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TWI901325B - 壓電電泳膜、顯示器及其製造方法 - Google Patents

壓電電泳膜、顯示器及其製造方法

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TWI901325B
TWI901325B TW113132635A TW113132635A TWI901325B TW I901325 B TWI901325 B TW I901325B TW 113132635 A TW113132635 A TW 113132635A TW 113132635 A TW113132635 A TW 113132635A TW I901325 B TWI901325 B TW I901325B
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film
piezoelectric layer
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TW202523188A (zh
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海燕 古
尤里波利索維奇 馬特斯
宏玫 臧
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美商電子墨水股份有限公司
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Abstract

低電壓壓電電泳膜及包括低外形壓電電泳膜之顯示膜以及顯示器。在一些實施例中，該壓電電泳膜之壓電材料可選擇性地在製造壓電電泳膜時或之後用高壓電場圖案化。此膜具有高對比度且可作為安全標記、認證膜、或感應器。該膜通常為撓性。一些膜的厚度小於100微米。一些膜的厚度小於50微米。由該膜形成的顯示器不需要外部電源。

Description

壓電電泳膜、顯示器及其製造方法 相關申請案的交叉引用：
本申請案係為2023年2月21日提交的第18/171,719號美國申請案(公開號2023-0273495)的部分延續申請案，該申請案主張於2022年2月28日提出的第63/314,584號美國臨時專利申請案之優先權。本申請案亦主張於2023年8月29日提交的第63/579,375號美國臨時申請案以及於2023年8月29日提交的第63/579,377號美國臨時申請案的優先權。
上述申請案以及下文提及的所有其他申請案或公開案的全部公開內容均透過引用全部併入本文中。
本文所揭露的標的係關於電泳顯示器，且特別地關於具有改進對比度的薄壓電電泳顯示器及其製造方法。本文所揭露的標的亦關於在不連接電源的情況下啟動或驅動的低外形(low-profile)壓電電泳顯示器及其製造方法。
電泳顯示器(electrophoretic display，EPD)為基於分散於溶劑或溶劑混合物中的帶電顏料粒子電泳之 非發射性裝置。該顯示器一般包含2個彼此對立而安置的電極，其提供電場而驅動帶電顏料粒子運動。該些電極之一通常為透明的。當在2個電極之間施加電壓差時，顏料粒子移動到一側或另一側而造成從觀看側看見顏料粒子顏色或溶劑顏色(若有色)。
許多電泳顯示器結合電泳流體，該電泳流體包括非極性溶劑及一組或以上的帶電顏料粒子。該粒子可具有不同的光學性質(顏色)、不同的電荷(正或負)、不同的電荷量級(仄他電位，zeta potentials)、及/或不同的吸收性質(廣泛吸收光、或廣泛反射光、或選擇性吸收或選擇性反射)。在有多組電荷極性相反的粒子的情況，施加電場會造成一組中之一顏料粒子出現在觀看表面，而另一顏料粒子離開觀看表面。
許多電泳顯示器為雙穩態(bi-stable)，意味著即使是在活化電場被移除之後，該顯示器的該光學狀態仍存續。雙穩態性主要是由於在帶電顏料附近形成感應偶極電荷層而造成，其係由顏料、電荷控制劑、與分散於溶劑中的自由聚合物之間的複雜交互作用所造成。在施加新驅動場而再度切換之前，雙穩態顯示器可在最後定址光學狀態持續數年。
驅動電泳顯示器需要如電池之電源以提供顯示器及/或其驅動電路電力。例如，電池可用於向驅動器IC供電，驅動IC進而產生電場來為顯示器的電極供電。電源還可以是如光伏電池、燃料電池或從牆壁插座接收電力之電源。該電源亦可為經物理運動或熱膨脹製 造電荷之壓電元件，如美國專利第5,930,026號所描述，其透過引用方式全部併入此處。
在所有的這些實例中，其需要某些型式的驅動電路以提供電源與電極之間的電路徑。一般而言，該電路亦包括控制元件(例如開關、電晶體等)以及數個多個分設的元件(例如電阻器、電容器等)。
在大多數情況下，傳統顯示器中使用的電路很複雜，但對於顯示技術領域的技術人員來說是相當習知的。然而，合併此類電路會限制顯示器對機械應力(例如彎曲和/或扭曲)的耐受性。此外，附加組件的存在通常需要增加完全組裝的顯示器的整體物理尺寸。
由於添加電源和驅動電路而對顯示器施加的物理限制可能使得這種顯示器不適合，減小顯示器的整體厚度的應用的需要越來越多。因此，為了減少顯示器厚度，一些電泳顯示器利用響應於機械應變或熱循環而產生電荷的低外形壓電元件。然而，壓電材料層的厚度通常與壓電材料能夠響應於機械應力而產生的電壓的幅度直接相關。也就是說，減小壓電材料的厚度也會減少壓電材料在應力下產生的電壓的幅度(反之亦然)。因此，為了產生足夠大的電壓電位以引起帶電顏料顆粒移動足以實現可接受的對比度的量，傳統的壓電電泳顯示器通常結合了一層太厚的壓電材料，使得這種顯示器無法用於要求它們耐用且在結合到如紙張或銀行票據(bank notes)之薄、低外形的最終顯示產品中時基本上不引人注目的應用。
因此，需要用於安全標記、感測器和指示器等應用的結構簡單、靈活、耐用且薄的電泳顯示器。還需要足夠薄且耐用的壓電電泳顯示器，以用於需要薄型最終產品同時也提供高對比度的應用。
依照在此揭示的標的之一態樣，一種電光顯示器可包括一層電泳材料；第一導電層；及位於電泳材料層與第一導電層之間的壓電材料，該壓電材料與電泳材料層之一部分重疊，及第一導電層之一部分與其餘的電泳材料重疊。
在第一態樣中，本發明包括一種小於100微米厚之電泳顯示膜，其(由上到下)包含第一黏著層、電泳介質層、包含差分極化區之圖案化壓電層、及撓性透光電極層。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微囊，其中將該微囊以聚合物黏著劑彼此連結。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微胞，其中將該非極性流體及帶電顏料粒子以密封層密封在微胞中。在一些實施例中，該膜為小於50微米厚。在一些實施例中，該圖案化壓電層包含聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些實施例中，將該PVDF極化而製造差分極化區。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含金屬氧化物，其包含錫或鋅。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含聚 (3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)。在一些實施例中，本發明包括一種電泳顯示膜組裝件，其包含連結上述電泳顯示膜之離型片，其中將該離型片連結第一黏著層。在一些實施例中有連結該撓性透光電極層之第二黏著層、及連結第二黏著層之第二離型片。
在第二態樣中，本發明包括一種製造電泳顯示膜之方法。該方法的步驟包括將聚偏二氟乙烯(PVDF)之膜連結包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之聚合物膜而製造壓電微胞前驅物膜，將該壓電微胞前驅物膜連結撓性透光電極層，將該透光電極層以第一黏著層連結第一離型膜，將該壓電微胞前驅物膜壓印而製造微胞陣列，其中該微胞具有底部、壁、及上開口，將該微胞經上開口以電泳介質填充，及將被填充微胞的上開口以水溶性聚合物密封。在一些實施例中，該方法進一步包含將底漆塗覆於包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之聚合物膜之後，將該聚合物膜連結該聚偏二氟乙烯(PVDF)之膜。在一些實施例中，該方法進一步包含將該水溶性聚合物以第二黏著層連結第二離型膜。在一些實施例中，該方法進一步包含移除第一離型膜而製造小於100微米厚之電泳顯示膜。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微胞，其中將該非極性流體及帶電顏料粒子以密封層密封在微胞中。在一些實施例中，將該PVDF極化而製造差分極化區。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含金屬氧化物，其包含錫或 鋅。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)。在一些實施例中，將該聚偏二氟乙烯之膜以電場圖案化而製造極化不同區。在一些實施例中，該方法進一步包含將完成的電泳顯示膜以電場圖案化，而在該聚偏二氟乙烯之膜中製造極化不同區。
在第三態樣中，本發明包括一種製造電泳顯示膜之方法。該方法包含將聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液分散在第一離型上而製造厚度小於10微米之PVDF膜，將該PVDF膜以導電黏著劑連結第二離型，移除第一離型，連結包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之聚合物膜而製造壓電-微胞前驅物膜，將該壓電-微胞前驅物膜連結撓性透光電極層，將該透光電極層以第一黏著層連結第一離型膜，將該包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之聚合物膜壓印而製造微胞陣列，其中該微胞具有底部、壁、及上開口，將該微胞經上開口以電泳介質填充，及將被填充的微胞的上開口以水溶性聚合物密封。在一些實施例中，該方法進一步包含將底漆施加於包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之聚合物膜後，將該聚合物膜連結該PVDF膜。在一些實施例中，該方法進一步包含將該水溶性聚合物以第二黏著層連結第二離型膜。在一些實施例中，該方法進一步包含移除第一離型膜而製造小於100微米厚之電泳顯示膜。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微胞，其 中將該非極性流體及帶電顏料粒子以密封層密封在微胞中。在一些實施例中，將該PVDF極化而製造差分極化區。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含金屬氧化物，其包含錫或鋅。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)。在一些實施例中，將該PVDF膜以電場圖案化而製造差分極化區。在一些實施例中，該方法進一步包含將完成的電泳顯示膜以電場圖案化，而在該PVDF膜中製造差分極化區。
在第四態樣中，一種小於100微米厚之電泳顯示膜，其(由上到下)包含第一黏著層、包含差分極化區之圖案化壓電層、電泳介質層、及撓性透光電極層。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微囊，其中將該微囊以聚合物黏著劑彼此連結。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微胞，其中將該非極性流體及帶電顏料粒子以密封層密封在微胞中。在一些實施例中，該密封層為導電性。在一些實施例中，該膜為小於50微米厚。在一些實施例中，該圖案化壓電層包含聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些實施例中，將該PVDF極化而製造差分極化區。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含金屬氧化物，其包含錫或鋅。在一些實施例中，該撓性透光電極層包含聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)。在一些實施例中，本發明包括一種電泳顯示 膜組裝件，其包含連結上述電泳顯示膜之離型片，其中將該離型片連結第一黏著層。在一些實施例中，該電泳顯示膜另外包括連結撓性透光電極層之第二黏著層、及連結第二黏著層之第二離型片。
在第五態樣中，本發明包括一種將壓電電泳介質膜圖案化之方法。該方法包括將聚偏二氟乙烯(PVDF)之膜連結一層電泳介質而製造壓電電泳介質膜，及將該壓電電泳介質膜以電場圖案化。在一些實施例中，該電場係由電暈放電提供。在一些實施例中，該方法另外包括在將該壓電電泳介質膜以電暈放電圖案化之前，將導電罩配置於鄰接該壓電電泳介質膜。在一些實施例中，該電場係由高壓書寫頭提供。在一些實施例中，該圖案化包括在該PVDF內形成極性不同區。在一些實施例中，該圖案化製造安全標記。在一些實施例中，該電泳介質之層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微囊，其中將該微囊以聚合物黏著劑彼此連結。在一些實施例中，該電泳介質之層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微胞，其中將該非極性流體及帶電顏料粒子以密封層密封在微胞中。
在第六態樣中，本發明包括一種小於100微米厚之電泳顯示膜，其(由上到下)包含黏著層、電泳介質層、包含差分極化區之圖案化壓電層、及導電黏著層。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非 極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微囊，其中將該微囊以聚合物黏著劑彼此連結。在一些實施例中，該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子(當該壓電層被撓曲時其移動朝向或離開壓電層)之微胞，其中將該非極性流體及帶電顏料粒子以密封層密封在微胞中。在一些實施例中，該密封層為導電性。在一些實施例中，該膜為小於50微米厚。在一些實施例中，該圖案化壓電層包含聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些實施例中，將該PVDF極化而製造差分極化區。在一些實施例中，本發明包括一種電泳顯示膜組裝件，其包含連結上述電泳顯示膜之離型片，其中將該離型片連結第一黏著層。在一些實施例中，本發明包括一種電泳顯示膜組裝件，其包含連結包括導電黏著層之電泳顯示膜之離型片，其中將該離型片連結該導電黏著層。
在第七態樣中，本發明包括一種小於100微米厚之電泳顯示膜，其(由上到下)包含黏著層、包含差分極化區之圖案化壓電層、電泳介質層、及導電黏著層。
在第八態樣中，本發明包括一種壓電電泳顯示器之製作方法。該方法包括沉積一第一導電黏著劑於一第一基材上，及沉積包括聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液之一壓電材料於該第一導電黏著劑上，以產生厚度小於5微米之一壓電層。該方法亦包括施加一遮罩至該壓電層，其中該遮罩包括屏蔽該壓電層之複數個第一區域之 複數個遮蔽部以及使該壓電層之複數個第二區域露出之複數個非遮蔽部。該方法亦包括極化該壓電層以產生對應於該壓電層之該些第二區域之壓電材料之複數個極化部以及對應於該壓電層之該些第一區域之壓電材料之複數個未極化部。該方法亦包括從該壓電層上移除該遮罩，以及結合該壓電層與一微胞前驅物材料。該方法亦包括對該微胞前驅物材料進行壓印以產生數個微胞之一層，其中該些微胞具有一底部、數個壁以及一頂部開口。該方法亦包括透過該頂部開口向該些微胞填充一電泳介質，以及用一水溶性聚合物密封經填充之該些微胞之該頂部開口以形成一密封層。該方法亦包括沉積一第二導電黏著劑於第二基材上，以及結合該密封層與該第二導電黏著劑。
於一些實施例中，該方法亦包括耦接包含丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧化物之一聚合物薄膜以產生該微胞前驅物材料。於一些實施例中，該方法亦包括於結合該壓電層與該微胞前驅物材料之前施加一底漆至該微胞前驅物材料。於一些實施例中，該底漆包括熱塑性或熱固性材料或其前驅物，例如聚氨酯、多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙烯基苯、乙烯基醚、環氧化物或其低聚物或聚合物。
於一些實施例中，該方法亦包括於用該電泳介質填充該些微胞之前，使用蒸氣電漿處理來活化該些微胞。於一些實施例中，該電泳介質層包括一非極性流體及帶電顏料顆粒，當該壓電層受到機械應力時，該非 極性流體及該帶電顏料顆粒朝向或遠離該壓電層移動，其中該非極性流體及該帶電顏料顆粒被密封在具有該密封層之該些微胞內。於一些實施例中，利用一電場使該壓電層極化。於一些實施例中，其中該電場由一電暈放電提供。
於一些實施例中，該第一基材及該第二基材是離型膜。
於一些實施例中，該方法亦包括自該第二導電黏著劑處剝離該第二基材，以及將第二導電黏著劑結合至一目標物。於一些實施例中，將該第二導電黏著劑結合至該目標物包括將該第二導電黏著劑熱壓印至該目標物。
於一些實施例中，該方法亦包括自該第一導電黏著劑處剝離該第一基材，以及施加一保護塗層於該壓電電泳顯示器之該些剩餘層及該目標物上。於一些實施例中，該保護塗層包括一漆。於一些實施例中，該目標物包括紙張、銀行票據以及匯票其中之一。
在第九態樣中，本發明包括一種壓電電泳顯示器之製作方法。該方法包括沉積含有聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液之一壓電材料於一臨時基材上以產生厚度小於5微米的壓電層。該方法亦包括使用一第一導電黏著劑將該壓電層結合至一第一基材，其中在該結合製程期間將該臨時基材自該壓電層處移除。該方法亦包括施加一遮罩至該壓電層，該遮罩包括屏蔽該壓電層之複數個第一區域之複數個遮蔽部以及使該壓電層之複數個第二 區域露出之複數個非遮蔽部。該方法亦包括極化該壓電層以產生對應於該壓電層之該些第二區域之壓電材料之複數個極化部以及對應於該壓電層之該些第一區域之壓電材料之複數個未極化部。該方法亦包括從該壓電層處移除該遮罩，以及沉積一第二導電黏著劑至一第二基材上。該方法亦包括結合該第二導電黏著劑與一微胞前驅物材料，以及對該微胞前驅物材料進行壓印以產生數個微胞之一層，其中該些微胞具有一底部、數個壁以及一頂部開口。該方法亦包括透過該頂部開口向該些微胞填充一電泳介質，以及用一水溶性聚合物密封經填充之該些微胞之該頂部開口以形成一密封層。該方法亦包括結合該密封層與該壓電層。
於一些實施例中，該方法亦包括耦接包含丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧化物之一聚合物薄膜以產生該微胞前驅物材料。於一些實施例中，該方法亦包括在將所述第二導電黏著劑與該微胞前驅材料黏合之前施加一底漆至該微胞前驅物材料。於一些實施例中，該方法亦包括於用該電泳介質填充該些微胞之前，使用蒸氣電漿處理來活化該些微胞。
於一些實施例中，該電泳介質層包括一非極性流體及帶電顏料顆粒，當該壓電層受到機械應力時，該非極性流體及該帶電顏料顆粒朝向或遠離該壓電層移動，其中該非極性流體及該帶電顏料顆粒被密封在具有該密封層之該些微胞內。於一些實施例中，利用一電場使該壓電層極化。於一些實施例中，該電場由一電暈放電提供。
於一些實施例中，該第一基材及該第二基材是離型膜。
於一些實施例中，該方法亦包括自該第二導電黏著劑剝離該第二基材，以及將第二導電黏著劑結合至一目標物。於一些實施例中，將該第二導電黏著劑結合至該目標物包括將該第二導電黏著劑熱壓印至該目標物。
於一些實施例中，該方法亦包括自該第一導電黏著劑剝離該第一基材，以及施加一保護塗層於該壓電電泳顯示器之該些剩餘層及該目標物上。於一些實施例中，該保護塗層包括一漆。於一些實施例中，該目標物包括紙張、銀行票券以及匯票其中之一。
根據本文所揭露的標的第十態樣，一種電光顯示器可包括一電泳材料層；一第一導電層；位於電泳材料層與第一導電層之間之一壓電材料，該壓電材料與該電泳材料層之一部分重疊，以及該第一導電層的一部分與該電泳材料之其餘部分重疊。
在第十一態樣中，本發明的特徵在於一種用來製造壓電電泳顯示器的方法。該方法包括在一第一基板上沉積一第一導電材料以形成一第一電極，以及將該第一電極與該電泳材料層的一第一表面結合。該方法還包括在該電泳材料層的一第二表面上沉積一壓電材料，其中該壓電材料與該電泳材料層的該第二表面的一第一表面區域重疊。該方法還包括沉積一第二導電材料以形成第二電極，其中第二電極形成以與所有壓電材料以及該電泳材料層的該第二表面的一第二表面區域重疊。
在一些實施例中，該電泳材料層包括與該第一表面區域重疊的該電泳材料的第一部分和與該第二表面區域重疊的該電泳材料的第二部分。在一些實施例中，該電泳材料的第一部分具有第一電阻且該電泳材料的第二部分具有第二電阻。
在一些實施例中，該電泳材料層包括具有對應於與第一表面區域重疊的電泳材料的第一體積的第一電阻的電泳材料的第一部分，以及具有對應於與第一表面區域重疊的電泳材料的第一體積的電泳材料的第二部分。在一些實施例中，第一電阻的值和第二電阻的值是基於第一表面積與第二表面積的比率。
在一些實施例中，向壓電材料施加機械應力在電泳材料的第一部分上產生第一電壓，並且在電泳材料的第二部分上產生第二電壓，其中第一電壓和第二電壓具有相反的極性。
在一些實施例中，結合包括：以微胞前驅材料塗覆第一電極；對微胞前驅物材料進行壓印以產生微胞層，其中微胞具有一底部、數個壁和一頂部開口；透過頂部開口向微胞填充電泳介質；並用水溶性聚合物密封填充的微胞的頂部開口以形成密封層。
在一些實施例中，該方法還包括在壓印微胞前驅物材料之前將底漆施加至微胞前驅物材料。在一些實施例中，該方法還包括在用電泳介質填充微胞之前用蒸氣電漿處理以活化微胞。在一些實施例中，電泳介質包括非極性流體和帶電顏料顆粒，當壓電材料受到機械 應力時，它們朝向或遠離壓電材料移動，其中非極性流體和帶電顏料顆粒利用密封層而被密封在微胞中。
在一些實施例中，該方法還包括在壓電材料和電泳材料層的第二表面的第一表面區域之間施加黏著材料層，其中黏著材料層具有在102歐姆*公分與1012歐姆*公分之間的電阻率。在一些實施例中，該方法還包括在壓電材料和電泳材料層的第二表面的第一表面區域之間施加黏著材料層，其中黏著材料層具有大於該第一和第二電極之至少一個數量級的電阻率。
在一些實施例中，該方法還包括在沉積第二導電材料之前沉積介電層，其中介電層形成為與所有壓電材料以及電泳層的第二表面的第二表面區域重疊。其中第二電極形成為與整個介電層重疊。在一些實施例中，介電層具有102歐姆*公分至1012歐姆*公分之間的電阻率。在一些實施例中，介電層的電阻率比第一電極和第二電極大至少一個數量級。
在一些實施例中，該方法還包括將一個或多個影像列印到第一電極和第二電極中的至少一個上。在一些實施例中，該方法還包括將壓電顯示器固定到選自由紙張、銀行票據以及匯票組成的群組的目標物。
100:壓電電泳顯示器
110:壓電材料第一區域
120:壓電材料第二區域
210:壓電材料
220:基材
230:高電壓電暈放電
240:導電罩
260:差分極化區
270:差分極化區
320:基材
340:導電罩
360:單一壓電材料薄膜區域
370:壓電材料薄膜第二區域
405:薄壓電電泳介質膜
410:壓電材料
420:電泳微胞
423:電泳粒子
425:電泳介質
427:電泳粒子
430:密封層
460:差分極化區
470:差分極化區
501:壓電電泳膜
502:壓電電泳膜
503:壓電電泳膜
504:壓電電泳膜
510:離型
520:離型黏著劑
530:微胞
535:底漆
540:密封層
550:黏著劑
560:壓電層
570:導電黏著劑
580:撓性電極
601:壓電電泳顯示器
602:壓電電泳顯示器
670:第二導電黏著劑
680:第二撓性電極
710,720,730,740,750,760,770:步驟
801:壓電電泳膜
901:壓電電泳膜
910:離型
920:黏著劑
930:微胞
935:底漆層
940:壓電材料、密封層
960:壓電膜
980:電極層
990:電泳介質、微囊層
995:黏著劑
1001:壓電電泳顯示器
1002:壓電電泳顯示器
1003:壓電電泳顯示器
1080:第二電極層
1110,1120,1130,1140,1145,1150,1160:步驟
1201:壓電電泳膜
1202:壓電電泳顯示器
1210:離型
1220:黏著劑
1235:底漆
1240:密封層
1250:黏著劑
1255:載體基材
1260:壓電膜
1280:電極
1285:第二電極
1301:壓電電泳膜
1302:壓電電泳顯示器
1400:方法
1410,1420,1430,1440,1450,1460,1470,1480:步驟
1501,1502,1503,1504,1505,1506:剖面圖
1530:微胞
1533:高壓電暈放電
1535:密封層
1540:遮罩
1542:遮蔽部
1544:非遮蔽部
1550:電極
1555:基材
1560:壓電層
1562:未極化部
1564:極化部
1585:電極
1586:基材
1588:目標物
1589:保護塗層
1600:放大圖
1601:壓電電泳顯示器
1602:虛線
1631:電泳層
1632:第一部
1634:第二部
1700:等效電路
1701:電流
1800:方法
1810,1820,1830,1840,1850,1860,1870,1880:步驟
1901,1902,1903,1904,1905,1906,1907:剖面圖
1930:微胞
1933:高壓電暈放電
1935:密封層
1940:遮罩
1942:遮蔽部
1944:非遮蔽部
1950:電極
1955:基材
1960:壓電層
1962:未極化部
1964:極化部
1965:臨時基材
1985:電極
1986:基材
1988:目標物
2000:壓電電泳顯示器
2002:壓電材料
2004:電泳材料層
2006,2008:電極
2122:虛線
2132:第一部
2134:第二部
2200:等效電路
2201:電流
2300:壓電電泳顯示器
2302:壓電材料
2304:電泳材料層
2308:電極
2320:壓電材料
2321:表面區域
2330:介電層
A,B,C:節點或點
R1,R2:電阻
VPZ:電壓
圖1A顯示本發明之一種壓電電泳顯示膜之側視圖，其包括星形差分極化區。其從側面顯示3個示範位置，凸體、中性、及凹體。該壓電電泳顯示膜的總厚度 可小於100微米，例如小於50微米、例如小於25微米；圖1B顯示本發明之一種壓電電泳顯示膜之上視圖，其包括星形差分極化區。其從上面顯示3個示範位置，凸體、中性、及凹體。當該壓電電泳顯示膜被撓曲時，該差分極化區造成相反帶電粒子出現在觀看表面；圖2A顯示在基材上的示範壓電材料薄層；圖2B例示一種在壓電材料薄層中使用電暈放電之強電場而製造差分極化區之方法。將該壓電材料移動到離放電較近或較遠可在空間上控制極化量；圖2C例示一種在壓電材料薄層中使用電暈放電之強電場製造差分極化區之方法。其使用導電罩將該壓電材料圖案化而製造差分極化區；圖2D描述以圖2B及圖2C之方法可得到的極化(polarization,poling)圖案；圖3A描述一種以A方向極化的壓電膜之側視圖；圖3B描述一種以A方向極化的壓電膜之上視圖；圖3C描述一種使用導電罩以G方向極化的壓電膜之側視圖；圖3D描述一種使用導電罩以G方向極化的壓電膜之上視圖；圖4A顯示一種在基材上的示範壓電-微胞前驅物膜薄層；圖4B例示一種在壓電-微胞前驅物膜之壓電材料薄層中使用電暈放電之強電場製造差分極化區之方法。將 該壓電-微胞前驅物膜移動到離放電較近或較遠可在空間上改變極化量；圖4C例示一種在壓電-微胞前驅物膜之壓電材料薄層中使用電暈放電之強電場製造差分極化區之方法。其使用導電罩將該壓電-微胞前驅物膜之壓電材料圖案化而製造差分極化區；圖4D描述以圖3B及圖3C之方法在壓電-微胞前驅物膜中可得到的極化(polarization,poling)圖案；圖5A為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖；圖5B為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖；圖5C為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖；圖5D為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖；圖6A為一種壓電電泳顯示器之一實施例之示意剖面圖；圖6B為一種壓電電泳顯示器之一實施例之示意剖面圖；圖7詳述一種製造壓電電泳膜或(選擇性地)顯示器之方法；圖8A為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖； 圖8B為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖；圖9A為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖；圖9B為一種壓電電泳膜之一實施例之示意剖面圖；圖10A為一種壓電電泳顯示器之一實施例之示意剖面圖；圖10B為一種壓電電泳顯示器之一實施例之示意剖面圖；圖10C為一種壓電電泳顯示器之一實施例之示意剖面圖；圖11詳述一種製造低外形壓電電泳膜之方法；圖12A為一種以圖11所示方法製造的壓電電泳膜之示意剖面圖；圖12B為一種以圖11所示方法製造的壓電電泳顯示器之示意剖面圖；圖13A為一種以圖11所示方法製造的替代壓電電泳膜之示意剖面圖；圖13B為一種以圖11所示方法製造的替代壓電電泳顯示器之示意剖面圖；圖14為詳述一種用於製造高對比壓電電泳膜以及顯示器之方法之步驟流程圖；圖15A為圖14所示方法之步驟1440處之壓電電泳膜之示意剖面圖； 圖15B為在完成圖14所示方法之步驟1440後之壓電電泳膜之示意剖面圖；圖15C為在完成圖14所示方法之步驟1450後之壓電電泳膜之示意剖面圖；圖15D為在完成圖14所示方法之步驟1470後之壓電電泳膜之示意剖面圖；圖15E為在完成圖14所示方法之步驟1480後之壓電電泳膜與一目標物結合之剖面；圖15F為在完成圖14所示方法之步驟1480後之壓電電泳膜與一目標物結合並塗覆有一保護塗層之剖面；圖16顯示了一種壓電電泳顯示器之部分剖面之放大圖；圖17顯示了圖16所示之放大剖面之示範等效電路；圖18為詳述一種用於創造高對比壓電電泳膜以及顯示器之方法之步驟之流程圖；圖19A為在圖18所示方法之步驟1810處之壓電電泳膜之示意剖面圖；圖19B為在圖18所示方法之步驟1830處的壓電電泳膜之示意剖面圖；圖19C為在完成圖18所示方法之步驟1840後之壓電電泳膜之示意剖面圖；圖19D為在完成圖18所示方法之步驟1850及1860後之壓電電泳膜之示意剖面圖； 圖19E為在完成圖18所示方法之步驟1870後之壓電電泳膜之示意剖面圖；圖19F為根據圖18所示方法之與目標物結合之壓電電泳膜的剖面圖；圖19G為在完成圖18所示的方法的步驟1880後與目標物結合並塗覆有保護塗層之壓電電泳膜之剖面圖；圖20為根據本文所揭露標的之一種示範壓電電泳顯示器之示意剖面圖；圖21A為顯示根據本文所揭露標的之一種壓電電泳顯示器之附加特性之示意剖面圖；圖21B為顯示根據本文所揭露標的之一種壓電電泳顯示器之附加特性之透視圖；圖22顯示了根據本文所揭露標的之一種壓電電泳顯示器之示範等效電路；圖23為根據本文所揭露標的之一種示範壓電電泳顯示器之示意剖面圖。
本發明在此揭示低外形(low-profile)壓電電泳膜及顯示器及用於製造此些膜與顯示器之方法。在一些實施例中，在製造壓電電泳膜之後可將該壓電電泳膜之壓電材料以高壓電場圖案化。此特徵允許最終使用者在生產點將壓電材料以例如電暈放電(corona discharge)定址，其可包括僅當操縱壓電電泳膜時可看見的條碼或序號。以下描述之低外形壓電電泳膜及顯示器亦可達成高對比度(high contrast ratio)。在此描述之膜及顯示器 一般為可撓的且可作為安全標記(security markers)、認證膜(authentication films)、或感應器(sensors)。該膜通常為撓性。一些膜的厚度小於100微米。在一些實施例中，該壓電電泳膜小於50微米且可折疊而不破裂。依據本發明揭露之標的所形成的顯示器不需要外部電源。
應用於材料或顯示器之術語「電光(electro-optic)」在此以其在影像技藝之習知意義使用，指具有至少一種光學性質不同的第一及第二顯示狀態之材料，該材料因對材料施加電場而從其第一變成其第二顯示狀態。雖然該光學性質一般為人眼可感受的色彩，但其亦可為其他的光學性質，如光學透射率、反射度、亮度，或者在意圖用於機器閱讀之顯示器的情形為像是可見光範圍外的電磁波長之反射率變化的假色(pseudo-color)。
術語「雙穩態」及「雙穩態性」在此以其在所屬技術領域之習知意義使用，指包含具有至少一種光學性質不同的第一與第二顯示狀態之顯示元件的顯示器，且使得在已藉有限時間的定址脈衝驅動任何特定元件達到假設其第一或第二顯示狀態之後，在定址脈衝終止後該狀態會持續歷時改變該顯示元件狀態所需的最短定址脈衝時間之至少數倍，例如至少4倍。美國專利第7,170,670號證明，一些可有灰階之粒子系電泳顯示器不僅在其極端黑色及白色狀態，亦在其中間灰色狀態安定，且一些其他型式的電光顯示器亦同。此型顯示器適合稱為「多穩態」而非雙穩態，雖然為了方便在此可使用術語「雙穩態」來涵蓋雙穩態及多穩態顯示器。
術語「灰色狀態(gray state)」在此以其在影像技術領域之習知意義使用，指處於像素的兩個極端光學狀態中間的狀態，且未必暗示此兩種極端狀態之間為黑-白轉移。例如以下參照的許多E Ink專利及公開申請案描述其中極端狀態為白色及深藍色之電泳顯示器，使得中間「灰色狀態」實際上為淺藍色(pale blue)。事實上如所提及，光學狀態改變未必完全為色彩改變。以下可使用術語「黑色」及「白色」指顯示器的兩個極端光學狀態，且應了解通常包括嚴格而言並非黑色及白色的極端光學狀態，例如上述的白色及深藍色狀態。以下可使用術語「單色(monochrome)」表示其中僅將像素驅動到其兩個極端光學狀態而無灰色狀態居間之顯示器或驅動方案。
術語「像素」在此以其在顯示器技藝中之習知意義使用，指可產生顯示器本身可顯示的所有色彩之顯示器的最小單位。在全彩顯示器中，一般而言各像素係由複數個次像素所構成，其各可顯示少於顯示器本身可顯示的所有色彩。例如在大部分的習知全彩顯示器中，各像素係由紅色次像素、綠色次像素、藍色次像素、及選擇性地白色次像素所構成，且各次像素可顯示其特定色彩之從黑色到最亮版本之色彩範圍。
已知多種型式的電光顯示器。一型電光顯示器使用電致變色介質，例如奈米變色膜形式的電致變色介質，其包含至少部分由半導電金屬氧化物形成的電極、及複數種附接電極之能可逆變色的染料分子；參見 例如O’Regan,B.等人之Nature 1991,353,737；及Wood,D.之Information Display,18(3),24(2002年3月)。亦參見Bach,U.等人之Adv.Mater.,2002,14(11),845。此型奈米變色膜亦被描述於例如美國專利第6,301,038、6,870,657及6,950,220號。此型介質亦一般為雙穩態。
另一型電光顯示器為由Philips發展，且被描述於Hayes,R.A.等人之“Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting”,Nature,425,383-385(2003)之電濕潤顯示器。在美國專利第7,420,549號中顯示此電濕潤顯示器可被製成雙穩態。
一型電光顯示器為粒子系電泳顯示器，其已成為多年來深入研發之標的，其中複數個帶電粒子在電場影響下移動通過流體。當相較於液晶顯示器時，電泳顯示器可具有亮度與對比良好、視角寬、狀態雙穩態性、及電力消耗低的屬性。
電泳顯示器通常包含一層電泳材料、及至少二層配置在電泳材料對立側上的其他層，此二層之一為電極層。在大部分的此顯示器中，兩層均為電極層，且該電極層之一或兩者被圖案化以界定顯示器之像素。例如可將一電極層圖案化成為長形列電極，及另一成為與該列電極呈直角而配置之長形行電極，像素由行電極與列電極的交叉點所界定。或者且更常為一電極層具有單一連續電極之形式，及另一電極層被圖案化成為像素電極矩陣，其各界定顯示器之一個像素。在另一型意圖供手寫筆使用之電泳顯示器中，印刷頭或類似的可移動電 極與顯示器分開，僅鄰接電泳層之層之一包含電極，電泳層對立側上之層一般為意圖防止可移動電極損壞電泳層之保護層。
許多讓渡予或為Massachusetts Institute of Technology(MIT)及E Ink Corporation之名的專利及申請案描述各種用於封裝的電泳及其他電光介質之技術。此封裝的介質包含許多小囊(small capsules)，其本身各包含在流體介質中含有電泳移動粒子的內相、及包圍該內相的囊壁(capsule wall)。一般而言，該囊本身被保持在聚合黏著劑內而形成位於二電極之間的相干層(coherent layer)。在這些專利及申請案中描述的技術包括：(a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如美國專利第7,002,728及7,679,814號；(b)囊、黏著劑及封裝方法；參見例如美國專利第6,922,276及7,411,719號；(c)含有電光材料之膜及次組裝件；參見例如美國專利第6,982,178及7,839,564號；(d)背板、黏著層、及其他用於顯示器之輔助層及方法；參見例如美國專利第7,116,318及7,535,624號；(e)色彩形成及色彩調整；參見例如美國專利第7,075,502及7,839,564號；(f)驅動顯示器之方法；參見例如美國專利第7,012,600及7,453,445號； (g)顯示器之應用；參見例如美國專利第7,312,784及8,009,348號；(h)非電泳顯示器，如美國專利第6,241,921、6,950,220、7,420,549、及8,319,759號，以及美國專利申請案公開第2012/0293858號所描述；(i)微胞結構、壁材料、及形成微胞之方法；參見例如美國專利第7,072,095及9,279,906號；及(j)填充及密封微胞之方法；參見例如美國專利第7,144,942及7,715,088號。
許多上述專利及申請案認為，在封裝的電泳介質中包圍分離微囊之壁可被連續相取代，如此製造所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中電泳介質包含複數個電泳流體分離滴、及一個聚合材料連續相，且在此聚合物分散型電泳顯示器內的電泳流體分離滴可被視為囊或微囊，即使無分離的囊膜結合各個別滴；參見例如上述美國專利第6,866,760號。因而為了本申請案之目的，將此聚合物分散型電泳介質視為封裝的電泳介質之亞種。
相關型式的電泳顯示器為所謂的「微胞電泳顯示器」，亦已知為MICROCUP®。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及流體未被封裝在微囊內而是被保留在複數個在載體介質(一般為聚合膜)內形成的孔穴內。參見例如美國專利第6,672,921及6,788,449號，其均全部納入此處作為參考。
雖然電泳介質經常為不透明(由於例如在許多種電泳介質中，粒子實質上阻擋可見光穿透顯示器)且以反射模式操作，但可使許多種電泳顯示器以所謂的「快門模式」操作，其中一種顯示狀態為實質上不透明及另一種為透光性。參見例如美國專利第5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971、及6,184,856號。類似電泳顯示器但依賴電場強度變化之介電電泳顯示器可以類似的模式操作；參見美國專利第4,418,346號。其他型式的電光顯示器亦可以快門模式操作。以快門模式操作之電光介質可被用於全彩顯示器的多層結構；在此結構中，鄰接顯示器觀看表面之至少一層以快門模式操作，而暴露或隱藏離觀看表面較遠的第二層。
封裝的電泳顯示器一般不遭受傳統電泳裝置的簇聚與沉降失敗模式且提供進一步的優點，如將顯示器印刷或塗覆在廣泛種類的撓性及剛性基材上之能力。(文字「印刷」的用法意圖包括所有形式的印刷及塗覆，其包括但不限於：前計量塗覆，如補片模塗覆、縫式或擠壓塗覆、滑動或串接塗覆、簾式塗覆；卷式塗覆，如刮刀卷式塗覆、正反卷式塗覆；凹版塗覆；浸式塗覆；噴灑塗覆；彎式塗覆；旋轉塗覆；刷式塗覆；空氣刀塗覆；絲網印刷法；靜電印刷法；熱印刷法；噴墨印刷法；電泳沉積(參見美國專利第7,339,715號)；及其他的類似技術。)因此，生成的顯示器可為撓性。此外，因為可使用各種方法印刷顯示器介質，故顯示器本身可不昂貴地製造。
上述美國專利第6,982,178號描述一種極適用於大量生產的組裝固態電光顯示器(包括封裝的電泳顯示器)之方法。本質上此專利描述所謂的「前板積層體」(「FPL」)，其依序包含透光電導層、一層電接觸該電導層之固態電光介質、黏著層、及離型片。一般而言，該透光電導層被透光基材承載，其較佳為撓性，像是該基材可被人工捲繞在直徑為(如)10吋(254毫米)之滾筒上而無永久性變形。術語「透光」被用於本專利且在此表示如此設計之層傳輸足以使觀看者看穿該層可觀察到電光介質的顯示狀態變化之光，其通常為通過電導層及相鄰基材(若有)觀看；在電光介質在非可見光波長顯示反射率改變的情形，術語「透光」當然應被解讀成指相關非可見光波長之透射。該基材一般為聚合膜，且通常厚度在約1至約25密耳(25至634微米)，較佳為約2至約10密耳(51至254微米)之範圍。該電導層方便地為例如鋁或ITO之薄金屬或金屬氧化物層，或者可為導電聚合物。塗有鋁或ITO之聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)膜由例如德拉瓦州Wilmington之E.I.du Pont de Nemours & Company以「鋁化Mylar」(「Mylar」為註冊商標)市售，且可在前板積層體中使用此商業材料而得到良好的結果。
使用此前板積層體組裝電光顯示器可藉由將離型片從前板積層體移除，及將黏著層以背板在有效造成黏著層黏附背板的條件下接觸，因而將黏著層、電光介質層與電導層固定於背板而進行。此方法極適用於大 量生產，因為可大量製造前板積層體(一般使用卷對卷塗覆技術)，然後切割成用於指定背板所需的任何大小之片。
美國專利第7,561,324號描述所謂的「雙面離型片」，其本質上為上述美國專利第6,982,178號之前板積層體的簡化版本。一種雙面離型片形式包含一層固態電光介質被包夾在二黏著層之間，黏著層之一或兩者均被離型片覆蓋。另一種雙面離型片形式包含一層固態電光介質被包夾在二離型片之間。兩種雙面離型膜形式均意圖用於大致類似已描述的由前板積層體組裝電光顯示器之方法，但是涉及兩次分別的積層。一般而言，在第一次積層中將雙面離型片積層到前電極而形成前次組裝件，然後在第二次積層中將前次組裝件積層到背板而形成最終顯示器，雖然如果需要則可將此兩次積層之次序顛倒。
本文呈現的標的關於壓電電泳膜及顯示器的結構設計和製造工藝，其不需要電源(例如，電池、接線電源、光伏來源等)來使顯示器操作。因此，組裝過程被簡化，而這種顯示器的厚度大幅地小於傳統壓電電泳顯示器的厚度。
壓電性(piezoelectricity)為在固態材料中回應所施加的機械應力而累積之電荷。適合在此揭示的標的之材料可包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、石英(SiO2)、磷鐵鋁礦(AlPO4)、正磷酸鎵(GaPO4)、電氣石、鈦酸鋇(BaTiO3)、鋯酸鈦酸鉛(PZT)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁 (AlN)、鉭酸鋰、矽酸鑭鎵、酒石酸鉀鈉、及任何其他已知的壓電材料。
在此描述的壓電電泳膜及壓電電泳顯示器使用壓電性來驅動電泳介質之帶電顏料顆粒朝向該些顯示電極之一。因此，當連結一電泳介質層時，壓電材料的操縱或物理應變可造成觀看表面處的電泳材料之顏色改變。例如藉由彎曲或將機械應力引入一片壓電材料可產生跨越該電泳介質之電壓，且可利用此電壓造成電泳介質之色彩顏料顆粒移動。如果僅一電泳介質層的數個部分連結至一壓電材料，或如果在壓電材料中製造差分極化區，則可使用具有兩型相反帶電顏料之電泳介質產生高對比度圖案，如圖1A及1B所示。在此對電光顯示器(例如電泳顯示器)使用的術語「對比度(contrast ratio)」或「CR」係定義為顯示器可產生的最亮顏色(白色)對最暗顏色(黑色)的亮度比例。通常高對比度為所欲的光電顯示器態樣。
圖1A及1B描述依照在此揭示的標的之示範壓電電泳顯示器100之側視及上視圖。在此實施例中，將壓電材料積層到電泳介質層(以下討論)，且包括一個或以上的電極以提供適當的電場而造成電泳粒子朝向(或離開)觀看表面行進。在圖1A及1B所示的實施例中，壓電電泳顯示器100之壓電材料的第二區域120已被以與第一區域110相反的方向極化，因此當操縱壓電電泳顯示器100從中性狀態(位置2)變成第一(位置1)或第二(位置3)光學狀態時，第一及第二區域(110,120)在 這兩個區域中會得到不同的顏色。在電泳介質具有黑色與白色之相反帶電粒子組的情況會形成高對比影像，如例如圖1B所示。因為壓電材料的第一及第二區域(110,120)可被極化而具有良好的解析度(如以下所討論)，故當操縱壓電電泳顯示器100時可將多種影像/資訊編碼而「出現」。例如可將以中性狀態存在的安全色帶製造成灰色條，但是當將該安全色帶撓曲時，該色帶會顯示安全標章，如圖1B所示的星形。當然，安全標章或可包括條碼、數字、文字、電話號碼、及網址、QR碼、相片、半色調影像、或標誌。
原則上可將壓電材料(選擇性地鄰接電泳材料)以局部強電場極化，如圖2A-3D所示。已知壓電材料(尤其是膜)可被刺激而在具有各種外部應力的極化狀態之間移動，如機械拉伸、熱、電磁場、及施力。壓電效應極為有關於固體中的電偶極矩的發生。偶極密度或極化(P)相當於每個體積晶體單元格之偶極矩，一般測為C/平方公尺。生成的偶極密度P為對特別材料區域之特定的向量場(即差分極化)。類似磁鐵，彼此靠近之偶極趨於在區域中對齊(魏斯域，Weiss domains)。當最先產生時，該域通常為隨機定向。然而，使用各種多步驟方法可將該域對齊而產生局部差分極化區。已知對齊這些區域之方法為極化。
雖然許多種壓電材料為結晶性，但已知多種撓性壓電活性聚合物，如聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物、聚醯胺、及聚對二甲苯-C。非結晶性聚合物，如聚 醯亞胺與聚偏二氯乙烯(PVDC)，為非晶整體聚合物(amorphous bulk polymers)。製造壓電活性膜(如聚偏二氟乙烯(PVDF))的標準步驟為製造聚合物膜並將其拉伸而產生應力及對齊偶極。拉伸將PVDF的未極化α相區域轉變成極化β相。將後續刺激原加入β相的極區域，例如使用強電場。對齊β相之其他方法已被描述於文獻中，如雷射照射及強烈磁場。參見例如美國專利第9,831,417號。如果該刺激原可得充分高的解析度，則可使用該極來產生可視圖案，如例如圖1A及1B所描述。在一些實施例中，在高溫施加電場，然而其並非始終必要。尤其是對於非常薄的壓電膜，例如小於20微米，例如小於10微米、小於5微米，無需高溫將膜極化為可行的，其條件為電場夠強。在PVDF的情況，額外的益處為此膜亦為光學透明性，因此其可在觀看表面與電泳介質之間連結電泳介質，或者電泳介質可在壓電膜與觀看表面之間分層。
一種將壓電材料薄膜極化之示範方法描述於圖2A-2D。其可將壓電材料210(如PVDF)之薄膜熔化，並旋轉塗覆在基材220上形成薄膜。該薄膜在極化前可選擇性地經熱調節或拉伸。適合的整體PVDF得自例如Sigma-Aldrich為整體粉末或為膜。預先拉伸的壓電活性PVDF膜亦得自例如PolyK Technologies(賓州，State College)。此膜亦可取自在一側上具有金屬化電極塗層，其亦可用於壓電電泳膜及顯示器，然而使用電場將具有支撐金屬層之壓電電泳膜極化為困難的。PVDF之 共聚物，如聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)，亦得自Sigma-Aldrich及PolyK。在一些實施例中，PVDF及PVDF共聚物之薄膜可藉由製備整體PVDF於相容的揮發性溶劑(如二甲基甲醯胺(DMF))之濃溶液，並將該濃溶液在適當的轉移基材或離型片上進行縫式塗覆(例如使用卷對卷方法)而製造。然後將塗有PVDF之基材加熱以驅除DMF而生成PVDF薄膜(例如小於20微米，例如小於10微米、小於5微米)。小心控制熱循環可將生成膜預先調節而具有較大數量的適合極化的β相域。
如圖2B及2C所示，其可將壓電材料210之薄膜以空間聚焦之高電壓電暈放電230極化。適合的電暈放電設備得自例如Simco-Ion(加州，Alameda)。此裝置可產生局部10-50仟伏場(kV fields)，例如30仟伏場，例如20仟伏場，其可被帶入欲極化壓電材料之數微米內。空間聚焦可操控電場及/或氣流而完成，其聚焦/操控從電暈放電發出的離子流動。如圖2B所示，高電壓電暈放電230可在三維中移動而製造差分極化區，即將壓電材料210圖案化。或者可將壓電材料210安裝在XYZ平台上且使膜作業片以受控方式接近高電壓電暈放電230。在一替代實施例中，可使用導電罩240保護壓電材料210的區域不受到高電壓電暈放電230，如圖2C所示。導電罩可由例如導電不銹鋼、或可承受接近電暈放電之其他導電材料所製造。亦可運用由電荷吸收或電荷阻擋材料(如玻璃、塑膠或橡膠)製造的替代罩。當將高電壓電暈放電230在壓電材料210之薄膜上 方移動時，壓電材料210之薄膜僅在壓電材料210之薄膜未被導電罩240覆蓋的區域被極化。另外，其可將高電壓電暈放電230之極性反轉，使得一些區域可以第一方向極化，一些區域以第二方向極化，及一些區域為隨機極化或不極化。亦參見圖3A-3D。
使用圖2B及2C所示的技術，直接製造具有差分極化區P 1 與P 2 之壓電材料210之薄膜，P 1 與P 2 在圖2D中示為260及270。差分極化區260及270未必具有相同量級的相反極性，然而當將二粒子電泳介質結合壓電材料210之薄膜使用時，常以此布置提供較佳的對比度。例如如圖2D所示，第一區域260可被朝向觀看者而極化，而第二區域270可被離開觀看者而極化。此技術進一步描述於圖3A-3D，其顯示如何將沉積在基材320上的單一壓電材料薄膜區域360極化而具有從頁面出來的極化向量，如圖3B所示。因而當操縱(撓曲)壓電材料薄膜時，其優先驅動電泳粒子之一極性朝向觀看表面。如圖3C所示，壓電材料薄膜之第二區域370可被以不同的方向極化，有或未增加導電罩340，而如應用所需要而生成一些極性與量級的圖案化組合。如圖3D所示，區域370之一些部分被極化向觀看表面，但是有導電罩340產生的陰影。因而當操縱(撓曲)壓電材料時，其優先驅動電泳粒子之一極性朝向觀看表面，除了極化已被屏蔽的區域，其會保留在中性顏色階段，因而產生圖案，例如安全標記。
圖2A-3D描述各種可用以在壓電材料210之薄膜中製造差分極化區之技術。如圖4A-4D所描述，這些相同技術亦可被用以在薄壓電電泳介質膜405中製造差分極化區。如圖4A所示，其可將壓電材料410之薄膜連結一層電泳微胞420而製造壓電電泳介質膜405。其可將壓電材料410之薄膜連結一層具有黏著層(未示出)之電泳微胞420，或者可將壓電材料410之薄膜直接旋轉塗覆於電泳微胞420之層，即如以上關於圖2A所討論。電泳微胞420一般由聚合物形成，如由丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物，如例如美國專利第6,930,818、7,052,571、7,616,374、8,361,356、及8,830,561號所詳述，其均全部納入此處作為參考。在一些實施例中，可將電泳微胞420之層以電泳介質425填充，該電泳介質425包括兩個或以上的一般為電泳移動力及光學性質不同的電泳粒子423與427。其可將電泳介質425以密封層430密封，較佳為如美國專利第7,560,004、7,572,491、9,759,978、或10,087,344號所描述的水溶性密封層，其均全部納入此處作為參考。在一些實施例中，在離型片上製造電泳微胞420之層，以電泳介質425填充並以密封層430密封，然後使用填充及密封的電泳微胞420作為製造壓電材料410之薄膜之基材。生成的結構為薄壓電電泳介質膜405。在其他實施例中，將壓電材料410之薄膜積層到丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物膜，其為一層電泳微胞420之前驅物。然後將組合的壓電材料410之薄膜與前驅物材料壓印在前驅物側上(以 下討論)，繼而以電泳介質425填充，並以密封層430密封，而製造薄壓電電泳介質膜405。在又其他實施例中(圖4A-4D中未示出)，其可使用美國專利第7,158,282號所描述並由E Ink Corporation市售之型式的複雜微胞前板積層體，作為壓電材料410之薄膜(其可如以下所描述而極化)用之基材。顯然地，當使用前板積層體材料時，最終結構另外包括導電層，其一般為透光性。其可將前板積層體定向使得透光電極層接觸壓電材料410之薄膜，或者可將前板積層體翻轉使得密封層接觸壓電材料410之薄膜。
一旦已製造出薄壓電電泳介質膜405，則可將壓電材料410之薄膜定址，如以上關於圖2A-3D所描述。即壓電材料410之薄膜可被具有空間聚焦之高電壓電暈放電230極化，如圖4B所示，例如藉由將薄壓電電泳介質膜405安裝在XYZ平台上且使膜作業片以受控方式接近高電壓電暈放電230。在一替代實施例中，可使用導電罩240來保護薄壓電電泳介質膜405的區域不受到高電壓電暈放電230，如圖4C所示。如關於2A-3D所討論，其可將高電壓電暈放電230之極性反轉使得一些區域可以第一方向極化，一些區域以第二方向極化，及一些區域為隨機極化或不極化。如以上圖2D所示，將薄壓電電泳介質膜405中的壓電材料410之薄膜極化造成差分極化區P 1 與P 2 ，如圖4D中的460與470所示。重點為因為可在極化之前製造薄壓電電泳介質膜405，故最終客戶控制在薄壓電電泳介質膜405中製造 所欲極化設計的最終步驟為可行的。因此，如果最終產品包括安全標記或序號，則可在已完成並將最終產品驗證等之後安置該安全標記或序號。例如可在美國財政部將美金100元鈔票以金屬墨水印刷序號，同時將包含薄壓電電泳介質膜405之安全色帶極化而製造對應該序號之驗證碼。此特徵排除許多後勤問題及附帶成本，因為不必例如在供應鏈的更下游將指定產品匹配預製安全標記。
上述技術可被用以得到極多種如下圖所描述的薄壓電電泳膜。
如圖5A-6B、8A-10C、及12A-13B所示，壓電電泳膜或壓電電泳顯示器包括一些組件(包括薄壓電膜)與一層電泳介質的分層堆疊。壓電材料可為任何上列材料，然而較佳為聚合物(如PVDF)及其共聚物，因為其可被製成非常薄的膜。電泳介質一般包括一組或以上的帶電粒子，其在電場存在下移動通過非極性溶劑。電泳介質一般被包容於例如微囊、微胞或分散滴中。電泳介質亦可被包容於開放槽或井中，其被密封在較大的撓性容器中。在此例示的壓電電泳膜及壓電電泳顯示器可被製成相當薄，例如100微米厚或以下，例如70微米厚或以下，例如50微米厚或以下，例如35微米厚或以下，例如20微米厚或以下，例如10微米厚或以下。此薄材料可撓曲而不破裂或洩漏，且當被併入最終產品(如紙或銀行票據)中時亦不顯眼。另外，許多壓電電泳膜或壓電電泳顯示器包括均為透光性及/或充分薄而為 透光性之層，如此可允許從上及從下看到壓電電泳回應。在此壓電電泳膜或壓電電泳顯示器中，當可從上表面，例如圖1B之位置1，觀看到第一影像時，下表面一般會顯示負像，例如圖1B之位置3。然而，當將電泳介質合併超過兩型粒子時，上部及底部可能由於在兩個表面之一的混合粒子狀態而不顯示反像。
壓電電泳膜或壓電電泳顯示器經常包括至少一電極層，其可為透光性及其可為撓性。適合的材料包括市售之塗覆ITO之PET，其可被作為基材用於製造。在一些其他實施例中，可使用包括其他的透明導電氧化物(TCO)之撓性及透明性導電塗層，如氧化鋅、氧化鋅錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化銦錫鋯、氧化銦鎵、氧化銦鎵鋅，或這些氧化物之氟化變體，如摻氟之氧化錫。在許多在此描述的實施例中使用聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT：PSS)，因為其具有優良的彎曲性質且為光學透明性。雖然總導電度不如例如PET/ITO高，但PEDOT：PSS足以提供驅動電泳介質中的電泳粒子所需的電場。其他的材料包括摻有導電材料(如碳黑、金屬屑、金屬鬚、碳奈米管、氮化矽奈米管、或石墨烯)之聚合物，一般為透光聚合物。在一些情況中電極層為金屬膜，如銅、銀、金、或鋁膜或箔。塗金屬之聚合物膜亦適合作為電極層。該電極層的電阻可為500歐姆-公尺(ohm-m)或以下，例如100歐姆-公尺或以下，例如1歐姆-公尺或以下，例如0.1歐姆-公尺或以下，例如0.01歐姆-公尺或以下。(作為比較，電泳 介質層的電阻一般為大約107至108歐姆-公尺，及壓電材料的電阻為1011至1014歐姆-公尺。)
壓電電泳膜或壓電電泳顯示器經常包括至少一由聚合物形成的黏著層，如丙烯酸系或聚胺甲酸酯、聚胺甲酸酯、聚脲、聚碳酸酯、聚醯胺、聚酯、聚己內酯、聚乙烯醇、聚醚、聚乙酸乙烯酯衍生物(如聚(乙烯-共聚-乙酸乙烯酯))、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯縮丁醛、聚乙烯基吡咯啶酮、聚(2-乙基-2-唑啉)、丙烯酸系或甲基丙烯酸系共聚物、順丁烯二酸酐共聚物、乙烯醚共聚物、苯乙烯共聚物、二烯共聚物、矽氧烷共聚物、纖維素衍生物、阿拉伯膠、海藻酸酯、卵磷脂、衍生自胺基酸之聚合物等。該黏著劑可另外包括一種或以上的低介電聚合物或寡聚物、離子液體、或導電填充材(如碳黑、金屬屑、金屬鬚、碳奈米管、氮化矽奈米管、或石墨烯)。包括此帶電及/或導電材料之黏著劑為導電黏著劑。用於該黏著層之聚合物及寡聚物可具有在積層期間或之後用於鏈延長或交聯之官能基。該黏著層的電阻率值為約略106歐姆*公分至108歐姆*公分，較佳為小於1012歐姆*公分。
上述聚合物及寡聚物之中，因其優異的黏附性及光學性質及高環境抗性，特佳為聚胺甲酸酯、聚脲、聚碳酸酯、聚酯、及聚醯胺，尤其是包含官能基者。該官能基之實例可包括但不限於-OH、-SH、-NCO、-NCS、-NHR、-NRCONHR、-NRCSNHR、乙烯基或環氧物及其衍生物，包括環狀衍生物。上述官能基 中的「R」可為氫，或至多20個碳原子之烷基、芳基、烷基芳基、或芳基烷基，此烷基、芳基、烷基芳基、或芳基烷基可選擇性地經N、S、O、或鹵素取代或中斷。「R」較佳為氫、甲基、乙基、苯基、羥甲基、羥乙基、羥丁基等。其特佳為官能化聚胺甲酸酯，如羥基封端聚酯聚胺甲酸酯或聚醚聚胺甲酸酯、異氰酸基封端聚酯聚胺甲酸酯或聚醚聚胺甲酸酯、或丙烯酸酯基封端聚酯聚胺甲酸酯或聚醚聚胺甲酸酯。
在許多實施例中，壓電電泳膜或壓電電泳顯示器經常包括離型片(release sheet)。離型可暫時用以利於處理壓電電泳膜或壓電電泳顯示器，例如當壓印、填充、切割等時。在其他實施例中，該離型可用以傳輸會被黏附到最終產品之最終壓電電泳膜或壓電電泳顯示器。在一些情況中，該離型保護用以在將壓電電泳膜或壓電電泳顯示器配置在最終產品前操縱壓電電泳膜或壓電電泳顯示器之功能性黏著層。離型可由選自於由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、紙、及其積層或包覆膜所組成的群組之材料所形成。離型亦可被金屬化以利於品管測量及/或在處理、運送、及下游併入產品中期間控制靜電。在一些實施例中，可將聚矽氧離型塗層塗覆在該離型片上以改良離型性質。
雖然在圖5A-6B、8A-10C、及12A-13B中未顯示，但壓電電泳膜或壓電電泳顯示器亦可包括額外的封邊劑及/或屏障材料，以使壓電電泳膜或壓電電泳顯 示器維持所欲的濕度程度，並防止例如非極性溶劑或黏著劑洩漏，及防止水、灰塵或氣體進入。該屏障材料可為任何撓性材料，一般為WVTR(water vapor transmission rate，水蒸氣傳輸率)低至可忽略的聚合物。適合的材料包括聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、環狀烯烴、及其組合。如果壓電電泳膜或壓電電泳顯示器會暴露於特別嚴厲的條件，則可使用如WILLOW®玻璃(Corning,Inc.)之撓性玻璃作為屏障層。該封邊劑可為黏附在壓電電泳膜或壓電電泳顯示器的邊緣上方之金屬化箔或其他的屏障箔。該封邊劑亦可由分配的密封劑(熱、化學及/或輻射固化)、聚異丁烯或丙烯酸酯基材密封劑所形成，其可被交聯。在一些實施例中，該封邊劑可為經濺鍍的陶瓷，如氧化鋁或氧化銦錫，或如得自Vitex Systems,Inc.(加州，San Jose)之先進陶瓷。
通常可將壓電電泳膜501-504之層以對最終應用產生最佳性能的次序排列/積層。如例如圖5A所示，壓電電泳膜501可藉由將微胞前驅物材料配置在包括離型黏著劑520之離型510上而製備。然後將微胞前驅物壓印或進行微影術而製造微胞530之陣列。微胞530可被熱固化或以電磁輻射固化，如UV光。然後可將微胞530以電泳介質填充並以密封層540密封，如以上關於圖4A所討論。(應了解，鄰接密封層540之微胞530被填充包括帶電粒子於非極性溶劑之電泳介質，即使在隨後圖中未顯示電泳介質。)壓電層560可使用黏著劑550(一般為由上列材料之一形成的光學透明黏著劑) 積層到密封層540。最後將撓性電極580以導電黏著劑570連結壓電電泳膜。此壓電電泳膜501後續可藉由處理離型510直到離型510以外的堆疊被固定於最終產品而被操縱。在壓電電泳膜501中，壓電層560一般在將撓性電極580連結壓電電泳膜之前被極化而製造差分極化區。在一些實施例中，可將撓性電極580及導電黏著劑570以透明導電氧化物薄層取代，如ITO。ITO可被直接濺鍍在壓電層560上。
密切相關但可替代之堆疊示於圖5B-5D。在圖5B中製造壓電電泳膜502，其中在製造前在分開的離型510上製備壓電層560。例如壓電層560可為已被極化而製造安全圖案之預先拉伸PVDF膜。然後將壓電層560連結密封的微胞層530，其已連結撓性電極580。顯然地，在壓電電泳膜502中，微胞層530的開口背對著壓電層560，其可利於微胞層530與壓電層560之間的良好黏結。此黏結可隨引入底漆535改良壓電層560對微胞材料(一般為包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之聚合物)的黏附性而改良。底漆535可為極性寡聚或聚合材料，如多羥基官能化聚酯丙烯酸酯(例如得自Dymax之BOMAR® BDE 1025)，或烷氧化丙烯酸酯，如乙氧化壬酚丙烯酸酯(例如得自Sartomer之SR504)、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(例如得自Sartomer之SR9035)、或乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯(例如得自Sartomer之SR494)。適合作為底漆535之極性聚合物的實例包括溶劑胺甲酸酯聚合物，如Irostic®聚合物。
當然亦可建立堆疊使得微胞層530的開口面向壓電層560，如在圖5D所描述的壓電電泳膜504中。如圖5C所示，又一替代為排列壓電電泳膜503使得微胞層530的開口背對著壓電層560，然而壓電層560被直接連結撓性電極580。
增加第二撓性電極680取代圖5A-5D中的離型層，則圖5A-5D所示的壓電電泳膜(501,502,503,504)可被轉變成壓電電泳顯示器(601,602)。壓電電泳顯示器(601,602)一般亦包括第二導電黏著劑670，然而應注意，在一些情況中，導電黏著劑670單獨可足以提供切換電泳材料所需的電場。另外，其可直接將微胞層530(圖6A)或密封層540(圖6B)的底部塗以透明導電氧化物薄層而製造第二電極。又如果看穿壓電電泳顯示器(601,602)的上部及底部並非必要，則可使用導電金屬箔作為第二撓性電極680。如圖6A及6B所示，典型為對完成的壓電電泳顯示器(601,602)增加離型510以改良處理，並提供現成的黏著劑固定壓電電泳顯示器(601,602)。在一些實施例中，壓電電泳顯示器601可藉由僅將壓電層560黏結包括第二撓性電極680與密封微胞層530(已包括電泳介質)之市售前板積層體而形成。在此情況中，壓電層560一般在將前板積層體連結壓電層560之前被極化而製造差分極化區。雖然圖6A及6B之壓電電泳顯示器(601,602)顯示為壓電層560在密封微胞層530上方，應了解，壓電層560亦可被置於密封微胞層530下方而製造類似圖5B及5D之壓電電泳顯示器。
原型性能：
使用PEDOT：PSS膜作為撓性電極580而製造在圖5A中例示的型式之一系列壓電電泳膜。將壓電層560如表1所示而改變(組成物及厚度)。該壓電膜源自TE Connectivity(麻州，Norwood)、Fishman(麻州，Andover)，或自行使用得自Sigma-Aldrich之PVDF粉末而內部澆鑄並固化(casted in-house and cured)。使用所描述的極化技術改變極化方向而製造圖案。該電泳介質包括黑色與白色粒子、或黑色與紅色粒子、或紅色與黑色粒子之低電壓調配物，其係設計成以+/-3伏切換色彩狀態。如表1所示，所有的變體均提供適當的切換。
表1建議多型電泳介質適當回應撓曲薄壓電膜所製造的小電場。尤其是發現小於3微米之旋轉塗覆聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)膜具有足以造成DV電泳介質切換之電荷注入。參見實驗號碼7。此壓電電泳膜801(參見圖8A)可使用圖7所描述的方法而形 成。首先將濃縮PVDF/DMF溶液在適當基材上澆鑄(縫式染料塗覆)，並加熱驅除溶劑而製造壓電材料940之薄膜，如圖7的步驟710。在步驟720中將壓電膜960從基材移除。澆鑄的壓電膜960可為10微米厚或以下，例如5微米厚或以下，例如3微米厚或以下。亦可將壓電膜960拉伸以增加β相域數量及/或以適當的電場極化，如以上所討論。在步驟730中提供具有黏著劑920之離型910，繼而在步驟740中將離型910及黏著劑920積層到澆鑄的壓電膜960。然後在步驟750中將壓電膜960以電泳層塗覆/黏結。該電泳層可為密封微胞層，其包括被填充的微胞930及密封層940，或者該電泳層可包括電泳介質990被囊封於聚合物黏著劑995中，如圖9A及9B所示。將壓電膜960以中介底漆層935黏結電泳層為有利的，例如使用以上討論的底漆材料之一。如果電泳層為密封微胞層，則可配置微胞930使得密封層940如圖8A鄰接壓電膜960，或者可配置微胞930使得密封層940被配置在壓電膜960的對立側上，即如圖8B。最終步驟760為製造電極層980而如圖8A黏結/沉積在任一微胞930上，或如圖8B黏結/沉積在密封層940上。如以上所描述，電極層980可包括撓性導電材料，如PEDOT：PSS，或者其可包括直接沉積(例如濺鍍或氣相沉積)的透明導電氧化物(TCO)。在一些實施例中，電極980可在聚合物基材(如PET)上包括預製ITO膜。包括直接沉積的TCO電極層980、薄壓電層960、及微胞930之薄層(大約10微米厚)之壓電電泳膜801極薄(即排 除離型910為小於25微米厚)，其可使壓電電泳膜801被彎曲而不失效及當被固定於物件(如銀行票據)時不顯眼。亦可製造總厚度小於25微米之包括微囊之對應壓電電泳膜901。當然亦可使用薄壓電膜960的替代構造，如將壓電膜960安置在電極980與電泳層(即微囊層990)之間，如圖9B所示。一替代可將圖8A-9B中的電極980以導電黏著劑(未示出)或結合額外離型層之導電黏著劑(未示出)取代。
類似圖6A及6B，圖8A-9B之壓電電泳膜可包括第二電極層以形成對應顯示器(1001,1002,1003)，如圖10A-10C所示。電極層980及第二電極層1080可均包含撓性導電材料，如PEDOT：PSS，或者電極層980及第二電極層1080可均包含直接沉積(例如濺鍍或氣相沉積)的透明導電氧化物(TCO)，或其組合。再次在電極層980及第二電極層1080使用薄TCO膜的情況可使生成的壓電電泳顯示器(1001,1002,1003)為非常薄，即排除離型910為小於25微米厚。在一些實施例中如圖10A製造電極層980而黏結/沉積在微胞930上。在其他實施例中如圖10B將電極層980黏結/沉積在密封層940上。亦可使用壓電電泳顯示器1001與1002的組裝件以及含有以黏著劑995保持在一起的電泳介質之微囊990，如此製造壓電電泳顯示器1003，如圖10C所示。一替代可將圖10A-10C中的電極980/1080以導電黏著劑(未示出)或結合額外離型層之導電黏著劑(未示出)取代。
關於圖11之流程圖描述構成壓電電泳膜及壓電電泳顯示器之一替代方法。取得壓電膜1260，其可為市售膜或上述澆鑄膜。在步驟1110中將壓電膜1260積層到微胞前驅物材料。在積層前將壓電膜1260拉伸及/或極化。該前驅物材料一般為丙烯酸酯聚合物，然而任何合適的可壓印材料均可使用，如乙烯醚聚合物或環氧物聚合物膜。一般而言，該前驅物膜為30微米厚或以下，例如20微米厚或以下。在積層步驟1110前可將該前驅物膜以底漆1235處理。一旦壓電膜1260及微胞前驅物材料已結合，則將壓電膜1260對微胞前驅物材料的對立側以透明導電材料塗覆，例如選自上述者一般為氧化銦錫。(或者依應用可將壓電膜1260對微胞前驅物材料的對立側以可被離型層承載之導電黏著劑塗覆。)此塗覆步驟製造示於壓電電泳膜1201及壓電電泳顯示器1202中的電極1280，分別如圖12A及12B所示。(雖然在圖11中未顯示，但一替代構造為得到預先塗覆透明導電材料之壓電膜1260，繼而將預先塗覆的壓電膜1260與微胞前驅物材料積層在一起，包括選用的底漆1235。)在製造電極1280、壓電膜1260與微胞前驅物之堆疊之後，使用黏著層1250將該堆疊積層到載體基材1255，如步驟1130所示。載體基材1255可為任何上述作為離型(片)之材料，及黏著劑1250可為任何上述黏著劑。實務上載體基材1255一般為PET，因為在壓印步驟1140期間PET片易於處理。在步驟1140中使用上述關於美國專利第6,930,818、7,052,571、 7,616,374、8,361,356、及8,830,561號之技術，將包含載體基材1255、黏著劑1250、壓電膜1260、及微胞前驅物之堆疊進行微壓印。當以薄壓電膜及薄微胞前驅物完成此步驟時，最終堆疊厚度(不包括載體基材)可為30微米厚或以下，例如20微米厚或以下。如此生成開放微胞結構，繼而在步驟1150中將其填充所欲的電泳介質並以水溶性密封層1240密封。密封層1240可因包括導電物種而為導電性。密封層1240一般為透光性或透明性。在將微胞填充所欲的電泳介質之前可將開放微胞以蒸氣電漿處理1145清潔/活化。最後在步驟1160中將離型片1210以黏著劑1220連結密封層1240，而使壓電電泳膜1201易於輸送及利於將電泳膜1201置於最終產品上。黏著劑1220亦可為導電性。生成結構示於圖12A。重點為不必將壓電膜1260極化即可完成圖11的步驟，因而允許最終客戶在最終組裝位置將壓電電泳膜1201圖案化，例如藉由以電暈放電製造差分極化區，如以上所描述。
如圖12B所示，其可增加第二電極1285而將圖11之方法擴大到製造壓電電泳顯示器1202。第二電極1285亦可包括透明導電材料，將其直接加入密封層1240代替離型1210及黏著劑1220。然而，在其他實施例中會去除離型1210及將第二電極1285以黏著劑1220積層到密封層1240。如果壓電電泳顯示器1202不需要電泳介質從兩側均為可視，則第二電極1285可為金屬膜。或者第二電極1285可為導電聚合物，如 PEDOT：PSS。在一些其他的實施例中，黏著劑1220可為提供充分導電性以作為第二電極1285之導電黏著劑。
最後應了解，在將包含壓電膜1260及微胞前驅物材料之堆疊壓印之前，電極不必連結壓電膜1260。而是可製備包括離型(片)1210、黏著劑1220、壓電膜1260、及微胞前驅物之堆疊，繼而如上所述將微胞前驅物壓印、填充及密封。或者亦可製備包括離型(片)1210、黏著劑1220、電極1285、壓電膜1260、及微胞前驅物之堆疊，繼而如上所述將微胞前驅物壓印、填充及密封，如圖13B所示。生成的壓電電泳膜1301及壓電電泳顯示器1302分別示於圖13A及13B。壓電電泳膜1301及壓電電泳顯示器1302可利於希望讓壓電膜1260儘可能接近最終產品上的附接表面之應用，即如果使用壓電電泳膜1301作為應變感應器，且重點為中介電泳介質層不會使力量從表面消散。
圖14是詳述用於製造高對比壓電電泳膜及壓電電泳顯示器之方法1400之步驟之流程圖。方法1400已經過最佳化以使用卷對卷(roll-to-roll)製程製造壓電電泳膜。
方法1400係參考圖15A-15F進行描述。方法1400開始於步驟1410，在步驟1410中，透過將例如選自上述材料的導電材料沉積到一基材上，在第一基材(基材1555)上形成第一電極(電極1550)。例如，導電材料之薄層可直接沉積(例如濺鍍、氣相沉積)至如聚合物 基材(例如PET)之適當基材上。在一些實施例中，基材1555可以是上述用作暫時用於促進壓電電泳膜製造之離型片(release sheet)之任何材料。在一些實施例中，用於形成電極1550的導電材料是包括透明導電材料(例如，第一導電黏著劑)的黏著劑或連接層，該透明導電材料包括塗覆至基材1555上之導電金屬氧化物、導電聚合物和/或其他合適的導電材料。在一些實施例中，為了形成電極1550，將黏著劑或連接層沉積在基材1555上，並且將例如PEDOT的導電聚合物沉積在連接層上。在某些情況下，電極1550是結合至如聚合物膜之可撓的、透光基材之如銅、銀、金或鋁之膜或箔之金屬膜。在一些實施例中，電極1550的厚度小於5微米。在一些實施例中，電極1550的厚度在1微米與3微米之間。
接著，在步驟1420，透過將壓電材料沉積到導電材料(例如，電極1550)上，在電極1550上形成壓電層1560。例如，電極1550可以使用如上所述的旋塗製程或澆鑄(例如縫式染料塗覆)來塗覆具有壓電材料的薄膜，例如選自上述材料的薄膜，例如PVDF。在一些實施例中，使用諸如印刷、噴塗或凹版塗覆的膜沉積製程來在電極1550上形成壓電層1560。在一些實施例中，所得的壓電層1560的厚度少於10微米。在一些實施例中，所得的壓電層1560的厚度為約3微米。
如步驟1430中所示，在電極1550上形成壓電層1560之後，將遮罩(mask)1540施加到壓電層1560 的壓電材料上。在上述實施例中，遮罩1540可用於屏蔽或隔離壓電層1560的複數個第一區域免於受到用於極化壓電層1560的高壓電暈放電1533。如此允許壓電層1560被圖案化為圖像、文字和其他資訊(例如，機器可讀代碼)。遮罩1540可以由具有足以承受至少局部5千伏場(kV field)的介電強度的材料製成。在一些實施例中，遮罩1540由可在卷對卷製程中施加的一次性材料形成。例如，遮罩1540可以由諸如電絕緣紙之類的紙形成，該電絕緣紙具有施加到一個表面以結合壓電層1560的壓敏黏著劑(pressure-sensitive adhesive)。或者，遮罩1540可以是由電荷吸收或電荷阻擋材料製成的可重複使用的固定裝置，其整合到類似於網版印刷製程或旋轉卷之卷對卷轉譯平台(translation stage)中。
圖15A是圖14所示方法之步驟1440的壓電電泳膜的示意性剖面圖1501。如圖所示。如圖15A所示，遮罩1540包括屏蔽或隔離壓電層1560的相應區域免於受到高壓電暈放電1533的遮蔽部1542，以及允許在遮罩1540沒有覆蓋的壓電層1560的相應區域的區域中被極化之非遮蔽部1544。然後，在步驟1440中極化壓電材料。例如，高壓電暈放電(例如高壓電暈放電1533)或上面討論的其他合適的電場可用於沿第一方向極化壓電層1560的非遮蔽部，同時使遮蔽部保持未極化。如果使用諸如紙的一次性材料作為遮罩，接著從壓電層1560處移除遮罩。
在一些實施例中，壓電材料的圖案化過程可以從一片或一卷的極化PVDF膜開始。可以透過雷射切割、雷射燒蝕(例如，雷射光燒蝕)、模切(die cutting)或其他切割方法對薄膜進行圖案化，然後積層到電極層，或前述之基於微囊或微單元的平面積層件或FPL。
圖15B是在完成圖14中所示方法的步驟1440後之壓電電泳膜的示意性剖面圖1502。如圖15B所示，壓電層1560現在包括對應於遮罩1540的遮蔽部1542的位置的未極化部1562以及對應於遮罩1540的非遮蔽部1544的位置的極化部1564。
在步驟1450中，壓電材料接著結合至電泳材料。例如，壓電層1560可以塗覆有電泳介質層，該電泳介質層包括多個含有非極性流體和帶電顏料顆粒的微囊(圖15B中未示出)。或者，可以使用與圖11的流程圖中所示的製程類似的製程在壓電層1560上形成包括微胞單元1530的電泳介質層。例如，可以層積可壓印之微胞前驅材料至壓電層1560。在層積之前，前驅物材料可以使用如上述討論的底漆材料之一微胞底漆(microcell primer)處理或塗覆。在一些實例中，微孔底漆包括如聚氨酯之熱塑性或熱固性材料或其前驅物，如甲基丙烯酸月桂酯、乙烯基苯、乙烯基醚、環氧化物或其寡聚物或聚合物之多官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
使用上述技術對微胞前驅物進行微壓印(microembossed)，產生開放的微胞結構，隨後用所需的 電泳介質填充該結構並用如圖15C所示之密封層1535密封，圖15C為完成圖14所示方法的步驟1450後之壓電電泳膜的示意性剖面圖1503。在用所需的電泳介質填充微胞1530之前，可選地使用蒸氣電漿處理來清潔/活化開放的微胞。
在一些實施例中，微胞層1530的厚度在8微米與20微米之間，而密封層1535的厚度在3微米與10微米之間。在一些實施例中，微胞層1530的厚度為約10微米，而密封層1535的厚度為約5微米。
在另一實施例中，不是在壓電層1560上形成微胞，而是將如圖15B所示壓電層之一壓電層1560結合或積層到前述之基於微囊或微胞的平面積層件或FPL。
在步驟1460中，在第二基材(基材1586)上形成第二電極(電極1585)。可以使用上述關於電極1550和基材1555描述的製程之一在基材1586上形成電極1585。作為一個示例，基材1586可以是臨時使用以促進壓電電泳膜的製造的離型片，且電極1585可以由沉積到基材1586上的包括透明導電材料的黏著劑或連接層形成。在一些實施例中，電極1585的厚度小於5微米。在一些實施例中，電極1585的厚度在1微米與3微米之間。
然後在步驟1470中將沉積在第二基材上的導電材料與電泳材料結合。例如，基材1586和電極1585和可以積層至微胞1530的密封層1535以形成圖 15D所示結構，圖15D為完成圖14所示方法的步驟1470之後壓電電泳膜的示意性剖面圖1504。將電極1585(和基材1586)添加到壓電電泳膜形成一種可以結合到目標物(target object)的壓電電泳顯示器。例如，如圖15D所示的結構可以是夾設在兩離型片(例如，基材1555和1586)之間的壓電電泳顯示器。
在圖14中未示出的另一實施例中，步驟1460-1470被以下製程取代。微胞1530的密封層1535可以塗覆有如PEDOT的導電材料或上述討論材料之一以形成電極1585。隨後，在下面描述的步驟1480中，可以用黏著材料(例如，熱密封黏著劑“HSA”或用於將壓電電泳顯示器結合到目標物之上述材料之一)塗覆電極1585。
返回圖14，在步驟1480中，壓電電泳顯示器可以與目標物結合。例如，如圖15D所示的壓電電泳顯示器所示的影像可被處理並貼上到如紙張或銀行票據(bank note)之目標物1588，如圖15E所示，圖15E為在完成圖14所示方法的步驟1480後之與目標物結合的壓電電泳膜的剖面圖1505。
在一些實施例中，基材1586是從電極1585剝離或移除的離型片，並且使用熱壓印製程將電極1585結合到目標物1588的表面。例如，可以在將壓電電泳顯示器壓靠在目標物1588上的卷對卷熱壓印(hot stamping)製程中向壓電電泳顯示器和/或目標物1588施加熱量和壓力。於剝離基材1586之後留在電極1585上 的黏著劑(未示出)被熱和壓力活化，並將壓電電泳顯示器結合到目標物1588。
在一些實施例中，電極1585由在結合過程期間被活化之黏著劑或連接層所形成，以將壓電電泳顯示器結合到目標物1588。於一些實施例中，使用卷對卷積層製程來將壓電電泳顯示器結合到目標物1588。
在一些實施例中，基材1555和基材1586是離型片，並且單獨調節移除每個離型片所需的力以確保在結合製程期間基材1586在基材1555之前被移除。例如，可以配製或選擇分別用於將基材1555和基材1586之暫時黏附到電極1550和電極1585的黏著劑，使得從壓電電泳顯示器剝離基材1586所需的力小於將基材1555從壓電電泳顯示器剝離所需的力。
圖15F是在完成圖14所示方法之步驟1480之後與目標物結合並塗覆有保護塗層的壓電電泳膜的剖面圖1506。如圖15F所例示，在將壓電電泳顯示器結合到目標物1588之後，可以將基材1555從電極1550剝離，並且可以將保護塗層1589施加到壓電電泳顯示器和其上結合有壓電電泳顯示器的目標物1588的表面。在一些實施例中，保護塗層1589是使用印刷製程施加到壓電電泳顯示器和目標物1588的表面的漆層。用於保護塗層1589的合適材料可以包括UV固化聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、UV固化環氧化物和熱固化環氧化物，或足以密封壓電電泳顯示器和目標物1588以排斥污垢並避免過度接觸的任何材料。
因此，與圖14有關的製程可用於製造具有厚度遠小於傳統顯示器的壓電電泳顯示器，且因此可結合到諸如銀行票據或匯票(bank note or currency bill)之類的目標物，而不會顯著增加總厚度或一般不明顯。在一些實施例中，壓電電泳顯示器的總厚度可以在50微米至100微米之間。在一些實施例中，壓電電泳顯示器的總厚度可以在25微米至50微米之間。在一些實施例中，壓電電泳顯示器的總厚度可以小於25微米。
圖16顯示了根據本文所揭露標的製造的壓電電泳顯示器1601的部分剖面圖的放大圖1600。為了描述顯示器的操作的目的，僅示出了壓電電泳顯示器1601的膜層的子集合：電極1550、包括未極化部1562和極化部1564的壓電層1560、微胞1530、密封層1535和第二電極1585。在放大圖1600中，微胞1530和密封層1535由電泳層1631表示。
放大圖1600包括未極化部1562之一以及極化部1564之一。電泳層1631的第一部1632位於未極化部1562上方，而第二部1634位於極化部1564上方，如虛線1602所描繪的。第一部1632和第二部1634各自具有基於它們所包圍的電泳層1631的體積的電阻。此外，未極化部1562還具有基於其所包圍的壓電層1560的體積的電阻。如“+”和“-”符號所示，在壓電層1560的極化部1564中例如響應於對壓電材料的彎曲或機械應力而產生了電壓。
圖17示出了圖16所示放大剖面圖的示範等效電路1700。如圖16所示之極化部1564處的「A」、電極1585處的「B」及電極1550處的「C」之三個節點或點與圖17的等效電路1700所示的相同點相對應。電阻R1對應於電泳層1631的第一部1632和壓電層1560的未極化部1562的電阻值之總和。電阻R2對應於電泳層1631的第二部1634的電阻。
壓電層1560的極化部1564顯示為電池，電壓VPZ是極化部1564在點A和點C之間產生的電壓。電阻R1和電阻R2顯示為串聯，因為電泳層1631的一部分下方電壓源的存在有效地將該層分成具有不同電特性的單獨部分(如虛線1602所描繪的)。例如，當產生電壓VPZ時，A點的電位高於B點或C點的電位。使用傳統的電流流動範例，電流1701從A點通過電阻R1流到B點，從B點通過電阻R2流到C點。由此可見，電阻R1兩端產生的電壓與電阻R2兩端所產生的電壓的極性相反。實際上，兩個相反的電壓在電泳層的不同部上串聯產生。
因此，如關於方法1400所描述的製造壓電電泳顯示器提供了優於傳統壓電電泳顯示器的優點。例如，選擇性地極化壓電層有利地提供了一種改進的方式，以在不存在可單獨尋址的像素電極的矩陣的情況下沿彼此相反的方向驅動電泳介質中帶相反電荷的顏料顆粒。因此，根據方法1400生產的壓電電泳顯示器可以做得足夠薄，以用於要求它們耐用及不引人注目的應用 中，並且當結合到諸如紙或銀行票據的薄、低外形的最終產品中時，同時由於上述效應仍提供極化區和未極化區之間的高對比度。此外，在本實施例中，壓電層僅需單次極化操作。
圖18是詳述用於製造高對比壓電電泳膜及壓電電泳顯示器的方法1800的步驟的流程圖。方法1800已針對使用卷對卷製造製程製造壓電電泳膜進行了最佳化。
方法1800係參考圖19A-19G進行描述。為了便於理解，在可能的情況下，在圖19A-19G中使用了相同或相似的附圖標記和名稱以引用與圖15A-15F所示的元件相對應或功能相似的元件。然而，本領域具有通常知識者基於本文的描述將理解，每個實施例的元件在組成和結構上不必彼此相同，且參考一個實施例公開的元件可以有益地用於其他實施例而無需具體敘述。
方法1800起始於步驟1810，在步驟1810中透過將壓電材料沉積到臨時基材1965上而在臨時基材1965上形成壓電層1960。例如，臨時基材1965可使用如上所述的旋塗製程或澆鑄(例如縫式染料塗覆)來塗覆如PVDF之選自上述材料之壓電材料薄膜。臨時基材1965可以是臨時使用的離型片，以促進壓電電泳膜的製造。在一些實施例中，臨時基材1965是離型片，其可由選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、紙張和積層或其包覆膜組成的組合之一材料所形成。也可以將有機矽離型塗層施加到 臨時基材1965上以改善剝離特性。圖19A是方法1800的步驟1810處的壓電電泳膜的示意性剖面圖1901。
在一些實施例中，使用如印刷、噴塗或凹版塗覆的膜沉積製程來在臨時基材1965上形成壓電層1960。在一些實施例中，所得壓電層1960的厚度為少於10微米。在一些實施例中，所得壓電層1960的厚度為約3微米。
在步驟1820中，壓電材料與塗覆在第一基材上的導電材料結合。例如，臨時基材1965可以從壓電層1960剝離，並且可以將壓電層1960積層到形成在第一基材(即基材1955上)上的第一電極(即電極1950)上。可以使用上文關於電極1550和基材1555描述的製程之一在基材1955上形成電極1950。作為一個示例，基材1955可以是臨時使用以促進壓電電泳膜的製造的離型片，並且電極1950可以由沉積到基材1955上的包括透明導電材料的黏著劑或連接層形成。在一些實施例中，電極1950的厚度小於5微米。在一些實施例中，電極1950的厚度在1微米與3微米之間。
在圖18中未示出的替代實施例中，步驟1810和1820係為以下製程取代。代替臨時基材1965的使用，可以用導電材料(例如，上面討論的材料之一)塗覆基材1955以形成電極1950。於一些實施例中，為了形成電極1950，在基材1955上沉積黏著劑或連接層，且沉積如PEDOT的導電聚合物在連接層上。在形成電極1950之後，將壓電材料與電極1950結合以形成壓電 層1960。例如，可以如上所述將壓電材料塗覆到電極1950上。
返回圖18，將壓電層1960結合到電極1950之後，如步驟1830所示，將遮罩1940施加到壓電層1960。如在上述實施例中，遮罩1940可用於將壓電層1960的區域與用於極化壓電層1960的高壓電暈放電1933屏蔽或隔離。如此允許壓電層1960被圖案化為圖像、文字和其他資訊(例如，機器可讀代碼)。遮罩1940可以由具有足以承受至少局部5千伏場的介電強度的材料製成。在一些實施例中，遮罩1940由可在卷對卷製程中施加的一次性材料形成。例如，遮罩1940可以由如電絕緣紙之類的紙形成，該電絕緣紙具有施加到一個表面以黏著到壓電層1960的壓敏黏著劑。或者，遮罩1940可以是由電荷吸收或電荷阻擋材料製成的可重複使用的固定裝置，其整合到類似於網版印刷製程或旋轉卷的卷對卷翻譯平台中。
圖19B是圖18中所示方法的步驟1830處的壓電電泳膜的示意性剖面圖1902。如圖19B所示，遮罩1940包括遮蔽部1942和非遮蔽部1944，遮蔽部1942屏蔽或隔離壓電層1960的相應區域免受高壓電暈放電1933的影響，非遮蔽部1944允許壓電層1960在遮罩1940沒有覆蓋的相應區域中被極化。
然後壓電材料在步驟1840中被極化或極化(polarized or poled)。例如，高壓電暈放電(例如，高壓電暈放電1933)或以上討論的其他合適的電場可用於沿 第一方向極化壓電層1960的非遮蔽部，同時使遮蔽部保持未極化。如果遮罩使用諸如紙的一次性材料，則遮罩隨後從壓電層1960移除。
圖19C是在完成圖18所示方法的步驟1840之後壓電電泳膜的示意性剖面圖1903。如圖19C所示，壓電層1960此時包括相對於遮罩1940的遮蔽部1942的位置的未極化部1962以及相對於遮罩1940的非遮蔽部1944的位置的極化部1964。
在步驟1850中，透過將如選自上述材料的導電材料沉積到基材上，在第二基材(基材1986)上形成第二電極(電極1985)。可使用上述關於電極1550和基材1555描述的製程之一在基材1986上形成電極1985。於一示例中，為了形成電極1985，將黏著劑或連接層沉積在基材1986上，並且將如PEDOT的導電聚合物沉積在連接層上。在一些實施例中，電極1985的厚度小於5微米。在一些實施例中，電極1985的厚度在1微米與3微米之間。
然後在步驟1860中將電泳材料結合到導電材料。例如，電極1985可塗覆有電泳介質層，該電泳介質層包括多個含有非極性流體和帶電顏料顆粒的微囊(圖19D中未示出)。或者，可以使用與圖11的流程圖中所示的類似製程在電極1985上形成包括微胞1930的電泳介質層。例如，將可壓印微胞前驅物材料積層至電極1985。在積層之前，可以用如使用上面討論的底漆材料之一底漆處理前驅物材料。使用上述技術對微胞前驅物 進行微壓印，產生開放的微胞結構，隨後用所需的電泳介質填充該結構並用密封層1935密封，如圖19D所示，圖19D是在完成圖18所示方法的步驟1850和1860之後壓電電泳膜的示意性剖面圖1904。在用所需的電泳介質填充微胞1930之前，可以可選地用蒸氣電漿處理來清潔/活化開放的微胞。
在一些實施例中，微胞層1930的厚度在8微米與20微米之間，而密封層1935的厚度在3微米與10微米之間。在一些實施例中，微胞層1930的厚度為約10微米，而密封層1535的厚度為約5微米。
在其他實施例中，不是在電極1985上形成微胞，而是如圖19D中所示的電極1985被結合或積層到上述基於微囊或微胞的前平面積層件或“FPL”上。
然後在步驟1870中，沉積在第一電極上的壓電材料與電泳材料結合。例如，壓電層1960可以積層至微單元1930的密封層1935以形成圖19E所示結構，圖19E所示結構是在完成圖18所示方法的步驟1870之後的壓電電泳膜的示意性剖面圖1905。在一些實施例中，壓電層1960可用黏著劑層(圖19E中未示出)耦接到密封層1935。
將具有電極1550(和基材1555)的壓電層1960添加到壓電電泳膜形成了可結合到目標物的壓電電泳顯示器。例如，如圖19E所示結構可以是夾在兩個離型片(例如，基材1955和1986)之間的壓電電泳顯示器。
在步驟1880中，壓電電泳顯示器可與目標物結合。例如，如圖19E所示的壓電電泳顯示器可被處理並貼到如紙張或銀行票據之目標物1988，如圖19F所示，圖19F為依據圖18所示方法與目標物結合的壓電電泳膜的剖面圖1906。
在一些實施例中，基材1986是從電極1985剝離或移除的離型片，並且使用如上所述的熱壓印製程將電極1985結合到目標物1988的表面。
在一些實施例中，電極1985由黏著劑或連接層形成，該連接層在結合過程期間被活化以將壓電電泳顯示器結合到目標物1988。於一些實施例中，使用卷對卷積層製程來將壓電電泳顯示器結合到目標物1988。
在一些實施例中，基材1955和基材1986是離型片，並且單獨調節移除每個離型片所需的力以確保在結合過程期間基材1986在基材1955之前被移除。例如，可以配製或選擇分別用於將基材1955和基材1986暫時黏附到電極1950和電極1985的黏著劑，使得從壓電電泳顯示器剝離基材1986所需的力小於將基材1955從壓電泳顯示器剝離所需的力。
圖19G是在完成圖18所示方法的步驟1880之後與目標物結合並塗覆有保護塗層的壓電電泳膜的剖面圖1907。如圖19G所示例，在將壓電電泳顯示器結合到目標物1988之後，可將基材1955從電極1950剝離，並且可以將保護塗層1989施加到壓電電泳顯示器和目 標物1988的表面，並且如上述所述結合壓電電泳顯示器黏合。
因此，結合圖18所描述的過程可被用於製造厚度遠小於傳統顯示器的壓電電泳顯示器，因此可黏合到諸如銀行票據或匯票之類的目標物，而不會顯著增加總厚度或大體不明顯。在一些實施例中，壓電電泳顯示器的總厚度可以在50微米至100微米之間。在一些實施例中，壓電電泳顯示器的總厚度可以在25微米至50微米之間。在一些實施例中，壓電電泳顯示器的總厚度可以小於25微米。因此，使用方法1800產生的所得壓電電泳顯示器提供了與上述使用方法1400產生的壓電電泳顯示器基本上相似的益處和優點。
本領域普通技術人員將理解，方法1400和方法1800的步驟不需要按照本文中呈現的步驟的精確順序來執行。作為一個示例，方法1800的步驟1810-1840不一定需要在步驟1850和1860之前發生。
應了解，在此描述的壓電電泳膜及壓電電泳顯示器可組合其他製造安全標記或認證標籤之已知技術。例如壓電電泳膜及壓電電泳顯示器可另外包括當操縱壓電膜時不改變光學性質之半透明覆套(semi-transparent overlay)。例如笑臉覆套可包括由壓電電泳顯示器構成的眼睛，使得當將分層材料彎曲時，該眼睛出現眨眼。在一些實施例中，可將影像或形狀印刷或積層在純色(例如白色)背景上，且必須通過壓電電泳膜觀看而看見預先排列的圖案。因此，當未使用時，觀看者 僅看見純色，即印刷的影像或形狀會被隱藏。然而，當操縱裝置時印刷的影像或形狀會被顯示。將壓電電泳膜或壓電電泳顯示器黏附包括在目標產品(例如銀行票據)中的個別透光聚合物膜，使得壓電層中的圖案僅可在目標產品被拿到光源下並操縱時被看到亦為可行的。
圖20示出了根據本文所揭露標的之另一個示範壓電電泳顯示器2000的剖面圖。顯示器2000使用壓電材料2002來產生足以驅動電泳材料層2004內的帶電色素顆粒的電壓電位。顯示器2000包括重疊或覆蓋於電泳材料層2004的第一表面的第一電極，即電極2006。顯示器2000還包括重疊或覆蓋於電泳材料層2004的第二表面的第一部的壓電材料2002，如圖20中的表面區域2120所示。第二電極，即電極2008，與所有壓電材料2002以及電泳材料層2004的第二表面的第二部重疊，如圖20中的表面區域2121所示。
壓電材料2002可以是使用積層製程耦接到電泳材料層2004的表面區域2120的壓電膜。在一些實施例中，將壓電材料沉積到電泳材料層2004上來形成壓電材料2002。例如電泳材料層2004的表面區域2120可以使用旋塗製程或澆鑄(例如，狹縫式染色塗覆)來塗覆壓電材料薄膜，例如PVDF。在一些實施例中，使用如印刷、噴塗或凹版塗覆的膜沉積過程來在電泳材料層2004上形成壓電材料2002。在一些實施例中，所得壓電材料2002的厚度為少於10微米。在一些實施例中，所得壓電材料2002的厚度為約3微米。
電極2008重疊或覆蓋於壓電材料2002和電泳材料層2004的表面區域2121。電極2008可以是施加在壓電材料2002和電泳材料層2004的表面區域2121上的導電黏合材料(例如，銅帶)。在一些實施例中，電極2008是如銅、銀、金或鋁膜或箔之金屬膜，其結合至如聚合物膜之柔性、透光基板(未示出)。在一些實施例中，電極2008是包括透明導電材料(例如，第一導電黏著劑)的黏著劑或連接層，該透明導電材料包括導電金屬氧化物、導電聚合物和/或塗覆到基材(未顯示)上的其他合適的導電劑。例如，導電材料的薄層可以直接沉積(例如，濺鍍、氣相沉積)到如聚合物基材(例如，PET)之適當基材上。在一些實施例中，電極2008的厚度小於5微米。在一些實施例中，電極2008的厚度在1微米與3微米之間。在一些實施例中，電極2008的厚度小於1微米。
第一電極，即電極2006，在與壓電材料2002和電極2008相對的表面上結合到電泳材料層2004。例如，電極2006可以積層到電泳材料層2004以形成如關於上述美國專利No.6,982,178所述之基於微囊或微單元的平面積層件或FPL。
電極2006可以使用上面關於電極2008所描述製程之預先形成在基材(未示出)上。在一些實施例中，電極2006可以由沉積在基底上的包括透明導電材料的黏著劑或連接層形成。基材可以是臨時使用的離型片，以方便壓電電泳膜的製造。在一些實施例中，電極 2006的厚度小於5微米。在一些實施例中，電極2006的厚度在1微米與3微米之間。
在一些實施例中，電泳材料層2004在與壓電材料2002和電極2008結合之前被製造到電極2006上。例如，電極2006可以塗覆有電泳介質層，該電泳介質層包括多個含有非極性流體和帶電顏料顆粒的微囊(圖20中未示出)。或者，可以在電極2006上形成包含多個微胞結構的電泳介質層。例如，可壓印之微胞前驅材料可以積層至電極2006。在積層之前，可以用包含例如丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧化物的微孔底漆處理或塗覆前驅物材料，如美國專利No.6,930,818、7,052,571、7,616,374、8,361,356和8,830,561所示，在此透過引用方式併入本文中。微胞前驅物經過微壓印或微影形成開放式微單元結構，隨後填充所需的電泳介質並用密封層密封。在用所需的電泳介質填充微單元之前，可以選擇性地用蒸氣電漿處理來清潔/活化開放的微胞。
在一些實施例中，電泳材料層2004的厚度在10微米與30微米之間。在一些實施例中，電泳材料層2004的厚度為約15微米。
在一些實施例中，電極2006可以是分段的(未示出)。結果，由電泳材料層2004中的帶電顏料顆粒的移動所引起的灰階變化也將呈現為分段的。或者，電極2006可以包括單一連續的導電材料片或膜，並且灰階色調的變化將呈現連續的。應理解的是，顯示器2000的所有層(例如，層2002、2004、2006、2008)可以被製 造為透明的，使得顯示器2000可以從任一方位或方向觀看。
實際上，壓電電泳顯示器2000的對比度(CR)可以根據表面積2120(即，為壓電材料2002重疊或覆蓋的電泳材料層2004的表面區域)與表面區域2121(即，為電極2008重疊或覆蓋的電泳材料層2004的表面積)的比率而不同。CR的實驗結果如下表2所示。
如表2所示，增加表面區域2121與表面區域2120的比率可以改善顯示器的對比度(CR)。例如，顯示了對比度(CR)從當表面區域2120與表面區域2121的比率為1：2時的值2改善到當比率為2：1時的值7。
在一些實施例中，在壓電材料2002和電泳材料層2004之間存在黏著劑層(未示出)。在一些實施例中，黏著劑層的電阻率在102歐姆*公分至108歐姆*公分之間，較佳地小於1012歐姆*公分。在一些實施例中，黏著劑層的電阻率比電極的電阻率大了至少一個數量級。因此，黏著層可以具有半導體材料或高電阻絕緣材料的電阻率特性。在此配置中，黏著層可用作電介質的形式，以防止壓電材料2002局部產生的電荷的快速耗散，導致顯示器的對比度(CR)的改善。此外，確定減 小電極2006或電極2008的寬度以及垂直地向電極2008的較長邊施加物理應力可以進一步改善顯示器的對比度(CR)。
圖21A是示出根據本文公開標的之圖20所的壓電電泳顯示器2000的附加特性的示意剖面圖。電泳材料層2004的第一部2132重疊於壓電材料2002或與之鄰近，且電泳材料層2004的第二部2134重疊於電極2008或與之鄰近，如虛線2122所描繪的。第一部2132和第二部2134各自具有基於它們所包圍的電泳材料的體積的電阻。如「+」和「-」符號所表示的，壓電材料2002內已經如響應於對壓電材料2002的彎曲或機械應力的發生透過電荷分離而產生電壓。
圖21B是示出根據本文公開標的之圖20所示壓電電泳顯示器2000的附加特性的立體圖。為了方便查看，圖21B中未顯示電極2006。如圖21B所示，電泳材料層2004的第一部2132在第一表面區域2120處或鄰近第一表面區域2120(繪示為虛線)與壓電材料2002重疊，且電泳材料層2004的第二部2134在第二表面區域2121上(繪示為虛線)或鄰近第二表面區域2121處與第二電極2008重疊。
圖22示出了根據本文公開標的之圖21A和21B所示壓電電泳顯示器2000之示範等效電路2200。如圖21A所示，三個節點或點：壓電材料2002和部分2132附近的點「A」、電極1的2106處的點「B」以及電極2的2108處的點「C」對應於圖22的等效電路2200 中所示的相同的三個點A、B和C。電阻R1對應於電泳材料層2004的第一部2132的電阻，且電阻R2對應於電泳材料層2004的第二部2134的電阻。
在圖22中壓電材料層2002被表示為電池，電壓VPZ是壓電材料在點A和C之間產生的電壓。電阻R1和電阻R2串聯表示，因為僅在電泳材料層2004的一部分下方存在電壓源，有效地將層分成具有不同電特性的單獨部分(如虛線2122所描繪)。例如，當產生電壓VPZ時，A點的電位高於B點或C點的電位。使用傳統的電流流動範例，電流2201從A點通過電阻R1流到B點，從B點通過電阻R2流到C點。由此可見，電阻R1兩端產生的電壓與電阻R2兩端所產生的電壓極性相反。實際上，在電泳材料層2004的不同部分上串聯地產生兩個相反的電壓。
圖23是根據本文所揭露標的之示範壓電電泳顯示器2300之示意剖面圖。顯示器2300的配置與圖20、21A和21B所示的顯示器2000的配置類似。例如，顯示器2300包括重疊或覆蓋電泳材料層2304的表面區域的第一部的壓電材料2302，如圖23中的表面區域2320所示。然而，顯示器2300包括與所有壓電材料2302重疊的介電層2330以及電泳材料層2304的表面區域的第二部，如圖23中的表面區域2321所示。顯示器2300的電極2308重疊於全部的介電層2330。
介電層2330可以類似結合圖20的顯示器2000所描述的黏著劑層。例如，介電層2330可以由具 有半導體材料或高電阻絕緣材料的電阻率特性的材料形成。在一些實施例中，介電層2330具有102歐姆*公分至108歐姆*公分之間的電阻率，並且較佳地小於1012歐姆*公分。
介電層2330用於防止壓電材料2320產生的電荷消散得像壓電材料2320與電極2308直接接觸時那樣快。這使得這些電荷能夠更有效且有效率地施加到電泳材料層2304上，從而使帶電顏料顆粒的移動最大化，這又改進了顯示器對比度(CR)。
下表3展示了各種顯示器設計之間實現的對比度(CR)的比較。使得壓電材料至少部分地與兩個電極重疊或接觸的第一個顯示器實現了1.7的對比度(CR)。如上所述，當表面區域2120與表面區域2121的比率為2：1時，顯示器2000實現了7的對比度(CR)。在各種配置中，圖23所示的顯示器2300包括：圖23展示了當介電層2330的電阻率值約為108歐姆*公分時在18處的最佳對比度(CR)性能。
應理解，顯示器2300的所有層可以被製造為透明的，使得可以從任一方位或方向觀看顯示器2300。另外要注意的是，參考圖20至圖23所示的顯示 配置，可以理解為電極、壓電材料和電泳材料層之間的導電路徑是完整的，而不需要任何其他導體或接觸件來實現顯示器的操作。這有利地減少了最終壓電電泳顯示裝置的整體厚度，同時也提高了顯示器的CR比。
潛影(Latent Images)：
根據本文標的製造的顯示器可用於顯示隱藏的或所謂的「潛在」影像。特別地，影像(例如，形狀、文字、條碼等)可以積層或印刷到顯示器的任一電極上，使得影像僅當帶電顏料顆粒響應於彎曲或引入至壓電材料的其他機械應力所產生的電壓而移動時為可見的。
在一些實施例中，影像被印刷或積層到白色背景上的電極之一上，並且從相對側的電極觀看顯示器。當顯示器顯示白色時(例如，白色顏料顆粒位於最靠近其上沒有列印影像的電極的位置)，列印的影像被模糊或隱藏。然而，當顏料顆粒的位置響應於壓電材料的機械應力而移動時，白色顏料顆粒遠離觀察表面，而另一種顏色(通常較暗的顏色)的顏料顆粒向觀察表面移動，從而允許影像被顯示。
在另一實施例中，深色影像被印刷或積層到沒有背景顏色的電極之一上，並且再次從相對側上的電極觀看顯示器。在此實施例中，當顯示器保持在暗或黑色背景前面時，無論顯示器顯示白色或另一顏色，影像基本上保持模糊或隱藏。然而，當顯示器處於淺色或白色背景前時，影像變得可見。對於此實施例，當顯示器 顯示白色時影像變得可見，但當顯示器顯示較暗顏色時影像更清晰可見。
如上所述生產的壓電電泳顯示器可以貼附到諸如匯票或銀行票據之類的低外形標的物上。因此，圖像可以被整合到鈔票中，使得用戶可以基於當鈔票被彎曲或彎曲時顯示器的光學狀態如何改變(或不改變)來容易地區分真鈔和偽鈔。
本文所描述的顯示器配置使得能夠製造厚度小於50微米的全功能壓電驅動顯示裝置。此外，本文所描述的顯示器的結構被極大地簡化並且使得所得的顯示器對較小的施加的物理應力更加敏感。
因此，製造具有本文所述結構的壓電電泳顯示器提供了優於傳統壓電電泳顯示器的優點。例如，本文所描述的壓電電泳顯示器提供了一種改進裝置，以在彼此不同的方向上驅動電泳介質中帶有相反電荷的顏料顆粒，而不需要可單獨尋址的像素電極的矩陣。因此，如本文所述生產的壓電電泳顯示器可以做得足夠薄，以用於需要它們耐用且基本上不引人注目的應用，當融入薄型、低調的最終產品(例如紙張或鈔票)時同時由於上述效果仍在電泳材料層的不同部分之間提供高對比。
在上述本發明之特定實施例中，可進行許多變化及修改而不背離本發明之範圍，對所屬技術領域者為明白的。因而以上說明全部係解讀為例證性而非限制意義。
本揭露提供了以下條文中闡述的面向和實施例：
第1條：一種小於100微米厚之電泳顯示膜，其(由上到下)依序包含：第一黏著層；電泳介質層；包含差分極化區之圖案化壓電層；及撓性透光電極層。
第2條：如第1條之電泳顯示膜，其中該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子之微囊，當該圖案化壓電層被撓曲時，該帶電顏料粒子移動朝向或離開該圖案化壓電層，其中將該微囊以聚合物黏合劑彼此連結。
第3條：如第1條之電泳顯示膜，其中該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子之微胞，當該圖案化壓電層被撓曲時，該帶電顏料粒子移動朝向或離開該圖案化壓電層，其中將該非極性流體及帶電顏料粒子以密封層密封在該微胞中。
第4條：如第1-3條中任一之電泳顯示膜，其中該電泳顯示膜為小於50微米厚。
第5條：如第1-4條中任一之電泳顯示膜，其中該圖案化壓電層包含聚偏二氟乙烯(PVDF)。
第6條：如第5條之電泳顯示膜，其中將該PVDF極化而製造差分極化區。
第7條：如第1-6條中任一之電泳顯示膜，其中該撓性透光電極層包含金屬氧化物，該金屬氧化物包含錫或鋅。
第8條：如第1-6條中任一之電泳顯示膜，其中該撓性透光電極層包含聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)。
第9條：一種電泳顯示膜組裝件，其包含連結如第1-8條中任一之電泳顯示膜之離型片，其中將該離型片連結該第一黏著層。
第10條：如第9條之電泳顯示膜組裝件，其進一步包含連結該撓性透光電極層之第二黏著層、及連結該第二黏著層之第二離型片。
第11條：一種製造電泳顯示膜之方法，其包含：將聚偏二氟乙烯(PVDF)之膜連結包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之聚合物膜，而製造壓電微胞前驅物膜；將該壓電微胞前驅物膜連結撓性透光電極層，將該透光電極層以第一黏著層連結第一離型膜；將該壓電微胞前驅物膜壓印，而製造微胞的陣列，其中該微胞具有底部、壁、及上開口；將該微胞經該上開口以電泳介質填充；及將該被填充的微胞的上開口以水溶性聚合物密封，而製造電泳介質層。
第12條：如第11條之方法，其進一步包含將底漆塗覆於包含丙烯酸酯、乙烯醚或環氧物之該聚合物膜之後，再將該聚合物膜連結該聚偏二氟乙烯(PVDF)之膜。
第13條：如第11或12條之方法，其進一步包含將該水溶性聚合物以第二黏著層連結第二離型膜。
第14條：如第11-13條中任一之方法，其進一步包含移除該第一離型膜，而製造小於100微米厚之電泳顯示膜。
第15條：如第11-14條中任一之方法，其中該電泳介質層包含複數個含有非極性流體及帶電顏料粒子之微胞，其中當該壓電層被撓曲時，該帶電顏料粒子移動朝向或離開該壓電微胞前驅物膜之壓電層。
第16條：如第11-15條中任一之方法，其中將該PVDF極化而製造差分極化區。
第17條：如第11-16條中任一之方法，其中該撓性透光電極層包含金屬氧化物，該金屬氧化物包含錫或鋅。
第18條：如第11-16條中任一之方法，其中該撓性透光電極層包含聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)。
第19條：如第11-18條中任一之方法，其中將該聚偏二氟乙烯之膜以電場圖案化而製造極化不同區。
第20條：如第11-18條中任一之方法，其進一步包含將完成的電泳顯示膜以電場圖案化，而在該聚偏二氟乙烯之膜中製造極化不同區。
第21條：一種壓電電泳顯示器之製作方法，該方法包括沉積一第一導電黏著劑於一第一基材上，及沉積包括聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液之一壓電材料於該第一導電黏著劑上，以產生厚度小於5微米之一壓 電層。該方法亦包括施加一遮罩至該壓電層，其中該遮罩包括屏蔽該壓電層之複數個第一區域之複數個遮蔽部以及使該壓電層之複數個第二區域露出之複數個非遮蔽部。該方法亦包括極化該壓電層以產生對應於該壓電層之該些第二區域之壓電材料之複數個極化部以及對應於該壓電層之該些第一區域之壓電材料之複數個未極化部。該方法亦包括從該壓電層上移除該遮罩，以及結合該壓電層與一微胞前驅物材料。該方法亦包括對該微胞前驅物材料進行壓印以產生數個微胞之一層，其中該些微胞具有一底部、數個壁以及一頂部開口。該方法亦包括透過該頂部開口向該些微胞填充一電泳介質，以及用一水溶性聚合物密封經填充之該些微胞之該頂部開口以形成一密封層。該方法亦包括沉積一第二導電黏著劑於第二基材上，以及結合該密封層與該第二導電黏著劑。
第22條：如第21條之方法亦包括耦接包含丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧化物之一聚合物薄膜以產生該微胞前驅物材料。
第23條：如第21或22條之方法更包括於結合該壓電層與該微胞前驅物材料之前施加一底漆至該微胞前驅物材料。
第24條：如第21-23條中任一之方法亦包括於用該電泳介質填充該些微胞之前，使用蒸氣電漿處理來活化該些微胞。
第25條：如第21-24條中任一之方法，其中該電泳介質層包括一非極性流體及帶電顏料顆粒，當該 壓電層受到機械應力時，該非極性流體及該帶電顏料顆粒朝向或遠離該壓電層移動，其中該非極性流體及該帶電顏料顆粒被密封在具有該密封層之該些微胞內。
第26條：如第21-25條中任一之方法，其中利用一電場使該壓電層極化。
第27條：如第26條之方法，其中該電場由一電暈放電提供。
第28條：如第21-27條中任一之該方法，該第一基材及該第二基材是離型膜。
第29條：如第28條之方法亦包括自該第二導電黏著劑處剝離該第二基材，以及將第二導電黏著劑結合至一目標物。
第30條：如第29條之方法，其中將該第二導電黏著劑結合至該目標物包括將該第二導電黏著劑熱壓印至該目標物。
第31條：如第29條之方法，亦包括自該第一導電黏著劑處剝離該第一基材，以及施加一保護塗層於該壓電電泳顯示器之該些剩餘層及該目標物上。
第32條：如第31條之方法，該保護塗層包括一漆。
第33條：如第29-32條中任一之方法，其中該目標物包括紙張、銀行票據以及匯票其中之一。
第34條：一種壓電電泳顯示器之製作方法，該方法包括沉積含有聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液之一壓電材料於一臨時基材上以產生厚度小於5微米的壓電 層；使用一第一導電黏著劑將該壓電層結合至一第一基材，其中在該結合製程期間將該臨時基材自該壓電層處移除；施加一遮罩至該壓電層，該遮罩包括屏蔽該壓電層之複數個第一區域之複數個遮蔽部以及使該壓電層之複數個第二區域露出之複數個非遮蔽部；極化該壓電層以產生對應於該壓電層之該些第二區域之壓電材料之複數個極化部以及對應於該壓電層之該些第一區域之壓電材料之複數個未極化部；從該壓電層處移除該遮罩，以及沉積一第二導電黏著劑至一第二基材上；結合該第二導電黏著劑與一微胞前驅物材料，以及對該微胞前驅物材料進行壓印以產生數個微胞之一層，其中該些微胞具有一底部、數個壁以及一頂部開口；透過該頂部開口向該些微胞填充一電泳介質，以及用一水溶性聚合物密封經填充之該些微胞之該頂部開口以形成一密封層；以及結合該密封層與該壓電層。
第35條：如第34條之方法亦包括耦接包含丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧化物之一聚合物薄膜以產生該微胞前驅物材料。
第36條：如第35條之方法亦包括在將所述第二導電黏著劑與所述微胞前驅材料黏合之前施加一底漆至該微胞前驅物材料。
第37條：如第34-36條中任一之方法亦包括於用該電泳介質填充該些微胞之前，使用蒸氣電漿處理來活化該些微胞。
第38條：如第34-37條中任一之方法，其中該電泳介質層包括一非極性流體及帶電顏料顆粒，當該壓電層受到機械應力時，該非極性流體及該帶電顏料顆粒朝向或遠離該壓電層移動，其中該非極性流體及該帶電顏料顆粒被密封在具有該密封層之該些微胞內。
第39條：如第34-38條中任一之方法，其中利用一電場使該壓電層極化。
第40條：如第39條之方法，其中該電場由一電暈放電提供。
第41條：如第34-40條中任一之方法，其中該第一基材及該第二基材是離型膜。
第42條：如第41條之方法亦包括自該第二導電黏著劑剝離該第二基材，以及將第二導電黏著劑結合至一目標物。
第43條：如第42條之方法，其中將該第二導電黏著劑結合至該目標物包括將該第二導電黏著劑熱壓印至該目標物。
第44條：如第42條之方法亦包括自該第一導電黏著劑剝離該第一基材，以及施加一保護塗層於該壓電電泳顯示器之該些剩餘層及該目標物上。
第45條：如第44條之方法，其中該保護塗層包括一漆
第46條：如第42-45條中任一之方法，其中該目標物包括紙張、銀行票券以及匯票其中之一。
第47條：一種用來製造壓電電泳顯示器的方法，包括在一第一基板上沉積一第一導電材料以形成一第一電極；將該第一電極與該電泳材料層的一第一表面結合；在該電泳材料層的一第二表面上沉積一壓電材料，其中該壓電材料與該電泳材料層的該第二表面的一第一表面區域重疊；以及沉積一第二導電材料以形成第二電極，其中第二電極形成以與所有壓電材料以及該電泳材料層的該第二表面的一第二表面區域重疊。
第48條：如第47條之方法，其中該電泳材料層包括：與該第一表面區域重疊的該電泳材料的第一部分；和與該第二表面區域重疊的該電泳材料的第二部分。
第49條：如第48條之方法，其中該電泳材料的第一部分具有第一電阻且該電泳材料的第二部分具有第二電阻。
第50條：如第49條之方法，其中第一電阻的值和第二電阻的值是基於第一表面積與第二表面積的比率。
第51條：如第49或50條之方法，其中向壓電材料施加機械應力在電泳材料的第一部分上產生第一電壓，並且在電泳材料的第二部分上產生第二電壓，其中第一電壓和第二電壓具有相反的極性。
第52條：如第47條之方法，其中電泳材料層包括：電泳材料的第一部，其具有與與第一表面區域重疊的電泳材料的第一體積相對應的第一電阻；以及電 泳材料的第二部，具有對應於與第二表面區域重疊的電泳材料的第二體積的第二電阻。
第53條文：如第52條之方法，其中第一電阻的值和第二電阻的值是基於第一表面積與第二表面積的比率。
第54條：如第52或53條之方法，其中向壓電材料施加機械應力在電泳材料的第一部分上產生第一電壓，並且在電泳材料的第二部分上產生第二電壓，其中第一電壓和第二電壓具有相反的極性。
第55條：如第52-54條中任一之方法，其中結合包括：以微胞前驅材料塗覆第一電極；對微胞前驅物材料進行壓印以產生微胞層，其中微胞具有一底部、數個壁和一頂部開口；透過頂部開口向微胞填充電泳介質；並用水溶性聚合物密封填充的微胞的頂部開口以形成密封層。
第56條：如第55條之方法還包括在壓印微胞前驅物材料之前將底漆施加至微胞前驅物材料。
第57條：如第56條之方法還包括在用電泳介質填充微胞之前用蒸氣電漿處理以活化微胞。
第58條：如第55-57條中任一之方法，其中電泳介質包括非極性流體和帶電顏料顆粒，當壓電材料受到機械應力時，它們朝向或遠離壓電材料移動，其中非極性流體和帶電顏料顆粒利用密封層而被密封在微胞中。
第59條：如第55-58條中任一之方法還包括在壓電材料和電泳材料層的第二表面的第一表面區域之間施加黏著材料層，其中黏著材料層具有在102歐姆*公分與1012歐姆*公分之間的電阻率。
第60條：如第55-59條中任一之方法還包括在壓電材料和電泳材料層的第二表面的第一表面區域之間施加黏著材料層，其中黏著材料層具有大於該第一和第二電極之至少一個數量級的電阻率。
第61條：如第55-60條中任一之方法還包括在沉積第二導電材料之前沉積介電層，其中介電層形成為與所有壓電材料以及電泳層的第二表面的第二表面區域重疊，且其中第二電極形成為與整個介電層重疊。
第62條：如第61條之方法，其中該介電層具有102歐姆*公分至1012歐姆*公分之間的電阻率。
第63條：如第61條之方法，其中該介電層的電阻率比第一電極和第二電極大至少一個數量級。
第64文：如第55-63條中任一之方法還包括將一個或多個影像列印到第一電極和第二電極中的至少一個上。
第65條：如第55-64條中任一之方法還包括將壓電顯示器固定到選自由紙張、銀行票據以及匯票組成的群組的目標物。
1400:方法
1410,1420,1430,1440,1450,1460,1470,1480:步驟

Claims (26)

  1. 一種壓電電泳顯示器之製作方法，該方法包括：沉積一第一導電黏著劑於一第一基材上；沉積包括聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液之一壓電材料於該第一導電黏著劑上，以產生厚度小於5微米之一壓電層；施加一遮罩至該壓電層，該遮罩包括屏蔽該壓電層之複數個第一區域之複數個遮蔽部以及使該壓電層之複數個第二區域露出之複數個非遮蔽部；極化該壓電層以產生對應於該壓電層之該些第二區域之壓電材料之複數個極化部以及對應於該壓電層之該些第一區域之壓電材料之複數個未極化部；從該壓電層上移除該遮罩；結合該壓電層與一微胞前驅物材料；對該微胞前驅物材料進行壓印以產生數個微胞之一層，其中該些微胞具有一底部、數個壁以及一頂部開口；透過該頂部開口向該些微胞填充一電泳介質；用一水溶性聚合物密封經填充之該些微胞之該頂部開口以形成一密封層；沉積一第二導電黏著劑於第二基材上；以及結合該密封層與該第二導電黏著劑。
  2. 如請求項1之方法，還包括耦接包含丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧化物之一聚合物薄膜以產生該微胞前驅物材料。
  3. 如請求項2之方法，還包括於結合該壓電層與該微胞前驅物材料之前施加一底漆至該微胞前驅物材料。
  4. 如請求項1之方法，還包括於用該電泳介質填充該些微胞之前，使用蒸氣電漿處理來活化該些微胞。
  5. 如請求項1之方法，其中該電泳介質層包括一非極性流體及帶電顏料顆粒，當該壓電層受到機械應力時，該非極性流體及該帶電顏料顆粒朝向或遠離該壓電層移動，其中該非極性流體及該帶電顏料顆粒被密封在具有該密封層之該些微胞內。
  6. 如請求項1之方法，其中利用一電場使該壓電層極化。
  7. 如請求項6之方法，其中該電場由一電暈放電提供。
  8. 如請求項1之方法，其中該第一基材及該第二基材是離型膜。
  9. 如請求項8之方法，還包括：自該第二導電黏著劑處剝離該第二基材；以及將第二導電黏著劑結合至一目標物。
  10. 如請求項9之方法，其中將該第二導電黏著劑結合至該目標物包括將該第二導電黏著劑熱壓印至該目標物。
  11. 如請求項9之方法，還包括：自該第一導電黏著劑處剝離該第一基材；以及施加一保護塗層於該壓電電泳顯示器之剩餘層及該目標物上。
  12. 如請求項11之方法，其中該保護塗層包括一漆。
  13. 如請求項9之方法，其中該目標物包括紙張、銀行票據以及匯票其中之一。
  14. 一種壓電電泳顯示器之製作方法，該方法包括：沉積含有聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液之一壓電材料於一臨時基材上以產生厚度小於5微米的壓電層；使用一第一導電黏著劑將該壓電層結合至一第一基材，其中在該結合製程期間將該臨時基材自該壓電層處移除；施加一遮罩至該壓電層，該遮罩包括屏蔽該壓電層之複數個第一區域之複數個遮蔽部以及使該壓電層之複數個第二區域露出之複數個非遮蔽部；極化該壓電層以產生對應於該壓電層之該些第二區域之壓電材料之複數個極化部以及對應於該壓電層之該些第一區域之壓電材料之複數個未極化部；從該壓電層處移除該遮罩；沉積一第二導電黏著劑至一第二基材上；結合該第二導電黏著劑與一微胞前驅物材料；對該微胞前驅物材料進行壓印以產生數個微胞之一層，其中該些微胞具有一底部、數個壁以及一頂部開口；透過該頂部開口向該些微胞填充一電泳介質；用一水溶性聚合物密封經填充之該些微胞之該頂部開口以形成一密封層；以及結合該密封層與該壓電層。
  15. 如請求項14之方法，還包括耦接包含丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧化物之一聚合物薄膜以產生該微胞前驅物材料。
  16. 根據請求項15之方法，還包括在將所述第二導電黏著劑與所述微胞前驅材料黏合之前施加一底漆至該微胞前驅物材料。
  17. 如請求項14之方法，還包括於用該電泳介質填充該些微胞之前，使用蒸氣電漿處理來活化該些微胞。
  18. 如請求項14之方法，其中該電泳介質層包括一非極性流體及帶電顏料顆粒，當該壓電層受到機械應力時，該非極性流體及該帶電顏料顆粒朝向或遠離該壓電層移動，其中該非極性流體及該帶電顏料顆粒被密封在具有該密封層之該些微胞內。
  19. 如請求項14之方法，其中利用一電場使該壓電層極化。
  20. 如請求項19之方法，其中該電場由一電暈放電提供。
  21. 如請求項14之方法，其中該第一基材及該第二基材是離型膜。
  22. 如請求項21之方法，還包括：自該第二導電黏著劑剝離該第二基材；以及將第二導電黏著劑結合至一目標物。
  23. 如請求項22之方法，其中將該第二導電黏著劑結合至該目標物包括將該第二導電黏著劑熱壓印至該目標物。
  24. 如請求項22之方法，還包括：自該第一導電黏著劑剝離該第一基材；以及施加一保護塗層於該壓電電泳顯示器之剩餘層及該目標物上。
  25. 如請求項24之方法，其中該保護塗層包括一漆。
  26. 如請求項22之方法，其中該目標物包括紙張、銀行票券以及匯票其中之一。
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