TWI782727B - 具有外表面電性連接的前板積層體 - Google Patents

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Abstract

一種具有內表面、與該內表面相對的外表面、和複數個貫穿孔的透光基板。當與諸如銦錫氧化物(ITO)的透光導電材料耦合時，該基板便在可在電光顯示器中用作頂部電極的透光導電層與在該透光基板的該外表面上的接觸點之間提供電性連接。據此，該透光基板可為電光顯示器，特別是可能需要被切割或組裝在場域(field)內的大型裝置，提供較簡單的電性連接。此外，具有數十至數百個電性接點的備援(redundancy)將使裝置因損壞的電性連接而導致無法運作的風險降到最低。

Description

具有外表面電性連接的前板積層體
[相關專利申請案]
本申請案主張在2020年10月2日提出申請的美國臨時專利申請案No.63/086,695的優先權。本文所揭露的全部專利和專利公告案係以參照的方式將其全部內容併入本文。
本發明係關於前板積層體、製造該積層體的製程(process)和由該積層體所形成的電光顯示器。更具體而言，在一個態樣中，本發明係關於具有基板的前板積層體，該基板包含分散在連續部中的散佈部(interspersed portion)。該散佈部包含在該前板積層體的導電層與該基板的該外表面上的接觸點(contact spots)之間形成電性連接的導電材料。
作為應用於材料或者顯示器的術語“電光”，在本文中使用的是其在成像領域中的常規含義，係指具有第一和第二顯示狀態的材料，該第一和第二顯示狀態係至少一個光學性質不同，藉由向該材料施加電場使該材料從其第一顯示狀態轉變成其第二顯示狀態。雖然該光學性質通常是人眼可感覺到的顏色，但也可以是其他光學性質，諸如光學透射、反射、發光或在欲用於機器讀取的顯示的情況下，是在可見光範圍之外的電磁波長的反射變化的意義上的偽色(pseudo-color)。
已知有多種電光顯示器。一種電光顯示器係如記載在例如美國專利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和6,147,791中的旋轉雙色構件型(rotating bichromal member type)(雖然這種顯示器經常被稱為“旋轉雙色球”顯示器，但是由於在上述一些專利中旋轉構件並非球狀，所以術語“旋轉雙色構件”因更加準確而較佳)。這種顯示器使用大量具有帶有不同光學特徵的兩個以上部分的小本體(small bodies)(通常是球狀或圓柱狀)、及內部偶極子(internal dipole)。這些本體(bodies)係懸浮在基質(matrix)中的充滿液體的液泡(vacuoles)內，該液泡係充滿液體以便該等體能自由旋轉。該顯示器的外觀係藉由以下方式改變：向其施加電場，從而將該等本體旋轉到各種位置而改變透過觀看表面所看到的該等本體的部分。
另一種電光顯示器使用電致變色介質，例如奈米變色薄膜(nanochromic film)形式的電致變色介質，其包括至少部分由半導電金屬氧化物形成的電極、及複數個附著在該電極的能夠可逆變色的染料分子；可參見例如O’Regan, B.等人，Nature 1991, 353, 737；和Wood, D., Information Display, 18(3), 24(2002年3月)。亦可參見Bach, U.等人,Adv. Mater., 2002, 14(11), 845。例如在美國專利No. 6,301,038、6,870,657、和6,950,220中也記載了這種奈米變色薄膜。這種介質通常也是雙穩態。
另一種電光顯示器係由Philips開發的並在Hayes, R.A.等人的“基於電潤濕的視訊速度電子紙(Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting)”，Nature, 425, 383-385(2003)中記載的電潤濕顯示器。美國專利No.7,420,549中指出這樣的電潤濕顯示器能夠被製成雙穩態。其他知名的電光顯示材料包含液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體顯示器(OLED)、發光二極體(LED)、及微/迷你LED。
作為多年來大量研究和開發主題的一種電光顯示器，係基於粒子的電泳顯示器，其中，複數個帶電粒子在電場的影響下穿過流體移動。當與液晶顯示器相比時，電泳顯示器能夠具有以下屬性：良好的亮度和對比度、廣視角、狀態雙穩定性、和低功耗。
大量轉讓給麻省理工學院(MIT)、E Ink公司、E Ink加州股份有限公司和相關公司或是在其名下的專利和申請案記載用於封裝的電泳介質和微胞電泳介質和其他電光介質的各種技術。封裝的電泳介質包括大量的小囊，每一個小囊本身包括內部相和圍繞該內部相的囊壁，該內部相在流體介質中含有可電泳移動的粒子。通常，該等囊本身係保持在聚合黏結劑(binder)中以形成位於兩電極之間的黏附層(coherent layer)。在微胞電泳顯示器中，該等帶電粒子和該流體未被封裝在微囊內，取而代之的是保留在形成在載體介質(通常是聚合薄膜)內的複數個凹部(cavities)內。記載在這些專利和申請案中的該等技術包含： (a)電泳粒子、流體和流體添加劑；參見例如美國專利No.7,002,728和7,679,814； (b)囊、黏結劑和封裝製程；參見例如美國專利No.6,922,276和7,411,719； (c)微胞結構、壁材料、和形成微胞的方法；參見例如美國專利No.7,072,095和9,279,906； (d)用於填充和密封微胞的方法；參見例如美國專利No.7,144,942和7,715,088； (e)含有電光材料的薄膜和子組件(sub-assemblies)；參見例如美國專利No.6,982,178和7,839,564； (f)用於顯示器中的背板、黏合劑層(adhesive layer)和其他輔助層以及方法；參見例如美國專利No.7,116,318和7,535,624； (g)顏色形成和顏色調節；參見例如美國專利No.7,075,502和7,839,564； (h)用於驅動顯示器的方法；參見例如美國專利No.7,012,600和7,453,445； (i)顯示器的應用；參見例如美國專利No.7,312,784和8,009,348；以及 (j)非電泳顯示器，如在美國專利No.6,241,921和2015/0277160中所記載；和顯示器以外的封裝和微胞技術的應用；參見例如美國專利申請案公開No.2015/0005720和2016/0012710。
許多前述專利和申請案認識到在封裝的電泳介質中圍繞該等離散的微囊的該等壁能由連續相取代，由此產生所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中該電泳介質包括複數個離散的電泳流體液滴和連續相的聚合材料，而且即使沒有與每個單獨的液滴相結合的離散的囊膜，也可以將在這樣的聚合物分散型電泳顯示器內的離散的電泳流體液滴視為囊或微囊；參見例如前述美國專利No.6,866,760。因此，基於本申請案的目的，將這樣的聚合物分散型電泳介質視為封裝的電泳介質的子類。
封裝的電泳顯示器通常不會遇到傳統電泳裝置的聚集和沉降失效模式，並且提供另外的優點，諸如能夠將該顯示器印刷或塗布在很多種柔性和剛性基板上。(使用該詞彙“印刷”係意在包含印刷和塗布的全部形式，包含但不限於：諸如補釘模塗布(patch die coating)的預先計量式塗布、狹縫或擠出塗布、滑動或層疊塗布、簾式淋塗；諸如輥上刮刀式塗布(knife over roll coating)、正向和逆向輥塗布的輥塗布；凹版式塗布；浸漬塗布；噴灑塗布；彎月面塗布；旋轉塗布；刷塗；氣刀塗布；絲網印刷製程；靜電印刷製程；熱印刷製程；噴墨印刷製程；電泳沉積(參見美國專利No.7,339,715；及其他類似技術)。因此，所產生的顯示器可以是柔性的。另外，因為能夠使用多種方法來印刷該顯示器介質，因此能夠便宜地製造該顯示器本身。也可以將其他類型的電光介質用於本發明的實施例中。
電光顯示器一般包括電光介質層和至少兩個配置在該電光介質的相反側上的其他層，這兩層中的一個係電極層。在這樣的顯示器中，大多數是兩層皆為電極層，且將該等電極層中的一個或兩個圖案化以界定該顯示器的像素。例如，可將其中一個電極層圖案化為長列電極而將另一個圖案化為與該列電極正交延伸的長行電極，該等像素係由該列電極和行電極的相交所界定。或者更常見的是，其中一個電極層具有單一的連續電極形式而將另一個電極層圖案化為像素電極矩陣，每一個像素電極界定該顯示器的一個像素。在另一種意在與和顯示器分開的觸針(stylus)、印字頭或類似的可移動電極一起使用的電光顯示器中，多層中只有鄰接該電光層的那一層包括電極，在該電光層的相反側上的層通常是意在防止該可移動電極損害該電光層的保護層。
三層式電光顯示器的製造一般涉及至少一個積層作業。例如，在數件前述MIT和E Ink專利和申請案中，記載用於製造封裝的電泳顯示器的製程，其中將黏結劑中的包括囊的封裝的電泳介質塗布在透光導電層上，該透光導電層係作為該最終顯示器的頂部電極層並繼而施加於透光基板。接著將該囊/黏結劑塗層乾燥而形成緊密地附著於該導電層的該電泳介質的黏附層，以提供為了方便起見而在下文被稱為“前板積層體”或“FPL”的製品。
另外製備背板，該背板含有像素電極陣列和適當的導體配置以將該像素電極連接至驅動電路。為了形成該最終顯示器，使用積層黏合劑將該FPL積層於該背板。(能夠使用非常類似的製程來製備可與觸針或類似的可移動電極一起使用的電泳顯示器，其係藉由以諸如塑膠薄膜的簡單保護層取代該背板，該觸針或其他可移動電極能夠在該保護層上滑動)。在這樣的製程的一個示範性形式中，該背板本身係柔性的且藉由將該像素電極和導體印刷在塑膠薄膜或其他柔性基板上來製備。利用此製程量產顯示器用的慣用的積層技術係使用積層黏合劑的輥積層。能夠與其他類型的電光顯示器一起使用類似的製造技術。例如，可以以與封裝的電泳介質實質相同的方式將微胞電泳介質或旋轉雙色構件介質積層於背板。
當該前板積層體被用於顯示器時，必須在電壓源與該透光導電層之間作出電性連接並透過其觀看該電光介質。有時將此透光導電層稱為“頂板”電極。在一些案例中，該連接係直接利用直接從電源或控制器耦合至該導電層的電線(wire)或導電軌(conductive trace)產生。更常見的是，該電壓係使用引導至導電墊的所製作的軌道(traces)沿著該背板安排路線(routed)，且所需的電性連接係藉由提供該顯示器的至少一個“連接區域”來達成，在該連接區域該頂部導電層係可觸及的(accessible)且不與該電光介質接觸的。
能夠以兩種不同的方式提供連接區域。首先，能夠控制電光介質層的形成以便留下沒有電光介質存在的未塗布區域(“邊溝(gutters)”)，且部分這些未塗布區域以後能夠作為該等連接區域。或者是，能夠以該電光介質覆蓋該積層體的整個表面且之後能夠以任何方便的方式將此介質從該連接區域移除，例如藉由將該電光層加以切割、機械研磨、或化學降解。接著塞入導電材料，例如諸如導電性銀膏或黏合劑的導電填料，以接觸該連接區域並在該頂部電極層與該背板中的頂板連接(TPC)之間形成電性連接，以完成該電路。
在一些情況下，在將該電光介質從該連接區域移除之後，該積層體可能需要加以清洗(cleaning)以將殘渣從該電光介質移除；例如，若該電光介質為封裝的電泳材料，則理想的是移除任何在囊在將該電泳材料從該連接區域移除的期間內破裂之後殘留的內部相。因為該頂部導電層通常是由諸如銦錫氧化物(ITO)的相對脆弱的材料製成，形成該連接區域和塞入該導電填料是需要小心處理的製程，且清洗其周壁(perimeter walls)所使用的溶劑應該選擇會溶解該電光層但不會傷害該頂部導電層者。另外，導電填料的量應該足以完成電路但不需要可能造成溢出、漫延、或轉移(shift)的量，否則會有造成短路的傾向。重要的是，當將FPL加入密封的顯示器(亦稱為模組)時，該FPL需要被切割且在積層至該背板之前清洗供該頂板連接用的部分。這需要在該切片與該背板之間非常精確的對位。隨著顯示器變大，或者是當在沒有對位治具下製作原型或客製化顯示器時，將全部的零件(parts)保持清潔和對準變得格外困難。對位治具對僅生產一次的顯示器而言是不切實際的，且對一些形狀奇特的顯示器而言甚至可能是做不出來的。
基於上述理由，形成頂板連接的傳統製程能夠是複雜、耗時的，且如果沒有小心執行的話，便容易損害該頂部電極層和最終總成(final assembly)的其他零件。因此，需要改良與製造頂板連接有關的量產技術。
本發明的這些和其他態樣將藉由以下的說明而易於理解。
在第一態樣中，本文提供的是一種製品，依序包括：具有內表面和與該內表面相對的外表面的透光基板；透光導電層；電光介質層；黏合劑層；和與該黏合劑層接觸的離型片，其中該電光介質層係配置在該透光導電層與該黏合劑層之間。該透光基板包括：連續部；和在該連續部中的複數個開口，其中該等開口包含在該透光導電層與在該透光基板的該外表面上的接觸點之間形成電性連接的導電材料。
在第二態樣中，提供一種積層型電光顯示器，依序包括：具有內表面和與該內表面相對的外表面的前板透光基板；透光導電層；與該透光導電層電性接觸的電光介質層；和包括導體的背板；其中：該前板透光基板包括：連續部；和在該連續部中的複數個開口，其中該等開口包含在該透光導電層與在該前板透光基板的該外表面上的接觸點之間形成電性連接的導電材料。
在第三態樣中，提供一種透光導電材料，包括：具有第一表面、與該第一表面相對的第二表面、和複數個貫穿孔的透光基板；其中，選自氧化鋁、氧化鋅、氧化銦、銦錫氧化物、及聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)的導電材料係與該基板的該第一表面接觸，且該導電材料形成與該透光基板的該第一表面鄰接的透光導電表面，同時也透過該等複數個貫穿孔提供電性連接至在該透光基板的該第二表面上的接觸點，其中該等貫穿孔具有至少0.1微米到至多100微米的平均直徑。在一個實施例中，該透光基板為聚合材料。在一個實施例中，該等貫穿孔具有至少0.5微米到至多10微米的平均直徑。在一個實施例中，該等貫穿孔具有選自於由圓形、線形、和橢圓形所構成的群組的形狀。在一個實施例中，該等接觸點係位於該透光基板的該外表面的部分上，其中該部分具有從每平方公分至少10個接觸點到每平方公分至多1000個接觸點的平均密度。
在第四態樣中，提供一種製造積層型電光顯示器的方法，該方法包括：將前板積層體積層於背板，其中該前板積層體依序包括：具有內表面和與該內表面相對的外表面的前板透光基板；透光導電層；與該透光導電層電性接觸的電光介質層；和黏合劑層，其中該前板透光基板包括：連續部；和在該連續部中的複數個開口，其中該等開口包含在該透光導電層與在該前板透光基板的該外表面上的接觸點之間形成電性連接的導電材料；且該背板包括頂板連接；且在該前板透光基板的該外表面上的該等接觸點中的至少一個與該頂板連接之間形成電性連接。
在第五態樣中，提供一種製造積層型電光顯示器的方法，該方法包括：將前板積層體積層於背板，其中該前板積層體依序包括：具有內表面和與該內表面相對的外表面的前板透光基板；透光導電層；與該透光導電層電性接觸的電光介質層；和黏合劑層，其中該前板透光基板包括：連續部；和在該連續部中的複數個開口，其中該等開口包含在該透光導電層與在該前板透光基板的該外表面上的接觸點之間形成電性連接的導電材料；且該背板包括頂板連接；且在該前板透光基板的該外表面上的該等接觸點中的至少一個與該頂板連接之間形成電性連接。
在以下的詳細說明中，為了讓人完全理解相關教示，經由範例提到許多特定的細節。然而，對熟悉技藝者來說，顯然可在沒有這樣的細節下實施本教示。
本發明包含具有內表面、與該內表面相對的外表面、和複數個貫穿孔的透光基板。當與諸如銦錫氧化物(ITO)的透光導電材料耦合時，該基板便在可在電光顯示器中用作頂部電極的透光導電層與在該透光基板的該外表面上的接觸點之間提供電性連接。據此，該透光基板可為電光顯示器，特別是可能需要被切割或組裝在場域(field)內的大型裝置，提供較簡單的電性連接。此外，具有數十至數百個電性接點的備援(redundancy)將使裝置因損壞的電性連接而導致無法運作的風險降到最低。
如前所述，本發明在一個態樣中提供一種新穎的製品(為了方便起見，以下稱為“前板積層體”或“FPL”)，其藉由在頂部透光導電層與在該前板透光基板的該外表面上的接觸點之間形成電性連接，來將在該頂部透光導電層與電壓源之間形成電性連接之事簡化。可將該等電性連接製作在微孔或通路(vias)內，並且可將簡易挾持(simple clamping)施加在外側上(例如，外側邊緣)以產生與該前板透光基板的部分或整個外表面的電性連接。或者是，能夠使用導電墊或導電帶來製作與該前板透光基板的連接。或者是，具有微通路的前板透光基板也可以對複雜曲面提供較佳的循形能力(conforming capabilities)。例如，能夠在該表面中蝕刻出微孔或長條來使其在不打斷與該透光導電層的連接下產生變形。本發明在簡化需要與該透光導電層的多重連接的複雜構造上特別有用。
現在，詳細參照附圖所示的範例並說明如下。使用諸如“頂部(top)”、“底部(bottom)”、“在~上(over)”、“在~下(below)”的術語只是一個約定(convention)，因為能夠藉由將製品重新定向在不同的方向上來切換兩個以上的層的相對位置。
[前板積層體]
在繼續進一步說明之前，理想的是提供如圖1的截面圖所示意地顯示的傳統的前板積層體(“FPL”)的圖示說明(illustrative description)。該FPL100類似例如美國專利No.10,503,041中所記載者，以參照的方式將其內容併入本文。該FPL100可依序包含：前板透光基板102；與該前板透光基板的該內表面接觸的透光導電層104；與該導電層接觸的電光介質層106；黏合劑層108；和離型片110。
在許多應用中，前板透光基板102包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)且該透光導電層104包括銦錫氧化物(ITO)。這種材料可在市面上以大型捲筒(large rolls)的形式從例如Saint-Gobain取得。將該透光導電層104施加於透光基板102，在能夠手動地將該基板纏繞在例如直徑10吋(254mm)的鼓輪上而沒有永久變形的意義上，該透光基板102通常是柔性的。
此處使用術語“透光”，在整個說明書和申請專利範圍中係指由其所指定的層讓足夠的光線通過以使觀察者看穿該層而觀察到該電光介質的顯示狀態的變化，其一般是透過該導電層和鄰接的基板觀看；在該電光介質層係在非可見光波長顯示反射的變化的情況下，當然應將該術語“透光”解釋為意指相關的非可見光波長的透射。該基板102可以由玻璃或聚合薄膜(例如，聚對苯二甲酸乙二酯(PET))製造，且可以具有約20μm至約650μm範圍的厚度，更常見的是約50μm至約250μm。該導電層通常是諸如氧化鋁、氧化鋅、氧化銦、銦鋅氧化物、或銦錫氧化物(ITO)的所謂的“透明導電性氧化物”的薄層，或者導電層可以包含諸如聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)(PEDOT)的導電聚合物。可以設計成包含諸如導電聚合物和導電性氧化物的組合的混合材料(hybrid materials)，或者可以設計成包含稀釋量的諸如銀鬚或碎片的導電填料、或諸如奈米管和石墨烯的異類材料(exotic materials)。在一些實施例中，該基板102可以是諸如玻璃、透明聚碳酸酯或丙烯酸的剛性透光材料。
一般而言，將能夠在多個光學狀態之間被切換的電光介質106的塗層施加在該導電層104上，以使該電光介質106非常接近該導電層104。該電光介質通常具有電泳材料的特徵，該電泳材料包含配置在流體中且可以在電場的影響下穿過該流體移動的複數個帶電粒子。以能使該前板積層體在被施加適合的電場時可替換地且可逆地達到不同狀態的方式選擇該電泳材料，例如，該電泳介質可以在透明和不透明、或者顏色1和顏色2、或者透明和顏色1和顏色2之間切換。
在示範性實施例中，該電光介質可以是帶相反電荷雙粒子封裝的介質(oppositely charged dual particle encapsulated medium)的形式。這種封裝的介質包含大量的小囊，每一個小囊本身包括內部相和圍繞該內部相的囊壁，該內部相含有懸浮在液體懸浮介質中的可電泳移動的粒子。通常，該等囊本身係保持在聚合黏結劑中以形成黏附層。當將該黏附層置於兩電極之間時，能夠藉由提供合適的電場來將該等光學狀態反轉。該懸浮介質可以含有烴基的液體，該烴基的液體中有帶負電的白粒子和帶正電的黑粒子懸浮。在這種實施例中，一旦在整個電光介質上施加電場，例如該白粒子便可以移動至該正電極且該黑粒子可以移動至該負電極，從而該電光介質106係依在該最終顯示器內的任何位置點，該導電層104是否相對於該背板為帶正電或帶負電，而對透過該基板102觀看該顯示器的觀察者顯現白或黑。或者是，除了黑及/或白粒子外，該電光介質106還可以包括複數個彩色粒子，每個顏色有其相應的電荷極性和強度。
可以將積層黏合劑層108塗布在該電光介質層106上，且可以將離型片110施加在該黏合劑層108上。該離型片可以是任何已知的類型，當然其必須不含可能對該電光介質的性質造成不良影響的材料，而熟悉技藝者應當知曉大量合適類型的離型片。常用的離型片包含諸如紙或塑膠薄膜的基板，該塑膠薄膜係例如PET薄膜，其厚度大致為約150μm至約200μm且塗布有低表面能材料，例如矽酮。在一些案例中，將該離型片金屬化以便能夠在整個電光介質上施加電位，從而能夠在下游產品的組裝期間評價功能性。
現在參照圖2，圖示根據本發明的一個態樣的新穎的前板積層體(標示為100A)。該FPL，除了具有內表面112和與該內表面相對的外表面114的前板透光基板102具有複合結構的特徵，該複合結構包含連續部102a和分散在該連續部102a中的複數個開口102b外，係實質上與圖1所示的該積層體100相同。該等開口102b包含在該導電層104與在外表面114上的一個以上的接觸點116之間形成電性連接的導電材料115。視情況地，可以將導電層104分段為兩個以上的部分，每個部分係與該等接觸點中的一分組(subset)(未顯示)接觸，從而形成如下的構造：一個部分中的短路不會導致其他部分也失效。能夠局部地施加電性連接或是施加於該整個外表面，且可以添加保護層(未顯示)，例如透明的丙烯酸聚合物或矽的塗層，以將一些或全部該等接觸點密封而提供阻隔濕氣的作用(moisture barrier)，同時防止組裝後發生意外的短路。
在示範性實施例中，該連續部102a可以由玻璃或聚合薄膜(例如，聚對苯二甲酸乙二酯(PET))製造，其被施予蝕刻、切割、雷射消融或任何可實施的穿孔(perforation)技術以留下開口。或者是，可以對該連續部102a進行微細凹凸加工(micro-indented)以產生出能夠在濺鍍製程期間內被填充的貫穿孔或凹部(valleys)，藉由該濺鍍製程添加諸如ITO的該導電層材料。或者是，能夠利用熱來將PET薄膜軟化，在模型(form)上拉伸，並利用高壓氣體的噴射來打洞(holed)。接著可以使用導電材料來填充該等開口以形成該等接觸點116。可以以多種形狀、大小、和密度提供該等開口以適合手上的應用。不論形狀為何，都可以以給定的點尺寸(spot dimension)的形式來定義個別和平均點大小(spot size)。除非另有說明或可從上下文明確得知，否則術語“尺寸”意指接觸點沿著層表面的長度、寬度、或直徑。一般而言，“長度”意指在長度方向上的延伸且“寬度”意指在寬度方向上的延伸。“直徑”，當被用來指接觸點時，係意在識別在該接觸點沿著該前板透光基板的該外表面上的兩點之間的最長直線線段。在一些非排他性實施例中，該等接觸點116的幾何形狀需為它們的平均直徑位於在約0.1μm到約100μm之間的範圍內。在另外的實施例中，平均接觸點直徑位於在約0.5μm到約10μm之間的範圍內。
圖3A中的示意頂面圖所示者係具有圓形幾何形狀的接觸點116的前板透光基板102，其可藉由將聚合薄膜基板進行微細蝕刻來形成圓形的開口。示範性平均凹口(indentation)直徑範圍包含約10μm到約100μm、約10μm到約75μm、和約10μm到約50μm。圖3B圖示已被微細蝕刻來產生具有等於或小於100μm的平均寬度的條狀開口的基板。示範性平均條紋寬度範圍包含約1μm到約100μm、約2μm到約75μm、和約5μm到約50μm。圖3C中所示意繪製者係已被微細蝕刻來形成具有等於或小於100μm的平均短軸長度的橢圓狀開口的另一基板。示範性平均短軸長度範圍包含約1μm到約100μm、約5μm到約75μm、和約10μm到約50μm。
可以特別設計多種接觸點形狀、接觸點表面密度、和空間配置來改善該前板積層體的性能以在不打斷電性連接，同時維持該電光介質的結構完整性下採用複雜和彎曲形狀。在一些實施例中，可以在該連續相已被穿孔且成形為符合所要的幾何形狀和接觸點密度後，將該導電材料沉積於該等開口中。可以依此方式製備該前板透光基板的一個以上部分，以便產生特色化構造來供不同類型的應用使用。如圖4A的示意頂面圖所示，可以將細長接觸點116形成為在該前板透光基板102的邊緣的重複圖案。在圖4B中，也將該圖案重複在該前板透光基板的中央部，而圖4C的圖案係特徵在於有不同的大小和相對的配向(relative orientations)。此舉可以實現具有特別設計成適合任何種類的應用的幾何形狀和接觸點圖案的前板積層體的製造。可將該等接觸點116形成為在適合手上的應用的密度範圍內位於該前板透光基板102的特定部分中。在代表性實施例中，該前板透光基板102的部分係以在從每平方公分約10個接觸點到每平方公分約1000個接觸點的範圍內的密度含有接觸點116。在另一實施例中，該前板透光基板102的部分係以在從每平方公分約50個接觸點到每平方公分約500個接觸點的範圍內的密度含有接觸點116。亦可考量密度為從每平方公分約50個接觸點到每平方公分約250個接觸點的實施例。
[該等前板積層體的製造]
如上所述，該等接觸點116可以藉由將導電材料115導入存在於該前板透光基板102的該連續部102a中的開口102b來形成。亦如上所述，該等開口102b可以是藉由移除部分聚合層所製成的凹口。在實施例中，可以對柔性透光聚合物(例如，PET)薄膜進行凹凸加工、鑽孔、消融(ablated)等以形成複數個開口。接著可以透過濺鍍，以透光導電材料(例如，ITO)塗布該柔性透光聚合物。當將該透光材料塗布在該內表面上時，該等開口102b也被填充了該透光導電材料，從而提供與該前板透光基板(PET薄膜)的該外表面114的電性連接。因為該等開口102b小且因為該基板102和該導電材料115都是透光的，因此該導電材料115不會在視覺上造成困擾。在另一實施例中，將可流動的導電材料前驅物(諸如溶液或膏)導入該等開口內，然後予以熟化(cured)以產生該等電性連接和接觸點。依該等開口的相對小的直徑和該前驅物的黏度而定，此製程可能是實際上難以實施的。為了克服這些難關，可以施加抽吸來增進前驅物流動及/或可以將界面活性劑添加於該前驅物以降低與該等開口的表面的表面張力。在另外的非排他性實施例中，在可以有助於用該材料填充該等開口的情況下，則可以將該導電材料115及/或其前驅物加以磁化。在示範性實施例中，可以使用與供在高密度內連線(HDI)多層印刷電路板(PCBs)中製造微通路所使用的方法相同的微製造方法，例如，如在逐次增建(SBU)製造技術中所實施般，藉由利用銅、或諸如碳或奈米碳管的其他導電材料來連續數次地增加層。在另外的實施例中，可以藉由電鍍技術來施加該導電材料。
廣義上，該散佈部無需一定得藉由將導電填料導入該連續部中的開口內來形成。在一些實施例中，該前板透光基板可以藉由以非等向方式結合絕緣材料和導電材料來製造，藉此形成電性連接和散佈在該連續部內的相應的導電點。在一個代表性範例中，該前板透光基板可以藉由將PET纖維與導電紗交織來製造，例如，如塗布有導電材料的PET，該導電材料係例如金屬或諸如聚苯胺(PANI)的導電聚合物。在整個製造製程中，該導電紗係選擇性地包含在該前板透光基板的欲形成電性連接和接觸點的區域中。
所有前述的方法，係假設在將該前板透光基板與該前板積層體的其他零件結合之前形成該等接觸點。然而，在某些實施例中，只要該導電材料前驅物不會流過該電光介質並導致其短路，便可以在已將該FPL組裝之後才將該導電材料導入該等開口。
[電光顯示器]
在一個應用中，該前板積層體係積層於背板，以形成電光顯示器。有三個主要種類的背板：主動矩陣背板、被動矩陣背板、和直接驅動背板。
就一般的主動矩陣背板而言，薄膜電晶體(TFT)陣列(未顯示)係形成在背板基板202的表面上且每個電晶體係作為供像素電極(212a、212c)用的開關。該TFT係藉由一組窄的多通路傳輸電極(閘極線和源極線)運作(address)。被動矩陣背板使用簡單的柵格來將電荷供應至該顯示器上的特定像素。該等柵格係形成在頂基板和底基板上。其中一個基板形成“行”而另一個基板形成“列”。在被動矩陣中，該行或列係由透明導電材料製成，通常是銦錫氧化物(ITO)。該列或行係連接於控制何時將電荷向下發送到特定的行或列的積體電路。在直接驅動背板中，該底基板可以包含位於該基板邊緣的電連接器，複數個導體從其延伸而出而與分段導電層的區段(segments)形成接觸，從而使每個區段與相應的導體電性連接。只要能通過配置在該前板透光基板的該外表面上的該等接觸點形成頂板連接，則可用於本發明的各種實施例的背板類型便沒有限制。
現在轉向圖5，使用FPL100的電光顯示器和諸如200的背板的組裝可以藉由移除該離型片110並在能夠有效地使該黏合劑層黏接於該背板的條件下將該黏合劑層108與該背板200接觸來實現，藉此將該黏合劑層、電光介質層106和透明導電層104牢牢地固定於該背板。能夠將該FPL100切割成比該最終顯示器尺寸還大，甚至可以是如輥對輥製程中的連續片。這容許該FPL100和背板200的對位有較大的寬容度(coarse tolerances)，這對大型顯示器特別有幫助。一旦予以積層(未顯示)，能夠將該顯示器切割成其最終大小，可以使用在該背板上的對位標記或銷來使該切口與該背板精確地對位。
藉由真空積層來將該FPL100積層於該背板200是有利的。真空積層係有效地將空氣從被積層的兩材料之間排出，從而避免意外的氣泡出現在該最終顯示器中；這樣的氣泡可能會將令人討厭的非自然訊號(undesirable artifact)導入在該顯示器上所產生的影像中。然而，依此方式將電光顯示器的兩零件進行真空積層，特別是在使用封裝的電泳介質的顯示器的情況下，會對所使用的該積層黏合劑課以嚴苛的要求。該積層黏合劑108應該具有充分的黏合強度以將該電光層黏結於該背板，而在封裝的電泳介質的情況下，該黏合劑108也應該具有充分的黏合強度以將該等囊機械性地保持在一起。較佳為該黏合劑108係與該顯示器中的全部其他材料化學相容的。若該電光顯示器係欲作成柔性類型，則該黏合劑108應具有充分的柔軟度以在彎曲該顯示器時不會將缺陷導入該顯示器。在該積層溫度下，該積層黏合劑108應具有適當的流動性質以確保高品質的積層。另外，該積層溫度較佳為盡可能低。作為可加入本發明的各種實施例的有用的積層黏合劑的例子，如美國專利No.7,342,068中所記載的通稱為“TMXDI/PPO”分散液的聚胺基甲酸酯水分散液，以參照的方式將其內容併入本文。
可以將頂板連接204與全部該等導電點116或該等導電點116中的特定分組電性連接。一般而言，來自該背板的該頂板連接204係整合於該背板200，但為了清楚起見，其在圖5和6中被表現為獨立物件。在代表性實施例中，如圖6所示意地圖示，此連接可以利用電線或軌道(304/306)或其組合來完成。因為各導電點116係連接至該透光導電層104，因此不必將各導電點116連接至該頂板連接204。然而，一般是連接超過一個導電點。在一些案例中，如圖6所例示，係藉由將該等接觸點中的一分組連接至導體306和背板連接204的導電透明電線304來將導電軌施加在整個外表面。在這樣的實施例中，能夠使用像透明的丙烯酸或矽的塗層的保護層來將該等連接點隔離，並防止組裝後發生意外的短路(未顯示)。在替代性實施例中，能夠將與該電線304耦合的導電接觸墊貼附(affixed)在該外表面上，例如利用導電黏合劑。在其他實施例中，能夠利用導電鉗(例如，鱷魚夾)來製成在該頂板連接204與該等導電點116之間的連接。
[可變顏色和透明度的柔性蓋子(Coverings)]
在另一應用中，可以將前板積層體切割成被密封的部分並繼而與例如傳統(例如，織物、聚合物)材料的部分交織。或者是，能夠將一種以上的前板積層體100的長條與織物長條(fabric strips)700交織以形成織物700和前板積層體100的編織結構。在圖7所示意地圖示的範例組織中，FPL長條100係與織物部700交織以產生柔性組織，該柔性組織並非完全透明，而是可依需要改變以增加或減少被反射或透射該組織的光線的量和顏色。或者是，該組織的兩個方向都可以利用前板積層體100的長條來完成。具有這種構造的可變顏色和透明度的蓋子係記載於美國專利No.11,086,186，以參照的方式將其內容併入本文。然而，如上文所預測，為了在傳統積層體內做出與該導電層的電性接觸，通常需要提供至少一個該導電層沒有該電光介質的“連接區域”。其結果，該組織中的各個FPL長條都需要自己的個別連接區域，導致得製造相對昂貴且費力的結構上複雜的結構。
在圖7的結構中，在由如本申請案所揭露的新穎的積層體所製成的FPL長條100上形成該電性接觸的製程被大大地簡化。可以藉由施加導電鉗或者鋪設電線或軌道來輕易地將在該透光基板102的該上表面上的該等接觸點116連接至給定的長條的導電層。電光材料和傳統材料在組織中的混合未必如圖7所示是以1：1的比例進行。例如，可變透明度的結構可以包含比傳統材料的表面積多10倍的電光材料的表面積。或者是，可變透明度的結構可以包含比電光材料的表面積多10倍的傳統材料的表面積。當然，也可以是中間比例，諸如5：1、3：1、2：1、1：1、1：2、1：3、1：5等。在其他實施例中，該可變透明度的結構可以包含類似圖7的被交織的兩種不同的電光材料。亦可考量包含三個以上的電光材料的編織材料。在一個範例中，可以將含有雙穩態、反射性、或可變透明度的材料的FPL長條與傳統織物編織在一起。在另一實施例中，可以將多個可變透明度的長條編織在一起以形成能夠在透光狀態和著色狀態(tinted states)之間切換的柔性織物。
雖然本文已經顯示並說明本發明的較佳實施例，但應理解的是這樣的實施例係僅經由範例提供。熟悉技藝者將會在不脫離本發明的精神下進行許多變形、變化、和替代。由此，這意指隨附的申請專利範圍涵蓋落入本發明的精神和範圍內的所有這樣的變形。前述專利和申請案的全部內容係以參照的方式將其內容併入本文。如果本申請案的內容與任何以參照的方式併入本文的專利和申請案的內容有任何不一致的地方，則一律以本申請案的內容為準來解決紛爭。
100,100A:前板積層體 102:前板透光基板 102a:連續部 102b:開口 104:透光導電層 106:電光介質層 108:黏合劑層 110:離型片 112:內表面 114:外表面 115:導電材料 116:接觸點 200:背板 202:背板基板 204:頂板連接 212a,212c:像素電極 304:電線 306:導體 700:織物長條
繪製的圖式係僅藉由範例而非藉由限定條件，描繪根據本構思的一個以上的實施態樣。在該等圖式中，相似的參照符號代表相同或類似的元件。
圖1係貫穿傳統的前板積層體(FPL)的示意截面圖。
圖2係貫穿包含本發明的透光基板的前板積層體的截面的示意斜視圖。
圖3A-3C係根據本發明的實施例的具有不同幾何形狀的接觸點的前板透光基板的示意頂面圖。
圖4A-4C係根據本發明的實施例的具有形成為重複圖案的細長接觸點的特徵的前板透光基板的示意頂面圖。
圖5係貫穿根據本發明的實施例的積層型電光顯示器的截面的透視圖。
圖6係貫穿圖5的該積層型電光顯示器的截面的透視圖，該積層型電光顯示器具有在該前板積層體接觸點與背板導體之間所產生的電性連接。
圖7係由包含本文所述的本發明的長條(strips)並與織物部(fabric sections)交織以產生柔性組織(flexible weave)所製成的顯示裝置的示意頂面圖，該柔性組織可依需要改變以增加或減少被反射或透射該組織的光線的量和顏色。
無。

Claims (8)

  1. 一種前板積層體，依序包括：具有內表面和與該內表面相對的外表面的透光基板；透光導電層；電光介質層；黏合劑層；和與該黏合劑層接觸的離型片，其中該電光介質層係配置在該透光導電層與該黏合劑層之間，其中該透光基板包括：連續部；和在該連續部中的複數個開口，其中該等開口包含在該透光導電層與在該透光基板的該外表面上的接觸點之間形成電性連接的導電材料。
  2. 如請求項1的前板積層體，其中該透光基板的該連續部包括微細凹凸的聚合材料。
  3. 如請求項1的前板積層體，其中該透光導電層包括選自於由鋁錫氧化物、銦錫氧化物、聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)、及其組合所構成的群組的材料。
  4. 如請求項1的前板積層體，其中該電光介質為封裝的電泳介質。
  5. 如請求項1的前板積層體，其進一步包括位於該透光基板的該外表面上的保護層。
  6. 如請求項1的前板積層體，其中該等接觸點具有至少0.1微米到至多100微米的平均直徑。
  7. 如請求項1的前板積層體，其中該等接觸點具有至少0.5微米到至多10微米的平均直徑。
  8. 如請求項1的前板積層體，其中該等接觸點係位於該透光基板的該外表面的部分(section)上，其中該部分具有從每平方公分至少10個接觸點到每平方公分至多1000個接觸點的平均密度。
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