CN110832395B - 用于e-纸的蒸汽阻挡层 - Google Patents

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Abstract

一种e‑纸组件，包括电荷响应可重写介质层和布置在介质层的第一侧上的空气传播电荷接收层。湿气阻挡层被插入在空气传播电荷接收层和电荷响应介质层的第一侧之间，其中湿气阻挡层包括无机材料。

Description

用于e-纸的蒸汽阻挡层
背景技术
电子纸(“e-纸”)是旨在重现普通纸上墨水的外观的显示技术。e-纸的一些示例像普通纸一样反射光，并且可以能够显示文本和图像。一些e-纸可以像纸一样被实现为柔性的薄片。一种常见的e-纸实现包括e-阅读器。
附图说明
图1是示意性地表示包括湿气阻挡层的示例无源e-纸组件的侧视图。
图2是示意性地表示比如图1中的并且进一步包括反电极层的示例无源e-纸组件的侧视图。
图3是示意性地表示比如图2中的并且进一步包括粘合促进层的示例无源e-纸组件的侧视图。
图4是示意性地表示形成无机湿气阻挡层的示例方法的框图。
图5是示意性地表示形成粘合促进层的示例方法和/或材料的框图。
图6A是包括示意性地表示示例e-纸组件的部分截面视图和示意性地表示示例成像单元的侧视平面视图的简图。
图6B是示意性地表示示例无源e-纸显示介质的分解视图。
图6C是示意性地表示示例无源e-纸显示介质的俯视平面视图。
图7是示意性地表示制造无源e-纸组件的示例方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出其中可以实施本公开的具体示例。要理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他示例，并且可能做出结构或逻辑改变。因此，不应该在限制性意义上理解以下的详细描述。要理解的是，除非另外特别指出，否则本文中描述的各种示例的特征可以部分或全部彼此组合。
本公开的至少一些示例涉及为无源e-纸组件提供湿气阻挡层，使得尽管e-纸组件存在于可变湿度条件下，显示的图像也将被保持。特别地，保持令人满意的图像质量，而不管其中可能采用e-纸组件的位置在哪里和/或环境的类型如何，这是期望的。在一些情况下，高湿度环境可能对没有这样的湿气阻挡层的e-纸组件构成挑战性条件。然而，在示例无源e-纸组件中包括湿气阻挡层可以使得能够即使在这样的高湿度条件下也保持高图像质量。在一些示例中，湿气阻挡层可以使得e-纸组件在38摄氏度和90％相对湿度下能够保持低于约0.1g/m2/天的每湿气透过率(MVTR)的高图像质量。因此，经由这样的示例湿气阻挡层，在一些示例中，e-纸组件可以在38摄氏度和90％相对湿度下经由低于约1g/m2/周的湿气透过率(MVTR)保持高质量图像。
在一些示例中，e-纸组件有时可以被称为e-纸显示介质或e-纸显示设备，和/或被并入e-纸显示介质或e-纸显示设备内。
在一些示例中，无源e-纸组件包括电荷响应可重写介质层，该介质层包括第一侧和相对的第二侧。空气传播电荷接收层被布置在介质层的第一侧上，并且湿气阻挡层被插入在电荷接收层和介质层的第一侧之间。湿气阻挡层可以包括无机材料，并且湿气阻挡层用于促进电荷从空气传播电荷接收层到电荷响应可重写介质层的迁移。
上述示例无机湿气阻挡层(层)的低渗透性与至少一些商业上可获得的有机聚合物材料形成鲜明对比，所述有机聚合物材料表现出相对高水平的对水蒸汽的渗透性，使得这样的有机聚合物的相关厚度对于在柔性、无源e-纸显示介质(例如组件)中的使用来说可能是过分地(prohibitively)厚的。例如，良好用作湿气阻挡层的那些商业上可获得的有机聚合物材料中的至少一些的相关厚度可以在数十微米的数量级上，其基本上大于本公开的示例无机湿气阻挡层中的至少一些的厚度。在一些示例中，在至少该上下文中，术语“基本上更大”是指至少25％、50％、75％、100％或者甚至2x、3x等差异的厚度中的差异。在一些示例中，在至少该上下文中，术语“基本上更大”是指至少一个(或至少两个或三个)数量级差异的厚度中的差异。
考虑到这一点，将理解的是，本公开的一些示例无机湿气阻挡层可以具有基本上小于一些这样的商业上可获得的有机聚合物的湿气渗透率的固有湿气渗透率。在一些示例中，在至少该上下文中，术语“基本上更小”是指至少25％、50％、75％、100％或甚至2x、3x等差异的渗透性中的差异。在一些示例中，在至少该上下文中，术语“基本上更小”是指至少一个(或至少两个或三个)数量级差异的渗透性中的差异。
在一些示例中，示例无机湿气阻挡层的固有的相对低的渗透性允许阻挡层相对薄，这有助于e-纸组件的灵活性。此外，该薄度又允许使用具有相对大的电阻率的无机材料，其中e-纸组件上的图像质量几乎没有或没有降低。
在一些示例中，将e-纸组件称为是无源的意味着e-纸组件是电无源的，即没有有源电极板、电极层、驱动电极、驱动电路等以便有意引起可重写介质层中显示的图像(例如信息)中的变化。因此，在一些情况下，无源e-纸组件有时可以被称为是无电路(circuitry-free)的。
至少部分地因为示例无源e-纸组件没有机载电源和/或内部电路，所以无源e-纸显示介质相对薄且轻，由此给予示例无源e-纸显示器更像传统纸的外观和感觉。
在一些示例中，上述无源e-纸组件包括布置在介质层的第二侧上的反电极层。
在一些示例中，上述无源e-纸组件进一步包括插入在空气传播电荷接收层和湿气阻挡层之间的第一粘合促进层，并且包括插入在湿气阻挡层和介质层的第一侧之间的第二粘合促进层。
经由这样的布置，电荷响应可重写介质层被保护免受湿气(例如湿度)的影响，使得尽管存在湿气，e-纸组件上显示的信息也在持久的时间段内保持其图像质量。将理解，这样的防湿气保护不同于电荷接收层、反电极层、无源e-纸组件的边缘等的一般耐水性(water resistance)，诸如当e-纸组件被暂时暴露于溢出的液体、雨滴等时。此外，在最少一些示例中，e-纸组件或显示设备的其他部分(例如反电极层等)可以在e-纸组件的非成像侧提供足够的湿气阻挡层，即使这样的层是有机的，因为在该特定位置中更大的厚度是可允许的和/或电荷不需要迁移通过这样的层。因此，在一些示例中，插入在空气传播电荷接收层和电荷响应层之间的无机湿气阻挡层可以包括e-纸组件的唯一无机湿气阻挡层。换句话说，无机湿气阻挡层位于e-纸组件的成像侧或表面上。
在各种各样的环境条件下，在无源e-纸显示介质(例如组件)中的图像质量的稳健保持可以增强这样的无源e-纸显示介质用作礼品卡、陈列卡、员工徽章、客人徽章、访问徽章、交易介质等的能力。
与至少图1-7相关联地描述和说明这些示例和附加示例。
图1是示意性地表示示例无源e-纸组件20的侧视图。在一些示例中，e-纸组件20有时可以被称为e-纸显示组件、e-纸显示介质和/或e-纸显示设备。此外，在一些示例中，e-纸组件20可以形成更大的e-纸显示介质或显示设备的部分，如稍后与至少图6B-6C相关联地示出的那样。
如图1中所示，在一些示例中，无源e-纸组件20包括电荷响应可重写介质层34，该介质层34包括第一侧35A和相对的第二侧35B。空气传播电荷接收层30被布置在电荷响应介质层34的第一侧35A上，并且湿气阻挡层32被插入空气传播电荷接收层30和电荷响应介质层34的第一侧35A之间。湿气阻挡层32包括无机材料，并且湿气阻挡层34用于将电荷(例如允许迁移的电荷)从空气传播电荷接收层30传输到电荷响应可重写介质层34。湿气阻挡层32包括第一侧33A和相对的第二侧33B。
在一些示例中，将理解的是，即使在没有电荷接收层30的情况下(在一些示例中)，电荷响应介质层34也可通过电荷成像(例如图6A)，并且可以提供该层30用于保护电荷响应层34免受无意和/或恶意的机械和电损伤。然而，在本公开的至少一些示例中，电荷接收层30的存在促进以本文中描述的方式在电荷响应介质层34处产生和保持高质量的图像。在一些示例中，并且如下文进一步描述的，至少电荷接收层30可以包括各向异性结构，以促进电荷在电荷响应介质层34上的迁移(例如，由图6A中的成像器单元310写入)。
在一些示例中，选择形成空气传播电荷接收层30的材料的厚度和类型，以机械地保护至少电荷响应介质层34(包括图6A中所示的微胶囊308)免受刺穿、磨耗、弯曲、刮坏、液体危害、压碎和其他冲击。此外，在一些示例中，空气传播电荷接收层30还可以保护电荷响应介质层34免受摩擦(tribo)电荷的影响。
在一些示例中，由于每个层30、32、34是相对薄并且高度柔性的，因此整个无源e-纸组件20是柔性的。
在一些示例中，将e-纸组件称为是无源的意味着e-纸组件20是电无源的，即没有有源电极板、电极层、驱动电极、驱动电路等以引起可重写介质层34中显示的图像(例如信息)中的变化。代之以，所显示的图像中的任何变化都是由外部成像单元引起的，外部成像单元诸如但不限于稍后与至少图6A相关联地描述的成像单元。此外，如先前指出的那样，e-纸组件20可以是相对薄且轻的，因为它没有机载电源。
电荷响应介质层34包括在将磁场或电荷施加到电荷接收层30时切换颜色(例如黑色、白色等)的部件。在一些示例中，电荷响应介质层34包括可切换的颜料或模具(die)组合。稍后与至少图6A相关联地描述(在无源e-纸组件中的)这样的电荷响应介质层34的一个示例。在一些示例中，电荷响应可重写介质层34包括约20微米至约100微米之间的厚度(T3)。在一些示例中，电荷响应介质层34包括(一种或多种)有机材料。
进一步参考图1，在一些示例中，空气传播电荷接收层30包括约50至约200微米之间的厚度(T2)，并且可以包括(一种或多种)有机材料。在一些示例中，除了其他材料之外，空气传播电荷接收层30还可以包括UV可固化丙烯酸酯。在一些示例中，空气传播电荷接收层30可以包括添加剂，诸如磁铁矿颗粒，以便表现出各向异性性质，以促进电荷向电荷响应介质层34迁移。因此，在一些这样的示例中，空气传播电荷接收层30有时也可以被称为各向异性层。
相比之下，如先前指出的那样，湿气阻挡层32可以包括无机材料。因此，在一些情况下，湿气阻挡层32有时可以被称为是非塑料材料和/或非玻璃材料。在一些情况下，湿气阻挡层32有时可以被称为是非金属材料。
在一些示例中，湿气阻挡层32的无机材料包括无机氧化物材料。在一些示例中，无机氧化物材料可以包括氧化铝、氧化钛和/或氧化硅，并且在一些示例中可以包括类似的金属氧化物材料。
在一些示例中，湿气阻挡层32的无机材料包括陶瓷材料，诸如但不限于氮化硅和/或类似材料。
如图4的简图200中进一步所示，无机层(例如，图1-3中的32)可以经由多个205实现210、212、214、216、218、220、222、224中的一个来形成，下面进一步描述所述实现中的每个。特别地，如图4所示，在一些示例中，无机材料可以经由可固化液体涂层210中的至少一个形成和/或沉积；溅射212；蒸发214；原子层沉积216；化学气相沉积(CVD)218；离子束沉积220；等离子体辅助原子层沉积222；和等离子体辅助化学气相沉积224。
在一些示例中，在38摄氏度和90％相对湿度下，湿气阻挡层32可以表现出小于约0.1g/m2/天的湿气透过率(MVTR)。在一些示例中，在38摄氏度和90％相对湿度下，湿气阻挡层32可以表现出小于约1g/m2/周的湿气透过率(MVTR)。
在一些示例中，这样的湿气透过率(MVTR)可以经由湿气阻挡层32来实现，湿气阻挡层32具有在约1和约1000纳米之间的厚度(至少图1-3中为T1)，并且在一些示例中，体积电阻率在约109欧姆-厘米的下限和约1013欧姆-厘米的上限之间。在一些示例中，由无机湿气阻挡层32所表现出的电阻率的下限足够高，以使得电荷能够充分迁移通过湿气阻挡层32(从电荷接收层30到电荷响应介质层34)，以使得能够在电荷响应介质层34上写入高质量图像，并避免图像模糊。在一些示例中，由无机湿气阻挡层32所表现出的电阻率的上限足以避免空气传播电荷接收层30的外表面(例如成像表面)上的过多的电荷累积。在一些这样的示例中，该上限减少了过量电荷累积，这又可以最小化或避免图像(显示在电荷响应介质层32上)的无意修改，如果存在这样的过量电荷累积，则图像的无意修改可能在用户处置e-纸组件20期间发生。
在一些示例中，诸如当湿气阻挡层32具有足够小的厚度(诸如在亚微米的数量级上的厚度)时，湿气阻挡层32可以包括约1014欧姆-厘米或至少约1014欧姆-厘米的电阻率，同时在一些示例中表现出小于约20伏的击穿电压。在一些示例中，击穿电压可以稍高，诸如30或40伏。
在一些情况下，约1014欧姆-厘米(或者甚至至少约1014欧姆-厘米)的电阻率可以比一些商业上可获得的有机材料的电阻率小至少一个(或者甚至两个或三个)数量级，所述有机材料有时已经被用于防止湿气侵入。根据本公开的至少一些示例，如果人们试图将电荷部署在无源e-纸组件中，则那些商业上可获得的有机聚合物中的这样的相对较大的电阻率可以显著地阻止期望的电荷的迁移。
在一些示例中，诸如当无机湿气阻挡层32可以具有约1微米的厚度(例如，在一些示例中的最大值)时，无机湿气阻挡层32可以包括约20伏/微米(或小于约20伏/微米)的介电强度，使得最大表面电荷(例如击穿电压)将小于20伏。在一个方面中，击穿电压等于厚度乘以介电强度，其中介电强度可以表示在电荷传导开始发生之前材料可以经历的最大电场。考虑到这一点，击穿电压可以表示在电荷传导开始发生之前材料可以经历的最大电压差。经由这样的布置，将预期无机材料的相对薄的结构和固有性质导致在湿气阻挡层32和/或电荷接收层30的表面处不显著的电荷累积。至少以这种方式，可以避免过量的电荷累积和/或模糊(在一些情况下)，使得对于示例无源e-纸组件可以出现高质量的图像形成和/或保持。
本公开的湿气阻挡层32的至少一些这样的示例布置与至少一些商业上可获得的有机材料(用于湿气阻挡层)形成鲜明对比，所述有机材料具有非常高的电阻率(例如1018欧姆-厘米)，并且典型地以至少约10微米的厚度实现，同时表现出约200伏或大于200伏的击穿电压。如果人们试图将这样的商业上可获得的布置用于湿气阻挡层32，则约200伏(或更高)的表面电荷积累可能将出现，这将干扰与在e-纸组件20的处置期间这样的电荷对电荷响应介质层34处的图像的无意影响相关的高质量图像保持。在一些情况下，这样的布置可能导致电荷响应介质层34处的图像的模糊。
在一些示例中，湿气阻挡层32的厚度(T1)为约10至约500纳米。在一些示例中，厚度(T1)为约15至约300纳米。在一些示例中，厚度(T1)为约20至200纳米。
虽然为了说明简单而未示出，但是将理解，在至少一些示例中，e-纸组件20的边缘(例如，相应的介质层、电荷接收层、反电极层等的边缘)被密封以防止湿气的侵入，无论以液体和/或蒸汽的形式。
在图1中所示的至少示例中，湿气阻挡层32位于空气传播电荷接收层30的内部，使得相对薄的湿气阻挡层在结构上被保护。在一些这样的示例中，该内部位置对于湿度保护可能比如果试图将湿气阻挡层32放置在空气传播电荷接收层32外部相对更有效。
然而，在一些示例中，湿气阻挡层32可以位于空气传播电荷接收层30的外部。在一些这样的示例中，e-纸组件20(并且特别是湿气阻挡层32)的接触或处置将被显著最小化或完全排除，以便保持湿气阻挡层32的完整性。在一些这样的示例中，在本文中公开的可以由其形成湿气阻挡层32的多种无机材料中，当湿气阻挡层32位于空气传播电荷接收层30的外部时，可以选择更耐用的材料。将进一步注意到，鉴于湿气阻挡层32的相对薄的结构和/或湿气阻挡层的足够相似的电阻率属性(如与电荷接收层30相比)，在一些示例中，湿气阻挡层32的这样的外部位置被认为不显著影响空气传播电荷接收层30的性能。
图2是示意性地表示示例无源e-纸组件50的侧视图，除了进一步包括反电极层52，该示例无源e-纸组件50还包括与无源e-纸组件20(图1)基本相同的特征和属性中的至少一些。
反电极层52提供反电极，用于由成像器单元(例如，图6A中的310)对e-纸显示组件进行成像。在一些情况下，反电极层52有时可以被称为接地电极或接地电极层。在一些示例中，反电极层52包括充当接地电极的不同导电元件54。
考虑到这一点，反电极层允许反电荷从写入模块(例如，图6A中的成像器单元310)流到接地电极。因此，尽管电荷被发射到空气传播电荷接收层30上，e-纸组件50(图2)仍然基本上保持电荷中性。在反电极层52和成像器单元(例如，图6A中的310)之间没有连接的情况下，没有可观的量的电荷可以被发射到电荷接收层30上，并且因此没有信息可以被写入电荷响应介质层34。
在一些示例中，代替具有除阻挡层53之外的不同的导电元件54，反电极层52可以包括由透明导电材料(诸如氧化铟锡)制成的单个元件。在一些示例中，诸如当第一侧25A可以充当e-纸显示介质50的观察侧时，反电极层52可以包括不透明导电材料。在一个示例中，反电极层52具有在5nm与1mm之间的厚度(T4)。
图3是示意性地表示示例无源e-纸组件60的侧视图，除了进一步包括第一和第二粘合促进层62、64，该示例无源e-纸组件60还包括与无源e-纸组件20(图1)和/或无源e-纸组件50(图2)基本上相同的特征和属性中的至少一些。在至少一些示例中，第一粘合促进层62可以增强空气传播电荷接收层30和湿气阻挡层32之间的粘合，并且可以增强湿气阻挡层32和电荷响应介质层34之间的粘合。
如图5的简图250中进一步所示，粘合促进层265(例如，图3中的60、62)可以经由多个255实现260、262、264、268、270、272、274中的一个来形成，下面进一步描述所述实现中的每个。
在一些示例中，相应的第一和第二粘合促进层62、64中的至少一个可以像皮肤一样起作用，以防止无机湿气阻挡层32中的破裂和/或缺陷，诸如在一些情况下，在没有相应的第一和第二粘合促进层62、64中的一个的情况下，在无机湿气阻挡层32的形成之后否则可能发生的破裂和/或缺陷。
在一些示例中，第一和第二粘合促进层62、64中的至少一个可以有助于使不均匀表面均匀化，这又可以增强相对于无机湿气阻挡层32的粘合。例如，在一些示例中，电荷响应介质层34可以包括不均匀的表面。在一些示例中，不均匀表面可以包括粘合剂中的胶囊(例如，图6)，其可以表现出由其多种材料聚集导致的不均匀表面。
在一些示例中，第一和第二粘合促进层62、64中的至少一个可以通过充当无机湿气阻挡层相对于电荷接收层30或相对于电荷响应介质层34的失配化学物质(无机与有机)的桥来促进粘合(在无机湿气阻挡层和相应有机层(30或34)之一之间)。在一些这样的示例中，相应的第一和第二粘合促进层62、64中的至少一个可以包括杂化(hybrid)材料262，如图5中的简图中所示。在一些示例中，杂化材料包括至少一个无机官能团和至少一个有机官能团。在一些这样的示例中，杂化材料可以包括有机硅烷材料，诸如四乙氧基硅烷(TEOS)、倍半硅氧烷等。
在一些示例中，相应的第一和第二粘合层62、64中的至少一个可以包括图5中的有机聚合物材料260。在一些示例中，有机聚合物材料可以是诸如经由热或紫外(UV)辐射可流动和可固化的。例如，聚合物材料可以包括UV可固化的丙烯酸酯，其可以包括一些表面官能团，以促进粘附到无机材料(诸如湿气阻挡层32)。
在一些示例中，第一粘合促进层62可以被实现为在空气传播电荷接收层30的第一侧31A上限定的表面，其通常面向电荷响应介质层34，并且第二粘合促进层64可以被实现为在电荷响应介质层34的第一侧35A上限定的表面。在一些示例中，如图5中的简图中所示，这样的第一和第二粘合促进表面62、64可以经由等离子体改性264来实现。例如，经由暴露于气态等离子体，限定空气传播电荷接收层30的第一侧31A的表面可以被化学地转化为粘合促进表面，以促进相对于无机湿气阻挡层32的第一侧33A的粘接，并且限定电荷响应介质层34的第一侧35A的表面可以被化学地转化为粘合促进表面，以促进相对于无机湿气阻挡层32的第二侧33B的粘接。
在一些示例中，第一和第二粘合促进层(或表面)62、64中的至少一个可以经由原子层沉积266、化学气相沉积268、表面硅烷化270、等离子体辅助原子层沉积272和等离子体辅助化学气相沉积274中的至少一个来实现，如图5中的简图中所示。在一些示例中，当采用四乙氧基硅烷(和类似材料)来形成第一和第二粘合促进层62、64中的至少一个时，可以使用经由表面硅烷化的实现。
在一些示例中，第一和第二粘合促进层62、64包括小于约50微米的厚度(T5、T6)。因此，除了其他属性之外，第一和第二粘合促进层62、64(或表面)的相对薄度有助于最小化对电荷从空气传播电荷接收层30向电荷响应层34的迁移的抑制(和/或有助于促进电荷从空气传播电荷接收层30向电荷响应层34的迁移)。因此，在一些示例中，湿气阻挡层32和/或第一和第二粘合促进层62、64可以表现出这样的各向异性行为。
在一些示例中，第一和第二粘合促进层62、64、无机材料蒸汽阻挡层32和/或空气传播电荷接收层30中的至少一个可以包括赋予消散静电荷的能力的添加剂。在一些示例中，这样的添加剂可以是导电颗粒或分子添加剂。在一些示例中，这样的导电颗粒具有在数十纳米到数十微米的范围内的直径，并且可以来自几类材料。这些材料可以包括金属材料(诸如银)、导电氧化物材料(诸如氧化铟锡)、固有导电聚合物材料(诸如聚苯胺)或磁性材料(诸如磁铁矿)。
此外，在一些示例中，添加剂颗粒可以在磁场或电场中对准，以增强在一个方向(诸如平面外方向)上的导电性。在一些情况下，具有这样的对准的材料或层有时可以被称为是各向异性的。在一些情况下，通过实现各向异性结构，层(例如空气传播电荷接收层30)可以增强电荷向电荷响应介质层34的迁移。
在一些示例中，分子添加剂可以包括季铵盐。一种季铵盐可以包括六氟磷酸四丁基铵。
在一些示例中，第一和第二粘合促进层62、62中的至少一个可以表现出在约109欧姆-厘米的下限和约1013欧姆-厘米的上限之间的电阻率。在一些示例中，这样的电阻率的范围适用于在微米的数量级上的第一和第二粘合促进层62、64的厚度(T5和T6)。在一些示例中，这样的电阻率的范围可以适用于在数十微米的数量级上的厚度(T5和T6)。
然而，在一些示例中，其中相应的厚度(T5和/或T6)可以在至少数百微米的数量级上，则相应的第一和第二粘合促进层62、64可以用如上所述的各向异性结构来实现，使得迁移电荷可以容易地流出平面(而不是在电荷接收表面的平面内)。
经由相应的第一和第二粘合促进层62、64的这样的电阻率和相关联的厚度，这样的布置可以有助于防止电荷接收层30的表面上的不期望的电荷累积的量和/或有助于防止电荷接收表面上和/或当电荷从电荷接收层30迁移到反电极层52时的不期望的电荷的横向扩散的量。
在一些示例中，无机湿气阻挡层32和/或第一、第二粘合促进层62、64可以是透明或半透明的。在一些这样的示例中，空气传播电荷接收层30可以被省略或者也可以被制成透明/半透明的。
图6A是包括示意性表示一个示例e-纸组件300的横截面视图和示意性表示示例成像器单元310的侧视平面视图的简图301。在一些示例中，e-纸组件300包括e-纸组件(例如20、50、60)基本上相同的特征和属性中的至少一些，如先前与至少图1-5相关联地描述的那样。
在一些示例中，e-纸组件300的电荷响应介质层334为e-纸组件(例如20、50、60)的电荷响应介质层34提供了一个示例实现，如先前参考至少图1-3描述和图示的那样。如图6A中所示，e-纸组件300包括空气传播电荷接收层30、湿气阻挡层32和电荷响应介质层334，其中，在图1-3中，相似的参考标号指代相似的元件。将理解，在一些示例中，e-纸组件300可以包括第一和第二粘合促进层60、62(图3)，但是为了说明简单起见，它们从图6A中被省略。
在一些示例中，反电极层52的外表面55包括e-纸组件300的观察侧25B，如由方向箭头V1表示的那样。同时，空气传播电荷接收层30的外表面31B为e-纸组件300提供了在其处施加电荷的表面(例如成像表面)。
如图6A中所示，在一些示例中，电荷响应介质层334包括由树脂或聚合物314封装的微胶囊308。在一个示例中，每个微胶囊308包括悬浮在流体介质316中的黑色颗粒310和白色颗粒312。
在一些示例中，当保持在观察位置中时，环境光透射通过透明(或半透明)反电极层52，撞击微胶囊308，并被反射回观察者V1。在其中微胶囊308的白色颗粒312位于反电极层52附近的情况下，相应的微胶囊308对于观察者V1来说呈现白色。然而，当微胶囊308的黑色颗粒310位于反电极层52附近时，相应的微胶囊308对于观察者V1来说呈现黑色。颗粒310和312具有相反的电荷。例如，黑色颗粒310可以是带正电荷的颗粒，并且白色颗粒312可以是带负电荷的颗粒，使得当离子(例如正电荷或负电荷)被写入电荷响应介质层334时，相应的颗粒310、312根据相应的吸引力或排斥力做出响应。通过改变交替微胶囊的布置，可以产生各种灰色的阴影，其中白色和黑色颗粒位于反电极层52附近，以产生半色调(halftoning)。
考虑到这一点，如图6A中进一步所示，成像器单元310包括擦除头312和写入头314。在一些示例中，相应的头312、314可以包括基于离子的技术，该技术从电晕产生电荷，并且经由可单独寻址的电极阵列以可选择的图案向电荷接收层30发射电荷。在一些示例中，可以使用其他能量源来产生离子，例如正电荷和/或负电荷。
成像器单元310和e-纸组件300被布置用于彼此相对移动。例如，e-纸组件300可以是相对于固定成像器单元310可移动的，或者成像器单元310可以是相对于暂时固定位置中的e-纸组件300可移动的。成像器单元310与电荷响应层30的外表面31B间隔开，使得从成像器单元310发射的电荷在空中行进到电荷响应层30的第一侧31B。在图6A中所示的特定示例中，示出了成像器单元310在方向A上移动(当e-纸组件300固定时)，或者示出了e-纸组件300介质在方向B上移动(当成像器单元310固定时)。在这样的相对移动期间，在一些示例中，擦除头312将多个318负电荷319发射到电荷接收层30上，以擦除由介质层334保存的任何先前图像。然后，写入头(W)314以可选择的图案(例如，经由可寻址电极阵列)将多个316正电荷317发射到电荷接收层30上。通常，足够数量的电荷317迁移通过电荷接收层30和通过湿气阻挡层32，使得电荷影响微胶囊的阵列的选择的位置处的微胶囊308内的黑色和白色颗粒310、312的分布。在所示的示例中，因为黑色颗粒310带正电荷，所以它们被排斥离开施加在电荷接收层30处的正电荷，而白色颗粒312(其带负电荷)被吸引到施加到电荷接收层30的正电荷。结果，在选择的微胶囊308中的黑色颗粒310形成从侧25B可观察的图像，如由方向箭头V1表示的那样。
在一些示例中，如由方向箭头V2表示的那样，电荷接收层30处的表面31B可以包括e-纸组件300的观察表面/侧。因此，在这样的示例中，电荷接收层30包括e-纸组件300的成像侧和e-纸组件300的观察侧两者。
在一些示例中，黑色颗粒310可以是带负电荷的颗粒，并且白色颗粒312可以是带正电荷的颗粒。在一些这样的示例中，成像单元310的相应擦除和写入头312、314的极性可以被颠倒。
微胶囊308使用颗粒之间和/或颗粒与微胶囊表面之间的化学粘附表现出图像稳定性。例如，微胶囊308可以在不使用电的情况下无限期地保存文本和图像，同时允许文本或图像稍后被改变。
在一些示例中，每个微胶囊308的直径在层334内是基本上恒定的，并且在一个示例中可以在20μm和100μm之间，诸如50μm。在一些示例中，反电极层52的至少一部分可以由透明导电材料(诸如氧化铟锡，或者不透明材料)组成。
e-纸组件300可以具有多种其他配置。在一些示例中，每个微胶囊308可以包括悬浮在白色流体中的黑色颗粒。黑色颗粒可以是带正电荷的颗粒或带负电荷的颗粒。一个或多个微胶囊形成显示在e-纸组件300上的黑色和白色图像的像素。黑色和白色图像通过将黑色颗粒放置在反电极层52附近或远离反电极层52(当表面55是观察侧——V1)或远离电荷接收层30(当表面31B是观察侧——V2)产生。例如，具有位于远离反电极层52的黑色颗粒310的微胶囊308反射白光，该白光对应于如在第一观察侧V1上可观察的在e-纸组件300上显示的图像的白色部分。相比之下，具有位于反电极层52附近的黑色颗粒的微胶囊对于观察者V1呈现黑色，对应于e-纸显示器300上显示的图像的黑色部分。可以通过使用半色调来产生各种灰色的阴影，其中黑色颗粒位于反电极层52附近或远离反电极层52。
考虑到关于至少图6A的这些示例实现，在一些情况下，商业上可获得的有机聚合物可能不适合于使用湿气阻挡层(例如层32)，因为这样的商业上可获得的有机聚合物具有非常大的体积电阻率，诸如1018欧姆-厘米。如果试图在示例e-纸组件中的一些中使用这样的材料作为层32，电荷(从图6A中的成像器单元310发射)的大的累积可能在电荷接收层30的表面31B上积累，而不是允许这样的电荷迁移到电荷响应介质层334。在使用这样的商业上可获得的有机聚合物(代替示例无机湿气阻挡层)的一些情况下，高电阻率和表面(例如31B)上电荷的积累的组合可能导致传入的发射电荷(来自成像器单元310)横向偏转，这可能导致要经由电荷响应介质层334显示的图像的模糊。此外，在许多这样的商业上可获得的有机聚合物中，这样的层的表面可能表现出相对低的表面电阻率，这又可能导致电荷(从图6A中的成像器单元310发射)沿着层的表面流动，由此导致经由电荷响应介质层334显示的图像的模糊。
图6B是包括示意性表示示例无源e-纸显示设备40的分解视图的简图401。如图6B中所示，在一些示例中，显示设备400可以包括支撑构件440、450、460，所述支撑构件440、450、460围绕e-纸显示器420(例如，图1-3、6A中的e-纸组件20、50、60、300)形成和/或相对于e-纸显示器420固定。在一个方面中，这样的布置可以促进无源e-纸显示器420用作礼品卡、员工徽章、陈列卡、交易介质等。在一些示例中，一个支撑构件460包括围绕无源e-纸显示器420和/或在无源e-纸显示器420的边缘上形成的框架464。在一些示例中，支撑构件460可以进一步夹(sandwich)在第一外部支撑构件440和第二外部支撑构件450之间，如图6B中所示。第一外部支撑构件440包括框架444，框架444限定了保持透明构件447的窗口446，无源e-纸显示器420通过透明构件447是可见和可观察的，如经由指示符号V1所表示的那样。第二外部支撑构件450包括框架454，框架454限定了窗口456，无源e-纸显示器420的电荷接收层(例如，图1-3、6A中的30)将通过该窗口456经由成像器单元(例如，图6A中的310)可用于(accessible for)成像，如经由指示符号I所表示的那样。
在相对于彼此固定相应的支撑构件440、460、450时，单个e-纸显示设备400提供相对薄的、柔性的e-纸显示介质，该介质可以能够在各种各样的条件下稳健地使用和处置，同时在e-纸显示器420上保持高质量的图像。e-纸显示设备400被配置成与成像器单元(例如，图6A中的310)协作，同时仍然像任何普通礼品卡、标识卡、访问徽章等一样可使用和处置。因此，e-纸显示设备400是高度柔性的、薄的、轻的并且抗磨损、抗冲击等。此外，借助在e-纸显示器420中包括湿气阻挡层32(例如，图1-3、6A)，显示设备400可以在持久的时间段内经受高湿度条件，而不显著影响e-纸显示器420上的图像质量。
图6C是示意性表示示例e-纸显示设备470的俯视平面视图。在一些示例中，e-纸显示设备470包括经由支撑框架(例如，图6B中的444和/或464)支撑的e-纸组件480。在一些示例中，e-纸组件480包括与示例e-纸组件基本上相同的特征和属性(例如20、50、60、400)中的至少一些，如先前与至少图1-6B相关联地描述的那样。如图6C中所表示的那样，支撑框架是不可成像的支撑框架，因为它不以先前针对示例e-纸组件(20、50、60、300)描述的方式实现重写图像。然而，这并不排除支撑框架(例如444)承载经由非e-纸技术打印的图像(例如文本、图形、照片)。
图6C还示意性地表示可以在e-纸组件480上形成图像481的部分的信号的类型中的至少一些。例如，图像481可以包括文本482，诸如字母数字表达式，比如名称、数字等。在一些情况下，图像481可以包括机器可读标记484，诸如条形码或QR码。在一些情况下，图像481可以包括照片486和/或图形488。
将理解的是，在一些情况下，在持久的时间段内以清楚、准确的方式在图像481中保持这样的信息可能是期望的。因此，将显而易见的是，湿气阻挡层32的引入(在电荷接收层30和电荷响应介质层34之间，以防止湿气的侵入)可以在高质量的图像保持中起重要作用，这又可以提高所显示信息的准确性和可读性。该性能又可能有助于这样的无源e-纸介质的广泛、稳健使用。
图7是示意性表示制造的示例方法500的流程图。在一些示例中，方法500可以经由如先前与至少图1-6C相关联地描述的组件、层、结构、阻挡层等来执行。在一些示例中，方法500可以经由除了先前与至少图1-6C相关联地描述的那些之外的组件、层、结构、阻挡层等来执行。
如图7中的302处所示，方法500包括提供无源e-纸组件的电荷响应介质层。在504处，方法500包括在介质层的第一侧上布置无机湿气阻挡层，其中湿气阻挡层允许电荷从外部位置迁移到介质层。
在一些示例中，外部位置可以指代由与电荷接收层间隔开的成像器单元(例如，图6A中的310)在其处发射电荷的位置，其中这样的空气传播电荷由电荷接收层接收，在迁移通过湿气阻挡层到达(on their way to)电荷响应介质层之前，电荷通过电荷接收层迁移。在一些示例中，当存在于湿气阻挡层的相对侧上时，电荷也迁移通过粘合促进层(或表面)。
此外，在一些示例中，制造的方法500可以并入如先前与至少图1-6C相关联地描述的组件、层、结构、阻挡层等的特征和属性中的至少一些。例如，无源e-纸组件的制造的方法的一些示例可以包括如先前与至少图4-5相关联地描述的材料的特征和属性和/或形成湿气阻挡层和/或粘合促进层的方法。
尽管本文中已经图示和描述了具体示例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，多种替代和/或等同的实现可以代替示出和描述的具体示例。本申请旨在覆盖本文中讨论的具体示例的任何适配或变化。

Claims (12)

1.一种无源e-纸组件，包括：
电荷响应可重写介质层，包括第一侧和相对的第二侧；
空气传播电荷接收层，其布置在介质层的第一侧上；以及
插入在电荷接收层和电荷响应介质层的第一侧之间的湿气阻挡层，其中，湿气阻挡层包括无机材料，并且其中湿气阻挡层用于允许电荷从空气传播电荷接收层到电荷响应可重写介质层的迁移；
其中，所述湿气阻挡层具有1至1000纳米的厚度；
其中，所述湿气阻挡层包括109欧姆·厘米的电阻率的下限，并且包括以下各项中的至少一项：
1013欧姆·厘米的电阻率的上限；以及
小于20伏的击穿电压。
2.根据权利要求1所述的e-纸组件，包括：
反电极层，其布置在介质层的第二侧上。
3.根据权利要求1所述的e-纸组件，其中，无机材料包括无机氧化物材料和陶瓷材料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的e-纸组件，包括：
第一粘合促进层，其插入在空气传播电荷接收层和湿气阻挡层之间；以及
第二粘合促进层，其插入在湿气阻挡层和电荷响应介质层的第一侧之间。
5.根据权利要求4所述的e-纸组件，其中，相应的第一和第二粘合促进层中的至少一个包括以下各项中的至少一项：
杂化材料，其包括至少一个无机官能团和至少一个有机官能团；以及
有机聚合物材料。
6.根据权利要求1所述的e-纸组件，包括：
第一粘合促进表面，其被限定在空气传播电荷接收层的第一侧上，所述第一侧面向介质层；以及
第二粘合促进表面，其被限定在电荷响应可重写介质层的第一侧上，
其中，相应的第一和第二粘合促进表面中的至少一个包括等离子体改性的表面。
7.根据权利要求1所述的e-纸组件，其中，空气传播电荷接收层包括各向异性结构，以促进电荷向电荷响应介质层的迁移。
8.一种湿气阻挡层，包括：
无机层，用于插入在柔性无源e-纸组件的空气传播电荷接收层和电荷响应可重写介质层的第一侧之间，并且其中至少部分无机层允许电荷从空气传播电荷接收层到电荷响应介质层的迁移；
其中，无机层包括1至1000纳米的厚度，包括109欧姆·厘米的电阻率的下限，并且包括以下各项中的至少一项：
1013欧姆·厘米的电阻率的上限；以及
小于20伏的击穿电压。
9.根据权利要求8所述的湿气阻挡层，其中，电荷接收层和电荷响应介质层中的至少一个包括有机材料。
10.一种制造的方法，包括：
提供无源e-纸组件的柔性无源电荷响应可重写介质层，电荷响应介质层具有第一侧和相对的第二侧；以及
在电荷响应介质层的第一侧上布置可透过电荷的湿气阻挡层，湿气阻挡层包括柔性无机材料；
其中所述方法还包括：
布置湿气阻挡层以具有1至1000纳米之间的厚度；以及
布置湿气阻挡层以包括109欧姆·厘米的电阻率的下限，并包括以下各项中的至少一项：
1013欧姆·厘米的电阻率的上限；以及
至少1014欧姆·厘米的电阻率的上限，同时表现出低于20伏的击穿电压。
11.根据权利要求10所述的方法，包括：
布置湿气阻挡层以在38摄氏度和90％的相对湿度下具有小于1g/m2/周的湿气透过率MVTR。
12.根据权利要求10所述的方法，包括：
将空气传播电荷接收层布置在湿气阻挡层的与介质层相对的一侧上。
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