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TWI537642B - 密封微單元之組成物及方法 - Google Patents

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Description

密封微單元之組成物及方法
本發明係關於一種用於密封微單元之改良的方法。更具體而言，本發明係關於密封層與微單元結構之間共價鍵結的形成。
美國專利第6,930,818號及第6,933,098號描述用於製備杯狀微單元之技術。簡言之，微單元可藉由微壓印或成像曝光來製備。在微壓印情況下，用陽模在電極/基板層上形成微單元。陽模在微單元結構完全或部分硬化期間或之後可經釋放。
可用顯示流體填充微單元，且隨後用密封層密封經填充之微單元，其可藉由單程方法或雙程方法實現。在單程方法中，將密封組成物分散在顯示流體中，且密封組成物與顯示流體不可混溶且較佳其比重低於顯示流體之比重。澈底混合兩種組成物(亦即密封組成物及顯示流體)且立即將其塗佈於所形成的微單元上。隨後密封組成物自顯示流體分離，且漂浮在顯示流體之頂部。在雙程方法中，首先可將顯示流體填充入微單元，且隨後將密封組成物塗佈於經填充之微單元上。
在任一情況下，均藉由當場(亦即，當與顯示流體接觸時)硬化密封組成物形成密封層。密封組成物之硬化可藉由UV或其他形式之輻射(諸如可見光、IR或電子束)實現。或者，若使用熱或潮濕可固化密封組成物，則亦可採用熱或濕氣硬化密封組成物。
以上提及之US專利以全文引用的方式併入本文中。
本發明係關於一種顯示裝置，其包含：a)具有填充有顯示流體之微單元的微單元結構；及b)將該顯示流體封閉在該等微單元中之每一者內之密封層，其中該密封層與該微單元結構之間存在共價鍵結。
在一個具體實例中，共價鍵結係由分別來自用於形成密封層之組成物與用於形成微單元結構之組成物的官能基之間的交聯形成。
在一個具體實例中，來自用於形成微單元結構之組成物的官能基在微單元結構固化之後未反應。
在一個具體實例中，來自微單元結構之官能基係來自額外添加至用於形成微單元結構之組成物中的材料。
在一個具體實例中，官能基為羥基、胺基或羧基。
在一個具體實例中，來自微單元結構之官能基係來自微單元結構表面之後處理。
在一個具體實例中，官能基為COOH、-NH2或-OH。
在一個具體實例中，密封層與微單元結構之間的官能基對為羧酸基/羧酸基、羧酸基/胺基、羧酸基/羥基或羧酸基/環氧基。
在一個具體實例中，密封層與微單元結構之間的官能基對為乙烯基/乙烯基或乙烯基/巰基。
在一個具體實例中，顯示流體為電泳流體。
10‧‧‧微單元
10a‧‧‧底部
11a‧‧‧界面
11b‧‧‧界面
12‧‧‧分隔壁
13‧‧‧密封層
圖1說明微單元結構。
圖2a及圖2b為說明本發明之簡化圖式。
如圖1中所示，提及之微單元結構包括隔離微單元(10)之分隔壁(12)及微單元之底部(10a)(若存在)。共價鍵結可在密封層(13)與微單元結構之間的界面(例如11a及11b)處形成。
微單元可由使用可壓印組成物(例如UV可固化之可壓印組成物)之微壓印方法形成。UV可固化之可壓印組成物通常包含具有官能基(例如乙烯基、巰基或其類似者)之組分，諸如單官能丙烯酸酯、單官能甲基丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯、多官能甲基丙烯酸酯或其類似者。在固化方法期間，一些官能基保持未反應，且隨後當使用適合的密封組成物時，該等未反應官能基可供交聯使用。
可供交聯使用的官能基亦可來自額外添加至用於形成微單元結構之組成物中的材料，且此等官能基(諸如羥基、胺基、羧基或其類似者)可在UV固化方法中存活。
或者，可將官能基添加至完全或部分固化的微型毛細管(microcap)結構。舉例而言，電漿方法可用於後處理微單元結構之表面，且在該方法中，諸如-COOH、-NH2、-OH或其類似者之官能基可在微單元結構之表面上產生。
當選擇適當密封組成物時，微單元結構中之未反應的官能基可用於與密封層形成較強共價鍵結。
圖2a及圖2b為說明本發明之簡化圖式。圖2a展示微單元結構之表面具有未反應的-COOH官能基，及使用包含具有-COOH官能基之組份及交聯劑(諸如聚碳二醯亞胺)的密封組成物。在此情況下，在加熱時，密封層與微單元結構表面之間形成共價鍵。可使用通常已知的交聯劑中之任一者(諸如多官能環氧樹脂或醛)代替聚碳二醯亞胺。
圖2b展示微單元結構之表面具有未反應的乙烯基，且使用亦包含乙烯基官能基之密封組成物。在此情況下，憑藉加熱或UV輻射，密 封層與微單元結構表面之間形成較強共價鍵。在密封組成物與微單元結構之間的自由基聚合作用中，視情況可添加光或熱引發劑以有助於共價鍵結之形成。
適合的熱引發劑可包括(但不限於)2,2'-偶氮雙(2-甲基丙腈)、過氧化苯甲醯、過硫酸鉀及4,4'-偶氮雙(4-氰基戊酸)。
適合的光引發劑可包括(但不限於)氧化雙醯基膦、2-苄基-2-(二甲胺基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮、氧化2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦、2-異丙基-9H-噻-9-酮、4-苯甲醯基-4'-甲基二苯基硫、1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮及2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮。
包含可與微單元表面交聯之官能基之密封組分可包括(但不限於)單官能丙烯酸酯、單官能甲基丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯、多官能甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、纖維素、明膠或其類似者。
若使用加熱方法產生共價鍵結，則密封層與微單元結構之間的較佳官能基對可包括羧酸基/羧酸基、羧酸基/胺基、羧酸基/羥基及羧酸基/環氧基。
若使用UV固化方法產生共價鍵結，則密封層與微單元結構之間的較佳官能基對可包括乙烯基/乙烯基及乙烯基/巰基。
所描述之密封層可藉由單程或雙程方法形成。在微單元內填充顯示流體且加以密封。
在本發明之一個具體實例中，在微單元中填充之顯示流體可為液晶組成物或電泳流體。
電泳流體典型地包含分散在溶劑或溶劑混合物中之饋入顏料粒子。包夾在兩個電極板之間的流體可具有一種、兩種或兩種以上類型 的饋入顏料粒子。當兩種或兩種以上類型的饋入顏料粒子分散在溶劑或溶劑混合物中時，饋入顏料粒子可具有彼此不同的光學特性。
除了顏色之外，不同光學特性可包括光學透射、反射率、發光，或在意欲供機器讀取之顯示器情況下，在可見範圍外之電磁波長之反射率變化的意義上的假色。
根據本發明，基於微單元之電泳顯示裝置在密封層與微單元結構中之分隔壁之間具有強黏著性，其可防止疵點且顯著改良裝置之可靠性。
實施例
製備1：製備不含交聯劑之密封組成物(比較)
澈底攪拌15公克羧酸官能化聚胺甲酸酯分散體(L-2857,authaway,USA)及60g之20wt%聚乙烯醇(Mowiol 40-88,Kuraray,Japan)水溶液1小時，且藉由離心機以2000rpm去泡沫化約30分鐘。
製備2：製備具有交聯劑之密封組成物
澈底攪拌15公克羧酸官能化聚胺甲酸酯分散體(L-2857,Hauthaway,USA)、60g之20wt%聚乙烯醇(Mowiol 40-88,Kuraray,Japan)水溶液及3.4g之50wt%聚碳二醯亞胺(XL701,Picassian,USA)水溶液1小時，且藉由離心機以2000rpm去泡沫化約30分鐘。
實施例1：製備顯示薄膜
藉由使用如美國專利第6,930,818號中所描述之微單元組成物之微壓印方法在ITO/PET基板上形成微單元結構。在微壓印之後，用真空電漿對微單元結構進行表面處理以產生羧酸基，且隨後填充電泳流體，隨後分別塗佈製備1或2之密封組成物，且在100℃下乾燥5分鐘以形成顯示薄膜。
實施例2：抗張剝離測試
將實施例1中之顯示薄膜切割成寬度為2.5cm且長度為10cm的條帶。藉由Instron以180度角度及50mm/min將密封層自顯示薄膜剝離。
對於自製備1之密封組成物製備的顯示薄膜，觀察到密封層與微單元結構之間的清晰間距，表明密封層與微單元表面之間的黏著性比微單元表面與ITO/PET基板之間的黏著性更弱。
對於自製備2之密封組成物製備的顯示薄膜，觀察到微單元陣列與ITO/PET基板之間的清晰間距，表明密封層與微單元表面之間的黏著性比微單元表面與ITO/PET基板之間的黏著性更強。
雖然本發明已參考其特定具體實例加以描述，但熟習此項技術者應理解，在不偏離本發明之範疇之情況下，可進行各種改變且可替代等效物。另外，可進行許多修改以使特定情形、材料、組成物、方法、一或多個處理步驟適合於本發明之目標、精神及範疇。所有此等修改意欲處於在此所附加之申請專利範圍之範疇內。
因此，希望像先前技術所准許的那樣廣泛地且在必要時考慮到本說明書，由隨附申請專利範圍之範疇定義本發明。
10‧‧‧微單元
10a‧‧‧底部
11a‧‧‧界面
11b‧‧‧界面
12‧‧‧分隔壁
13‧‧‧密封層

Claims (17)

  1. 一種顯示裝置，其包含：a)具有填充有顯示流體之微單元的微單元結構；及b)將該顯示流體封閉在該等微單元中之每一者內之密封層，其中該密封層與該微單元結構之間存在共價鍵結，且其中該共價鍵結係由來自用於形成該密封層之組成物的官能基與來自該微單元結構的未反應官能基之間的交聯形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中來自該微單元結構的該等未反應官能基在該微單元結構固化期間未反應。
  3. 一種顯示裝置，其包含：a)具有填充有顯示流體之微單元的微單元結構；及b)將該顯示流體封閉在該等微單元中之每一者內之密封層，其中該密封層與該微單元結構之間存在共價鍵結，且其中該等共價鍵結係由來自用於形成該密封層之組成物的官能基與來自額外添加至用於形成該微單元結構之組成物中之材料的未反應官能基之間的交聯形成。
  4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中該等未反應官能基為羥基、胺基或羧基。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中來自該微單元結構之該等未反應官能基係產生自該微單元結構表面之後處理。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中來自該微單元結構之該等未反應官能基為COOH、-NH2或-OH。
  7. 如申請專利範圍第1或4項之裝置，其中該密封層與該微單元結構之間的官能基對為羧酸基/羧酸基、羧酸基/胺基、羧酸基/羥基或羧酸基/環氧基。
  8. 如申請專利範圍第1或4項之裝置，其中該密封層與該微單元結構之間的官能基對為乙烯基/乙烯基或乙烯基/巰基。
  9. 如申請專利範圍第1或4項之裝置，其中該顯示流體為電泳流體。
  10. 一種形成顯示裝置之方法，該方法包含：i)藉由微單元形成微單元結構，其中該微單元結構具有未反應官能基；ii)將顯示流體填入該等微單元；iii)將包含官能基之密封組成物塗佈於該等微單元中之該顯示流體之上；且iv)使該微單元結構之該等未反應官能基與密封組成物之該等官能基反應以於密封層及該微單元結構之間形成共價鍵結。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該等未反應官能基係來自額外添加至用於形成該微單元結構之組成物中之材料。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該等未反應官能基為羥基、胺基或羧基。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其中來自該微單元結構之該等未反應官能基係產生自該微單元結構表面之後處理。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該等未反應官能基為COOH、-NH2或-OH。
  15. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該密封層與該微單元結構之間的官能基對為羧酸基/羧酸基、羧酸基/胺基、羧酸基/羥基或羧酸基/環氧基。
  16. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該密封層與該微單元結構之間的官能基對為乙烯基/乙烯基或乙烯基/巰基。
  17. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該顯示流體為電泳流體。
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