兩種或更多種如上所述的固化機(jī)理的結(jié)合可以增加密封的生產(chǎn)能力，但紫外光輻射是最優(yōu)選的微型杯密封方法。另外，可以通過將含有熱塑性或熱固性前體物的溶液涂布在所述電泳流體的表面來完成密封。為了減少或消除涂布處理期間的內(nèi)部混合程度，最好使用與電泳流體不互溶且比重低于介電流體的密封組分?？赏ㄟ^溶劑蒸發(fā)、界面反應(yīng)、濕氣、熱、輻射、或固化機(jī)理的結(jié)合，使前體物硬化來完成密封。這些密封方法是本發(fā)明獨(dú)特的特征。
如果用具有適當(dāng)與各向同性微型杯材料相匹配的尋常折射率的液晶組分取代上述電泳流體，則本發(fā)明的方法可用來制作液晶顯示器。在“接通”狀態(tài)液晶在微型杯中按電場方向取向，并且是透明的。在“關(guān)斷”狀態(tài)，液晶是不規(guī)則排列的，對光產(chǎn)生散射。為了最大化光散射效果，微型杯的直徑一般為0.5到10微米。
總的來說，本發(fā)明的輥對輥工藝可以通過攜帶和引導(dǎo)支撐網(wǎng)依次到達(dá)多個工藝位置來對單獨(dú)連續(xù)支撐網(wǎng)進(jìn)行一系列的處理。
例如，微型杯可以連續(xù)地依次進(jìn)行制作、填充、密封和層疊。
除了微型杯陣列的制作和填充，同步輥對輥工藝可以用于制備多種結(jié)構(gòu)或離散圖案，用于可在支撐網(wǎng)基材上形成的電子裝置，如柔性電路板等。對于此處描述的用于電泳顯示器微型杯的工藝和設(shè)備，要制備一個預(yù)定圖案的光掩模，其包括多個與所述裝置的結(jié)構(gòu)單元相對應(yīng)的光掩模組成部分。每個這樣的光掩模區(qū)可以預(yù)選擇對輻射透明、或?qū)椛洳煌该?，以在曝光期間在支撐網(wǎng)相對應(yīng)的部分形成這些結(jié)構(gòu)單元的圖像。本發(fā)明的方法可以在制作過程中用于結(jié)構(gòu)材料的選擇性固化，或用于正性或負(fù)性作用光致抗蝕劑材料的曝光。
因?yàn)樗兜倪@些多步驟處理可通過輥對輥連續(xù)或半連續(xù)操作進(jìn)行，所以適用于大批量和低成本生產(chǎn)。就大批量生產(chǎn)而言，與其他方法相比，這些方法效率高并且成本低。依據(jù)本發(fā)明制作的電泳顯示器對環(huán)境不敏感，例如濕度和溫度。該顯示器很薄、柔性、耐用、易操作，并且款式多樣。由于根據(jù)本發(fā)明的電泳顯示器具有良好的縱橫比和明確定義的形狀和尺寸，雙穩(wěn)定反射式顯示器具有突出的顏色重復(fù)尋址性能、高對比度、和快速切換率。另外，本發(fā)明所披露的設(shè)備和方法適于低成本大批量生產(chǎn)的電泳顯示器(EPDs)，使該具有低能耗特點(diǎn)的電泳顯示器對用戶、科研、商業(yè)和工業(yè)電子器件有更大的適用性。
圖2是

圖1中電泳顯示器的剖面示意圖，但是其中兩個盒帶電，使顏料顆粒遷移至一側(cè)電極板。
圖3A-3C為用本發(fā)明的方法制作的有代表性的一組微型杯陣列的輪廓。圖3A為透視圖，圖3B為俯視圖，圖3C為正視圖，為了表示清楚放大了垂直刻度。
圖4A-4D是一系列本發(fā)明代表性微型杯陣列剖面圖，說明本發(fā)明優(yōu)選電泳顯示器的制作方法步驟，此例為單色顯示器。
圖5A和圖5B圖示用于制備微型杯的基本處理步驟，包括通過光掩模(頂部曝光)用紫外光對涂布有熱固性前體物的導(dǎo)電膜進(jìn)行圖形光蝕刻曝光。
圖6A和圖6B圖示用于制備微型杯的另一種處理步驟，包括用紫外光對涂布有熱固性前體物的導(dǎo)電膜進(jìn)行圖形光刻曝光，其中透明基片上的底部導(dǎo)體圖形代替光掩模(底部曝光)，并且對輻射不透明。
圖7A和圖7B圖示結(jié)合頂部曝光和底部曝光原理進(jìn)行圖形光刻工藝曝光制作微型杯的另一種工藝步驟，其中微型杯壁通過光掩模頂部曝光在一個橫向固化，通過不透明的基底導(dǎo)體膜進(jìn)行底部曝光，在垂直于該橫向的方向固化(組合曝光)。
圖8、圖8A和圖8B圖示用本發(fā)明新穎的同步輥對輥光刻工藝設(shè)備實(shí)現(xiàn)圖5A-B處理的方法步驟。
圖9A到9H圖示用本發(fā)明的方法制備多色電泳顯示器的例子。
圖10、圖10A、和10B圖示用本發(fā)明新穎的同步輥對輥光刻工藝設(shè)備，用正性作用光致抗蝕劑層疊或涂布，實(shí)現(xiàn)圖9A-H的處理步驟。
圖11示意性地說明制作一種三色電泳顯示器微型杯陣列組件的有代表性的半連續(xù)工藝。
發(fā)明詳述下文以實(shí)施例形式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能構(gòu)成對本發(fā)明的限定。本說明書可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員制作和應(yīng)用本發(fā)明，并且描述了本發(fā)明的幾個具體實(shí)施例、調(diào)整、變化、選擇和使用，包括目前認(rèn)為的最佳實(shí)施方式。
在這點(diǎn)上，由于本發(fā)明的復(fù)雜性，有很多部分、內(nèi)部關(guān)系和附屬結(jié)構(gòu)，不能簡單地用一張圖表示清楚，因而借助若干張圖紙進(jìn)行說明。因此，采用多張示意圖表達(dá)，或省略所披露本發(fā)明技術(shù)特征、方面、或原理的非基本部分。這樣，一個特征的優(yōu)選實(shí)施例可以在一個圖中表示，另外一個特征可在另一圖中表示。
在此給出的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚地理解和實(shí)施本發(fā)明。這些示例性的工藝、方法、組分、和設(shè)備，不能被認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制，僅用作為示范性說明。
說明書中所引述的出版物和專利申請在此一并作為參考，即對每一所提到的單獨(dú)出版物、或?qū)＠暾堉付閰⒖嘉墨I(xiàn)。定義除非本說明書中另有說明，在此使用的所有技術(shù)術(shù)語都是本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用并理解的慣用定義。
術(shù)語“微型杯”一詞是指杯狀的凹處，可以用如微模壓或圖形曝光等方法制作。類似的，上下文中復(fù)數(shù)形式“微型杯”一般指微型杯組合，包括多個微型杯整體形成、或結(jié)合形成二維結(jié)構(gòu)的微型杯陣列。
在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“盒”指的是由一密封微型杯所形成的獨(dú)立的單位。該盒以分散在溶劑中、或溶劑混合物中的帶電荷顏料微粒填充。
當(dāng)說明該微型杯或盒時，術(shù)語“有明確定義的”是指該微型杯或盒具有根據(jù)本工藝的特定參數(shù)預(yù)先確定的明確的形狀、尺寸和縱橫比。
術(shù)語“縱橫比”一詞為電泳顯示器中常用術(shù)語。在本申請中，用在微型杯上的術(shù)語“縱橫比”指的是微型杯開口的深度與寬度比、或深度與直徑比。
術(shù)語“圖形曝光”意指對輻射固化材料或光致抗蝕劑組分進(jìn)行輻射曝光，例如使用本發(fā)明的方法之一進(jìn)行UV(紫外光)輻射，其中控制材料曝光部分以形成與微型杯結(jié)構(gòu)對應(yīng)的圖案或圖像，例如，限于對應(yīng)微型杯壁材料部分進(jìn)行曝光，保留微型杯的底部不曝光。在選擇性打開微型杯陣列預(yù)定部分光致抗蝕劑的情況下，圖形曝光意指與微型杯開口相對應(yīng)的部分材料曝光，保留微型杯壁不曝光。該圖案或圖像可以利用光掩模曝光的方式形成，或通過控制粒子束曝光等方式進(jìn)行。本發(fā)明的微型杯陣列及方法圖1和圖2是典型的微型杯陣列組件實(shí)施例截面圖示意圖，為清晰而簡化，給出微型杯陣列組件10的三個微型杯盒12a、12b和12c。
如圖1所示，陣列10的每個盒12包括兩個電極板11、13，至少有一塊電極板11是透明的，例如氧化銦錫(ITO)電極，電極11、13構(gòu)成盒12的兩個相對面。
微型杯盒陣列組件10由多個盒構(gòu)成，這些盒在一個平面內(nèi)彼此鄰近排布形成封裝在兩個電極層11和13之間的盒層12。所表示的三個示意性的盒12a、12b、和12c，被它們各自的電極板11a、11b、和11c、(透明板)和13a、13b、和13c(背板)限定，可以理解，多個此類盒的適宜的二維方向排布(在圖1中，平面的左/右和內(nèi)/外方向)，形成任選面積和二維形狀的片狀顯示器件。同樣地，幾個微型杯盒可以封裝于整個電極板11或13之間，盡管為了清楚表示，在圖1中每個盒12都封于具有單個盒寬的單個電極板11和13之間。
彩色介電溶劑14中有分散或懸浮的帶電顏料微粒15，用以填充有明確定義的形狀和尺寸的盒。每個盒12可以填充相同組分的顏料和溶劑(例如用于單色顯示)，或可以填充不同的顏料和溶劑組分(例如用于全色顯示)。圖1表示了三種不同顏色組合，每個盒12a、12b、和12c以不同陰影線形式表示，溶劑分別為14a、4b、和14c，顏料微粒也被分別指定為15a、15b、15c。
每個微型杯盒12由密封壁16在四周形成盒的邊界(在陣列10的平面內(nèi)，以及微型杯底17限定該盒的一個面，在此例中，這個面與電極13相鄰)。在對面上(緊鄰電極11)每個盒都有密封蓋部分18。這里密封蓋部分緊鄰?fù)该麟姌O11(如圖1所示)，密封蓋18由透明組分構(gòu)成。盡管在圖1的實(shí)施例中，微型杯底17和密封蓋18被表示為分開的盒部分，它們分別和鄰近的電極13和11區(qū)別，但是本發(fā)明的微型杯陣列10的實(shí)施例可以包括一體的微型杯底/電極結(jié)構(gòu)、或密封蓋/電極結(jié)構(gòu)。
圖2是圖1中電泳顯示器的示意性截面圖，但是其中兩個加電荷的盒(12a和12c)，使顏料移動到一塊電極板上。當(dāng)在兩電極11、13之間施加一電壓差時，帶電荷的微粒15遷移到一側(cè)(即遷移至電極11或13，取決于微粒和電極的電荷)，這樣可以通過透明導(dǎo)電膜11看到顏料微粒15的顏色、或溶劑14的顏色。至少兩個導(dǎo)體11或13之一是圖案化的(分開的可尋址區(qū))，允許對應(yīng)每個盒、或某組預(yù)定的盒(如形成一個像素)建立選擇性電場。
在圖2的例子中，所示的兩個盒12a和12c是帶電荷的，其中的顏料15a和15c已經(jīng)移到各自的透明電極板11a和11c。所余的盒12b保持中性(顏料15b分散在溶劑14b中)。
圖3A-3C表示用本發(fā)明的方法制作的微型杯陣列的典型部分的輪廓，圖3A表示一透視圖，圖3B表示一平面圖，圖3C表示一正面圖，為了清楚，放大了垂直刻度。對于反射型電泳顯示器，每個單獨(dú)的微型杯開口的面積較好為約102至5×105平方微米，優(yōu)選為約103至5×104平方微米。微型杯12的寬度W(相鄰的杯壁16之間的距離)，可以在很寬的范圍改變，并且可選擇以適應(yīng)最終顯示器特點(diǎn)。微型杯開口的寬度W(從微型杯開口的一邊到另一邊)較好為約15至450微米，優(yōu)選為約25至300微米。每個微型杯可以構(gòu)成最終顯示器一個像素的一小部分，或者一完整像素。
杯壁厚度t和杯的寬度W有關(guān)，可以在很大范圍內(nèi)改變，并且可以選擇以適應(yīng)所需最終顯示器的特點(diǎn)。微型杯壁厚度通常為微型杯寬度乘以約0.01至1，優(yōu)選為微型杯寬度乘以約0.05至0.25。較好的開口對壁的面積比是約0.05至100，優(yōu)選為約0.4至約20。
為了表示清楚，微型杯壁的高度h(該尺寸確定微型杯的深度)采用放大的比例尺寸表示。盡管杯壁高度相對于杯的寬度W有較寬的范圍，最適宜的高度取決于溶劑和顏料特性和所需操作電場。這樣就可以進(jìn)行選擇杯壁高度，最佳化顯示器回應(yīng)特性，并且不需要與盒寬度有任何固定的關(guān)系。杯壁高度與小微型杯寬度的比例一般大于其與大微型杯的寬度比。通常杯壁高度小于微型杯寬度。優(yōu)選的微型杯高度約3至約100微米，最優(yōu)選的約為10至約50微米。
為便于簡單和清楚地描述，說明書中假定本發(fā)明的微型杯是方形的，以線性二維方式排列。然而，微型杯不必需為方形，也可以是矩形、圓形、或所需的更復(fù)雜的形狀。例如，微型杯可以是六角形的，并按六角形緊密陣列排列，或者，三角形微型杯可以取向形成六角形子陣列，其可以依次排列在六角形緊密陣列中。
總體來說，微型杯可以是任何形狀的，并且它們的尺寸和形狀可以在整個顯示器中變化。這在彩色電泳顯示器中是有利的。為使視覺效果最好，可以制作具有不同形狀和尺寸的混合微型杯。例如，填充有紅色分散物的微型杯可能與綠色微型杯、或藍(lán)色微型杯在形狀和尺寸上有所不同。更進(jìn)一步，一個像素可以由不同顏色的不同數(shù)量的微型杯組成。例如，一個像素可以由一定數(shù)量小的綠微型杯、一定數(shù)量大的紅微型杯、和一定數(shù)量小的藍(lán)微型杯組成。對三種顏色來說，不必要具有相同的形狀和數(shù)量。
微型杯的開口可以是圓形、正方形、矩形、六角形、或任何其它形狀。開口之間的間隔面積要盡量小，以便在保持令人滿意的機(jī)械性能同時，獲得高色彩飽和度和對比度。因此，蜂巢狀的開口比其他形狀(例如比圓形開口)更好。采用微型杯陣列的電泳顯示器制備圖4A-4D示意性地說明了制備微型杯陣列的優(yōu)選方法。
如圖4A所示，微型杯陣列40可以用本發(fā)明的可選方法中的任意一種制備，見圖5、6和7中所示的實(shí)施例。這里所描述的方法制備的未填充的微型杯陣列一般包括基片支撐網(wǎng)43，其上附有一基底電極42。微型杯壁41從基片支撐網(wǎng)43向上延伸形成開口杯。
如圖4B所示，用分散在著色的介電溶劑組分44中的帶電顏料微粒45的懸浮物填充微型杯。在所示例子中，該組分在每個杯中都是相同的，即為單色顯示器情形。在下面的圖9中，示意說明了一種彩色顯示器組件，采用三種不同顏色的溶劑/顏料組分。
如圖4C所示，進(jìn)行填充之后，用一密封層或蓋層46密封微型杯，其與微型杯壁粘接，阻止溶劑泄露。在目前的一種優(yōu)選的密封方法中，將一熱固性前體物密封組分46a加入到溶劑/顏料組分44/45中。優(yōu)選的熱固性前體物組分46a不容易在溶劑中混合或溶解，并且比溶劑和顏料微粒的比重低。該熱固性前體物46a分離并在液相溶劑44的上部形成一表面漂浮層。然后優(yōu)選用輻射固化該熱固性前體物46a，例如紫外光(或熱和濕氣)，形成一粘接的密封蓋46b，封住微型杯40。另外，可以通過在電泳流體表面直接涂布并固化一層熱固性前體物組分，完成微型杯的密封。有關(guān)密封方法的詳細(xì)描述見下文。
如圖4D所示，用第二導(dǎo)電膜47層疊于密封的電泳微型杯盒40陣列上，優(yōu)選預(yù)涂布粘合劑層48的導(dǎo)體47，粘合劑層可以是壓敏粘合劑、熱熔粘合劑、或熱、濕、或輻射固化粘合劑。如果頂部導(dǎo)電膜對輻射是透明的，可以通過例如用紫外光輻射，穿過頂部導(dǎo)電膜對所層疊的粘合劑進(jìn)行后固化。顏料/溶劑懸浮物或分散物組分的制備正如這里對本發(fā)明的電泳顯示器的不同的實(shí)施例的描述，優(yōu)選用分散在介電溶劑中的帶電顏料微粒填充微型杯(例如在圖4B中的溶劑44和顏料微粒45)。可以用本領(lǐng)域現(xiàn)有的方法制備分散物，例如美國專利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。還可以參考電氣和電子工程師協(xié)會會報-《電子裝置》(IEEE Trans.Electon Device，ED-24，827(1997))，以及J.Appl.Phys.49(9)，4820(1978)。
帶電的顏料微粒與微粒所分散或懸浮的介質(zhì)在視覺上形成對比。該介質(zhì)是介電溶劑，優(yōu)選具有低粘度，并且介電常數(shù)大約在2至30范圍內(nèi)，為獲得高顆粒遷移率，優(yōu)選范圍大約2至15。適當(dāng)?shù)慕殡娙軇┑睦影ㄌ細(xì)浠衔铮巛镣?DECALIN)、5-亞乙基-2-降冰片烯(5-ethylidene-2-norbornene)、脂肪油、蠟下油(paraffin oil)；芳烴例如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二烷基苯、和烷基萘；鹵化的溶劑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(chloropentafluoro-benzene)、二氯壬烷、五氯化苯；以及氟化溶劑如全氟化萘烷、全氟化甲苯、全氟化二甲苯，由3M公司(明尼蘇達(dá)州，St.Paul)生產(chǎn)的FC-43、FC-70和FC-5060；低分子量含鹵素聚合物例如由TCI公司(美國俄勒岡州波特蘭)生產(chǎn)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(新澤西州River Edge)生產(chǎn)的如鹵烴油(Halocarbon oil)，全氟聚烷基醚(perfluoropolyalkylether)例如Ausimont公司出產(chǎn)的Galden、HT-200、和Fluorolink，或Dupont公司(特拉華州)生產(chǎn)的Krytox Oils和Greases K-Fluid系列。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，使用聚氯三氟乙烯作為介電溶劑。在另一優(yōu)選的實(shí)施例中，使用聚(全氟氧化丙烯)(poly(perfluoropropyleneoxide))作為介電溶劑。
非移動性的流體著色劑可以由染料或顏料制成。非離子的偶氮和蒽醌染料特別有用。有用的染料例子非限定性地包括Pylam公司(亞利桑那州)生產(chǎn)的油溶紅ENG(Oil Red EGN)、蘇丹紅、蘇丹藍(lán)、油溶藍(lán)、Macrolex Blue、溶劑藍(lán)35(Solvent Blue 35)、Pylam醇溶黑(Spirit Black)、和快速醇溶黑(Fast Spirit Black)；Aldrich公司生產(chǎn)的蘇丹黑B(Sudan Black B)，BASF公司生產(chǎn)的Thermoplasticblack X-70，Aldrich公司生產(chǎn)的蒽醌藍(lán)、蒽醌黃114、蒽醌紅111、135，蒽醌綠28。當(dāng)使用全氟溶劑時氟化染料特別有用。在使用顏料的情況下，用于產(chǎn)生介質(zhì)顏色的非移動顏料微粒也可以分散在非導(dǎo)電性介質(zhì)中，這些顏料微粒最好是不帶電荷的。如果在介質(zhì)中的用于產(chǎn)生顏色的非移動顏料微粒帶電荷，它們攜帶的電荷最好與帶電的移動顏料微粒的電荷相反。如果兩種顏料攜帶相同的電荷，那么它們應(yīng)具有不同的電荷密度，或不同的電泳移動率。在任何情況下，用于產(chǎn)生介質(zhì)顏色的非移動的著色劑染料或顏料必須是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并與懸浮液中其它成分相容。
帶電荷、移動性的顏料微?？梢允怯袡C(jī)或無機(jī)顏料，例如SunChemical公司生產(chǎn)的TiO2、酞青藍(lán)、酞青綠、二芳基黃、二芳基AAOT黃、和喹吖啶酮、偶氮、若丹明、苝系顏料(perylene pigmentseries)；Kanto化學(xué)公司生產(chǎn)的漢撒黃G(Hansa yellow G)微粒，以及Fisher公司生產(chǎn)的碳燈黑(Carbon Lampblack)。優(yōu)選的微粒尺寸是亞微米級。這些微粒應(yīng)具有可接受的光學(xué)特性，不應(yīng)被介電溶劑膨脹或軟化，并且應(yīng)是化學(xué)穩(wěn)定的。在正常的操作條件下，所產(chǎn)生的懸浮物必須穩(wěn)定且能抗沉淀、乳化、或絮凝。
移動性的顏料微?？梢跃哂凶詭щ姾?，或可以直接使用電荷控制劑使之帶電荷，或當(dāng)懸浮在介電溶劑中時獲得電荷。適當(dāng)?shù)碾姾煽刂苿┦潜绢I(lǐng)域熟知的，它們可以是聚合性或非聚合性的，也可以是離子的或非離子的，包括離子表面活性劑例如氣溶膠鄰聯(lián)甲苯胺(Aersol OT)、十二烷基苯磺酸鈉、金屬皂、聚丁烯琥珀酰亞胺、馬來酐共聚物、丁吡共聚物、乙烯基吡咯烷酮共聚物(如InternationalSpecialty Products公司生產(chǎn)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]。氟表面活性劑在全氟化碳溶劑中作為電荷控制劑特別有用。這包括FC氟表面活性劑如3M公司生產(chǎn)的FC-170C、FC-171、FC-176、FC-430、FC-431、和FC-740，以及Dupont公司生產(chǎn)的Zonyl氟表面活性劑如Zonyl FSA、FSE、FSN、FSN-100、FSO、FSO-100、FSD和UR。
合適的帶電顏料分散物可以用任何現(xiàn)有的方法制備，包括研磨、碾磨、磨碎、氣流磨(microfluidizing)、和超聲波技術(shù)。例如，將細(xì)粉狀的顏料微粒加入到懸浮溶劑中，所獲混合物經(jīng)幾小時球磨或磨碎，將高度團(tuán)聚的干顏料粉分散成初級的微粒。盡管不是最理想的，但是在該球磨過程中，可將用于制作非移動性流動的著色劑的染料或顏料加入到懸浮物中。
可通過使用適當(dāng)?shù)木酆衔飳⑽⒘Ｎ⒛一?，以消除顏料微粒的沉淀或乳化，使其比重與介電溶劑的比重一致。可用化學(xué)或物理方法完成顏料微粒的微囊化。典型的微囊化工藝包括界面聚合、原位聚合、相分離、凝聚、靜電涂布、噴霧干燥、流化床涂布、以及溶劑蒸發(fā)。
對黑/白電泳顯示器而言，該懸浮液包含分散于黑色溶劑中的帶電的二氧化鈦(TiO2)白色微粒，或分散在介電溶劑中的帶電的黑色微粒。黑色染料或染料混合物可以用來產(chǎn)生溶劑的黑色，如Pylam公司生產(chǎn)的Pylam醇溶黑和快速醇溶黑，Aldrich公司生產(chǎn)的蘇丹黑B，BASF公司生產(chǎn)的Thermoplastic Black X-70，或不溶性顏料如碳黑。對其它顏色的懸浮液，存在很多可能性。對于減色系統(tǒng)，帶電荷TiO2微?？梢詰腋≡诜菍?dǎo)電性的藍(lán)綠色、黃色、或品紅色溶劑中?？梢杂萌玖匣蝾伭袭a(chǎn)生該藍(lán)綠色、黃色、或品紅色。對于加色系統(tǒng)，帶電荷二氧化鈦微?？梢詰腋≡谟萌玖匣蝾伭现瞥傻募t色、綠色、或藍(lán)色的介電溶劑中。紅色、綠色、藍(lán)色系統(tǒng)優(yōu)選適用于大多數(shù)應(yīng)用。
實(shí)施例1 顏料分散物聚苯乙烯(0.89克，Polysciences公司生產(chǎn)，分子量50,000)和AOT(0.094克，美國Cyanamide公司生產(chǎn)，二辛基硫琥珀酸鈉)溶解在17.77克的熱二甲苯中(Aldrich公司生產(chǎn))。Ti-Pure-R-706(6.25克)加入到溶液中，并在研磨機(jī)中以200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速研磨12小時以上。得到一低粘度、穩(wěn)定的分散物。Oil-blue N(0.25克，Aldrich公司生產(chǎn))加入到分散物中使之著色。然后，在標(biāo)準(zhǔn)的、包括24微米間隔物分隔的兩塊ITO導(dǎo)體板的電泳盒中測試該懸浮物。在80伏電壓下，60赫茲的切換速率，8.5毫秒的浮現(xiàn)時間，觀察到高對比度、白藍(lán)交互的影像。
實(shí)施例2 顏料分散物除了使用Aldrich公司的油溶紅ENG，重復(fù)實(shí)施例一的試驗(yàn)。在60伏電壓下，60赫茲的切換速率，12毫秒的浮現(xiàn)時間，觀察到高對比度的紅白交互的影像。
實(shí)施例3 顏料分散物Ti-Pure-R-706(112克)在含有11.2克馬來酸酐共聚物(BakerHughes X-5231)、24克3，4二氯三氟甲苯、和24克1，6二氯己烷(均來自Aldrich公司)的溶液中，用研磨機(jī)研磨。類似地，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。然后均勻混合兩種分散物并測試。在100伏電壓下，最高10赫茲的切換速率，以及36毫秒的浮現(xiàn)時間，可以觀察到高對比度的黑白影像。
實(shí)施例4 顏料分散物用均化器將6.42克Ti-Pure-R-706分散在溶液中，該溶液含有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公司的全氟溶劑HT-200。
實(shí)施例5 顏料分散物同實(shí)施例4，但Ti-Pure-R-706和Fluorolink分別由新澤西州休斯敦Elimentis公司的包裹聚合物的TiO2微粒和Dupont公司的Krytox替代。微型杯陣列的密封已填充的陣列微型杯經(jīng)封閉并密封，如圖4C所示。微型的密封有幾種方法。如前面討論過的，一優(yōu)選方案是將一種紫外光固化組分分散于電泳流體中，該紫外光固化組分含有多官能團(tuán)丙烯酸酯、丙烯酸低聚物、和光引發(fā)劑，該電泳流體含有分散于著色介電溶劑中的帶電荷顏料顆粒。紫外光固化組分與介電溶劑是不相溶的，其比重低于介電溶劑和顏料顆粒。這兩種組分(電泳流體和紫外光固化組分)在徑向混合器(in-line mixer)中經(jīng)過充分混合后，用Myrad棒、凹印版、刮刀片、開槽涂布或開縫涂布等精確的涂布機(jī)械裝置，立即涂布到微型杯上。多余的液體用刮片或類似裝置刮掉。少量的弱溶劑或溶劑混合物如異丙醇、甲醇、或其水性溶液，可以用于去除微型杯隔離壁上表面的殘留電泳液。揮發(fā)性有機(jī)溶劑可用于控制電泳液的粘度和覆蓋性。然后將這樣填充的微型杯進(jìn)行干燥，紫外光固化密封組分就會浮到電泳液的表面。在升至表面過程中、或之后固化該紫外光固化組分，從而密封微型杯。紫外光、或其他輻射源如可見光、紅外線和電子束均可用于固化和密封微型杯。另外，當(dāng)使用熱和濕氣固化組分時，也可以使用熱或濕氣固化并密封微型杯。
優(yōu)選的介電溶劑組是鹵代烴及其衍生物，其具有理想的密度并對丙烯酸酯單體和低聚物有溶解度差別?？梢允褂帽砻婊钚詣└倪M(jìn)電泳液和密封材料之間的粘合性和潤濕性，適用的表面活性劑包括3M公司的FC表面活性劑、Dupont公司的Zonyl氟化表面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化甲基丙烯酸酯、氟取代長鏈醇類、全氟取代長鏈羧酸、及其衍生物。
可選地，如果密封前體物與介電溶劑至少部分可溶，電泳液和密封前體物可以依次涂布到微型杯上。這樣，微型杯密封可以通過在已經(jīng)填充的微型杯上涂布一薄層熱固性前體物(該前體物可以通過輻射、熱、濕氣、或界面反應(yīng)固化)并且固化來完成。界面聚合后進(jìn)行紫外光固化，對于密封過程非常有利。通過界面聚合形成一個薄的分隔層，使電泳層與外敷層之間的互相混合明顯得到抑制。然后經(jīng)過后固化步驟(優(yōu)選紫外光輻射)完成密封。為了進(jìn)一步降低互混程度，最好涂布層的比重明顯低于電泳液的比重。揮發(fā)性有機(jī)溶劑可用于調(diào)節(jié)涂層的粘度和厚度。如果涂布層中使用了揮發(fā)性溶劑，其最好與介電溶劑不相溶。當(dāng)所用的染料至少部分溶于熱固性前體物時，這種兩步涂布法特別適用。
實(shí)施例6 微型杯的密封在此本發(fā)明“一步”法實(shí)施例中，大約0.05毫升的紫外光固化組分分散在0.4毫升的介電溶劑中。該紫外光固化組分包含HDDA(Aldrich公司的1，6-hexanediol diacrylate)，其中有1％(重量比)的聯(lián)苯二甲縮酮(Sartomer公司的Esacure KBI)；該介電溶劑包含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)。將所得分散物立即填充到微型杯陣列中。用刮片刮掉多余的液體。HDDA溶液經(jīng)過至少30秒允許發(fā)生相分離，并且進(jìn)行紫外光輻射(10毫瓦/平方厘米)固化大約1分鐘?？梢钥吹皆谖⑿捅敳坑幸粚佑操|(zhì)、透明的涂層，并且密封了微型杯。
實(shí)施例7 微型杯的密封在本實(shí)施例中，試驗(yàn)“兩步”涂布和紫外光固化的方法。按照顏料分散物實(shí)施例3步驟制備電泳分散液，將其涂布到微型杯陣列上。在已填充的微型杯上涂布一薄層Norland光學(xué)粘合劑NOA60(紐約新布魯斯維克Norland Products公司)。用一Mylar膜除去多余的紫外光固化粘合劑，并用吸收紙清理干凈。立即在Loctite Zeta7410紫外光曝光裝置下固化所涂布的粘合劑，大約進(jìn)行15分鐘。這些微型杯被完全密封，看不到任何氣隙。用一Mituyoyo厚度規(guī)測量，該固化粘合劑層厚度約為5-10微米。
實(shí)施例8 微型杯的密封在本實(shí)施例中，試驗(yàn)了本發(fā)明的“兩步”涂布和濕氣固化的方法。除了采用俄亥俄州克倫巴斯的Elmer’Products公司的InstantKrazy膠替代Norland的粘合劑之外，重復(fù)微型杯密封實(shí)施例2的試驗(yàn)。之后，用空氣中的濕氣固化涂布的粘合劑5分鐘。微型杯被完全密封，看不到任何氣隙。用Mitutoyo厚度儀測量，該固化的粘合劑層的厚度約為5-10微米。
實(shí)施例9 微型杯的密封在本實(shí)施例中，采用本發(fā)明的兩步涂布和界面聚合的方法。重復(fù)微型杯密封實(shí)施例3的試驗(yàn)，不同之處是用含有0.3％(重量百分比)的四亞乙基五胺(Aldrich公司)的3，4-二氯三氟甲苯(3，4-dichlorobenzotrifluoride)溶液代替電泳液，用脂族聚異氰酸酯(aliphatic polyisocyanate)(Bayer公司的Desmodur N 3300)的無水乙醚溶液替代Instant Krazy膠。涂布后幾乎立即可以看到一層高度交聯(lián)的薄膜。在室溫下乙醚揮發(fā)后，介電溶劑完全封在微型杯內(nèi)，看不到任何氣隙。
實(shí)施例10 微型杯的密封用3M公司的揮發(fā)性全氟助溶劑FC-33，稀釋實(shí)施例4、5所制備的全氟溶劑HT-200中的顏料分散物樣品，并涂布到微型杯陣列上。待揮發(fā)性助溶劑揮發(fā)，露出部分填充的微型杯陣列。然后利用一個開口6密爾(mil)的萬能刮刀涂布器將7.5％聚異戊二烯的庚烷溶液涂布到該部分填充的微型杯上。然后在室溫下干燥該經(jīng)涂布的微型杯。在顯微鏡下可看到一約7微米厚的無縫密封層。在密封的微型杯中看到有少許氣泡。樣品經(jīng)紫外光或熱烘焙處理后，可進(jìn)一步提高隔擋性能。
實(shí)施例11 輻射固化材料的制備表一所示的組分是用開口3密爾的鎳絡(luò)鳥型(Nickel ChromeBird)型薄膜涂布器涂到Mylar J101/200厚支撐網(wǎng)上。溶液揮發(fā)后留下一層粘性膜，其玻璃化溫度低于室溫。通過一個光掩模曝光涂布后的支撐網(wǎng)，并用紫外光輻射源(例如金屬氟化燈)固化。
表1 PMMA-包含紫外固化組分
本發(fā)明中用于圖形曝光后去除未固化組分的溶劑可以是常規(guī)的溶劑。該溶劑可以是傳統(tǒng)溶劑或混合溶劑，所選溶劑應(yīng)將圖形固化組分的膨脹度降至最低。典型的溶劑包括丁酮(MEK)、戊酮(MPK)、乙酸乙酯(EtOAc)、丁醇(BuOH)、異丙醇、甲醇、環(huán)乙醇、二氯乙烷、三氯乙烷、甲氧基乙醇等。
實(shí)施例12 輻射固化杯材料的制備12份Ebercryl 600(美國喬治亞州Smyrna UCB Chemicals公司)，2.7份的Ebecryl 4827，1份Ebecryl 1360，6份HDDA(UCBChemicals公司)，以及1份Irgacure 500(紐約Tarrytown的CibaSpecialty化學(xué)品公司)與5份丁酮均勻混合。用Myrad棒將該溶液涂到ITO/PET(氧化銦錫/聚對苯二甲酸乙酯)薄膜表面，目標(biāo)干燥厚度為50微米。然后通過一個光掩模曝光涂布樣品，并用異丙醇顯影。
實(shí)施例13 輻射固化杯材料的制備同實(shí)施例12，不同之處是改用下述配方12份Ebecryl 830，5.5份SR399(賓夕法尼亞州埃克斯頓Sartomer公司)，2份HDDA，0.488份Ebecryl 1360，0.1份Irgacure 369(Ciba Specialty化學(xué)品公司)，0.02份Aldrich公司的異丙基噻噸酮(ITX)，和10份丁酮。
實(shí)施例14 輻射固化杯材料的制備同實(shí)施例13，不同之處是改用下述配方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份異丙基噻噸酮和10份丁酮。微型杯組件制備的光蝕刻工藝法如圖5、6、和7所示，為制備本發(fā)明微型杯組件(圖4(40))的一般光刻工藝的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的同步輥對輥光刻工藝裝置和方法的詳細(xì)說明見下文。
頂部曝光法實(shí)施例如圖5A和5B所示，可以通過下述方法制作微型杯陣列50用現(xiàn)有技術(shù)方法將輻射固化材料51a涂到一層導(dǎo)電膜52上，通過一光掩模56用紫外光(或輻射，電子束及其它類似方式)曝光，形成與通過光掩模56投影的圖形對應(yīng)的微型杯壁51b。該底部導(dǎo)電膜52最好安裝在一個基片支撐網(wǎng)上53，該網(wǎng)可以由塑料材料構(gòu)成。
在圖5A的光掩模56上，深色方塊54代表不透明區(qū)域，深色方塊之間的空隙代表掩模56的開口區(qū)(透明)55。紫外光通過開口區(qū)55照射到輻射固化材料51a上。最好直接在輻射固化材料上51a進(jìn)行曝光，也就是說紫外光不通過基片53，也不通過底部導(dǎo)電膜52(頂部曝光)。因此，基片53和導(dǎo)電膜52都不需要對紫外光或其他所用波長的輻射透明。
如圖5B所示，曝光的區(qū)域51b變硬，并且用一種適當(dāng)?shù)娜軇┗蝻@影劑去除未曝光區(qū)域51c(被掩模56的不透明部分54掩蓋)，形成微型杯57。該溶劑或顯影劑選自那些通常用于溶解或降低輻射固化材料粘度的物質(zhì)，例如丁酮、甲苯、丙酮、異丙醇等等。類似地，還可通過將光掩模放置在導(dǎo)電膜/基片支撐網(wǎng)的下方來完成微型杯制作，在這種情況下，紫外光從底部透過光掩膜進(jìn)行輻射。
底部曝光及組合方法如圖6A、6B、7A、7B所示，是本發(fā)明另外兩種制備微型杯的圖形曝光方法。這些方法使紫外光透過基片支撐網(wǎng)曝光，用導(dǎo)電膜圖形作為掩模。
圖6A中，所用導(dǎo)電膜62經(jīng)過預(yù)定圖案，包括與微型杯67底部對應(yīng)的基底導(dǎo)電膜部分64?；撞糠?4對所用的紫外波長(或其他輻射)是不透明的。導(dǎo)電膜基底62之間的間隔65對紫外光基本上是透明的或能透過紫外光。在這種情況下，導(dǎo)電膜圖案起光掩模作用。如圖6A所示，輻射固化材料61a涂在基片63和導(dǎo)電膜62上?！跋蛏稀蓖队暗淖贤夤?透過基片63)曝光所述材料61a，在沒有導(dǎo)體62遮避的部位，即與間隔65對應(yīng)的部分固化。如圖6B所示，按上述方法將未固化的材料61c從未曝光區(qū)域除去，留下固化的材料61b，形成了微型杯67的壁。
圖7A說明本發(fā)明結(jié)合利用頂部、底部曝光原理制作微型杯陣列70的方法?；讓?dǎo)電膜72也是不透明的并且為區(qū)帶圖案。涂布到底部導(dǎo)電膜72和基片支撐網(wǎng)73上的輻射固化材料71a，通過導(dǎo)電膜72的區(qū)帶圖案(作為第一光掩模)從底部曝光。第二曝光是從“頂部”通過第二光掩模76進(jìn)行的，第二光掩模的區(qū)帶圖案垂直于導(dǎo)電膜的區(qū)帶72。區(qū)帶74間的間隔75基本上對紫外光是透明的、或能透過紫外光。在此方法中，杯壁的材料71b由下向上在一個側(cè)向固化，在與之垂直的側(cè)向由頂部向下固化，共同形成一個整體微型杯77。
如圖7B所示，按前文所述用溶劑或顯影液去除未曝光區(qū)域，顯露出微型杯77。用于制作微型杯的同步輥對輥光刻工藝這里披露的制作微型杯陣列的光刻法(例如圖5A、5B所示)，其原理也可以用于新穎的同步輥對輥光刻工藝。對于輥對輥的方法而言，光掩?？膳c基片支撐網(wǎng)同步，并與后者以相同速度移動，這樣，本發(fā)明的微型杯陣列的制作就可以連續(xù)帶組件的形式進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。
在此處所披露的優(yōu)選的輥對輥方法實(shí)施例中，排布電極使電極區(qū)帶(ITO區(qū)帶)成直角，與微型杯相對應(yīng)(即杯壁由基底ITO區(qū)帶之間的間隔確定)。電極之間形成的杯壁將空間劃分開(杯壁成為微型杯的邊界)，以提供像素化及單個像素(微型杯)的x-y尋址。為單個微型杯(后稱像素)的x-y尋址，電極區(qū)帶成直角(即頂部電極區(qū)帶同底部電極區(qū)帶成直角)。因此微型杯組裝工藝完成后(見圖4)，微型杯優(yōu)選定位在相互垂直的頂部和底部ITO區(qū)帶的交叉處。在微型杯形成之前，基底電極或ITO區(qū)帶以平行于導(dǎo)電區(qū)帶的形式沉積或預(yù)埋在支撐網(wǎng)內(nèi)。該ITO區(qū)帶優(yōu)選與微型杯同寬。
現(xiàn)有技術(shù)已存在可尋址電泳顯示器，已有人提出多種技術(shù)方案解決尋址問題，例如域電壓問題，包括控制電極技術(shù)。例如參見B.Singer和A.L.Dalisa，Proc.SID，18/3&4卷，第3和4期季刊，pp255-266(1997)。然而應(yīng)該理解的是，同步法輥對輥光刻工藝具有其固有的靈活性，用于電泳顯示器微型杯陣列的制作時，可適用很寬范圍的電極組合和電子設(shè)計。另外，在輥對輥工藝處理前，例如各種類型的電子元件和/或?qū)w，可以預(yù)埋在基片支撐網(wǎng)內(nèi)、或放在支撐網(wǎng)的兩側(cè)，這樣就可以在支撐網(wǎng)上形成微型杯。同理，在微型杯形成之后，這些元件還可以放置或安裝在支撐網(wǎng)的下面。類似地，此處介紹的微型杯制作方法除了可用于制作顯示器用的杯狀間隔，也可用于電泳顯示器之外的其他裝置。
圖8圖示說明一個用優(yōu)選的輥對輥光刻生產(chǎn)裝置80制作本發(fā)明的電泳顯示器的微型杯陣列81的實(shí)施例，并且顯示通過該裝置80連續(xù)生產(chǎn)微型杯陣列帶81的剖面圖。可以透過光掩模82，圖形曝光涂布在基片支撐網(wǎng)86和導(dǎo)電膜ITO區(qū)帶88上的輻射固化材料84a，進(jìn)行微型杯的制作?？捎矛F(xiàn)有技術(shù)的涂布機(jī)械裝置將材料84a涂到支撐網(wǎng)86上。
可固化材料84a優(yōu)選紫外光固化材料，并用如圖8所示進(jìn)行紫外光固化，紫外光透過光掩模82部分被前體物材料吸收，形成穩(wěn)定的、堅固的聚合材料84b。
圖8中裝置80的方位僅是示例性的，進(jìn)行圖示的方法步驟時，相對于垂直方向，各元件也可按多種適合的方向重新排布。圖示處理過程，附加的常用支撐裝置如導(dǎo)軌、輥等，可用于支撐、張緊、轉(zhuǎn)動、和/或扭曲支撐網(wǎng)86和微型杯組件81。
本發(fā)明同步輥對輥的方法，如裝置80的實(shí)施例，包括光掩模82和基片支撐網(wǎng)86的安裝，安裝方式應(yīng)為二者可以連續(xù)移動并且彼此相鄰定位，這樣可以按連續(xù)的、無縫的方式進(jìn)行紫外光透過光掩模82投影、以及隨后材料84a的固化。
圖8所示的優(yōu)選安裝方案中，光掩模82形成一連續(xù)的環(huán)帶，并且承受至少一對分開的驅(qū)動/支撐輥90和91的張力，光掩模環(huán)帶82在驅(qū)動輥90和91處的彎曲面93之間，有基本上為直面的部分92。
類似地，連續(xù)帶狀基片支撐網(wǎng)86(微型杯陣列81在其上面形成)的安裝，也要經(jīng)過并且由至少一對分開的驅(qū)動/支撐輥100、101銜接，這樣支撐網(wǎng)86的直面部分103與光掩模環(huán)帶82的直面部分對正平行。光掩模驅(qū)動輥90、91按箭頭A方向轉(zhuǎn)動，支撐網(wǎng)帶驅(qū)動輥100、101按如箭頭B所示反方向轉(zhuǎn)動。這樣支撐網(wǎng)的直面部分103與光掩模的直面部分82以相同方向、相同速度平行移動。光掩模和支撐網(wǎng)各自的直面部分92和103優(yōu)選相距一選定的較短距離，以防止未顯影材料84a污染光掩模82。
圖8中，連續(xù)支撐網(wǎng)是通過支撐網(wǎng)儲存/張緊裝置104(未示出)從右側(cè)向內(nèi)送入(向紫外光曝光區(qū))。類似地，已顯影的支撐網(wǎng)(帶有成型的微型杯)在向外移動時(離開紫外光曝光區(qū))被送入第二個支撐網(wǎng)儲存/張緊裝置105(未示出)。裝置104和105可由現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)帶操作和驅(qū)動裝置構(gòu)成。
圖8所示的在基片支撐網(wǎng)86和導(dǎo)電膜ITO區(qū)帶88，除了可以現(xiàn)場噴涂輻射固化材料以外，也可以分開制作預(yù)涂布的支撐網(wǎng)/ITO卷并進(jìn)行儲存，例如以卷的形式儲存。為了提高耐儲藏性，預(yù)涂布的支撐網(wǎng)/ITO卷的配方應(yīng)使其在干燥處理后保持干燥并且不發(fā)粘。對于這種替代方法，在進(jìn)行紫外光輻射步驟時需要的工藝溫度比一般現(xiàn)場噴涂的支撐網(wǎng)(未固化時發(fā)粘)所需溫度高。預(yù)涂布的卷可以在104處展開并送到驅(qū)動輥100。
紫外光輻射后，用適當(dāng)?shù)娜軇┫礈旎蝻@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。這里術(shù)語“溶劑”是指適當(dāng)?shù)默F(xiàn)有技術(shù)方法，通過去除未曝光的前體物而原位保留已曝光并固化的光致抗蝕劑，使材料有選擇地顯影。可以使用現(xiàn)有技術(shù)的溶劑涂布機(jī)械裝置。
洗滌步驟完成后，可以干燥已顯影的材料84b，已完成的微型杯陣列被送到儲存或進(jìn)一步處理工位105。
圖8A是光掩模82局部俯視圖。圖8A中的線8-8是主圖8中所示光掩模82的剖面位置。光掩模82包括透明區(qū)112所包圍的不透明區(qū)110(本例中為方形)。
圖8B是已顯影微型杯陣列81的局部平面圖。圖8B中的線8’-8’是主圖8中所示的微型杯陣列的剖面位置。微型杯底板上曝光的ITO導(dǎo)電膜88對應(yīng)不透明的光掩模110，微型杯壁84b對應(yīng)光掩模透明部位112。
圖8中所示照射在掩模直面部分92的紫外光可由常規(guī)光源提供(未示出)。非必選地，光掩模驅(qū)動輥90、91可以由對紫外光透明材料構(gòu)成，紫外光源(圖中未顯示)可置于兩個或任意一個輥90、91的內(nèi)部，在光掩模直面部分92的邊緣提供附加照明。非必選地，還可以包括附加的支撐輥或?qū)к?圖中未示出)，為光掩模直面部分92和/或支撐網(wǎng)直面部分103提供進(jìn)一步的支撐或定位。
圖8所示是一種連續(xù)涂布步驟，其中，在支撐網(wǎng)上86上涂布未固化前體物材料84a。可以采用現(xiàn)有技術(shù)的涂布裝置。另外，也可以在其他分開的步驟中涂布材料84a，并由儲存/張緊裝置104提供預(yù)涂布的支撐網(wǎng)基片。
可利用常規(guī)的驅(qū)動控制裝置，使光掩模82與支撐網(wǎng)86以相同速度同步移動。例如，驅(qū)動輥90、91可以與驅(qū)動輥100、101相耦合(例如，配備共用驅(qū)動電機(jī))，這樣各輥可具有相同的切向速率。另外，還可以采用常規(guī)的反饋電路使輥的驅(qū)動保持同步移動，例如用傳感器檢測支撐網(wǎng)86上ITO區(qū)帶88的通道，以及對應(yīng)于光掩模92上不透明部分110的通道，如分別采用光學(xué)檢測器114和115。反饋控制電路可根據(jù)檢測器信號調(diào)整驅(qū)動速度，保證紫外輻射區(qū)92/103內(nèi)相應(yīng)部分準(zhǔn)確定位。其它常規(guī)檢測系統(tǒng)如磁傳感器、條碼掃描/傳號等，均可用于提供反饋同步控制。
用本發(fā)明方法制造的顯示器可以達(dá)到僅一張紙的厚度，并可以是柔性的。
顯示器的寬度最好是支撐網(wǎng)的寬度(一般是3-90英寸)。并且，可以將微型杯陣列剪切制成更窄的顯示器件，或?qū)⒁粋€或多個這樣的微型杯陣列彼此相鄰放置制成更寬的顯示器件。
由于輥對輥方法可以生產(chǎn)任意長度的微型杯陣列，根據(jù)支撐網(wǎng)供料卷的長度，顯示器件的長度可以從幾英寸到數(shù)千英尺。其它輥對輥方法除了圖5實(shí)施例所用的方法外，如圖8所示(頂部曝光)，該輥對輥裝置還可采用圖6或7的方法。例如，可以采用圖7的方法，其中支撐網(wǎng)(圖8中86)由對輻射透明的材料構(gòu)成。與圖7中導(dǎo)電膜72對應(yīng)的導(dǎo)電膜區(qū)帶(圖8中88)對輻射是不透明的，從后部103用一個附加的紫外光源(圖中未示出)照射支撐網(wǎng)。多色電泳顯示器的制備和密封本發(fā)明的一個重要的方面是用不同顏色的顏料懸浮物按預(yù)先確定的圖案有選擇地填充微型杯以生產(chǎn)彩色電泳顯示器的方法。該制作多色電泳顯示器的步驟包括(1)將一種正性作用光致抗蝕劑層疊或涂布到成型的微型杯陣列上?？梢允褂贸Ｒ?guī)的光致抗蝕劑組分和顯影液，例如馬薩諸塞州Shipley公司、或康涅狄格州Hunt化學(xué)制品公司、或日本住友的酚醛樹脂光致抗蝕劑。例如，采用的層疊組分可以包括一種可去除的載體，如Saint-Gobain公司(馬塞諸塞州Worcestor)的PET-4851；一種酚醛樹脂正性光致抗蝕劑，如Shipley的Microposit S1818；以及一種堿性可顯影粘合劑層，如National Starch公司的Nacor72-8685與BF Goodrich公司的Carboset 515的混合物；(2)將光致抗蝕劑進(jìn)行圖形曝光，選擇性地打開部分微型杯(第一組)，去掉可去除的載體膜，用一顯影劑，如稀釋的Shipley公司的Microposit 351，將正性光致抗蝕劑顯影；(3)向打開的微型杯中填充電泳流體，例如含有帶電白色顏料(TiO2)微粒及第一原色的染料或顏料的流體；
(4)按制作單色顯示器所述的方法密封已充填的微型杯；以及(5)在其它組微型杯重復(fù)步驟2至4，制作出填充有第二和第三原色電泳流體的微型杯。
圖9A-9H圖示按本發(fā)明的方法制作多色電泳顯示器的一個具體實(shí)施例，包括如下步驟圖9A提供按上述方法之一制備的微型杯陣列，所述微型杯陣列包括多個在支撐網(wǎng)121上的分割壁120形成的微型杯盒陣列122。
圖9B用包括至少一粘合劑層123和一正性光致抗蝕劑層124的正性干膜光致抗蝕劑層疊放在微型杯陣列122上。用第一光掩膜(圖中未示出)通過紫外光、可見光、或其他輻射源將正性光致抗蝕劑124圖形曝光，該曝光被光掩模限定在預(yù)定的第一組微型杯陣列122a?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)的光致抗蝕劑組分和層疊裝置。
圖9C顯影光致抗蝕劑124，去除已曝光的微型杯組122a的粘合劑和正性光致抗蝕劑，將所選微型杯打開?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)的光致抗蝕劑顯影劑及施加裝置。
圖9D在打開的微型杯組122a中充填與第一原色對應(yīng)的介電溶劑帶電荷顏料分散物125a、和一種與溶劑不相溶且比重低于溶劑和顏料微粒的熱固性密封前體物126a。在熱固前體物分離并在液相表面形成一漂浮層的期間或之后，通過固化該熱固性前體物126a(優(yōu)選通過輻射，如紫外光，其次是熱或濕氣)封閉第一組微型杯122a，形成含有第一原色電泳液的封閉電泳盒。也可以通過將熱固性前體物材料直接涂布在液相125a表面完成微型杯的密封。
圖9E對第二組選定的微型杯122b重復(fù)圖9B所示的步驟，用第二光掩模使第二組選定的微型杯122b曝光。可以選擇地，可以去除第一光掩模并重新定位，以曝光第二組微型杯。
圖9F對選定的第二組微型杯122b重復(fù)圖9C所示的步驟，打開第二組微型杯122b。
圖9G對選定的第二組微型杯122b重復(fù)圖9D所示的步驟，在所述第二組微型杯中充填與第二原色對應(yīng)的顏料/溶劑分散物125b。用密封劑126b封閉第二組微型杯122b形成封閉的電泳盒。
圖9H對選定的第三組微型杯122c重復(fù)圖9B-D所示的步驟，以便將第三組微型杯122c曝光、打開、充填、和密封，并形成與第三原色對應(yīng)的封閉電泳盒。然后除去殘留的光致抗蝕劑124和粘合劑層123。用有預(yù)涂粘合劑層128的透明頂部導(dǎo)電膜127套準(zhǔn)層疊該封閉的電泳盒，粘合劑層可以是壓敏粘合劑、熱熔粘合劑、或熱、濕氣、輻射固化粘合劑。粘合劑硬化與這些盒粘結(jié)。可以采用現(xiàn)有技術(shù)的層疊裝置和粘合劑。用于多色電泳顯示器的同步輥對輥工藝本發(fā)明的一個重要方面是制作多色電泳顯示器的輥對輥方法，其中圖9A-H所示的方法可以連續(xù)地進(jìn)行。該方法包括通過一個同步光掩模使層疊或涂布后的微型杯陣列曝光，光掩模與微型杯對齊并且與帶有疊層的微型杯的支撐網(wǎng)以相同的速度移動。選定的微型杯曝光后，正性光致抗蝕劑顯影并在曝光區(qū)域打開。彩色顯示器可在任意長度支撐網(wǎng)上以一種半連續(xù)的方法制作，然后按最終顯示器所需長度分切。
圖10、10A和10B，是采用正性光致抗蝕劑涂布層，利用本發(fā)明的新穎同步輥對輥光刻裝置130，進(jìn)行圖9A-H所示的方法步驟。從右上方送入預(yù)成形的微型杯陣列/支撐網(wǎng)81，例如從一個儲存/張緊裝置105’，該裝置非必選為圖8所示的輥對輥陣列制作工藝生產(chǎn)線的產(chǎn)出端105。
從光致抗蝕劑儲存裝置132，送進(jìn)一條連續(xù)的正性作用光致抗蝕劑組分帶131，首先將其層疊或涂布到微型杯陣列81上。在層疊的情況下，光致抗蝕劑組分131可以包括圖9所示的粘合劑層123和正性光致抗蝕劑124?？梢圆捎贸Ｒ?guī)層疊裝置進(jìn)行層疊，例如借助層壓輥133a和133b的壓力來完成。
該制作彩色顯示器的輥對輥光刻裝置130與圖8所示制作微型杯的輥對輥光刻裝置80基本相似。在圖10所示優(yōu)選的安裝布置中，光掩模136為連續(xù)環(huán)帶形式，裝在至少一對分開的驅(qū)動/支撐輥140和141上，并由其提供張力，該光掩模環(huán)帶136在跨過驅(qū)動輥140和141曲面部分143之間的部分，是基本上為直面的部分142。
微型杯陣列81以類似的方式接合、并經(jīng)過至少兩個分開的驅(qū)動輥150、151，這樣陣列81的直面部分153與掩模環(huán)帶136的直面部分平行定位。光掩模驅(qū)動輥140、141沿箭頭A所示方向旋轉(zhuǎn)，支撐網(wǎng)驅(qū)動輥150、151沿反向按箭頭B所示的方向旋轉(zhuǎn)，因此光掩模直面142和支撐網(wǎng)直面153同向同速平行移動。光掩模和支撐網(wǎng)各自的直面142和153優(yōu)選相隔選定的很短距離。光掩模136與微型杯陣列81，可以按上述方法對應(yīng)圖8的輥對輥工藝同步移動。
注意圖10中裝置130的方位僅是示例性的，為了進(jìn)行圖示的方法步驟，對應(yīng)垂直方向，各部件可有多種適合的排布方向。其他常用的支撐如導(dǎo)板、滾輪等裝置可用于圖示工藝中微型杯陣列81的支撐、張緊、轉(zhuǎn)動、和/或扭曲。
圖10A是光掩模136的平面圖。注意圖10A中線10-10是主圖10中所示光掩模136的剖面位置。同步光掩模136的圖案有透明區(qū)160，該區(qū)的尺寸和定位應(yīng)能保證可以曝光微型杯的第一組微型杯表面165。在本例中，每第三個微型杯成線性序列。光掩模的不透明的區(qū)域162保護(hù)其余微型杯和杯壁不曝光。用紫外光或其他輻射源曝光后，以適當(dāng)?shù)娘@影液洗滌或處理光致抗蝕劑131，原位保留未曝光部分131a，除去已曝光部分131b，使已曝光微型杯的疊層打開。洗滌后，進(jìn)行微型杯干燥處理，以及可將微型杯陣列儲存或進(jìn)入下一步工序106。
圖10B是光致抗蝕劑131顯影后的微型杯81的平面圖。注意圖10B中線10’-10’為主圖10中所示微型杯陣列81的剖面位置。暴露的微型杯底部ITO導(dǎo)體88與透明的光掩模部分160對應(yīng)，即通過去除已曝光的光致抗蝕劑131b形成的開口166，可以看到一微型杯組曝露的導(dǎo)電膜88。其他的微型杯和杯壁仍被未曝光的光致抗蝕劑覆蓋，對應(yīng)不透明掩模部分162。在圖10的例子中，既在透明光掩模部分160，又在被顯影的光致抗蝕劑開口166的第一組微型杯，由交錯偏移行構(gòu)成，一行中每第三個微型杯是開口的。
圖10中，顯示帶有第一組開口166的微型杯陣列88在向外移動(移出紫外曝光區(qū))時，被送至第二陣列儲存/張緊裝置106(此處沒有表示出來)。可選地，裝置106可以包含連續(xù)加工的其他加工裝置?？梢钥吹缴鲜鰣D9D所示的開口微型杯充填、密封后，重復(fù)圖10的方法(在相同或附加裝置上130)，通過定位的掩模136的透明部分160，使第二組微型杯曝光并形成開口。
圖11示意性地說明用這里介紹的方法，特別是圖8、9、10所示的方法，用于制作三色電泳顯示器微型杯陣列組件的半連續(xù)工藝。圖11的示例性方法，起始為從儲存裝置202送入預(yù)定圖案的導(dǎo)電膜/支撐網(wǎng)。該支撐網(wǎng)構(gòu)成一個連續(xù)的帶狀基片，在其上可按次序進(jìn)行圖11的204到238的處理步驟。支撐網(wǎng)可以移動、轉(zhuǎn)向，由滾輪、導(dǎo)向槽導(dǎo)向(圖中未示出)，從而按需要被依次送到各設(shè)備工位完成各處理步驟。
在204步，支撐網(wǎng)/導(dǎo)電膜上涂布輻射固化前體物(RCPM)。在206步，利用本發(fā)明的一個同步輥對輥光刻裝置通過一微型杯掩模曝光涂布后的支撐網(wǎng)。在208步，用適當(dāng)?shù)娜軇┙M分處理或“洗滌”未固化的輻射固化前體物，在支撐網(wǎng)上保留固化的微型杯陣列。
從儲存裝置210送入正性作用光致抗蝕劑疊層或涂層，并在步驟211層疊或涂布在微型杯陣列的上表面，從而逐個地封閉了微型杯，以便進(jìn)行選擇性的填充。在步驟212，帶有光致抗蝕劑的微型杯在本發(fā)明另一個輥對輥同步光刻裝置上曝光，所使用光掩模僅使第一組微型杯曝光。在步驟214，用適當(dāng)?shù)娜軇┙M分處理并洗滌微型杯，除去已曝光部分的光致抗蝕劑。由于在步驟212，僅第一組微型杯曝光，所以僅從第一組微型杯的頂部除去光致抗蝕劑，從而進(jìn)行選擇性打開。在216步，用第一顏料/溶劑組分充填打開的第一組微型杯。在218步，打開的第一組微型杯按圖9所示密封并固化。218步的密封處理不會涉及未曝光的光致抗蝕劑。
然后進(jìn)行步驟220，在本發(fā)明的另一個輥對輥同步光刻裝置上曝光微型杯陣列，使用光掩膜的形式使第二微型杯組曝光(第三微型杯組仍不曝光)。在步驟222，用適當(dāng)?shù)娜軇┨幚砘颉跋礈臁蔽⑿捅嚵?，除去曝光的光致抗蝕劑。由于步驟220僅使第二組微型杯曝光，所以僅從第二組微型杯的頂部除去光致抗蝕劑，從而選擇性地打開(第三微型杯組仍封閉)。在步驟224，打開的第二組微型杯用第二顏料/溶劑組分填充。在步驟226，按步驟218方法密封并固化打開的第二組微型杯。
在步驟230除去剩余的光致抗蝕劑，用適當(dāng)?shù)娜軇┨幚砘颉跋礈臁蔽⑿捅?，從而打開第三組微型杯。非必選地，步驟230可以包括使其余的光致抗蝕劑在輻射下曝光，以利于清除。在步驟232，用第三顏料/溶劑組分填充打開的第三組微型杯。在步驟234，按步驟218方法密封并固化第三組打開的微型杯。
在步驟238，預(yù)定圖案的ITO頂部導(dǎo)電膜從ITO疊層儲存裝置236送入，并層疊在已填充并密封的微型杯陣列的上表面。在以連續(xù)的密封電泳顯示器陣列帶的形式將組裝好的三色電泳顯示器微型杯陣列240送出后，該示例性工藝結(jié)束。該微型杯陣列240可以送去儲存，或進(jìn)行下一步連續(xù)加工步驟。一般來說，進(jìn)一步加工包括將陣列分成單獨(dú)的部分，這些單獨(dú)的部分經(jīng)包裝制成電泳顯示器件產(chǎn)品。
雖然本發(fā)明通過參考具體實(shí)施例進(jìn)行說明，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以理解各種各樣的改動和置換，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。另外，在本發(fā)明的目的、宗旨和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行很多改動以適用于特殊的情況、材料、組分、方法或加工步驟。所有這些修改都應(yīng)理解為在本文所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
例如，應(yīng)該注意到本發(fā)明制作的微型杯除了適用于電泳顯示器外，還可用于液晶顯示器。類似地，選擇性微型杯填充、密封和ITO層疊方法均可用于液晶顯示器制作。
因此，為現(xiàn)有技術(shù)允許，本發(fā)明由所附權(quán)利要求書范圍限定，以說明書為支持。
組件符號說明10 微型杯陣列組件11a，b，c電極板12a，b，c盒13a，b，c電極板14a，b，c介電溶劑15a，b，c顏料微粒16 密封壁(杯壁)17 微型杯底18a，b，c密封蓋40 微型杯陣列41 微型杯壁42 基底電極43 基片支撐網(wǎng)44 介電溶劑組分45 帶電顏料微粒46a 熱固性前體物組分46b 密封蓋47 導(dǎo)電膜48 粘合劑層50 微型杯陣列51a 輻射固化材料51b 微型杯壁51c 未曝光區(qū)域52 導(dǎo)電膜53 基片支撐網(wǎng)上54 深色方塊(不透光區(qū))55 開口區(qū)(透明區(qū))56 光掩模57 微型杯61a 輻射固化材料61b 固化的材料61c 未固化的材料62 導(dǎo)電膜63 基片64 基底導(dǎo)電膜65 間隔67 微型杯70 微型杯陣列71a 輻射固化材料71b 微型杯壁的材料72 基底導(dǎo)電膜73 基片支撐網(wǎng)74 (導(dǎo)體)區(qū)帶75間隔76第二光掩模77微型杯80輥對輥光刻生產(chǎn)裝置81微型杯陣列82光掩模84a 輻射固化材料84b 聚合材料86基片支撐網(wǎng)88導(dǎo)電膜ITO區(qū)帶90驅(qū)動/支撐輥91驅(qū)動/支撐輥92光掩模直面部分93光掩模彎曲面100 驅(qū)動/支撐輥101 驅(qū)動/支撐輥103 支撐網(wǎng)直面部分104 儲存/張緊裝置105 輥對輥陣列制作工藝生產(chǎn)線的產(chǎn)出端105’儲存/張緊裝置106 儲存或進(jìn)一步加工110 不透明區(qū)112 透明區(qū)114 光學(xué)檢測器115 光學(xué)檢測器120 分割壁121 支撐網(wǎng)122 微型杯盒122a 第一組微型杯陣列122b 第二組微型杯陣列122c 第三組微型杯陣列123 粘合劑層124 正性光致抗蝕劑層125a 帶電顏料分散物125b 顏料/溶劑分散物126a 熱固性密封前體物126b 密封劑127 透明頂導(dǎo)電膜128 預(yù)涂粘合劑層130 輥對輥光刻裝置131 光致抗蝕組分131a 未曝光部分131b 已曝光的光致抗蝕劑132 光致抗蝕劑儲存133a，b 層壓輥136光掩模環(huán)帶140驅(qū)動/支撐輥141驅(qū)動/支撐輥142光掩模直面143曲面部分150驅(qū)動輥151驅(qū)動輥153支撐網(wǎng)直面160透明區(qū)162不透明的區(qū)域165第一微型杯組面166開口202支撐網(wǎng)/ITO儲存裝置204用輻射固化前體物涂布支撐網(wǎng)/ITO206通過一微型杯掩模曝光208從微型杯上去除(洗滌)未固化的輻射固化前體物210光致抗蝕劑疊層儲存裝置211層疊光致抗蝕劑212通過第一掩模曝光214除去已曝光的光致抗蝕劑216用第一顏料/溶劑組分充填218密封并固化第一組微型杯220通過第二掩模曝光222除去(“洗滌“)已曝光的光致抗蝕劑224用第二顏料/溶劑組分充填226密封并固化第二組微型杯230除去(“洗滌”)剩余的光致抗蝕劑232用第三顏料/溶劑組分充填234密封并固化第三組微型杯236頂部ITO疊層儲存裝置238層疊頂部ITO240組裝好的三色電泳顯示器微型杯陣列
權(quán)利要求
1.用于至少一種電子裝置的多個明確定義結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括輻射敏感材料的圖形曝光，并包括下列步驟(a)提供一個支撐網(wǎng)；(b)提供一層涂布在所述支撐網(wǎng)上的輻射敏感組分；(c)提供一個預(yù)定圖案的光掩模，所述光掩模包括形成連續(xù)環(huán)狀的帶，所述光掩模圖案對應(yīng)至少所述結(jié)構(gòu)之一，以便使所述結(jié)構(gòu)的圖形經(jīng)過所述光掩模進(jìn)行輻射投影；(d)將所述光掩模環(huán)帶與相臨的所述支撐網(wǎng)定位，以便使所述光掩模環(huán)帶的一部分與所述支撐網(wǎng)的至少一部分基本上平行取向；(e)利用輻射通過光掩模選擇性地將輻射敏感材料圖形曝光；以及(f)相對于所述的支撐網(wǎng)以同步轉(zhuǎn)動所述的光掩模環(huán)帶，所述同步運(yùn)動包括至少一部分所述光掩模環(huán)帶與至少一部分所述支撐網(wǎng)在基本同一方向平行地移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中轉(zhuǎn)動所述光掩模環(huán)帶的所述步驟包括在所述曝光步驟中與所述支撐網(wǎng)的至少一部分基本平行、同向、同速地移動所述光掩模環(huán)帶的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中(a)所述提供一延伸支撐網(wǎng)的步驟包括所述支撐網(wǎng)有用于至少一種顯示裝置的微型杯尋址的多個區(qū)帶；(b)所述涂布一層輻射敏感組分的步驟包括所述組分是一種用于所述結(jié)構(gòu)的輻射固化材料，所述結(jié)構(gòu)是用于至少一種顯示器裝置的排布成微型杯陣列的多個微型杯；(c)所述提供一種預(yù)定圖案的光掩模的步驟包括所述光掩模圖案以一定形式對應(yīng)與所述多個微型杯，使得所述微型杯的圖形能夠通過所述光掩模進(jìn)行輻射投影；(d)所述對輻射敏感材料進(jìn)行選擇性曝光的步驟包括選擇性地固化部分所述輻射固化前體物，而保持部分所述輻射固化材料未固化，所述選擇固化部分對應(yīng)所述多個微型杯；以及(e)所述方法包括所述選擇性地去除所述輻射固化材料的所述未固化部分，而將所述已選擇性固化的部分留在所述支撐網(wǎng)上，以形成所述微型杯陣列的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中(a)所述提供支撐網(wǎng)的步驟包括所述支撐網(wǎng)包括多個預(yù)成型的微型杯，所述微型杯排布成用于至少一種顯示器裝置的一種微型杯陣列，每個所述微型杯有一個頂部開口；(b)所述涂布輻射敏感組分層的步驟包括所述組分為一種正性作用光致抗蝕劑組分，并且所述組分層置放在所述微型杯陣列之上，以封閉所述多個微型杯的頂部開口；(c)所述提供預(yù)定圖案光掩模的步驟包括所述光掩模圖案與所選第一組的多個微型杯的頂部開口結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，以便使所選第一組微型杯的頂部開口圖形通過所述光掩模的輻射投影；(d)選擇性曝光所述輻射敏感材料的步驟包括選擇性地使與所選第一組微型杯的頂部開口相對應(yīng)的部分光致抗蝕劑曝光；(e)所述方法包括選擇性地去除所述光致抗蝕劑層的所述曝光部分，以便有選擇性地重開所述第一組微型杯的所述頂部開口；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述方法包括下列步驟(a)通過重開的微型杯頂部開口，選擇性地向第一組微型杯填充至少一種下列物質(zhì)一種第一電泳顯示顏料/溶劑組分，和一種第一液晶組分；以及(b)封閉并密封所述第一組微型杯的所述重開的頂部開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中封閉并密封所述第一組微型杯的所述重開的頂部開口的步驟完成之后，所述方法包括下列步驟(a)重復(fù)所述提供光掩模的步驟，所述光掩模圖案與選定的第二組多個微型杯的所述頂部開口相對應(yīng)，這樣，可以經(jīng)過光掩模輻射投影所述第二組微型杯的所述頂部開口的影像；(b)重復(fù)進(jìn)行所述定位步驟、所述選擇性圖形曝光步驟、轉(zhuǎn)動步驟、以及選擇性地去除步驟，以便選擇性地重新打開所述第二組微型杯的所述頂部開口；(c)通過重開的所述微型杯頂部開口，選擇性地向所述第二組微型杯填充至少一種下列物質(zhì)第二電泳顯示顏料/溶劑組分，和第二液晶組分；以及(d)封閉并密封所述重開的所述第二組微型杯組的頂部開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中進(jìn)行封閉并密封重開的所述第二組微型杯的頂部開口的步驟之后，所述方法所包括下列步驟(a)去除至少是第三組微型杯的頂部開口上的所述光致抗蝕劑層；(b)通過所述重開的微型杯頂部開口，選擇性地向所述第三組微型杯填充至少一種下列物質(zhì)第三電泳顯示顏料/溶劑組分，和第三液晶組分；以及(c)封閉并密封重開的所述第三組微型杯的頂部開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法包括的步驟有在所述微型杯陣列上層疊一頂部疊層，所述頂部疊層包括用于至少一種顯示裝置的尋址微型杯的多個預(yù)定圖案的透明導(dǎo)電區(qū)帶。
9.用于至少一種顯示裝置的組裝的微型杯陣列制備的連續(xù)方法，所述方法包括下列步驟(a)進(jìn)行權(quán)利要求3中的方法步驟，以便在所述支撐網(wǎng)上形成所述微型杯陣列，每個所述微型杯有頂部開口；(b)移動所述支撐網(wǎng)，使至少一個后續(xù)的方法步驟得以在所述微型杯陣列上連續(xù)地進(jìn)行；(c)通過頂部開口，向至少一組微型杯填充流體組分，所述流體組分至少包括下列中的一種一種電泳顯示顏料/溶劑組分，和一種液晶組分，并且永久性地封閉并密封至少一組微型杯的頂部開口；以及(d)在所述微型杯陣列上層疊一頂部疊層，所述頂部疊層包括用于至少一種顯示裝置尋址微型杯的多個預(yù)定圖案導(dǎo)電區(qū)帶，以便形成至少一種顯示器的組裝的微型杯陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種連續(xù)方法，其中所述填充、封閉、密封的步驟包括用單一的流體組分填充基本上所有的微型杯，以便形成用于至少一種單色顯示裝置的可組裝微型杯陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種連續(xù)方法，其中所述填充、封閉、密封的步驟，包括進(jìn)行權(quán)利要求7中所述的方法，選擇性地用多種不同的流體組分填充多組微型杯，以形成至少是一種多色顯示裝置的組裝的微型杯陣列。
12.用于至少一種電子裝置的具有多個明確定義結(jié)構(gòu)的制備方法，所述結(jié)構(gòu)與所述至少一種電子裝置的多個元件相對應(yīng)，所述方法包括輻射敏感材料的圖形曝光，所述方法包括下列步驟(a)提供有一個表面的支撐網(wǎng)；i.所述支撐網(wǎng)包括所述至少一種電子裝置的多個元件；ii.所述元件沿所述支撐網(wǎng)以重復(fù)的縱向圖案排列；(b)在所述支撐網(wǎng)上涂布一層輻射敏感組分；(c)提供一個預(yù)定圖案的光掩模i.所述光掩模為形成連續(xù)環(huán)狀的帶；ii.所述光掩模環(huán)帶構(gòu)造為環(huán)帶的一面鄰近至少一部分所述支撐網(wǎng)的表面；iii.所述光掩模圖案包括多個光掩模部分，每個光掩模部分對應(yīng)所述多種結(jié)構(gòu)中的一種，包括預(yù)選的對輻射透明的部分和預(yù)選的對輻射不透明的部分；(d)定位所述光掩模環(huán)帶面，使其方向基本上與鄰近的支撐網(wǎng)面平行，按預(yù)定的空間關(guān)系把所述至少多個元件中的一個與所述多個光掩模部分中的至少一個定位；(e)利用輻射透過光掩模選擇性地圖形曝光所述輻射敏感材料；(f)相對于所述的支撐網(wǎng)面以同步運(yùn)動移動所述的光掩模環(huán)帶面，所述同步移動包括至少一部分所述光掩模環(huán)帶與至少一部分所述支撐網(wǎng)面在基本同一方向平行地移動，以保持一預(yù)定空間關(guān)系的所述定位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中同步移動所述光掩模環(huán)帶面的所述步驟包括以基本上相同的速度移動所述環(huán)帶面和所述支撐網(wǎng)面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中同步移動所述光掩模環(huán)帶面的所述步驟包括以一恒定的相對速度移動光掩模環(huán)帶面和支撐網(wǎng)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中同步移動所述光掩模環(huán)帶面的所述步驟與所述輻射敏感材料的所述曝光步驟通常同時進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中同步移動所述光掩模環(huán)帶面的所述步驟與所述輻射敏感材料的曝光通常為連續(xù)進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述涂布一層輻射敏感組分的所述步驟通常為連續(xù)進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述輻射敏感組分層的所述涂布步驟包括所述涂布層為下列之一(a)用于所述結(jié)構(gòu)的輻射固化前體物材料；以及(b)一種光致抗蝕劑組分。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述光掩模環(huán)帶定位的所述步驟包括(a)檢測以下至少一種i.所述支撐網(wǎng)的所述元件之一；以及ii.在所述支撐網(wǎng)上的一個預(yù)先形成的標(biāo)記；(b)檢測所述光掩模部分中的至少一個部分；i.所述光掩模的多個部分中的至少一部分；以及ii.所述光掩模上的一個預(yù)先形成的標(biāo)記，以及；(c)回應(yīng)所述的檢測，控制所述支撐網(wǎng)和所述光掩模面中至少一個的移動，以便使至少一光掩模部分與至少一支撐網(wǎng)部分形成預(yù)定的空間關(guān)系。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中(a)提供所述支撐網(wǎng)的所述步驟包括所述至少一個電子裝置的多個單元包括用于在一種電子顯示器的尋址微型杯的多個預(yù)定圖案的透明導(dǎo)電區(qū)帶；(b)所述涂布輻射敏感材料組分層的步驟包括i.所述組分為一種用于所述結(jié)構(gòu)的輻射固化材料；以及ii.所述結(jié)構(gòu)為用于至少一種電子顯示器件的、排布在一種陣列中的多個微型杯；iii.所述微型杯由圍繞的微型杯壁構(gòu)成；(c)所述提供預(yù)定圖案的光掩模的步驟包括所述多個光掩模部分中的每一個都對應(yīng)形成至少所述多個微型杯之一的至少一個所述的杯壁；(d)所述按照預(yù)定空間關(guān)系的定位步驟包括與對應(yīng)于微型杯的所述多個光掩模部分的至少一個相對應(yīng)，定位至少所述多個導(dǎo)電區(qū)帶中的至少一個；(e)所述選擇性曝光所述輻射敏感材料的步驟包括選擇性將所述輻射固化前體物材料部分固化，而部分所述輻射固化材料保持不固化，所述選擇性固化的部分對應(yīng)所述微型杯壁。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法包括如下步驟選擇性地曝光所述輻射敏感材料之后，選擇性地去除輻射固化材料中未固化的部分，對應(yīng)所述微型杯杯壁，保留所述已選擇性固化的部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述選擇性地去除輻射固化前體物材料的所述未固化部分的步驟通常以連續(xù)方式進(jìn)行。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中(a)所述提供支撐網(wǎng)的步驟包括所述支撐網(wǎng)包括用于至少一種電子顯示器件的多個微型杯的預(yù)成型陣列，每個所述微型杯具有一個頂部開口；(b)所述涂布輻射敏感組分層的步驟包括i.所述組分為一種正性作用光致抗蝕劑組分，以及ii.所述涂布步驟包括將涂布層置放于微型杯陣列上，以封閉并且密封所述微型杯的頂部開口；(c)所述提供預(yù)定圖案的光掩模的步驟包括多個所述光掩模部分中的每個對應(yīng)于所選第一組的多個微型杯的頂部開口之一，均有一個預(yù)先選擇的輻射透明區(qū)；(d)所述選擇性曝光輻射敏感材料的步驟包括對應(yīng)所選第一組的多個微型杯的頂部開口，選擇性地部分曝光光致抗蝕劑層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述方法包括如下步驟進(jìn)行所述選擇性曝光所述光致抗蝕劑步驟之后，選擇性地去除所述光致抗蝕劑層的所述曝光部分，以便選擇性地重開所述第一組微型杯的所述頂部開口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中進(jìn)行所述選擇性地去除所述光致抗蝕劑的所述曝光部分的步驟之后，所述方法包括下列步驟(a)通過所述重開的微型杯頂部開口，選擇性地填充所述第一組微型杯，填充物為至少下列一種i.第一電泳顯示顏料/溶劑組分，以及ii.第一液晶組分；(b)永久性地封閉并密封所述第一組微型杯的所述重開的頂部開口。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中進(jìn)行所述封閉和密封所述第一組微型杯的所述重開的頂部開口的步驟之后，所述方法包括如下步驟(a)重復(fù)所述提供光掩模的步驟以提供第二光掩模，所述第二光掩模包括與第二組選定的所述微型杯組的頂部開口對應(yīng)的多個光掩模部分；(b)對第二個光掩模以及第二組選定的微型杯重復(fù)進(jìn)行定位、移動、選擇性圖形曝光、和選擇性去除步驟，以便選擇性地重開所述第二組選定的微型杯組的頂部開口；(c)通過所述重開的微型杯頂部開口，選擇性地向所述第二組微型杯中填充下列物質(zhì)中的至少一種i.第二電泳顯示顏料/溶劑組分；以及ii.第二液晶組分；(d)封閉并密封所述重開的第二組微型杯的頂部開口。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述提供支撐網(wǎng)包括提供一微型杯陣列的步驟，所述陣列包括區(qū)別于第一和第二組的至少第三組微型杯；以及在進(jìn)行封閉和密封所述第二組微型杯的所述重開的頂部開口的步驟之后，所述方法包括下列步驟(a)對至少所述第三組微型杯的頂部開口去除所述光致抗蝕劑層；(b)通過所述重開的微型杯頂部開口，向所述第三組微型杯填充下列物質(zhì)中的至少一種i.第三種電泳顯示顏料/溶劑組分；以及ii.第三種液晶組分；(c)封閉和密封所述第三組微型杯的重開的頂部開口。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法包括如下步驟在所述密封微型杯陣列上層疊一頂部疊層，所述頂部疊層包括用于至少一種顯示裝置的尋址微型杯的多個預(yù)定圖案的導(dǎo)電區(qū)帶。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，所述方法包括以下步驟在所述密封的微型杯陣列和所述預(yù)定圖案的導(dǎo)電區(qū)帶之間，通過涂布或?qū)盈B的方法置放一層粘合劑。
30.一種通過將涂布在支撐網(wǎng)上的輻射敏感材料層曝光，制備用于至少一種電子裝置的多種有明確定義的結(jié)構(gòu)的裝置，包括(a)一個支撐網(wǎng)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，接合所述支撐網(wǎng)以可移動地導(dǎo)向所述支撐網(wǎng)；(b)一預(yù)定圖案的光掩模，所述光掩模由一連續(xù)環(huán)狀帶構(gòu)成；(c)接合所述光掩模的光掩模定位機(jī)構(gòu)，所述定位機(jī)構(gòu)靠近所述支撐網(wǎng)安裝，以便將與所述支撐網(wǎng)相鄰的所述光掩模環(huán)帶定位，使所述光掩模的一部分基本上與至少一部分所述支撐網(wǎng)平行；(d)接合所述光掩模的光掩模驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于轉(zhuǎn)動所述光掩模環(huán)帶，所述光掩模驅(qū)動機(jī)構(gòu)與所述支撐網(wǎng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)同步，以使所述光掩模環(huán)帶的轉(zhuǎn)動與所述支撐網(wǎng)移動同步進(jìn)行；所述同步移動包括對應(yīng)所述支撐網(wǎng)的至少一部分平行同向地移動所述光掩模環(huán)帶的至少一部分；(e)所述光掩模圖案對應(yīng)至少一個所述結(jié)構(gòu)，以便使所述結(jié)構(gòu)的圖像通過所述光掩模輻射投影；(f)裝在對所述光掩模和所述支撐網(wǎng)適當(dāng)位置的輻射源，以利用通過光掩模的輻射圖形曝光所述輻射敏感材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述可同步的光掩模驅(qū)動機(jī)構(gòu)的同步移動包括基本同速地平行移動所述光掩模環(huán)帶的至少一部分以及所述支撐網(wǎng)的至少一部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中(a)所述支撐網(wǎng)包括用于至少一種顯示裝置的微型杯尋址的多個導(dǎo)電區(qū)帶；(b)所述輻射敏感組分層是用于所述結(jié)構(gòu)的一種輻射固化材料，所述結(jié)構(gòu)是用于至少一種顯示器裝置的排布成微型杯陣列的多個微型杯；以及(c)所述光掩模圖案以一定形式對應(yīng)所述多個微型杯，以使微型杯的圖形由所述輻射源的輻射透過所述光掩模投影，有選擇地使所述前體物材料曝光，這樣，可以有選擇地部分固化所述前體物，而部分所述前體物保持未固化，所述選擇性固化部分對應(yīng)所述多個微型杯。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，進(jìn)一步包括靠近支撐網(wǎng)安裝的溶劑涂布機(jī)構(gòu)，以使用至少一種溶劑去除所述前體物材料中未固化的部分，而保留所述選擇固化的部分，在所述支撐網(wǎng)上形成所述微型杯。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中(a)所述支撐網(wǎng)包括多個預(yù)成型的微型杯，所述微型杯排布成用于至少一種顯示器裝置的一種微型杯陣列，每個所述微型杯有一個頂部開口；(b)所述輻射敏感組分層是放置于所述微型杯陣列上的正性作用光致抗蝕劑組分，這樣可以封閉所述微型杯頂部開口；以及(c)所述光掩模為具有第一圖案的第一光掩模；以及(d)所述第一光掩模圖案與所述選擇的第一組多個微型杯的頂部開口對應(yīng)，這樣可以通過所述第一光掩模的輻射，進(jìn)行所述第一組微型杯的頂部開口圖像曝光，選擇性地將所述光致抗蝕劑曝光，這樣對應(yīng)所選第一組微型杯的頂部開口將光致抗蝕劑部分曝光，而部分光致抗蝕劑保持不曝光。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，進(jìn)一步包括靠近所述支撐網(wǎng)安裝的溶劑涂布機(jī)構(gòu)，這樣可以使用至少一種溶劑去除所述光致抗蝕劑上已曝光的部分，而在所述微型杯陣列上保留所述未曝光的部分，從而可以選擇性地重開所述第一次選定的微型杯組的頂部開口。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，進(jìn)一步包括(a)靠近所述支撐網(wǎng)安裝的第一微型杯填充機(jī)構(gòu)，這樣就可以通過重開的微型杯頂部開口向所述第一微型杯組填充下列物質(zhì)中的至少一種第一電泳顯示顏料/溶劑組分，和第一液晶顯示組分；以及(b)安裝于靠近所述支撐網(wǎng)的第一微型杯密封機(jī)構(gòu)，這樣就可以封閉并密封所述第一微型杯組的重開的頂部開口。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，進(jìn)一步包括(a)有第二種圖案的第二預(yù)定圖案光掩模；(b)接合所述第二光掩模的第二個光掩模定位機(jī)構(gòu)，所述第二定位機(jī)構(gòu)靠近所述支撐網(wǎng)安裝，以便定位所述第二光掩模環(huán)帶鄰近于所述支撐網(wǎng)，以使之與所述支撐網(wǎng)的至少一部分基本上平行；(c)接合第二光掩模的第二光掩模驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用以轉(zhuǎn)動第二光掩模環(huán)帶，所述第二光掩模驅(qū)動機(jī)構(gòu)與所述支撐網(wǎng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)同步，以使所述第二光掩模環(huán)帶的轉(zhuǎn)動與所述支撐網(wǎng)的移動同步進(jìn)行；所述同步移動包括平行地以基本相同的速度移動所述第二光掩模環(huán)帶的一部分和所述支撐網(wǎng)的至少一部分；以及(d)對應(yīng)所述第二光掩模和支撐網(wǎng)定位安裝第二輻射源，利用通過第二光掩模的輻射使所述輻射敏感材料選擇性地進(jìn)行圖形曝光；(e)所述第二光掩模圖案對應(yīng)于所述第二組選定的多個微型杯的頂部開口，利用所述第二微型杯組的頂部開口圖形選擇性地曝光所述光致抗蝕劑層，以使與第二微型杯組的頂部開口對應(yīng)的光致抗蝕劑部分曝光，而部分光致抗蝕劑保持不曝光；(f)安裝在鄰近所述支撐網(wǎng)的第二溶劑涂布機(jī)構(gòu)，可以通過涂布至少一種溶劑去除所述光致抗蝕劑中所述曝光的部分，而在微型杯陣列上保留未曝光的部分，這樣就可以選擇性地重開第二微型杯組的頂部開口；(g)安裝在鄰近所述支撐網(wǎng)的第二微型杯填充機(jī)構(gòu)，可以通過所述重開的微型杯頂部開口向所述第二組微型杯填充下列物質(zhì)中的至少一種第二電泳顯示顏料/溶劑，和第二液晶組分；以及(h)靠近所述支撐網(wǎng)安裝的第二微型杯密封機(jī)構(gòu)，用以封閉和密封所述第二組微型杯的所述重開的頂部開口。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，進(jìn)一步包括(a)靠近支撐網(wǎng)安裝的第三溶劑涂布機(jī)構(gòu)，這樣便可以使用至少一種溶劑去除所述微型杯陣列第三組微型杯上的所述光致抗蝕劑，進(jìn)而重開所述第三組微型杯的所述頂部開口；(b)靠近所述支撐網(wǎng)安裝的第三微型杯填充機(jī)構(gòu)，可以通過所述重開的微型杯頂部開口向所述第三組微型杯填充下列物質(zhì)中的至少一種第三電泳顯示顏料/溶劑組分，和第三液晶顯示器組分；以及(c)安裝于鄰近支撐網(wǎng)的第三微型杯密封機(jī)構(gòu)，可以封閉并密封所述第三組微型杯的所述重開的頂部開口。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，進(jìn)一步包括靠近所述支撐網(wǎng)安裝的層疊機(jī)構(gòu)，用以在微型杯陣列上層疊一層具有粘性的疊層，所述頂部疊層包括多個預(yù)定圖案的導(dǎo)電區(qū)帶，用于至少一種顯示器裝置的微型杯尋址。
40.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的導(dǎo)電區(qū)帶對可見光是透明的。
41.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的導(dǎo)電區(qū)帶對可見光是透明的。
42.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的導(dǎo)電區(qū)帶對可見光是透明的。
43.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述的導(dǎo)電區(qū)帶對可見光是透明的。
44.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述的導(dǎo)電區(qū)帶對可見光是透明的。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述的導(dǎo)電區(qū)帶對可見光是透明的。
46.一種光刻方法，包括通過與一移動的支撐網(wǎng)基片同步移動的光掩模進(jìn)行圖形曝光。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述的支撐網(wǎng)基片包括在塑料基材上的導(dǎo)電層，其中所述導(dǎo)電層涂有一種輻射敏感材料。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述的導(dǎo)電層為聚對苯二甲酸乙酯、聚萘酸乙酯、或聚碳酸酯上的氧化銦錫。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述的輻射敏感材料為正性光致抗蝕劑。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述的支撐網(wǎng)基片是涂有正性光致抗蝕劑的氧化銦錫/聚對苯二甲酸乙酯。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述正性光致抗蝕劑在曝光后顯影，以及所述導(dǎo)電層/塑料基片經(jīng)蝕刻以曝光離散的圖案。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述光致抗蝕劑是可剝離的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電泳或液晶顯示器及其新穎的制法。本發(fā)明的電泳和液晶顯示器器件包含有明確定義的形狀、尺寸、縱橫比的微型杯,分別為分散在具有視覺對比的介電溶劑的帶電荷微粒、或用至少一種液晶組分填充。該液晶組分的普通折光系數(shù)應(yīng)與各向同性的微型杯材料相匹配。本發(fā)明新穎的“輥對輥”方法和設(shè)備,可用同步光刻法連續(xù)生產(chǎn)顯示器件。其使預(yù)定圖案、連續(xù)環(huán)帶結(jié)構(gòu)光掩模與預(yù)涂布輻射敏感材料的支撐網(wǎng)近距離平行同步移動,輻射源對圖像曝露保持定位。該輻射敏感材料可以是一種輻射固化材料,曝光和固化的部分構(gòu)成微型杯結(jié)構(gòu)。附加處理步驟中,該材料可以是暫時封閉微型杯的正性光刻劑。通過光掩模圖像使選定的微型杯組曝光,以選擇性地重開、填充、密封。用其它顏色重復(fù),可連續(xù)進(jìn)行組裝多色電泳和液晶顯示器器件。
文檔編號G03F7/23GK1371023SQ0113961
公開日2002年9月25日 申請日期2001年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月15日
發(fā)明者陳美英, 陳仙海, 吳讓二, 張小加, 臧宏玫, 梁榮昌 申請人:希畢克斯幻像有限公司