ГИБКИЕ ИНКАПСУЛИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ СРЕДЫ
FLEXIBLE ENCAPSULATED ELECTROOPTICAL MEDIA

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой США на выдачу патента, серийный номер 62/715,314, поданной 07 августа 2018 г., содержание которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Данное изобретение относится к гибким дисплеям. Более конкретно, в одном аспекте данное изобретение относится к электрооптическим дисплеям, содержащим инкапсулированные электрооптические среды.
Электрооптические дисплеи можно использовать в различных вариантах применения, где требуются легкие материалы и низкое энергопотребление. Также растет потребность в гибких или складных электрооптических дисплеях. Хотя электрооптические дисплеи могут содержать гибкие слои или подложки, такие дисплеи могут повреждаться при экстремальных нагрузках, особенно дисплеи, которые содержат инкапсулированные электрооптические среды. Такая неисправность может возникать за счет механического разрыва стенки капсулы. Разрыв приводит к перемещению внутренней фазы капсул внутри дисплея. Если клейкий слой для наслаивания находится рядом с электрооптической средой, существует риск растворения этого клейкого слоя внутренней фазой и появления оптически неактивной области дисплея, которая вызывает визуальные дефекты в любом изображении, которое впоследствии отображается на дисплее.
Соответственно, существует необходимость улучшить механическую прочность инкапсулированных электрооптических сред в гибких или складных дисплеях для уменьшения возникновения таких визуальных дефектов.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
В одном аспекте электрооптическая среда может содержать сплошную фазу, содержащую связующее вещество и дисперсную фазу, содержащую электрооптический материал, причем связующее вещество содержит эластомер, имеющий модуль Юнга менее 25 МПа.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания.
Краткое описание фигур
На фигурах только в качестве примера, а не в качестве ограничений представлено одно или несколько исполнений в соответствии с настоящими концепциями. Фигуры выполнены не в масштабе. На фигурах одинаковые ссылочные номера относятся к одним и тем же или похожим элементам.
На фиг. 1 представлен вид в поперечном разрезе электрооптического дисплея согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлен вид в поперечном разрезе электрооптического дисплея фиг. 1 в сложенном состоянии.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
В следующем подробном описании множество конкретных деталей изложены в виде примеров, чтобы обеспечить полное понимание соответствующих идей. Однако специалистам в данной области должно быть очевидно, что настоящие идеи можно применить на практике без таких деталей.
Как правило, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения имеется электрооптическая среда, которая может содержаться в гибком или складном дисплее. Электрооптическая среда может содержать множество капсул и связующее вещество. Связующее вещество может содержать один или несколько эластомеров, имеющих модуль Юнга менее 25 МПа. В рамках настоящего изобретения по всему описанию и формуле изобретения термин «эластомер» означает макромолекулярный материал, который быстро возвращается приблизительно к своим первоначальным размерам и форме после значительной деформации под действием слабого напряжения и снятия напряжения.
Капсулы могут заключать в себе различные типы материалов, способных переключать оптические состояния, таких как электрофоретическая текучая среда, которая содержит множество заряженных частиц, диспергированных в суспендирующей текучей среде и способных перемещаться при приложении к суспендирующей текучей среде электрического поля. Электрооптическая среда может содержаться в многослойном гибком электрооптическом дисплее, имеющем внешний светопропускающий защитный слой и проводящий материал с каждой стороны электрооптической среды. Проводящий материал по меньшей мере на одной стороне электрооптической среды также может быть светопропускающим. Противоположная сторона дисплея относительно внешнего защитного слоя также может содержать подложку.
Термин «электрооптический» применительно к материалу или дисплею использован в настоящем описании в его обычном значении в области обработки изображений и относится к материалу, имеющему первое и второе состояния отображения, отличающиеся по меньшей мере одним оптическим свойством, причем материал изменяют из первого во второе состояние отображения посредством приложения к материалу электрического поля. Хотя оптическим свойством обычно является цвет, воспринимаемый человеческим глазом, это может быть другое оптическое свойство, такое как оптическая передача, коэффициент отражения, люминесценция или, в случае дисплеев, предназначенных для машинного считывания, псевдоцвет в смысле изменения коэффициента отражения электромагнитных волн за пределами видимого диапазона.
Некоторые электрооптические материалы являются твердыми в том смысле, что материалы имеют твердые внешние поверхности, хотя материалы могут иметь, и часто имеют внутренние пространства, заполненные жидкостью или газом. Такие дисплеи, в которых использованы твердые электрооптические материалы, далее для удобства могут называться «твердые электрооптические дисплеи». Таким образом, термин «твердые электрооптические дисплеи» включает в себя дисплеи с вращающимися бихромными элементами, инкапсулированные электрофоретические дисплеи, микроячеистые электрофоретические дисплеи и инкапсулированные жидкокристаллические дисплеи.
Термины «бистабильный» и «бистабильность» использованы в настоящем описании в своем обычном в данной области значении и относятся к дисплеям, содержащим элементы отображения, имеющие первое и второе состояния отображения, отличающиеся по меньшей мере одним оптическим свойством, и так что после возбуждения любого данного элемента посредством адресующего импульса конечной длительности для принятия своего первого или второго состоянии отображения, после прекращения адресующего импульса это состояние будет сохраняться в течение промежутка, кратного по меньшей мере нескольким, например, по меньшей мере четырем, минимальным длительностям адресующего импульса, требуемого для изменения состояния элемента отображения. В патенте США №7170670 показано, что некоторые электрофоретические полутоновые дисплеи на основе частиц стабильны не только в их крайних черном и белом состояниях, но и в их промежуточных серых состояниях, и это справедливо для некоторых других типов электрооптических дисплеев. Этот тип дисплея правильно называть скорее мультистабильным, чем бистабильным, хотя для удобства в настоящем описании может использоваться термин «бистабильный», охватывающий как бистабильные, так и мультистабильные дисплеи.
Одним типом электрооптического дисплея является дисплей с вращающимися бихромными элементами, относящийся к типу, описанному, например, в патентах США №№5808783; 5777782; 5760761; 6054071 6055091; 6097531; 6128124; 6137467; и 6147791 (хотя дисплей этого типа часто называют дисплеем с «вращающимися бихромными шарами», термин «вращающийся бихромный элемент» является предпочтительным как более точный, поскольку в некоторых из упоминавшихся выше патентов вращающиеся элементы не являются сферическими). В таком дисплее используют большое количество небольших тел (обычно сферических или цилиндрических), которые имеют две или более секции с разными оптическими характеристиками и внутреннее диполе. Эти тела суспендированы внутри заполненных жидкостью пузырьков внутри матрицы, причем пузырьки заполнены жидкостью так, что тела могут свободно вращаться. Внешний вид дисплея изменяется при приложении к нему электрического поля, таким образом вращая тела в разные положения и варьируя, какая из секций тел видна через рабочую поверхность экрана. Этот тип электрооптической среды обычно является бистабильным.
Другой тип электрооптического дисплея, который в течение ряда лет является объектом интенсивных исследований и разработок, представляет собой электрофоретический дисплей на основе частиц, в котором множество заряженных частиц двигаются через текучую среду под действием электрического поля. Электрофоретические дисплеи могут иметь характеристики хорошей яркости и контрастности, широких углов обзора, бистабильности состояния и низкого энергопотребления по сравнению с жидкокристаллическими дисплеями. Тем не менее, проблемы, связанные с долгосрочным качеством изображения этих дисплеев, препятствуют их широкому использованию. Например, частицы, используемые в электрофоретических дисплеях, имеют тенденцию к осаждению, что в результате приводит к неадекватному сроку службы для этих дисплеев.
Как отмечалось выше, для электрофоретических сред требуется наличие текучей среды. В большинстве электрофоретических сред предшествующего уровня техники эта текучая среда представляет собой жидкость, но электрофоретические среды можно получать с использованием газообразных текучих сред; см., например, Kitamura, Т. et al. «Electrical toner movement for electronic paper-like display", IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1, и Yamaguchi, Y. et al. "Toner display using insulative particles charged triboelectrically", IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4). См. также патенты США №№7321459 и 7236291. Из-за осаждения частиц такие электрофоретические среды на основе газа оказываются подвержены проблемам того же типа, что и электрофоретические среды на основе жидкости, при использовании этих сред в ориентации, допускающей такое осаждение, например, в вывеске, где среда находится в вертикальной плоскости. Фактически, осаждение частиц оказывается более серьезной проблемой в электрофоретических средах на основе газа чем в электрофоретических средах на основе жидкости, поскольку более низкая вязкость газообразных суспендирующих текучих сред по сравнению с жидкими обеспечивает более быстрое осаждение электрофоретических частиц.
В разных патентах и заявках, переуступленных или выданных на имя Массачусетского технологического института (MIT), Е Ink Corporation, Е Ink California, LLC и родственных компаний, описаны различные технологии, используемые в инкапсулированных и микроячеистых электрофоретических и других электрооптических средах. Инкапсулированные электрофоретические среды содержат множество небольших капсул, каждая из которых сама содержит внутреннюю фазу, содержащую электрофоретически-мобильные частицы в жидкой среде, и стенку капсулы, окружающую внутреннюю фазу. Обычно, сами капсулы удерживаются в полимерном связующем веществе, образуя связанный слой, расположенный между двумя электродами. В микроячеистом электрофоретическом дисплее заряженные частицы и текучая среда не инкапсулированы внутри микрокапсул, но вместо этого удерживаются внутри множества полостей, образованных внутри несущей среды, обычно полимерной пленки. К технологиям, описанным в этих патентах и заявках, относятся:
(a) Электрофоретические частицы, текучие среды и добавки к текучим средам; см., например, патенты США №№7002728 и 7679814;
(b) Капсулы, связующие вещества и способы инкапсулирования; см., например, патенты США №№6922276 и 7411719;
(c) Микроячеистые структуры, материалы стенок и способы образования микроячеек; см., например, патенты США №№7072095 и 9279906;
(d) Способы заполнения и герметизации микроячеек; см., например, патенты США №№7144942 и 7715088;
(e) Пленки и субблоки, содержащие электрооптические материалы; см., например, патенты США №№6982178 и 7839564;
(f) Задние панели, клейкие слои и другие вспомогательные слои и способы, используемые в дисплеях; см., например, патенты США№№7116318 и 7535624;
(g) Формирование цвета и цветокалибровка; см., например, патенты США №№7075502 и 7839564;
(h) Способы возбуждения дисплеев; см., например, патенты США №№7012600 и 7453445;
(i) Сферы применения дисплеев; см., например, патенты США №№7312784 и 8009348;и
(j) Не электрофоретические дисплеи, описанные в патенте США №6241921 и публикации заявки на выдачу патента США №2015/0277160; и сферы применения технологии инкапсулирования и микроячеек, отличные от дисплеев; см., например, публикации заявок на выдачу патента США №№2015/0005720 и 2016/0012710.
Во многих из указанных патентов и заявок признано, что стенки, окружающие дискретные микрокапсулы в инкапсулированной электрофоретической среде, нельзя заменить сплошной фазой, вследствие чего образуется так называемый электрофоретический дисплей с диспергированным полимером, в котором электрофоретическая среда содержит множество дискретных капель электрофоретической текучей среды и сплошную фазу полимерного материала, и что дискретные капли электрофоретической текучей среды в таком электрофоретической дисплее с диспергированным полимером можно считать капсулами или микрокапсулами, даже если ни одна мембрана дискретной капсулы не соотносится с каждой отдельной каплей; см., например, упомянутый выше патент США №6866760. Соответственно, в контексте настоящей заявки такие электрофоретические среды с диспергированным полимером считаются подвидами инкапсулированных электрофоретических сред.
В дисплеях согласно настоящему изобретению также можно использовать другие типы электрооптических сред.
Инкапсулированный электрофоретический дисплей обычно не страдает такими видами отказов, как кластеризация и осаждение частиц, которые присущи стандартным электрофоретический устройствам и обеспечивает дополнительные преимущества, такие как возможность печати или нанесения покрытия дисплея на самых разных гибких и жестких подложках. (Использование слова «печать» предназначено для охвата всех видов печати и нанесения покрытия, включая, но без ограничения: нанесение покрытий с предварительным дозированием, например, нанесение покрытия с использованием дозирующего наконечника, нанесение покрытия с использованием щелевой головки или методом экструзии, нанесение покрытия обливом или каскадное нанесение, нанесение покрытия поливом; нанесение покрытия валиком, например, нанесение покрытия с использованием валкового ракеля, нанесение покрытия с использованием прямого и реверсивного валика; нанесение покрытия с использованием гравированного цилиндра; нанесение покрытия методом погружения; нанесение покрытия методом распыления; нанесение покрытия методом пропитки; нанесение покрытия методом центрифугирования; нанесение покрытия с использованием щетки; нанесение покрытия с использованием воздушного шабера; методы шелкографической печати; методы электростатической печати; методы термической печати; методы струйной печати; электрофоретическое осаждение (см. патент США №7339715); и другие похожие технологии). Таким образом, полученный в результате дисплей может быть гибким. Кроме того, поскольку средство отображения можно напечатать (с использованием множества способов), себестоимость самого дисплея может быть невысокой.
Как уже отмечалось, инкапсулированная электрооптическая среда обычно содержит капсулы, находящиеся в полимерном связующем веществе, которое служит для образования дискретных капсул в связанном слое. Сплошная фаза в электрофоретической среде с диспергированным полимером выполняет аналогичные функции. Настоящее изобретение направлено на создание улучшенных композиций связующих веществ для уменьшения или устранения вероятности разрыва и утечки инкапсулированных электрооптических сред, которые могут возникнуть в результате напряжения, возникающего во время изгиба гибкого дисплея. Системы связующих веществ согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения предпочтительно обладают достаточной прочностью, чтобы выдерживать напряжения, возникающие при изгибе до очень небольших радиусов (то есть <7 мм).
Существующая технология связующих веществ не предназначена для снятия напряжений, возникающих во время чрезмерного изгиба, и в результате напряжения концентрируются на стенках капсулы. Считается, что за счет использования в системе связующих веществ очень вязкоупругого полимера напряжение можно делокализовать. и уменьшить или устранить вероятность разрыва. В аспекте изобретения система связующих веществ содержит рассеивающий энергию эластомер. Такие эластомеры обычно представляют собой полимеры с разделенными фазами, такие как блок-сополимеры и термопластичные полимеры. Эластомеры, содержащиеся в связующем веществе, могут иметь модуль Юнга менее приблизительно, с возрастающим предпочтением в указанном порядке, 25 МПа, 20 МПа, 15 МПа, 10 МПа, 5 МПа и 1 МПа. Эластомеры, включенные в различные варианты осуществления настоящего изобретения, при температуре между -10 и +40°С могут иметь модуль Е' накопления Юнга между 0,1 МПа и 1000 МПа, коэффициент потерь более 0,3 и модуль G' накопления при сдвиге между 0,1 МПа и 500 МПа в диапазоне частот от 0 до 500 Гц. Эластомер также может иметь температуру стеклования в диапазоне от -125 до +20°С. Эластомеры в системе связующих веществ также предпочтительно не смешиваются с электрооптическим материалом. Кроме того, что касается электрооптического материала, инкапсулированного внутри капсул, эластомеры предпочтительно совместимы с материалами капсул, то есть эластомеры не будут отталкивать стенки капсул.
Примеры эластомеров, которые могут быть включены в различные варианты осуществления настоящего изобретения, включают, но без ограничения, синтетические и натуральные каучуки, полибутадиен, полиизопрен, блок-сополимеры стирол-бутадиен-стирол, стирол-изопрен-стирол, блок-сополимеры стирол-изопрен/бутадиен-стирол, блок-сополимеры стирол-этилен/бутилен-стирол, блок-сополимеры стирол-этилен/пропилен, блок-сополимеры стирол-этилен/пропилен-стирол, блок-сополимеры изопрен-бутадиен, блок-сополимеры бутадиен-изопрен-стирол, блок-сополимеры стирол-изобутилен-стирол, бутилкаучук, каучук на основе этилен-пропилен-диенового мономера (такой как терполимеры этилена пропилена диена, сополимеры этилена и октена, сополимеры этилена и бутена, терполимеры этилена октена, терполимеры этилена бутена, этиленвинилацетат и этиленметилакрилат), полиуретановые эластомеры, эпоксиакрилатные термореактивные смолы, полихлоропреновый каучук, бутадиенакрилонитрильный каучук, гидрированный бутадиенакрилонитрильный каучук, алкилированный хлорсульфированный полиэтилен, эпихлоргидрин, этилен альфа олефиновые эластомеры, силиконовый каучук, силиконовые блок-сополимеры (такие как поли(диметилсилоксан)-ко-поликарбонат), акриловые полимеры и их комбинации.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является получение механически прочной электрооптической среды, похожей на электрооптическую среду с диспергированными полимерами, которая может содержаться в гибком дисплее, но с использованием относительно низкого массового соотношения связующего вещества и инкапсулированных сред. Это может обеспечить более легкий дисплей с улучшенными оптическими свойствами по сравнению с дисплеем, содержащим электрооптическую среду с диспергированными полимерами, из-за повышенного количества инкапсулированных сред, присутствующих в переключаемом слое. Предпочтительно, чтобы в различных вариантах осуществления настоящего изобретения массовое соотношение связующего вещества и электрооптического материала в электрооптической среде составляло по меньшей мере, с возрастающим предпочтением в указанном порядке, 0,05, 0,10, 0,15, 0,20, 0,25, 0,30, 0,40, 0,45, 0,50, 0,55 и 0,60.
Системы связующих веществ согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения могут дополнительно содержать один или несколько неэластомерных полимеров. Примеры неэластомерных полимеров, которые могут быть включены в различные варианты осуществления настоящего изобретения, включают, но без ограничения, полисахариды, поливиниловые спирты, поли(N-винилпирролидон), полиэтиленгликоль, поли(2-гидроксиэтилакрилат), полимеры диглицидилового эфира бисфенола А, латексы полиуретанов, необязательно смешанных с одним или несколькими акриловыми соединениями, сложными полиэфирами, поликарбонатами, силиконами, жирной кислотой эпоксидированного растительного масла, эпоксидированного сложного эфира жирной кислоты растительного масла, и их комбинации. Дополнительные неэластомерные материалы, которые могут быть включены в различные варианты осуществления изобретения, раскрыты в патентах США №№6831769; 7110164; 7173752; 7477444; 7551346; и 9470950, а также в публикациях заявок на выдачу патента США №№2007/0091417 и 2009/0122389, содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки. Предпочтительно, чтобы системы связующих веществ, содержащие смесь материалов согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения, имели массовое соотношение эластомера и неэластомерного полимера, с возрастающим предпочтением в указанном порядке, по меньшей мере 0,05, 0,10, 0,20, 0,25, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45, и не более чем, с возрастающим предпочтением в указанном порядке, 0,95, 0,90, 0,85, 0,80, 0,75, 0,70, 0,65, 0,60, 0,55, 0,50.
В некоторых вариантах применения может быть нужен определенный уровень сшивания системы связующих веществ, чтобы обеспечить сохранение в слоях размерной стабильности и противодействие сдвигу во время изгиба при включении в многослойные дисплеи, имеющие разные слои. В рамках настоящего изобретения «сдвиг» означает, что некоторые материалы, такие как система связующих веществ или клей, в гибком многослойном дисплее имеют тенденцию к движению текучей среды при изгибе в результате чего электрооптическая среда и/или другие слои медленно двигаются относительно задней панели. Это может вызывать серьезные проблемы, если дисплей, например, представляет собой цветной дисплей, в котором матрица цветных фильтров находится на противоположной от задней панели стороне электрооптической среды, поскольку в таком дисплее различные цветные полосы или другие блоки матрицы цветных фильтров нужно выравнивать с пиксельными электродами, или в отображаемом изображении могут возникать серьезные искажения цвета. Рассмотрим, например, дисплей, в котором два соседних пиксельных электрода выровнены с элементами фильтра красного и синего цвета. Если матрица цветных фильтров смещается относительно задней панели, так что пиксельный электрод, первоначально выровненный с красным элементом, теперь выровнен с половиной красного элемента и половиной синего элемента, будет вполне очевидно, что цвета отображаемого изображения будут существенно отличаться от того, что задумано.
Сшивание систем связующих веществ согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения можно обеспечить путем использования сшиваемых эластомеров (см., например, патент США №5262232) или смешивания эластомеров с сшиваемыми неэластомерными полимерами (см., например, патент США №5331062). Таким образом, степень сшивания в системе связующих веществ можно менять, чтобы обеспечить как рассеивающие энергию свойства, так и противодействие сдвигу для данного применения. Сшивание может быть физическим и/или химическим.
В системы связующих веществ согласно различным вариантам осуществления изобретения можно включить другие добавки, чтобы улучшить их вязкоупругие или другие свойства. Такие добавки включают в себя, но без ограничения, стабилизаторы/антиоксиданты (например, стерически затрудненные фенолы и/или тиоэфиры, стерически затрудненные ароматические амины и тому подобное), повышающие клейкость смолы (например, канифольные смолы, терпеновые смолы, терпеновые фенольные смолы, углеводородные смолы, полученные из крекированных нефтяных дистиллятов, ароматические повышающие клейкость смолы, смолы таллового масла, кетоновые смолы и альдегидные смолы), пластификаторы, такие как С1-10 алкиловые сложные эфиры двухосновных кислот (например, эфиры фталевой кислоты), диариловые эфиры, бензоаты полиалкиленгликолей, органические фосфаты и сложные эфиры фенола или крезола алкилсульфоновой кислоты, наполнители (например, наноглины, углеродные нанотрубки, мел, тальк, карбонат кальция, углеродная сажа, карбонаты кальция-магния, барит, глина, слюда, силикаты) и воски.
Для смесей, в которых нужно сшивание, системы связующих веществ могут дополнительно содержать средство отверждения и необязательные ускорители отверждения. Примеры средств отверждения включают в себя, но без ограничения, вещества, способные вызывать свободнорадикальные реакции, например, органические пероксиды, включая пероксиды кетона, пероксиды диацила, сложный эфир перкислоты, перкетали, гидропероксиды и другие, такие как гидропероксид кумола, бис(трет-бутилперокси) диизопропилбензол, ди(-2-трет-бутилпероксиизопропилбензол), 1,1-ди-трет-бутилперокси-3,3,5-триметилциклогексан, дикумилпероксид, t-бутилперокси-бензоат, ди-алкил пероксидикарбонаты, ди-пероксикетали (такие как 1,1-d i-трет-бутилперокси-3,3,5-триметилциклогексан), пероксиды кетона (например, пероксид метилэтилкетона) и 4,4-ди-трет-бутилперокси п-бутилвалерат.В дополнение к пероксидам можно использовать многофункциональные реакционноспособные соединения, такие как изоцианаты, эпоксиды и малеиимиды. Примеры ускорителей включают в себя, но без ограничения, тиазолы и сульфенамиды.
Электрооптическая среда согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения может содержаться в гибких электрооптических дисплеях. Электрооптический дисплей обычно содержит слой электрооптического материала и по меньшей мере два других слоя, находящихся на противоположных сторонах электрооптического материала, причем одним из этих двух слоев является электродный слой. В большинстве таких дисплеев оба слоя являются электродными слоями, и один или оба электродных слоя имеют структуру для образования пикселей дисплея. Например, один электродный слой может иметь структуру в виде электродов удлиненной строки, а другой в виде электродов удлиненного столбца, проходящих под прямым углом к электродам строки, причем пиксели образованы в пересечениях электродов строки и столбца. Альтернативно и более часто, один электродный слой имеет форму одного сплошного электрода, и другой электродный слой имеет структуру в виде матрицы пиксельных электродов, каждый из которых образует один пиксель дисплея. В другом типе электрооптического дисплея, который предназначен для использования со стилусом, печатающей головкой или похожим подвижным электродом, отдельным от дисплея, только один из слоев, примыкающих к электрооптическому слою, содержит электрод, причем слой на противоположной стороне электрооптического слоя обычно представляет собой защитный слой, предназначенный для предотвращения повреждения подвижным электродом электрооптического слоя.
Далее со ссылкой на фиг. 1 и 2 показан гибкий дисплей согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Гибкий дисплей может содержать светопропускающий защитный слой 10, обеспечивающий рабочую поверхность экрана, защитный слой 10 предпочтительно является гибким и покрыт первым слоем проводящего материала 12, который также является светопропускающим, затем на проводящий материал 12 наносят слой электрооптической среды 14, содержащий систему 13 связующих веществ и инкапсулированные среды 11. между электрооптической средой 14 и подложкой 18 может иметься необязательный второй слой проводящего материала 16. В некоторых вариантах осуществления подложкой 18 может быть задняя панель, а второй слой проводящего материала 16 может содержать множество проводников. В некоторых вариантах осуществления подложка 18 и второй слой проводящего материала 16 могут быть светопропускающими для обеспечения двухстороннего дисплея. В других вариантах осуществления подложка 18 может представлять собой антиадгезионный лист, который удаляют перед последующими процедурами наслаивания. Дисплей, показанный на фигурах 1 и 2, также может содержать один или несколько слоев клея для наслаивания (не показано) между любыми из двух слоев внутри стопки. Как показано на фиг. 2, система 13 связующих веществ должна в достаточной степени рассеивать энергию, чтобы при изгибе дисплея не разрывались инкапсулированные среды 11, находящиеся внутри изогнутой области дисплея, даже при изгибе до относительно небольших радиусов.
Изготовление электрооптического дисплея обычно включает по меньшей мере одну операцию наслаивания. Например, в нескольких упомянутых выше патентах и заявках MIT и Е Ink описан процесс изготовления инкапсулированного электрофоретического дисплея, в котором инкапсулированная электрофоретическая среда, содержащая капсулы в связующем веществе, нанесена на гибкую подложку, содержащую оксид индия и олова (ITO) или аналогичное проводящее покрытие (которое действует как один из электродов конечного дисплея) на пластиковой пленке, при этом покрытие капсул/связующего вещества сушат с образованием связанного слоя электрофоретической среды, прочно приклеенного к подложке. Отдельно готовят заднюю панель, содержащую массив пиксельных электродов и соответствующую конфигурацию проводников для подключения пиксельных электродов к схеме управления. Для получения окончательного дисплея подложку, имеющую на ней слой капсула/связующее вещество, наслаивают на заднюю панель с использованием клея для наслаивания. (Очень похожий процесс можно использовать для получения электрофоретического дисплея, который можно использовать со стилусом или аналогичным подвижным электродом, заменив заднюю панель простым защитным слоем, таким как пластиковая пленка, по которой может скользить стилус или другой подвижный электрод). В одной предпочтительной форме такого процесса сама задняя панель является гибкой, и ее получают путем печати пиксельных электродов и проводников на пластиковой пленке или другой гибкой подложке. Очевидным методом наслаивание для массового производства дисплеев с помощью этого процесса является рулонное наслаивание с использованием клея для наслаивания. Похожие методы изготовления можно использовать с другими типами электрооптических дисплеев. Например, микроячеистую электрофоретическую среду или среду с вращающимися бихромными элементами можно наслаивать на заднюю панель по существу таким же образом, как инкапсулированную электрофоретическую среду.
В публикации заявки на выдачу патента США №2007/0109219 также описаны различные способы, разработанные для крупносерийного производства электрооптических дисплеев с использованием слоистых материалов с перевернутой передней плоскостью; предпочтительными формами этих способов являются способы «мультиплицирования», предназначенные для одновременного наслаивания компонентов для множества электрооптических дисплеев.
Электрооптические дисплеи часто являются дорогими; например, стоимость цветного ЖК-дисплея портативного компьютера обычно составляет значительную долю от общей стоимости компьютера. Поскольку использование электрооптических дисплеев распространяется на такие устройства, как сотовые телефоны и персональные цифровые помощники (КПК), которые намного дешевле, чем портативные компьютеры, возникает большое давление, чтобы снизить стоимость таких дисплеев. Способность формировать слои некоторых твердых электрооптических сред с помощью методов печати на гибких подложках, как обсуждалось выше, открывает возможность снижения стоимости электрооптических компонентов дисплеев за счет использования методов массового производства, таких как нанесение покрытия с непрерывной подачей рулонов с использованием коммерческого оборудования, используемого для производства мелованной бумаги, полимерных пленок и аналогичных материалов.
В упомянутом выше патенте США №6982178 описан способ сборки твердого электрооптического дисплея (включая инкапсулированный электрофоретический дисплей), который хорошо приспособлен для массового производства. По существу, в этом патенте описан так называемый «многослойный материал передней плоскости» («FPL»), который содержит, по порядку, светопропускающий электропроводный слой; слой твердой электрооптической среды в электрическом контакте с электропроводным слоем; клейкий слой; и антиадгезионный лист. Обычно, светопропускающий электропроводный слой будет находиться на светопропускающей подложке, которая предпочтительно является гибкой, в том смысле, что подложку можно вручную обернуть вокруг барабана (скажем) диаметром 10 дюймов (254 мм) без остаточной деформации, термин «светопропускающий» использован в этом патенте и в настоящем описании для обозначения того, что обозначенный таким образом слой пропускает достаточно света, чтобы наблюдатель, смотрящий через этот слой, мог наблюдать за изменением состояний отображения электрооптической среды, которая будет обычно видна через электропроводный слой и прилегающую подложку (при ее наличии); в случаях, когда электрооптическая среда показывает изменение отражательной способности на невидимых длинах волн, термин «светопропускающий» конечно, следует интерпретировать как относящийся к передаче соответствующих невидимых длин волн. Подложка обычно представляет собой полимерную пленку, и, как правило, имеют толщину в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 25 мил (25-634 мкм), предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 10 мил (51-254 мкм). Электропроводный слой представляет собой тонкий слой металла или оксида металла, например, алюминия или ITO, или может представлять собой проводящий полимер. Пленки из поли(этилентерефталата) (PET), покрытые алюминием или ITO, коммерчески доступны, например, как «алюминизированный Mylar» («Mylar» является зарегистрированной торговой маркой) от E.I. du Pont de Nemours & Company, Wilmington DE, и такие коммерческие материалы можно с хорошими результатами использовать в многослойном материале передней плоскости.
Сборку электрооптического дисплея с использованием такого многослойного материала передней плоскости можно осуществлять путем удаления антиадгезионного листа с многослойного материала передней плоскости и контакта клейкого слоя с задней панелью в условиях, эффективных для прилипания клейкого слоя к задней панели, тем самым прикрепляя клейкий слой, слой электрооптической среды и электропроводный слой к задней панели. Этот процесс хорошо адаптирован для массового производства, поскольку многослойный материал передней плоскости можно производить серийно, обычно с использованием методов нанесения покрытия с непрерывной подачей рулонов, а затем разрезать на куски любого размера, необходимые для использования с конкретными задними панелями.
В патенте США №7561324 описан так называемый «двойной антиадгезионный лист», который по существу является упрощенной версией многослойного материала передней плоскости вышеупомянутого патента США №6982178. Одна форма двойного антиадгезионного листа содержит слой твердой электрооптической среды, помещенный между двумя клейкими слоями, причем один или оба клейких слоя покрыты антиадгезионным листом. Другая форма двойного антиадгезионного листа содержит слой твердой электрооптической среды, помещенный между двумя антиадгезионными листами. Обе формы двойного антиадгезионной пленки предназначены для использования в процессе, в целом аналогичном процессу сборки электрооптического дисплея из уже описанного многослойного материала передней плоскости, но с использованием двух отдельных наслаиваний; обычно, при первом наслаивании двойной антиадгезионный лист наслаивают на передний электрод с образованием переднего подузла, а затем при втором наслаивании передний подузел наслаивают на заднюю панель с образованием окончательного дисплея, хотя порядок этих двух наслаиваний при необходимости можно поменять местами.
В патенте США №7839564 описан так называемый «перевернутый многослойный материал передней плоскости», который представляет собой вариант многослойного материала передней плоскости, описанного в упомянутом выше патенте США №6982178. Этот перевернутый многослойный материал передней плоскости содержит, по порядку, по меньшей мере один из светопропускающего защитного слоя и светопропускающего электропроводного слоя; клейкий слой; слой твердой электрооптической среды; и антиадгезионный лист. Этот перевернутый многослойный материал передней плоскости использован для формирования электрооптического дисплея, имеющего слой клея для наслаивания между электрооптическим слоем и передним электродом или передней подложкой; второе, обычно тонкий слой клея может присутствовать или отсутствовать между электрооптическим слоем и задней панелью. Такие электрооптические дисплеи могут сочетать хорошее разрешение с хорошими низкотемпературными характеристиками.
Электрофоретические среды и дисплеи обычно бывают механически прочными по сравнению, например, с жидкокристаллическими дисплеями, для которых требуются прозрачные, обычно стеклянные, подложки с обеих сторон жидкокристаллической среды. В некоторых из вышеупомянутых патентов и заявок Е Ink, описаны процессы изготовления электрофоретических дисплеев, в которых электрофоретическую среду наносят на гибкую пластиковую подложку, снабженную электропроводным слоем, а полученный подузел электрофоретическая среда/подложка наслаивают на заднюю панель, содержащую матрицу электродов с получением окончательного дисплея. Кроме того, в упомянутом выше патенте США №6825068 описана задняя панель, используемая в электрофоретическом дисплее и основанная на фольге из нержавеющей стали, покрытой полиимидом. С помощью таких технологий можно производить гибкие электрофоретические дисплеи, гораздо менее подверженные поломке, чем жидкокристаллические дисплеи на основе стекла.
Хотя в настоящем описании были показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что такие варианты осуществления предоставлены только в качестве примера, специалистам в данной области будут очевидны многочисленные варианты, изменения и замены, не выходящие за рамки сущности изобретения. Соответственно, подразумевается, что приложенная формула изобретения охватывает все такие варианты, которые находятся в пределах сущности и объема изобретения.
Все содержание вышеупомянутых патентов и заявок полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.