CN114637152A - 电光显示设备 - Google Patents

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G·G·哈里斯
R·J·小保利尼
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Abstract

显示设备具有由控制器控制的多个显示表面，显示设备具有用于安装多个显示表面的安装基板。安装结构具有用于提供至多个显示表面的电连接的导体层。显示设备还可具有足够柔韧以具有曲率的至少一个显示表面，其中曲率产生在至少一个显示表面和安装结构之间的空间以容纳控制器。

Description

电光显示设备
相关申请的引用
本申请要求于2016年6月10日提交的美国临时申请62/348,801的优先权。上面提到的申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及电光显示设备。更具体地，本发明提供用于以方便的方式将多个电光显示器组装成较大的显示设备的手段。
背景技术
对于一些显示应用，将多个电光显示器组装在一起以形成较大的显示屏可能是合乎需要的。为了连接多个显示器，通常需要用于将每个显示器连接到电驱动器单元的一组连接电缆。此外，需要一个或多个对准框架结构来正确地定位显示器。显示器的整体组装通常需要单独显示器的仔细测量和精确布置。在操作中，连接电缆对单独的显示设备设计是高度定制的，且此外，定制的连接电缆可能组装起来是耗时的且在安装时易于出错，使这种方法变得只适合于小容量应用和样机。可替换地，显示器连接可包括可相互连接以跨越在每个显示器和驱动器单元之间的距离的模块化子部件。以这种方式，这样的方法只对大容量应用是可行的，其中可通过所生产的大数量的显示器设备而平摊降低生产成本。
本文提出的主题提供方便地且以低成本将多个显示器组装成各种配置的显示设备的手段。
发明内容
本文提出的主题提供具有由控制器控制的多个显示表面的显示设备，显示设备具有用于安装多个显示表面的安装基板，安装结构具有用于提供至多个显示表面的电连接的导体层。显示设备还包括足够柔韧以具有曲率的至少一个显示表面，其中曲率产生在至少一个显示表面和安装结构之间的空间以容纳控制器。
附图说明
图1示出根据本文提出的主题的电泳图像显示器；
图2示出根据本文提出的主题的用于组装多个显示器的示例性安装结构；
图3示出根据本文提出的主题的一组导电互连；以及
图4示出根据本文提出的主题的印刷图形层；
图5示出根据本文提出的主题的具有多个不规则形状的像素驱动电极的显示瓦片的示例性像素导体层；
图6示出根据本文提出的主题的显示瓦片的示例性基板；
图7示出根据本文提出的主题的具有导电迹线的反面导体层；
图8A和8B示出具有各种曲率的柔韧显示瓦片；以及
图9示出安装到安装结构上的柔韧显示瓦片。
具体实施方式
本文提出的主题涉及用于组装多个电光显示器的设备。这样的设备可包括具有用于连接多个显示器的一组印刷导电互连的导电互连层和用于使显示器对准的印刷图形覆盖层。本主题的电光显示器特别地但不排他地意图用于基于粒子的电泳显示器，其中一种或多种类型的带电粒子悬浮在液体中并在电场的影响下移动穿过液体以改变显示器的外观。
作为应用于材料或者显示器的术语“电光”，其在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，通过向所述材料施加电场使该材料从其第一显示状态改变到第二显示状态。尽管光学性质通常是人眼可感知的颜色，但它可以是另一种光学性质，例如光透射、反射、发光、或者在用于机器阅读的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长的反射率的变化意义上的伪色。
术语“灰色状态”在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是介于像素的两个极端光学状态之间的一种状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白转变。例如，以下所涉及的几个专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，其中，该极端状态为白色和深蓝色，以使得中间的“灰色状态”实际上为淡蓝色。实际上，如已经提到的，光学状态的改变可能根本不是颜色改变。术语“黑色”和“白色”可在下文中用于指显示器的两个极端光学状态，且应被理解为通常包括极端光学状态，其并不严格地是黑色和白色的，例如前面提到的白色和深蓝色状态。术语“单色”可在下文中用于表示只将像素驱动到它们的两个极端光学状态而没有介于其间的灰色状态的驱动方案。
一些电光材料在材料具有固态外表面的意义上是固态的，虽然材料可以且常常具有内部填充液体或气体的空间。使用固态电光材料的这样的显示器在下文中可以为了方便而被称为“固态电光显示器”。因此，术语“固态电光显示器”包括旋转双色构件显示器、封装电泳显示器、微单元电泳显示器和封装液晶显示器。
术语“双稳态的”和“双稳定性”在此使用的是其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，从而在利用具有有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是用于改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。在公开的美国专利申请No.2002/0180687(也参见相应的国际申请公布No.WO 02/079869)中示出，支持灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是“多稳态的”而非双稳态的，但是为了方便，在此可使用术语“双稳态的”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
几种类型的电光显示器是已知的。一种类型的电光显示器是旋转双色构件类型，如在例如美国专利No.5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467以及6,147,791中所述(尽管这种类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但术语“旋转双色构件”优选为更精确，因为在以上提到的一些专利中，旋转构件不是球形的)。这种显示器使用许多小的主体(通常球形或圆柱形的)和内部偶极子，主体包括具有不同光学特性的两个或更多个部分。这些主体悬浮在基质内的填充有液体的空泡内，空泡填充有液体以使得主体自由旋转。显示器的外观通过以下而改变：将电场施加至显示器，由此将主体旋转至各个位置，并改变通过观察表面看到的主体的哪一部分。这种类型的电光介质通常是双稳态的。
另一类型的电光显示器使用电致变色介质，例如以纳米电致变色薄膜(nanochromic film)的形式的电致变色介质，该薄膜包括至少部分由半导体金属氧化物形成的电极和附接到电极的能够反向颜色改变的多个染料分子；参见例如O'Regan,B.等,Nature 1991,353,737以及Wood,D.,Information Display,18(3),24(2002年3月)。还参见Bach,U.等,Adv.Mater.,2002,14(11),845。这种类型的纳米电致变色薄膜还例如在美国专利No.6,301,038、6,870,657和6,950,220中描述。这种类型的介质也通常是双稳态的。
另一类型的电光显示器是由Philips开发并在Hayes,R.A.等人的“Video-SpeedElectronic Paper Based on Electrowetting”,Nature,425,383-385(2003)中描述的电润湿显示器。在美国专利No.7,420,549中示出这样的电润湿显示器可被制造成双稳态的。
多年来一直是密集研究和开发的主题的另一种类型的电光显示器是基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下移动通过流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可以具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性以及低功耗的属性。然而，这些显示器的长期图像质量的问题已经阻止了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子倾向于沉降，导致这些显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是电泳介质可以使用气态流体来产生；参见例如Kitamura，T.等,“Electronictoner movement for electronic paper-like display”，IDW Japan，2001，Paper HCS 1-1，和Yamaguchi，Y.等,“Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically”,IDW Japan,2001,Paper AMD4-4)。也参见美国专利No.7,321,459和7,236,291。当这种基于气体的电泳介质在允许粒子沉降的方向中使用时，例如用在介质在垂直平面内布置的指示牌中时，由于与基于液体的电泳介质相同的粒子沉降，这种基于气体的电泳介质容易遭受同样的问题。实际上，在基于气体的电泳介质中的粒子沉降问题比基于液体的电泳介质更严重，因为与液体相比，气态流体的粘度更低，从而使电泳粒子的沉降更快。
被转让给麻省理工学院(MIT)和伊英克公司或以它们的名义的许多专利和申请近来被公开，描述了封装的电泳介质。这种封装的介质包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内部相以及包围内部相的囊壁，其中所述内部相含有在流体中悬浮的可电泳移动的粒子。典型地，这些囊体本身保持在聚合粘合剂中以形成位于两个电极之间的连贯层。在这些专利和申请中描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利No.7,002,728和7,679,814；
(b)囊体、粘合剂和封装工艺；参见例如美国专利No.6,922,276和7,411,719；
(c)微单元结构、壁材料和形成微单元的方法；参见例如美国专利No.7,072,095和9,279,906；
(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利No.7,144,942和7,715,088；
(e)包含电光材料的薄膜和子组件；参见例如美国专利No.6,982,178和7,839,564；
(f)用于显示器中的背板、粘合剂层和其他辅助层以及方法；参见例如美国专利No.D485,294；6,124,851；6,130,773；6,177,921；6,232,950；6,252,564；6,312,304；6,312,971；6,376,828；6,392,786；6,413,790；6,422,687；6,445,374；6,480,182；6,498,114；6,506,438；6,518,949；6,521,489；6,535,197；6,545,291；6,639,578；6,657,772；6,664,944；6,680,725；6,683,333；6,724,519；6,750,473；6,816,147；6,819,471；6,825,068；6,831,769；6,842,167；6,842,279；6,842,657；6,865,010；6,873,452；6,909,532；6,967,640；6,980,196；7,012,735；7,030,412；7,075,703；7,106,296；7,110,163；7,116,318；7,148,128；7,167,155；7,173,752；7,176,880；7,190,008；7,206,119；7,223,672；7,230,751；7,256,766；7,259,744；7,280,094；7,301,693；7,304,780；7,327,511；7,347,957；7,349,148；7,352,353；7,365,394；7,365,733；7,382,363；7,388,572；7,401,758；7,442,587；7,492,497；7,535,624；7,551,346；7,554,712；7,583,427；7,598,173；7,605,799；7,636,191；7,649,674；7,667,886；7,672,040；7,688,497；7,733,335；7,785,988；7,830,592；7,843,626；7,859,637；7,880,958；7,893,435；7,898,717；7,905,977；7,957,053；7,986,450；8,009,344；8,027,081；8,049,947；8,072,675；8,077,141；8,089,453；8,120,836；8,159,636；8,208,193；8,237,892；8,238,021；8,362,488；8,373,211；8,389,381；8,395,836；8,437,069；8,441,414；8,456,589；8,498,042；8,514,168；8,547,628；8,576,162；8,610,988；8,714,780；8,728,266；8,743,077；8,754,859；8,797,258；8,797,633；8,797,636；8,830,560；8,891,155；8,969,886；9,147,364；9,025,234；9,025,238；9,030,374；9,140,952；9,152,003；9,152,004；9,201,279；9,223,164；9,285,648；和9,310,661；以及美国专利申请公开No.2002/0060321；2004/0008179；2004/0085619；2004/0105036；2004/0112525；2005/0122306；2005/0122563；2006/0215106；2006/0255322；2007/0052757；2007/0097489；2007/0109219；2008/0061300；2008/0149271；2009/0122389；2009/0315044；2010/0177396；2011/0140744；2011/0187683；2011/0187689；2011/0292319；2013/0250397；2013/0278900；2014/0078024；2014/0139501；2014/0192000；2014/0210701；2014/0300837；2014/0368753；2014/0376164；2015/0171112；2015/0205178；2015/0226986；2015/0227018；2015/0228666；2015/0261057；2015/0356927；2015/0378235；2016/077375；2016/0103380和2016/0187759；以及国际专利公开No.WO 00/38000；欧洲专利No.1,099,207Bl和1,145,072Bl；
(g)颜色形成和颜色调节；参见例如美国专利No.7,075,502和7,839,564；
(h)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利No.7,012,600和7,453,445；
(i)显示器的应用；参见例如美国专利No.7,312,784和8,009,348；以及
(j)如在美国专利No.6,241,921和美国专利申请公开No.2015/0277160中所述的非电泳显示器，以及除了显示器以外的封装和微单元技术的应用；参见例如美国专利申请公开No.2015/0005720和2016/0012710。
许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围绕离散的微囊体的壁可以由连续相替代，由此产生所谓的“聚合物分散型的电泳显示器”，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的微滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的微滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体薄膜与每个单独的微滴相关联；参见例如前述美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微囊体内，而是保持在载体介质(通常为聚合物膜)内形成的多个空腔内。参见例如均转让给Sipix Imaging的美国专利No.6,672,921和6,788,449。
虽然电泳介质通常是不透明的(因为，例如在很多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器)并且在反射模式下工作，但许多电泳显示器可以制成在所谓的“快门模式(shutter mode)”下工作，在该模式下，一种显示状态实质上是不透明的，而一种显示状态是光透射的。参见例如美国专利No.5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971和6,184,856。类似于电泳显示器但是依赖于电场强度的变化的介电泳显示器可以在类似的模式下工作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在快门模式下工作。在快门模式下工作的电光介质可以用于全色显示器的多层结构；在该结构中，邻近显示器的观察表面的至少一层在快门模式下工作，以暴露或隐藏更远离观察表面的第二层。
本文所述的主题使创建由多个电光显示器或显示瓦片组成的显示设备变得可能。在一些实施方式中，多个电光显示器或显示瓦片可以是电泳图像显示器(EPID)。如图1所示的EPID 100可包括具有包含多个像素驱动电极的背板像素层108的背板102、前电极层104和显示层106。显示层106可包括被封装在微囊体或微型杯中的电泳颜料粒子。在图1中示出的是包括黑色和白色电泳颜料粒子的微囊体。前电极104可代表EPID 100的观看侧，在这种情况下，前电极104可以是透明导体，例如氧化铟锡(ITO)(其在一些情况下可以沉积到诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的透明基板上)。在图1所示的显示器中，显示层106可以是在层104和108之间的包括多个微囊体110的基于粒子的介质。在每个囊体110内的是液体介质和包括白色颜料粒子112和黑色颜料粒子114的一种或多种类型的有色颜料粒子。可以用(例如由在层108和104上的电极产生的)电场来控制(移动)颜料粒子112和/或114，因而使显示器100在被寻址时作为电泳显示器操作。
如在上面指示的，本文提出的主题提供用于安装电光显示器或显示瓦片的安装结构。该安装结构在一些实施方式中可包括用于支撑导电互连层的基板。该基板可以是足够柔韧的，使得它可被卷起或折叠用于运送。在一些实施方式中，可印刷导电互连层。在一些其它实施方式中，可以激光刻划或物理或机械地蚀刻导电互连层，且将基板设计成抵抗激光的穿刺切割并防止蚀刻。在还有一些其它实施方式中，导电互连层可与安装基板分开地产生并在稍后的时间被组装。安装结构还可包括覆盖导电互连层的印刷图形的额外基板。该印刷图形基板可由纸或塑料制造以起电绝缘体的作用以保护下面的导电互连层。
在一个实施方式中，一旦确定了显示器的尺寸和几何形状，就可随后在安装结构上确定(例如，绘制)显示器和驱动器单元的布置。为了连接显示器和驱动器单元，可使用计算机辅助设计软件(例如AUTOCAD(注册商标)或Altium)来绘制标记迹线。可随后使用所绘制的迹线作为模板来制造导电互连。为了掩盖导电互连，印刷图形层可布置在导电互连的顶部上。孔或通孔可穿过印刷图形层切割以允许接近导电互连。应认识到，导电互连可独立地、与其它层分开地、单独地被制造。以这种方式，设计者有将导电互连自由地设计和制造到任何适宜的尺寸和配置的满足感。因此，设计者不被任何导电迹线产生设备的限制束缚，而是能够自由地制造适合于设计者的定制的任何尺寸和形状的互连。
图2示出安装结构204，其中十六个电光显示器或显示瓦片202可组装在一起以形成较大的显示设备200。在一个例子中，显示瓦片202可布置在如图2所示的安装结构204上的矩形阵列(例如4x4)中，在方式上类似于瓦片如何被定位在壁上，在瓦片之间有均匀的间距。应认识到，在这里所示的显示瓦片202的矩形形状是为了示意性目的，因为瓦片202可容易地采用其它几何形状。此外，本文公开的主题使显示瓦片202能够以各种配置被布置和组装。除了图2所示的有序堆叠配置以外，显示瓦片202还可以例如以在其间的不均匀间距且以无序方式被布置。在一些实施方式中，显示瓦片202可根据特定的形式来布置以形成预定的图像。或者，设计者可随意布置显示瓦片以形成特定的图案(例如抽象图像等)。
此外，每个瓦片可以被给予指定代码以匹配在安装结构204上的特定位置。例如，显示瓦片(未示出)可被指定为1A以匹配在安装结构204上的预定位置1A，且最终用户可在组装显示设备200时简单地使瓦片1A与预定位置1A匹配。
在一些实施方式中，安装结构204可包括用于支撑导电互连层的基板。该支撑基板可由诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的塑料制造，并具有至少2密耳(51μm-优选为5密耳(127μm)或更大)的厚度，且是足够柔韧的以被卷起或折叠。在一些实施方式中，可使用能量或粒子(例如激光)束来刻划导电互连层，且支撑基板优选地能够抵挡激光的切割。有时可通过使用诸如碳黑或金属填充的油墨的连续导体绘制在瓦片之间的迹线和/或焊盘来制造连接显示瓦片的导电互连(例如迹线和/或焊盘)。可替换地，可从由诸如氧化铟锡(ITO)或溅射金属(例如铝)的材料制成的导电层机械地或激光刻划互连迹线或焊盘。在又一实施方式中，可使用可适合于大容量应用的诸如丝网印刷的技术来印刷分离的迹线，其中来料加工费和其它启动费用可被分摊而降低。
此外，安装结构也可包括印刷图形的另一基板，且该基板可布置在导电互连层之上。该印刷图形基板层可由纸或塑料制成，且起到电绝缘体的作用以保护下面的导电互连层以及也起到印刷图形的印刷表面的作用。可使用用于独特定制的设计的油墨喷射或激光喷射印刷或用于高容量(非定制)设计的凹版印刷来产生印刷图形。印刷图形可以在安装期间起对准标记的作用以及向显示设备200提供美学吸引力。
为了组装显示设备200，在优选实施方式中，设计者可首先确定显示瓦片202的尺寸和形状。设计者可接着决定每个瓦片的布置，且其中导电互连可布置在每个瓦片上。可在与印刷图形相同的层上绘制瓦片202及其导电互连的布置的轮廓以简化安装。随后，可确定显示设备的驱动器单元的位置。驱动器单元布置在显示瓦片202之一的后面是优选的。在一些实施方式中，显示瓦片202可远离安装结构204向外弯曲，为驱动器单元留下在瓦片后面的空间。可替换地，驱动器单元可远离瓦片202布置，例如隐藏在外壳(例如护壁板模制件)后面，折叠在安装结构204后面周围(例如在顶部瓦片之上)或在可由显示器操作员方便地接近的位置处。
一旦确定了显示瓦片202和驱动器单元的布置，就可绘制将驱动器单元输出连接到显示瓦片202的标记迹线。可使用例如Autocad、Altium、PADS或Adobe Illustrator的CAD软件来绘制标记迹线。在一些实施方式中，也可绘制基准标记以帮助印刷图形与导电互连(例如迹线和/或焊盘)的稍后对准。随后，可使用所绘制的标记迹线作为模板来制造导电互连。现在参考图3，示出了用于提供至显示瓦片的电连接的导电互连层300。可通过在介质基板(例如PET)上印刷迹线302和焊盘304或通过刻划已经沉积在介质基板上的导电膜(例如碳、银、铝、ITO等)来制造导电互连层300。在这里可根据什么制造设备对于用户可用来方便地采用制造导电互连300的其它方法。应注意，导电互连层300在这里可与显示设备100的所有其它层分开地被制造。以这种方式，设计者自由地利用任何方法来产生互连层300，且不被任何互连产生设备束缚。因此，设计者可以在他看到适应他的设计的装配时制造任何形状或尺寸的互连。这允许设计者自由地产生各种形状和配置的显示设备，且不被导电互连的制造限制束缚。
在使用中，每个显示瓦片可具有预先组装的连接器(例如扁平挠性连接器)端口，且匹配的连接器可布置在焊盘304上，以这种方式，当组装显示设备时，用户可简单地将在每个显示瓦片上的连接器连接到焊盘304上的匹配的连接器，从而消除对产生连接电缆以将多个显示瓦片连接到安装结构的需要，这使整个设备变得更紧凑并且方便组装。
现在参考图4，示出了在介质基板上产生的印刷图形层400，介质基板可稍后被层压到图3所示的导电互连层300上。在印刷图形层400上，显示瓦片和驱动器单元的布置连同用于导电互连的通孔402一起被描画轮廓。此外，如果需要多个结构或表面，基准或对准标记也可被绘制在该层上以用于使邻近的互连安装结构对准。为了美学目的，可进一步包括其它图形特征，例如艺术设计。一旦被制造，通孔或导通孔就可在该层400中被切割以允许接近导电互连，其中驱动器单元和显示瓦片可被连接。可根据设计者的偏好使用激光切割、裸片切割器、剪刀等来制造通孔，且可使用导电压敏粘性焊盘、弹簧销或电连接(例如卷曲销/插座对(即Nicomatic))来制造电连接。
在优选实施方式中，印刷图形和导电互连可一起或单独地粘附(例如层压)到支撑基板以产生单片安装结构或表面。随后，显示瓦片可在它们的预定位置处被定位到安装结构上。可选地，也可提供安装框架，其中安装结构和显示瓦片可附着到安装框架。
此外，本文提出的主题还提供连接到在图2中呈现的安装结构200的显示瓦片。示例性显示瓦片可包括像素导体层、基板层和反面导体层，其中基板层可位于像素导体层和反面导体层之间。可在像素导体层上限定和制造显示器像素或像素段的驱动电极。在优选的实施方式中，首先使用能量或粒子束在像素导体层上图案化驱动电极(例如激光刻划)，其中激光刻划允许各种尺寸和几何形状的驱动电极的制造而不使用复杂的机器。随后，可穿过基板层创建通孔，且可在反面导体层上绘制导电迹线，其中导电迹线用于通过通孔来将电压或驱动波形传输到驱动电极。以这种方式，背板被组装而不必使用尺寸限制技术，例如光刻法或全局对准——通常是丝网印刷或PCB制造所需的技术。因此，具有可变尺寸的驱动电极的大尺寸背板可方便和便宜地被组装。
在一些实施方式中，专用显示应用将需要显示器来使用不规则几何形状的像素或像素段。本主题能够以便宜的价格实现具有多个不规则形状的显示器像素段的显示瓦片的组装。图5示出具有多个不规则形状的像素段的显示瓦片的像素导体层500。如图5所示，像素导体层500可包括用于驱动多个不规则形状的像素段(未示出)的多个可变尺寸的驱动电极511-517，其中驱动电极511-517的形状和位置将匹配相应的像素段的形状和位置。在一些实施方式中，可通过将诸如ITO的导电材料的连续层涂布到基板上来形成像素导体层500。其它导电材料也可以被溅射到基板上以形成连续层，材料例如是但不限于各种类型的导电氧化物、金、惰性金属、镍硼、碳、碳纳米管、石墨烯和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)或也被称为PEDOT。在一些其它实施方式中，也可根据显示应用的特定需要来使用导电材料，例如铜、镍、铝、银纳米线和印刷银。
根据本主题的一些实施方式，显示瓦片组装过程可包括使得导电材料的连续层由激光刻划以图案化各种形状的驱动电极511-517。刻划可足够深地切割到导电材料层内以使每个驱动电极电隔离，但没有那么深到切穿下面的基板或实质上使基板变弱以使它变得易碎。激光刻划允许各种几何配置的驱动电极的图案化而不必执行光刻法或全局对准，这可能对大尺寸的显示器是过分昂贵的。图5还示出星形驱动电极520和圆形驱动电极522，但应认识到，可使用激光刻划或在工业中通常采用的其它可比较的蚀刻方法来容易地图案化其它几何形状。
一旦图案化了驱动电极，就可穿过基板创建通孔以将驱动电极连接到驱动器电路(未示出)。图6示出根据本文提出的主题的示例性基板层600。在一些实施方式中，可使用诸如PET、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、环烯烃、纸、织物、聚酰亚胺或聚碳酸酯的材料来制造基板层600。为了提供至如图5所示的驱动电极511-517的电连接，可穿过基板层600针对每个驱动电极511-517创建一个或多个通孔621-627。可通过使用激光切穿基板层600来创建通孔621-627，但应认识到，可以容易地采用机械钻孔或在本领域中常用的其它穿刺方法。在一些实施方式中，被切割到驱动电极内的通孔可以在直径上是至少200μm且通常不大于3mm以最小化在最终显示器中的孔的外观。应认识到，在其它实施方式中，可在驱动电极被图案化之前形成通孔，例如基板可在被配置为背板组装的适当位置上被预先制造有通孔。
一旦创建了通孔621-627，就可用在基板后面的多孔性纸并用在多孔性纸上的真空牵引来将导电材料(未示出)分散到通孔621-627内。真空力将牵引导电材料穿过通孔621-627并电镀通孔621-627的侧面或填充通孔621-627的体积，将驱动电极511-517连接到基板600的反面。优选地，完成的通孔具有与像素导体层和反面导体层都共面的表面以避免从太多的填料产生的隆起或由于不足的通孔填充而引起的层压孔隙。在一些实施方式中，通孔621-627可被填充有具有在电泳油墨材料的层压温度(例如250F)左右的熔化温度的热熔性粘合剂，只要热熔性粘合剂的流动粘度低到足以防止油墨囊体破裂。
适当填充的通孔621-627可提供在驱动电极511-517和在基板600的反面(即，与像素导体层相对的侧面)上形成的导电迹线之间的电连接。在导电迹线的形成之前，在一些实施方式中，油墨FPL叠层(未示出)可首先被层压到驱动电极511-517。这以这种方式被完成，使得迹线的厚度将不压穿基板600并在层压期间在FPL层上产生压痕。
可以用各种方式完成导电迹线的随后形成。在一些实施方式中，导电迹线可被印刷到在通孔处开始的反面上，并根据预定的布局延伸，用于在不交叉的情况下将所有线从像素位置布线到一个聚集区域，其匹配待附着到装置的电子器件的焊盘间距。可对于少量背板单元手动地完成导电迹线的印刷，或可替换地，可使用具有可印刷的导电材料的受控分配的XY绘图机。可采用摄像机视觉对准来定位通孔，且XY绘图机可与那个位置对准以开始绘制导电迹线。应认识到，可方便地采用在本工业中通常使用的其它迹线产生方法，方法例如是但不限于使用导电油墨、滚筒、带等的喷墨。适当的迹线材料的一些例子是填充有银或碳的印刷油墨。以这种方式，可能不需要全局对准来创建导电迹线。例如，局部对准可能就完全足以布置迹线以将通孔连接到驱动器电路。通过不必执行全局对准，大尺寸的背板(例如在尺寸上大于24英寸乘48英寸的背板)可方便地被组装，因为全局对准可能难以设计且执行起来昂贵。
在一些其它实施方式中，导电迹线可被制造(例如印刷)为导电互连层。导电互连层可与基板600和像素导体层500分开地产生，并在显示瓦片被组装时被组装在一起。
可替换地，可将导电迹线蚀刻或刻划到连续导电层上，类似于上面提到的驱动电极511-517的图案化。在一些实施方式中，导电材料的连续层可涂布在基板600的反面上。在将FPL叠层层压到驱动电极511-517上之后，可使用激光将导电迹线蚀刻到连续导电层内，使得每个导电迹线是电隔离的，但不足够切割到基板内以切穿或使它变得易碎。图7示出具有导电迹线701-707的示例性反面导体层700。导体层700可作为导电电路的印刷层或通过蚀刻到导电材料的连续层上来产生。在它通过蚀刻而产生的情况下，每个导电迹线的切割可包括用于驱动电极的通孔和在通孔周围的圆形结构，圆形结构增加在每个通孔周围的导电迹线的宽度以确保对那个驱动电极的连续性。与每个通孔的对准可使用摄像机视觉对准系统来完成以找到并对准每个通孔以定位导电迹线路径。导电迹线701-707可以预定的布局延伸，用于在不交叉的情况下将所有线从像素位置布线到一个聚集区域，其匹配待附着到装置的电子器件的焊盘间距。
对于导电织物设计，首先产生驱动电极和导电迹线的图案、然后将它们粘贴到基板上可能是方便的，根据显示应用的需要，基板可以是织物或膜。其它适当的基板材料包括PET、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、环烯烃、纸、织物、聚酰亚胺或聚碳酸酯等。
通常，可对上面所述的背板组装过程做出改变，同时仍然产生实质上在性能上可比较的背板。例如，卷对卷机器可用于组装根据本文提出的主题的背板。在一些实施方式中，可在包括都配备有摄像机视觉对准系统的激光切割/蚀刻台和XY绘图台的多个组装台处加工涂布有导电材料的基板的连续卷。这两个台可以是不同的单元或可以是单个组装台的部分(例如激光切割器和绘图机可以是XY门架系统的部分)。此外，卷对卷机器还可包括用于油墨FPL或其它材料的加热层压的、用于组装显示单元的台。至少因为导电迹线现在可以在卷对卷机器处被辐射固化(例如UV固化)，该布置可能是有利的，这通过不必使用常规加热干燥炉而节省生产时间和成本。
在另一实施方式中，可在导电材料的沉积之前以基板辊切割通孔，这允许使用所沉积的导电材料来填充通孔。以这种方式，可消除填充通孔的单独组装步骤，进一步减小了生产成本。
在又一实施方式中，可在将FPL层压到显示器叠层之前保持通孔未填充。导电迹线到基板的反面的随后分配可实际上实现通孔以提供在驱动电极和导电迹线之间的连接。
应认识到，可使用柔韧材料来产生上面提出的像素导体层、基板层和反面导体层，导致可弯曲或柔韧的显示瓦片。此外，电泳材料的柔韧性质和鲁棒性能够使显示瓦片不仅是柔韧的，而且能够具有多个曲率。图8A示出一个这样的柔韧显示瓦片800。这里所示的显示瓦片800可以是足够柔韧的以弯曲到半圆形状，其中可使用在工业中通常采用的柔韧材料来产生瓦片800的前电极804。像素导体层808、基板层810和反面导体层812都可由足够柔韧以支撑电泳显示材料层806的材料制造。显示瓦片800的弯曲形状产生相邻于反面导体层812的空间814，使得当被组装到与图2所示的安装结构类似的安装结构时，控制器设备(例如显示控制器或控制电路)可位于或容纳在那个空间814中，躲避视线并保持整体显示设备的整体紧凑性。
在图8B所示的另一实施方式中，柔韧显示瓦片802可包括多个曲率。显示瓦片802的多个层(例如前电极816、电泳材料层816、像素导体层820、基板层822和反面导体层824)可以是足够柔韧的以呈现各种曲率来适合设计者的需要。
图9示出类似于被组装到安装结构900上的在图8B中呈现的显示瓦片的柔韧显示瓦片908。如上面所讨论的安装结构900可包括具有用于提供至显示瓦片908的电连接的导电迹线的导电互连层904。印刷图形层902可位于互连层904和显示瓦片908之间用于绝缘。连接器906可用于将显示瓦片908连接到互连层904。连接器906为了柔韧性可具有短线，或可以是搭锁型连接器或在本工业中通常使用的任何连接器，使用户免除必须使用电缆来将单独的瓦片连接到安装结构。
从前文中，将看到，本发明提供用于平铺式显示系统或设备的廉价定制和快速周转制造的手段。本发明消除了对劳动力密集的定制电缆制造的需要，并极大地简化了安装过程。本文所述的主题还消除了对电缆管理的需要并提高了整个安装过程的美学。还减小了显示设备的总厚度，因为不再需要额外空间来使电缆在显示瓦片后面穿过。此外，本发明还允许瓦片不相邻于彼此而布置，因为电连接隐藏在印刷图形层后面。
对本领域中的技术人员来说显而易见的是，可在不偏离本发明的范围的情况下对上面所述的本发明的特定实施方式做出很多变化和修改。因此，整个前述描述应在示意性意义上而不是在限制性意义上被解释。

Claims (19)

1.一种形成图案化的电泳显示器的方法，包括：
提供耦合到导体层的基板；
用能量或粒子束图案化所述导体层以创建多个图案化的驱动电极；
提供包括前电极和显示层的前平面层压板(FPL)，所述显示层包括在流体中的封装的电泳颜料粒子；
将所述前平面层压板耦合到所述基板。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在与耦合到所述导体层的所述基板的一侧相对的所述基板的一侧上，将反面导体层耦合到所述基板层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板包括导电通孔并且所述反面导体在电压源和所述图案化的驱动电极之间形成导电迹线。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过图案化所述导体层，而不是图案化所述基板层来形成所述图案化的驱动电极。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过同时图案化所述导体层和所述基板层来形成所述图案化的驱动电极。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、环烯烃、纸、织物、聚酰亚胺或聚碳酸酯。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导体层包括氧化铟锡(ITO)、金、镍硼、碳、碳纳米管、石墨烯或聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。
8.一种图案化的电泳显示器，从上到下依次包括：
前电极，包括透明导体；
显示层，包括在流体中的封装的电泳颜料粒子；
通过用能量或粒子束图案化导体层而形成的多个图案化的驱动电极，其中所述前电极与两个或更多个图案化的驱动电极重叠；以及
基板层，耦合到所述导体层。
9.根据权利要求8所述的图案化的电泳显示器，还包括在与耦合到所述导体层的所述基板的一侧相对的所述基板的一侧上耦合到所述基板层的反面导体层。
10.根据权利要求9所述的图案化的电泳显示器，其中，所述基板层包括在所述多个图案化的驱动电极和所述反面导体层之间的通孔。
11.根据权利要求10所述的图案化的电泳显示器，其中，所述通孔填充有导电材料。
12.根据权利要求8所述的图案化的电泳显示器，其中，所述电泳颜料粒子和所述流体被封装在微囊体中。
13.根据权利要求8所述的图案化的电泳显示器，其中，所述电泳颜料粒子和所述流体被封装在微单元中。
14.根据权利要求8所述的图案化的电泳显示器，其中，所述电泳颜料粒子带电并且在电场的影响下移动通过所述流体以改变所述图案化的电泳显示器的外观。
15.根据权利要求8所述的图案化的电泳显示器，其中，通过在所述导体层耦合到所述基板层之后图案化所述导体层来形成所述图案化的驱动电极。
16.根据权利要求15所述的图案化的电泳显示器，其中，通过图案化所述导体层，而不是图案化所述基板层来形成所述图案化的驱动电极。
17.根据权利要求15所述的图案化的电泳显示器，其中，通过同时图案化所述导体层和所述基板层来形成所述图案化的驱动电极。
18.根据权利要求8所述的图案化的电泳显示器，其中，所述基板包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、环烯烃、纸、织物、聚酰亚胺或聚碳酸酯。
19.根据权利要求8所述的图案化的电泳显示器，其中，所述导体层包括氧化铟锡(ITO)、金、镍硼、碳、碳纳米管、石墨烯或聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。
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