KR20250172740A - Piezoelectric electrophoretic film and display and method for manufacturing the same - Google Patents
Piezoelectric electrophoretic film and display and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
로우프로파일 압전 전기 영동 필름 및 디스플레이를 포함하는 저전압 압전 전기 영동 필름 및 디스플레이 필름. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 필름의 압전 전기 재료는 압전 전기 영동 필름의 제조 동안 또는 제조 후에 고전압 전기장을 이용해 선택적으로 패터닝될 수 있다. 이러한 필름은 높은 명암비를 가지며, 보안 마커, 인증 필름, 또는 센서로서 유용하다. 필름은 일반적으로 유연하다. 일부 필름은 두께가 100 μm 미만이다. 일부 필름은 두께가 50 μm 미만이다. 필름으로부터 형성된 디스플레이는 외부 전원을 필요로 하지 않는다. Low-voltage piezoelectric electrophoretic films and display films, including low-profile piezoelectric electrophoretic films and displays. In some embodiments, the piezoelectric material of the piezoelectric electrophoretic films can be selectively patterned using a high-voltage electric field during or after the manufacture of the piezoelectric electrophoretic films. These films have a high contrast ratio and are useful as security markers, authentication films, or sensors. The films are generally flexible. Some films have a thickness of less than 100 μm. Some films have a thickness of less than 50 μm. Displays formed from the films do not require an external power source.
Description
관련 출원에 대한 상호참조Cross-reference to related applications
본 출원은 2023년 8월 29일 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/579,375호 및 2023년 8월 29일 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/579,377호의 우선권을 주장한다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 63/579,375, filed August 29, 2023, and U.S. Provisional Patent Application No. 63/579,377, filed August 29, 2023.
전술한 출원들 및 아래에서 언급되는 모든 다른 출원들 또는 공개물들의 전체 개시는 그 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.The entire disclosures of the aforementioned applications and all other applications or publications referred to below are incorporated herein by reference in their entirety.
기술분야Technology field
본원에서 개시되는 발명 내용은 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display), 특히 개선된 명암비(contrast ratio)를 갖는 얇은 압전 전기 영동 디스플레이(piezo-electrophoretic display) 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본원에서 개시되는 발명 내용은 또한, 전원에 연결되지 않고도 활성화되거나 구동될 수 있는 로우프로파일(low-profile) 압전 전기 영동 디스플레이 및 이의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.The invention disclosed herein relates to electrophoretic displays, and more particularly, to thin piezo-electrophoretic displays with improved contrast ratios, and methods for manufacturing the same. The invention disclosed herein also relates to low-profile piezo-electrophoretic displays that can be activated or driven without being connected to a power source, and methods for manufacturing the same.
전기 영동 디스플레이("EPD", electrophoretic display)는 용매 또는 용매 혼합물에 분산된 하전 안료 입자들의 전기 영동에 기초한 비방출 디바이스이다. 디스플레이는 통상적으로, 하전 안료 입자들의 운동을 구동시키기 위한 전기장을 제공하는 서로 대향하여 배치된 2개의 전극들을 포함한다. 전극들 중 하나는 보통 투명하다. 2개의 전극들 사이에 전압 차이가 부과될 때, 안료 입자(들)는 한 쪽 또는 다른 쪽으로 이동하며 안료 입자의 컬러나 용매(유색인 경우)의 컬러가 시청 측(viewing side)으로부터 보이게 한다.An electrophoretic display ("EPD") is a non-emissive device based on the electrophoresis of charged pigment particles dispersed in a solvent or solvent mixture. The display typically includes two opposing electrodes that provide an electric field to drive the movement of the charged pigment particles. One of the electrodes is usually transparent. When a voltage difference is applied between the two electrodes, the pigment particle(s) move to one side or the other, making the color of the pigment particle(s) or the color of the solvent (if colored) visible from the viewing side.
많은 전기 영동 디스플레이는 비극성 용매 및 하나 이상의 하전 안료 입자 세트를 포함하는 전기 영동 유체를 포함한다. 입자들은 상이한 광학 특성(컬러), 상이한 전하(포지티브 또는 네가티브), 상이한 전하 크기(제타 전위) 및/또는 상이한 흡수 특성(광범위한 광 흡수성 또는 광범위한 광 반사성, 또는 선택적 흡수성 또는 선택적 반사성)을 가질 수 있다. 반대 전하 극성을 갖는 다수의 입자 세트들이 있는 경우, 전기장의 인가로 인해 한 세트의 안료 입자를 시청 표면에 나타나게 하는 한편 다른 안료 입자를 시청 표면으로부터 멀어지게 할 수 있다.Many electrophoretic displays comprise an electrophoretic fluid comprising a nonpolar solvent and one or more sets of charged pigment particles. The particles may have different optical properties (color), different charges (positive or negative), different charge magnitudes (zeta potentials), and/or different absorption characteristics (broad light absorption or broad light reflectivity, or selective absorption or selective reflection). When multiple sets of particles with opposite charge polarities are present, the application of an electric field can cause one set of pigment particles to appear on a viewing surface while causing other sets of pigment particles to repel away from the viewing surface.
많은 전기 영동 디스플레이는 쌍안정적(bi-stable)인데, 이는 활성화 전기장이 제거된 후에도 그러한 디스플레이의 광학 상태가 지속되는 것을 의미한다. 쌍안정성은 주로 용매에 분산된 안료, 전하 제어제 및 자유 폴리머 사이의 복잡한 상호작용으로 인해 하전 안료 주위에 형성되는 유도 쌍극자 전하 층의 결과이다. 쌍안정 디스플레이는 새로운 구동 전기장의 인가로 다시 스위칭되기 전에 마지막 어드레싱된 광학 상태에서 수년 동안 지속될 수 있다.Many electrophoretic displays are bistable, meaning that their optical state persists even after the activating electric field is removed. Bistability is primarily a result of the induced dipole charge layer that forms around the charged pigment, resulting from complex interactions among the pigment, charge control agent, and free polymer dispersed in the solvent. Bistable displays can remain in their last addressed optical state for years before being switched back upon application of a new driving electric field.
전기 영동 디스플레이를 구동하는 것은 디스플레이 및/또는 이의 구동 회로부에 전력을 제공하기 위해 배터리와 같은 전원을 필요로 한다. 예를 들어, 드라이버 IC에 전력을 공급하기 위해 배터리가 사용될 수 있으며, 드라이버 IC는 이어서 디스플레이의 전극에 동력 공급을 위해 전기장을 생성한다. 전원은 또한, 예컨대, 광전지, 연료 전지, 또는 벽 콘센트로부터 전력을 수신하는 전원 공급부일 수 있다. 전원은 또한, 미국 특허 번호 5,930,026에 기재된 바와 같이, 물리적 운동 또는 열 팽창을 통해 전하를 생성하는 압전 전기 소자일 수 있으며, 이는 그 전체가 참조에 의해 포함된다.Driving an electrophoretic display requires a power source, such as a battery, to power the display and/or its driving circuitry. For example, a battery may be used to power a driver IC, which in turn generates an electric field to energize the electrodes of the display. The power source may also be a power supply that receives power from, for example, a photovoltaic cell, a fuel cell, or a wall outlet. The power source may also be a piezoelectric element that generates a charge through physical movement or thermal expansion, as described in U.S. Patent No. 5,930,026, which is incorporated by reference in its entirety.
이러한 모든 예에서, 전원과 전극 사이에 전기적 경로를 제공하기 위해 일부 유형의 구동 회로부가 필요하다. 통상적으로, 회로부는 또한 제어 요소(예컨대, 스위치, 트랜지스터 등) 및 다수의 개별 컴포넌트(예컨대, 저항기, 커패시터 등)를 포함한다.In all these examples, some type of driving circuitry is required to provide an electrical path between the power source and the electrodes. Typically, the circuitry also includes control elements (e.g., switches, transistors, etc.) and a number of individual components (e.g., resistors, capacitors, etc.).
대부분의 경우, 종래의 디스플레이에서 사용되는 회로부는 복잡하지만, 디스플레이 기술의 숙련자에게 상당히 잘 알려져 있다. 그러나, 이러한 회로부를 통합하는 것은 휘어짐 및/또는 비틀림과 같은 기계적 응력에 대한 디스플레이의 내구성을 제한할 수 있다. 또한, 추가적인 컴포넌트의 존재로 인해 통상적으로 완전 조립된 디스플레이의 전반적인 물리적 치수의 증가가 불가피하다.In most cases, the circuitry used in conventional displays is complex, yet well-known to those skilled in display technology. However, integrating this circuitry can limit the display's durability against mechanical stresses such as bending and/or twisting. Furthermore, the presence of additional components typically inevitably increases the overall physical dimensions of the fully assembled display.
전원 및 구동 회로부의 추가에 의해 디스플레이에 부과되는 물리적 제한으로 인해, 이러한 디스플레이는 디스플레이의 전체 두께를 감소시키는 것이 바람직한 점점 더 많아지는 애플리케이션에 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 디스플레이 두께를 감소시키기 위한 노력으로, 일부 전기 영동 디스플레이는 기계적 변형 또는 열 사이클링에 반응하여 전하를 생성하는 로우프로파일 압전 전기 소자를 이용한다. 그러나, 압전 전기 재료 층의 두께는 일반적으로 압전 재료가 기계적 응력에 반응하여 생성할 수 있는 전압의 진폭에 대해 직접적인 상관관계를 갖는다. 즉, 압전 재료의 두께를 감소시키면 압전 재료가 응력 하에 생성하는 전압의 크기도 감소한다(반대의 경우도 마찬가지임). 그에 따라, 수락가능한 명암비를 달성하기에 충분한 양만큼 하전 안료 입자들을 이동시킬 정도로 충분히 큰 전압 전위를 생성하기 위해, 종래의 압전 전기 영동 디스플레이는 통상적으로, 이러한 디스플레이가 종이 또는 지폐와 같은 얇은 로우프로파일 최종 제품에 통합될 때 실질적으로 눈에 띄지 않아야 하며 내구성을 요구하는 애플리케이션에 사용하기에는 너무 두꺼운 압전 전기 재료의 층을 통합하였다.Due to the physical limitations imposed on the display by the addition of power and drive circuitry, such displays may not be suitable for a growing number of applications where reducing the overall thickness of the display is desirable. Therefore, in an effort to reduce display thickness, some electrophoretic displays utilize low-profile piezoelectric elements that generate a charge in response to mechanical strain or thermal cycling. However, the thickness of the piezoelectric material layer typically has a direct correlation to the amplitude of the voltage that the piezoelectric material can generate in response to mechanical stress. That is, decreasing the thickness of the piezoelectric material also reduces the magnitude of the voltage that the piezoelectric material generates under stress (and vice versa). Accordingly, in order to generate a voltage potential large enough to move the charged pigment particles by an amount sufficient to achieve an acceptable contrast ratio, conventional piezoelectric electrophoretic displays have typically incorporated layers of piezoelectric material that are substantially inconspicuous when incorporated into thin, low-profile end products, such as paper or banknotes, and are too thick for use in applications requiring durability.
따라서, 보안 마커, 센서 및 표시기와 같은 애플리케이션을 위해 간단하게 구성되고 유연하며(flexible) 내구성이 있고 얇은 전기 영동 디스플레이에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 로우프로파일 최종 제품을 요구하며 높은 명암비도 제공해야 하는 애플리케이션에 사용되기에 충분히 얇고 내구성이 뛰어난 압전 전기 영동 디스플레이에 대한 필요성도 또한 존재한다.Therefore, there is a need for a piezoelectric electrophoretic display that is simple to configure, flexible, durable, and thin for applications such as security markers, sensors, and indicators. There is also a need for a piezoelectric electrophoretic display that is thin and durable enough for use in applications that require a low-profile end product and high contrast ratio.
본원에서 개시된 발명 내용의 하나의 양상에 따르면, 전기 광학 디스플레이는, 전기 영동 재료의 층; 제1 전도성 층(conductive layer); 및 상기 전기 영동 재료의 층과 상기 제1 전도성 층 사이에 위치된 압전 전기 재료(piezoelectric material)를 포함할 수 있으며, 상기 압전 전기 재료는 상기 전기 영동 재료의 층의 부분과 오버랩되고, 상기 제 1 전도성 층의 부분은 상기 전기 영동 재료의 나머지와 오버랩된다. According to one aspect of the invention disclosed herein, an electro-optical display may include a layer of electrophoretic material; a first conductive layer; and a piezoelectric material positioned between the layer of electrophoretic material and the first conductive layer, wherein the piezoelectric material overlaps a portion of the layer of electrophoretic material, and a portion of the first conductive layer overlaps a remainder of the electrophoretic material.
제1 양상에서, 본 발명은 제1 접착제 층(adhesive layer), 전기 영동 매질 층(electrophoretic medium layer), 차등 분극 구역들(zones of differential polarization)을 포함하는 패터닝된 압전 전기 층, 및 가요성 광 투과성 전극 층(flexible, light-transmissive electrode layer)을 포함하는, 100 μm 미만의 두께(상단에서 하단까지)의 전기 영동 디스플레이 필름을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체(non-polar fluid) 및 하전 안료 입자들(charged pigment particles)을 함유한 복수의 마이크로캡슐들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 마이크로캡슐들은 폴리머 바인더로 서로 결합된다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 실링 층(sealing layer)으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다(sealed). 일부 실시예에서, 필름은 두께가 50 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 상기 패터닝된 압전 전기 층은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF; polyvinylidene fluoride)를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 PVDF는 상기 차등 분극 구역들을 생성하도록 폴링된다(poled). 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 주석 또는 아연을 포함하는 금속 산화물을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)을 포함한다. 일부 실시예에서, 본 발명은 위에 기재된 바와 같은 전기 영동 디스플레이 필름에 결합된 릴리스 시트(release sheet)를 포함하는 전기 영동 디스플레이 필름 어셈블리를 포함하며, 상기 릴리스 시트는 상기 제1 접착제 층에 결합된다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층에 결합된 제2 접착제 층, 및 제2 접착제 층에 결합된 제2 릴리스 시트를 더 포함한다.In a first aspect, the present invention comprises an electrophoretic display film having a thickness (from top to bottom) of less than 100 μm, the electrophoretic display film comprising a first adhesive layer, an electrophoretic medium layer, a patterned piezoelectric layer including zones of differential polarization, and a flexible, light-transmissive electrode layer. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcapsules containing a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and the microcapsules are bound to each other with a polymer binder. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and the nonpolar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells by a sealing layer. In some embodiments, the film has a thickness of less than 50 μm. In some embodiments, the patterned piezoelectric layer comprises polyvinylidene fluoride (PVDF). In some embodiments, the PVDF is poled to create the differential polarization zones. In some embodiments, the flexible optically transmissive electrode layer comprises a metal oxide comprising tin or zinc. In some embodiments, the flexible optically transmissive electrode layer comprises poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). In some embodiments, the present invention includes an electrophoretic display film assembly comprising a release sheet bonded to an electrophoretic display film as described above, the release sheet bonded to the first adhesive layer. In some embodiments, the assembly further includes a second adhesive layer bonded to the flexible light-transmitting electrode layer, and a second release sheet bonded to the second adhesive layer.
제2 양상에서, 본 발명은 전기 영동 디스플레이 필름을 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 필름을 결합하여 압전 마이크로셀 전구체 필름을 생성하는 단계; 상기 압전 마이크로셀 전구체 필름을 가요성 광 투과성 전극 층에 결합하는 단계; 상기 광 투과성 전극 층을 제1 접착제 층을 이용해 제1 릴리스 필름에 결합하는 단계; 상기 압전 마이크로셀 전구체 필름을 엠보싱하여 마이크로셀들의 어레이를 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 가짐 - ; 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계; 및 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 전기 영동 매질 층을 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 본 방법은 상기 폴리머 필름을 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 필름에 결합하기 전에, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 상기 폴리머 필름에 프라이머(primer)를 적용하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 본 방법은 상기 수용성 폴리머를 제2 접착제 층을 이용해 제2 릴리스 필름에 결합하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 상기 제1 릴리스 필름을 제거하여 두께가 100 μm 미만인 전기 영동 디스플레이 필름을 생성하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다. 일부 실시예에서, 상기 PVDF는 차등 분극 구역들을 생성하도록 폴링된다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 주석 또는 아연을 포함하는 금속 산화물을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드의 필름은 상이한 분극의 영역들을 생성하도록 전기장을 이용해 패터닝된다. 일부 실시예에서, 본 방법은 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드의 필름에 상이한 분극의 영역들을 생성하기 위해 전기장을 이용해 완성된 전기 영동 디스플레이 필름을 패터닝하는 단계를 더 포함한다.In a second aspect, the present invention comprises a method for manufacturing an electrophoretic display film. The method comprises the steps of: bonding a film of polyvinylidene fluoride (PVDF) to a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide to form a piezoelectric microcell precursor film; bonding the piezoelectric microcell precursor film to a flexible light-transmitting electrode layer; bonding the light-transmitting electrode layer to a first release film using a first adhesive layer; embossing the piezoelectric microcell precursor film to form an array of microcells, the microcells having a bottom, walls, and a top opening; filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening; and sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to form an electrophoretic medium layer. In some embodiments, the method further comprises applying a primer to the polymer film, wherein the primer comprises an acrylate, a vinyl ether, or an epoxide, prior to bonding the polymer film to the film of polyvinylidene fluoride (PVDF). In some embodiments, the method further comprises bonding the water-soluble polymer to a second release film using a second adhesive layer. In some embodiments, the method further comprises removing the first release film to produce an electrophoretic display film having a thickness of less than 100 μm. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and wherein the nonpolar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells with a sealing layer. In some embodiments, the PVDF is polarized to produce differential polarization zones. In some embodiments, the flexible light-transmitting electrode layer comprises a metal oxide comprising tin or zinc. In some embodiments, the flexible light-transmitting electrode layer comprises poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). In some embodiments, the polyvinylidene fluoride film is patterned using an electric field to create regions of different polarization. In some embodiments, the method further comprises patterning the completed electrophoretic display film using an electric field to create regions of different polarization in the polyvinylidene fluoride film.
제3 양상에서, 본 발명은 전기 영동 디스플레이 필름을 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 제1 릴리스 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 분산시켜 두께가 10 μm 미만인 PVDF 필름을 생성하는 단계, 상기 PVDF 필름을 전도성 접착제를 이용해 제2 릴리스에 결합하는 단계, 상기 제1 릴리스를 제거하는 단계, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름을 결합하여 압전 마이크로셀 전구체 필름을 생성하는 단계, 상기 압전 마이크로셀 전구체 필름을 가요성 광 투과성 전극 층에 결합하는 단계, 상기 광 투과성 전극 층을 제1 접착제 층을 이용해 제1 릴리스 필름에 결합하는 단계, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 상기 폴리머 필름을 엠보싱하여 마이크로셀들의 어레이를 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 벽, 및 상단 개구부를 가짐 - , 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계; 및 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 폴리머 필름을 상기 PVDF 필름에 결합하기 전에, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 상기 폴리머 필름에 프라이머를 적용하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 수용성 폴리머를 상기 제2 접착제 층을 이용해 제2 릴리스 필름에 결합하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 릴리스 필름을 제거하여 두께가 100 μm 미만인 전기 영동 디스플레이 필름을 생성하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다. 일부 실시예에서, 상기 PVDF는 차등 분극 구역들을 생성하도록 폴링된다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 주석 또는 아연을 포함하는 금속 산화물을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 PVDF 필름은 차등 분극의 영역들을 생성하도록 전기장을 이용해 패터닝된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 PVDF 필름에 차등 분극의 영역들을 생성하기 위해 전기장을 이용해 완성된 전기 영동 디스플레이 필름을 패터닝하는 단계를 더 포함한다.In a third aspect, the present invention comprises a method for manufacturing an electrophoretic display film. The method comprises the steps of: dispersing a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on a first release to form a PVDF film having a thickness of less than 10 μm; bonding the PVDF film to a second release using a conductive adhesive; removing the first release; bonding a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide to form a piezoelectric microcell precursor film; bonding the piezoelectric microcell precursor film to a flexible light-transmitting electrode layer; bonding the light-transmitting electrode layer to the first release film using a first adhesive layer; embossing the polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide to form an array of microcells, the microcells having a bottom, walls, and a top opening; and filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening. and sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer. In some embodiments, the method further comprises applying a primer to the polymer film, wherein the primer comprises an acrylate, a vinyl ether, or an epoxide, prior to bonding the polymer film to the PVDF film. In some embodiments, the method further comprises bonding the water-soluble polymer to a second release film using the second adhesive layer. In some embodiments, the method further comprises removing the first release film to produce an electrophoretic display film having a thickness of less than 100 μm. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and wherein the nonpolar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells with a sealing layer. In some embodiments, the PVDF is polarized to produce differential polarization zones. In some embodiments, the flexible light-transmitting electrode layer comprises a metal oxide comprising tin or zinc. In some embodiments, the flexible light-transmitting electrode layer comprises poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). In some embodiments, the PVDF film is patterned using an electric field to create regions of differential polarization. In some embodiments, the method further comprises patterning the completed electrophoretic display film using an electric field to create regions of differential polarization in the PVDF film.
제4 양상에서, 본 발명은 제1 접착제 층, 차등 분극 구역들을 포함하는 패터닝된 압전 전기 층, 전기 영동 매질 층, 및 가요성 광 투과성 전극 층을 포함하는, 100 μm 미만의 두께(상단에서 하단까지)의 전기 영동 디스플레이 필름을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로캡슐들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 마이크로캡슐들은 폴리머 바인더로 서로 결합된다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다. 일부 실시예에서, 상기 실링 층은 전도성이다. 일부 실시예에서, 상기 필름은 두께가 50 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 상기 패터닝된 압전 전기 층은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 PVDF는 차등 분극 구역들을 생성하도록 폴링된다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 주석 또는 아연을 포함하는 금속 산화물을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)을 포함한다. 일부 실시예에서, 본 발명은 위에 기재된 바와 같은 전기 영동 디스플레이 필름에 결합된 릴리스 시트를 포함하는 전기 영동 디스플레이 필름 어셈블리를 포함하며, 상기 릴리스 시트는 상기 제1 접착제 층에 결합된다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 디스플레이 필름은 상기 가요성 광 투과성 전극 층에 결합된 제2 접착제 층, 및 상기 제2 접착제 층에 결합된 제2 릴리스 시트를 추가로 포함한다.In a fourth aspect, the present invention comprises an electrophoretic display film having a thickness (from top to bottom) of less than 100 μm, the film comprising a first adhesive layer, a patterned piezoelectric layer including differentially polarized zones, an electrophoretic medium layer, and a flexible light-transmitting electrode layer. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcapsules containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and the microcapsules are bonded to each other with a polymer binder. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and the nonpolar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells with a sealing layer. In some embodiments, the sealing layer is conductive. In some embodiments, the film has a thickness of less than 50 μm. In some embodiments, the patterned piezoelectric layer comprises polyvinylidene fluoride (PVDF). In some embodiments, the PVDF is polarized to create differential polarization zones. In some embodiments, the flexible optically transmissive electrode layer comprises a metal oxide comprising tin or zinc. In some embodiments, the flexible optically transmissive electrode layer comprises poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). In some embodiments, the present invention comprises an electrophoretic display film assembly comprising a release sheet bonded to an electrophoretic display film as described above, the release sheet bonded to the first adhesive layer. In some embodiments, the electrophoretic display film further comprises a second adhesive layer bonded to the flexible optically transmissive electrode layer, and a second release sheet bonded to the second adhesive layer.
제5 양상에서, 본 발명은 압전 전기 영동 매질 필름(piezo-electrophoretic medium film)을 패터닝하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 필름을 전기 영동 매질 층에 결합하여 압전 전기 영동 매질 필름을 생성하는 단계, 및 상기 압전 전기 영동 매질 필름을 전기장을 이용해 패터닝하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기장은 코로나 방전(corona discharge)에 의해 제공된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 코로나 방전으로 상기 압전 전기 영동 매질 필름을 패터닝하기 전에 상기 압전 전기 영동 매질 필름에 인접하게 전도성 마스크를 배치하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기장은 고전압 기록 헤드에 의해 제공된다. 일부 실시예에서, 상기 패터닝은 PVDF 내에 상이한 극성들의 영역들을 형성하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 패터닝은 보안 마커(security marker)를 생성한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로캡슐들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 마이크로캡슐들은 폴리머 바인더로 서로 결합된다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다.In a fifth aspect, the present invention comprises a method of patterning a piezo-electrophoretic medium film. The method comprises the steps of bonding a film of polyvinylidene fluoride (PVDF) to an electrophoretic medium layer to form a piezo-electrophoretic medium film, and patterning the piezo-electrophoretic medium film using an electric field. In some embodiments, the electric field is provided by a corona discharge. In some embodiments, the method further comprises the step of disposing a conductive mask adjacent to the piezo-electrophoretic medium film prior to patterning the piezo-electrophoretic medium film with the corona discharge. In some embodiments, the electric field is provided by a high voltage recording head. In some embodiments, the patterning comprises forming regions of different polarities within the PVDF. In some embodiments, the patterning creates a security marker. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcapsules containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and the microcapsules are bonded to each other with a polymer binder. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and the nonpolar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells with a sealing layer.
제6 양상에서, 본 발명은 접착제 층, 전기 영동 매질 층, 차등 분극의 구역들을 포함하는 패터닝된 압전 전기 층, 및 전도성 접착제 층을 포함하는, 100 μm 미만의 두께(상단에서 하단까지)의 전기 영동 디스플레이 필름을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로캡슐들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 마이크로캡슐들은 폴리머 바인더로 서로 결합된다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다. 일부 실시예에서, 상기 실링 층은 전도성이다. 일부 실시예에서, 상기 필름은 두께가 50 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 상기 패터닝된 압전 전기 층은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 PVDF는 차등 분극 구역들을 생성하도록 폴링된다. 일부 실시예에서, 본 발명은 위에 기재된 바와 같은 전기 영동 디스플레이 필름에 결합된 릴리스 시트를 포함하는 전기 영동 디스플레이 필름 어셈블리를 포함하며, 상기 릴리스 시트는 상기 제1 접착제 층에 결합된다. 일부 실시예에서, 본 발명은 전도성 접착제 층을 포함하는 전기 영동 디스플레이 필름에 결합된 릴리스 시트를 포함하는 전기 영동 디스플레이 필름 어셈블리를 포함하며, 상기 릴리스 시트는 상기 전도성 접착제 층에 결합된다.In a sixth aspect, the present invention comprises an electrophoretic display film having a thickness (from top to bottom) of less than 100 μm, the film comprising an adhesive layer, an electrophoretic medium layer, a patterned piezoelectric layer including regions of differential polarization, and a conductive adhesive layer. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcapsules containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and the microcapsules are bonded to each other with a polymer binder. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is bent, and wherein the nonpolar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells with a sealing layer. In some embodiments, the sealing layer is conductive. In some embodiments, the film has a thickness of less than 50 μm. In some embodiments, the patterned piezoelectric layer comprises polyvinylidene fluoride (PVDF). In some embodiments, the PVDF is polarized to create differential polarization zones. In some embodiments, the present invention comprises an electrophoretic display film assembly comprising a release sheet bonded to an electrophoretic display film as described above, the release sheet being bonded to the first adhesive layer. In some embodiments, the present invention comprises an electrophoretic display film assembly comprising a release sheet bonded to an electrophoretic display film comprising a conductive adhesive layer, the release sheet being bonded to the conductive adhesive layer.
제7 양상에서, 본 발명은 접착제 층, 차등 분극 구역들을 포함하는 패터닝된 압전 전기 층, 전기 영동 매질 층, 및 전도성 접착제 층을 포함하는, 100 μm 미만의 두께(상단에서 하단까지)의 전기 영동 디스플레이 필름을 포함한다. In a seventh aspect, the present invention comprises an electrophoretic display film having a thickness (from top to bottom) of less than 100 μm, comprising an adhesive layer, a patterned piezoelectric layer including differential polarization zones, an electrophoretic medium layer, and a conductive adhesive layer.
제7 양상에서, 본 발명은 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 제1 기판 상에 제1 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계, 및 상기 제1 전기 전도성 접착제 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 포함하는 압전 전기 재료를 퇴적하여 두께가 5 μm 미만인 압전 전기 층을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 층에 마스크를 적용하는 단계를 포함하되, 상기 마스크는 상기 압전 전기 층의 제1 복수의 영역들을 차폐하는 복수의 마스킹 부분들 및 상기 압전 전기 층의 제2 복수의 영역들을 차폐되지 않은 상태로 남기는 복수의 비마스킹 부분들을 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 층을 분극시켜 상기 압전 전기 층의 상기 제2 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 분극 부분들 및 상기 압전 전기 층의 상기 제1 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 비분극 부분들을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 층으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계, 및 상기 압전 전기 층을 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 갖는다. 상기 방법은 또한, 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계, 및 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링 층을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 제2 기판 상에 제2 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계, 및 상기 실링 층을 상기 제2 전기 전도성 접착제에 본딩하는 단계를 포함한다. In a seventh aspect, the present invention comprises a method of manufacturing a piezoelectric electrophoretic display. The method comprises depositing a first electrically conductive adhesive on a first substrate, and depositing a piezoelectric material comprising a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first electrically conductive adhesive to form a piezoelectric layer having a thickness of less than 5 μm. The method also comprises applying a mask to the piezoelectric layer, the mask comprising a plurality of masking portions that shield a first plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of unmasking portions that leave a second plurality of regions of the piezoelectric layer unshielded. The method also comprises polarizing the piezoelectric layer to form a plurality of polarized portions of the piezoelectric material corresponding to the second plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of unpolarized portions of the piezoelectric material corresponding to the first plurality of regions of the piezoelectric layer. The method also includes the steps of removing the mask from the piezoelectric layer, and bonding the piezoelectric layer to a microcell precursor material. The method also includes the step of embossing the microcell precursor material to produce a layer of microcells, wherein the microcells have a bottom, walls, and a top opening. The method also includes the steps of filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening, and sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to produce a sealing layer. The method also includes the steps of depositing a second electrically conductive adhesive on a second substrate, and bonding the sealing layer to the second electrically conductive adhesive.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름을 결합하여 상기 마이크로셀 전구체 재료를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 층을 상기 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 프라이머는 폴리우레탄, 다기능 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 비닐벤젠, 비닐에테르, 에폭사이드, 또는 이들의 올리고머 또는 폴리머와 같은, 열가소성 또는 열경화성 재료 또는 이들의 전구체를 포함한다.In some embodiments, the method further comprises forming the microcell precursor material by bonding a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide. In some embodiments, the method further comprises applying a primer to the microcell precursor material prior to bonding the piezoelectric layer to the microcell precursor material. In some embodiments, the primer comprises a thermoplastic or thermosetting material or a precursor thereof, such as a polyurethane, a multifunctional acrylate or methacrylate, vinylbenzene, vinyl ether, epoxide, or an oligomer or polymer thereof.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다. 일부 실시예에서, 상기 압전 전기 층은 전기장을 이용해 분극된다. 일부 실시예에서, 상기 전기장은 코로나 방전에 의해 제공된다. In some embodiments, the method further comprises activating the microcells by a vapor phase plasma treatment prior to filling the microcells with the electrophoretic medium. In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is subjected to mechanical stress, and the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells by the sealing layer. In some embodiments, the piezoelectric layer is polarized using an electric field. In some embodiments, the electric field is provided by a corona discharge.
일부 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 릴리스 필름이다. In some embodiments, the first substrate and the second substrate are release films.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 제2 기판을 상기 제2 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계, 및 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계는 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 대상 물체에 핫 스탬핑하는 단계를 포함한다. In some embodiments, the method further comprises the steps of peeling the second substrate from the second electrically conductive adhesive, and bonding the second electrically conductive adhesive to a target object. In some embodiments, the step of bonding the second electrically conductive adhesive to the target object comprises the step of hot stamping the second electrically conductive adhesive onto the target object.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 제1 기판을 상기 제1 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계, 및 상기 압전 전기 영동 디스플레이의 남은 층들과 상기 대상 물체 위에 보호 코팅을 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 보호 코팅은 래커를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 대상 물체는 종이, 지폐, 및 화폐 중, 하나를 포함한다.In some embodiments, the method further comprises the steps of peeling the first substrate from the first electrically conductive adhesive, and applying a protective coating over the remaining layers of the piezoelectric electrophoretic display and the object. In some embodiments, the protective coating comprises a lacquer. In some embodiments, the object comprises one of paper, banknotes, and currency.
제9 양상에서, 본 발명은 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 임시 기판 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 포함하는 압전 전기 재료를 퇴적하여 두께가 5 μm 미만인 압전 전기 층을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 제1 기판 상에 제1 전기 전도성 접착제를 이용해 상기 압전 전기 층을 본딩하는 단계를 포함하되, 상기 임시 기판은 상기 본딩 프로세스 동안 상기 압전 전기 층으로부터 제거된다. 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 층에 마스크를 적용하는 단계를 포함하되, 상기 마스크는 상기 압전 전기 층의 제1 복수의 영역들을 차폐하는 복수의 마스킹 부분들 및 상기 압전 전기 층의 제2 복수의 영역들을 차폐되지 않은 상태로 남기는 복수의 비마스킹 부분들을 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 층을 분극시켜 상기 압전 전기 층의 상기 제2 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 분극 부분들 및 상기 압전 전기 층의 상기 제1 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 비분극 부분들을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 층으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계, 및 제2 기판 상에 제2 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 제2 전기 전도성 접착제를 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하는 단계, 및 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 갖는다. 상기 방법은 또한, 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계, 및 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링 층을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 실링 층을 상기 압전 전기 층과 본딩하는 단계를 포함한다. In a ninth aspect, the present invention comprises a method of manufacturing a piezoelectric electrophoretic display. The method comprises depositing a piezoelectric material comprising a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on a temporary substrate to form a piezoelectric layer having a thickness of less than 5 μm. The method further comprises bonding the piezoelectric layer to a first substrate using a first electrically conductive adhesive, wherein the temporary substrate is removed from the piezoelectric layer during the bonding process. The method further comprises applying a mask to the piezoelectric layer, the mask comprising a plurality of masking portions that shield a first plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of unmasking portions that leave a second plurality of regions of the piezoelectric layer unshielded. The method further comprises polarizing the piezoelectric layer to form a plurality of polarized portions of the piezoelectric material corresponding to the second plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of unpolarized portions of the piezoelectric material corresponding to the first plurality of regions of the piezoelectric layer. The method also includes the steps of removing the mask from the piezoelectric layer, and depositing a second electrically conductive adhesive on a second substrate. The method also includes the steps of bonding the second electrically conductive adhesive to a microcell precursor material, and embossing the microcell precursor material to produce a layer of microcells, wherein the microcells have a bottom, walls, and a top opening. The method also includes the steps of filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening, and sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to produce a sealing layer. The method also includes the step of bonding the sealing layer to the piezoelectric layer.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름을 결합하여 상기 마이크로셀 전구체 재료를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 포함한다. In some embodiments, the method further comprises forming the microcell precursor material by bonding a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide. In some embodiments, the method further comprises applying a primer to the microcell precursor material prior to bonding the second electrically conductive adhesive to the microcell precursor material. In some embodiments, the method further comprises activating the microcells by a vapor phase plasma treatment prior to filling the microcells with the electrophoretic medium.
일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다. 일부 실시예에서, 상기 압전 전기 층은 전기장을 이용해 분극된다. 일부 실시예에서, 상기 전기장은 코로나 방전에 의해 제공된다.In some embodiments, the electrophoretic medium layer comprises a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is subjected to mechanical stress, and the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcell by the sealing layer. In some embodiments, the piezoelectric layer is polarized using an electric field. In some embodiments, the electric field is provided by a corona discharge.
일부 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 릴리스 필름이다. In some embodiments, the first substrate and the second substrate are release films.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 제2 기판을 상기 제2 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계, 및 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계는 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 대상 물체에 핫 스탬핑하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the method further comprises the steps of peeling the second substrate from the second electrically conductive adhesive, and bonding the second electrically conductive adhesive to a target object. In some embodiments, the step of bonding the second electrically conductive adhesive to the target object comprises the step of hot stamping the second electrically conductive adhesive onto the target object.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 제1 기판을 상기 제1 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및 상기 압전 전기 영동 디스플레이의 남은 층들과 상기 대상 물체 위에 보호 코팅을 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 보호 코팅은 래커를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 대상 물체는 종이, 지폐, 및 화폐 중, 하나를 포함한다. In some embodiments, the method further comprises: peeling the first substrate from the first electrically conductive adhesive; and applying a protective coating over the remaining layers of the piezoelectric electrophoretic display and the object. In some embodiments, the protective coating comprises a lacquer. In some embodiments, the object comprises one of paper, banknotes, and currency.
본원에서 개시된 발명 내용의 제10 양상에 따르면, 전기 광학 디스플레이는, 전기 영동 재료의 층; 제1 전도성 층; 및 상기 전기 영동 재료의 층과 상기 제1 전도성 층 사이에 위치된 압전 전기 재료를 포함할 수 있으며, 상기 압전 전기 재료는 상기 전기 영동 재료의 층의 부분과 오버랩되고, 상기 제 1 전도성 층의 부분은 상기 전기 영동 재료의 나머지와 오버랩된다. According to a tenth aspect of the invention disclosed herein, an electro-optic display may include a layer of electrophoretic material; a first conductive layer; and a piezoelectric material positioned between the layer of electrophoretic material and the first conductive layer, wherein the piezoelectric material overlaps a portion of the layer of electrophoretic material, and a portion of the first conductive layer overlaps a remainder of the electrophoretic material.
제11 양상에서, 본 발명은 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법을 특징으로 한다. 상기 방법은, 제1 기판 상에 제1 전기 전도성 재료를 퇴적하여 제1 전극을 형성하는 단계, 및 상기 제1 전극을 전기 영동 재료 층의 제1 표면과 본딩하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 전기 영동 재료 층의 제2 표면 상에 압전 전기 재료를 퇴적하는 단계를 포함하되, 상기 압전 전기 재료는 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 제1 표면 영역과 오버랩된다. 상기 방법은 또한, 제2 전기 전도성 재료를 퇴적하여 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제2 전극은 상기 압전 전기 재료 전체 및 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 제2 표면 영역과 오버랩되도록 형성된다.In an eleventh aspect, the present invention features a method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display. The method comprises the steps of depositing a first electrically conductive material on a first substrate to form a first electrode, and bonding the first electrode to a first surface of a layer of electrophoretic material. The method also comprises the step of depositing a piezoelectric material on a second surface of the layer of electrophoretic material, wherein the piezoelectric material overlaps a first surface area of the second surface of the layer of electrophoretic material. The method also comprises the step of depositing a second electrically conductive material to form a second electrode, wherein the second electrode is formed to overlap the entirety of the piezoelectric material and a second surface area of the second surface of the layer of electrophoretic material.
일부 실시예에서, 상기 전기 영동 재료 층은, 상기 제1 표면 영역과 오버랩되는 제1 전기 영동 재료 부분, 및 상기 제2 표면 영역과 오버랩되는 제2 전기 영동 재료 부분을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제1 전기 영동 재료 부분은 제1 전기 저항을 갖고, 상기 제2 전기 영동 재료 부분은 제2 전기 저항을 갖는다. In some embodiments, the electrophoretic material layer includes a first electrophoretic material portion overlapping the first surface area and a second electrophoretic material portion overlapping the second surface area. In some embodiments, the first electrophoretic material portion has a first electrical resistance, and the second electrophoretic material portion has a second electrical resistance.
일부 실시예에서, 상기 전기 영동 재료 층은, 상기 제1 표면 영역과 오버랩되는 전기 영동 재료의 제1 체적에 대응하는 제1 전기 저항을 갖는 제1 전기 영동 재료 부분, 및 상기 제2 표면 영역과 오버랩되는 전기 영동 재료의 제2 체적에 대응하는 제2 전기 저항을 갖는 제2 전기 영동 재료 부분을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제1 전기 저항의 값 및 상기 제2 전기 저항의 값은 상기 제1 표면 영역 대 상기 제2 표면 영역의 비에 기초한다. In some embodiments, the electrophoretic material layer includes a first electrophoretic material portion having a first electrical resistance corresponding to a first volume of electrophoretic material overlapping the first surface area, and a second electrophoretic material portion having a second electrical resistance corresponding to a second volume of electrophoretic material overlapping the second surface area. In some embodiments, the value of the first electrical resistance and the value of the second electrical resistance are based on a ratio of the first surface area to the second surface area.
일부 실시예에서, 상기 압전 전기 재료에 기계적 응력을 가하면 상기 제1 전기 영동 재료 부분에 걸쳐 제1 전압을 그리고 상기 제2 전기 영동 재료 부분에 걸쳐 제2 전압을 생성하고, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 반대 극성을 갖는다. In some embodiments, applying a mechanical stress to the piezoelectric material generates a first voltage across the first electrophoretic material portion and a second voltage across the second electrophoretic material portion, wherein the first voltage and the second voltage have opposite polarities.
일부 실시예에서, 본딩하는 단계는, 상기 제1 전극을 마이크로셀 전구체 재료로 코팅하는 단계; 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 복수의 벽들 및 상단 개구부를 가짐 - ; 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계; 및 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링 층을 생성하는 단계를 포함한다. In some embodiments, the bonding step comprises: coating the first electrode with a microcell precursor material; embossing the microcell precursor material to create a layer of microcells, the microcells having a bottom, a plurality of walls, and a top opening; filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening; and sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to create a sealing layer.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 매질은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 재료가 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 재료 쪽으로 또는 상기 압전 전기 재료에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉된다.In some embodiments, the method further comprises applying a primer to the microcell precursor material prior to embossing the microcell precursor material. In some embodiments, the method further comprises activating the microcells with a vapor phase plasma treatment prior to filling the microcells with the electrophoretic medium. In some embodiments, the electrophoretic medium comprises a nonpolar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles migrate toward or away from the piezoelectric material when the piezoelectric material is subjected to mechanical stress, and wherein the nonpolar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells by the sealing layer.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 재료와 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 상기 제1 표면 영역 사이에 접착제 재료 층을 적용하는 단계를 포함하되, 상기 접착제 재료 층은 102 ohm*cm 내지 1012 ohm*cm의 저항률을 갖는다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 재료와 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 상기 제1 표면 영역 사이에 접착제 재료 층을 적용하는 단계를 포함하되, 상기 접착제 재료 층은 상기 제1 및 제2 전극보다 적어도 한 자릿수 더 큰 크기의 저항률을 갖는다.In some embodiments, the method further comprises applying an adhesive material layer between the piezoelectric material and the first surface area of the second surface of the electrophoretic material layer, wherein the adhesive material layer has a resistivity of from 10 2 ohm*cm to 10 12 ohm*cm. In some embodiments, the method further comprises applying an adhesive material layer between the piezoelectric material and the first surface area of the second surface of the electrophoretic material layer, wherein the adhesive material layer has a resistivity that is at least one order of magnitude greater than that of the first and second electrodes.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 제2 전기 전도성 재료를 퇴적하기 전에 유전체 층을 퇴적하는 단계를 포함하되, 상기 유전체 층은 상기 압전 전기 재료 전체 및 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 상기 제2 표면 영역과 오버랩되도록 형성되고, 상기 제2 전극은 상기 유전체 층 전체와 오버랩되도록 형성된다. 일부 실시예에서, 상기 유전체 층은 102 ohm*cm 내지 1012 ohm*cm의 저항률을 갖는다. 일부 실시예에서, 상기 유전체 층은 상기 제1 및 제2 전극보다 적어도 한 자릿수 더 큰 크기의 저항률을 갖는다. In some embodiments, the method further comprises depositing a dielectric layer prior to depositing the second electrically conductive material, wherein the dielectric layer is formed to overlap the entire piezoelectric material and the second surface area of the second surface of the electrophoretic material layer, and wherein the second electrode is formed to overlap the entire dielectric layer. In some embodiments, the dielectric layer has a resistivity of from 10 2 ohm*cm to 10 12 ohm*cm. In some embodiments, the dielectric layer has a resistivity at least one order of magnitude greater than that of the first and second electrodes.
일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나 상에 하나 이상의 이미지를 인쇄하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한, 상기 압전 전기 디스플레이를 종이, 지폐, 및 화폐로 구성된 그룹으로부터 선택된 대상 물체에 부착하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the method further comprises printing one or more images on at least one of the first electrode and the second electrode. In some embodiments, the method further comprises attaching the piezoelectric display to a target object selected from the group consisting of paper, banknotes, and currency.
도 1a는 본 발명의 압전 전기 영동 디스플레이 필름의 측면도를 도시하며, 이는 차등 분극(differential polarization)의 별 모양 영역을 포함한다. 3개의 예시적인 포지션, 즉 볼록, 중립 및 오목이 측면으로부터 도시된다. 압전 전기 영동 디스플레이 필름의 총 두께는 100㎛ 미만, 예컨대 50㎛ 미만, 예컨대 25㎛ 미만일 수 있다.
도 1b는 본 발명의 압전 전기 영동 디스플레이 필름의 상면도를 도시하며, 이는 차등 분극의 별 모양 영역을 포함한다. 3개의 예시적인 포지션, 즉 볼록, 중립 및 오목이 위로부터 도시된다. 압전 전기 영동 디스플레이 필름이 휘어질 때, 차등 분극의 영역은 반대 전하를 띤 입자들이 시청 표면(viewing surface)에 나타나는 결과를 초래한다.
도 2a는 기판 상의 압전 전기 재료의 예시적인 얇은 층을 도시한다.
도 2b는 코로나 방전의 강한 전기장을 사용함으로써 압전 전기 재료의 얇은 층에 차등 분극 영역을 생성하기 위한 방법을 예시한다. 방전으로부터 더 가까이 그리고 더 멀리 압전 전기 재료를 이동시킴으로써, 분극의 양이 공간적으로 제어될 수 있다.
도 2c는 코로나 방전의 강한 전기장을 사용함으로써 압전 전기 재료의 얇은 층에 차등 분극 영역을 생성하기 위한 방법을 예시한다. 차등 분극 영역을 생성하도록 압전 전기 재료를 패터닝하는 데 전도성 마스크가 사용된다.
도 2d는 도 2b 및 도 2c의 방법으로 달성될 수 있는 분극(폴링) 패턴을 예시한다.
도 3a는 A 방향으로 폴링된 압전 전기 필름의 측면도를 예시한다.
도 3b는 A 방향으로 폴링된 압전 전기 필름의 상면도를 예시한다.
도 3c는 전도성 마스크를 사용하여 G 방향으로 폴링된 압전 전기 필름의 측면도를 예시한다.
도 3d는 전도성 마스크를 사용하여 G 방향으로 폴링된 압전 전기 필름의 상면도를 예시한다.
도 4a는 기판 상의 압전 마이크로셀 전구체 필름의 예시적인 얇은 층을 도시한다.
도 4b는 코로나 방전의 강한 전기장을 사용함으로써 압전 마이크로셀 전구체 필름의 압전 전기 재료의 얇은 층에 차등 분극 영역을 생성하기 위한 방법을 예시한다. 압전 마이크로셀 전구체 필름을 방전으로부터 더 가깝게 그리고 더 멀리 이동시킴으로써, 분극의 양이 공간적으로 제어될 수 있다.
도 4c는 코로나 방전의 강한 전기장을 사용함으로써 압전 마이크로셀 전구체 필름의 압전 전기 재료의 얇은 층에 차등 분극 영역을 생성하기 위한 방법을 예시한다. 차등 분극 영역을 생성하도록 압전 마이크로셀 전구체 필름의 압전 전기 재료를 패터닝하는 데 전도성 마스크가 사용된다.
도 4d는 도 3b 및 도 3c의 방법으로 달성될 수 있는 압전 마이크로셀 전구체 필름에서의 분극(폴링) 패턴을 예시한다.
도 5a는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5b는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5c는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5d는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 6a는 압전 전기 영동 디스플레이의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 6b는 압전 전기 영동 디스플레이의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 7은 압전 전기 영동 필름 또는 (선택적으로) 디스플레이를 생성하기 위한 방법을 상세히 나타낸다.
도 8a는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 8b는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 9a는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 9b는 압전 전기 영동 필름의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 10a는 압전 전기 영동 디스플레이의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 10b는 압전 전기 영동 디스플레이의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 10b는 압전 전기 영동 디스플레이의 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 11은 로우프로파일 압전 전기 영동 필름을 생성하기 위한 방법을 상세히 나타낸다.
도 12a는 도 11에 도시된 방법으로 생성된 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 12b는 도 11에 도시된 방법으로 생성된 압전 전기 영동 디스플레이의 개략적인 단면도이다.
도 13a는 도 11에 도시된 방법으로 생성된 대안적인 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 13b는 도 11에 도시된 방법으로 생성된 대안적인 압전 전기 영동 디스플레이의 개략적인 단면도이다.
도 14는 고대비(high contrast) 압전 전기 영동 필름 및 디스플레이를 생성하기 위한 방법의 단계들을 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 15a는 도 14에 도시된 방법의 단계 1440에서의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 15b는 도 14에 도시된 방법의 단계 1440의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 15c는 도 14에 도시된 방법의 단계 1450의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 15d는 도 14에 도시된 방법의 단계 1470의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 15e는 도 14에 도시된 방법의 단계 1480의 완료 후 대상 물체와 본딩된 압전 전기 영동 필름의 단면도이다.
도 15f는 도 14에 도시된 방법의 단계 1480의 완료 후 대상 물체와 본딩되고 보호 코팅으로 코팅된 압전 전기 영동 필름의 단면도이다.
도 16은 압전 전기 영동 디스플레이의 부분 단면의 확대도를 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 확대된 단면의 예시적인 등가 회로를 예시한다.
도 18은 고대비 압전 전기 영동 필름 및 디스플레이를 생성하기 위한 방법의 단계들을 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 19a는 도 18에 도시된 방법의 단계 1810에서의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 19b는 도 18에 도시된 방법의 단계 1830에서의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 19c는 도 18에 도시된 방법의 단계 1840의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 19d는 도 18에 도시된 방법의 단계 1850 및 1860의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 19e는 도 18에 도시된 방법의 단계 1870의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도이다.
도 19f는 도 18에 도시된 방법에 따라 대상 물체와 본딩된 압전 전기 영동 필름의 단면도이다.
도 19g는 도 18에 도시된 방법의 단계 1880의 완료 후 대상 물체와 본딩되고 보호 코팅으로 코팅된 압전 전기 영동 필름의 단면도이다.
도 20은 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 예시적인 압전 전기 영동 디스플레이의 개략적인 단면도이다.
도 21a는 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 압전 전기 영동 디스플레이의 추가적인 특성을 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 21b는 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 압전 전기 영동 디스플레이의 추가적인 특성을 예시하는 사시도이다.
도 22는 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 압전 전기 영동 디스플레이의 예시적인 등가 회로를 예시한다.
도 23은 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 예시적인 압전 전기 영동 디스플레이의 개략적인 단면도이다.Figure 1a illustrates a side view of a piezoelectric electrophoretic display film of the present invention, which includes star-shaped regions of differential polarization. Three exemplary positions, namely convex, neutral, and concave, are shown from the side. The total thickness of the piezoelectric electrophoretic display film may be less than 100 μm, such as less than 50 μm, or even less than 25 μm.
Figure 1b illustrates a top view of a piezoelectric electrophoretic display film of the present invention, which includes star-shaped regions of differential polarization. Three exemplary positions, namely convex, neutral, and concave, are shown from above. When the piezoelectric electrophoretic display film is bent, the regions of differential polarization result in oppositely charged particles appearing on the viewing surface.
Figure 2a illustrates an exemplary thin layer of piezoelectric material on a substrate.
Figure 2b illustrates a method for generating differential polarization regions in a thin layer of piezoelectric material using the strong electric field of a corona discharge. By moving the piezoelectric material closer and further from the discharge, the amount of polarization can be spatially controlled.
Figure 2c illustrates a method for creating differential polarization regions in a thin layer of piezoelectric material by using a strong electric field of a corona discharge. A conductive mask is used to pattern the piezoelectric material to create the differential polarization regions.
Figure 2d illustrates a polarization (poling) pattern that can be achieved by the methods of Figures 2b and 2c.
Figure 3a illustrates a side view of a piezoelectric film poled in the A direction.
Figure 3b illustrates a top view of a piezoelectric film poled in the A direction.
Figure 3c illustrates a side view of a piezoelectric film poled in the G direction using a conductive mask.
Figure 3d illustrates a top view of a piezoelectric film poled in the G direction using a conductive mask.
Figure 4a illustrates an exemplary thin layer of a piezoelectric microcell precursor film on a substrate.
Figure 4b illustrates a method for generating differential polarization regions in a thin layer of piezoelectric material of a piezoelectric microcell precursor film by using the strong electric field of a corona discharge. By moving the piezoelectric microcell precursor film closer and further away from the discharge, the amount of polarization can be spatially controlled.
Figure 4c illustrates a method for creating differential polarization regions in a thin layer of piezoelectric material of a piezoelectric microcell precursor film by using a strong electric field of a corona discharge. A conductive mask is used to pattern the piezoelectric material of the piezoelectric microcell precursor film to create the differential polarization regions.
Figure 4d illustrates a polarization (poling) pattern in a piezoelectric microcell precursor film that can be achieved by the methods of Figures 3b and 3c.
Figure 5a is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 5b is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 5c is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 5d is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 6a is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic display.
Figure 6b is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic display.
Figure 7 details a method for producing a piezoelectric electrophoretic film or (optionally) a display.
Figure 8a is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 8b is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 9a is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 9b is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic film.
Figure 10a is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic display.
Figure 10b is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic display.
Figure 10b is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a piezoelectric electrophoretic display.
Figure 11 details a method for producing a low-profile piezoelectric electrophoretic film.
Fig. 12a is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic film produced by the method illustrated in Fig. 11.
Figure 12b is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic display produced by the method illustrated in Figure 11.
FIG. 13a is a schematic cross-sectional view of an alternative piezoelectric electrophoretic film produced by the method illustrated in FIG. 11.
FIG. 13b is a schematic cross-sectional view of an alternative piezoelectric electrophoretic display produced by the method illustrated in FIG. 11.
Figure 14 is a flow chart detailing the steps of a method for producing a high contrast piezoelectric electrophoretic film and display.
FIG. 15a is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic film at step 1440 of the method illustrated in FIG. 14.
FIG. 15b is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1440 of the method illustrated in FIG. 14.
FIG. 15c is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1450 of the method illustrated in FIG. 14.
FIG. 15d is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1470 of the method illustrated in FIG. 14.
FIG. 15e is a cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object after completion of step 1480 of the method illustrated in FIG. 14.
FIG. 15f is a cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object and coated with a protective coating after completion of step 1480 of the method illustrated in FIG. 14.
Figure 16 shows an enlarged view of a partial cross-section of a piezoelectric electrophoretic display.
Figure 17 illustrates an exemplary equivalent circuit of the enlarged cross-section shown in Figure 16.
Figure 18 is a flow chart detailing the steps of a method for producing a high-contrast piezoelectric electrophoretic film and display.
FIG. 19a is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic film at step 1810 of the method illustrated in FIG. 18.
FIG. 19b is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric electrophoretic film at step 1830 of the method illustrated in FIG. 18.
FIG. 19c is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1840 of the method illustrated in FIG. 18.
FIG. 19d is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric electrophoretic film after completion of steps 1850 and 1860 of the method illustrated in FIG. 18.
FIG. 19e is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1870 of the method illustrated in FIG. 18.
FIG. 19f is a cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object according to the method illustrated in FIG. 18.
FIG. 19g is a cross-sectional view of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object and coated with a protective coating after completion of step 1880 of the method illustrated in FIG. 18.
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of an exemplary piezoelectric electrophoretic display according to the invention disclosed herein.
FIG. 21a is a schematic cross-sectional view illustrating additional characteristics of a piezoelectric electrophoretic display according to the invention disclosed herein.
FIG. 21b is a perspective view illustrating additional characteristics of a piezoelectric electrophoretic display according to the invention disclosed herein.
Fig. 22 illustrates an exemplary equivalent circuit of a piezoelectric electrophoretic display according to the invention disclosed herein.
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of an exemplary piezoelectric electrophoretic display according to the invention disclosed herein.
로우프로파일 압전 전기 영동 필름 및 디스플레이, 그리고 이러한 필름 및 디스플레이를 제조하기 위한 방법이 본원에서 개시된다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 필름의 압전 재료는 압전 전기 영동 필름의 제조 후에 고전압 전기장을 이용해 패터닝될 수 있다. 이 특징을 통해 최종 사용자는 생산 지점에서, 예컨대 코로나 방전으로, 압전 전기 재료를 처리할 수 있으며, 이는 예컨대, 압전 전기 영동 필름이 조작될 때에만 볼 수 있는 바코드 또는 일련 번호를 포함할 수 있다. 아래에 기재되는 로우프로파일 필름 및 디스플레이는 또한 높은 명암비를 달성한다. 본원에 기재되는 필름 및 디스플레이는 일반적으로 유연하고, 보안 마커, 인증 필름 또는 센서로서 유용하다. 일부 필름은 두께가 100 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 필름은 50 μm 미만이고 파손 없이 폴딩 가능하다. 본원에서 개시되는 발명 내용에 따라 형성된 디스플레이는 외부 전원을 필요로 하지 않는다.Disclosed herein are low-profile piezoelectric electrophoretic films and displays, and methods for manufacturing such films and displays. In some embodiments, the piezoelectric material of the piezoelectric electrophoretic film can be patterned using a high-voltage electric field after the piezoelectric electrophoretic film is manufactured. This feature allows the end user to process the piezoelectric material at the point of production, such as with a corona discharge, which can include, for example, a barcode or serial number that is only visible when the piezoelectric electrophoretic film is manipulated. The low-profile films and displays described herein also achieve a high contrast ratio. The films and displays described herein are generally flexible and useful as security markers, authentication films, or sensors. Some films have a thickness of less than 100 μm. In some embodiments, the piezoelectric electrophoretic film is less than 50 μm and is foldable without breakage. Displays formed according to the invention disclosed herein do not require an external power source.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 "전기 광학(electro-optic)"이라는 용어는, 적어도 하나의 광학 특성이 상이한 제1 및 제2 디스플레이 상태를 갖는 재료로서, 재료에의 전기장의 인가에 의해 그의 제1 디스플레이 상태로부터 그의 제2 디스플레이 상태로 변경되는 재료를 지칭하도록, 이미징 기술분야에서의 관례적인 의미로 본원에서 사용된다. 광학 특성은 통상적으로 사람의 눈이 감지할 수 있는 컬러(color)이지만, 광학적 투과, 반사율, 발광, 또는 기계 판독용 디스플레이의 경우 가시광선 범위 밖의 전자기 파장의 반사율 변화라는 의미에서 의사-색상(pseudo-color)과 같은 또다른 광학 특성일 수도 있다.The term "electro-optic" as applied to a material or display is used herein in its conventional sense in the imaging arts to refer to a material having first and second display states that differ in at least one optical property, wherein the material changes from its first display state to its second display state upon application of an electric field to the material. The optical property is typically a color perceptible to the human eye, but may also be another optical property such as optical transmission, reflectance, luminescence, or, in the case of machine-readable displays, pseudo-color in the sense of a change in reflectance for electromagnetic wavelengths outside the visible light range.
용어 "쌍안정" 및 "쌍안정성(bistability)"은, 적어도 하나의 광학 특성이 상이한 제1 및 제2 디스플레이 상태를 갖는 디스플레이 요소를 포함하는 디스플레이를 지칭하도록 당업계에서의 관례적인 의미로 본원에 사용되며, 그리하여 임의의 주어진 요소가 구동된 후에는, 유한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해, 그의 제1 또는 제2 디스플레이 상태를 가정하고, 어드레싱 펄스가 종료된 후에는, 해당 상태가 디스플레이 요소의 상태를 변경하는 데 필요한 어드레싱 펄스의 최소 지속기간인 적어도 여러 번, 예를 들어 적어도 4회 지속될 것인 디스플레이를 지칭하도록 한다. 미국 특허 번호 7,170,670에는, 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기 영동 디스플레이가 그의 극단적인 흑백 상태 뿐만 아니라 중간 그레이 상태에서도 안정적이라는 것이 나와 있으며, 일부 다른 유형의 전기 광학 디스플레이에서도 마찬가지이다. 이 유형의 디스플레이는 쌍안정보다는 "다중 안정(multi-stable)"이라고 부르는 것이 적절하지만, 편의상 본원에서는 쌍안정 및 다중 안정 디스플레이 모두를 포괄하도록 "쌍안정"이라는 용어가 사용될 수 있다.The terms "bistable" and "bistability" are used herein in their customary meaning in the art to refer to a display comprising display elements having first and second display states having at least one optical characteristic that differs, such that after any given element is actuated, by an addressing pulse of finite duration, it will assume its first or second display state, and after the addressing pulse is terminated, that state will persist for at least a number of times, for example at least four times, which is the minimum duration of the addressing pulse required to change the state of the display element. U.S. Patent No. 7,170,670 discloses that some particle-based electrophoretic displays capable of grayscale are stable not only in their extreme black and white states but also in intermediate gray states, as are some other types of electro-optical displays. This type of display is more appropriately called "multi-stable" rather than bistable, but for convenience the term "bistable" may be used herein to encompass both bistable and multi-stable displays.
"그레이(gray) 상태"라는 용어는, 픽셀의 2가지 극단적 광학 상태의 중간 상태를 지칭하도록 이미징 기술분야에서의 관례적인 의미로 본원에서 사용되며, 반드시 이들 2가지 극단적 상태 사이의 흑백 전환을 암시하는 것은 아니다. 예를 들어, 아래에 참조되는 E Ink 특허 및 공개 출원 중 몇몇은 극단적 상태가 흰색 및 진한 파란색인 전기 영동 디스플레이를 기재하며, 그리하여 중간 "그레이 상태"가 실제로는 연한 파란색일 것이다. 실제로, 이미 언급한 바와 같이, 광학 상태의 변화는 컬러 변화가 전혀 아닐 수 있다. 용어 "블랙(black)" 및 "화이트(white)"는 디스플레이의 2가지 극단적 광학 상태를 지칭하도록 이하에서 사용될 수 있고, 보통은 엄밀히 흑백인 것이 아닌 극단적 광학 상태, 예를 들어 전술한 흰색 및 어두운 파란색 상태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. "모노크롬(monochrome)"이라는 용어는, 그 사이의 그레이 상태 없이 픽셀을 그의 2가지 극단적 광학 상태로만 구동하는 디스플레이 또는 구동 방식(drive scheme)을 나타내기 위해 이하에서 사용될 수 있다.The term "gray state" is used herein in its conventional sense in the imaging arts to refer to an intermediate state between two extreme optical states of a pixel, and does not necessarily imply a black-and-white transition between these two extreme states. For example, several of the E Ink patents and published applications referenced below describe electrophoretic displays in which the extreme states are white and deep blue, such that the intermediate "gray state" would actually be light blue. In fact, as previously noted, a change in optical state may not be a color change at all. The terms "black" and "white" may be used hereinafter to refer to the two extreme optical states of a display, and should usually be understood to include extreme optical states that are not strictly black and white, such as the white and deep blue states described above. The term "monochrome" may be used hereinafter to denote a display or drive scheme that drives pixels only in their two extreme optical states, without an intermediate gray state.
"픽셀(pixel)"이라는 용어는, 디스플레이 자체가 보여줄 수 있는 모든 컬러들을 생성하는 것이 가능한 디스플레이의 최소 단위를 의미하도록 디스플레이 기술분야에서의 관례적인 의미로 본원에서 사용된다. 풀 컬러 디스플레이에서, 통상적으로 각각의 픽셀은 복수의 서브 픽셀들로 구성되며, 서브 픽셀들 각각은 디스플레이 자체가 보여줄 수 있는 모든 컬러들보다 적은 컬러를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 대부분의 종래 풀 컬러 디스플레이에서, 각각의 픽셀은 빨간색(red) 서브 픽셀, 초록색(green) 서브 픽셀, 파란색(blue) 서브 픽셀, 및 선택적으로 흰색(white) 서브 픽셀로 구성되며, 서브 픽셀들 각각은 검은색(black)에서부터 해당 지정된 컬러의 가장 밝은 버전까지의 컬러 범위를 디스플레이하는 것이 가능하다.The term "pixel" is used herein in its conventional sense in the display technology field to mean the smallest unit of a display capable of producing all the colors that the display itself can display. In a full-color display, each pixel typically consists of a plurality of sub-pixels, each of which can display fewer colors than all the colors that the display itself can display. For example, in most conventional full-color displays, each pixel consists of a red sub-pixel, a green sub-pixel, a blue sub-pixel, and optionally a white sub-pixel, each of which is capable of displaying a range of colors from black to the brightest version of that designated color.
여러 유형의 전기 광학 디스플레이가 알려져 있다. 하나의 유형의 전기 광학 디스플레이는 전기 변색(electrochromic) 매질, 예를 들어 적어도 부분적으로 반전도성 금속 산화물로 형성된 전극 및 전극에 부착된 가역적 색상 변화가 가능한 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크로믹 필름 형태의 전기 변색 매질을 사용하며; 예를 들어 O'Regan, B., et al., Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002)를 참조한다. 또한, Bach, U., et al., Adv. Mater., 2002, 14(11), 845도 참조한다. 이 유형의 나노크로믹 필름은 또한, 예를 들어 미국 특허 번호 6,301,038, 6,870,657, 및 6,950,220에 기재되어 있다. 이 유형의 매질도 또한 통상적으로 쌍안정적이다.Several types of electro-optical displays are known. One type of electro-optical display uses an electrochromic medium, for example, in the form of a nanochromic film comprising an electrode formed at least partially of a semiconducting metal oxide and a plurality of dye molecules capable of reversible color change attached to the electrode; see, e.g., O'Regan, B., et al., Nature 1991, 353, 737; and Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002). See also Bach, U., et al., Adv. Mater., 2002, 14(11), 845. Nanochromic films of this type are also described, for example, in U.S. Pat. Nos. 6,301,038, 6,870,657, and 6,950,220. This type of medium is also typically bistable.
또다른 유형의 전기 광학 디스플레이로는, Philips에 의해 개발되고 Hayes, R.A., et al., “Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting”, Nature, 425, 383-385 (2003)에 기재된 전기 습윤 디스플레이가 있다. 미국 특허 번호 7,420,549에서는 이러한 전기 습윤 디스플레이가 쌍안정적으로 만들어질 수 있다는 것이 나와 있다.Another type of electro-optical display is the electrowetting display developed by Philips and described in Hayes, R.A., et al., “Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting,” Nature, 425, 383-385 (2003). U.S. Patent No. 7,420,549 shows that such electrowetting displays can be made bistable.
수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 대상이 되어 온 전기 광학 디스플레이의 하나의 유형으로는, 복수의 하전 입자들이 전기장의 영향을 받아 유체를 통해 이동하는 입자 기반 전기 영동 디스플레이가 있다. 전기 영동 디스플레이는 액정 디스플레이와 비교할 때 양호한 밝기와 대비, 넓은 시야각, 상태 쌍안정성 및 낮은 전력 소비의 속성을 가질 수 있다.One type of electro-optical display that has been the subject of intensive research and development for many years is the particle-based electrophoretic display, in which multiple charged particles move through a fluid under the influence of an electric field. Compared to liquid crystal displays, electrophoretic displays can offer excellent brightness and contrast, wide viewing angles, state bistability, and low power consumption.
전기 영동 디스플레이는 일반적으로 전기 영동 재료의 층과 전기 영동 재료의 양측에 배치된 적어도 두 개의 다른 층을 포함하며, 이들 두 층 중 하나가 전극 층이다. 대부분의 이러한 디스플레이에서 둘 다의 층이 전극 층이고, 전극 층 중 하나 또는 둘 다가 디스플레이의 픽셀을 정의하기 위해 패터닝된다. 예를 들어, 하나의 전극 층은 긴 행(row) 전극으로 패터닝될 수 있고 다른 전극 층은 행 전극에 직각으로 이어지는 긴 열(column) 전극으로 패터닝될 수 있으며, 픽셀은 행 전극과 열 전극의 교차점에 의해 정의된다. 대안적으로, 그리고 보다 일반적으로, 하나의 전극 층은 단일 연속 전극의 형태를 갖고, 다른 전극 층은 픽셀 전극의 매트릭스로 패터닝되며, 이들 각각이 디스플레이의 하나의 픽셀을 정의한다. 디스플레이와는 별도의 스타일러스, 프린트 헤드 또는 유사한 이동 가능 전극과 함께 사용하도록 의도된 또다른 유형의 전기 영동 디스플레이에서에는, 전기 영동 층에 인접한 층 중 하나만 전극을 포함하고, 전기 영동 층의 반대편에 있는 층은 통상적으로 이동 가능 전극이 전기 영동 층을 손상시키는 것을 방지하기 위한 보호 층이다.Electrophoretic displays typically include a layer of electrophoretic material and at least two other layers disposed on either side of the electrophoretic material, one of which is an electrode layer. In most such displays, both layers are electrode layers, and one or both of the electrode layers are patterned to define a pixel of the display. For example, one electrode layer may be patterned into long rows of electrodes, and the other electrode layer may be patterned into long columns of electrodes running perpendicular to the row electrodes, with the pixels being defined by the intersections of the row and column electrodes. Alternatively, and more typically, one electrode layer may be patterned into a single continuous electrode, and the other electrode layer may be patterned into a matrix of pixel electrodes, each of which defines one pixel of the display. In another type of electrophoretic display intended for use with a stylus, print head, or similar movable electrode separate from the display, only one of the layers adjacent to the electrophoretic layer contains electrodes, and the layer opposite the electrophoretic layer is typically a protective layer to prevent the movable electrode from damaging the electrophoretic layer.
MIT(Massachusetts Institute of Technology) 및 E Ink Corporation에 양도되거나 이들 명의인 수많은 특허 및 출원에서는 캡슐화된 전기 영동 및 기타 전기 광학 매질에 사용되는 다양한 기술에 대해 기재하고 있다. 이러한 캡슐화된 매질은 수많은 작은 캡슐들을 포함하며, 각각의 캡슐 자체는 유체 매질에 전기 영동 이동 입자가 들어 있는 내부 상(phase)과 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로 캡슐들 자체가 중합성 바인더 내에 고정되어 두 전극 사이에 위치된 응집층(coherent layer)을 형성한다. 이들 특허 및 출원에 기재된 기술은 다음을 포함한다:Numerous patents and applications assigned to or in the name of the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and E Ink Corporation describe various technologies for encapsulated electrophoretic and other electro-optical media. These encapsulated media comprise numerous small capsules, each of which comprises an internal phase containing electrophoretically mobile particles in a fluid medium and a capsule wall surrounding the internal phase. Typically, the capsules themselves are immobilized within a polymeric binder to form a coherent layer positioned between two electrodes. Technologies described in these patents and applications include:
(a) 전기 영동 입자, 유체 및 유체 첨가제; 예를 들어 미국 특허 번호 7,002,728 및 7,679,814 참조;(a) Electrophoretic particles, fluids and fluid additives; see, e.g., U.S. Patent Nos. 7,002,728 and 7,679,814;
(b) 캡슐, 바인더 및 캡슐화 프로세스; 예를 들어 미국 특허 번호 6,922,276 및 7,411,719 참조;(b) Capsules, binders and encapsulation processes; see, e.g., U.S. Patent Nos. 6,922,276 and 7,411,719;
(c) 전기 광학 재료를 포함하는 필름 및 서브어셈블리; 예를 들어 미국 특허 번호 6,982,178 및 7,839,564 참조;(c) films and subassemblies comprising electro-optical materials; see, e.g., U.S. Patent Nos. 6,982,178 and 7,839,564;
(d) 디스플레이에 사용되는 백플레인(backplane), 접착 층 및 기타 보조 층 및 방법; 예를 들어 미국 특허 번호 7,116,318 및 7,535,624 참조;(d) Backplanes, adhesive layers and other auxiliary layers and methods used in displays; see, for example, U.S. Patent Nos. 7,116,318 and 7,535,624;
(e) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어 미국 특허 번호 7,075,502 및 7,839,564 참조;(e) color formation and color adjustment; see, e.g., U.S. Patent Nos. 7,075,502 and 7,839,564;
(f) 디스플레이 구동 방법; 예를 들어 미국 특허 번호 7,012,600 및 7,453,445 참조;(f) Methods of driving displays; see, for example, U.S. Patent Nos. 7,012,600 and 7,453,445;
(g) 디스플레이의 응용; 예를 들어 미국 특허 번호 7,312,784 및 8,009,348 참조; (g) Applications of displays; see, for example, U.S. Patent Nos. 7,312,784 and 8,009,348;
(h) 미국 특허 번호 6,241,921; 6,950,220; 7,420,549 및 8,319,759; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0293858에 기재된 바와 같은, 비-전기 영동 디스플레이;(h) non-electrophoretic displays, as described in U.S. Patent Nos. 6,241,921; 6,950,220; 7,420,549 and 8,319,759; and U.S. Patent Application Publication No. 2012/0293858;
(i) 마이크로셀 구조, 벽 재료 및 마이크로셀 형성 방법; 예를 들어 미국 특허 번호 7,072,095 및 9,279,906 참조; 및(i) microcell structures, wall materials and methods of forming microcells; see, e.g., U.S. Patent Nos. 7,072,095 and 9,279,906; and
(j) 마이크로셀을 채우고 밀봉하는 방법; 예를 들어 미국 특허 번호 7,144,942 및 7,715,088 참조. (j) Methods of filling and sealing microcells; see, e.g., U.S. Patent Nos. 7,144,942 and 7,715,088.
전술한 특허 및 출원 중 다수는, 캡슐화된 전기 영동 매질에서 이산(discrete) 마이크로캡슐을 둘러싸는 벽이 연속상(continuous phase)으로 대체될 수 있으며, 따라서 전기 영동 매질이 전기 영동 유체의 복수의 이산 액적 및 중합성 재료의 연속상을 포함하는 소위 폴리머 분산(polymer-dispersed) 전기 영동 디스플레이를 생성할 수 있음을 인식하며, 이러한 폴리머 분산 전기 영동 디스플레이 내의 전기 영동 유체의 이산 액적은 이산 캡슐 멤브레인이 각각의 개별 액적과 연관되어 있지 않더라도 캡슐 또는 마이크로캡슐로서 간주될 수 있다; 예를 들어, 전술한 미국 특허 번호 6,866,760을 참조한다. 그에 따라, 본 출원의 목적을 위해, 이러한 폴리머 분산 전기 영동 매질은 캡슐화된 전기 영동 매질의 아종으로 간주된다.Many of the aforementioned patents and applications recognize that the walls surrounding discrete microcapsules in an encapsulated electrophoretic medium can be replaced by a continuous phase, thus creating a so-called polymer-dispersed electrophoretic display in which the electrophoretic medium comprises a plurality of discrete droplets of an electrophoretic fluid and a continuous phase of a polymeric material, wherein the discrete droplets of electrophoretic fluid within such polymer-dispersed electrophoretic displays can be considered capsules or microcapsules even though a discrete capsule membrane is not associated with each individual droplet; see, e.g., U.S. Pat. No. 6,866,760 as cited above. Accordingly, for the purposes of the present application, such polymer-dispersed electrophoretic media are considered a subspecies of encapsulated electrophoretic media.
관련된 유형의 전기 영동 디스플레이로는 MICROCUP®으로도 알려진 소위 "마이크로셀 전기 영동 디스플레이"가 있다. 마이크로셀 전기 영동 디스플레이에서는, 하전 입자 및 유체가 마이크로캡슐 내에 캡슐화되지 않고 대신 캐리어 매질, 통상적으로 중합성 필름 내에 형성된 복수의 캐비티 내에 유지된다. 예를 들어, 미국 특허 번호 6,672,921 및 6,788,449를 참조하며, 이들은 둘 다 그 전체가 참조에 의해 포함된다.A related type of electrophoretic display is the so-called "microcell electrophoretic display," also known as a MICROCUP®. In a microcell electrophoretic display, charged particles and fluid are not encapsulated within microcapsules, but instead are held within multiple cavities formed within a carrier medium, typically a polymeric film. See, e.g., U.S. Patent Nos. 6,672,921 and 6,788,449, both of which are incorporated by reference in their entirety.
전기 영동 매질은 종종 불투명하고(예를 들어, 많은 전기 영동 매질에서 입자들이 디스플레이를 통한 가시광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문에) 반사 모드로 동작하지만, 많은 전기 영동 디스플레이는, 하나의 디스플레이 상태는 실질적으로 불투명하고 하나는 광 투과성인, 소위 "셔터 모드"로 동작하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호 5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856를 참조한다. 전기 영동 디스플레이와 유사하지만 전기장 강도의 변동에 의존하는 유전 영동(electrophoretic) 디스플레이도 유사한 모드로 동작할 수 있으며; 미국 특허 번호 4,418,346를 참조한다. 다른 유형의 전기 광학 디스플레이도 또한 셔터 모드에서 동작할 수 있다. 셔터 모드로 동작하는 전기 광학 매질은 풀 컬러 디스플레이를 위한 다층 구조에 유용할 수 있고, 이러한 구조에서, 디스플레이의 시청 표면에 인접한 적어도 하나의 층은 시청 표면으로부터 더 멀리 떨어진 두 번째 층을 노출시키거나 은폐하도록 셔터 모드로 동작한다.Although electrophoretic media are often opaque (e.g., because the particles in many electrophoretic media substantially block the transmission of visible light through the display) and operate in a reflective mode, many electrophoretic displays can be configured to operate in a so-called "shutter mode," where one display state is substantially opaque and one is light-transmitting. See, e.g., U.S. Patent Nos. 5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; and 6,184,856. Electrophoretic displays, which are similar to electrophoretic displays but rely on variations in electric field strength, can also operate in a similar mode; see, e.g., U.S. Patent No. 4,418,346. Other types of electro-optical displays can also operate in a shutter mode. Electro-optical media operating in shutter mode may be useful in multilayer structures for full-color displays, in which at least one layer adjacent to the viewing surface of the display operates in shutter mode to expose or conceal a second layer further from the viewing surface.
캡슐화된 전기 영동 디스플레이는 통상적으로 전통적인 전기 영동 디바이스의 클러스터링 및 정착 실패 모드로 인한 문제를 겪지 않으며, 다양한 연성 및 강성 기판 상에 디스플레이를 인쇄하거나 코팅할 수 있는 능력과 같은 추가 이점을 제공한다. (단어 "인쇄"의 사용은, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅과 같은 사전 계량 코팅; 나이프 오버 롤 코팅, 정방향 및 역방향 롤 코팅과 같은 롤 코팅; 그라비아 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 인쇄 프로세스; 정전 인쇄 프로세스; 열 인쇄 프로세스; 잉크젯 인쇄 프로세스; 전기 영동 퇴적(미국 특허 번호 7,339,715 참조); 및 기타 유사한 기법을 포함하되, 이에 한정되는 것은 아닌, 모든 형태의 인쇄 및 코팅을 포함하도록 의도된다.) 따라서, 결과적인 디스플레이는 유연할 수 있다. 또한, 디스플레이 매질이 인쇄될 수 있기 때문에, 다양한 방법을 사용하여, 디스플레이 자체가 저렴하게 만들어질 수 있다.Encapsulated electrophoretic displays typically do not suffer from the clustering and mating failure modes of traditional electrophoretic devices, and offer additional advantages such as the ability to print or coat the display on a variety of flexible and rigid substrates. (The use of the word "printing" is intended to encompass all forms of printing and coating, including but not limited to, pre-metered coating such as patch die coating, slot or extrusion coating, slide or cascade coating, curtain coating; roll coating such as knife-over-roll coating, forward and reverse roll coating; gravure coating; dip coating; spray coating; meniscus coating; spin coating; brush coating; air knife coating; silk screen printing processes; electrostatic printing processes; thermal printing processes; inkjet printing processes; electrophoretic deposition (see U.S. Pat. No. 7,339,715); and other similar techniques.) Thus, the resulting display can be flexible. Furthermore, because the display medium can be printed, the display itself can be made inexpensively using a variety of methods.
앞서 언급한 미국 특허 번호 6,982,178에는 대량 생산에 적합한 고체 전기 광학 디스플레이(캡슐화된 전기 영동 디스플레이 포함)를 조립하는 방법이 기재되어 있다. 본질적으로, 이 특허는, 광 투과성 전기 전도성 층; 전기 전도성 층과 전기적 접촉하는 고체 전기 광학 매질의 층; 접착제 층; 및 이형(release) 시트를 순서대로 포함하는, 소위 "전면 적층체"("FPL", front plane laminate)에 대해 기재한다. 통상적으로, 광 투과성 전기 전도성 층은, 기판이 영구 변형 없이 직경 10인치(254 mm)의 드럼 주위에 수동으로 감길 수 있다는 점에서, 바람직하게는 유연한, 광 투과성 기판 상에 운반될 것이다. 이 특허와 본원에서 "광 투과성"이라는 용어는, 그리 지정된 층은 해당 층을 통해 보는 관찰자가, 일반적으로 전기 전도성 층 및 인접한 기판(존재하는 경우)을 통해 보일 전기 광학 매질의 디스플레이 상태 변화를 관찰할 수 있을 만큼 충분한 광을 투과하는 것을 의미하도록 사용되고; 전기 광학 매질이 비가시 파장의 반사율 변화를 디스플레이하는 경우, "광 투과성"이라는 용어는 물론 관련 비가시 파장의 투과를 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 기판은 통상적으로 중합체 필름일 것이고, 보통 약 1 내지 약 25 mil(25 내지 634 ㎛), 바람직하게는 약 2 내지 약 10 mil(51 내지 254 ㎛) 범위의 두께를 가질 것이다. 전기 전도성 층은 편의상, 예를 들어 알루미늄 또는 ITO의 얇은 금속 또는 얇은 금속 산화물 층이거나, 또는 전도성 폴리머일 수 있다. 알루미늄 또는 ITO로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름은, 예를 들어 E.I. du Pont de Nemours & Company(Wilmington DE)로부터 "aluminized Mylar"("Mylar"는 등록 상표임)로서 상업적으로 입수가능하고, 이러한 상업용 재료는 전면 적층체에서 양호한 결과로 사용될 수 있다.The aforementioned U.S. Patent No. 6,982,178 describes a method for assembling a solid-state electro-optic display (including an encapsulated electrophoretic display) suitable for mass production. Essentially, the patent describes a so-called "front plane laminate" ("FPL") comprising, in sequence: an optically transmissive electrically conductive layer; a layer of a solid electro-optic medium in electrical contact with the electrically conductive layer; an adhesive layer; and a release sheet. Typically, the optically transmissive electrically conductive layer will be carried on a light-transmissive substrate, preferably flexible, in that the substrate can be manually rolled around a 10-inch (254 mm) diameter drum without permanent deformation. The term "light-transmissive" is used in this patent and herein to mean that the designated layer transmits sufficient light to allow an observer looking through the layer to observe display state changes in the electro-optic medium that would normally be visible through the electrically conductive layer and the adjacent substrate (if present); When the electro-optic medium displays a change in reflectance at non-visible wavelengths, the term "light transmitting" should of course be interpreted as referring to transmission of the relevant non-visible wavelengths. The substrate will typically be a polymer film, typically having a thickness in the range of about 1 to about 25 mils (25 to 634 μm), preferably about 2 to about 10 mils (51 to 254 μm). The electrically conductive layer can conveniently be a thin metal or thin metal oxide layer, for example, aluminum or ITO, or a conductive polymer. Poly(ethylene terephthalate) (PET) films coated with aluminum or ITO are commercially available, for example, as "aluminized Mylar" ("Mylar" is a registered trademark) from E.I. du Pont de Nemours & Company, Wilmington, DE, and these commercial materials can be used in the front laminate with good results.
이러한 전면 적층체를 사용하는 전기 광학 디스플레이의 조립은, 전면 적층체로부터 이형 시트를 제거하고, 접착 층이 백플레인에 접착되게 하는 효과적인 조건 하에서 접착 층을 백플레인과 접촉시키는 것에 의해, 백플레인에 접착 층, 전기 광학 매질의 층 및 전기 전도성 층을 백플레인에 고정시킴으로써, 실시될 수 있다. 이 프로세스는, 전면 적층체가 통상적으로 롤-투-롤 코팅 기법을 사용하여 대량 생산된 다음 특정 백플레인과 함께 사용하기 위해 필요한 임의의 크기의 조각들로 절단될 수 있기 때문에, 대량 생산에 적합하다.Assembly of an electro-optic display using such a front laminate can be accomplished by removing a release sheet from the front laminate, contacting the adhesive layer with the backplane under conditions effective to cause the adhesive layer to adhere to the backplane, and thereby securing the adhesive layer, the layer of electro-optic medium, and the electrically conductive layer to the backplane. This process is suitable for mass production because the front laminate is typically mass-produced using roll-to-roll coating techniques and can then be cut into pieces of any size required for use with a particular backplane.
미국 특허 번호 7,561,324는 앞서 언급한 미국 특허 번호 6,982,178의 전면 적층체의 본질적으로 단순화된 버전인 소위 "이중 이형 시트(double release sheet)"에 대해 기재한다. 이중 이형 시트의 하나의 형태는 2개의 접착제 층 사이에 샌드위치된 고체 전기 광학 매질의 층을 포함하며, 접착제 층 중 하나 또는 둘 모두가 이형 시트에 의해 덮인다. 이중 이형 시트의 또다른 형태는 2개의 이형 시트 사이에 샌드위치된 고체 전기 광학 매질의 층을 포함한다. 둘 다의 형태의 이중 이형 필름은, 이미 기재된 전면 적층체로부터 전기 광학 디스플레이를 조립하기 위한 프로세스와 일반적으로 유사하지만 2개의 개별 적층을 수반하는 프로세스에서 사용하도록 의도된다. 통상적으로, 제1 적층에서, 이중 이형 시트가 전면 전극에 적층되어 전방 서브 어셈블리를 형성하고, 이어서 제2 적층에서, 전방 서브 어셈블리가 후면에 적층되어 최종 디스플레이를 형성하지만, 이들 2개의 적층 순서는 원한다면 반전될 수 있다.U.S. Patent No. 7,561,324 describes a so-called "double release sheet," which is essentially a simplified version of the front laminate of the aforementioned U.S. Patent No. 6,982,178. One type of double release sheet comprises a layer of a solid electro-optic medium sandwiched between two layers of adhesive, one or both of which are covered by a release sheet. Another type of double release sheet comprises a layer of a solid electro-optic medium sandwiched between two release sheets. Both types of double release films are intended for use in a process generally similar to the process for assembling an electro-optic display from the front laminates previously described, but involving two separate laminations. Typically, in a first lamination, a double release sheet is laminated to the front electrode to form a front sub-assembly, and then in a second lamination, the front sub-assembly is laminated to the back electrode to form the final display, although the order of these two laminations may be reversed if desired.
본원에서 제시되는 발명 내용은 디스플레이가 동작하기 위해 전원 공급부(예컨대, 배터리, 유선 전원 공급부, 태양광 소스 등)를 필요로 하지 않는 압전 전기 영동 필름 및 디스플레이를 위한 구조적 설계 및 제조 프로세스에 관한 것이다. 따라서, 조립 프로세스가 단순화되고, 이러한 디스플레이의 두께는 종래의 압전 전기 영동 디스플레이의 두께보다 상당히 더 작다.The invention disclosed herein relates to a structural design and manufacturing process for a piezoelectric electrophoretic film and display that does not require a power supply (e.g., a battery, a wired power supply, a solar power source, etc.) to operate. Therefore, the assembly process is simplified, and the thickness of such a display is significantly smaller than that of conventional piezoelectric electrophoretic displays.
압전(piezoelectricity)은 가해진 기계적 응력에 반응하여 고체 재료에 축적되는 전하이다. 본원에 개시된 발명 내용에 적합한 재료는, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 석영 SiO2), 베를리나이트(AlPO4), 갈륨 오소포스페이트(GaPO4), 토르말린, 바륨 티타네이트(BaTiO3), 납 지르코네이트 티타네이트(PZT), 아연 옥사이드 (ZnO), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 리튬 탄탈라이트, 란타늄 갈륨 실리케이트, 타타르산 나트륨 칼륨 및 임의의 다른 알려진 압전 재료를 포함할 수 있다.Piezoelectricity is the accumulation of an electrical charge in a solid material in response to applied mechanical stress. Materials suitable for the invention disclosed herein may include polyvinylidene fluoride (PVDF), quartz (SiO 2 ), berlinite (AlPO 4 ), gallium orthophosphate (GaPO 4 ), tourmaline, barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT), zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), lithium tantalite, lanthanum gallium silicate, sodium potassium tartrate, and any other known piezoelectric material.
본원에 기재되는 압전 전기 영동 필름 및 압전 전기 영동 디스플레이는 압전 효과를 사용하여 전기 영동 매질의 하전 안료 입자들을 디스플레이 전극 중 하나를 향해 구동시킨다. 따라서, 전기 영동 매질 층에 결합될 때 압전 전기 재료를 조작하거나 물리적으로 변형시킴으로써 시청 표면에서의 전기 영동 재료의 컬러를 변하게 할 수 있다. 예를 들어, 압전 재료 조각을 구부리거나 이에 다른 기계적 응력을 도입함으로써, 전기 영동 매질에 걸쳐 전압이 생성될 수 있고, 이 전압은 전기 영동 매질의 컬러 안료 입자들의 이동을 일으키는 데 이용될 수 있다. 전기 영동 매질 층의 부분만이 압전 재료에 결합되는 경우, 또는 압전 재료에 차등 분극 영역이 생성되는 경우, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 2가지 유형의 반대로 하전된 안료를 갖는 전기 영동 매질이, 높은 명암비를 갖는 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 전기 광학 디스플레이(예컨대, 전기 영동 디스플레이)에 대한 "명암비" 또는 "CR"이라는 용어는 디스플레이가 생성할 수 있는 가장 어두운 컬러(블랙)의 휘도에 대한 가장 밝은 컬러(화이트)의 휘도의 비율로서 정의된다. 일반적으로 높은 명암비는 전기 광학 디스플레이의 바람직한 양상이다.The piezoelectric electrophoretic film and piezoelectric electrophoretic display described herein utilize the piezoelectric effect to drive charged pigment particles in an electrophoretic medium toward one of the display electrodes. Therefore, by manipulating or physically deforming the piezoelectric material when bonded to an electrophoretic medium layer, the color of the electrophoretic material on the viewing surface can be changed. For example, by bending a piece of piezoelectric material or applying other mechanical stress to it, a voltage can be generated across the electrophoretic medium, which can be used to cause movement of the colored pigment particles in the electrophoretic medium. When only a portion of the electrophoretic medium layer is bonded to the piezoelectric material, or when differentially polarized regions are created in the piezoelectric material, an electrophoretic medium having two types of oppositely charged pigments can be used to create patterns with high contrast, as illustrated in FIGS. 1A and 1B . As used herein, the term "contrast ratio" or "CR" for an electro-optical display (e.g., an electrophoretic display) is defined as the ratio of the luminance of the brightest color (white) to the luminance of the darkest color (black) that the display can produce. A high contrast ratio is generally a desirable aspect of an electro-optical display.
도 1a 및 도 1b는 본원에 개시된 발명 내용에 따른 예시적인 압전 전기 영동 디스플레이(100)의 측면도 및 상면도를 도시한다. 이 실시예에서, 압전 전기 재료가 전기 영동 매질 층(아래에 설명됨)에 적층되고, 전기 영동 입자들이 시청 표면을 향해 (또는 시청 표면으로부터 멀리) 이동하게 하기 위한 적합한 전기장을 제공하기 위해 하나 이상의 전극이 포함된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이(100)의 압전 전기 재료의 제2 영역(120)은 제1 영역(110)과 반대 방향으로 분극되었고, 따라서 압전 전기 영동 디스플레이(100)가 중립 상태(포지션 2)로부터 제1(포지션 1) 또는 제2(포지션 3) 광학 상태로 조작될 때, 제1 및 제2 영역(110, 120)은 두 영역에서 상이한 컬러를 달성할 것이다. 블랙 및 화이트의 반대로 하전된 입자 세트를 갖는 전기 영동 매질의 경우에, 예컨대 도 1b에 도시된 바와 같이, 고대비 이미지가 형성될 것이다. 압전 전기 재료의 제1 및 제2 영역(110, 120)이 (아래에서 설명되는 바와 같이) 양호한 해상도로 분극될 수 있기 때문에, 압전 전기 영동 디스플레이(100)가 조작될 때 다양한 이미지/정보가 "나타나도록" 인코딩될 수 있다. 예를 들어, 중립 상태로 그레이 스트립으로서 존재하는 보안 리본이 생성될 수 있지만, 보안 리본이 구부러질 때, 리본은 도 1b에 도시된 별 형상과 같은 보안 시일(security seal)을 디스플레이할 것이다. 물론, 보안 시일은 대안적으로 바코드, 숫자, 단어, 전화 번호, 인터넷 주소, QR 코드, 사진, 하프톤 이미지 또는 로고를 포함할 수도 있다.Figures 1A and 1B illustrate side and top views of an exemplary piezoelectric electrophoretic display (100) according to the present invention. In this embodiment, a piezoelectric material is laminated to an electrophoretic medium layer (described below) and one or more electrodes are included to provide a suitable electric field to cause electrophoretic particles to move toward (or away from) a viewing surface. In the embodiment illustrated in Figures 1A and 1B, a second region (120) of the piezoelectric material of the piezoelectric electrophoretic display (100) is polarized in the opposite direction to the first region (110), such that when the piezoelectric electrophoretic display (100) is operated from a neutral state (position 2) to a first (position 1) or second (position 3) optical state, the first and second regions (110, 120) will achieve different colors in the two regions. In the case of an electrophoretic medium having sets of oppositely charged particles, black and white, a high-contrast image will be formed, as illustrated in FIG. 1B . Because the first and second regions (110, 120) of the piezoelectric material can be polarized with good resolution (as described below), various images/information can be encoded to "appear" when the piezoelectric electrophoretic display (100) is manipulated. For example, a security ribbon can be created that exists as a gray strip in a neutral state, but when the security ribbon is bent, the ribbon will display a security seal, such as the star shape illustrated in FIG. 1B . Of course, the security seal could alternatively include a barcode, numbers, words, phone numbers, Internet addresses, QR codes, photographs, halftone images, or logos.
원리적으로, 압전 전기 재료(선택적으로 전기 영동 재료에 인접함)는 도 2a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 국부화된 강한 전기장으로 분극될 수 있다. 압전 전기 재료(특히 필름)는 기계적 신장, 열, 전자기장 및 인가된 힘과 같은 다양한 외부 응력으로 분극 상태들 사이를 이동하도록 자극될 수 있는 것으로 알려져 있다. 압전 전기 효과(piezoelectric effect)는 고체에서 전기 쌍극자 모멘트의 발생과 밀접한 관련이 있다. 쌍극자 밀도 또는 분극(P)은 결정학적 단위 셀의 부피 당 쌍극자 모멘트에 대응하며, 통상적으로 C/m2로 측정된다. 결과적인 쌍극자 밀도(P)는 재료의 특정 영역에 특정한 벡터 필드이다(즉, 차등 분극). 자석과 유사하게, 서로 가까운 쌍극자는 영역(Weiss 도메인)에서 정렬되는 경향이 있다. 처음 생성될 때 도메인은 일반적으로 무작위로 배향된다. 그러나, 다양한 다단계 프로세스들을 사용하여, 도메인은 차등 분극의 국부화된 영역을 생성하도록 정렬될 수 있다. 이들 영역을 정렬하는 프로세스는 폴링(poling)으로 알려져 있다.In principle, a piezoelectric material (optionally adjacent to an electrophoretic material) can be polarized by a localized strong electric field, as illustrated in Figures 2a through 3d. It is known that piezoelectric materials (especially films) can be stimulated to shift between polarization states by various external stresses, such as mechanical stretching, heat, electromagnetic fields, and applied forces. The piezoelectric effect is closely related to the generation of electric dipole moments in solids. The dipole density, or polarization (P), corresponds to the dipole moment per volume of a crystallographic unit cell and is typically measured in C/m 2 . The resulting dipole density (P) is a vector field specific to a specific region of the material (i.e., differential polarization). Similar to a magnet, dipoles close to each other tend to align in domains (Weiss domains). When initially formed, the domains are typically randomly oriented. However, using various multi-step processes, the domains can be aligned to create localized regions of differential polarization. The process of aligning these areas is known as polling.
많은 압전 전기 재료가 결정질이지만, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 그의 코폴리머, 폴리아미드, 및 파릴렌-C와 같은 다수의 가요성 압전-활성 폴리머가 공지되어 있다. 폴리이미드 및 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)와 같은 비결정질 폴리머는 비정질 벌크 폴리머에 속한다. 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 같은 압전 활성 필름을 제조하는 표준 절차는 폴리머 필름을 생성하고 이를 연신시켜 응력을 생성하고 쌍극자를 정렬하는 것이다. 연신은 PVDF의 분극되지 않은 알파 상 영역들을 분극된 베타 상으로 변환한다. 후속 자극이 예를 들어, 강한 전기장을 사용하여 베타 상의 극 영역에 추가된다. 레이저 조사 및 강한 자기장과 같이 베타 상을 정렬하는 다른 방법들이 문헌에 기재되어 있다. 예컨대, 미국 특허 번호 9,831,417를 참조한다. 자극이 충분히 높은 분해능으로 행해질 수 있는 경우, 극들은, 예컨대, 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같이, 가시적인 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 전기장은 상승된 온도에서 인가되지만, 항상 필수적인 것은 아니다. 특히, 매우 얇은 압전 전기 필름, 예컨대 20 ㎛ 미만, 예컨대 10 ㎛ 미만, 5 ㎛ 미만의 경우, 전기장이 충분히 강하다면 상승된 온도 없이 필름을 폴링하는 것이 가능하다. PVDF의 경우, 추가의 이점은 이러한 필름이 또한 광학적으로 투명하여, 시청 표면과 전기 영동 매질 사이에서 전기 영동 매질에 결합될 수 있거나, 전기 영동 매질이 압전 전기 필름과 시청 표면 사이에 층화될 수 있다는 것이다.Although many piezoelectric materials are crystalline, a number of flexible piezoelectrically active polymers are known, such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and its copolymers, polyamides, and parylene-C. Amorphous polymers, such as polyimide and polyvinylidene chloride (PVDC), are amorphous bulk polymers. The standard procedure for producing piezoelectrically active films, such as polyvinylidene fluoride (PVDF), is to create a polymer film and stretch it to generate stress and align the dipoles. Stretching converts the non-polarized alpha phase regions of PVDF into the polarized beta phase. Subsequent stimulation is then applied to the beta phase polar regions, for example, using a strong electric field. Other methods for aligning the beta phase, such as laser irradiation and strong magnetic fields, are described in the literature. See, e.g., U.S. Patent No. 9,831,417. If the stimulation can be performed with sufficiently high resolution, the poles can be used to create visible patterns, as illustrated in FIGS. 1A and 1B . In some embodiments, the electric field is applied at an elevated temperature, although this is not always necessary. In particular, for very thin piezoelectric films, such as less than 20 μm, for example less than 10 μm, or less than 5 μm, it is possible to pole the film without an elevated temperature if the electric field is sufficiently strong. In the case of PVDF, an additional advantage is that such films are also optically transparent, allowing them to be bonded to the electrophoretic medium between the viewing surface and the electrophoretic medium, or the electrophoretic medium can be layered between the piezoelectric film and the viewing surface.
압전 전기 재료의 얇은 필름을 폴링하기 위한 예시적인 방법이 도 2a 내지 도 2d에 예시되어 있다. PVDF와 같은 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름은 기판(220) 상에 용융 및 스핀 코팅되어 얇은 필름을 형성할 수 있다. 얇은 필름은 선택적으로 폴링 이전에 열적으로 컨디셔닝되거나 연신될 수도 있다. 적합한 벌크 PVDF는, 예컨대 Sigma-Aldrich 로부터 벌크 분말로서 또는 필름으로서 입수가능하다. 사전-연신된 압전 활성 PVDF 필름은 또한, 예컨대 PolyK Technologies(State College, PA, USA)로부터 입수가능하다. 이러한 필름은 또한 압전 전기 영동 필름 및 디스플레이에 사용될 수도 있는 일 측 상의 금속화된 전극 코팅으로 조달될 수도 있지만, 전기장을 사용하여 배킹 금속 층으로 압전 전기 영동을 폴링하는 것은 어렵다. 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌(PVDF-TrFE)과 같은 PVDF의 코폴리머는 또한 Sigma-Aldrich 및 PolyK 둘 다로부터 입수가능하다. 일부 실시예에서, PVDF 및 PVDF 코폴리머의 얇은 필름은, 디메틸포름아미드(DMF)와 같은 상용성 휘발성 용매 중 벌크 PVDF의 농축 용액을 제조하고, 예컨대, 롤-투-롤 프로세스를 사용하여, 적합한 전사 기판(transfer substrate) 또는 릴리스(release) 상에 농축 용액을 슬롯 코팅함으로써 생성될 수 있다. 이어서, PVDF-코팅된 기판을 가열하여 DMF를 제거하여, PVDF의 얇은 필름(예컨대, 20 ㎛ 미만, 예컨대, 10 ㎛ 미만, 5 ㎛ 미만)을 생성시킨다. 열 사이클을 신중하게 제어함으로써, 결과적인 필름은 폴링에 적합한 더 많은 수의 베타 상 도메인을 갖도록 사전 컨디셔닝될 수 있다.An exemplary method for poling a thin film of a piezoelectric material is illustrated in FIGS. 2A through 2D. A thin film of a piezoelectric material (210), such as PVDF, may be melted and spin-coated onto a substrate (220) to form a thin film. The thin film may optionally be thermally conditioned or stretched prior to poling. Suitable bulk PVDF is available, for example, as a bulk powder or as a film from Sigma-Aldrich. Pre-stretched piezoelectrically active PVDF films are also available, for example, from PolyK Technologies (State College, PA, USA). Such films may also be supplied with a metallized electrode coating on one side, which may be used in piezoelectric films and displays, but poling the piezoelectric material with a backing metal layer using an electric field is difficult. Copolymers of PVDF, such as polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE), are also available from both Sigma-Aldrich and PolyK. In some embodiments, thin films of PVDF and PVDF copolymers can be produced by preparing a concentrated solution of bulk PVDF in a compatible volatile solvent, such as dimethylformamide (DMF), and slot-coating the concentrated solution onto a suitable transfer substrate or release film, for example, using a roll-to-roll process. The PVDF-coated substrate is then heated to remove the DMF, producing a thin film of PVDF (e.g., less than 20 μm, e.g., less than 10 μm, less than 5 μm). By carefully controlling the thermal cycle, the resulting film can be preconditioned to have a greater number of beta phase domains suitable for poling.
도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름은 공간 초점을 갖는 고전압 코로나 방전(230)으로 폴링될 수 있다. 적합한 코로나 방전 장비는, 예컨대 Simco-Ion(Alameda, CA, USA)으로부터 입수가능하다. 이러한 디바이스는 폴링될 수 ㎛ 의 압전 재료 내에 도입될 수 있는 국부화된 10 내지 50 kV 필드, 예컨대, 30 kV 필드, 예컨대, 20 kV 필드를 생성할 수 있다. 공간적 초점은 코로나 방전으로부터 나오는 이온들의 유동을 포커싱/스티어링하는 전기장 및/또는 가스 유동을 스티어링(steering)함으로써 달성될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 고전압 코로나 방전(230)은 차등 분극의 영역들(areas of differential polarization)을 생성하기 위해, 즉 압전 전기 재료(210)를 패터닝하기 위해 3차원으로 이동될 수 있다. 대안적으로, 압전 전기 재료(210)는 필름 워크피스가 제어된 방식으로 고전압 코로나 방전(230)에 접근할 수 있도록 하는 XYZ 스테이지 상에 장착될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 전도성 마스크(240)는 도 2c에 도시된 바와 같이 고전압 코로나 방전(230)으로부터 압전 전기 재료(210)의 영역을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 전도성 마스크는, 예컨대, 전도성 스테인리스 강 또는 코로나 방전에 대한 근접성을 견딜 수 있는 다른 전도성 재료로 제조될 수 있다. 유리, 플라스틱 또는 고무와 같은 전하 흡수 또는 전하 차단 재료로 만들어진 대안적인 마스크도 또한 유효할 것이다. 고전압 코로나 방전(230)이 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름 위로 이동될 때, 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름은 전도성 마스크(240)가 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름을 덮지 않는 영역에서만 폴링된다. 또한, 고전압 코로나 방전(230)의 극성(polarity)은, 일부 영역이 제1 방향으로 분극될 수 있고 일부 영역이 제2 방향으로 분극될 수 있고 일부 영역이 무작위로 분극되거나 분극되지 않도록 반전될 수 있다. 도 3a 내지 도 3d를 또한 참조한다.As illustrated in FIGS. 2B and 2C, a thin film of piezoelectric material (210) can be poled with a high-voltage corona discharge (230) having a spatial focus. Suitable corona discharge equipment is available, for example, from Simco-Ion (Alameda, CA, USA). Such a device can generate a localized 10 to 50 kV field, for example, a 30 kV field, for example, a 20 kV field, which can be introduced within a few μm of the piezoelectric material to be poled. The spatial focus can be achieved by steering the electric field and/or gas flow that focuses/steers the flow of ions from the corona discharge. As illustrated in FIG. 2B, the high-voltage corona discharge (230) can be moved in three dimensions to create areas of differential polarization, i.e., to pattern the piezoelectric material (210). Alternatively, the piezoelectric material (210) may be mounted on an XYZ stage that allows the film workpiece to be accessed in a controlled manner by the high voltage corona discharge (230). In an alternative embodiment, a conductive mask (240) may be used to protect areas of the piezoelectric material (210) from the high voltage corona discharge (230), as illustrated in FIG. 2C. The conductive mask may be made of, for example, conductive stainless steel or other conductive material that can withstand proximity to the corona discharge. Alternative masks made of charge-absorbing or charge-blocking materials, such as glass, plastic, or rubber, may also be effective. When the high voltage corona discharge (230) is moved over the thin film of the piezoelectric material (210), the thin film of the piezoelectric material (210) is polled only in areas where the conductive mask (240) does not cover the thin film of the piezoelectric material (210). Additionally, the polarity of the high-voltage corona discharge (230) may be reversed such that some regions may be polarized in the first direction, some regions may be polarized in the second direction, and some regions may be randomly polarized or not polarized. See also FIGS. 3A to 3D.
도 2b 및 도 2c에 도시된 기법을 사용하여, 도 2d에서 260 및 270 으로 도시된 바와 같이, 차등 분극의 영역(P1 및 P2)을 갖는 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름을 형성하는 것이 간단하다. 차등 분극 영역(260 및 270)은 반드시 동일한 크기의 반대 극성을 가질 필요는 없지만, 이러한 배열은 2 입자 전기 영동 매질이 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름과 함께 사용될 때 더 양호한 명암비를 제공하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제1 영역(260)은 시청자(viewer)를 향해 분극될 수 있는 반면, 제2 영역(270)은 시청자로부터 멀리 분극될 수 있다. 이 기법은 도 3a 내지 도 3d에 추가로 예시되며, 이는 기판(320) 상에 퇴적된 압전 전기 재료의 얇은 필름의 단일 영역(360)이 도 3b에 도시된 바와 같이 페이지로부터 나오는 분극 벡터(polarization vector)를 갖도록 어떻게 폴링될 수 있는지 보여준다. 따라서, 압전 전기 재료의 얇은 필름이 조작될 때(휘어질 때), 이는 전기 영동 입자들의 하나의 극성을 우선적으로 시청 표면을 향해 구동시킬 것이다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 압전 전기 재료의 얇은 필름의 제2 영역(370)은 전도성 마스크(340)의 추가와 함께 또는 추가 없이 상이한 방향으로 분극될 수 있으며, 그 결과로 응용에 필요한 대로 극성 및 크기의 일부 패터닝된 조합이 된다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 영역(370)의 일부 부분은 시청 표면으로 분극되지만, 전도성 마스크(340)에 의해 생성된 그림자를 갖는다. 따라서, 압전 전기 재료가 조작될 때(휘어질 때), 분극이 마스킹된 영역을 제외하고, 전기 영동 입자들의 하나의 극성을 우선적으로 시청 표면을 향해 구동시킬 것인데, 분극이 마스킹된 영역은 중성 컬러 스테이지로 유지될 것이며, 이에 의해 패턴, 예컨대 보안 시일을 생성한다.Using the technique illustrated in FIGS. 2b and 2c, it is straightforward to form a thin film of piezoelectric material (210) having regions of differential polarization (P1 and P2), as illustrated at 260 and 270 in FIG. 2d. The regions of differential polarization (260 and 270) need not necessarily have opposite polarities of equal magnitude, but such an arrangement typically provides better contrast ratio when a two-particle electrophoretic medium is used with the thin film of piezoelectric material (210). For example, as illustrated in FIG. 2d, the first region (260) may be polarized toward the viewer, while the second region (270) may be polarized away from the viewer. This technique is further illustrated in FIGS. 3A through 3D , which show how a single region (360) of a thin film of piezoelectric material deposited on a substrate (320) can be polarized to have a polarization vector emanating from the page, as illustrated in FIG. 3B . Thus, when the thin film of piezoelectric material is manipulated (bent), it will preferentially drive one polarity of the electrophoretic particles toward the viewing surface. As illustrated in FIG. 3C , a second region (370) of the thin film of piezoelectric material can be polarized in a different direction, with or without the addition of a conductive mask (340), resulting in some patterned combination of polarities and sizes as required for the application. As illustrated in FIG. 3D , some portion of the region (370) is polarized toward the viewing surface, but has a shadow created by the conductive mask (340). Therefore, when the piezoelectric material is manipulated (bent), one polarity of the electrophoretic particles will be preferentially driven towards the viewing surface, except for the polarization-masked region, which will remain in a neutral color stage, thereby creating a pattern, e.g., a security seal.
도 2a 내지 도 3d는 압전 전기 재료(210)의 얇은 필름에 차등 분극의 영역을 생성하는 데 사용될 수 있는 다양한 기법들을 예시한다. 도 4a 내지 도 4d에 예시된 바와 같이, 이들 동일한 기법이 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)에 차등 분극 영역을 형성하는 데에도 사용될 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름이 압전 전기 영동 매질 필름(405)을 생성하기 위해 전기 영동 마이크로셀(420)의 층에 결합될 수 있다. 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름은 접착제 층(도시되지 않음)으로 전기 영동 마이크로셀(420)의 층에 결합될 수 있거나, 또는 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름은 전기 영동 마이크로셀(420)의 층에 직접 스핀 코팅될 수 있다(즉, 도 2a와 관련하여 위에서 설명된 바와 같음). 전기 영동 마이크로셀(420)은 통상적으로, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,930,818, 7,052,571, 7,616,374, 8,361,356, 및 8,830,561에 상세히 기재된 바와 같이, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드와 같은 폴리머로부터 형성되고, 이들 모두는 그 전체가 참조에 의해 포함된다. 일부 실시예에서, 전기 영동 마이크로셀(420)의 층은 통상적으로 상이한 전기 영동 이동성 및 광학 특성을 갖는 2개 이상의 전기 영동 입자들(423 및 427)을 포함하는 전기 영동 매질(425)로 채워질 수 있다. 전기 영동 매질(425)은 실링 층(430)으로, 바람직하게는 미국 특허 번호 7,560,004, 7,572,491, 9,759,978, 또는 10,087,344에 기재된 바와 같은 수용성 실링 층으로 밀봉될 수 있으며, 이들 모두는 그 전체가 참조에 의해 포함된다. 일부 실시예에서, 전기 영동 마이크로셀(420)의 층은 릴리스 상에 생성되고, 전기 영동 매질(425)로 채워지고 실링 층(430)으로 밀봉된 다음, 채워지고 밀봉된 전기 영동 마이크로셀(420)은 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름의 생성을 위한 기판으로서 사용된다. 결과적인 구조는 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)이다. 다른 실시예에서, 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름은 전기 영동 마이크로셀(420)의 층에 대한 전구체인 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드 필름에 적층된다. 압전 전기 재료(410) 및 전구체 재료의 조합된 얇은 필름은 이어서 전구체 측(아래에 설명됨) 상에 엠보싱되고, 그 후에 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)을 생성하기 위해 전기 영동 매질(425)로 채워지고 실링 층(430)으로 밀봉된다. 또 다른 실시예(도 4a 내지 도 4d에 도시되지 않음)에서, 미국 특허 번호 7,158,282에 기재되고 E Ink Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 유형의 완전한 마이크로셀 전면 적층체가 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름을 위한 기판으로서 사용될 수 있으며, 이는 아래에 기재되는 바와 같이 폴링될 수 있다. 특히, 전면 적층체 재료가 사용될 때, 최종 구조는 통상적으로 광 투과성인 전도성 층을 추가로 포함한다. 전면 적층체는 광 투과성 전극 층이 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름과 접촉하도록 배향될 수 있거나, 또는 전면 적층체는 실링 층이 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름과 접촉하도록 뒤집힐 수 있다.Figures 2a through 3d illustrate various techniques that may be used to create regions of differential polarization in a thin film of piezoelectric material (210). As illustrated in Figures 4a through 4d, these same techniques may also be used to form regions of differential polarization in a thin piezoelectric electrophoretic medium film (405). As illustrated in Figure 4a, a thin film of piezoelectric material (410) may be bonded to a layer of electrophoretic microcells (420) to create the piezoelectric electrophoretic medium film (405). The thin film of piezoelectric material (410) may be bonded to the layer of electrophoretic microcells (420) with an adhesive layer (not shown), or the thin film of piezoelectric material (410) may be spin coated directly onto the layer of electrophoretic microcells (420) (i.e., as described above with respect to Figure 2a). The electrophoretic microcell (420) is typically formed from a polymer such as an acrylate, vinyl ether, or epoxide, as described in detail in, for example, U.S. Patent Nos. 6,930,818, 7,052,571, 7,616,374, 8,361,356, and 8,830,561, all of which are incorporated by reference in their entireties. In some embodiments, the layer of the electrophoretic microcell (420) may be filled with an electrophoretic medium (425) comprising two or more electrophoretic particles (423 and 427) typically having different electrophoretic mobilities and optical properties. The electrophoretic medium (425) may be sealed with a sealing layer (430), preferably a water-soluble sealing layer as described in U.S. Patent Nos. 7,560,004, 7,572,491, 9,759,978, or 10,087,344, all of which are incorporated by reference in their entireties. In some embodiments, a layer of electrophoretic microcells (420) is formed on a release, filled with electrophoretic medium (425), and sealed with a sealing layer (430), and then the filled and sealed electrophoretic microcells (420) are used as a substrate for the formation of a thin film of piezoelectric material (410). The resulting structure is a thin piezoelectric electrophoretic medium film (405). In another embodiment, a thin film of piezoelectric material (410) is laminated to an acrylate, vinyl ether, or epoxide film that is a precursor to a layer of electrophoretic microcells (420). The combined thin film of piezoelectric material (410) and precursor material is then embossed on the precursor side (described below), and thereafter filled with electrophoretic medium (425) and sealed with a sealing layer (430) to create a thin piezoelectric electrophoretic medium film (405). In yet another embodiment (not shown in FIGS. 4A-4D ), a complete microcell front laminate of the type described in U.S. Pat. No. 7,158,282 and commercially available from E Ink Corporation can be used as a substrate for the thin film of piezoelectric material (410), which can be laminated as described below. In particular, when a front laminate material is used, the final structure typically additionally includes a conductive layer that is optically transparent. The front laminate may be oriented so that the light-transmitting electrode layer contacts the thin film of piezoelectric material (410), or the front laminate may be flipped so that the sealing layer contacts the thin film of piezoelectric material (410).
얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)이 생성되면, 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름은 도 2a 내지 도 3d와 관련하여 위에 기재된 바와 같이 어드레싱될 수 있다. 즉, 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름은 도 4b에 도시된 바와 같이, 예컨대 XYZ 스테이지 상에 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)을 장착하여 필름 워크 피스가 제어된 방식으로 고전압 코로나 방전(230)에 접근할 수 있도록 함으로써, 공간적 초점을 갖는 고전압 코로나 방전(230)으로 폴링될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 도 4c에 도시된 바와 같이 고전압 코로나 방전(230)으로부터 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)의 영역을 보호하기 위해 전도성 마스크(240)가 사용될 수 있다. 도 2a 내지 도 3d에 관련하여 설명된 바와 같이, 고전압 코로나 방전(230)의 극성은, 일부 영역이 제1 방향으로 분극될 수 있고 일부 영역이 제2 방향으로 분극될 수 있고 일부 영역이 무작위로 분극되거나 분극되지 않도록 반전될 수 있다. 위의 도 2d와 같이, 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)에서 압전 전기 재료(410)의 얇은 필름을 폴링하면, 도 4d에서 460 및 470 으로 도시된 바와 같이 차등 분극 영역(P1 및 P2)을 형성하게 된다. 중요한 점은, 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)이 폴링 전에 제조될 수 있기 때문에, 최종 소비자가 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)에서 원하는 폴링 설계를 생성하는 최종 단계를 제어하는 것이 가능하다는 것이다. 따라서, 최종 제품이 보안 시일 또는 일련 번호를 포함할 경우, 보안 시일 또는 일련 번호는 최종 제품이 완성되고 검증된 후에 배치될 수 있는 등이다. 예를 들어, 미국 100달러 지폐는 미국 재무부에서 금속성 잉크로 일련번호가 인쇄되는 동시에 얇은 압전 전기 영동 매질 필름(405)을 포함하는 보안 리본이 폴링되어 일련 번호에 대응하는 검증 코드가 생성될 수 있다. 이 특징은, 예를 들어, 미리 제조된 보안 마커를 공급 체인의 더 하류에 있는 특정 제품과 매칭시킬 필요가 없기 때문에, 많은 물류 문제 및 연관된 비용을 제거한다.Once the thin piezoelectric electrophoretic medium film (405) is created, the thin film of piezoelectric material (410) can be addressed as described above with respect to FIGS. 2A through 3D. That is, the thin film of piezoelectric material (410) can be poled with a spatially focused high voltage corona discharge (230), for example, by mounting the thin piezoelectric electrophoretic medium film (405) on an XYZ stage so that the film workpiece can be accessed by the high voltage corona discharge (230) in a controlled manner, as illustrated in FIG. 4B. In an alternative embodiment, a conductive mask (240) can be used to protect areas of the thin piezoelectric electrophoretic medium film (405) from the high voltage corona discharge (230), as illustrated in FIG. 4C. As described with respect to FIGS. 2A through 3D, the polarity of the high voltage corona discharge (230) can be reversed such that some regions can be polarized in a first direction, some regions can be polarized in a second direction, and some regions can be randomly polarized or not polarized. As shown in FIG. 2D above, poling a thin film of piezoelectric material (410) on a thin piezoelectric electrophoretic medium film (405) results in the formation of differential polarization regions (P1 and P2) as illustrated at 460 and 470 in FIG. 4D. Importantly, because the thin piezoelectric electrophoretic medium film (405) can be fabricated prior to poling, the end user can control the final step of creating the desired poling design on the thin piezoelectric electrophoretic medium film (405). Thus, if the final product includes a security seal or serial number, the security seal or serial number can be placed after the final product is completed and verified, etc. For example, a U.S. $100 bill can have a serial number printed in metallic ink by the U.S. Treasury Department, while a security ribbon containing a thin piezoelectric electrophoretic medium film (405) is simultaneously polled to generate a verification code corresponding to the serial number. This feature eliminates many logistical issues and associated costs, as it eliminates the need to match pre-manufactured security markers to specific products further down the supply chain.
위에 기재된 기법은 다음 도면에 기재된 바와 같이 매우 다양한 얇은 압전 전기 영동 필름을 달성하는 데 사용될 수 있다.The techniques described above can be used to achieve a wide variety of thin piezoelectric electrophoretic films as illustrated in the following drawings.
도 5a 내지 도 6b, 도 8a 내지 도 10c, 및 도 12a 내지 도 13b에 도시된 바와 같이, 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이는 얇은 압전 전기 필름 및 전기 영동 매질의 층을 포함하는 일부 다수의 컴포넌트들의 층상 스택을 포함한다. 압전 전기 재료는 위에 열거된 재료 중 임의의 것일 수 있지만, PVDF 및 그의 코폴리머와 같은 폴리머가 매우 얇은 필름으로 제조될 수 있기 때문에 바람직하다. 전기 영동 매질은 통상적으로 전기장의 존재 시에 비극성 용매를 통해 이동하는 하전 입자들의 하나 이상의 세트를 포함한다. 전기 영동 매질은 통상적으로, 즉 마이크로캡슐, 마이크로셀, 또는 분산된 액적에 함유된다. 전기 영동 매질은 또한, 더 큰 가요성 컨테이너에 밀봉되는 개방 트로프 또는 웰에 함유될 수도 있다. 본원에 예시된 압전 전기 영동 필름 및 압전 전기 영동 디스플레이는 매우 얇게, 예컨대 100 ㎛ 두께 이하, 예컨대 70 ㎛ 두께 이하, 예컨대 50 ㎛ 두께 이하, 예컨대 35 ㎛ 두께 이하, 예컨대 20 ㎛ 두께 이하, 예컨대 10 ㎛ 두께 이하로 제조될 수 있다. 이러한 얇은 재료는 파손 또는 누출 없이 휘어질 수 있으며, 종이 또는 지폐와 같은 최종 제품에 통합될 때에도 눈에 띄지 않는다. 또한, 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이의 대부분은, 모두 광 투과성이고/이거나 광 투과성이 되도록 충분히 얇은 층을 포함하여 압전 전기 영동 반응이 위와 아래에서 보일 수 있도록 한다. 이러한 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이에서, 제1 이미지가 상부 표면, 예컨대 도 1b의 포지션 1로부터 보일 때, 하부 표면은 통상적으로 네가티브, 예컨대 도 1b의 포지션 3을 나타낼 것이다. 그러나, 2개보다 많은 유형의 입자들을 갖는 전기 영동 매질을 통합할 때, 상부 및 하부는 2개의 표면 중 하나에서의 혼합된 입자 상태로 인해 반전된 이미지를 나타내지 않을 수도 있다.As illustrated in FIGS. 5A-6B, 8A-10C, and 12A-13B, the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display comprises a layered stack of several components, some of which comprises a thin piezoelectric film and a layer of electrophoretic medium. The piezoelectric material can be any of the materials listed above, but polymers such as PVDF and its copolymers are preferred because they can be fabricated into very thin films. The electrophoretic medium typically comprises one or more sets of charged particles that migrate through a non-polar solvent in the presence of an electric field. The electrophoretic medium is typically contained in microcapsules, microcells, or dispersed droplets. The electrophoretic medium may also be contained in open troughs or wells that are sealed within a larger flexible container. The piezoelectric electrophoretic films and piezoelectric electrophoretic displays exemplified herein can be manufactured very thinly, for example, no more than 100 μm thick, for example, no more than 70 μm thick, for example, no more than 50 μm thick, for example, no more than 35 μm thick, for example, no more than 20 μm thick, for example, no more than 10 μm thick. Such thin materials can be bent without breakage or leakage, and are unnoticeable even when incorporated into final products such as paper or banknotes. Furthermore, most piezoelectric electrophoretic films or piezoelectric electrophoretic displays are entirely optically transparent and/or include sufficiently thin layers to be optically transparent so that the piezoelectric electrophoretic reaction can be viewed from above and below. In such piezoelectric electrophoretic films or piezoelectric electrophoretic displays, when a first image is viewed from the upper surface, for example, position 1 in FIG. 1B , the lower surface will typically exhibit a negative, for example, position 3 in FIG. 1B . However, when incorporating an electrophoretic medium having more than two types of particles, the upper and lower surfaces may not show inverted images due to mixed particle states on one of the two surfaces.
압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이는 종종, 광 투과성일 수 있고 가요성일 수 있는 적어도 하나의 전극 층을 포함할 것이다. 적합한 재료는 제조를 위한 기판으로서 사용될 수 있는 상업용 ITO-코팅된 PET를 포함한다. 일부 다른 실시예에서, 아연 산화물, 아연 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 인듐 주석 지르코늄 산화물, 인듐 갈륨 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물, 또는 불소 도핑된 주석 산화물과 같은 이들 산화물의 플루오르화된 변형체와 같은 다른 투명 전도성 산화물(TCO)을 포함하는 가요성 및 투명 전도성 코팅이 사용될 수 있다. 본원에 기재된 많은 실시예에서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 술포네이트(PEDOT:PSS)가 우수한 굽힘 특성을 갖고 광학적으로 투명하기 때문에 사용된다. 전체 전도도는 예컨대 PET/ITO만큼 높지 않지만, PEDOT:PSS는 전기 영동 매질에서 전기 영동 입자들을 구동시키는데 필요한 전기장을 제공하기에 충분하다. 다른 재료는, 카본 블랙, 금속 플레이크, 금속 위스커, 탄소 나노튜브, 질화규소 나노튜브, 또는 그래핀과 같은 전도성 재료로 도핑된 폴리머, 통상적으로 광 투과성 폴리머를 포함한다. 일부 경우에, 전극 층은 구리, 은, 금, 또는 알루미늄 필름 또는 포일과 같은 금속 필름이다. 금속 코팅된 폴리머 필름도 또한 전극 층으로서 사용하기에 적합할 수 있다. 전극 층의 저항은 500 Ohm-m 이하, 예컨대 100 Ohm-m 이하, 예컨대 1 Ohm-m 이하, 예컨대 0.1 Ohm-m 이하, 예컨대 0.01 Ohm-m 이하일 수 있다. (비교를 위해, 전기 영동 매질 층은 통상적으로 대략 107 내지 108 Ohm-m의 저항을 갖고, 압전 전기 재료는 1011 내지 1014 Ohm-m의 저항을 갖는다.)A piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display will often include at least one electrode layer, which may be optically transparent and flexible. Suitable materials include commercially available ITO-coated PET, which can be used as a substrate for fabrication. In some other embodiments, flexible and transparent conductive coatings may be used, including other transparent conducting oxides (TCOs), such as zinc oxide, zinc tin oxide, indium zinc oxide, aluminum zinc oxide, indium tin zirconium oxide, indium gallium oxide, indium gallium zinc oxide, or fluorinated variants of these oxides, such as fluorine-doped tin oxide. In many of the embodiments described herein, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) is used because of its excellent bending properties and optical transparency. While its overall conductivity is not as high as, for example, PET/ITO, PEDOT:PSS is sufficient to provide the electric field necessary to drive electrophoretic particles in the electrophoretic medium. Other materials include polymers, typically light-transmitting polymers, doped with conductive materials such as carbon black, metal flakes, metal whiskers, carbon nanotubes, silicon nitride nanotubes, or graphene. In some cases, the electrode layer is a metal film, such as a copper, silver, gold, or aluminum film or foil. Metal-coated polymer films may also be suitable for use as the electrode layer. The resistivity of the electrode layer may be less than or equal to 500 Ohm-m, such as less than or equal to 100 Ohm-m, such as less than or equal to 1 Ohm-m, such as less than or equal to 0.1 Ohm-m, such as less than or equal to 0.01 Ohm-m. (For comparison, electrophoretic medium layers typically have a resistivity of approximately 10 7 to 10 8 Ohm-m, and piezoelectric materials have a resistivity of 10 11 to 10 14 Ohm-m.)
압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이는 종종 아크릴 또는 폴리우레탄과 같은 폴리머로 형성된 적어도 하나의 접착제 층을 포함할 것이다. 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리비닐 알코올, 폴리에테르, 폴리비닐 아세테이트 유도체, 예컨대 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트), 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 아크릴 또는 메타크릴 코폴리머, 말레산 무수물 코폴리머, 비닐 에테르 코폴리머, 스티렌 코폴리머, 디엔 코폴리머, 실록산 코폴리머, 셀룰로스 유도체, 아라비아 검, 알지네이트, 레시틴, 아미노산으로부터 유도된 폴리머 등. 접착제는 하나 이상의 저유전성 폴리머 또는 올리고머, 이온성 액체, 또는 전도성 충전제, 예컨대 카본 블랙, 금속 플레이크, 금속 위스커, 탄소 나노튜브, 질화규소 나노튜브, 또는 그래핀을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 하전 및/또는 전도성 재료를 포함하는 접착제는 전도성 접착제이다. 접착제 층에 사용되는 폴리머 및 올리고머는 적층 동안이나 후에 사슬 연장 또는 가교를 위한 작용기(들)를 가질 수 있다. 접착제 층은 비저항 값이 대략 106 Ohm*cm 내지 108 Ohm*cm, 바람직하게는 1012 Ohm*cm 미만일 수 있다.A piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display will often include at least one adhesive layer formed from a polymer such as an acrylic or polyurethane. Polyurethanes, polyureas, polycarbonates, polyamides, polyesters, polycaprolactones, polyvinyl alcohols, polyethers, polyvinyl acetate derivatives such as poly(ethylene-co-vinylacetate), polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, poly(2-ethyl-2-oxazoline), acrylic or methacrylic copolymers, maleic anhydride copolymers, vinyl ether copolymers, styrene copolymers, diene copolymers, siloxane copolymers, cellulose derivatives, gum arabic, alginates, lecithins, polymers derived from amino acids, and the like. The adhesive may further comprise one or more low-k polymers or oligomers, ionic liquids, or conductive fillers such as carbon black, metal flakes, metal whiskers, carbon nanotubes, silicon nitride nanotubes, or graphene. An adhesive comprising such charged and/or conductive materials is a conductive adhesive. The polymers and oligomers used in the adhesive layer may have functional groups for chain extension or crosslinking during or after lamination. The adhesive layer may have a resistivity value of approximately 10 6 Ohm*cm to 10 8 Ohm*cm, preferably less than 10 12 Ohm*cm.
위에 언급된 폴리머 및 올리고머 중에서, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 및 폴리아미드, 특히 작용기를 포함하는 것들이 우수한 접착성 및 광학 특성 및 높은 내환경성으로 인해 특히 바람직하다. 작용기의 예는 -OH, -SH, -NCO, -NCS, -NHR, -NRCONHR, -NRCSNHR, 비닐 또는 에폭사이드 및 사이클릭 유도체를 비롯한 이들의 유도체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 위에 언급된 작용기에서 "R"은 수소 또는 20개 이하의 탄소 원자의 알킬, 아릴, 알킬아릴 또는 아릴알킬일 수 있고, 알킬, 아릴, 알킬아릴 또는 아릴알킬은 N, S, O 또는 할로겐에 의해 선택적으로 치환되거나 중단될 수 있다. "R"은 바람직하게는 수소, 메틸, 에틸, 페닐, 하이드록시메틸, 하이드록시에틸, 하드록시부틸 등이다. 작용화된 폴리우레탄, 예컨대 하이드록실 말단 폴리에스테르 폴리우레탄 또는 폴리에테르 폴리우레탄, 이소시아네이트 말단 폴리에스테르 폴리우레탄 또는 폴리에테르 폴리우레탄 또는 아크릴레이트 말단 폴리에스테르 폴리우레탄 또는 폴리에테르 폴리우레탄이 특히 바람직하다.Among the polymers and oligomers mentioned above, polyurethanes, polyureas, polycarbonates, polyesters and polyamides, especially those containing functional groups, are particularly preferred due to their excellent adhesive and optical properties and high environmental resistance. Examples of functional groups include, but are not limited to, -OH, -SH, -NCO, -NCS, -NHR, -NRCONHR, -NRCSNHR, vinyl or epoxides and their derivatives, including cyclic derivatives. In the functional groups mentioned above, "R" may be hydrogen or an alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl of 20 or fewer carbon atoms, wherein the alkyl, aryl, alkylaryl or arylalkyl may be optionally substituted or interrupted by N, S, O or halogen. "R" is preferably hydrogen, methyl, ethyl, phenyl, hydroxymethyl, hydroxyethyl, hydroxybutyl and the like. Particularly preferred are functionalized polyurethanes, such as hydroxyl-terminated polyester polyurethanes or polyether polyurethanes, isocyanate-terminated polyester polyurethanes or polyether polyurethanes or acrylate-terminated polyester polyurethanes or polyether polyurethanes.
많은 실시예에서, 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이는 종종 릴리스 시트를 포함할 것이다. 릴리스는, 예컨대 엠보싱, 충전, 컷팅 등을 할 때, 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이의 처리를 용이하게 하기 위해 일시적으로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 릴리스는 최종 제품에 접착될 최종 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 릴리스는 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이가 최종 제품에 배치되기 전에 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이를 조작하는 데 사용될 기능성 접착제 층을 보호할 것이다. 릴리스는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 종이 및 이들의 적층 또는 클래딩 필름으로 구성된 그룹에서 선택된 재료로 형성될 수 있다. 릴리스는 또한, 품질 제어 측정을 용이하게 하고/하거나 취급, 선적 및 제품으로의 하류 통합 동안 정전기를 제어하기 위해 금속화될 수도 있다. 일부 실시예에서, 실리콘 릴리스 코팅이 이형 특성을 개선하기 위해 릴리스 상에 적용될 수 있다.In many embodiments, the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display will often include a release sheet. The release sheet may be used temporarily to facilitate processing of the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display, such as during embossing, filling, cutting, etc. In other embodiments, the release sheet may be used to transfer the final piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display to be bonded to the final product. In some cases, the release sheet will protect a functional adhesive layer that will be used to manipulate the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display before it is placed into the final product. The release sheet may be formed of a material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyethylene (PE), polypropylene (PP), paper, and laminated or cladded films thereof. The release sheet may also be metallized to facilitate quality control measurements and/or to control static electricity during handling, shipping, and downstream integration into the product. In some embodiments, a silicone release coating may be applied over the release to improve release properties.
도 5a 내지 도 6b, 도 8a 내지 도 10c, 및 도 12a 내지 도 13b에 도시되지 않았지만, 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이는 또한, 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이가 원하는 습도 레벨을 유지하고 예컨대, 비극성 용매 또는 접착제의 누출을 방지할 수 있도록 그리고 물, 오물 또는 가스의 유입을 방지하기 위해 추가적 에지 시일 및/또는 배리어 재료를 포함할 수 있다. 배리어 재료는 임의의 가요성 재료, 통상적으로 WVTR(수증기 투과율)이 낮거나 무시할 수 있는 폴리머일 수 있다. 적합한 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 환형 올레핀 및 이들의 조합을 포함한다. 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이가 특히 가혹한 조건에 노출될 경우, WILLOW® 유리(Corning, Inc.)와 같은 가요성 유리가 배리어 층에 사용될 수 있다. 에지 시일은 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이의 에지 위에 부착된 금속화된 포일 또는 다른 배리어 포일일 수 있다. 에지 시일은 또한, 가교될 수 있는 분배된 실란트(열, 화학적 및/또는 방사선 경화됨), 폴리이소부틸렌 또는 아크릴레이트계 실란트로부터 형성될 수도 있다. 일부 실시예에서, 에지 시일은 알루미나 또는 인듐 주석 산화물과 같은 스퍼터링된 세라믹, 또는 Vitex Systems, Inc.(San Jose, CA, USA)로부터 입수가능한 고급 세라믹일 수 있다.Although not shown in FIGS. 5A-6B, 8A-10C, and 12A-13B, the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display may also include additional edge seals and/or barrier materials to allow the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display to maintain a desired humidity level and prevent leakage of, for example, non-polar solvents or adhesives, and to prevent ingress of water, dirt, or gases. The barrier material may be any flexible material, typically a polymer having a low or negligible water vapor transmission rate (WVTR). Suitable materials include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyimide, cyclic olefin, and combinations thereof. If the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display will be exposed to particularly harsh conditions, a flexible glass, such as WILLOW® glass (Corning, Inc.), may be used in the barrier layer. The edge seal may be a metallized foil or other barrier foil attached to the edge of the piezoelectric electrophoretic film or piezoelectric electrophoretic display. The edge seal may also be formed from a crosslinkable, dispensable sealant (thermally, chemically, and/or radiation cured), polyisobutylene, or an acrylate-based sealant. In some embodiments, the edge seal may be a sputtered ceramic such as alumina or indium tin oxide, or an advanced ceramic available from Vitex Systems, Inc. (San Jose, CA, USA).
일반적으로, 압전 전기 영동 필름의 층(501 내지 504)은 최종 응용을 위한 최상의 성능을 생성하는 순서로 배열/적층될 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 릴리스 접착제(520)를 포함하는 릴리스(510) 상에 마이크로셀 전구체 재료를 배치함으로써 압전 전기 영동 필름(501)이 준비될 수 있다. 이어서, 마이크로셀 전구체는 엠보싱되거나 포토리소그래피되어 마이크로셀 어레이(530)를 생성할 수 있다. 마이크로셀(530)은 열 경화되거나 U.V. 광과 같은 전자기 방사선으로 경화될 수 있다. 그 다음, 마이크로셀(530)은 도 4a와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 전기 영동 매질로 채워지고 실링 층(540)으로 밀봉될 수 있다. (이하의 도면에는 전기 영동 매질이 도시되지 않지만, 실링 층(540)에 인접한 마이크로셀(530)은 비극성 용매 내의 하전 입자를 포함하는 전기 영동 매질로 채워진다는 것이 이해될 것이다.) 압전 전기 층(560)이 접착제(550)를 사용하여 실링 층(540)에 적층될 수 있으며, 접착제는 통상적으로 위에서 열거된 재료 중 하나로 형성된 광학적으로 투명한 접착제일 것이다. 마지막으로, 가요성 전극(580)이 전도성 접착제(570)를 이용해 압전 전기 영동 필름에 결합될 것이다. 이러한 압전 전기 영동 필름(501)은 릴리스(510)를 뺀 스택이 최종 제품에 부착될 때까지 릴리스(510)를 처리함으로써 후속적으로 조작될 수 있다. 압전 전기 영동 필름(501)에서, 압전 전기 층(560)은 통상적으로 가요성 전극(580)이 압전 전기 영동 필름에 결합되기 전에 차등 분극 영역을 생성하도록 폴링된다. 일부 실시예에서, 가요성 전극(580) 및 전도성 접착제(570)는 ITO와 같은 투명 전도성 산화물의 얇은 층으로 대체될 수 있다. ITO는 압전 전기 층(560) 상에 직접 스퍼터링될 수 있다.In general, the layers (501-504) of the piezoelectric electrophoretic film can be arranged/stacked in a sequence that produces the best performance for the final application. For example, as illustrated in FIG. 5A, the piezoelectric electrophoretic film (501) can be prepared by placing a microcell precursor material on a release (510) including a release adhesive (520). The microcell precursor can then be embossed or photolithographed to produce a microcell array (530). The microcells (530) can be thermally cured or cured with electromagnetic radiation, such as UV light. The microcells (530) can then be filled with an electrophoretic medium and sealed with a sealing layer (540), as described above with respect to FIG. 4A. (Although the electrophoretic medium is not depicted in the drawings below, it will be appreciated that the microcells (530) adjacent to the sealing layer (540) are filled with an electrophoretic medium comprising charged particles in a non-polar solvent.) A piezoelectric layer (560) may be laminated to the sealing layer (540) using an adhesive (550), which will typically be an optically transparent adhesive formed from one of the materials listed above. Finally, a flexible electrode (580) will be bonded to the piezoelectric film using a conductive adhesive (570). This piezoelectric film (501) may be subsequently manipulated by processing the release (510) until the stack, minus the release (510), is attached to the final product. In the piezoelectric film (501), the piezoelectric layer (560) is typically polarized to create a differential polarization region before the flexible electrode (580) is bonded to the piezoelectric film. In some embodiments, the flexible electrode (580) and conductive adhesive (570) may be replaced with a thin layer of a transparent conductive oxide, such as ITO. The ITO may be sputtered directly onto the piezoelectric layer (560).
밀접하게 관련되지만 대안적인 스택이 도 5b 내지 도 5d에 도시된다. 도 5b에서, 압전 전기 영동 필름(502)이 생성되며, 여기서 압전 전기 층(560)이 별도의 릴리스(510) 상에 제조 이전에 준비된다. 예를 들어, 압전 전기 층(560)은 보안 패턴을 생성하기 위해 이미 폴링된 미리 연신된 PVDF 필름일 수 있다. 그 다음, 압전 전기 층(560)은 가요성 전극(580)에 결합된 밀봉된 마이크로셀 층(530)에 결합된다. 특히, 압전 전기 영동 필름(502)에서, 마이크로셀 층(530)의 개구는 압전 전기 층(560)으로부터 먼 쪽을 향하며, 이는 마이크로셀 층(530)과 압전 전기 층(560) 사이의 양호한 결합을 용이하게 할 수 있다. 이 결합은 마이크로셀 재료, 통상적으로 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머에 대한 압전 전기 층(560)의 접착을 개선하기 위한 프라이머(535)의 도입으로 개선될 수 있다. 프라이머(535)는 극성 올리고머 또는 중합체 재료, 예컨대 폴리하이드록시 작용화된 폴리에스테르 아크릴레이트(예컨대, BOMAR® BDE 1025, Dymax) 또는 알콕실화된 아크릴레이트, 예컨대 에톡실화된 노닐 페놀 아크릴레이트(예컨대, SR504, Sartomer), 에톡실화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(예컨대, SR9035, Sartomer) 또는 에톡실화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(예컨대, SR494, Sartomer)일 수도 있다. 프라이머(535)를 사용하기에 적합한 극성 폴리머의 예는 용매 우레탄 폴리머, 예컨대 Irostic® 폴리머를 포함한다.A closely related, but alternative, stack is illustrated in FIGS. 5B-5D . In FIG. 5B , a piezoelectric film (502) is produced, wherein a piezoelectric layer (560) is prepared prior to fabrication on a separate release (510). For example, the piezoelectric layer (560) may be a pre-stretched PVDF film that has already been poled to create a security pattern. The piezoelectric layer (560) is then bonded to a sealed microcell layer (530) that is bonded to a flexible electrode (580). In particular, in the piezoelectric film (502), the apertures in the microcell layer (530) face away from the piezoelectric layer (560), which may facilitate good bonding between the microcell layer (530) and the piezoelectric layer (560). This bonding can be improved by introducing a primer (535) to improve adhesion of the piezoelectric layer (560) to the microcellular material, typically a polymer comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide. The primer (535) may be a polar oligomeric or polymeric material, such as a polyhydroxy-functionalized polyester acrylate (e.g., BOMAR® BDE 1025, Dymax) or an alkoxylated acrylate, such as an ethoxylated nonyl phenol acrylate (e.g., SR504, Sartomer), an ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (e.g., SR9035, Sartomer), or an ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate (e.g., SR494, Sartomer). Examples of suitable polar polymers for use as the primer (535) include solvent urethane polymers, such as Irostic® polymers.
물론, 도 5d에 예시된 압전 전기 영동 필름(504)에서와 같이, 마이크로셀 층(530)의 개구가 압전 전기 층(560)을 향하도록 스택을 구축하는 것도 가능하다. 도 5c에 도시된 추가의 대안으로서, 압전 전기 영동 필름(503)은 마이크로셀 층(530)의 개구가 압전 전기 층(560)으로부터 먼 쪽을 향하도록 배열되지만, 압전 전기 층(560)은 가요성 전극(580)에 직접 결합된다.Of course, it is also possible to build the stack such that the openings of the microcell layer (530) face the piezoelectric layer (560), as in the piezoelectric electrophoretic film (504) illustrated in FIG. 5d. As a further alternative illustrated in FIG. 5c, the piezoelectric electrophoretic film (503) is arranged such that the openings of the microcell layer (530) face away from the piezoelectric layer (560), but the piezoelectric layer (560) is directly bonded to the flexible electrode (580).
도 5a 내지 도 5d에 도시된 압전 전기 영동 필름(501, 502, 503, 504)은 도 5a 내지 도 5d의 릴리스 층 대신에 제2 가요성 전극(680)을 추가하여 압전 전기 영동 디스플레이(601, 602)로 변환될 수 있다. 압전 전기 영동 디스플레이(601, 602)는 통상적으로 또한 제2 전도성 접착제(670)를 포함할 것이지만, 일부 경우에 전도성 접착제(670)는 단독으로 전기 영동 재료를 스위칭하기 위해 필요한 전기장을 제공하기에 충분할 수 있음에 유의해야 한다. 부가적으로, 제2 전극을 생성하기 위해 투명 전도성 산화물의 얇은 층으로 마이크로셀 층(530)(도 6a) 또는 실링 층(540)(도 6b)의 하부를 직접 코팅하는 것이 가능하다. 또한, 압전 전기 영동 디스플레이(601, 602)의 상부 및 하부 둘 다를 통해 볼 필요가 없는 경우, 전도성 금속 포일이 제2 가요성 전극(680)으로서 사용될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 취급을 개선하기 위해 완성된 압전 전기 영동 디스플레이(601, 602)에 릴리스(510)를 추가하고, 즉시 사용할 수 있는 접착제를 제공하여 압전 전기 영동 디스플레이(601, 602)을 부착하는 것이 통상적이다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이(601)는 제2 가요성 전극(680) 및 전기 영동 매질을 포함하는 밀봉된 마이크로셀 층(530)을 포함하는 상업용 전면 적층체에 압전 전기 층(560)을 단순히 본딩함으로써 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 압전 전기 층(560)은 통상적으로 전면 적층체가 압전 전기 층(560)에 결합되기 전에 차등 분극 영역을 생성하도록 폴링된다. 도 6a 및 도 6b의 압전 전기 영동 디스플레이(601, 602)는 밀봉된 마이크로셀 층(530) 위에 압전 전기 층(560)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 압전 전기 층(560)은 또한 도 5b 및 도 5d와 유사한 압전 전기 영동 디스플레이를 생성하기 위해 밀봉된 마이크로셀 층(530) 아래에 배치될 수 있다는 것이 이해될 것이다.The piezoelectric electrophoretic films (501, 502, 503, 504) illustrated in FIGS. 5A-5D can be converted into piezoelectric electrophoretic displays (601, 602) by adding a second flexible electrode (680) in place of the release layer of FIGS. 5A-5D. The piezoelectric electrophoretic displays (601, 602) will typically also include a second conductive adhesive (670), although it should be noted that in some cases the conductive adhesive (670) alone may be sufficient to provide the electric field necessary to switch the electrophoretic material. Additionally, it is possible to directly coat the underside of the microcell layer (530) (FIG. 6A) or the sealing layer (540) (FIG. 6B) with a thin layer of a transparent conductive oxide to create the second electrode. Additionally, if it is not necessary to view through both the top and bottom of the piezoelectric electrophoretic display (601, 602), a conductive metal foil may be used as the second flexible electrode (680). As shown in FIGS. 6A and 6B , it is common to add a release (510) to the completed piezoelectric electrophoretic display (601, 602) to improve handling, and to provide a ready-to-use adhesive to attach the piezoelectric electrophoretic display (601, 602). In some embodiments, the piezoelectric electrophoretic display (601) may be formed by simply bonding the piezoelectric layer (560) to a commercial front laminate comprising the second flexible electrode (680) and a sealed microcell layer (530) comprising an electrophoretic medium. In such a case, the piezoelectric layer (560) is typically polarized to create a differential polarization region before the front laminate is bonded to the piezoelectric layer (560). Although the piezoelectric electrophoretic display (601, 602) of FIGS. 6A and 6B is illustrated as having a piezoelectric layer (560) above a sealed microcell layer (530), it will be appreciated that the piezoelectric layer (560) may also be positioned below the sealed microcell layer (530) to create a piezoelectric electrophoretic display similar to FIGS. 5B and 5D.
프로토타입 성능(Prototype Performance)Prototype Performance
도 5a에 예시된 타입의 일련의 압전 전기 영동 필름은 가요성 전극(580)으로서 PEDOT:PSS 필름을 사용하여 생성되었다. 압전 전기 층(560)은 표 1에 나타낸 바와 같이 변화되었다(조성 및 두께). 압전 전기 필름은 TE Connectivity(Norwood, MA, USA), Fishman(Andover, MA, USA)로부터 소싱되거나 Sigma-Aldrich로부터의 PVDF 분말을 사용하여 사내에서 캐스팅되고 경화되었다. 기재된 폴링 기법을 사용하여 분극 방향을 변경하여 패턴을 생성하였다. 전기 영동 매질은 +/- 3V로 컬러 상태를 스위칭하도록 설계된 블랙 및 화이트 입자, 또는 블랙 및 레드 입자, 또는 레드 및 블랙 입자의 저전압 포뮬레이션(formulation)을 포함하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 모든 변형은 적합한 스위칭을 제공하였다.A series of piezoelectric electrophoretic films of the type illustrated in FIG. 5A were produced using PEDOT:PSS films as flexible electrodes (580). The piezoelectric layer (560) was varied (composition and thickness) as shown in Table 1. The piezoelectric films were sourced from TE Connectivity (Norwood, MA, USA), Fishman (Andover, MA, USA), or cast and cured in-house using PVDF powder from Sigma-Aldrich. Patterns were generated by varying the polarization direction using the described poling technique. The electrophoretic medium comprised low-voltage formulations of black and white particles, black and red particles, or red and black particles designed to switch color states at +/- 3 V. As shown in Table 1, all variations provided suitable switching.
표 1: 프토로타입 압전 전기 영동 필름Table 1: Prototype piezoelectric electrophoretic films
표 1은 다수의 유형의 전기 영동 매질이 얇은 압전 전기 필름을 구부림으로써 생성된 작은 전기장에 적합하게 반응할 것임을 시사한다. 특히, 3 ㎛ 미만의 스핀 코팅된 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 필름은 DV 전기 영동 매질을 스위칭시키기에 충분한 전하 주입을 갖는 것으로 밝혀졌다. 실험 번호 7 참조. 이러한 압전 전기 영동 필름(801)(도 8a 참조)은 도 7에 기재된 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 먼저, 도 7의 단계 710에서와 같이, 적합한 기판 상에 농축된 PVDF/DMF 용액을 캐스팅(슬롯 다이 코팅)하고 가열하여 용매를 제거함으로써 압전 전기 재료(940)의 얇은 필름이 생성된다. 단계 720에서, 압전 필름(960)이 기판으로부터 제거된다. 캐스팅된 압전 전기 필름(960)은 두께가 10 ㎛ 이하, 예컨대, 5 ㎛ 이하, 예컨대, 3 ㎛ 이하일 수 있다. 압전 전기 필름(960)은 또한 위에 설명된 바와 같이 베타 상 도메인의 수를 증가시키기 위해 연신될 수 있고 그리고/또는 적합한 전기장으로 폴링될 수 있다. 단계 730에서, 접착제(920)와 함께 릴리스(910)가 제공되고, 단계 740에서 릴리스(910)와 접착제(920)는 캐스팅된 압전 전기 필름(960)에 후속하여 적층된다. 그 다음, 단계 750에서 압전 필름(960)이 전기 영동 층으로 코팅/본딩된다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 전기 영동 층은 채워진 마이크로셀(930) 및 실링 층(940)을 포함하는 밀봉된 마이크로셀 층일 수 있거나, 또는 대안적으로, 전기 영동 층은 폴리머 바인더(995) 내에 캡슐화된 전기 영동 매질(990)을 포함할 수 있다. 압전 필름(960)을 전기 영동 층에 본딩하는 것은, 예컨대, 위에서 설명된 프라이머 재료 중 하나를 사용하여, 개재 프라이머 층(935)으로 용이하게 될 수 있다. 전기 영동 층이 밀봉된 마이크로셀 층인 경우, 마이크로셀(930)은 도 8a에서와 같이 실링 층(940)이 압전 필름(960)에 인접하도록 배치될 수 있거나, 또는 마이크로셀(930)은 실링 층(940)이 압전 필름(960)의 반대 편, 즉 도 8b에서와 같이 배치되도록 배치될 수 있다. 최종 단계 760으로서, 전극 층(980)이 생성되고 도 8a에서와 같이 마이크로셀(930) 중 어느 하나에 본딩/퇴적되거나, 또는 도 8b에서와 같이 실링 층(940)에 본딩/퇴적된다. 위에 기재된 바와 같이, 전극 층(980)은 PEDOT:PSS와 같은 가요성 전도성 재료를 포함할 수 있거나, 또는 직접 퇴적(예컨대, 스퍼터링 또는 증착)된 투명 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(980)은 PET와 같은 폴리머 기판 상에 ITO의 미리 제조된 필름을 포함할 수 있다. 직접 퇴적된 TCO 전극 층(980), 얇은 압전 층(960), 및 마이크로셀의 얇은 층(930)(대략 10㎛ 두께)을 포함하는 압전 전기 영동 필름(801)은 과도하게 얇으며(즉, 릴리스(910)를 제외하고 25㎛ 미만의 두께), 이는 압전 전기 영동 필름(801)이 고장 없이 구부러질 수 있게 하고, 지폐와 같은 물체에 부착될 때 눈에 띄지 않는다. 마이크로캡슐을 포함하는 대응하는 압전 전기 영동 필름(901)도 또한 25㎛ 미만의 총 두께로 제조될 수 있다. 물론, 도 9b에 도시된 바와 같이, 전극(980)과 전기 영동 층, 즉 마이크로캡슐의 층(990) 사이에 압전 필름(960)을 위치시키는 것과 같이, 얇은 압전 필름(960)을 사용하는 대안적인 구성이 또한 가능하다. 대안으로서, 도 8a 내지 도 9b의 전극(980)은 전도성 접착제(도시되지 않음)로 또는 추가적인 릴리스 층(도시되지 않음)과 함께 전도성 접착제로 대체될 수 있다.Table 1 suggests that many types of electrophoretic media will respond appropriately to the small electric fields generated by bending a thin piezoelectric film. In particular, spin-coated polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE) films less than 3 μm were found to have sufficient charge injection to switch the DV electrophoretic media. See Experiment No. 7. Such a piezoelectric electrophoretic film (801) (see FIG. 8a) can be formed using the method described in FIG. 7. First, a thin film of piezoelectric material (940) is formed by casting (slot die coating) a concentrated PVDF/DMF solution onto a suitable substrate and heating to remove the solvent, as in step 710 of FIG. 7. In step 720, the piezoelectric film (960) is removed from the substrate. The cast piezoelectric film (960) may have a thickness of 10 μm or less, for example, 5 μm or less, for example, 3 μm or less. The piezoelectric film (960) may also be stretched and/or poled with a suitable electric field to increase the number of beta phase domains as described above. In step 730, a release (910) is provided along with an adhesive (920), and in step 740, the release (910) and adhesive (920) are subsequently laminated to the cast piezoelectric film (960). Then, in step 750, the piezoelectric film (960) is coated/bonded with an electrophoretic layer. As illustrated in FIGS. 9A and 9B, the electrophoretic layer may be a sealed microcell layer comprising filled microcells (930) and a sealing layer (940), or alternatively, the electrophoretic layer may comprise an electrophoretic medium (990) encapsulated within a polymer binder (995). Bonding of the piezoelectric film (960) to the electrophoretic layer can be facilitated by an intervening primer layer (935), for example, using one of the primer materials described above. If the electrophoretic layer is a sealed microcell layer, the microcell (930) can be positioned such that the sealing layer (940) is adjacent to the piezoelectric film (960), as in FIG. 8A, or the microcell (930) can be positioned such that the sealing layer (940) is positioned on the opposite side of the piezoelectric film (960), as in FIG. 8B. As a final step 760, an electrode layer (980) is created and bonded/deposited to one of the microcells (930), as in FIG. 8A, or bonded/deposited to the sealing layer (940), as in FIG. As described above, the electrode layer (980) may comprise a flexible conductive material such as PEDOT:PSS, or may comprise a directly deposited (e.g., sputtered or vapor-deposited) transparent conductive oxide (TCO). In some embodiments, the electrode (980) may comprise a prefabricated film of ITO on a polymer substrate such as PET. The piezoelectric electrophoretic film (801) comprising the directly deposited TCO electrode layer (980), the thin piezoelectric layer (960), and the thin layer of microcells (930) (approximately 10 μm thick) is excessively thin (i.e., less than 25 μm thick, excluding the release (910)), which allows the piezoelectric electrophoretic film (801) to be flexed without failure and is unnoticeable when attached to an object such as a banknote. The corresponding piezoelectric electrophoretic film (901) comprising microcapsules may also be fabricated with a total thickness of less than 25 μm. Of course, alternative configurations using a thin piezoelectric film (960) are also possible, such as positioning the piezoelectric film (960) between the electrode (980) and the electrophoretic layer, i.e., the layer of microcapsules (990), as illustrated in FIG. 9B. Alternatively, the electrode (980) of FIGS. 8A-9B may be replaced with a conductive adhesive (not illustrated) or with a conductive adhesive together with an additional release layer (not illustrated).
도 6a 및 도 6b와 유사하게, 도 8a 내지 도 9b의 압전 전기 영동 필름은 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이 대응하는 디스플레이(1001, 1002, 1003)를 형성하기 위해 제2 전극 층을 포함할 수 있다. 전극 층(980) 및 제2 전극 층(1080)은 둘 다 PEDOT:PSS와 같은 가요성 전도성 재료를 포함할 수 있거나, 또는 전극 층(980) 및 제2 전극 층(1080)은 둘 다 직접 퇴적된(예컨대, 스퍼터링 또는 증착된) 투명 전도성 산화물(TCO) 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다. 다시, 전극 층(980) 및 제2 전극 층(1080) 둘 다가 얇은 TCO 필름을 사용하는 경우에, 결과적인 압전 전기 영동 디스플레이(1001, 1002, 1003)는 매우 얇게, 즉, 릴리스(910)를 제외하고 25 ㎛ 미만의 두께로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 층(980)은 도 10a에서와 같이 마이크로셀(930)에 본딩/퇴적되어 생성된다. 다른 실시예에서, 전극 층(980)은 도 10b에서와 같이 실링 층(940)에 본딩/퇴적된다. 압전 전기 영동 디스플레이(1001 및 1002)의 어셈블리는 또한, 바인더(995)와 함께 유지되는 전기 영동 매질을 함유하는 마이크로캡슐(990)과 함께 사용될 수 있으며, 따라서 도 10c에 도시된 바와 같이 압전 전기 영동 디스플레이(1003)를 생성한다. 대안으로서, 도 10a 내지 도 10c의 전극(980/1080)은 전도성 접착제(도시되지 않음)로 또는 추가적인 릴리스 층(도시되지 않음)과 함께 전도성 접착제로 대체될 수 있다.Similar to FIGS. 6A and 6B, the piezoelectric electrophoretic films of FIGS. 8A-9B can include a second electrode layer to form corresponding displays (1001, 1002, 1003) as illustrated in FIGS. 10A-10C. Both the electrode layer (980) and the second electrode layer (1080) can include a flexible conductive material such as PEDOT:PSS, or both the electrode layer (980) and the second electrode layer (1080) can include a directly deposited (e.g., sputtered or vapor deposited) transparent conducting oxide (TCO) or some combination thereof. Again, when both the electrode layer (980) and the second electrode layer (1080) use thin TCO films, the resulting piezoelectric electrophoretic displays (1001, 1002, 1003) can be manufactured very thinly, i.e., less than 25 μm thick, excluding the release (910). In some embodiments, the electrode layer (980) is produced by bonding/depositing onto a microcell (930), as in FIG. 10A. In other embodiments, the electrode layer (980) is bonded/deposited onto a sealing layer (940), as in FIG. 10B. The assembly of the piezoelectric electrophoretic displays (1001 and 1002) can also be used with microcapsules (990) containing an electrophoretic medium held together with a binder (995), thus producing a piezoelectric electrophoretic display (1003), as illustrated in FIG. 10C. Alternatively, the electrodes (980/1080) of FIGS. 10A-10C may be replaced with a conductive adhesive (not shown) or with a conductive adhesive together with an additional release layer (not shown).
압전 전기 영동 필름 및 압전 전기 영동 디스플레이를 구성하는 대안적인 방법이 도 11의 흐름도와 관련하여 기재된다. 압전 전기 필름(1260)이 준비되며, 이는 상업용 필름 또는 위에 기재된 바와 같은 캐스팅된 필름일 수 있다. 압전 전기 필름(1260)은 단계 1110에서 마이크로셀 전구체 재료에 적층된다. 압전 전기 필름(1260)은 적층 전에 연신 및/또는 폴링될 수 있다. 전구체 재료는 통상적으로 아크릴레이트 폴리머이지만, 임의의 적합한 엠보싱가능한 재료, 예컨대 비닐 에테르 폴리머, 또는 에폭사이드 폴리머 필름이 사용될 수 있다. 통상적으로, 전구체 필름은 30 ㎛ 이하 두께, 예컨대 20 ㎛ 이하 두께이다. 전구체 필름은 적층 단계(1110) 이전에 프라이머(1235)로 처리될 수 있다. 일단 압전 전기 필름(1260) 및 마이크로셀 전구체 재료가 결합되면, 마이크로셀 전구체 재료 반대편의 압전 전기 필름(1260)의 측은, 예컨대, 위에 기재된 것들로부터 선택되는 투명 전도성 재료, 통상적으로 인듐 주석 산화물로 코팅된다. (대안적으로, 응용에 따라, 마이크로셀 전구체 재료 반대편의 압전 전기 필름(1260)의 측은 릴리스 층에 의해 운반될 수 있는 전도성 접착제로 코팅될 수 있다.) 이 코팅 단계는 도 12a 및 도 12b에 각각 도시된 압전 전기 영동 필름(1201) 및 압전 전기 영동 디스플레이(1202)에 도시된 전극(1280)을 생성한다. (도 11에 도시되지 않았지만, 대안적인 구성은 투명 전도성 재료로 미리 코팅되어 있는 압전 전기 필름(1260)을 얻고, 이어서 프라이머(1235)의 선택적인 사용을 포함하여, 미리 코팅된 압전 전기 필름(1260)과 마이크로셀 전구체 재료를 함께 적층하는 것이다.) 전극(1280), 압전 전기 필름(1260) 및 마이크로셀 전구체의 스택이 생성된 후, 단계 1130에 나타낸 바와 같이, 스택은 접착제 층(1250)을 사용하여 캐리어 기판(1255)에 적층된다. 캐리어 기판(1255)은 릴리스로서 사용하기 위한 위에 가재된 재료 중 임의의 것일 수 있고, 접착제(1250)는 위에 기재된 접착제 중 임의의 것일 수 있다. 실제로, 캐리어 기판(1255)은 통상적으로 PET인데, 그 이유는 PET 시트가 엠보싱 단계(1140) 동안 취급하기 용이하기 때문이다. 단계 1140에서, 캐리어 기판(1255), 접착제(1250), 압전 전기 필름(1260), 및 마이크로셀 전구체를 포함하는 스택은 미국 특허 번호 6,930,818, 7,052,571, 7,616,374, 8,361,356, 및 8,830,561와 관련하여 위에 기재된 기법을 사용하여 마이크로엠보싱된다. 얇은 압전 전기 필름 및 얇은 마이크로셀 전구체로 이러한 절차가 완료될 때, 최종 스택 두께(캐리어 기판을 포함하지 않음)는 30 μm 이하 두께, 예컨대 20 μm 이하 두께일 수 있다. 그 결과 단계 1150에서 추후에 바람직한 전기 영동 매질로 채워지고 수용성 실링 층(1240)으로 밀봉되는 개방형 마이크로셀 구조가 생성된다. 실링 층(1240)은 전도성 종의 포함으로 전도성으로 제조될 수 있다. 실링 층(1240)은 통상적으로 광 투과성이거나 투명하다. 개방형 마이크로셀은 마이크로셀이 바람직한 전기 영동 매질로 채워지기 전에 기상 플라즈마 처리(1145)로 세정/활성화될 수 있다. 마지막으로, 단계 1160에서 릴리스 시트(1210)가 접착제(1220)로 실링 층(1240)에 결합되어, 압전 전기 영동 필름(1201)의 운반을 더 용이하게 하고 최종 제품 상에의 전기 영동 필름(1201)의 배치를 용이하게 한다. 접착제(1220)는 또한 전도성일 수 있다. 결과적인 구조물이 도 12a에 도시되어 있다. 중요한 것은, 압전 전기 필름(1260)을 폴링하지 않고 도 11의 단계들을 완료함으로써, 예컨대 위에 기재된 바와 같이 코로나 방전에 의해 차등 극성의 영역을 생성함으로써, 최종 고객이 최종 어셈블리의 위치에서 압전 전기 영동 필름(1201)을 패터닝할 수 있게 하는 것이 가능하다.An alternative method for constructing a piezoelectric electrophoretic film and a piezoelectric electrophoretic display is described in connection with the flow chart of FIG. 11 . A piezoelectric film (1260) is prepared, which may be a commercial film or a cast film as described above. The piezoelectric film (1260) is laminated to a microcell precursor material in step 1110 . The piezoelectric film (1260) may be stretched and/or poled prior to lamination. The precursor material is typically an acrylate polymer, but any suitable embossable material, such as a vinyl ether polymer or an epoxide polymer film, may be used. Typically, the precursor film is less than or equal to 30 μm thick, such as less than or equal to 20 μm thick. The precursor film may be treated with a primer (1235) prior to laminating step 1110 . Once the piezoelectric film (1260) and the microcell precursor material are combined, the side of the piezoelectric film (1260) opposite the microcell precursor material is coated with a transparent conductive material, typically indium tin oxide, selected from those described above. (Alternatively, depending on the application, the side of the piezoelectric film (1260) opposite the microcell precursor material may be coated with a conductive adhesive that can be carried by the release layer.) This coating step creates the electrodes (1280) depicted in the piezoelectric electrophoretic film (1201) and the piezoelectric electrophoretic display (1202) illustrated in FIGS. 12A and 12B, respectively. (Although not shown in FIG. 11, an alternative configuration is to obtain a piezoelectric film (1260) that is pre-coated with a transparent conductive material, and then laminate the pre-coated piezoelectric film (1260) and the microcell precursor material together, including optional use of a primer (1235). After the stack of electrodes (1280), piezoelectric film (1260), and microcell precursor is created, the stack is laminated to a carrier substrate (1255) using an adhesive layer (1250), as shown in step 1130. The carrier substrate (1255) can be any of the materials described above for use as a release, and the adhesive (1250) can be any of the adhesives described above. In practice, the carrier substrate (1255) is typically PET, as PET sheets are easy to handle during the embossing step (1140). In step 1140, the stack comprising the carrier substrate (1255), the adhesive (1250), the piezoelectric film (1260), and the microcell precursor is microembossed using the technique described above in connection with U.S. Patent Nos. 6,930,818, 7,052,571, 7,616,374, 8,361,356, and 8,830,561. When this process is completed with the thin piezoelectric film and the thin microcell precursor, the final stack thickness (excluding the carrier substrate) may be less than 30 μm thick, such as less than 20 μm thick. This results in an open microcell structure that is subsequently filled with a desired electrophoretic medium in step 1150 and sealed with a water-soluble sealing layer (1240). The sealing layer (1240) may be made conductive by including a conductive species. The sealing layer (1240) is typically light-transmitting or transparent. The open microcells may be cleaned/activated by a vapor plasma treatment (1145) before the microcells are filled with the desired electrophoretic medium. Finally, in step 1160, a release sheet (1210) is bonded to the sealing layer (1240) with an adhesive (1220), facilitating transport of the piezoelectric electrophoretic film (1201) and placement of the piezoelectric electrophoretic film (1201) on the final product. The adhesive (1220) may also be conductive. The resulting structure is illustrated in FIG. 12A. Importantly, by completing the steps of FIG. 11 without poling the piezoelectric electrophoretic film (1260), for example, by creating regions of differential polarity by corona discharge as described above, it is possible to enable the end customer to pattern the piezoelectric electrophoretic film (1201) at the location of the final assembly.
도 12b에 도시된 바와 같이, 도 11의 방법은 제2 전극(1285)의 추가로 압전 전기 영동 디스플레이(1202)를 생성하는 것으로 확장될 수 있다. 제2 전극(1285)은 또한, 릴리스(1210) 및 접착제(1220) 대신에 실링 층(1240)에 직접 추가되는 투명 전도성 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 릴리스(1210)는 제거될 것이고, 제2 전극(1285)이 접착제(1220)로 실링 층(1240)에 적층될 것이다. 압전 전기 영동 디스플레이(1202)가 전기 영동 매질이 양측으로부터 보일 것을 요구하지 않는 경우, 제2 전극(1285)은 금속 필름일 수 있다. 대안적으로, 제2 전극(1285)은 PEDOT:PSS와 같은 전도성 폴리머일 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 접착제(1220)는 제2 전극(1285)으로서 작용하기에 충분한 전도성을 제공하는 전도성 접착제일 수 있다.As illustrated in FIG. 12B, the method of FIG. 11 can be extended to create a piezoelectric electrophoretic display (1202) with the addition of a second electrode (1285). The second electrode (1285) may also comprise a transparent conductive material that is added directly to the sealing layer (1240) instead of the release (1210) and adhesive (1220). However, in another embodiment, the release (1210) would be eliminated, and the second electrode (1285) would be laminated to the sealing layer (1240) with the adhesive (1220). If the piezoelectric electrophoretic display (1202) does not require the electrophoretic medium to be visible from both sides, the second electrode (1285) may be a metal film. Alternatively, the second electrode (1285) may be a conductive polymer, such as PEDOT:PSS. In some other embodiments, the adhesive (1220) may be a conductive adhesive that provides sufficient conductivity to act as the second electrode (1285).
마지막으로, 압전 전기 필름(1260) 및 마이크로셀 전구체 재료를 포함하는 스택을 엠보싱하기 이전에 전극이 압전 전기 필름(1260)에 결합될 필요가 없다는 것이 인식되어야 한다. 오히려, 릴리스(1210), 접착제(1220), 압전 전기 필름(1260), 및 마이크로셀 전구체를 포함하는 스택이 준비될 수 있고, 이후에 마이크로셀 전구체가 위에 기재된 바와 같이 엠보싱되고 채워지며 밀봉될 수 있다. 대안적으로, 도 13b에 나타낸 바와 같이, 릴리스(1210), 접착제(1220), 전극(1285), 압전 전기 필름(1260), 및 마이크로셀 전구체를 포함하는 스택이 또한 준비될 수 있고, 이후에 마이크로셀 전구체가 위에 기재된 바와 같이 엠보싱되고 채워지며 밀봉될 수 있다. 결과적인 압전 전기 영동 필름(1301) 및 압전 전기 영동 디스플레이(1302)는 각각 도 13a 및 도 13b에 도시되어 있다. 압전 전기 영동 필름(1301) 및 압전 전기 영동 디스플레이(1302)는 최종 제품 상의 부착 표면에 가능한 한 가깝게 압전 전기 필름(1260)을 갖는 것이 바람직한 경우, 즉, 압전 전기 영동 필름(1301)이 스트레인 센서(strain sensor)로서 사용되고 개재된 전기 영동 매질 층이 표면으로부터의 힘을 방산시키지 않는 것이 중요한 경우의 응용에 유리할 수 있다.Finally, it should be noted that the electrodes need not be bonded to the piezoelectric film (1260) prior to embossing the stack comprising the piezoelectric film (1260) and the microcell precursor material. Rather, a stack comprising the release (1210), the adhesive (1220), the piezoelectric film (1260), and the microcell precursor material may be prepared, and then the microcell precursor may be embossed, filled, and sealed as described above. Alternatively, as illustrated in FIG. 13B , a stack comprising the release (1210), the adhesive (1220), the electrode (1285), the piezoelectric film (1260), and the microcell precursor may also be prepared, and then the microcell precursor may be embossed, filled, and sealed as described above. The resulting piezoelectric electrophoretic film (1301) and piezoelectric electrophoretic display (1302) are illustrated in FIGS. 13A and 13B , respectively. The piezoelectric electrophoretic film (1301) and the piezoelectric electrophoretic display (1302) may be advantageous in applications where it is desirable to have the piezoelectric electrophoretic film (1260) as close as possible to the attachment surface on the final product, i.e., where the piezoelectric electrophoretic film (1301) is used as a strain sensor and it is important that the intervening electrophoretic medium layer does not dissipate force from the surface.
도 14는 고대비 압전 전기 영동 필름 및 압전 전기 영동 디스플레이를 생성하기 위한 방법(1400)의 단계들을 상세히 나타낸 흐름도이다. 방법(1400)은 롤-투-롤 제조 프로세스를 사용하여 압전 전기 영동 필름을 생성하도록 최적화되었다.Figure 14 is a flowchart detailing the steps of a method (1400) for producing a high-contrast piezoelectric electrophoretic film and a piezoelectric electrophoretic display. The method (1400) is optimized to produce piezoelectric electrophoretic films using a roll-to-roll manufacturing process.
방법(1400)은 도 15a 내지 도 15f를 참조하여 기재된다. 방법(1400)은, 기판 상에, 예컨대 위에 기재된 것들로부터 선택된 전기 전도성 재료를 퇴적함으로써, 제1 전극, 즉 전극(1550)이 제1 기판, 즉 기판(1555) 상에 형성되는 단계 1410에서 시작된다. 예를 들어, 전기 전도성 재료의 얇은 층이 폴리머 기판(예컨대, PET)과 같은 적합한 기판 상에 직접 퇴적(예컨대, 스퍼터링, 증착)될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(1555)은 압전 전기 영동 필름의 제조를 용이하게 하도록 임시로 사용되는 릴리스 시트로서 사용하기 위해 위에 기재된 재료 중 임의의 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(1550)을 형성하는 데 사용되는 전기 전도성 재료는 전도성 금속 산화물, 전도성 폴리머 및/또는 다른 적합한 전도성 제재를 포함하는 투명 전도성 재료(예컨대, 제1 전기 전도성 접착제)를 포함하는 접착제 또는 타이(tie) 층이며, 이는 기판(1555) 상에 코팅된다. 일부 실시예에서, 전극(1550)을 형성하기 위해, 접착제 또는 타이 층이 기판(1555) 상에 퇴적되고, PEDOT와 같은 전도성 폴리머가 타이 층 위에 퇴적된다. 일부 경우에, 전극(1550)은 구리, 은, 금, 또는 알루미늄 필름 또는 포일과 같은 금속 필름이며, 이는 중합체 필름과 같은 가요성 광 투과성 기판에 본딩된다. 일부 실시예에서, 전극(1550)은 두께가 5 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 전극(1550)은 두께가 1 내지 3 μm이다.A method (1400) is described with reference to FIGS. 15A-15F. The method (1400) begins at step 1410, where a first electrode, i.e., electrode (1550), is formed on a first substrate, i.e., substrate (1555), by depositing an electrically conductive material, e.g., selected from those described above, onto the substrate. For example, a thin layer of the electrically conductive material may be deposited (e.g., sputtered, vapor-deposited) directly onto a suitable substrate, such as a polymer substrate (e.g., PET). In some embodiments, the substrate (1555) may be any of the materials described above for use as a temporary release sheet to facilitate the fabrication of the piezoelectric electrophoretic film. In some embodiments, the electrically conductive material used to form the electrode (1550) is an adhesive or tie layer comprising a transparent conductive material (e.g., a first electrically conductive adhesive) comprising a conductive metal oxide, a conductive polymer, and/or other suitable conductive agent, which is coated on the substrate (1555). In some embodiments, to form the electrode (1550), an adhesive or tie layer is deposited on the substrate (1555), and a conductive polymer, such as PEDOT, is deposited over the tie layer. In some cases, the electrode (1550) is a metal film, such as a copper, silver, gold, or aluminum film or foil, which is bonded to a flexible, optically transparent substrate, such as a polymer film. In some embodiments, the electrode (1550) has a thickness of less than 5 μm. In some embodiments, the electrode (1550) has a thickness of 1 to 3 μm.
다음으로, 단계 1420에서, 전기 전도성 재료(예컨대, 전극(1550)) 상에 압전 전기 재료를 퇴적함으로써 전극(1550) 상에 압전 전기 층(1560)이 형성된다. 예를 들어, 전극(1550)은, 위에 기재된 바와 같은 스핀 코팅 프로세스 또는 캐스팅(예컨대, 슬롯 다이 코팅)을 사용하여, 예컨대, PVDF와 같은, 위에 기재된 것들로부터 선택된 압전 전기 재료의 얇은 필름으로 코팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(1550) 상에 압전 전기 층(1560)을 형성하기 위해 인쇄, 스프레잉, 또는 그라비어 코팅과 같은 필름 퇴적 프로세스가 사용된다. 일부 실시예에서, 결과적인 압전 전기 층(1560)은 두께가 10 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 결과적인 압전 전기 층(1560)은 두께가 약 3 μm이다.Next, in step 1420, a piezoelectric layer (1560) is formed on the electrode (1550) by depositing a piezoelectric material on the electrically conductive material (e.g., the electrode (1550)). For example, the electrode (1550) can be coated with a thin film of a piezoelectric material selected from those described above, such as PVDF, using a spin coating process as described above or casting (e.g., slot die coating). In some embodiments, a film deposition process, such as printing, spraying, or gravure coating, is used to form the piezoelectric layer (1560) on the electrode (1550). In some embodiments, the resulting piezoelectric layer (1560) has a thickness of less than 10 μm. In some embodiments, the resulting piezoelectric layer (1560) has a thickness of about 3 μm.
압전 전기 층(1560)이 전극(1550) 상에 형성된 후, 단계 1430에 나타낸 바와 같이, 압전 전기 층(1560)의 압전 전기 재료에 마스크(1540)가 적용된다. 위에 기재된 실시예에서와 같이, 마스크(1540)는 압전 전기 층(1560)을 폴링하기 위해 사용되는 고전압 코로나 방전(1533)으로부터 압전 전기 층(1560)의 제1 복수의 영역들을 차폐하거나 절연시키는데 사용될 수 있다. 이는 압전 전기 층(1560)이 이미지, 텍스트 및 다른 정보(예컨대, 기계 판독가능 코드)로 패터닝될 수 있도록 한다. 마스크(1540)는 적어도 국부화된 5 kV 필드를 견디기에 충분한 유전체 강도를 갖는 재료로 제작될 수 있다. 일부 실시예에서, 마스크(1540)는 롤-투-롤 프로세스에서 적용될 수 있는 일회용 재료로 형성된다. 예를 들어, 마스크(1540)는 압전 전기 층(1560)에 본딩하기 위해 하나의 표면에 감압 접착제가 도포되어 있는 전기 절연지와 같은 종이로 형성될 수 있다. 대안적으로, 마스크(1540)는 스크린 인쇄 프로세스 또는 회전 롤러와 유사한 롤-투-롤 병진 스테이지에 통합되는 전하 흡수 또는 전하 차단 재료로 만들어진 재사용 가능한 고정물일 수 있다.After the piezoelectric layer (1560) is formed on the electrode (1550), a mask (1540) is applied to the piezoelectric material of the piezoelectric layer (1560), as illustrated in step 1430. As in the embodiments described above, the mask (1540) may be used to shield or insulate a first plurality of regions of the piezoelectric layer (1560) from the high voltage corona discharge (1533) used to poll the piezoelectric layer (1560). This allows the piezoelectric layer (1560) to be patterned with images, text, and other information (e.g., machine readable code). The mask (1540) may be made of a material having a dielectric strength sufficient to withstand at least a localized 5 kV field. In some embodiments, the mask (1540) is formed of a disposable material that can be applied in a roll-to-roll process. For example, the mask (1540) may be formed of paper, such as electrically insulating paper, having a pressure-sensitive adhesive applied to one surface for bonding to the piezoelectric layer (1560). Alternatively, the mask (1540) may be a reusable fixture made of a charge-absorbing or charge-blocking material that is integrated into a screen printing process or a roll-to-roll translational stage similar to a rotating roller.
도 15a는 도 14에 도시된 방법의 단계 1440에서의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1501)이다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 마스크(1540)는 고전압 코로나 방전(1533)으로부터 압전 전기 층(1560)의 대응하는 영역을 차폐하거나 절연시키는 마스킹 부분(1542), 및 마스크(1540)가 압전 전기 층(1560)을 덮지 않는 영역에서 압전 전기 층(1560)의 대응하는 영역이 폴링될 수 있도록 하는 비(non)-마스킹 부분(1544)을 포함한다. 그러면 단계 1440에서 압전 전기 재료가 분극된다. 예를 들어, 위에서 설명된 고전압 코로나 방전(예컨대, 고전압 코로나 방전(1533)) 또는 다른 적합한 전기장이 사용되어, 압전 전기 층(1560)의 마스킹되지 않은 부분을 제1 방향으로 분극시키면서 마스킹된 부분을 분극되지 않은 채로 남길 수 있다. 종이와 같은 일회용 재료가 마스크에 사용되었다면, 마스크는 압전 전기 층(1560)으로부터 제거된다.FIG. 15A is a schematic cross-sectional view (1501) of a piezoelectric electrophoretic film in step 1440 of the method illustrated in FIG. 14. As illustrated in FIG. 15A, the mask (1540) includes a masking portion (1542) that shields or insulates a corresponding region of the piezoelectric layer (1560) from a high voltage corona discharge (1533), and a non-masking portion (1544) that allows a corresponding region of the piezoelectric layer (1560) to be polarized in an area where the mask (1540) does not cover the piezoelectric layer (1560). The piezoelectric material is then polarized in step 1440. For example, a high voltage corona discharge (e.g., high voltage corona discharge (1533)) or another suitable electric field described above may be used to polarize the unmasked portion of the piezoelectric layer (1560) in the first direction while leaving the masked portion unpolarized. If a disposable material such as paper was used for the mask, the mask is removed from the piezoelectric layer (1560).
일부 실시예에서, 압전 전기 재료의 패터닝 프로세스는 폴링된 PVDF 필름의 시트 또는 롤로부터 시작될 수 있다. 필름은 레이저 컷팅, 레이저 어블레이션(예컨대, 레이저 광어블레이션), 다이 컷팅 또는 다른 컷팅 방법에 의해 패터닝될 수 있고, 그 다음 전극 층에, 또는 위에 기재된 바와 같이 마이크로캡슐 또는 마이크로셀 기반의 전면 적층체 또는 FPL에 적층될 수 있다.In some embodiments, the patterning process of the piezoelectric material may begin with a sheet or roll of a rolled PVDF film. The film may be patterned by laser cutting, laser ablation (e.g., laser photoablation), die cutting, or other cutting methods, and then laminated to an electrode layer, or to a front-side laminate or FPL based on microcapsules or microcells as described above.
도 15b는 도 14에 도시된 방법의 단계 1440의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1502)이다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 압전 전기 층(1560)은 이제 마스크(1540)의 마스킹 부분(1542)의 위치에 대응하는 비분극 부분(1562) 및 마스크(1540)의 비-마스킹 부분(1544)의 위치에 대응하는 분극 부분(1564)을 포함한다.FIG. 15B is a schematic cross-sectional view (1502) of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1440 of the method illustrated in FIG. 14. As illustrated in FIG. 15B, the piezoelectric layer (1560) now includes a non-polarized portion (1562) corresponding to the position of the masked portion (1542) of the mask (1540) and a polarized portion (1564) corresponding to the position of the non-masked portion (1544) of the mask (1540).
그 다음, 단계 1450에서 압전 전기 재료가 전기 영동 재료에 본딩된다. 예를 들어, 압전 전기 층(1560)은 비극성 유체 및 하전 안료 입자를 함유하는 복수의 마이크로캡슐(도 15b에 도시되지 않음)을 포함하는 전기 영동 매질 층으로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 마이크로셀(1530)을 포함하는 전기 영동 매질 층이 도 11의 흐름도에 나타낸 것과 유사한 프로세스를 사용하여 압전 전기 층(1560) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 엠보싱가능한 마이크로셀 전구체 재료가 압전 전기 층(1560)에 적층될 수 있다. 적층 전에, 전구체 재료는, 예컨대 위에서 설명된 프라이머 재료 중 하나를 사용하여, 마이크로셀 프라이머로 처리되거나 코팅될 수 있다. 일부 예에서, 마이크로셀 프라이머는 열가소성 또는 열경화성 재료 또는 이들의 전구체, 예컨대 폴리우레탄, 다기능 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 예컨대 라우릴 메타크릴레이트, 비닐벤젠, 비닐에테르, 에폭사이드 또는 이들의 올리고머 또는 폴리머를 포함한다.Next, in step 1450, the piezoelectric material is bonded to the electrophoretic material. For example, the piezoelectric layer (1560) may be coated with an electrophoretic medium layer comprising a plurality of microcapsules (not shown in FIG. 15B) containing a non-polar fluid and charged pigment particles. Alternatively, an electrophoretic medium layer comprising microcells (1530) may be formed on the piezoelectric layer (1560) using a process similar to that shown in the flowchart of FIG. 11. For example, an embossable microcell precursor material may be laminated onto the piezoelectric layer (1560). Prior to lamination, the precursor material may be treated or coated with a microcell primer, such as using one of the primer materials described above. In some examples, the microcell primer comprises a thermoplastic or thermosetting material or a precursor thereof, such as a polyurethane, a multifunctional acrylate or methacrylate, such as lauryl methacrylate, vinylbenzene, vinyl ether, epoxide, or an oligomer or polymer thereof.
마이크로셀 전구체는 위에 기재된 기법을 사용하여 마이크로엠보싱되어 개방형 마이크로셀 구조물이 되며, 이후에 원하는 전기 영동 매질로 채워지고, 도 15c에 도시된 바와 같이 실링 층(1535)으로 밀봉되며, 도 15c는 도 14에 도시된 방법의 단계 1450의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1503)이다. 개방형 마이크로셀은 선택적으로, 마이크로셀(1530)이 원하는 전기 영동 매질로 채워지기 전에 기상 플라즈마 처리(1145)로 세정/활성화될 수 있다.The microcell precursor is microembossed using the technique described above to form an open microcell structure, which is then filled with a desired electrophoretic medium and sealed with a sealing layer (1535) as illustrated in FIG. 15C, which is a schematic cross-sectional view (1503) of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1450 of the method illustrated in FIG. 14. The open microcell may optionally be cleaned/activated with a vapor phase plasma treatment (1145) before the microcell (1530) is filled with the desired electrophoretic medium.
일부 실시예에서, 마이크로셀의 층(1530)은 두께가 8 내지 20 μm이고, 실링 층(1535)은 두께가 3 내지 10 μm이다. 일부 실시예에서, 마이크로셀의 층(1530)은 두께가 약 10 μm이고, 실링 층(1535)은 두께가 약 5 μm이다.In some embodiments, the layer of microcells (1530) has a thickness of 8 to 20 μm and the sealing layer (1535) has a thickness of 3 to 10 μm. In some embodiments, the layer of microcells (1530) has a thickness of about 10 μm and the sealing layer (1535) has a thickness of about 5 μm.
대안적인 실시예에서, 압전 전기 층(1560) 상에 마이크로셀을 형성하는 대신에, 도 15b에 도시된 것과 같은 압전 전기 층(1560)이, 위에 기재된 바와 같이 마이크로캡슐 또는 마이크로셀 기반의 전면 적층체 또는 FPL에 본딩되거나 적층된다.In an alternative embodiment, instead of forming microcells on the piezoelectric layer (1560), the piezoelectric layer (1560) as illustrated in FIG. 15b is bonded or laminated to a microcapsule or microcell based front laminate or FPL as described above.
단계 1460에서, 제2 전극, 즉 전극(1585)이 제2 기판, 즉 기판(1586) 상에 형성된다. 전극(1585)은 전극(1550) 및 기판(1555)과 관련하여 위에 기재된 프로세스 중 하나를 사용하여 기판(1586) 상에 형성될 수 있다. 하나의 예로서, 기판(1586)은 압전 전기 영동 필름의 제조를 용이하게 하기 위해 임시로 사용되는 릴리스 시트일 수 있고, 전극(1585)은 기판(1586) 상에 퇴적되는 투명 전도성 재료를 포함하는 접착제 또는 타이 층으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(1585)은 두께가 5 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 전극(1585)은 두께가 1 내지 3 μm이다.In step 1460, a second electrode, i.e., electrode (1585), is formed on a second substrate, i.e., substrate (1586). Electrode (1585) may be formed on substrate (1586) using one of the processes described above with respect to electrode (1550) and substrate (1555). As an example, substrate (1586) may be a release sheet temporarily used to facilitate the manufacture of a piezoelectric electrophoretic film, and electrode (1585) may be formed from an adhesive or tie layer comprising a transparent conductive material that is deposited on substrate (1586). In some embodiments, electrode (1585) has a thickness of less than 5 μm. In some embodiments, electrode (1585) has a thickness of 1 to 3 μm.
이어서, 단계 1470에서, 제2 기판 상에 퇴적된 전기 전도성 재료가 전기 영동 재료와 본딩된다. 예를 들어, 기판(1586) 및 전극(1585)이 마이크로셀(1530)의 실링 층(1535)에 적층되어 도 15d에 도시된 구조물을 형성할 수 있으며, 도 15d는는 도 14에 도시된 방법의 단계 1470의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1504)이다. 압전 전기 영동 필름에 전극(1585)(및 기판(1586))를 추가하여, 대상 물체에 본딩될 수 있는 압전 전기 영동 디스플레이를 형성한다. 예를 들어, 도 15d에 도시된 구조물은 2개의 릴리스 시트(예컨대, 기판(1550 및 1586)) 사이에 개재된 압전 전기 영동 디스플레이일 수 있다.Next, in step 1470, the electrically conductive material deposited on the second substrate is bonded to the electrophoretic material. For example, the substrate (1586) and the electrode (1585) may be laminated to the sealing layer (1535) of the microcell (1530) to form the structure illustrated in FIG. 15D, which is a schematic cross-sectional view (1504) of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1470 of the method illustrated in FIG. 14. By adding the electrode (1585) (and the substrate (1586)) to the piezoelectric electrophoretic film, a piezoelectric electrophoretic display that can be bonded to a target object is formed. For example, the structure illustrated in FIG. 15D may be a piezoelectric electrophoretic display sandwiched between two release sheets (e.g., substrates (1550) and (1586)).
도 14에 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 단계 1460 내지 1470은 다음 프로세스로 대체된다. 마이크로셀(1530)의 실링 층(1535)은 전극(1585)을 형성하기 위해 위에서 설명된 재료 중 하나 또는 PEDOT와 같은 전기 전도성 재료로 코팅될 수 있다. 후속하여, 아래에 기재되는 단계 1480에서 대상 물체에 압전 전기 영동 디스플레이를 본딩하기 위해 전극(1585)은 접착제 재료(예컨대, 열 밀봉 접착제("HSA", heat seal adhesive), 또는 위에서 설명된 재료 중 하나)로 코팅될 수 있다.In an alternative embodiment not shown in FIG. 14, steps 1460 to 1470 are replaced by the following process. The sealing layer (1535) of the microcell (1530) may be coated with one of the materials described above or an electrically conductive material such as PEDOT to form the electrode (1585). Subsequently, the electrode (1585) may be coated with an adhesive material (e.g., a heat seal adhesive (“HSA”) or one of the materials described above) to bond the piezoelectric electrophoretic display to the target object in step 1480 described below.
도 14로 돌아가면, 단계 1480에서, 압전 전기 영동 디스플레이는 대상 물체와 본딩될 수 있다. 예를 들어, 도 15d에 도시된 것과 같은 압전 전기 영동 디스플레이가 프로세싱되어 도 15e에 도시된 바와 같이 종이 또는 지폐와 같은 대상 물체(1588)에 부착될 수 있으며, 도 15e는 도 14에 도시된 방법의 단계 1480의 완료 후 대상 물체와 본딩된 압전 전기 영동 필름의 단면도(1505)이다.Returning to FIG. 14, at step 1480, the piezoelectric electrophoretic display can be bonded to a target object. For example, a piezoelectric electrophoretic display such as that illustrated in FIG. 15d can be processed and attached to a target object (1588) such as paper or banknotes, as illustrated in FIG. 15e, which is a cross-sectional view (1505) of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object after completion of step 1480 of the method illustrated in FIG. 14.
일부 실시예에서, 기판(1586)은 전극(1585)으로부터 박리되거나 제거되는 릴리스 시트이고, 전극(1585)은 핫 스탬핑(hot stamping) 프로세스를 사용하여 대상 물체(1588)의 표면에 본딩된다. 예를 들어, 대상 물체(1588)에 대하여 압전 전기 영동 디스플레이를 가압하는 롤-투-롤 핫 스탬핑 프로세스에서 압전 전기 영동 디스플레이 및/또는 대상 물체(1588)에 열과 압력이 가해질 수 있다. 기판(1586)을 박리한 후에 전극(1585) 상에 남겨진 접착제(도시되지 않음)가 열과 압력에 의해 활성화되고 압전 전기 영동 디스플레이를 대상 물체(1588)에 본딩한다.In some embodiments, the substrate (1586) is a release sheet that is peeled or removed from the electrode (1585), and the electrode (1585) is bonded to the surface of the target object (1588) using a hot stamping process. For example, heat and pressure may be applied to the piezoelectric electrophoretic display and/or the target object (1588) in a roll-to-roll hot stamping process that presses the piezoelectric electrophoretic display against the target object (1588). After peeling the substrate (1586), an adhesive (not shown) left on the electrode (1585) is activated by the heat and pressure, bonding the piezoelectric electrophoretic display to the target object (1588).
일부 실시예에서, 대상 물체(1588)에 압전 전기 영동 디스플레이를 본딩하기 위해 전극(1585)은 본딩 프로세스 동안 활성화되는 접착제 또는 타이 층으로부터 형성된다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이를 대상 물체(1588)에 본딩하기 위해 롤-투-롤 적층 프로세스가 사용된다.In some embodiments, the electrodes (1585) are formed from an adhesive or tie layer that is activated during the bonding process to bond the piezoelectric electrophoretic display to the target object (1588). In some embodiments, a roll-to-roll lamination process is used to bond the piezoelectric electrophoretic display to the target object (1588).
일부 실시예에서, 기판(1555) 및 기판(1586)은 릴리스 시트이고, 각각의 릴리스 시트를 제거하는 데 필요한 힘은 본딩 프로세스 동안 기판(1555) 전에 기판(1586)이 제거되는 것을 보장하도록 개별적으로 조정된다. 예를 들어, 기판(1555) 및 기판(1586)을 전극(1550) 및 전극(1585)에 각각 일시적으로 접착시키는 데 사용되는 접착제는, 압전 전기 영동 디스플레이로부터 기판(1586)을 박리하는 데 필요한 힘이 압전 전기 영동 디스플레이로부터 기판(1555)을 박리하는 데 필요한 힘보다 작도록, 제형되거나 선택될 수 있다.In some embodiments, the substrate (1555) and the substrate (1586) are release sheets, and the force required to remove each release sheet is individually adjusted to ensure that the substrate (1586) is removed before the substrate (1555) during the bonding process. For example, the adhesive used to temporarily bond the substrate (1555) and the substrate (1586) to the electrode (1550) and the electrode (1585), respectively, can be formulated or selected such that the force required to peel the substrate (1586) from the piezoelectric electrophoretic display is less than the force required to peel the substrate (1555) from the piezoelectric electrophoretic display.
도 15f는 도 14에 도시된 방법의 단계 1480의 완료 후 대상 물체와 본딩되고 보호 코팅으로 코팅된 압전 전기 영동 필름의 단면도(1506)이다. 도 15f에 예시된 바와 같이, 압전 전기 영동 디스플레이를 대상 물체(1588)에 본딩한 후에, 기판(1555)이 전극(1550)으로부터 박리 제거될 수 있고, 압전 전기 영동 디스플레이 및 압전 전기 영동 디스플레이가 본딩되는 대상 물체(1588)의 표면에 보호 코팅(1589)이 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 보호 코팅(1589)은 인쇄 프로세스를 사용하여 압전 전기 영동 디스플레이 및 대상 물체(1588)의 표면에 도포되는 래커(lacquer) 층이다. 보호 코팅(1589)을 위한 적합한 재료는 UV 경화성 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, UV 경화성 에폭사이드, 및 열 경화성 에폭사이드, 또는 압전 전기 영동 디스플레이 및 대상 물체(1588)를 밀봉하여 먼지를 차단하고 수분의 과도한 흡수를 피하기에 충분한 임의의 재료를 포함할 수 있다.FIG. 15F is a cross-sectional view (1506) of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object and coated with a protective coating after completion of step 1480 of the method illustrated in FIG. 14. As illustrated in FIG. 15F, after bonding the piezoelectric electrophoretic display to the target object (1588), the substrate (1555) may be peeled off from the electrodes (1550), and a protective coating (1589) may be applied to the surface of the piezoelectric electrophoretic display and the target object (1588) to which the piezoelectric electrophoretic display is bonded. In some embodiments, the protective coating (1589) is a lacquer layer applied to the surface of the piezoelectric electrophoretic display and the target object (1588) using a printing process. Suitable materials for the protective coating (1589) may include UV curable polyester acrylates, polyurethane acrylates, UV curable epoxides, and thermally curable epoxides, or any material sufficient to seal the piezoelectric electrophoretic display and object (1588) to block dust and avoid excessive absorption of moisture.
따라서, 도 14와 관련하여 기재된 프로세스는 종래의 디스플레이보다 훨씬 작은 두께를 갖는 압전 전기 영동 디스플레이를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라, 전체 두께를 크게 증가시키거나 실질적으로 눈에 띄지 않게 지폐 또는 화폐와 같은 대상 물체에 본딩될 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이의 총 두께는 50 μm 내지 100 μm일 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이의 총 두께는 25 μm 내지 50 μm일 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이의 총 두께는 25 μm 미만일 수 있다.Accordingly, the process described in connection with FIG. 14 can be used to create a piezoelectric electrophoretic display having a much smaller thickness than conventional displays, thereby significantly increasing the overall thickness or allowing it to be bonded to an object, such as a banknote or currency, with a substantially inconspicuous appearance. In some embodiments, the total thickness of the piezoelectric electrophoretic display can be from 50 μm to 100 μm. In some embodiments, the total thickness of the piezoelectric electrophoretic display can be from 25 μm to 50 μm. In some embodiments, the total thickness of the piezoelectric electrophoretic display can be less than 25 μm.
도 16은 본원에서 개시되는 발명 내용에 따라 제작된 압전 전기 영동 디스플레이(1601)의 부분 단면의 확대도(1600)를 도시한다. 디스플레이의 동작을 기술하기 위한 목적으로, 압전 전기 영동 디스플레이(1601)의 층들의 서브세트만 도시된다: 전극(1550), 비분극 부분(1562)과 분극 부분(1564)을 포함하는 압전 전기 층(1560), 마이크로셀(1530), 실링 층(1535), 및 제2 전극(1585). 확대도(1600)에서, 마이크로셀(1530) 및 실링 층(1535)은 전기 영동 층(1631)으로 표현된다.FIG. 16 illustrates an enlarged view (1600) of a partial cross-section of a piezoelectric electrophoretic display (1601) fabricated in accordance with the invention disclosed herein. For the purpose of illustrating the operation of the display, only a subset of the layers of the piezoelectric electrophoretic display (1601) are shown: an electrode (1550), a piezoelectric layer (1560) comprising a non-polarized portion (1562) and a polarized portion (1564), a microcell (1530), a sealing layer (1535), and a second electrode (1585). In the enlarged view (1600), the microcell (1530) and the sealing layer (1535) are represented as the electrophoretic layer (1631).
확대도(1600)는 비분극 부분(1562) 중 하나와 분극 부분(1564) 중 하나를 포함한다. 점선(1602)으로 표시된 바와 같이, 전기 영동 층(1631)의 제1 부분(1632)은 비분극 부분(1562) 위에 위치되고, 제2 부분(1634)은 분극 부분(1564) 위에 위치된다. 제1 부분(1632) 및 제2 부분(1634)은 각각, 포함하고 있는 전기 영동 층(1631)의 체적에 기초하는 전기 저항을 갖는다. 또한, 비분극 부분(1562)도 비분극 부분(1562)이 포함하고 있는 압전 전기 층(1560)의 체적에 기초하는 전기 저항을 갖는다. "+" 및 "-" 부호로 표기된 바와 같이, 예를 들어 압전 전기 재료에 대한 굽힘 또는 기계적 응력에 반응하여, 압전 전기 층(1560)의 분극 부분(1564)에 전압이 생성되었다.The enlarged view (1600) includes one of the non-polarized portions (1562) and one of the polarized portions (1564). As indicated by the dotted line (1602), a first portion (1632) of the electrophoretic layer (1631) is positioned over the non-polarized portion (1562), and a second portion (1634) is positioned over the polarized portion (1564). The first portion (1632) and the second portion (1634) each have an electrical resistance based on the volume of the electrophoretic layer (1631) they contain. Additionally, the non-polarized portion (1562) also has an electrical resistance based on the volume of the piezoelectric layer (1560) that the non-polarized portion (1562) contains. As indicated by the "+" and "-" signs, a voltage was generated at the polarized portion (1564) of the piezoelectric layer (1560) in response to, for example, bending or mechanical stress on the piezoelectric material.
도 17은 도 16에 도시된 확대된 단면의 예시적인 등가 회로(1700)를 예시한다. 도 16에 도시된 3개의 노드 또는 포인트, 즉 분극 부분(1564)에서의 'A', 전극(1585)에서의 'B', 및 전극(1550)에서의 'C'는 도 17의 등가 회로(1700)에 도시된 동일한 포인트에 대응한다. 저항 R1은 전기 영동 층(1631)의 제1 부분(1632)과 압전 전기 층(1560)의 비분극 부분(1562)의 전기 저항의 합에 대응한다. 저항 R2은 전기 영동 층(1631)의 제2 부분(1634)의 전기 저항에 대응한다.Fig. 17 illustrates an exemplary equivalent circuit (1700) of the enlarged cross-section shown in Fig. 16. Three nodes or points shown in Fig. 16, namely 'A' at the polarized portion (1564), 'B' at the electrode (1585), and 'C' at the electrode (1550), correspond to the same points shown in the equivalent circuit (1700) of Fig. 17. Resistance R 1 corresponds to the sum of the electrical resistances of the first portion (1632) of the electrophoretic layer (1631) and the non-polarized portion (1562) of the piezoelectric layer (1560). Resistance R 2 corresponds to the electrical resistance of the second portion (1634) of the electrophoretic layer (1631).
압전 전기 층(1560)의 분극 부분(1564)은 배터리로서 표현되고, 전압 VPZ는 포인트 A 및 C에 걸쳐 분극 부분(1564)에 의해 생성된 전압이다. 저항 R1 및 저항 R2은, 전기 영동 층(1631)의 일부 아래의 전압원의 존재로 층을 상이한 전기적 특성을 갖는 별개의 섹션들로(점선(1602)으로 표시된 바와 같이) 효과적으로 나누기 때문에, 직렬로 표현된다. 예를 들어, 전압 VPZ가 생성되었을 때 , 포인트 A에서의 전압 전위는 포인트 B 또는 C에서보다 높다. 종래의 전류 흐름 패러다임을 사용하면, 전류(1701)는 포인트 A로부터 저항 R1을 통해 포인트 B로, 그리고 포인트 B로부터 저항 R2를 통해 포인트 C로 흐른다. 이를 따라, 저항 R1에 걸쳐 생성된 전압은 저항 R2에 걸쳐 생성된 전압과는 극성이 반대이다. 사실상, 전기 영동 층의 별개의 부분들에 걸쳐 2개의 반대 전압이 직렬로 생성된다.The polarized portion (1564) of the piezoelectric layer (1560) is represented as a battery, and the voltage V PZ is the voltage generated by the polarized portion (1564) across points A and C. Resistors R 1 and R 2 are represented in series because the presence of a voltage source beneath part of the electrophoretic layer (1631) effectively divides the layer into distinct sections (as indicated by the dashed line (1602)) with different electrical properties. For example, when voltage V PZ is generated, the voltage potential at point A is higher than at points B or C. Using a conventional current flow paradigm, current (1701) flows from point A through resistor R 1 to point B, and from point B through resistor R 2 to point C. Accordingly, the voltage generated across resistor R 1 is opposite in polarity to the voltage generated across resistor R 2 . In effect, two opposing voltages are generated in series across separate portions of the electrophoretic layer.
따라서, 방법(1400)과 관련하여 기재된 바와 같이 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 것은 종래의 압전 전기 영동 디스플레이에 비해 이점을 제공한다. 예를 들어, 압전 전기 층을 선택적으로 폴링하는 것은 유리하게, 개별적으로 어드레싱가능한 픽셀 전극 매트릭스가 없는 경우에도 전기 영동 매질 내의 반대로 하전된 안료 입자들을 서로 반대 방향으로 구동하기 위한 개선된 수단을 제공한다. 따라서, 방법(1400)에 따라 생산된 압전 전기 영동 디스플레이는, 위에 기재된 효과로 인해 분극 영역과 비분극 영역 사이의 높은 명암비를 여전히 제공하면서, 종이 또는 지폐와 같은 얇은 로우프로파일 최종 제품에 통합될 때 내구성이 있고 실질적으로 눈에 띄지 않을 것을 요구하는 애플리케이션에 사용하기에 충분히 얇게 만들어질 수 있다. 또한, 이 실시예에서는, 압전 전기 층에 대해 단일 폴링 동작만 필요하다.Thus, fabricating a piezoelectric electrophoretic display as described in connection with method (1400) offers advantages over conventional piezoelectric electrophoretic displays. For example, selectively poling the piezoelectric layer advantageously provides an improved means for driving oppositely charged pigment particles within the electrophoretic medium in opposite directions, even in the absence of an individually addressable pixel electrode matrix. Thus, a piezoelectric electrophoretic display produced according to method (1400) can be made thin enough for use in applications that require durability and being substantially unobtrusive when integrated into a thin, low-profile end product, such as paper or banknotes, while still providing a high contrast ratio between polarized and non-polarized regions due to the effects described above. Furthermore, in this embodiment, only a single poling operation is required for the piezoelectric layer.
도 18은 고대비 압전 전기 영동 필름 및 압전 전기 영동 디스플레이를 생성하기 위한 방법(1800)의 단계들을 상세히 나타낸 흐름도이다. 방법(1800)은 롤-투-롤 제조 프로세스를 사용하여 압전 전기 영동 필름을 생성하도록 최적화되었다.Figure 18 is a flowchart detailing the steps of a method (1800) for producing a high-contrast piezoelectric electrophoretic film and a piezoelectric electrophoretic display. The method (1800) is optimized to produce piezoelectric electrophoretic films using a roll-to-roll manufacturing process.
방법(1800)은 도 19a 내지 도 19g를 참조하여 기재된다. 이해를 용이하게 하기 위해, 가능하다면, 도 15a 내지 도 15f에 도시된 요소에 대응하거나 또는 이와 기능이 유사한 요소를 지칭하도록, 동일하거나 유사한 참조 번호 및 명칭이 도 19a 내지 도 19g에서 사용되었다. 그러나, 당해 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 본원에서의 기재에 기초하여 각 실시예의 요소들이 반드시 조성 및 구조가 서로 동일해야 하는 것은 아니며 하나의 실시예를 참조하여 개시된 요소가 특정 인용 없이도 다른 실시예에 대해 유리하게 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.The method (1800) is described with reference to FIGS. 19A through 19G. To facilitate understanding, the same or similar reference numerals and designations have been used in FIGS. 19A through 19G to designate elements that correspond to or are functionally similar to those illustrated in FIGS. 15A through 15F, where possible. However, those skilled in the art will appreciate that the elements of the embodiments described herein are not necessarily identical in composition and structure, and that elements disclosed with reference to one embodiment may be advantageously utilized in other embodiments without specific citation.
방법(1800)은, 임시 기판(1965) 상에 압전 전기 재료를 퇴적함으로써 임시 기판(1965) 상에 압전 전기 층(1960)이 형성되는 단계 1810에서 시작된다. 예를 들어, 임시 기판(1965)은, 위에 기재된 바와 같이 스핀 코팅 프로세스 또는 캐스팅(예컨대, 슬롯 다이 코팅)을 사용하여, 예컨대, PVDF와 같은, 위에서 기재된 것들로부터 선택되는 압전 전기 재료의 얇은 필름으로 코팅될 수 있다. 임시 기판(1965)은 압전 전기 영동 필름의 제작을 용이하게 하기 위해 임시로 사용되는 릴리스 시트일 수 있다. 일부 실시예에서, 임시 기판(1965)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 종이 및 이들의 적층 또는 클래딩 필름으로 구성된 그룹에서 선택된 재료로 형성될 수 있는 릴리스 시트이다. 이형 특성을 개선하기 위해 실리콘 릴리스 코팅이 또한 임시 기판(1965) 상에 적용될 수 있다. 도 19a는 방법(1800)의 단계 1810에서의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1901)이다.The method (1800) begins at step 1810, where a piezoelectric layer (1960) is formed on a temporary substrate (1965) by depositing a piezoelectric material on the temporary substrate (1965). For example, the temporary substrate (1965) can be coated with a thin film of a piezoelectric material selected from those described above, such as PVDF, using a spin coating process or casting (e.g., slot die coating) as described above. The temporary substrate (1965) can be a release sheet temporarily used to facilitate the fabrication of the piezoelectric electrophoretic film. In some embodiments, the temporary substrate (1965) is a release sheet formed of a material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyethylene (PE), polypropylene (PP), paper, and laminated or cladded films thereof. A silicone release coating can also be applied on the temporary substrate (1965) to improve release properties. FIG. 19a is a schematic cross-sectional view (1901) of a piezoelectric electrophoretic film in step 1810 of the method (1800).
일부 실시예에서, 임시 기판(1965) 상에 압전 전기 층(1960)을 형성하기 위해 인쇄, 스프레잉, 또는 그라비어 코팅과 같은 필름 퇴적 프로세스가 사용된다. 일부 실시예에서, 결과적인 압전 전기 층(1960)은 두께가 10 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 결과적인 압전 전기 층(1960)은 두께가 약 3 μm이다.In some embodiments, a film deposition process, such as printing, spraying, or gravure coating, is used to form the piezoelectric layer (1960) on the temporary substrate (1965). In some embodiments, the resulting piezoelectric layer (1960) has a thickness of less than 10 μm. In some embodiments, the resulting piezoelectric layer (1960) has a thickness of about 3 μm.
단계 1820에서, 압전 재료는 제1 기판 상에 코팅되어 있는 전기 전도성 재료와 본딩된다. 예를 들어, 임시 기판(1965)이 압전 전기 층(1960)으로부터 박리될 수 있고, 압전 전기 층(1960)은 제1 기판, 즉 기판(1955) 상에 형성되어 있는 제1 전극, 즉 전극(1950) 상에 적층될 수 있다. 전극(1950)은 전극(1550) 및 기판(1555)과 관련하여 위에 기재된 프로세스 중 하나를 사용하여 기판(1955) 상에 형성될 수 있다. 하나의 예로서, 기판(1955)은 압전 전기 영동 필름의 제작을 용이하게 하기 위해 임시로 사용되는 릴리스 시트일 수 있고, 전극(1950)은 기판(1955) 상에 퇴적되는 투명 전도성 재료를 포함하는 접착제 또는 타이 층으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(1950)은 두께가 5 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 전극(1950)은 두께가 1 내지 3 μm이다.In step 1820, the piezoelectric material is bonded to an electrically conductive material coated on a first substrate. For example, a temporary substrate (1965) may be peeled from the piezoelectric layer (1960), and the piezoelectric layer (1960) may be laminated on a first electrode, i.e., electrode (1950), formed on the first substrate, i.e., substrate (1955). The electrode (1950) may be formed on the substrate (1955) using one of the processes described above with respect to the electrode (1550) and the substrate (1555). As an example, the substrate (1955) may be a release sheet temporarily used to facilitate fabrication of the piezoelectric electrophoretic film, and the electrode (1950) may be formed from an adhesive or tie layer comprising a transparent conductive material that is deposited on the substrate (1955). In some embodiments, the electrode (1950) has a thickness of less than 5 μm. In some embodiments, the electrode (1950) has a thickness of 1 to 3 μm.
도 18에 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 단계 1810 및 1820은 다음 프로세스로 대체된다. 임시 기판(1965)을 사용하는 대신에, 전극(1950)을 형성하기 위해 기판(1955)이 전기 전도성 재료(예컨대, 위에서 설명된 재료 중 하나)로 코팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(1950)을 형성하기 위해, 접착제 또는 타이 층이 기판(1955) 상에 퇴적되고, PEDOT와 같은 전도성 폴리머가 타이 층 위에 퇴적된다. 전극(1950)을 형성한 후에, 압전 전기 재료가 전극(1950)과 본딩되어 압전 전기 층(1960)을 형성한다. 예를 들어, 압전 전기 재료는 위에 기재된 바와 같이 전극(1950) 상에 코팅될 수 있다.In an alternative embodiment not shown in FIG. 18, steps 1810 and 1820 are replaced by the following process. Instead of using a temporary substrate (1965), the substrate (1955) can be coated with an electrically conductive material (e.g., one of the materials described above) to form the electrode (1950). In some embodiments, to form the electrode (1950), an adhesive or tie layer is deposited on the substrate (1955), and a conductive polymer, such as PEDOT, is deposited over the tie layer. After forming the electrode (1950), a piezoelectric material is bonded to the electrode (1950) to form a piezoelectric layer (1960). For example, the piezoelectric material can be coated on the electrode (1950) as described above.
도 18로 돌아가면, 압전 전기 층(1960)이 전극(1950)에 본딩된 후, 단계 1830에 나타낸 바와 같이, 압전 전기 층(1960)에 마스크(1940)가 적용된다. 위에 기재된 실시예에서와 같이, 마스크(1940)는 압전 전기 층(1960)을 폴링하기 위해 사용되는 고전압 코로나 방전(1933)으로부터 압전 전기 층(1960)의 영역들을 차폐하거나 절연시키는 데 사용될 수 있다. 이는 압전 전기 층(1960)이 이미지, 텍스트 및 다른 정보(예컨대, 기계 판독가능 코드)로 패터닝될 수 있도록 한다. 마스크(1940)는 적어도 국부화된 5 kV 필드를 견디기에 충분한 유전체 강도를 갖는 재료로 제작될 수 있다. 일부 실시예에서, 마스크(1940)는 롤-투-롤 프로세스에 적용될 수 있는 일회용 재료로 형성된다. 예를 들어, 마스크(1940)는 압전 전기 층(1960)에 본딩하기 위해 하나의 표면에 감압 접착제가 도포되어 있는 전기 절연지와 같은 종이로 형성될 수 있다. 대안적으로, 마스크(1940)는 스크린 인쇄 프로세스 또는 회전 롤러와 유사한 롤-투-롤 병진 스테이지에 통합되는 전하 흡수 또는 전하 차단 재료로 만들어진 재사용 가능한 고정물일 수 있다.Returning to FIG. 18, after the piezoelectric layer (1960) is bonded to the electrode (1950), a mask (1940) is applied to the piezoelectric layer (1960), as shown in step 1830. As in the embodiments described above, the mask (1940) may be used to shield or insulate regions of the piezoelectric layer (1960) from the high voltage corona discharge (1933) used to poll the piezoelectric layer (1960). This allows the piezoelectric layer (1960) to be patterned with images, text, and other information (e.g., machine readable code). The mask (1940) may be fabricated from a material having sufficient dielectric strength to withstand at least a localized 5 kV field. In some embodiments, the mask (1940) is formed from a disposable material that can be applied in a roll-to-roll process. For example, the mask (1940) may be formed of paper, such as electrically insulating paper, having a pressure-sensitive adhesive applied to one surface for bonding to the piezoelectric layer (1960). Alternatively, the mask (1940) may be a reusable fixture made of a charge-absorbing or charge-blocking material that is integrated into a screen printing process or a roll-to-roll translational stage similar to a rotating roller.
도 19b는 도 18에 도시된 방법의 단계 1830에서의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1902)이다. 도 19b에 도시된 바와 같이, 마스크(1940)는 고전압 코로나 방전(1933)으로부터 압전 전기 층(1960)의 대응하는 영역을 차폐하거나 절연시키는 마스킹 부분(1942), 및 마스크(1940)가 압전 전기 층(1960)을 덮지 않는 영역에서 압전 전기 층(1960)의 대응하는 영역이 폴링될 수 있도록 하는 비-마스킹 부분(1944)을 포함한다.FIG. 19B is a schematic cross-sectional view (1902) of the piezoelectric electrophoretic film at step 1830 of the method illustrated in FIG. 18. As illustrated in FIG. 19B, the mask (1940) includes a masking portion (1942) that shields or insulates a corresponding region of the piezoelectric layer (1960) from a high voltage corona discharge (1933), and a non-masking portion (1944) that allows a corresponding region of the piezoelectric layer (1960) to be polled in an area where the mask (1940) does not cover the piezoelectric layer (1960).
이어서, 단계 1840에서 압전 전기 재료가 분극되거나 폴링된다. 예를 들어, 위에서 설명된 고전압 코로나 방전(예컨대, 고전압 코로나 방전(1933)) 또는 다른 적합한 전기장이 사용되어, 압전 전기 층(1960)의 마스킹되지 않은 부분을 제1 방향으로 분극시키면서 마스킹된 부분을 분극되지 않은 채로 남길 수 있다. 종이와 같은 일회용 재료가 마스크에 사용되었다면, 마스크는 압전 전기 층(1960)으로부터 제거된다.Next, in step 1840, the piezoelectric material is polarized or polarized. For example, a high voltage corona discharge (e.g., high voltage corona discharge (1933)) as described above or another suitable electric field may be used to polarize the unmasked portion of the piezoelectric layer (1960) in the first direction while leaving the masked portion unpolarized. If a disposable material, such as paper, was used for the mask, the mask is removed from the piezoelectric layer (1960).
도 19c는 도 18에 도시된 방법의 단계 1840의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1903)이다. 도 19c에 도시된 바와 같이, 압전 전기 층(1960)은 이제 마스크(1940)의 마스킹 부분(1942)의 위치에 대응하는 비분극 부분(1962) 및 마스크(1940)의 비-마스킹 부분(1944)의 위치에 대응하는 분극 부분(1964)을 포함한다.FIG. 19C is a schematic cross-sectional view (1903) of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1840 of the method illustrated in FIG. 18. As illustrated in FIG. 19C, the piezoelectric layer (1960) now includes a non-polarized portion (1962) corresponding to the position of the masked portion (1942) of the mask (1940) and a polarized portion (1964) corresponding to the position of the non-masked portion (1944) of the mask (1940).
단계 1850에서, 기판 상에, 예컨대 위에 기재된 것들로부터 선택된 전기 전도성 재료를 퇴적함으로써, 제2 전극, 즉 전극(1985)이 제2 기판, 즉 기판(1986) 상에 형성된다. 전극(1985)은 전극(1550) 및 기판(1555)과 관련하여 위에 기재된 프로세스 중 하나를 사용하여 기판(1986) 상에 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 전극(1985)을 형성하기 위해, 접착제 또는 타이 층이 기판(1986) 상에 퇴적되고, PEDOT와 같은 전도성 폴리머가 타이 층 위에 퇴적된다. 일부 실시예에서, 전극(1985)은 두께가 5 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 전극(1985)은 두께가 1 내지 3 μm이다.In step 1850, a second electrode, i.e., electrode (1985), is formed on a second substrate, i.e., substrate (1986), by depositing an electrically conductive material, such as those described above, on the substrate. Electrode (1985) may be formed on substrate (1986) using any of the processes described above with respect to electrode (1550) and substrate (1555). In one example, to form electrode (1985), an adhesive or tie layer is deposited on substrate (1986), and a conductive polymer, such as PEDOT, is deposited on the tie layer. In some embodiments, electrode (1985) has a thickness of less than 5 μm. In some embodiments, electrode (1985) has a thickness of 1 to 3 μm.
이어서, 단계 1860에서 압전 전기 재료가 전기 전도성 재료에 본딩된다. 예를 들어, 전극(1985)은 비극성 유체 및 하전 안료 입자를 함유하는 복수의 마이크로캡슐(도 19d에 도시되지 않음)을 포함하는 전기 영동 매질 층으로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 마이크로셀(1930)을 포함하는 전기 영동 매질 층이 도 11의 흐름도에 나타낸 것과 유사한 프로세스를 사용하여 전극(1985) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 엠보싱가능한 마이크로셀 전구체 재료가 전극(1985)에 적층될 수 있다. 적층 전에, 전구체 재료는, 예컨대 위에서 설명된 프라이머 재료 중 하나를 사용하여, 프라이머로 처리될 수 있다. 마이크로셀 전구체는 위에 기재된 기법을 사용하여 마이크로엠보싱되어 개방형 마이크로셀 구조물이 되며, 이후에 원하는 전기 영동 매질로 채워지고, 도 19d에 도시된 바와 같은 실링 층(1935)으로 밀봉되며, 도 19d는 도 18에 도시된 방법의 단계 1850 및 1860의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1904)이다. 개방형 마이크로셀은 선택적으로, 마이크로셀(1930)이 원하는 전기 영동 매질로 채워지기 전에 기상 플라즈마 처리로 세정/활성화될 수 있다.Next, in step 1860, the piezoelectric material is bonded to the electrically conductive material. For example, the electrode (1985) may be coated with an electrophoretic medium layer comprising a plurality of microcapsules (not shown in FIG. 19D) containing a non-polar fluid and charged pigment particles. Alternatively, an electrophoretic medium layer comprising microcells (1930) may be formed on the electrode (1985) using a process similar to that shown in the flow chart of FIG. 11. For example, an embossable microcell precursor material may be laminated to the electrode (1985). Prior to lamination, the precursor material may be treated with a primer, such as using one of the primer materials described above. A microcell precursor is microembossed using the technique described above to form an open microcell structure, which is then filled with a desired electrophoretic medium and sealed with a sealing layer (1935) as illustrated in FIG. 19D, which is a schematic cross-sectional view (1904) of the piezoelectric electrophoretic film after completion of steps 1850 and 1860 of the method illustrated in FIG. 18. The open microcell may optionally be cleaned/activated by vapor phase plasma treatment prior to the microcell (1930) being filled with the desired electrophoretic medium.
일부 실시예에서, 마이크로셀의 층(1930)은 두께가 8 내지 20 μm이고, 실링 층(1935)은 두께가 3 내지 10 μm이다. 일부 실시예에서, 마이크로셀의 층(1930)은 두께가 약 10 μm이고, 실링 층(1535)은 두께가 약 5 μm이다.In some embodiments, the layer of microcells (1930) has a thickness of 8 to 20 μm and the sealing layer (1935) has a thickness of 3 to 10 μm. In some embodiments, the layer of microcells (1930) has a thickness of about 10 μm and the sealing layer (1935) has a thickness of about 5 μm.
대안적인 실시예에서, 전극(1985) 상에 마이크로셀을 형성하는 대신에, 도 19d에 도시된 것과 같은 전극(1985)이, 위에 기재된 바와 같이 마이크로캡슐 또는 마이크로셀 기반의 전면 적층체 또는 "FPL"에 본딩되거나 적층된다.In an alternative embodiment, instead of forming microcells on the electrode (1985), the electrode (1985) as shown in FIG. 19d is bonded or laminated to a microcapsule or microcell based front layer or "FPL" as described above.
이어서, 단계 1870에서, 제1 기판 상에 퇴적된 압전 전기 재료가 전기 영동 재료와 본딩된다. 예를 들어, 압전 전기 층(1960)이 마이크로셀(1930)의 실링 층(1935)에 적층되어 도 19e에 도시된 구조물을 형성할 수 있으며, 도 19e는 도 18에 도시된 방법의 단계 1870의 완료 후의 압전 전기 영동 필름의 개략적인 단면도(1905)이다. 일부 실시예에서, 압전 전기 층(1960)은 접착제 층(도 19e에 도시되지 않음)을 이용해 실링 층(1935)에 결합될 수 있다.Next, in step 1870, the piezoelectric material deposited on the first substrate is bonded to the electrophoretic material. For example, the piezoelectric layer (1960) may be laminated to the sealing layer (1935) of the microcell (1930) to form the structure illustrated in FIG. 19E, which is a schematic cross-sectional view (1905) of the piezoelectric electrophoretic film after completion of step 1870 of the method illustrated in FIG. 18. In some embodiments, the piezoelectric layer (1960) may be bonded to the sealing layer (1935) using an adhesive layer (not illustrated in FIG. 19E).
압전 전기 영동 필름에 전극(1550)(및 기판(1555))을 갖는 압전 전기 층(1960)을 추가하여, 대상 물체에 본딩될 수 있는 압전 전기 영동 디스플레이를 형성한다. 예를 들어, 도 19e에 도시된 구조물은 2개의 릴리스 시트(예컨대, 기판(1950 및 1986)) 사이에 개재된 압전 전기 영동 디스플레이일 수 있다.A piezoelectric layer (1960) having electrodes (1550) (and a substrate (1555)) is added to a piezoelectric electrophoretic film to form a piezoelectric electrophoretic display that can be bonded to a target object. For example, the structure illustrated in FIG. 19E may be a piezoelectric electrophoretic display sandwiched between two release sheets (e.g., substrates (1950 and 1986)).
단계 1880에서, 압전 전기 영동 디스플레이가 대상 물체와 본딩될 수 있다. 예를 들어, 도 19e에 도시된 것과 같은 압전 전기 영동 디스플레이가 프로세싱되어, 도 19f에 도시된 바와 같이, 종이 또는 지폐와 같은 대상 물체(1988)에 부착될 수 있으며, 도 19f는 도 18에 나타낸 방법에 따라 대상 물체와 본딩된 압전 전기 영동 필름의 단면도(1906)이다.At step 1880, the piezoelectric electrophoretic display may be bonded to a target object. For example, a piezoelectric electrophoretic display such as that illustrated in FIG. 19e may be processed and attached to a target object (1988), such as paper or banknotes, as illustrated in FIG. 19f, which is a cross-sectional view (1906) of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object according to the method illustrated in FIG. 18.
일부 실시예에서, 기판(1986)은 전극(1985)으로부터 박리되거나 제거되는 릴리스 시트이고, 전극(1985)은 위에 기재된 바와 같은 핫 스탬핑 프로세스를 사용하여 대상 물체(1988)의 표면에 본딩된다.In some embodiments, the substrate (1986) is a release sheet that is peeled or removed from the electrode (1985), and the electrode (1985) is bonded to the surface of the target object (1988) using a hot stamping process as described above.
일부 실시예에서, 대상 물체(1988)에 압전 전기 영동 디스플레이를 본딩하기 위해 전극(1985)은 본딩 프로세스 동안 활성화되는 접착제 또는 타이 층으로부터 형성된다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이를 대상 물체(1988)에 본딩하기 위해 롤-투-롤 적층 프로세스가 사용된다.In some embodiments, the electrodes (1985) are formed from an adhesive or tie layer that is activated during the bonding process to bond the piezoelectric electrophoretic display to the target object (1988). In some embodiments, a roll-to-roll lamination process is used to bond the piezoelectric electrophoretic display to the target object (1988).
일부 실시예에서, 기판(1955) 및 기판(1986)은 릴리스 시트이고, 각각의 릴리스 시트를 제거하는 데 필요한 힘은 본딩 프로세스 동안 기판(1955) 전에 기판(1986)이 제거되는 것을 보장하도록 개별적으로 조정된다. 예를 들어, 기판(1955) 및 기판(1986)을 전극(1950) 및 전극(1985)에 각각 일시적으로 접착시키는 데 사용되는 접착제는, 압전 전기 영동 디스플레이로부터 기판(1986)을 박리하는 데 필요한 힘이 압전 전기 영동 디스플레이로부터 기판(1955)을 박리하는 데 필요한 힘보다 작도록, 제형되거나 선택될 수 있다.In some embodiments, the substrate (1955) and the substrate (1986) are release sheets, and the force required to remove each release sheet is individually adjusted to ensure that the substrate (1986) is removed before the substrate (1955) during the bonding process. For example, the adhesive used to temporarily bond the substrate (1955) and the substrate (1986) to the electrode (1950) and the electrode (1985), respectively, can be formulated or selected such that the force required to peel the substrate (1986) from the piezoelectric electrophoretic display is less than the force required to peel the substrate (1955) from the piezoelectric electrophoretic display.
도 19g는 도 18에 도시된 방법의 단계 1880의 완료 후 대상 물체와 본딩되고 보호 코팅으로 코팅된 압전 전기 영동 필름의 단면도(1907)이다. 도 19g에 예시된 바와 같이, 압전 전기 영동 디스플레이를 대상 물체(1988)에 본딩한 후에, 기판(1955)이 전극(1950)으로부터 박리 제거될 수 있고, 위에 기재된 바와 같이, 압전 전기 영동 디스플레이 및 압전 전기 영동 디스플레이가 본딩되는 대상 물체(1988)의 표면에 보호 코팅(1989)이 적용될 수 있다.FIG. 19g is a cross-sectional view (1907) of a piezoelectric electrophoretic film bonded to a target object and coated with a protective coating after completion of step 1880 of the method illustrated in FIG. 18. As illustrated in FIG. 19g, after bonding the piezoelectric electrophoretic display to the target object (1988), the substrate (1955) can be peeled off from the electrodes (1950), and a protective coating (1989) can be applied to the surface of the piezoelectric electrophoretic display and the target object (1988) to which the piezoelectric electrophoretic display is bonded, as described above.
따라서, 도 18과 관련하여 기재된 프로세스는 종래의 디스플레이보다 훨씬 작은 두께를 갖는 압전 전기 영동 디스플레이를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라, 전체 두께를 크게 증가시키거나 실질적으로 눈에 띄지 않게 지폐 또는 화폐와 같은 대상 물체에 본딩될 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이의 총 두께는 50 μm 내지 100 μm일 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이의 총 두께는 25 μm 내지 50 μm일 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 전기 영동 디스플레이의 총 두께는 25 μm 미만일 수 있다. 따라서, 방법(1800)을 사용하여 생성된 결과적인 압전 전기 영동 디스플레이는 위에 기재된 방법(1400)을 사용하여 생성된 압전 전기 영동 디스플레이와 실질적으로 유사한 이점 및 장점을 제공한다.Accordingly, the process described in connection with FIG. 18 can be used to create a piezoelectric electrophoretic display having a much smaller thickness than conventional displays, thereby significantly increasing the overall thickness or allowing it to be bonded to an object, such as a banknote or currency, without being noticeable. In some embodiments, the total thickness of the piezoelectric electrophoretic display can be from 50 μm to 100 μm. In some embodiments, the total thickness of the piezoelectric electrophoretic display can be from 25 μm to 50 μm. In some embodiments, the total thickness of the piezoelectric electrophoretic display can be less than 25 μm. Therefore, the resulting piezoelectric electrophoretic display created using the method (1800) provides substantially similar advantages and benefits to the piezoelectric electrophoretic display created using the method (1400) described above.
당해 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 방법(1400) 및 방법(1800)의 단계들은 본원에서 단계들이 제시되었던 정확한 순서대로 수행될 필요가 없다는 것을 알 것이다. 하나의 예로서, 방법(1800)의 단계 1810 내지 1840은 반드시 단계 1850 및 단계 1860 전에 일어날 필요는 없다.Those skilled in the art will appreciate that the steps of method (1400) and method (1800) need not be performed in the exact order in which they are presented herein. For example, steps 1810 to 1840 of method (1800) need not necessarily occur before steps 1850 and 1860.
본원에 기재되는 압전 전기 영동 필름 및 압전 전기 영동 디스플레이는 보안 마커 또는 인증 라벨을 생성하기 위한 다른 공지된 기법과 조합될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이는 압전 전기 필름이 조작될 때 광학 특성이 변하지 않는 반투명 오버레이를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 웃는 얼굴 오버레이는 압전 전기 영동 디스플레이로부터 구성된 눈을 포함할 수 있으며, 그리하여 층상 재료가 휘어질 때 눈이 깜빡이는 것처럼 보이도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 단색(예컨대, 흰색) 배경 상에 이미지 또는 형상이 인쇄되거나 적층될 수 있고, 미리 배열된 패턴을 보려면 압전 전기 영동 필름을 통해 보아야 한다. 따라서, 사용되지 않을 때에는 사용자가 단색만 볼 수 있는데, 즉, 인쇄된 이미지 또는 형상은 숨겨질 것이다. 그러나, 디바이스가 조작될 때 인쇄된 이미지 또는 형상이 디스플레이될 것이다. 또한, 대상 제품(예컨대, 지폐)에 포함된 별개의 광 투과성 폴리머 필름에 압전 전기 영동 필름 또는 압전 전기 영동 디스플레이를 부착하여, 대상 제품을 광원에 비추고 조작될 때에만 압전 전기 층 내의 패턴을 볼 수 있도록 하는 것도 가능하다.It should be noted that the piezoelectric electrophoretic films and piezoelectric electrophoretic displays described herein can be combined with other known techniques for creating security markers or authentication labels. For example, the piezoelectric electrophoretic films or piezoelectric electrophoretic displays may further include a translucent overlay whose optical properties do not change when the piezoelectric electrophoretic film is manipulated. For example, a smiley face overlay may include eyes formed from the piezoelectric electrophoretic display, such that the eyes appear to blink when the layered material is flexed. In some embodiments, an image or shape may be printed or laminated onto a monochrome (e.g., white) background, and the pre-arranged pattern must be viewed through the piezoelectric electrophoretic film. Thus, when the device is not in use, the user will only see the monochrome, i.e., the printed image or shape will be hidden. However, when the device is manipulated, the printed image or shape will be displayed. Additionally, it is also possible to attach a piezoelectric film or piezoelectric display to a separate light-transmitting polymer film included in the target product (e.g., banknote), so that the pattern within the piezoelectric layer becomes visible only when the target product is illuminated by a light source and manipulated.
도 20은 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 다른 예시적인 압전 전기 영동 디스플레이(2000)의 개략적인 단면도를 예시한다. 디스플레이(2000)는 전기 영동 재료의 층(2004) 내의 하전 안료 입자들을 구동하기에 충분한 전압 전위를 생성하기 위해 압전 전기 재료(2002)를 사용한다. 디스플레이(2000)는 전기 영동 재료 층(2004)의 제1 표면과 오버랩되거나 이를 덮는 제1 전극, 즉 전극(2006)을 포함한다. 디스플레이(2000)는, 도 20에서 표면 영역(2020)으로 표기된 바와 같은, 전기 영동 재료 층(2004)의 제2 표면의 제1 부분과 오버랩되거나 이를 덮는 압전 전기 재료(2002)를 더 포함한다. 제2 전극, 즉 전극(2008)은, 압전 전기 재료(2002) 전체 및 도 20에서 표면 영역(2021)으로 표기된 바와 같은 전기 영동 재료 층(2004)의 제2 표면의 제2 부분과 오버랩된다.FIG. 20 illustrates a schematic cross-sectional view of another exemplary piezoelectric electrophoretic display (2000) in accordance with the present disclosure. The display (2000) uses a piezoelectric material (2002) to generate a voltage potential sufficient to drive charged pigment particles within a layer (2004) of the electrophoretic material. The display (2000) includes a first electrode, i.e., electrode (2006), overlapping or covering a first surface of the layer of electrophoretic material (2004). The display (2000) further includes a piezoelectric material (2002) overlapping or covering a first portion of a second surface of the layer of electrophoretic material (2004), as indicated in FIG. 20 as a surface area (2020). The second electrode, i.e., electrode (2008), overlaps the entire piezoelectric material (2002) and a second portion of the second surface of the electrophoretic material layer (2004), as indicated by surface area (2021) in FIG. 20.
압전 전기 재료(2002)는 적층 프로세스를 사용하여 전기 영동 재료 층(2004)의 표면 영역(2020)에 결합되는 압전 전기 필름일 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 전기 재료(2002)는 전기 영동 재료 층(2004) 상에 압전 전기 재료를 퇴적함으로써 형성된다. 예를 들어, 전기 영동 재료 층(2004)의 표면 영역(2020)은 스핀 코팅 프로세스 또는 캐스팅(예컨대, 슬롯 다이 코팅)을 사용하여 PVDF와 같은 압전 전기 재료의 얇은 필름으로 코팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 영동 재료 층(2004) 상에 압전 전기 재료(2002)를 형성하기 위해 인쇄, 스프레잉, 또는 그라비어 코팅과 같은 필름 퇴적 프로세스가 사용된다. 일부 실시예에서, 결과적인 압전 전기 재료(2002)는 두께가 10 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 결과적인 압전 전기 재료(2002)는 두께가 약 3 μm이다.The piezoelectric material (2002) may be a piezoelectric film that is bonded to the surface area (2020) of the electrophoretic material layer (2004) using a lamination process. In some embodiments, the piezoelectric material (2002) is formed by depositing the piezoelectric material on the electrophoretic material layer (2004). For example, the surface area (2020) of the electrophoretic material layer (2004) may be coated with a thin film of the piezoelectric material, such as PVDF, using a spin coating process or casting (e.g., slot die coating). In some embodiments, a film deposition process, such as printing, spraying, or gravure coating, is used to form the piezoelectric material (2002) on the electrophoretic material layer (2004). In some embodiments, the resulting piezoelectric material (2002) has a thickness of less than 10 μm. In some embodiments, the resulting piezoelectric material (2002) has a thickness of about 3 μm.
전극(2008)은 압전 전기 재료(2002) 및 전기 영동 재료 층(2004)의 표면 영역(2021)과 오버랩되거나 또는 이를 덮는다. 전극(2008)은 압전 전기 재료(2002) 및 전기 영동 재료 층(2004)의 표면 영역(2021) 위에 도포되는 전도성 접착 재료(예컨대, 구리 테이프)일 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(2008)은 구리, 은, 금, 또는 알루미늄 필름 또는 포일과 같은 금속 필름이며, 이는 중합체 필름과 같은 가요성 광 투과성 기판(도시되지 않음)에 본딩된다. 일부 실시예에서, 전극(2008)은 전도성 금속 산화물, 전도성 폴리머 및/또는 다른 적합한 전도성 제재를 포함하는 투명 전도성 재료(예컨대, 제1 전기 전도성 접착제)를 포함하는 접착제 또는 타이 층이며, 이는 기판 상에 코팅된다. 예를 들어, 전기 전도성 재료의 얇은 층이 폴리머 기판(예컨대, PET)과 같은 적합한 기판 상에 직접 퇴적(예컨대, 스퍼터링, 증착)될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(2008)은 두께가 5 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 전극(2008)은 두께가 1 내지 3 μm이다. 일부 실시예에서, 전극(2008)은 두께가 1 μm 미만이다.The electrode (2008) overlaps or covers the surface area (2021) of the piezoelectric material (2002) and the electrophoretic material layer (2004). The electrode (2008) may be a conductive adhesive material (e.g., copper tape) applied over the surface area (2021) of the piezoelectric material (2002) and the electrophoretic material layer (2004). In some embodiments, the electrode (2008) is a metal film, such as a copper, silver, gold, or aluminum film or foil, which is bonded to a flexible, optically transparent substrate (not shown), such as a polymer film. In some embodiments, the electrode (2008) is an adhesive or tie layer comprising a transparent conductive material (e.g., a first electrically conductive adhesive) comprising a conductive metal oxide, a conductive polymer, and/or other suitable conductive agents, which is coated on the substrate. For example, a thin layer of electrically conductive material may be directly deposited (e.g., sputtered, vapor-deposited) onto a suitable substrate, such as a polymer substrate (e.g., PET). In some embodiments, the electrode (2008) has a thickness of less than 5 μm. In some embodiments, the electrode (2008) has a thickness of 1 to 3 μm. In some embodiments, the electrode (2008) has a thickness of less than 1 μm.
제1 전극, 즉 전극(2006)은 압전 전기 재료(2002) 및 전극(2008)과는 반대편인 표면 상의 전기 영동 재료 층(2004)에 본딩된다. 예를 들어, 전극(2006)은 미국 특허 번호 6,982,178과 관련하여 위에 기재된 바와 같이 마이크로캡슐 또는 마이크로셀 기반의 전면 적층체 또는 FPL을 형성하기 위해 전기 영동 재료 층(2004)에 적층될 수 있다.A first electrode, i.e., electrode (2006), is bonded to an electrophoretic material layer (2004) on a surface opposite to the piezoelectric material (2002) and electrode (2008). For example, the electrode (2006) may be laminated to the electrophoretic material layer (2004) to form a microcapsule or microcell-based front-side laminate or FPL as described above in connection with U.S. Patent No. 6,982,178.
전극(2006)은 전극(2008)과 관련하여 위에 기재된 프로세스 중 하나를 사용하여 기판(도시되지 않음) 상에 미리 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(2006)은 기판 상에 퇴적된 투명한 전기 전도성 재료를 포함하는 접착제 또는 타이 층으로부터 형성될 수 있다. 기판은 압전 전기 영동 필름의 제작을 용이하게 하기 위해 임시로 사용되는 릴리스 시트일 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(2006)은 두께가 5 μm 미만이다. 일부 실시예에서, 전극(2006)은 두께가 1 내지 3 μm이다.Electrode (2006) may be pre-formed on a substrate (not shown) using one of the processes described above with respect to electrode (2008). In some embodiments, electrode (2006) may be formed from an adhesive or tie layer comprising a transparent electrically conductive material deposited on the substrate. The substrate may be a release sheet temporarily used to facilitate fabrication of the piezoelectric electrophoretic film. In some embodiments, electrode (2006) has a thickness of less than 5 μm. In some embodiments, electrode (2006) has a thickness of 1 to 3 μm.
일부 실시예에서, 전기 영동 재료 층(2004)은 압전 전기 재료(2002) 및 전극(2008)과 본딩되기 전에 전극(2006) 상에 제작된다. 예를 들어, 전극(2006)은 비극성 유체 및 하전 안료 입자를 함유하는 복수의 마이크로캡슐(도 20에 도시되지 않음)을 포함하는 전기 영동 매질 층으로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 복수의 마이크로셀 구조물을 포함하는 전기 영동 매질 층이 전극(2006) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 엠보싱가능한 마이크로셀 전구체 재료가 전극(2006)에 적층될 수 있다. 적층 전에, 전구체 재료는, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,930,818, 7,052,571, 7,616,374, 8,361,356 및 8,830,561에 상세히 기재된 바와 같이, 예컨대 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 마이크로셀 프라미어로 처리되거나 코팅될 수 있고, 이들 모두는 그 전체가 참조에 의해 포함된다. 마이크로셀 전구체는 마이크로엠보싱되거나 포토리소그래피되어 개방형 마이크로셀 구조물이 되고, 이는 이후에 원하는 전기 영동 매질로 채워지고 실링 층으로 밀봉된다. 개방형 마이크로셀은 선택적으로, 마이크로셀이 원하는 전기 영동 매질로 채워지기 전에 기상 플라즈마 처리로 세정/활성화될 수 있다.In some embodiments, the electrophoretic material layer (2004) is fabricated on the electrode (2006) prior to bonding with the piezoelectric material (2002) and the electrode (2008). For example, the electrode (2006) may be coated with an electrophoretic medium layer comprising a plurality of microcapsules (not shown in FIG. 20) containing a non-polar fluid and charged pigment particles. Alternatively, an electrophoretic medium layer comprising a plurality of microcell structures may be formed on the electrode (2006). For example, an embossable microcell precursor material may be laminated to the electrode (2006). Prior to lamination, the precursor material may be treated or coated with a microcell primer, such as one comprising an acrylate, a vinyl ether, or an epoxide, as described in detail in, for example, U.S. Patent Nos. 6,930,818, 7,052,571, 7,616,374, 8,361,356, and 8,830,561, all of which are incorporated by reference in their entireties. The microcell precursor may be microembossed or photolithographed into an open microcell structure, which is then filled with the desired electrophoretic medium and sealed with a sealing layer. The open microcell may optionally be cleaned/activated by a vapor phase plasma treatment prior to the microcell being filled with the desired electrophoretic medium.
일부 실시예에서, 전기 영동 재료 층(2004)은 두께가 10 내지 30 μm이다. 일부 실시예에서, 전기 영동 재료 층(2004)은 두께가 약 15 μm이다.In some embodiments, the electrophoretic material layer (2004) has a thickness of 10 to 30 μm. In some embodiments, the electrophoretic material layer (2004) has a thickness of about 15 μm.
일부 실시예에서, 전극(2006)은 세그먼트화될 수 있다(도시되지 않음). 그 결과, 전기 영동 재료 층(2004) 내의 하전 안료 입자들의 이동에 의해 야기되는 그레이 톤의 변화도 또한 세그먼트화된 것으로 나타날 것이다. 대안적으로, 전극(2006)은 전도성 재료의 단일 연속 시트 또는 필름을 포함할 수 있고, 그레이 톤의 변화는 연속적으로 나타날 것이다. 디스플레이(2000)의 모든 층들(예컨대, 층(2002, 2004, 2006, 2008))은 투명하도록 제작될 수 있고, 그에 따라, 디스플레이(2000)는 어느 배향이나 방향으로든 볼 수 있다는 것을 이해해야 한다.In some embodiments, the electrode (2006) may be segmented (not shown). As a result, the gray tone changes caused by the movement of charged pigment particles within the electrophoretic material layer (2004) will also appear segmented. Alternatively, the electrode (2006) may comprise a single continuous sheet or film of conductive material, and the gray tone changes will appear continuous. It should be understood that all layers of the display (2000) (e.g., layers 2002, 2004, 2006, and 2008) may be fabricated to be transparent, such that the display (2000) is viewable from any orientation or direction.
실제로, 압전 전기 영동 디스플레이(2000)의 CR은 표면 영역(2020)(즉, 압전 전기 재료(2002)에 의해 오버랩되거나 덮이는 전기 영동 재료 층(2004)의 표면 영역) 대 표면 영역(2021)(즉, 전극(2008)에 의해 오버랩되거나 덮이는 전기 영동 재료 층(2004)의 표면 영역)의 비에 따라 상이할 수 있다. CR의 실험 결과가 아래의 표 2에 나타나 있다.In practice, the CR of the piezoelectric electrophoretic display (2000) may vary depending on the ratio of the surface area (2020) (i.e., the surface area of the electrophoretic material layer (2004) overlapped or covered by the piezoelectric material (2002)) to the surface area (2021) (i.e., the surface area of the electrophoretic material layer (2004) overlapped or covered by the electrode (2008). The experimental results of CR are shown in Table 2 below.
표 2. 표면 영역의 비에 대한 디스플레이 CRTable 2. Display CR for surface area ratio
표 2에 나타난 바와 같이, 표면 영역(2021)에 대한 표면 영역(2020)의 비를 증가시키면 디스플레이의 CR을 개선할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 CR은, 표면 영역(2020) 대 표면 영역(2021)의 비가 1:2일 때 2의 값으로부터, 비가 2:1일 때 7의 값으로 개선된다.As shown in Table 2, increasing the ratio of the surface area (2020) to the surface area (2021) can improve the CR of the display. For example, the display CR improves from a value of 2 when the ratio of the surface area (2020) to the surface area (2021) is 1:2, to a value of 7 when the ratio is 2:1.
일부 실시예에서, 압전 전기 재료(2002)와 전기 영동 재료 층(2004) 사이에 접착제 층(도시되지 않음)이 있다. 일부 실시예에서, 접착제 층은 102 ohm*cm 내지 108 ohm*cm, 바람직하게는 1012 ohm*cm 미만의 저항률을 갖는다. 일부 실시예에서, 접착제 층은 전극의 저항률보다 적어도 한 자릿수 더 큰 저항률을 갖는다. 따라서, 접착제 층은 반도전성 물질 또는 고저항 절연 재료의 저항 특성을 가질 수 있다. 이 구성에서, 접착제 층은 유전체의 형태로서 기능하여 압전 전기 재료(2002)에 의해 국부적으로 생성된 전하의 빠른 소산을 방지할 수 있으며, 그 결과 디스플레이의 CR을 개선한다. 또한, 전극(2006)이나 전극(2008)의 폭을 감소시키고 전극(2008)의 더 긴 측에 수직으로 물리적 응력을 인가하면 디스플레이의 CR을 더욱 개선할 수 있는 것으로 확인되었다.In some embodiments, there is an adhesive layer (not shown) between the piezoelectric material (2002) and the electrophoretic material layer (2004). In some embodiments, the adhesive layer has a resistivity of 10 2 ohm*cm to 10 8 ohm*cm, preferably less than 10 12 ohm*cm. In some embodiments, the adhesive layer has a resistivity at least one order of magnitude greater than the resistivity of the electrode. Thus, the adhesive layer may have the resistivity characteristics of a semiconducting material or a high-resistivity insulating material. In this configuration, the adhesive layer may function as a type of dielectric to prevent rapid dissipation of locally generated charges by the piezoelectric material (2002), thereby improving the CR of the display. Furthermore, it has been found that reducing the width of the electrode (2006) or the electrode (2008) and applying a physical stress perpendicular to the longer side of the electrode (2008) can further improve the CR of the display.
도 21a는 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 도 20에 도시된 압전 전기 영동 디스플레이(2000)의 추가적인 특성을 예시하는 개략적인 단면도이다. 점선(2122)으로 표시된 바와 같이, 전기 영동 재료 층(2004)의 제1 부분(2132)은 압전 전기 재료(2002)와 오버랩되거나 이에 인접하게 위치되고, 전기 영동 재료 층(2004)의 제2 부분(2134)은 전극(2008)과 오버랩되거나 이에 인접하게 위치된다. 제1 부분(2132) 및 제2 부분(2134)은 각각 이들이 포함하는 전기 영동 재료의 체적에 기초하는 전기 저항을 갖는다. "+" 및 "-" 부호로 표기된 바와 같이, 예를 들어 압전 전기 재료(2002)에 대한 굽힘 또는 기계적 응력에 반응하여, 압전 전기 재료(2002) 내에서 발생하는 전하 분리에 의해 전압이 생성되었다.FIG. 21A is a schematic cross-sectional view illustrating additional characteristics of the piezoelectric electrophoretic display (2000) illustrated in FIG. 20 according to the invention disclosed herein. As indicated by the dashed line (2122), a first portion (2132) of the electrophoretic material layer (2004) overlaps or is positioned adjacent to the piezoelectric material (2002), and a second portion (2134) of the electrophoretic material layer (2004) overlaps or is positioned adjacent to the electrode (2008). The first portion (2132) and the second portion (2134) each have an electrical resistance based on the volume of electrophoretic material they contain. As indicated by the "+" and "-" signs, a voltage is generated by charge separation occurring within the piezoelectric material (2002), for example, in response to bending or mechanical stress on the piezoelectric material (2002).
도 21b는 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 도 20에 도시된 압전 전기 영동 디스플레이(2000)의 추가적인 특성을 예시하는 사시도이다. 검토의 용이성을 위해, 전극(2006)은 도 21b에 도시되지 않는다. 도 21b에서 볼 수 있는 바와 같이, 전기 영동 재료 층(2004)의 제1 부분(2132)은 제1 표면 영역(2020)(점선으로 표시됨)에 있거나 이에 인접한 압전 재료(2002)와 오버랩되고, 전기 영동 재료 층(2004)의 제2 부분(2134)은 제2 표면 영역(2021)(점선으로 표시됨)에 있거나 이에 인접한 제2 전극(2008)과 오버랩된다.FIG. 21B is a perspective view illustrating additional features of the piezoelectric electrophoretic display (2000) illustrated in FIG. 20 according to the invention disclosed herein. For ease of review, the electrode (2006) is not shown in FIG. 21B. As can be seen in FIG. 21B, a first portion (2132) of the electrophoretic material layer (2004) overlaps with the piezoelectric material (2002) in or adjacent to a first surface area (2020) (indicated by a dotted line), and a second portion (2134) of the electrophoretic material layer (2004) overlaps with a second electrode (2008) in or adjacent to a second surface area (2021) (indicated by a dotted line).
도 22는 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 도 21a 및 도 21b에 도시된 압전 전기 영동 디스플레이의 예시적인 등가 회로(2200)를 예시한다. 도 21a에 도시된 3개의 노드 또는 포인트, 즉 압전 전기 재료(2002) 및 부분(2132) 근처의 포인트 'A', 전극 1(2106)에서의 포인트 'B', 및 전극 2(2108)에서의 포인트 'C'는 도 22의 등가 회로(2200)에 도시된 동일한 3개의 포인트 A, B 및 C에 대응한다. 저항 R1은 전기 영동 재료 층(2004)의 제1 부분(2132)의 전기 저항에 대응하고, 저항 R2은 전기 영동 재료 층(2004)의 제2 부분(2134)의 전기 저항에 대응한다.FIG. 22 illustrates an exemplary equivalent circuit (2200) of the piezoelectric electrophoretic display illustrated in FIGS. 21A and 21B according to the invention disclosed herein. Three nodes or points illustrated in FIG. 21A, namely point 'A' near the piezoelectric material (2002) and portion (2132), point 'B' at electrode 1 (2106), and point 'C' at electrode 2 (2108), correspond to the same three points A, B, and C illustrated in the equivalent circuit (2200) of FIG. 22. Resistance R 1 corresponds to the electrical resistance of the first portion (2132) of the electrophoretic material layer (2004), and resistance R 2 corresponds to the electrical resistance of the second portion (2134) of the electrophoretic material layer (2004).
압전 전기 재료의 층(2002)은 도 22에서 배터리로서 표현되고, 전압 VPZ는 포인트 A 및 C에 걸쳐 압전 전기 재료에 의해 생성되는 전압이다. 저항 R1 및 저항 R2은, 전기 영동 재료 층(2004)의 일부 아래에만 있는 전압원의 존재로 층을 상이한 전기적 특성을 갖는 별개의 섹션들로(점선(2122)으로 표시된 바와 같이) 효과적으로 나누기 때문에, 직렬로 표현된다. 예를 들어, 전압 VPZ가 생성되었을 때, 포인트 A에서의 전압 전위는 포인트 B 또는 C에서보다 높다. 종래의 전류 흐름 패러다임을 사용하면, 전류(2201)는 포인트 A로부터 저항 R1을 통해 포인트 B로, 그리고 포인트 B로부터 저항 R2를 통해 포인트 C로 흐른다. 이를 따라, 저항 R1에 걸쳐 생성된 전압은 저항 R2에 걸쳐 생성된 전압과는 극성이 반대이다. 사실상, 전기 영동 재료 층(204)의 별개의 부분들에 걸쳐 2개의 반대 전압이 직렬로 생성된다.The layer of piezoelectric material (2002) is represented as a battery in FIG. 22, and the voltage V PZ is the voltage generated by the piezoelectric material across points A and C. Resistors R 1 and R 2 are represented in series because the presence of the voltage source only beneath a portion of the layer of electrophoretic material (2004) effectively divides the layer into distinct sections (as indicated by the dashed line (2122)) with different electrical properties. For example, when voltage V PZ is generated, the voltage potential at point A is higher than at points B or C. Using a conventional current flow paradigm, current (2201) flows from point A through resistor R 1 to point B, and from point B through resistor R 2 to point C. Accordingly, the voltage generated across resistor R 1 is opposite in polarity to the voltage generated across resistor R 2 . In effect, two opposite voltages are generated in series across separate portions of the electrophoretic material layer (204).
도 23은 본원에서 개시되는 발명 내용에 따른 예시적인 압전 전기 영동 디스플레이(2300)의 개략적인 단면도이다. 디스플레이(2300)의 구성은 도 20, 도 21a 및 도 21b에 예시된 디스플레이(2000)의 구성과 유사하다. 예를 들어, 디스플레이(2300)는, 도 23에서 표면 영역(2320)으로 표시된 바와 같은, 전기 영동 재료 층(2304)의 표면 영역의 제1 부분과 오버랩되거나 이를 덮는 압전 전기 재료(2302)를 포함한다. 그러나, 디스플레이(2300)는, 압전 전기 재료(2302) 전체 및 도 23에서 표면 영역(2321)으로 표시된 바와 같은 전기 영동 재료 층(2304)의 표면 영역의 제2 부분과 오버랩되는 유전체 층(2330)을 포함한다. 디스플레이(2300)의 전극(2308)은 유전체 층(2330) 전체와 오버랩된다.FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of an exemplary piezoelectric electrophoretic display (2300) according to the present invention. The configuration of the display (2300) is similar to the configuration of the display (2000) illustrated in FIGS. 20, 21A, and 21B. For example, the display (2300) includes a piezoelectric material (2302) overlapping or covering a first portion of a surface area of an electrophoretic material layer (2304), as indicated by surface area (2320) in FIG. 23. However, the display (2300) includes a dielectric layer (2330) overlapping the entire piezoelectric material (2302) and a second portion of the surface area of the electrophoretic material layer (2304), as indicated by surface area (2321) in FIG. 23. The electrode (2308) of the display (2300) overlaps the entire dielectric layer (2330).
유전체 층(2330)은 도 20의 디스플레이(2000)와 관련하여 기재된 접착제 층과 유사할 수 있다. 예를 들어, 유전체 층(2330)은 반전도성 재료 또는 고저항 절연 재료의 저항 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 유전체 층(2330)은 102 ohm*cm 내지 108 ohm*cm, 바람직하게는 1012 ohm*cm 미만의 저항률을 갖는다.The dielectric layer (2330) may be similar to the adhesive layer described with respect to the display (2000) of FIG. 20. For example, the dielectric layer (2330) may be formed of a material having resistive properties of a semiconducting material or a high-resistance insulating material. In some embodiments, the dielectric layer (2330) has a resistivity of from 10 2 ohm*cm to 10 8 ohm*cm, preferably less than 10 12 ohm*cm.
유전체 층(2330)은, 압전 전기 재료(2320)가 전극(2308)과 직접 접촉한 경우 그랬을 것처럼 압전 전기 재료(2320)에 의해 생성된 전하가 빠르게 소산되는 것을 방지하도록 기능한다. 이는 이러한 전하들이 전기 영동 재료 층(2304)에 걸쳐 더 효과적이고 효율적으로 인가될 수 있게 하며, 이에 의해 하전 안료 입자들의 이동을 최대화하고, 결국 디스플레이 CR을 개선한다.The dielectric layer (2330) functions to prevent charges generated by the piezoelectric material (2320) from dissipating quickly as would occur if the piezoelectric material (2320) were in direct contact with the electrode (2308). This allows these charges to be applied more effectively and efficiently across the electrophoretic material layer (2304), thereby maximizing the movement of the charged pigment particles and ultimately improving the display CR.
다양한 디스플레이 설계들 간에 달성되는 CR의 비교가 아래의 표 3에 예시된다. 압전 전기 재료가 양쪽 전극과 적어도 부분적으로 오버랩되거나 이와 접촉하도록 제작된 제1 디스플레이는 1.7의 CR을 달성하였다. 위에 언급된 바와 같이, 디스플레이(2000)는 표면 영역(2020) 대 표면 영역(2021)의 비가 2:1일 때 7의 CR을 달성하였다. 다양한 구성들 중에서, 도 23에 예시된 디스플레이(2300)는 유전체 층(2330)의 저항률 값이 대략 108 ohm*cm일 때 18의 가장 우수한 CR 성능을 나타냈다.A comparison of the CR achieved among various display designs is illustrated in Table 3 below. The first display, in which the piezoelectric material was fabricated to at least partially overlap or contact both electrodes, achieved a CR of 1.7. As mentioned above, the display (2000) achieved a CR of 7 when the ratio of surface area (2020) to surface area (2021) was 2:1. Among the various configurations, the display (2300) illustrated in FIG. 23 exhibited the best CR performance of 18 when the resistivity value of the dielectric layer (2330) was approximately 10 8 ohm*cm.
표 3. 디스플레이 구성들 간의 CR 비교Table 3. CR comparison between display configurations
디스플레이(2300)의 모든 층들은 투명하도록 제작될 수 있으며, 그에 따라, 디스플레이(2300)는 어느 배향이나 방향으로든 볼 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 20 내지 도 23에 예시된 디스플레이 구성을 참조하면, 전극, 압전 전기 재료 및 전기 영동 재료 층 사이에 전도성 경로가 완성되어 디스플레이의 동작을 가능하게 하는 데 어떠한 다른 전도체 또는 콘택을 필요로 하지 않는다는 것을 또한 유의해야 한다. 이는 유리하게, 최종 압전 전기 영동 디스플레이 디바이스의 전체 두께를 감소시키면서 또한 디스플레이의 CR 비도 개선한다.It should be understood that all layers of the display (2300) can be fabricated to be transparent, thereby allowing the display (2300) to be viewed in any orientation or direction. Referring to the display configurations illustrated in FIGS. 20 through 23, it should also be noted that conductive paths are completed between the electrode, piezoelectric material, and electrophoretic material layers, eliminating the need for any other conductors or contacts to enable the display to operate. This advantageously reduces the overall thickness of the final piezoelectric electrophoretic display device while also improving the display's CR ratio.
잠재 이미지(Latent Images)Latent Images
본원에서의 발명 내용에 따라 제작된 디스플레이는 숨겨진 또는 소위 "잠재" 이미지를 디스플레이하는 데 사용될 수 있다. 특히, 이미지(예컨대, 형상, 텍스트, 바코드 등)가 디스플레이의 어느 하나의 전극 상에 적층되거나 인쇄될 수 있으며, 그리하여 압전 전기 재료를 구부리거나 이에 다른 기계적 응력을 도입함으로써 생성된 전압에 반응하여 하전 안료 입자들의 이동 시에만 이미지가 보이도록 할 수 있다. Displays fabricated according to the invention herein can be used to display hidden or so-called "latent" images. In particular, an image (e.g., a shape, text, a barcode, etc.) can be laminated or printed on one electrode of the display, such that the image becomes visible only when charged pigment particles move in response to a voltage generated by bending or otherwise applying mechanical stress to the piezoelectric material.
일부 실시예에서, 흰색 배경 상에 전극 중 하나의 전극 상에 이미지가 인쇄되거나 적층되고, 반대쪽 전극으로부터 디스플레이가 보인다. 디스플레이가 흰색 컬러를 보여주고 있을 때(예컨대, 화이트 안료 입자들이 이미지가 인쇄되지 않은 전극에 가장 가까이 위치됨), 인쇄된 이미지는 가려지거나 숨겨진다. 그러나, 압전 전기 재료에 대한 기계적 응력에 반응하여 안료 입자들의 위치가 이동할 때, 화이트 안료 입자들은 시청 표면에서 멀어지는 쪽으로 이동하는 반면에 다른 컬러(통상적으로는 더 어두운 컬러)의 안료 입자들은 시청 표면 쪽으로 이동하며, 이에 의해 이미지가 디스플레이될 수 있도록 한다.In some embodiments, an image is printed or laminated onto one of the electrodes over a white background, and the display is viewed from the opposite electrode. When the display is displaying a white color (e.g., the white pigment particles are positioned closest to the electrode on which the image is not printed), the printed image is obscured or hidden. However, when the positions of the pigment particles shift in response to mechanical stress on the piezoelectric material, the white pigment particles move away from the viewing surface, while the pigment particles of the other color (typically a darker color) move toward the viewing surface, thereby allowing the image to be displayed.
다른 실시예에서, 어두운 컬러의 이미지가 배경 컬러 없이 전극 중 하나의 전극 상에 인쇄되거나 적층되고, 다시 반대쪽 전극으로부터 디스플레이가 보인다. 이 실시예에서는, 어둡거나 검은색인 배경 앞에 디스플레이가 놓일 때, 디스플레이가 흰색을 디스플레이하든 또다른 컬러를 디스플레이하든 관계없이 이미지는 실질적으로 가려지거나 숨겨진 상태로 유지된다. 그러나, 밝거나 흰색인 배경 앞에 디스플레이가 놓일 때, 이미지가 보이게 된다. 이 실시예의 경우, 이미지는 디스플레이가 흰색을 디스플레이하고 있을 때 보이게 되지만, 디스플레이가 더 어두운 컬러를 디스플레이하고 있을 때에 더 선명하게 보인다.In another embodiment, a dark-colored image is printed or laminated onto one of the electrodes without a background color, and the display is then viewed from the opposite electrode. In this embodiment, when the display is placed in front of a dark or black background, the image remains substantially obscured or hidden regardless of whether the display is displaying white or another color. However, when the display is placed in front of a light or white background, the image becomes visible. In this embodiment, the image is visible when the display is displaying white, but appears more clearly when the display is displaying a darker color.
위에 기재된 바와 같이 생성된 압전 전기 영동 디스플레이는 화폐 또는 지폐와 같은 로우프로파일 물체에 부착될 수 있다. 따라서, 이미지가 지폐에 통합될 수 있으며, 그리하여 지폐가 구부러지거나 휘어질 때에 디스플레이의 광학 상태가 어떻게 변하는지(또는 변하지 않는지)에 기초하여 사용자가 실제 지폐를 위조 지폐와 쉽게 구별할 수 있도록 할 수 있다.The piezoelectric electrophoretic display created as described above can be attached to low-profile objects, such as currency or banknotes. Thus, an image can be integrated into the banknote, allowing a user to easily distinguish real banknotes from counterfeit ones based on how the display's optical state changes (or remains unchanged) when the banknote is bent or flexed.
본원에 기재되는 디스플레이 구성은 두께가 50 μm 미만인 완전 기능 압전 전기 구동 디스플레이 디바이스의 제작을 가능하게 한다. 또한, 본원에 기재된 디스플레이의 구조는 크게 단순화되고, 결과적인 디스플레이를 더 작은 인가된 물리적 응력에 더 민감하게 반응하도록 한다.The display configuration described herein enables the fabrication of a fully functional piezoelectrically driven display device with a thickness of less than 50 μm. Furthermore, the display structure described herein is significantly simplified, making the resulting display more responsive to smaller applied physical stresses.
따라서, 본원에 기재된 구조를 갖는 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 것은 종래의 압전 전기 영동 디스플레이에 비해 장점을 제공한다. 예를 들어, 본원에 기재된 압전 전기 영동 디스플레이는, 개별적으로 어드레싱가능한 픽셀 전극 매트릭스를 요구하지 않고도 전기 영동 매질 내의 반대로 하전된 안료 입자들을 서로 상이한 방향으로 구동하기 위한 개선된 수단을 제공한다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이 생성된 압전 전기 영동 디스플레이는, 위에 기재된 효과로 인해 전기 영동 재료 층의 상이한 부분들 사이의 높은 명암비를 여전히 제공하면서, 종이 또는 지폐와 같은 얇은 로우프로파일 최종 제품에 통합될 때 내구성이 있고 실질적으로 눈에 띄지 않을 것을 요구하는 애플리케이션에 사용하기에 충분히 얇게 만들어질 수 있다.Therefore, fabricating a piezoelectric electrophoretic display having the structure described herein offers advantages over conventional piezoelectric electrophoretic displays. For example, the piezoelectric electrophoretic display described herein provides an improved means for driving oppositely charged pigment particles within an electrophoretic medium in different directions without requiring an individually addressable pixel electrode matrix. Thus, the piezoelectric electrophoretic display produced as described herein can be made sufficiently thin for use in applications that require durability and being substantially unobtrusive when integrated into a thin, low-profile end product, such as paper or banknotes, while still providing a high contrast ratio between different portions of the electrophoretic material layer due to the effects described above.
본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 위에 기재된 본 발명의 특정 실시예에 수많은 변경 및 수정이 행해질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 전술한 기재 전체는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 것으로 해석되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that numerous changes and modifications can be made to the specific embodiments of the invention described above without departing from the scope of the invention. Accordingly, the entire foregoing description should be construed in an illustrative rather than a restrictive sense.
본 개시는 다음의 조항들에서 제시되는 양상 및 실시예를 제공한다:The present disclosure provides aspects and embodiments set forth in the following clauses:
조항 1: 두께가 100 μm 미만(상단에서 하단까지)인 전기 영동 디스플레이 필름에 있어서, 제1 접착제 층; 전기 영동 매질 층; 차등 분극 구역들을 포함하는 패터닝된 압전 전기 층; 및 가요성 광 투과성 전극 층을 순서대로 포함하는, 전기 영동 디스플레이 필름. Article 1: An electrophoretic display film having a thickness of less than 100 μm (from top to bottom), the electrophoretic display film sequentially comprising: a first adhesive layer; an electrophoretic medium layer; a patterned piezoelectric layer including differential polarization zones; and a flexible light-transmitting electrode layer.
조항 2: 조항 1에 있어서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로캡슐들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 패터닝된 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 패터닝된 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 패터닝된 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 마이크로캡슐들은 폴리머 바인더로 서로 결합되는 것인, 전기 영동 디스플레이 필름. Clause 2: An electrophoretic display film according to clause 1, wherein the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcapsules containing a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the patterned piezoelectric layer when the patterned piezoelectric layer is bent, and the microcapsules are bonded to each other with a polymer binder.
조항 3: 조항 1에 있어서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 패터닝된 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 패터닝된 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 패터닝된 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉되는 것인, 전기 영동 디스플레이 필름. Clause 3: An electrophoretic display film according to Clause 1, wherein the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the patterned piezoelectric layer when the patterned piezoelectric layer is bent, and the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcells by a sealing layer.
조항 4: 조항 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 전기 영동 디스플레이 필름은 두께가 50 μm 미만인 것인, 전기 영동 디스플레이 필름. Clause 4: An electrophoretic display film according to any one of clauses 1 to 3, wherein the electrophoretic display film has a thickness of less than 50 μm.
조항 5: 조항 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 패터닝된 압전 전기 층은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 포함하는 것인, 전기 영동 디스플레이 필름. Clause 5: An electrophoretic display film according to any one of clauses 1 to 4, wherein the patterned piezoelectric layer comprises polyvinylidene fluoride (PVDF).
조항 6: 조항 5에 있어서, 상기 PVDF는 상기 차등 분극 구역들을 생성하도록 폴링되는 것인, 전기 영동 디스플레이 필름. Clause 6: An electrophoretic display film according to clause 5, wherein the PVDF is polarized to create the differential polarization regions.
조항 7: 조항 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 주석 또는 아연을 포함한 금속 산화물을 포함하는 것인, 전기 영동 디스플레이 필름. Article 7: An electrophoretic display film according to any one of Articles 1 to 6, wherein the flexible light-transmitting electrode layer comprises a metal oxide including tin or zinc.
조항 8: 조항 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)를 포함하는 것인, 전기 영동 디스플레이 필름. Article 8: An electrophoretic display film according to any one of Articles 1 to 6, wherein the flexible light-transmitting electrode layer comprises poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT).
조항 9: 조항 1 내지 8 중 어느 하나의 전기 영동 디스플레이 필름에 결합된 릴리스 시트를 포함하는 전기 영동 디스플레이 필름 어셈블리에 있어서, 상기 릴리스 시트는 상기 제1 접착제 층에 결합되는 것인, 전기 영동 디스플레이 필름 어셈블리. Clause 9: An electrophoretic display film assembly comprising a release sheet bonded to any one of the electrophoretic display films of Clauses 1 to 8, wherein the release sheet is bonded to the first adhesive layer.
조항 10: 조항 9에 있어서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층에 결합된 제2 접착제 층, 및 상기 제2 접착제 층에 결합된 제2 릴리스 시트를 더 포함하는, 전기 영동 디스플레이 필름 어셈블리. Clause 10: An electrophoretic display film assembly according to Clause 9, further comprising a second adhesive layer bonded to the flexible light-transmitting electrode layer, and a second release sheet bonded to the second adhesive layer.
조항 11: 전기 영동 디스플레이 필름을 제조하는 방법에 있어서, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 필름을 결합하여 압전 마이크로셀 전구체 필름을 생성하는 단계; 상기 압전 마이크로셀 전구체 필름을 가요성 광 투과성 전극 층에 결합하는 단계; 상기 광 투과성 전극 층을 제1 접착제 층을 이용해 제1 릴리스 필름에 결합하는 단계; 상기 압전 마이크로셀 전구체 필름을 엠보싱하여 마이크로셀들의 어레이를 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 가짐 - ; 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계; 및 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 전기 영동 매질 층을 생성하는 단계를 포함하는, 방법. Article 11: A method for manufacturing an electrophoretic display film, comprising: bonding a film of polyvinylidene fluoride (PVDF) to a polymer film comprising acrylate, vinyl ether, or epoxide to form a piezoelectric microcell precursor film; bonding the piezoelectric microcell precursor film to a flexible light-transmitting electrode layer; bonding the light-transmitting electrode layer to a first release film using a first adhesive layer; embossing the piezoelectric microcell precursor film to form an array of microcells, the microcells having a bottom, walls, and a top opening; filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening; and sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to form an electrophoretic medium layer.
조항 12: 조항 11에 있어서, 상기 폴리머 필름을 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)의 필름에 결합하기 전에, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 상기 폴리머 필름에 프라이머를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법. Clause 12: A method according to clause 11, further comprising the step of applying a primer to the polymer film, the primer comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide, prior to bonding the polymer film to the film of polyvinylidene fluoride (PVDF).
조항 13: 조항 11 또는 12에 있어서, 상기 수용성 폴리머를 제2 접착제 층을 이용해 제2 릴리스 필름에 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법. Clause 13: A method according to clause 11 or 12, further comprising the step of bonding the water-soluble polymer to a second release film using a second adhesive layer.
조항 14: 조항 11 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 릴리스 필름을 제거하여 두께가 100 μm 미만인 전기 영동 디스플레이 필름을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법. Clause 14: A method according to any one of clauses 11 to 13, further comprising the step of removing the first release film to produce an electrophoretic display film having a thickness of less than 100 μm.
조항 15: 조항 11 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 함유한 복수의 마이크로셀들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 마이크로셀 전구체 필름의 압전 전기 층이 구부러질 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하는 것인, 방법. Clause 15: A method according to any one of clauses 11 to 14, wherein the electrophoretic medium layer comprises a plurality of microcells containing a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer of the piezoelectric microcell precursor film when the piezoelectric layer is bent.
조항 16: 조항 11 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 PVDF는 차등 분극 구역들을 생성하도록 폴링되는 것인, 방법. Clause 16: A method according to any one of clauses 11 to 15, wherein the PVDF is poled to create differential polarization regions.
조항 17: 조항 11 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 주석 또는 아연을 포함한 금속 산화물을 포함하는 것인, 방법. Clause 17: A method according to any one of Clauses 11 to 16, wherein the flexible light-transmitting electrode layer comprises a metal oxide including tin or zinc.
조항 18: 조항 11 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 가요성 광 투과성 전극 층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)를 포함하는 것인, 방법. Clause 18: A method according to any one of clauses 11 to 16, wherein the flexible light-transmitting electrode layer comprises poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT).
조항 19: 조항 11 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드의 필름은 상이한 분극의 영역들을 생성하도록 전기장을 이용해 패터닝되는 것인, 방법. Clause 19: A method according to any one of clauses 11 to 18, wherein the film of polyvinylidene fluoride is patterned using an electric field to create regions of different polarization.
조항 20: 조항 11 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드의 필름에 상이한 분극의 영역들을 생성하기 위해 전기장을 이용해 완성된 전기 영동 디스플레이 필름을 패터닝하는 단계를 더 포함하는, 방법. Clause 20: A method according to any one of clauses 11 to 18, further comprising the step of patterning the completed electrophoretic display film using an electric field to create regions of different polarization in the film of polyvinylidene fluoride.
조항 21: 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법에 있어서, 제1 기판 상에 제1 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계; 상기 제1 전기 전도성 접착제 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 포함하는 압전 전기 재료를 퇴적하여 두께가 5 μm 미만인 압전 전기 층을 생성하는 단계; 상기 압전 전기 층에 마스크를 적용하는 단계 - 상기 마스크는 상기 압전 전기 층의 제1 복수의 영역들을 차폐하는 복수의 마스킹 부분들 및 상기 압전 전기 층의 제2 복수의 영역들을 차폐되지 않은 상태로 남기는 복수의 비마스킹 부분들을 포함함 - ; 상기 압전 전기 층을 분극시켜 상기 압전 전기 층의 상기 제2 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 분극 부분들 및 상기 압전 전기 층의 상기 제1 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 비분극 부분들을 생성하는 단계; 상기 압전 전기 층으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계; 상기 압전 전기 층을 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하는 단계; 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 가짐 - ; 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계; 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링 층을 생성하는 단계; 제2 기판 상에 제2 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계; 및 상기 실링 층을 상기 제2 전기 전도성 접착제에 본딩하는 단계를 포함하는, 방법.Article 21: A method of manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, comprising: depositing a first electrically conductive adhesive on a first substrate; depositing a piezoelectric material comprising a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first electrically conductive adhesive to form a piezoelectric layer having a thickness of less than 5 μm; applying a mask to the piezoelectric layer, the mask including a plurality of masking portions that shield a first plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of unmasking portions that leave a second plurality of regions of the piezoelectric layer unshielded; polarizing the piezoelectric layer to form a plurality of piezoelectric material polarized portions corresponding to the second plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of piezoelectric material unpolarized portions corresponding to the first plurality of regions of the piezoelectric layer; removing the mask from the piezoelectric layer; bonding the piezoelectric layer with a microcell precursor material; A method comprising: embossing the microcell precursor material to produce a layer of microcells, the microcells having a bottom, walls, and a top opening; filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening; sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to produce a sealing layer; depositing a second electrically conductive adhesive on a second substrate; and bonding the sealing layer to the second electrically conductive adhesive.
조항 22: 조항 21에 있어서, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름을 결합하여 상기 마이크로셀 전구체 재료를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 22: A method according to clause 21, further comprising the step of forming the microcell precursor material by combining a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide.
조항 23: 조항 21 또는 22에 있어서, 상기 압전 전기 층을 상기 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 23: A method according to clause 21 or 22, further comprising the step of applying a primer to the microcell precursor material prior to bonding the piezoelectric layer to the microcell precursor material.
조항 24: 조항 21 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 24: A method according to any one of clauses 21 to 23, further comprising the step of activating the microcells by a gas phase plasma treatment prior to filling the microcells with the electrophoretic medium.
조항 25: 조항 21 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉되는 것인, 방법.Clause 25: A method according to any one of clauses 21 to 24, wherein the electrophoretic medium layer comprises a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is subjected to mechanical stress, and wherein the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcell by the sealing layer.
조항 26: 조항 21 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 압전 전기 층은 전기장을 이용해 분극되는 것인, 방법.Clause 26: A method according to any one of clauses 21 to 25, wherein the piezoelectric layer is polarized using an electric field.
조항 27: 조항 26에 있어서, 상기 전기장은 코로나 방전에 의해 제공되는 것인, 방법.Clause 27: A method according to clause 26, wherein the electric field is provided by a corona discharge.
조항 28: 조항 21 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 릴리스 필름인 것인, 방법.Clause 28: A method according to any one of Clauses 21 to 27, wherein the first substrate and the second substrate are release films.
조항 29: 조항 28에 있어서, 상기 제2 기판을 상기 제2 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 29: A method according to Clause 28, further comprising the steps of: peeling the second substrate from the second electrically conductive adhesive; and bonding the second electrically conductive adhesive to a target object.
조항 30: 조항 29에 있어서, 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계는 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 대상 물체에 핫 스탬핑하는 단계를 포함하는 것인, 방법.Clause 30: A method according to Clause 29, wherein the step of bonding the second electrically conductive adhesive to the target object comprises the step of hot stamping the second electrically conductive adhesive onto the target object.
조항 31: 조항 29에 있어서, 상기 제1 기판을 상기 제1 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및 상기 압전 전기 영동 디스플레이의 남은 층들과 상기 대상 물체 위에 보호 코팅을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 31: A method according to clause 29, further comprising the steps of: peeling the first substrate from the first electrically conductive adhesive; and applying a protective coating over the remaining layers of the piezoelectric electrophoretic display and the target object.
조항 32: 조항 31에 있어서, 상기 보호 코팅은 래커를 포함하는 것인, 방법.Clause 32: A method according to clause 31, wherein the protective coating comprises a lacquer.
조항 33: 조항 29 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 대상 물체는 종이, 지폐, 및 화폐 중, 하나를 포함하는 것인, 방법.Clause 33: A method according to any one of Clauses 29 to 32, wherein the target object comprises one of paper, banknotes, and currency.
조항 34: 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법에 있어서, 임시 기판 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 포함하는 압전 전기 재료를 퇴적하여 두께가 5 μm 미만인 압전 전기 층을 생성하는 단계; 제1 기판 상에 제1 전기 전도성 접착제를 이용해 상기 압전 전기 층을 본딩하는 단계 - 상기 임시 기판은 상기 본딩 프로세스 동안 상기 압전 전기 층으로부터 제거됨 - ; 상기 압전 전기 층에 마스크를 적용하는 단계 - 상기 마스크는 상기 압전 전기 층의 제1 복수의 영역들을 차폐하는 복수의 마스킹 부분들 및 상기 압전 전기 층의 제2 복수의 영역들을 차폐되지 않은 상태로 남기는 복수의 비마스킹 부분들을 포함함 - ; 상기 압전 전기 층을 분극시켜 상기 압전 전기 층의 상기 제2 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 분극 부분들 및 상기 압전 전기 층의 상기 제1 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 비분극 부분들을 생성하는 단계; 상기 압전 전기 층으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계; 제2 기판 상에 제2 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계; 상기 제2 전기 전도성 접착제를 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하는 단계; 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 가짐 - ; 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계; 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링 층을 생성하는 단계; 및 상기 실링 층을 상기 압전 전기 층과 본딩하는 단계를 포함하는, 방법.Article 34: A method of manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, comprising: depositing a piezoelectric material comprising a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on a temporary substrate to form a piezoelectric layer having a thickness of less than 5 μm; bonding the piezoelectric layer to a first substrate using a first electrically conductive adhesive, wherein the temporary substrate is removed from the piezoelectric layer during the bonding process; applying a mask to the piezoelectric layer, the mask including a plurality of masking portions that shield a first plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of non-masking portions that leave a second plurality of regions of the piezoelectric layer unshielded; polarizing the piezoelectric layer to form a plurality of polarized portions of the piezoelectric material corresponding to the second plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of non-polarized portions of the piezoelectric material corresponding to the first plurality of regions of the piezoelectric layer; removing the mask from the piezoelectric layer; A method comprising: depositing a second electrically conductive adhesive on a second substrate; bonding the second electrically conductive adhesive to a microcell precursor material; embossing the microcell precursor material to produce a layer of microcells, the microcells having a bottom, walls, and a top opening; filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening; sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to produce a sealing layer; and bonding the sealing layer to the piezoelectric layer.
조항 35: 조항 34에 있어서, 아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름을 결합하여 상기 마이크로셀 전구체 재료를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 35: A method according to Clause 34, further comprising the step of forming the microcell precursor material by combining a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide.
조항 36: 조항 35에 있어서, 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 36: A method according to Clause 35, further comprising the step of applying a primer to the microcell precursor material prior to bonding the second electrically conductive adhesive to the microcell precursor material.
조항 37: 조항 34 내지 36 중 어느 하나에 있어서, 상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 37: A method according to any one of Clauses 34 to 36, further comprising the step of activating the microcells by a gas phase plasma treatment prior to filling the microcells with the electrophoretic medium.
조항 38: 조항 34 내지 37 중 어느 하나에 있어서, 상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉되는 것인, 방법.Clause 38: A method according to any one of clauses 34 to 37, wherein the electrophoretic medium layer comprises a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is subjected to mechanical stress, and wherein the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcell by the sealing layer.
조항 39: 조항 34 내지 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 압전 전기 층은 전기장을 이용해 분극되는 것인, 방법.Clause 39: A method according to any one of clauses 34 to 38, wherein the piezoelectric layer is polarized using an electric field.
조항 40: 조항 39에 있어서, 상기 전기장은 코로나 방전에 의해 제공되는 것인, 방법.Clause 40: A method according to clause 39, wherein the electric field is provided by a corona discharge.
조항 41: 조항 34 내지 40 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 릴리스 필름인 것인, 방법.Clause 41: A method according to any one of clauses 34 to 40, wherein the first substrate and the second substrate are release films.
조항 42: 조항 41에 있어서, 상기 제2 기판을 상기 제2 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 42: A method according to Clause 41, further comprising the steps of: peeling the second substrate from the second electrically conductive adhesive; and bonding the second electrically conductive adhesive to a target object.
조항 43: 조항 42에 있어서, 상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계는 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 대상 물체에 핫 스탬핑하는 단계를 포함하는 것인, 방법.Clause 43: A method according to Clause 42, wherein the step of bonding the second electrically conductive adhesive to the target object comprises the step of hot stamping the second electrically conductive adhesive onto the target object.
조항 44: 조항 42에 있어서, 상기 제1 기판을 상기 제1 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및 상기 압전 전기 영동 디스플레이의 남은 층들과 상기 대상 물체 위에 보호 코팅을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 44: A method according to clause 42, further comprising the steps of: peeling the first substrate from the first electrically conductive adhesive; and applying a protective coating over the remaining layers of the piezoelectric electrophoretic display and the target object.
조항 45: 조항 44에 있어서, 상기 보호 코팅은 래커를 포함하는 것인, 방법.Clause 45: A method according to clause 44, wherein the protective coating comprises a lacquer.
조항 46: 조항 42 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 상기 대상 물체는 종이, 지폐, 및 화폐 중, 하나를 포함하는 것인, 방법.Clause 46: A method according to any one of Clauses 42 to 45, wherein the object comprises one of paper, banknotes, and currency.
조항 47: 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법에 있어서, 제1 기판 상에 제1 전기 전도성 재료를 퇴적하여 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극을 전기 영동 재료 층의 제1 표면과 본딩하는 단계; 상기 전기 영동 재료 층의 제2 표면 상에 압전 전기 재료를 퇴적하는 단계 - 상기 압전 전기 재료는 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 제1 표면 영역과 오버랩됨 - ; 및 제2 전기 전도성 재료를 퇴적하여 제2 전극을 형성하는 단계 - 상기 제2 전극은 상기 압전 전기 재료 전체 및 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 제2 표면 영역과 오버랩되도록 형성됨 - 를 포함하는, 방법. Article 47: A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, comprising: depositing a first electrically conductive material on a first substrate to form a first electrode; bonding the first electrode to a first surface of an electrophoretic material layer; depositing a piezoelectric material on a second surface of the electrophoretic material layer, wherein the piezoelectric material overlaps a first surface area of the second surface of the electrophoretic material layer; and depositing a second electrically conductive material to form a second electrode, wherein the second electrode is formed to overlap the entire piezoelectric material and a second surface area of the second surface of the electrophoretic material layer.
조항 48: 조항 47에 있어서, 상기 전기 영동 재료 층은, 상기 제1 표면 영역과 오버랩되는 제1 전기 영동 재료 부분; 및 상기 제2 표면 영역과 오버랩되는 제2 전기 영동 재료 부분을 포함하는 것인, 방법. Clause 48: A method according to Clause 47, wherein the electrophoretic material layer comprises a first electrophoretic material portion overlapping the first surface area; and a second electrophoretic material portion overlapping the second surface area.
조항 49: 조항 48에 있어서, 상기 제1 전기 영동 재료 부분은 제1 전기 저항을 포함하고, 상기 제2 전기 영동 재료 부분은 제2 전기 저항을 포함하는 것인, 방법. Clause 49: A method according to Clause 48, wherein the first electrophoretic material portion comprises a first electrical resistance, and the second electrophoretic material portion comprises a second electrical resistance.
조항 50: 조항 49에 있어서, 상기 제1 전기 저항의 값 및 상기 제2 전기 저항의 값은 상기 제1 표면 영역 대 상기 제2 표면 영역의 비에 기초하는 것인, 방법. Clause 50: A method according to Clause 49, wherein the value of the first electrical resistance and the value of the second electrical resistance are based on a ratio of the first surface area to the second surface area.
조항 51: 조항 49 또는 50에 있어서, 상기 압전 전기 재료에 기계적 응력을 가하면 상기 제1 전기 영동 재료 부분에 걸쳐 제1 전압을 그리고 상기 제2 전기 영동 재료 부분에 걸쳐 제2 전압을 생성하고, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 반대 극성을 갖는 것인, 방법. Clause 51: A method according to clause 49 or 50, wherein applying a mechanical stress to the piezoelectric material generates a first voltage across the first electrophoretic material portion and a second voltage across the second electrophoretic material portion, wherein the first voltage and the second voltage have opposite polarities.
조항 52: 조항 47에 있어서, 상기 전기 영동 재료 층은, 상기 제1 표면 영역과 오버랩되는 전기 영동 재료의 제1 체적에 대응하는 제1 전기 저항을 갖는 제1 전기 영동 재료 부분; 및 상기 제2 표면 영역과 오버랩되는 전기 영동 재료의 제2 체적에 대응하는 제2 전기 저항을 갖는 제2 전기 영동 재료 부분을 포함하는 것인, 방법. Clause 52: A method according to Clause 47, wherein the electrophoretic material layer comprises a first electrophoretic material portion having a first electrical resistance corresponding to a first volume of the electrophoretic material overlapping the first surface area; and a second electrophoretic material portion having a second electrical resistance corresponding to a second volume of the electrophoretic material overlapping the second surface area.
조항 53: 조항 52에 있어서, 상기 제1 전기 저항의 값 및 상기 제2 전기 저항의 값은 상기 제1 표면 영역 대 상기 제2 표면 영역의 비에 기초하는 것인, 방법. Clause 53: A method according to Clause 52, wherein the value of the first electrical resistance and the value of the second electrical resistance are based on a ratio of the first surface area to the second surface area.
조항 54: 조항 52 또는 53에 있어서, 상기 압전 전기 재료에 기계적 응력을 가하면 상기 제1 전기 영동 재료 부분에 걸쳐 제1 전압을 그리고 상기 제2 전기 영동 재료 부분에 걸쳐 제2 전압을 생성하고, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 반대 극성을 갖는 것인, 방법. Clause 54: A method according to clause 52 or 53, wherein applying a mechanical stress to the piezoelectric material generates a first voltage across the first electrophoretic material portion and a second voltage across the second electrophoretic material portion, wherein the first voltage and the second voltage have opposite polarities.
조항 55: 조항 52 내지 54 중 어느 하나에 있어서, 본딩하는 단계는: 상기 제1 전극을 마이크로셀 전구체 재료로 코팅하는 단계; 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 복수의 벽들 및 상단 개구부를 가짐 - ; 상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계; 및 상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링 층을 생성하는 단계를 포함하는 것인, 방법. Clause 55: A method according to any one of clauses 52 to 54, wherein the bonding step comprises: coating the first electrode with a microcell precursor material; embossing the microcell precursor material to form a layer of microcells, the microcells having a bottom, a plurality of walls, and a top opening; filling the microcells with an electrophoretic medium through the top opening; and sealing the top openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to form a sealing layer.
조항 56: 조항 55에 있어서, 상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 56: A method according to clause 55, further comprising the step of applying a primer to the microcell precursor material prior to embossing the microcell precursor material.
조항 57: 조항 56에 있어서, 상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 더 포함하는, 방법.Clause 57: A method according to clause 56, further comprising the step of activating the microcells by a gaseous plasma treatment prior to filling the microcells with the electrophoretic medium.
조항 58: 조항 55 내지 57 중 어느 하나에 있어서, 상기 전기 영동 매질은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 재료가 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 재료 쪽으로 또는 상기 압전 전기 재료에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉되는 것인, 방법.Clause 58: A method according to any one of clauses 55 to 57, wherein the electrophoretic medium comprises a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric material when the piezoelectric material is subjected to mechanical stress, and wherein the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcell by the sealing layer.
조항 59: 조항 55 내지 58 중 어느 하나에 있어서, 상기 압전 전기 재료와 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 상기 제1 표면 영역 사이에 접착제 재료 층을 적용하는 단계를 더 포함하고, 상기 접착제 재료 층은 102 ohm*cm 내지 1012 ohm*cm의 저항률을 갖는 것인, 방법. Clause 59: A method according to any one of Clauses 55 to 58, further comprising the step of applying an adhesive material layer between the first surface area of the second surface of the piezoelectric material and the electrophoretic material layer, wherein the adhesive material layer has a resistivity of 10 2 ohm*cm to 10 12 ohm*cm.
조항 60: 조항 55 내지 59 중 어느 하나에 있어서, 상기 압전 전기 재료와 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 상기 제1 표면 영역 사이에 접착제 재료 층을 적용하는 단계를 더 포함하고, 상기 접착제 재료 층은 상기 제1 및 제2 전극보다 적어도 한 자릿수 더 큰 크기의 저항률을 갖는 것인, 방법. Clause 60: A method according to any one of Clauses 55 to 59, further comprising the step of applying an adhesive material layer between the first surface area of the second surface of the piezoelectric material and the electrophoretic material layer, wherein the adhesive material layer has a resistivity at least one order of magnitude greater than that of the first and second electrodes.
조항 61: 조항 55 내지 60 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 전기 전도성 재료를 퇴적하기 전에 유전체 층을 퇴적하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체 층은 상기 압전 전기 재료 전체 및 상기 전기 영동 재료 층의 상기 제2 표면의 상기 제2 표면 영역과 오버랩되도록 형성되고, 상기 제2 전극은 상기 유전체 층 전체와 오버랩되도록 형성되는 것인, 방법. Clause 61: A method according to any one of Clauses 55 to 60, further comprising the step of depositing a dielectric layer before depositing the second electrically conductive material, wherein the dielectric layer is formed to overlap the entire piezoelectric material and the second surface area of the second surface of the electrophoretic material layer, and the second electrode is formed to overlap the entire dielectric layer.
조항 62: 조항 61에 있어서, 상기 유전체 층은 102 ohm*cm 내지 1012 ohm*cm의 저항률을 갖는 것인, 방법. Clause 62: A method according to clause 61, wherein the dielectric layer has a resistivity of 10 2 ohm*cm to 10 12 ohm*cm.
조항 63: 조항 61에 있어서, 상기 유전체 층은 상기 제1 및 제2 전극보다 적어도 한 자릿수 더 큰 크기의 저항률을 갖는 것인, 방법. Clause 63: A method according to clause 61, wherein the dielectric layer has a resistivity at least one order of magnitude greater than that of the first and second electrodes.
조항 64: 조항 55 내지 63 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나 상에 하나 이상의 이미지를 인쇄하는 단계를 더 포함하는, 방법. Clause 64: A method according to any one of clauses 55 to 63, further comprising the step of printing one or more images on at least one of the first electrode and the second electrode.
조항 65: 조항 55 내지 64 중 어느 하나에 있어서, 상기 압전 전기 디스플레이를 종이, 지폐, 및 화폐로 구성된 그룹으로부터 선택된 대상 물체에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법. Clause 65: A method according to any one of clauses 55 to 64, further comprising the step of attaching the piezoelectric display to a target object selected from the group consisting of paper, banknotes, and currency.
Claims (26)
제1 기판 상에 제1 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계;
상기 제1 전기 전도성 접착제 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 포함하는 압전 전기 재료를 퇴적하여 두께가 5 μm 미만인 압전 전기 층을 생성하는 단계;
상기 압전 전기 층에 마스크를 적용하는 단계 - 상기 마스크는 상기 압전 전기 층의 제1 복수의 영역들을 차폐하는 복수의 마스킹 부분들 및 상기 압전 전기 층의 제2 복수의 영역들을 차폐되지 않은 상태로 남기는 복수의 비마스킹 부분들을 포함함 - ;
상기 압전 전기 층을 분극시켜 상기 압전 전기 층의 상기 제2 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 분극 부분들 및 상기 압전 전기 층의 상기 제1 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 비분극 부분들을 생성하는 단계;
상기 압전 전기 층으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계;
상기 압전 전기 층을 마이크로셀 전구체 재료와 본딩(bonding)하는 단계;
상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 가짐 - ;
상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질(electrophoretic medium)로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계;
상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링(sealing) 층을 생성하는 단계;
제2 기판 상에 제2 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계; 및
상기 실링 층을 상기 제2 전기 전도성 접착제에 본딩하는 단계
를 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.A method for manufacturing a piezo-electrophoretic display,
A step of depositing a first electrically conductive adhesive on a first substrate;
A step of depositing a piezoelectric material comprising a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on the first electrically conductive adhesive to produce a piezoelectric layer having a thickness of less than 5 μm;
A step of applying a mask to the piezoelectric layer, wherein the mask comprises a plurality of masking portions shielding a first plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of non-masking portions leaving a second plurality of regions of the piezoelectric layer unshielded;
A step of polarizing the piezoelectric layer to generate a plurality of piezoelectric material polarized portions corresponding to the second plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of piezoelectric material non-polarized portions corresponding to the first plurality of regions of the piezoelectric layer;
A step of removing the mask from the piezoelectric layer;
A step of bonding the above piezoelectric layer with a microcell precursor material;
A step of embossing the above microcell precursor material to produce a layer of microcells, wherein the microcells have a bottom, a wall and a top opening;
A step of filling the microcells with an electrophoretic medium through the upper opening;
A step of sealing the upper openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to create a sealing layer;
a step of depositing a second electrically conductive adhesive on a second substrate; and
A step of bonding the above sealing layer to the second electrically conductive adhesive.
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, comprising:
아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름을 결합(coupling)하여 상기 마이크로셀 전구체 재료를 생성하는 단계를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 1,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising the step of coupling a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide to produce the microcell precursor material.
상기 압전 전기 층을 상기 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 2,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising the step of applying a primer to the microcell precursor material before bonding the piezoelectric layer to the microcell precursor material.
상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 1,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising the step of activating the microcells by gaseous plasma treatment before filling the microcells with the electrophoretic medium.
상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉되는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 1,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the electrophoretic medium layer comprises a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is subjected to mechanical stress, and the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcell by the sealing layer.
상기 압전 전기 층은 전기장을 이용해 분극되는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 1,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the piezoelectric layer is polarized using an electric field.
상기 전기장은 코로나 방전에 의해 제공되는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 6,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the electric field is provided by a corona discharge.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 릴리스 필름(release film)인 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 1,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the first substrate and the second substrate are release films.
상기 제2 기판을 상기 제2 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및
상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계
를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 8,
a step of peeling the second substrate from the second electrically conductive adhesive; and
A step of bonding the second electrically conductive adhesive to a target object
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising:
상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계는 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 대상 물체에 핫 스탬핑(hot stamping)하는 단계를 포함하는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 9,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the step of bonding the second electrically conductive adhesive to the target object includes the step of hot stamping the second electrically conductive adhesive onto the target object.
상기 제1 기판을 상기 제1 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및
상기 압전 전기 영동 디스플레이의 남은 층들과 상기 대상 물체 위에 보호 코팅을 적용하는 단계
를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 9,
A step of peeling the first substrate from the first electrically conductive adhesive; and
A step of applying a protective coating over the remaining layers of the piezoelectric electrophoretic display and the target object.
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising:
상기 보호 코팅은 래커(lacquer)를 포함하는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 11,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the protective coating comprises a lacquer.
상기 대상 물체는 종이, 지폐, 및 화폐 중, 하나를 포함하는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 9,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the target object comprises one of paper, banknotes, and currency.
임시 기판 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 용액을 포함하는 압전 전기 재료를 퇴적하여 두께가 5 μm 미만인 압전 전기 층을 생성하는 단계;
제1 기판 상에 제1 전기 전도성 접착제를 이용해 상기 압전 전기 층을 본딩하는 단계 - 상기 임시 기판은 상기 본딩 프로세스 동안 상기 압전 전기 층으로부터 제거됨 - ;
상기 압전 전기 층에 마스크를 적용하는 단계 - 상기 마스크는 상기 압전 전기 층의 제1 복수의 영역들을 차폐하는 복수의 마스킹 부분들 및 상기 압전 전기 층의 제2 복수의 영역들을 차폐되지 않은 상태로 남기는 복수의 비마스킹 부분들을 포함함 - ;
상기 압전 전기 층을 분극시켜 상기 압전 전기 층의 상기 제2 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 분극 부분들 및 상기 압전 전기 층의 상기 제1 복수의 영역들에 대응하는 복수의 압전 전기 재료 비분극 부분들을 생성하는 단계;
상기 압전 전기 층으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계;
제2 기판 상에 제2 전기 전도성 접착제를 퇴적하는 단계;
상기 제2 전기 전도성 접착제를 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하는 단계;
상기 마이크로셀 전구체 재료를 엠보싱하여 마이크로셀들의 층을 생성하는 단계 - 상기 마이크로셀들은 저부, 벽 및 상단 개구부를 가짐 - ;
상기 상단 개구부를 통해 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우는 단계;
상기 채워진 마이크로셀들의 상단 개구부를 수용성 폴리머로 밀봉하여 실링 층을 생성하는 단계; 및
상기 실링 층을 상기 압전 전기 층과 본딩하는 단계
를 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In a method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display,
A step of depositing a piezoelectric material containing a polyvinylidene fluoride (PVDF) solution on a temporary substrate to create a piezoelectric layer having a thickness of less than 5 μm;
A step of bonding the piezoelectric layer using a first electrically conductive adhesive on a first substrate, wherein the temporary substrate is removed from the piezoelectric layer during the bonding process;
A step of applying a mask to the piezoelectric layer, wherein the mask comprises a plurality of masking portions shielding a first plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of non-masking portions leaving a second plurality of regions of the piezoelectric layer unshielded;
A step of polarizing the piezoelectric layer to generate a plurality of piezoelectric material polarized portions corresponding to the second plurality of regions of the piezoelectric layer and a plurality of piezoelectric material non-polarized portions corresponding to the first plurality of regions of the piezoelectric layer;
A step of removing the mask from the piezoelectric layer;
A step of depositing a second electrically conductive adhesive on a second substrate;
A step of bonding the second electrically conductive adhesive to a microcell precursor material;
A step of embossing the above microcell precursor material to produce a layer of microcells, wherein the microcells have a bottom, a wall and a top opening;
A step of filling the microcells with an electrophoretic medium through the upper opening;
A step of sealing the upper openings of the filled microcells with a water-soluble polymer to create a sealing layer; and
A step of bonding the above sealing layer to the above piezoelectric layer.
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, comprising:
아크릴레이트, 비닐 에테르, 또는 에폭사이드를 포함하는 폴리머 필름을 결합하여 상기 마이크로셀 전구체 재료를 생성하는 단계를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 14,
A method of manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising the step of forming the microcell precursor material by combining a polymer film comprising an acrylate, vinyl ether, or epoxide.
상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 마이크로셀 전구체 재료와 본딩하기 전에 상기 마이크로셀 전구체 재료에 프라이머를 적용하는 단계를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 15,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising the step of applying a primer to the microcell precursor material before bonding the second electrically conductive adhesive to the microcell precursor material.
상기 전기 영동 매질로 상기 마이크로셀들을 채우기 전에 기상 플라즈마 처리로 상기 마이크로셀들을 활성화하는 단계를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 14,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising the step of activating the microcells by gaseous plasma treatment before filling the microcells with the electrophoretic medium.
상기 전기 영동 매질 층은 비극성 유체 및 하전 안료 입자들을 포함하되, 상기 하전 안료 입자들은 상기 압전 전기 층이 기계적 응력을 받을 때 상기 압전 전기 층 쪽으로 또는 상기 압전 전기 층에서 멀어지는 쪽으로 이동하고, 상기 비극성 유체 및 하전 안료 입자들은 상기 실링 층으로 상기 마이크로셀 내에 밀봉되는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 14,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the electrophoretic medium layer comprises a non-polar fluid and charged pigment particles, wherein the charged pigment particles move toward or away from the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is subjected to mechanical stress, and the non-polar fluid and charged pigment particles are sealed within the microcell by the sealing layer.
상기 압전 전기 층은 전기장을 이용해 분극되는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 14,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the piezoelectric layer is polarized using an electric field.
상기 전기장은 코로나 방전에 의해 제공되는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 19,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the electric field is provided by a corona discharge.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 릴리스 필름인 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 14,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the first substrate and the second substrate are release films.
상기 제2 기판을 상기 제2 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및
상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계
를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 21,
a step of peeling the second substrate from the second electrically conductive adhesive; and
A step of bonding the second electrically conductive adhesive to a target object
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising:
상기 제2 전기 전도성 접착제를 대상 물체에 본딩하는 단계는 상기 제2 전기 전도성 접착제를 상기 대상 물체에 핫 스탬핑하는 단계를 포함하는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 22,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the step of bonding the second electrically conductive adhesive to the target object includes the step of hot stamping the second electrically conductive adhesive onto the target object.
상기 제1 기판을 상기 제1 전기 전도성 접착제로부터 박리시키는 단계; 및
상기 압전 전기 영동 디스플레이의 남은 층들과 상기 대상 물체 위에 보호 코팅을 적용하는 단계
를 더 포함하는, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 22,
A step of peeling the first substrate from the first electrically conductive adhesive; and
A step of applying a protective coating over the remaining layers of the piezoelectric electrophoretic display and the target object.
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, further comprising:
상기 보호 코팅은 래커를 포함하는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 24,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the protective coating comprises a lacquer.
상기 대상 물체는 종이, 지폐, 및 화폐 중, 하나를 포함하는 것인, 압전 전기 영동 디스플레이를 제조하는 방법.In claim 22,
A method for manufacturing a piezoelectric electrophoretic display, wherein the target object comprises one of paper, banknotes, and currency.
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