CN114637153A - 可伸展的电光显示器 - Google Patents

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Abstract

可伸展的电光显示器包括导电材料层和层压到所述导电材料层的电泳介质。所述导电材料层还包括多个节点和连接所述多个节点中的第一和第二节点的可伸展的互连。还提供了制备可伸展的电光显示器的方法，其包括图案化导电材料层以限定多个节点和连接所述多个节点中的第一和第二节点的可伸展的互连，以及将电泳介质层层压到所述导电材料层。

Description

可伸展的电光显示器
本申请是优先权日为2016年5月31日、申请号为201780027046.4、名称为“可伸展的电光显示器”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年5月31日提交的美国临时申请62/343,775的优先权和权益，将其内容整体并入本文。
技术领域
本发明涉及电光显示器和相关的装置和方法。更具体地，一方面，本发明涉及可伸展的电光显示器。
背景技术
当应用于材料或显示器时，术语“电光”在本文中以其在成像领域中的常规含义使用，是指具有第一和第二显示状态的材料，所述第一和第二显示状态在至少一种光学性质上不同，通过向材料施加电场，所述材料从其第一显示状态变为其第二显示状态。虽然光学性质通常是人眼可感知的色彩，但它可以是另一种光学性质，如光学透射、反射、发光，或者在用于机器读取的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长的反射率变化意义上的伪色彩。
术语“灰色状态”在本文以其在成像领域中的常规含义使用，指像素的两种极端光学状态的中间状态，而并非一定意味着这两种极端状态之间的黑-白转换。例如，以下提到的若干伊英克(E Ink)的专利和公开的申请描述了电泳显示器，其中极端状态为白色和深蓝色，使得中间的“灰色状态”实际上将为淡蓝色。实际上，如已经提及的，光学状态的改变可以根本不是颜色改变。术语“黑色”和“白色”可在下文中用于指显示器的两种极端光学状态，且应被理解为一般包括极端光学状态，其并非严格的黑色与白色，例如上述的白色状态和深蓝色状态。在下文中可以使用术语“单色”来表示仅将像素驱动到其两个极端光学状态而没有介于中间的灰色状态的驱动方案。
术语“双稳态的”和“双稳态性”在本文以其在本领域中的常规含义使用，指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在至少一种光学性质上不同，并且使得在已经借助有限持续时间的寻址脉冲驱动任意给定元件以呈现其第一或第二显示状态后，在寻址脉冲已终止后，该状态将持续改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少若干倍，例如，至少4倍。第7,170,670号美国专利中显示，能显示灰阶的一些基于粒子的电泳显示器不仅在其极端的黑色和白色状态下稳定，而且在其中间灰色状态下也是稳定的，对于一些其他类型的电光显示器也是如此。尽管为了方便起见，术语“双稳态的”在本文可被用于涵盖双稳态和多稳态显示器两者，但这类显示器适合被称作“多稳态的”，而非双稳态的。
许多年来，一直是精心研究和开发的主题的一种类型电光显示器是基于粒子的电泳显示器，在该显示器中，多个带电粒子在电场影响下移动通过流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳态性以及低功耗的特性。不过，这些显示器的长期图像质量的问题妨碍了它们的广泛使用。例如，组成电泳显示器的粒子容易沉降，导致这些显示器的使用寿命不足。
许多授让给麻省理工学院(MIT)和伊英克公司或以它们的名义的专利和申请描述了各种用于封装的电泳介质和其他电光介质的技术。这种封装的介质包括许多小囊，每个小囊自身包括内相和围绕内相的囊壁，所述内相包含在流体介质中的电泳式移动的粒子。通常，囊自身被保持在聚合物粘合剂中，以形成位于两个电极之间的粘结层。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；参见例如第7,002,728和7,679,814号美国专利；
(b)囊、粘合剂和封装工艺；参见例如第6,922,276和7,411,719号美国专利；
(c)包含电光材料的膜和子组件；参见例如第6,825,829；6,982,178；7,236,292；7,443,571；7,513,813；7,561,324；7,636,191；7,649,666；7,728,811；7,729,039；7,791,782；7,839,564；7,843,621；7,843,624；8,034,209；8,068,272；8,077,381；8,177,942；8,390,301；8,482,835；8,786,929；8,830,553；8,854,721；和9,075,280号美国专利；和第2009/0109519；2009/0168067；2011/0164301；2014/0027044；2014/0115884；和2014/0340738号美国公开专利申请；
(d)用于显示器的背板、粘合层和其他辅助层以及方法；参见例如第7,116,318和7,535,624号美国专利；
(e)色彩形成和色彩调节；参见例如第7,075,502和7,839,564号美国专利；
(f)驱动显示器的方法；参见例如第7,012,600和7,453,445号美国专利；
(g)显示器的应用；参见例如第7,312,784和8,009,348号美国专利；和
(h)非电泳显示器，如第6,241,921；6,950,220；7,420,549；8,319,759；和8,994,705号美国专利；和第2012/0293858号美国公开专利申请中所描述的。
本文引用的所有专利和申请均通过引用整体并入。
许多上述专利和申请认识到，在封装的电泳介质中，围绕离散的微囊的壁可以被连续相替代，由此产生所谓的聚合物分散的电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的液滴以及聚合物材料的连续相，且这种聚合物分散的电泳显示器中离散的电泳流体的液滴可被视为囊或微囊，即使离散的囊膜与各个单一的液滴没有关联；参见例如上述第6,866,760号美国专利。因此，出于本申请的目的，这种聚合物分散的电泳介质被视为封装的电泳介质的子类别。
相关类型的电泳显示器为所谓的“微单元电泳显示器(microcellelectrophoretic display)”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体并不封装在微囊之中，而是保持在形成于载体介质，通常为聚合物膜中的多个空腔中。参见例如被授让给Sipix Imaging公司的第6,672,921和6,788,449号美国专利。
尽管电泳介质通常为不透明的(因为例如在很多电泳介质中，粒子基本阻挡了可见光透射通过显示器)，且以反射模式运行，许多电泳显示器可被制成以所谓的“快门模式”运行，在快门模式中，一种显示状态为基本上不透明的，而且一种显示状态为透光的。参见例如第5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971以及6,184,856号美国专利。类似于电泳显示器但依赖于电场强度的变化的介电电泳显示器可以以类似模式运行；参见第4,418,346号美国专利。其他类型的电光显示器也能够以快门模式运行。以快门模式运行的电光介质对于用于全色显示器的多层结构是有用的；在这种结构中，与显示器的观察面相邻的至少一层以快门模式运行从而暴露或隐藏更远离观察面的第二层。
三层电光显示器的制备通常涉及至少一次层压操作。例如，在上述若干MIT和伊英克专利和申请中，描述了用于制备封装的电泳显示器的方法，其中将包含在粘合剂中的囊的封装的电泳介质涂覆到包含氧化铟锡(ITO)的柔性基底或塑料膜上的类似的导电涂层(其充当最终显示器的一个电极)上，将囊/粘合剂涂层干燥以形成牢固地粘附到基底的电泳介质的粘附层。单独制备背板，其包含像素电极阵列和适当的导体布置以将像素电极连接到驱动电路。为了形成最终的显示器，使用层压粘合剂将其上具有囊/粘合剂层的基底层压到背板(通过用简单的保护层，如塑料膜替换背板，可以使用非常类似的工艺来制备可与触针或类似的可移动电极一起使用的电泳显示器，触针或其他可移动电极可以在简单的保护层，如塑料膜上滑动)。在这种方法的一个优选形式中，背板本身是柔性的，并且通过在塑料膜或其他柔性基底上印刷像素电极和导体来制备。通过该方法大规模制备显示器的公认的层压技术是使用层压粘合剂的辊层压。类似的制备技术可以用于其他类型的电光显示器。例如，微单元电泳介质或旋转双色元件介质可以以与封装电泳介质基本相同的方式层压到背板。
在某些应用中，可能需要可伸展的电光显示器；然而，常规的电光显示器包括一个或多个可能阻止显示器伸展的层，即使显示器是柔性的。例如，考虑到在电光层的任一侧上具有前电极和后电极的电光显示器，前电极和/或后电极可以由刚性且耐伸展的材料，如氧化铟锡(ITO)形成。通常，柔性显示器仅能够以单轴曲线弯曲，其与纸张可以弯曲的方式相同，因为伸展可能受到电光显示器内最受限制的层的限制。因此，需要既柔性又可伸展的电光显示器。
发明内容
本发明的一个方面提供了包括导电材料层和层压到所述导电材料层的电泳介质的电光显示器。所述导电材料层还可以包括多个节点和连接所述多个节点中的第一和第二节点的可伸展的互连。
在本发明的另一方面，一种制备电光显示器的方法包括：图案化导电材料层以限定多个节点和连接所述多个节点中的第一和第二节点的可伸展的互连，以及将电泳介质层层压到所述导电材料层。
考虑到以下描述，本发明的这些和其他方面将是显而易见的。
附图说明
将参考以下附图描述本申请的各个方面和实施方案。应该理解的是，附图不一定按比例绘制。附图仅以实例而不是限制的方式描述根据本发明构思的一个或多个实施方式。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。
图1是电光显示器的实例的横截面图。
图2是示出用于形成能够符合具有复合曲线的形状的显示器的示例性方法的示意图。
图3A是示出被结构化成在一个或多个方向上伸展的示例性显示层的示意图。
图3B是示出具有图3A中所示的显示层的显示器的示例性横截面视图的示意图。
图3C是示出图3A中所示的显示层的伸展状态的示意图。
图4是示出根据非限制性实施方案被结构化成在一个或多个方向上伸展的示例性显示层的示意图。
图5是示出根据非限制性实施方案被结构化成在一个或多个方向上伸展的示例性显示层的示意图。
图6A是示出根据非限制性实施方案被结构化成在一个或多个方向上伸展的示例性显示层的示意图。
图6B是图6A的示意图的放大版本。
具体实施方式
在以下详述中，通过实例阐述了许多具体细节，以提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实践本教导。
总体上参照附图，本发明的各个实施方案提供了电光显示器，其包括具有多个节点区域(在本文中也简称为“节点”)的层，所述层具有在至少两个节点之间的可伸展的互连。尽管该层的材料可以是不可伸展的或具有有限的可伸展性质，但是可伸展的互连的形状可以实现层的延伸。可伸展的互连可以是蛇形的、卷绕的、锯齿形的、弯曲的或其他形状，使得它可以在适当地操纵时膨胀和收缩。以这种方式，可以通过操纵(例如，拉动)显示器来改变由可伸展的互连连接的节点之间的距离。当节点被拉开时，蛇形互连将旋转并弯曲。显示器的柔性和可伸展性可以使得显示器符合各种形状，包括具有一种或多种复合曲线的形状。在一些实施方案中，电光显示器是电泳显示器，并且具有节点和可伸展的互连的层是显示器的电极。
显示器的各种特征可以有助于它们用于有益目的，如在建筑显示器和可穿戴显示器中。一个这样的特征是显示器在一个或多个方向上伸展的能力。虽然显示器的柔性涉及显示器弯曲的能力，但显示器的可伸展的特性包括显示器伸长和延伸以覆盖更多表面区域的能力。显示器的柔性与其伸展能力相结合，使显示器弯曲和/或符合三维形状。可以通过构造显示器来形成可伸展的显示器，以使显示器的部分被配置成伸展。显示器的其他部分可以作为通过可伸展的互连连接的节点保持连续。通过延伸互连，可以增加相邻节点之间的距离，使得显示器表面所占据的面积增加。在一些实施方案中，可伸展的互连和显示器的柔性使得显示器符合具有一种或多种复合曲线的形状。另一个特征涉及设计和结构化电光显示器以在显示器的一个或多个层中包括可伸展的互连的能力。可以使用任何合适的技术(例如，用激光切割器或剪刀切割)将电光显示器层结构化成可伸展的。该技术的分辨率可以决定节点和可伸展的互连的尺寸。另一个特征涉及通过使用驱动信号来创建颜色、图案或其他视觉效果来控制电光显示器的能力。
本申请的多个方面涉及将电光显示器设计和结构化成可伸展的的方式。电光显示器可以包括在前电极和后电极之间的电光介质。在一些实施方案中，电光显示器可以具有分段电极，并且在其他实施方案中，电光显示器可以被配置成具有有源矩阵像素。申请人已经意识到，在电光显示器中使用的材料的性质可能限制显示器伸展的能力，从而限制了电光显示器可以形成的形状类型。因此，本申请的一些方面提供了具有可伸展的互连部分的一个或多个电光显示器层，其可以改善显示器伸展和符合不同形状的能力。在一些实施方案中，互连可以成形为当互连伸长到伸展状态时减小显示层中材料的应变。在一些实施方案中，可伸展的互连的宽度沿着可伸展的互连的长度可以具有基本均匀的尺寸。另外，可伸展的互连可以被结构化以增加显示器的有效区域，同时仍然为显示器提供可伸展的能力。
现在将在下文详细描述上述各个方面以及其他方面。应当理解，这些方面可以单独、一起或者以两种或更多种的任何组合使用，只要它们不相互排斥。
在一些实施方案中，可伸展的显示器可以是电泳显示器。图1中示出了示例性电泳显示器构造的横截面视图。显示器100包括电泳介质层101，该电泳介质层101可以包括多个囊104，该囊104具有悬浮流体和悬浮在该流体中的电泳粒子106。电泳介质层101在电极102和电极110之间。电泳粒子106可以是带电的并且响应由电极102和电极110产生的电场差。合适的电泳介质层的实例描述于第6,982,178号和第7,513,813号美国专利。在一些实施方案中，电泳介质层可以比显示器中的其他层，如电极102和电极110相对更可伸展，并且可以通过结构化其他层以包括可伸展的互连来形成可伸展的显示器。以这种方式，显示器的所有层都可以实现伸展。
提及两个电极时可以基于显示器的观看面来描述。例如，如果显示器100接近电极102的表面是观看面，则电极102可以被称为前电极，并且电极110可以被称为后电极。电极102和/或电极110可以是光学上透明的。电极102可以是电泳介质层101的一侧上的单个共用透明电极，其延伸显示器的长度。电极110位于电泳介质层101的与电极102相对的一侧。在一些实施方案中，电极110也可以是像电极102那样的共用电极，延伸显示器100的长度。供选择地，电极110可以经像素化以限定显示器的像素。
显示器100还包括电压源108，其耦合到电极102和110并且被配置成向那些电极提供驱动信号。提供的电压随后在电极102和110之间产生电场。因此，电泳介质层101所经历的电场可以通过改变施加到电极102和110的电压来控制，并且在那些电极中的一个或两个被像素化的情况下，改变施加到期望像素的电压可以提供对显示器像素的控制。电泳介质层101内的粒子106可以响应由电极102和110之间的电压差产生的施加电场而在其相应的囊104内移动。
即使形成电极的材料本身不是明显可伸展的，电极102和/或110也可以被结构化成包括可伸展的互连，为显示器100提供可伸展的能力。例如，电极102和/或电极110可以由氧化铟锡(ITO)形成，其具有有限的伸展性质，但是通过构造电极102和/或110以具有可伸展的互连，可以提高电极102和/或110的伸展性质。另外，电极102和/或电极110可以是柔性的，为显示器100提供柔性。例如，在适当的薄尺寸下，ITO可以是柔性的。因此，在一些实施方案中，电极102和/或电极110可以是ITO的薄层。在这种情况下，ITO可以小于例如15密耳，小于10密耳，或者是在那些范围内的任何值，或者在需要柔性显示器的那些情况下提供期望柔性的任何其他值。在其中电极102代表显示器100的观看侧的那些情况下，使用ITO作为电极102可以是有益的，因为ITO电极可以是透明的。另外，其他电极材料可以用作替代物。
电极102和/或电极110可以各自任选地形成在基底上，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的基底上。这样的基底可以是透明的，因此不对显示器100的显示性能产生负面影响。与电极102和110本身一样，用于电极的任何基底可以由材料形成，并且与提供期望的伸展能力的可伸展的互连一起结构化。与以上针对电极102和110列出的尺寸类似的尺寸可以用于任何基底，以提供期望的显示器柔性。为了便于说明，在图1中未单独示出基底。
虽然图1示出了微囊型电泳显示器，但是根据本申请中描述的技术，可以使用各种类型的显示器。通常，包括微囊型电泳显示器、微单元型电泳显示器和聚合物分散电泳图像显示器(PDEPID)的电光显示器可以利用本申请的多个方面。此外，虽然电泳显示器代表根据本申请的多个方面的合适类型的显示器，但是其他类型的显示器也可以利用本申请的一个或多个方面。例如，Gyricon显示器，电致变色显示器和聚合物分散液晶显示器(PDLCD)也可以利用本申请的多个方面。
本文所述的电光显示器可以具有任何合适的尺寸，并且在一些实施方案中可以是小的。例如，显示器100在至少一些实施方案中可以是小的，这可以有助于其柔性性质。例如，电极102和电极110中的每一个可以在1密耳(千分之一英寸)至10密耳之间，如每个5密耳，或者在0.1mm至0.5mm之间。电泳介质层可以在0.5密耳至5密耳之间，如1密耳，或者在约0.03mm至0.06mm之间。因此，在一些实施方案中，显示器100可具有约10-15密耳，或约0.2mm至0.4mm的总厚度。列出的尺寸实例是非限制性的，因为可以使用其他尺寸。
如上所述，电泳显示器中的一些层或所有层可以被结构化成具有可伸展的互连。由于连续层可能限制显示器的整体伸展性质，因此将层结构化成具有可伸展的互连可以改善显示器伸展的能力。在一些实施方案中，形成显示器层的材料可以是相对不可伸展的，但是该层可以被结构化成具有可伸展的互连，例如通过层的合适的图案化。可伸展的电极层(例如，由ITO形成并且适当地图案化的电极层)可以被结构化成具有通过可伸展的互连连接的节点，而显示器的其他层，如电泳介质层是连续的。在一些实施方案中，不可伸展的基底材料(例如，PET)可以被结构化成显示层，以具有通过可伸展的互连连接的节点。在一些实施方案中，显示器中的所有层可以被配置成具有通过可伸展的互连连接的节点。这样的显示器可以具有穿过显示器的所有层的开口，使得显示器用于显示器中的开口是期望的目的，包括可穿戴显示器的应用，其中显示器由人穿戴并且开口提供空气和水分的通道，实现类似于织物的透气性。在一些实施方案中，显示器可以包括弹性体，如弹性体膜层。弹性体可以为显示器提供机械结构和/或保护具有可伸展的互连的一个或多个层的结构化。弹性体可以任选地通过掺入散射填料或弹性体层的纹理表面而在光学上模糊，以隐藏限定互连的切割线，这可以改善电光显示器的可读性。本申请的多个方面涉及将显示层结构化成可伸展的并形成本文所述类型的可伸展的显示器的方式。图2示出了根据本申请的多个方面的用于形成可伸展的显示器的示例性方法200。方法200开始于结构化电光显示器的一个或多个层，以具有任何合适的节点和可伸展的互连的配置的操作202，其实例在图3A、3C和4中示出，并在以下详细描述。在一些实施方案中，可伸展的互连被配置为当力施加到结构化层和/或具有结构化层的显示器时变形，而节点是结构化层的连续区域并且在力的作用下具有有限的变形能力。在一些实施方案中，节点被配置为变形。节点具有至少一个互连；优选地，至少三个互连。节点的形状和互连(多个互连)的位置可以取决于显示器需要伸展的程度以及伸展的方向。节点提供多个互连之间的电和机械连接。在每个节点上具有多个互连提供对互连失效的容错性。例如，如果互连失效，则失效互连的任一侧上的具有与其他互连的连接的节点将继续由其余互连驱动并支撑。最可能的是，仅导体(例如ITO)将破裂并且支撑材料(例如PET)仍将连接并且电光层仍将起作用。因为互连的两端仍将电连接到节点，所述节点仍然电连接到显示器的其余部分，甚至破裂的互连也将继续起作用。换言之，有效区域将不会有损失。
可以使用任何合适的节点和可伸展的互连的尺寸。在一些实施方案中，结构化层的互连可以被结构化成在结构化层伸展时提供均匀的变形。节点和互连区域都可以具有类似的横截面材料组成，并且互连变形的能力主要基于互连的形状。该层可以是电极层、电泳介质层和/或基底层。该层最初可以形成为连续层，并且可以通过去除该层的部分而结构化成具有节点和可伸展的互连。可以使用用于去除显示层的部分的任何合适的技术(多种技术)，如激光切割，使用剪刀，或使用其他切割工具。当结构化成可伸展的层是电光介质层时，例如其中具有一个或多个开口或图案，任选的阻挡层或保护片或边缘密封件可以应用于显示器以阻止水分进入和/或防止电光材料从显示器泄漏。这种密封件的实例描述于第7,649,674号美国专利。
通过将显示器的多个层附着在一起，可以在操作204中形成电光显示器。可以通过将两个电极(前电极和后电极)与在其间的电光层层压在一起来制造电光显示器。例如，前电极和电光层可以彼此附着，构成前板层压材料，并且可以具有背衬层压粘合剂，其附着有剥离片。可以去除剥离片并使前板层压材料附着到后电极。在一些实施方案中，可以使用卷到卷工艺，其中前电极和电光层被卷到后电极上。这种类型的处理的实例描述于第6,982,178号和第7,513,813号美国专利中。这些技术可用于制备显示器，如图1的显示器100。可以使用用于制备显示器的替代方法。用于构造有源矩阵像素显示器的技术可用于形成具有作为后电极的分段电极的电光显示器。
操作204的结果是可伸展的电光显示器。如前所述，可伸展的电光显示器可以包括：一个或多个层(例如，电极)，其被结构化(例如，图案化)从而在即使由具有相对低的固有伸展能力的材料(多种材料)形成的情况下显示伸展能力；和显示相对高的伸展能力的一个或多个层(例如，电光介质层)。
可伸展的显示器的一个或多个单层可以耦合到驱动电路。根据本申请的方面，单个显示器上的电连接区域可以使用任何合适的技术耦合到驱动电路，如通过焊接、导电胶、销连接和/或其他类型的电连接。一些实施方案可以使用铆钉连接，所述铆钉连接通过将导电连接器插入通过在两个电极和显示器的电光层中的开口而形成。在这样的实施方案中，连接器可以定位成机械接触和电接触两个电极中的一个。在一些实施方案中，容纳用于在复合显示器中的一个或多个电光显示器的驱动电路的印刷电路板(PCB)耦合到一个或多个显示器的电极。因此，如前所述，可以提供对可伸展的显示器的单个电光显示器的控制。
所得到的可伸展的显示器可以符合具有一种或多种复合曲线的形状。当显示器符合形状时，连接两个节点的可伸展的互连可以从未伸展或松弛状态伸展到伸展状态。可伸展的互连的尺寸可以确定可伸展的互连的伸展程度。具有可伸展的互连的层的材料性质也可以确定伸展程度。在一些实施方案中，互连的尺寸可以被配置成当互连伸长到伸展状态时减小互连的某些区域处的应变。可伸展的互连的长度可以从未伸展状态伸长到伸展状态，从而增加两个节点之间的距离。以这种方式，显示器的区域可以从未伸展状态伸展以符合形状。处于伸展状态的显示器可以比处于未伸展状态的显示器覆盖更大的表面区域。类似地，当伸展以符合形状的显示器恢复到未伸展状态时，显示器的伸展区域可以收缩成较不伸展的状态或松弛状态。互连优选为3mm宽，但是根据可伸展的显示器的尺寸和应用，可以小至1mm宽或大至10mm宽或甚至更宽。宽度的范围下限受到所应用的切割技术的限制。例如，大多数激光切割通常具有1mm特征宽度的实际限制。宽度的范围上限受到将被拉伸的部分的表面曲率的限制。较小的曲率将需要更精细的节点和互连。互连的长度将决定显示器可以伸展的程度。
应当理解，符合显示器并将显示器耦合到驱动电路的顺序不限于在符合显示器之前耦合显示器，并且一些实施方案包括在将显示器耦合到驱动电路之前，使显示器符合具有一种或多种复合曲线的形状。可以采用节点和可伸展的互连的任何合适布置来结构化一个或多个层，以实现所得显示器的期望的可伸展特性。图3A示出了电光显示器的层300，其具有节点302a-302d和标记的互连304a-304f以及其他未标记的互连的示例性布置。具有层300的显示器可以通过延伸可伸展的互连的至少一部分而在一个或多个方向上伸展。层300可以是电极层，如电极102和110，和/或基底层。在一些实施方案中，显示器可以包括具有类似节点和互连的结构的多个层，使得开口存在于显示器中。
显示器的有效区域可以由其中结构化电极层具有电极材料的连续部分的显示器的区域限定。对于具有结构化电极层的显示器，如具有层300的布置的显示器，结构化电极层的节点和互连的配置可以限定显示器的有效表面区域，因为电极层的连续部分驱动电泳介质。由于这样的电极层不是连续的，所以存在节点或互连的电极层的部分可以形成有效的显示器区域。电极层的开口，如缺少电极层材料的区域产生显示器的无效区域，因为不存在电极层来驱动电泳材料。可以用节点和互连来图案化电极层以实现显示器的合适的有效区域。在一些实施方案中，节点和互连的配置可以提供足够的显示器有效区域，使得无效区域对于显示器的观看者来说是不明显的。优选地，当未伸展时，显示器的有效区域将至少为85％。更优选地，当未伸展时，显示器的有效区域将为至少95％。最优选地，显示器是100％或几乎100％有效的。在一些应用中，有效区域的量不太重要，并且约85％或更小的有效区域是可接受的。显示器的无效区域可以包括任何顶板连接以及节点和互连之间的切口的宽度。激光切割是优选的切割方法，其切口宽度约为0.1mm，这有助于显示器的无效区域。
图3B是图3中的具有结构化为层300的电极层306的显示器沿线A-A'的横截面视图。电极层306具有作为节点302d和302c的电极材料的连续部分以及形成可伸展的互连304c、304e和304f的部分。在该示例性实施方案中，电极层310是连续的，如图3B所示。电泳介质层308位于电极层306和310之间。由于显示器通过施加跨电泳介质层308的电压来控制，因此图3B中所示的显示器的有效区域是存在电极层306的部分的地方。虽然图3B示出了具有节点和互连的一个结构化电极层，但是显示器中的其他层可以具有类似的结构化。在一些实施方案中，电极306和310二者可以适当地结构化以向显示器提供伸展能力。当用于两个电极层的材料具有受限的伸展性质时，这种实施方式可能是合适的。在一些实施方案中，电泳层308和电极层306和310可以结构化为具有节点和可伸展的互连，这对于显示器既能够伸展又能够允许湿气和空气穿过的应用，例如在可穿戴显示器应用中是理想的。
可以在层300内图案化节点以具有任何合适的放置、间隔和形状。为简单起见，图3A中仅示出了四个节点，但是在实践中，显示层可以具有更多(例如，大于10个节点，大于100个节点，大于1,000个节点，10至500个节点，或者在这样的范围内的任何数量或数量范围)。节点可以均匀地定位在例如阵列中，但是其他布置也是可能的。在一个实施方案中，节点可以布置在电光显示器的背板上，以提供可以在其上定位精密有源组件，如晶体管和存储电容器的区域。
在图3A中，节点302a-302d呈正方形布置并通过互连304a-304d连接，然而，根据所得显示器的期望特性，节点和互连的其他布置可能是合适的。尽管节点302a-302d被成形为正方形，但节点可具有任何合适的形状和/或尺寸。两个节点之间的间隔可以由连接两个节点的互连的尺寸来配置。例如，互连304a的长度L1限定节点302a和302b之间的距离，并且互连304d的长度L2限定节点302a和302d之间的距离。
可以在层300内对互连图案化以具有任何合适的放置和形状。虽然图3A中示出了一种形状，但是互连可以被结构化成具有任何合适的形状，如蛇形的、卷绕的、锯齿形的、弯曲的，或以另外的方式成形，使得具有互连的层在适当操纵时可以膨胀和收缩。可以基于所得到的显示器的应用来选择节点和可伸展的互连的形状和/或尺寸。可伸展的互连可以延伸的程度可以取决于互连材料的宽度和互连形状的横向尺寸。作为实例，图3A示出了互连304a的宽度w和横向尺寸d。对于互连，宽度和/或尺寸可以变化以向互连提供期望的伸展量。蛇形互连的横向距离和宽度决定了将在不损坏电光显示器的情况下实现的节点之间的延伸量。通常，横向距离越长，可能的延伸越大，因为变形在更长的路径上扩展。
可以基于层300的材料性质来选择互连的尺寸和形状，以减少沿着互连的点处的应变量。在一些实施方案中，可以通过改变宽度和/或横向尺寸来实现在互连的长度上的均匀变形，以减少可能限制互连伸长的互连内的区域。在一些实施方案中，显示器的电极层可以构造为具有节点和互连，以实现具有用于显示器的伸展程度的有效表面区域的量。通常，显示器的可伸展的部分可以在多于一个轴上移动并且可以沿多个平面移动。
节点之间的相对距离可以通过伸展一个或多个互连而变化。图3C是沿着x方向伸展的层300的伸展状态。互连304a和304c是伸长的，并且与图3A中所示的在互连304a和304c之间具有长度L1的层300的不太伸展的状态或松弛状态相比，在图3C所示的伸展状态下沿x方向具有更大的长度L3。通过在x方向上伸展并延伸互连304a，节点302a和302b之间的距离在伸展状态(图3C)下比在未伸展状态(图3A)下更大。结构化层可以不均匀地伸展，使得一些互连从松弛状态伸长，并且一些互连保持在松弛状态。以这种方式，层或具有结构化层的显示器的伸展状态可以包括没有或具有有限伸展的一个或多个互连，如图3C中所示的互连304d。由于在图3C描绘的伸展状态下沿y-方向具有有限的伸展或没有伸展，因此互连304d具有长度L4，其类似于当层300处于松弛状态时的长度L2。
图4是显示器的层400的节点402a-402e和可伸展的互连(一些标记为404a-404d)的另一示例性布置。如图4所示，节点402e连接到互连404a-404d的中心部分。这样的布置可以增加层400中剩余的材料量，并且对于某些显示器应用可能是期望的。作为实例，配置成具有层400的布置的电极层可以制备具有期望量的有效表面区域的显示器，因为电极层的表面区域驱动显示器中的电泳介质。显示器的有效区域可以由显示器的区域限定，其中结构化的电极层具有电极材料的连续部分。
图5是通过可伸展的互连彼此连接以形成显示器层的节点的示例性布置。如所显示的，深黑色波浪线表示切割线，其形成可伸展的互连，而浅灰色线仅表示六边形节点。如图5所示，节点布置在六边形区域的图案内，其中可伸展的互连连接相邻的节点。节点502a连接到可伸展的互连504a-504f，其围绕节点502a径向布置。连接到节点502a的可伸展的互连504c和504f也连接到与节点502a相邻的节点。例如，可伸展的互连504c连接到节点502a和502b二者，并且可伸展的互连504f连接到节点502a和节点502c二者。以这种方式，显示器的有效区域可以由节点和连接节点的可伸展的互连限定。
图6A是连接到可变形节点的互连的示例性布置。如所显示的，深黑色线表示切割线并限定节点(方形)602a、602b、602c和602d；浅灰色线也表示切割线，并限定连接到相邻节点的节点602a的互连604a、604b、604c和604d。
图6B是图6A的放大版本。节点602a、602b、602c和602d是相邻的节点，并且每个节点具有四个互连。一些互连标记为604a-604g。当显示器伸展时，互连(即604a-604g)保持相当直，并且节点602a-602d扭曲以主要沿Z轴伸展显示器。尽管形成互连604a-604g的切割线被示出为均匀的平行线，但是切割线之间的间隔和切割线的相对长度可以根据最终显示器的期望的伸展能力和/或柔性而变化。例如，更紧密地接近深黑色切割线的浅灰色切割线可以比距离深黑色切割线相对更远的浅灰色切割线以更近的间隔在一起。这将在节点的中心区域中提供比节点的外围更多的有效区域。
已经如此描述了本申请的技术的若干方面和实施方案，应当理解，本领域普通技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在落入本申请中所描述的技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文所述的一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，并且每个这样的变化和/或修改被视为在本文所描述的实施方案的范围内。本领域技术人员将认识到或者能够仅使用常规实验确定本文所述的具体实施方案的许多等同方案。因此，应该理解的是，前述实施方案仅以实例的方式提供，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本发明的实施方案可以以不同于具体描述的方式实施。此外，如果特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，则两种或更多种这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合包含在本公开内容的范围内。

Claims (9)

1.一种柔性和可伸展的电光显示器，其包括：
前电极，其包括贯穿所述前电极的多个切口；
后电极，其包括贯穿所述后电极的多个切口；
位于所述前电极和后电极之间的电泳介质，其包括悬浮流体和悬浮在该悬浮流体中的电泳粒子；和
其中贯穿所述前电极的多个切口和贯穿所述后电极的多个切口形成具有电连接的多个节点，以使得所述柔性和可伸展的电光显示器能符合三维形状。
2.如权利要求1所述的柔性和可伸展的电光显示器，其还包括电压源，所述电压源耦合到所述前电极和后电极并且被配置成向前电极和后电极提供驱动信号，从而产生使所述电泳粒子在所述悬浮流体中移动的电场。
3.如权利要求1所述的柔性和可伸展的电光显示器，其中，所述前电极或后电极中的切口具有直线形状，但不将所述前电极或后电极一分为二。
4.如权利要求1所述的柔性和可伸展的电光显示器，其中，所述前电极或后电极中的切口具有正弦曲线形状，但不将所述前电极或后电极一分为二。
5.如权利要求1所述的柔性和可伸展的电光显示器，其中，所述柔性和可伸展的电光显示器能符合具有至少一种复合曲线的形状。
6.如权利要求1所述的柔性和可伸展的电光显示器，其还包括附着到所述柔性和可伸展的电光显示器的表面，并且被配置成向该电光显示器提供机械支撑的弹性体膜。
7.如权利要求1所述的柔性和可伸展的电光显示器，其中贯穿所述前电极的切口或贯穿所述后电极的切口是用激光形成的。
8.如权利要求7所述的柔性和可伸展的电光显示器，其中贯穿所述前电极的切口之间的互连区域或贯穿所述后电极的切口之间的互连区域为1mm宽至10mm宽之间。
9.如权利要求1所述的柔性和可伸展的电光显示器，其中所述前电极和后电极各自为0.025mm厚至0.25mm厚之间。
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