TWI544267B - 形成密封之單元結構之方法 - Google Patents

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Description

形成密封之單元結構之方法
本發明係關於一種建立密封之單元結構的改良方法。本發明可應用於包含多個密封單元之裝置，且詳言之可應用於電泳顯示器。
本發明所考慮的密封之單元結構包含由複數個隔離壁間隔開之兩個基板，該等隔離壁將兩個基板之間的體積分成單元。
此等密封之單元結構通常用以形成電泳顯示器。該結構之單元可用以藉由使單元填充有包含可移動帶電粒子之電泳流體而形成顯示器像素。接著，可使用電場而移動每一單元內之可移動帶電粒子，以提供多種不同顯示效應。對於電泳顯示器裝置之一實例，閱讀者可參考申請者之國際專利申請案WO 2004/008238。
與形成密封之單元結構相關聯的主要問題中之一者為確保結構之單元之間充分密封的困難性。舉例而言，形成具有由複數個隔離壁間隔開之第一基板及第二基板的密封之單元結構的已知製造方法包含以第一基板開始，接著在第一基板上形成複數個隔離壁，且接著將第二基板置放於隔離壁上。然而，實務上經常存在保持於第二基板與某些隔離壁之頂部之間的非故意間隙，從而導致單元之間的不完全密封。在電泳顯示器中，帶電粒子自一單元至另一單元之遷移可經由此等間隙而發生，且此可在由單元顯示之影像中引起極嚴重的錯誤。
密封單元使其彼此分離之已知方法包含在第一基板上形成隔離壁且接著使由隔離壁界定之單元填充有包含電泳流體及密封流體之流體混合物，其中密封流體之密度比電泳流體之密度低。接著，將第二基板層置放於隔離壁之頂部上，且接著固化密封流體，歸因於密封流體之低密度，其在第二基板層與電泳流體之間形成一層，藉此密封單元使其彼此分離。
此方法之一問題為電泳流體可受密封流體之污染，此又可引起不良效應(諸如粒子電荷之凝聚或損失，或粒子不良地黏著至表面)。此等效應可導致顯示器之品質的劣化。
與此方法相關聯之另一問題為某些電泳粒子可陷入密封層內，從而減小密封層之透明度，且因此減小顯示器之亮度。
美國專利US 6950226揭示此方法之一變型，藉此在使密封層與電泳流體接觸前固化密封層之部分，因此減少陷入密封層中之電泳粒子的數目。然而，此需要額外處理及對準步驟以實現層之未固化部分與隔離壁對準。
因此，本發明之一目標為提供一種對先前技術解決方案進行改良之密封之單元結構。
根據本發明之第一態樣，提供一種用於形成一密封之單元結構的方法，該密封之單元結構包含第一基板及第二基板與複數個隔離壁，該方法包含：－在下列各物中之至少一者上形成光壓印材料：－第一基板；－第二基板；及－該複數個隔離壁；－藉由該複數個隔離壁將第一基板及第二基板間隔開，藉此使複數個單元界定於第一基板與第二基板之間；－將潛影寫入至光壓印材料中；及－顯影該潛影，從而促使光壓印材料經移位以密封單元使其彼此分離。
因此，提供一種在單元之間提供有效程度之密封的密封之單元結構。因此，該密封之單元結構可用以藉由在密封其之前使單元填充有電泳流體而形成電泳顯示器之像素，密封足以防止電泳流體之帶電粒子在單元之間的顯著遷移。
此外，該密封之單元結構不促使顯著數目之帶電粒子在密封過程期間陷入，藉此最小化顯示器之亮度的任何減小。
有利地，因為該密封方法包含將光壓印材料移位至形成密封所需之區域，所以單元之體積(及因此單元內之流體壓力)可在密封過程後與在密封過程前大體上相同。此有助於減少在密封過程期間或在密封過程後單元破裂之機會。
另外，對與電泳流體混合之密封流體不存在要求，且因此在這方面避免電泳流體之污染。
有利地，潛影之寫入可包含將光壓印材料之區域曝露於光化光下，藉此界定光壓印材料之區域，在顯影該潛影期間應將光壓印材料中之某些移位至該等區域。
此外，顯影該潛影可包含加熱光壓印材料，藉此提高光壓印材料之粒子的遷移率，且促使粒子根據潛影之圖案來擴散(移位)。因此，粒子擴散到達之光壓印材料的區域可膨脹以密封單元使其彼此分離。
有利地，光壓印材料可包含聚合物、單體及光引發劑。可藉由將材料之區域曝露於光化光而寫入潛影，光化光藉由光引發劑之光***而形成局部反應性粒子。接著，可藉由加熱光壓印材料來顯影潛影，從而促使單體朝光壓印材料之曝露區域擴散(移位)，藉此膨脹曝露區域以密封單元使其彼此分離。
另外，光壓印材料亦可包含熱引發劑。在加熱光壓印材料高於特定溫度後，熱引發劑可促使光壓印材料之聚合。此聚合可執行為顯影光壓印材料之部分，以在光壓印材料已移位至足以密封單元使其彼此分離之程度後停止光壓印材料的進一步移位。此產生完全固化，及因此機械及化學穩定的複合材料。
另外，光壓印材料亦可包含在反應性粒子之臨界濃度之下延遲聚合的抑制劑。因此，可使非故意曝露於低強度雜散光化光下(此導致反應性粒子之相對低濃度)之光壓印材料的區域被抑制聚合。此可增強在寫入潛影期間經曝露之光壓印材料之區域與未經曝露之光壓印材料之區域之間的對比度。
有利地，在第一基板及第二基板已由隔離壁間隔開後，可將潛影寫入至光壓印材料上。因此，基板及隔離壁無需相對於先前寫入之潛影對準而被間隔開，藉此簡化由隔離壁將基板間隔開之步驟。
此外，單元可填充有包含吸收光化光之粒子的流體。此等光吸收粒子可充當遮罩，其至少部分地界定寫入至光壓印材料上之潛影的圖案。因此，潛影可相對於單元結構而有效地自對準及自圖案化。
或者，在第一基板及第二基板由隔離壁間隔開前，可將潛影寫入至光壓印材料上。因為可更容易地接近光壓印材料，所以此可簡化寫入潛影之過程。
有利地，由複數個隔離壁將第一基板與第二基板間隔開之步驟可包含在第一基板上形成隔離壁，及將第二基板置放於隔離壁上的步驟。此可使隔離壁能夠自第一基板建造，從而簡化在基板之間建立及/或置放隔離壁。
有利地，光壓印材料可在第一基板及第二基板中之至少一者上形成為(大體上均一)層。此具有優勢在於，將光壓印材料置放於基板上無需相對於隔離壁對準。
或者，光壓印材料可在隔離壁與第一基板及第二基板中之至少一者之間的界面之區域內形成於第一基板及第二基板中之至少一者上。此可使在與隔離壁之界面之區域外部的基板之區域能夠大體上無光壓印材料，從而有可能改良單元之透明度，及/或減少歸因於基板與光壓印層之間的界面而可能發生之不合需要的反射。此亦可有助於減少粒子黏著至光壓印材料之機會。
有利地，光壓印材料可在隔離壁與第一基板及第二基板中之至少一者之間的界面之區域內形成於隔離壁上。此可再次使在與隔離壁之界面之區域外部的基板之區域能夠大體上無光壓印材料，從而具有與上文直接概述之優勢相同的優勢。
此外，可將光壓印材料置放於隔離壁上與第一基板及第二基板中之至少一者上。因此，在基板與隔離壁之間的界面處，基板及隔離壁上之光壓印材料可皆朝彼此方向膨脹且彼此接觸，藉此密封界面。此可使能夠形成較強的密封，此係因為在此種狀況下光壓印材料藉由與另一光壓印材料接觸，而非藉由與光壓印材料不同之材料的基板或隔離壁接觸來形成密封。另外，具有皆朝彼此方向膨脹之光壓印材料的兩個區域可使能夠填充隔離壁與基板之間的較寬間隙。
有利地，在複數個隔離壁形成於第一基板上之狀況下，在將第二基板置放於隔離壁上之前，光壓印材料可形成於第二基板上。接著，寫入及顯影潛影可促使第二基板上之光壓印材料經移位以朝該複數個隔離壁膨脹且與該複數個隔離壁接觸，藉此密封單元使其彼此分離。
此外，在該複數個隔離壁形成於第一基板上之狀況下，在將隔離壁形成於第一基板上之前，光壓印材料可形成於第一基板上。接著，寫入及顯影潛影可促使第一基板上之光壓印材料經移位以壓抵該複數個隔離壁，藉此移位該複數個隔離壁以便與第二基板接觸，且藉此密封單元使其彼此分離。此具有優勢在於，無需用光壓印材料處理第二基板。
有利地，在該複數個隔離壁形成於第一基板上之狀況下，光壓印材料可在將形成隔離壁與第二基板之間的界面之區域內形成於隔離壁上。接著，寫入及顯影潛影可促使隔離壁上之光壓印材料經移位以朝第二基板膨脹且與第二基板接觸，藉此密封單元使其彼此分離。此可使在與隔離壁之界面之區域外部的第二基板之區域能夠大體上無光壓印材料，從而有可能改良單元之透明度，及/或減少歸因於基板與光壓印層之間的界面而可能發生之不合需要的反射。此亦可有助於減少粒子黏著至光壓印材料之機會。
寫入及顯影潛影之步驟可在重疊時段期間發生。此可簡化過程，且可有效地使寫入及顯影潛影能夠執行於單一製造步驟中。
有利地，光壓印材料可包含寫入及顯影潛影之內部光壓印材料，及位於內部材料之表面處的外部保護層。外部保護層具有在顯影潛影期間根據內部材料而變形的能力。外部保護層可防止內部材料與單元內容之間的接觸，此在內部材料及單元內容將另外開始彼此反應之情況下可為有用的。此外部保護層之厚度較佳為低的，例如處於0.1與10微米之間。在顯影溫度下，該層之模數較佳為低的，例如小於200 Mpa。
根據本發明之第二態樣，提供一種密封之單元結構，其包含由複數個隔離壁間隔開之第一基板及第二基板，該複數個隔離壁界定第一基板與第二基板之間的複數個單元，在下列各物中之至少一者上存在光壓印材料：－第一基板；－第二基板；及－該複數個隔離壁；其中該光壓印材料已藉由寫入及顯影潛影而經移位以密封單元使其彼此分離。
現將參看圖1來描述本發明之第一實施例。圖1展示建立密封之單元結構的三個橫截面圖，每一圖展示建立過程中之一步驟。
在步驟A處，形成具有複數個隔離壁14之第一基板10。隔離壁之間的單元區域填充有包含多個帶電有色粒子110之電泳流體17，其可在電場影響下移動以產生各種顯示效應。
亦形成具有光壓印材料層16之第二基板12。
第一基板及第二基板係由玻璃形成，但如熟習此項技術之閱讀者所顯而易見，替代材料(諸如塑膠)亦可用以形成基板中之至少一者。對於電泳顯示器應用而言，基板中之至少一者應為透明/半透明的以達成顯示效應。為了形成透射顯示器，兩個基板皆應為透明/半透明的，以使得光可行進穿過單元且由帶電有色電泳粒子調變。為了形成半穿透半反射顯示器，第一基板可具有反射塗層且第二基板可為透明/半透明的，以使得光可經由第二基板進入單元，且自第一基板往回反射。然而，對於其他應用(諸如化學封裝)而言，兩個基板皆可為不透明的。化學封裝應用之實例為藥物遞送系統、芳香劑遞送系統、化學試劑遞送系統、生物晶片或其他微流體裝置。
隔離壁係由光阻材料(諸如SU－8)形成，其為可藉由按照陽離子聚合機制進行遮罩式光固化來結構化的多官能環氧化物，其中未經曝露之區域由溶劑移除。形成隔離壁之許多其他方法亦將為熟習此項技術者所顯而易見。舉例而言，可與第一基板分開地製造該等壁且接著在之後將其附著(例如，膠接)至第一基板。亦可藉由將壁壓印至基板中而形成該等壁，例如，若第一基板係由可變形材料形成，則可使用印模於移位基板材料以形成隔離壁。
光壓印材料係由聚合物(聚甲基丙烯酸苄酯)、單體(異戊四醇四丙烯酸酯)、光引發劑(二苯基乙二酮丙酮)及熱引發劑(過氧化苯甲醯)之混合物形成。光壓印材料之組合物可存在許多可能替代物。基本成份為聚合物材料、單體或單體混合物、及光引發劑。經深入研究之聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸苄酯及聚甲基丙烯酸異冰片酯，但亦可使用許多其他聚合物。
該材料亦含有單體化合物，其為相對低分子量(亦即，小於1500)之化合物，該化合物在與反應性粒子(亦即，自由基或陽離子粒子)接觸後即聚合。在一較佳實施例中，單體或單體混合物之單體中的一者含有一個以上聚合基團，以使得在聚合後即形成聚合物網路。此外，在該較佳實施例中，單體為含有以下種類之反應性基團的分子：乙烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、環氧化物、乙烯醚或硫醇烯。該材料亦含有感光性組份，其在曝露於光化輻射後即產生反應性粒子，亦即，自由基或陽離子粒子。
適合用作聚合成份且每一分子具有至少兩個可交聯基團之單體的實例包括含有(甲基)丙烯醯基之單體，諸如三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4－丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6－己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、磷酸單(甲基)丙烯酸酯及磷酸二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸C7 －C20 烷酯、(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷三氧基乙酯、三(2－羥乙基)異三聚氰酸酯三(甲基)丙烯酸酯、三(2－羥乙基)異三聚氰酸酯二(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇一羥基五丙烯酸酯、二異戊四醇六丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸三環癸烷二基二甲酯，及任何前述單體之烷氧基化型式，較佳為乙氧基化及/或丙氧基化型式，且亦包括為雙酚A之氧化伸乙基或氧化丙烯加合物之二醇的二(甲基)丙烯酸酯、為氫化雙酚A之氧化伸乙基或氧化丙烯加合物之二醇的二(甲基)丙烯酸酯、為二縮水甘油醚之雙酚A的(甲基)丙烯酸酯加合物的環氧(甲基)丙烯酸酯、聚烷氧基化雙酚A之二丙烯酸酯，及三乙二醇二乙烯醚、丙烯酸羥乙酯之加合物、異佛爾酮二異氰酸酯及丙烯酸羥乙酯(HIH)、丙烯酸羥乙酯之加合物、二異氰酸甲苯酯及丙烯酸羥乙酯(HTH)，及醯胺酯丙烯酸酯。
每一分子僅具有一個交聯基團之適合單體的實例包括含有乙烯基之單體，諸如N－乙烯基吡咯啶酮、N－乙烯基己內醯胺、乙烯基咪唑、乙烯基吡啶；(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸莰酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸4－丁基環己酯、丙烯醯基嗎啉、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2－羥乙酯、(甲基)丙烯酸2－羥丙酯、(甲基)丙烯酸2羥丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、己內酯丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸2－乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸十三酯、(甲基)丙烯酸十一酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸異硬脂基酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、甲氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、二丙酮(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸β－羧乙酯、鄰苯二甲酸(甲基)丙烯酸酯、異丁氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N－二甲基(甲基)丙烯醯胺、第三辛基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙胺基乙酯、(甲基)丙烯酸丁基胺甲醯基乙酯、正異丙基(甲基)丙烯醯胺氟化(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸7－胺基－3,7－二甲基辛酯、N,N－二乙基(甲基)丙烯醯胺、N,N－二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺、羥丁基乙烯醚、月桂基乙烯醚、鯨蠟基乙烯醚、2－乙基己基乙烯醚；及由下列式(I)表示之化合物CH2 ＝C(R6 )－COO(R7 O)m －R8 (I)
其中R6 為氫原子或甲基；R7 為含有2至8個，較佳2至5個碳原子之伸烷基；且m為0至12，且較佳1至8之整數；R8 為氫原子或含有1至12個，較佳1至9個碳原子之烷基；或R8 為四氫呋喃基，其包含具有4至20個碳原子之烷基，視情況可用具有1至2個碳原子之烷基取代；或R8 為二噁烷基，其包含具有4至20個碳原子之烷基，視情況可用甲基取代；或R8 為視情況可用C1－C12烷基，較佳C8－C9烷基取代之芳族基，及烷氧基化脂肪族單官能單體，諸如乙氧基化(甲基)丙烯酸異癸酯、乙氧基化(甲基)丙烯酸月桂酯及其類似物。
引發劑可存在於材料中以起始交聯反應。引發劑之量可在廣泛範圍之間變化。引發劑之適合量(例如)在相對於參與交聯反應之化合物之總重量的高於0重量%與5重量%之間。
當UV交聯用以起始交聯時，該材料較佳包含UV光引發劑。光引發劑在吸收光後即能夠起始交聯反應；因此，UV光引發劑吸收光譜之紫外線區域中的光。提供良好結果之UV光引發劑的某些熟知實例為2,2－二甲氧基－1,2－二苯基乙烷－1－酮(IRGACURE651－Ciba Specialty Chemicals)、2－苄基－2－二甲胺基－1－(4－嗎啉基苯基)－丁酮－1(IRGACURE369－Ciba Specialty Chemicals)、雙(2,4,6－三甲基苯甲醯基)苯膦氧化物(Irgacure819－Ciba Specialty Chemicals)。
聚合引發劑較佳包含光引發劑與熱引發劑之混合物。熱引發劑之實例為過氧化苯甲醯、過氧化二異丙苯、2,5－二甲基－2,5－二(過氧化第三丁基)過氧化己烷、過氧化二月桂醯及2,2'－偶氮二異丁腈。
該材料較佳含有在未經曝露之區域中延遲聚合的抑制劑。已被研究之抑制劑的實例為氫醌及氫醌一甲醚。在一較佳實施例中，抑制劑之量在0.001重量%與0.5重量%之間。
該材料可由有機溶劑之溶液形成。聚合物與單體或單體混合物之間的比率經選擇，以使得在蒸發溶劑後所形成之薄膜為固體且較佳不黏著。由P/(P＋M)所界定之聚合物(P)與單體(M)之間的比率較佳大於0.3且甚至更佳大於或等於0.5。
較佳在將溶液之塗層塗覆於基板中的至少一者或隔離壁後蒸發所使用之溶劑。可視情況在真空中加熱或處理塗層以輔助蒸發溶劑。
適合溶劑之實例為1,4－二噁烷、丙酮、乙腈、氯仿、氯酚、環己烷、環己酮、環戊酮、二氯甲烷、乙酸二乙酯、二乙基酮、碳酸二甲酯、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、乙醇、乙酸乙酯、間甲酚、單烷基取代之乙二醇及二烷基取代之乙二醇、N,N－二甲基乙醯胺、對氯酚、1,2－丙二醇、1－戊醇、1－丙醇、2－己酮、2－甲氧基乙醇、2－甲基－2－丙醇、2－辛酮、2－丙醇、3－戊酮、4－甲基－2－戊酮、六氟異丙醇、甲醇、乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、甲基乙基酮、甲基丙基酮、正甲基吡咯啶酮－2、乙酸正戊酯、酚、四氟正丙醇、四氟異丙醇、四氫呋喃、甲苯、二甲苯及水。亦可使用基於醇、酮及酯之溶劑，但丙烯酸酯之溶解度可能成為高分子量醇之問題。鹵化溶劑(諸如二氯甲烷及氯仿)及烴(諸如己烷及環己烷)亦可為適合的。
由溶液藉由澆鑄將光壓印材料塗覆至第二基板，以在第二基板上形成約為10 um厚度之大體上均一層16。或者，光壓印材料層16之厚度可根據材料之性質及根據在寫入及顯影潛影時所需之膨脹量而變化。此外，其他技術(諸如刀片刮抹或印刷)可用以將光壓印材料塗覆至第二基板。
在步驟B處，藉由將第二基板12擱置在隔離壁14之頂部上，第一基板及第二基板由隔離壁間隔開，從而有助於形成單元18及19。在第二基板12不適當地擱置在隔離壁14上時，非故意間隙13通常在第二基板與某些隔離壁之頂部之間出現。此等間隙可(例如)歸因於不同隔離壁高度，或其可歸因於在隔離壁之頂部與第二基板之間形成薄層之單元內的過量流體或材料。間隙13之大小在圖式中未按比例繪製，且實務上可比所展示之大小小得多。藉由用密封材料120將基板之邊緣密封在一起而使基板10及12彼此對準地固定。或者，可藉由(例如)使基板皆壓抵隔離壁(亦即，藉由摩擦力)，或藉由使用夾具以將基板固持在適當位置而使基板對準地固定。
在步驟C處，在光壓印材料中寫入及顯影潛影以密封單元使其彼此分離。顯影潛影促使光壓印材料在箭頭118之方向上經移位，藉此促使光壓印材料之區域114膨脹，且光壓印之區域116收縮。因為區域114在隔離壁14與第二基板12之間的界面處，所以在區域114處之光壓印材料16的膨脹促使光壓印材料與隔離壁14之頂部接觸，從而封閉間隙13，且藉此密封單元使其彼此分離。
寫入潛影包含將待膨脹以密封單元使其彼此分離之光壓印材料之區域114曝露112於紫外光下。歸因於光引發劑之光***，此曝露促使反應性粒子(例如，自由基)的形成。經由遮罩將光壓印材料曝露於紫外光下，以使得不需要膨脹之光壓印材料的區域116未經曝露。或者，可將光壓印材料曝露於其他類型之光壓印材料性質改變(光化)光下。舉例而言，以351 nm波長發射之氬雷射光可用以寫入潛影，在此種狀況下因為可精確地控制雷射方向，所以可能不需要遮罩。
在另一替代實施例中，電泳流體可包含吸收用以寫入潛影之光的粒子。接著，若光化光自第一基板10之方向而非自第二基板12之方向指向光壓印材料，則電泳流體自身可充當用於圖案化光化光之遮罩。舉例而言，光化光可能能夠藉由穿過第一基板及隔離壁而到達直接在隔離壁14上方之光壓印材料的區域，但可能藉由電泳流體中之吸收粒子的吸收而被阻止到達光壓印材料之其他區域。因此，潛影相對於隔離壁有效地自對準。
在步驟B中在第一基板及第二基板已由複數個隔離壁間隔開後，在步驟C期間發生寫入潛影。因此，第一基板或第二基板及隔離壁應對UV光足夠地半透明，以允許潛影經寫入穿過其且進入光壓印材料中。
或者，可在第一基板及第二基板由隔離壁間隔開前，例如，恰好在步驟A中在光壓印材料已形成於第二基板上後寫入潛影。
在基板已由隔離壁間隔開前寫入潛影之優勢在於潛影無需經由第一基板或第二基板而曝露，此可減小所需之光強度及/或改良被寫入之區域的精確度。在第一基板及第二基板已由隔離壁間隔開後寫入潛影之優勢在於，第一基板及第二基板無需相對於先前寫入之潛影的圖案而被間隔開。
顯影潛影包含藉由將光壓印材料曝露於紅外光下而加熱其。此加熱促使光壓印材料中之單體的擴散遷移率得以增強，此誘發使單體聚合及擴散至潛影之經曝露區域中。此促使經曝露區域114膨脹以密封單元使其彼此分離，且促使未經曝露區域116隨著單體擴散以遠離其而收縮。顯影潛影可包含使用其他方法，例如，藉由將單元結構置放於烘箱中來加熱光壓印材料。
光壓印材料之溫度繼續升高直至其上升高於熱引發劑之分解溫度，繼此之後光壓印材料之經曝露區域與未經曝露區域中的剩餘單體變得集合。此有助於防止光壓印材料在已完成顯影階段後改變其形狀。或者，為了簡化製造光壓印材料，可不包括熱引發劑。
藉由同時將光壓印材料曝露於UV光(以寫入影像)與IR光(以加熱材料來顯影影像)，寫入及顯影潛影可發生。因此，可在一寫入影像後立即開始顯影影像。此最小化執行寫入及顯影影像所需之時間長度。
光壓印為熟習此項技術者所熟知之技術，且為了獲得比本文中所給出之描述更全面的描述，閱讀者可參看：C.WITZ,C.SANCHEZ,CBASTIAANSEN,D.J.BROER之HANDBOOK OF POLYMER REACTION ENGINEERING，第2卷(EDS.T.MEYER,J.KEURENTJES),WILEY－VCH,WEINHEIM，德國2005年，CH19。
現將參看圖2來描述本發明之第二實施例。與第一實施例相關之許多描述可同等地應用於第二實施例，且所以不再重複其。圖2展示建立密封之單元結構的三個橫截面圖，每一圖展示建立過程中之一步驟。
在步驟A處，形成具有複數個隔離壁14之第一基板10。隔離壁之間的單元區域填充有包含多個帶電有色粒子110之電泳流體17。亦形成具有光壓印材料之區域22的第二基板12。光壓印材料之區域22形成於第二基板12與隔離壁14之間的預期界面之區域內。藉由在基板上形成光壓印材料之大體上均一層，且接著藉由蝕刻掉區域20直至僅保留區域22來形成光壓印材料之區域22，但其他替代方法(諸如印刷)將為熟習此項技術者所顯而易見。
在步驟B處，在隔離壁上對準第二基板以使得光壓印材料之區域22在與隔離壁之界面的區域中。非故意間隙13存在於某些隔離壁與第二基板之間。
在步驟C處，寫入及顯影潛影，從而促使光壓印材料在箭頭118之方向上擴散，藉此使區域114膨脹以與隔離壁14接觸，且使區域116收縮，且因此密封單元使其彼此分離。
現將參看圖3來描述本發明之第三實施例。與第一實施例相關之許多描述可同等地應用於第三實施例，所以不再次重複。圖3展示建立密封之單元結構的三個橫截面圖，每一圖展示建立過程中之一步驟。
在步驟A處，形成具有複數個隔離壁14之第一基板10。將隔離壁之間的單元區域填充包含多個帶電有色粒子110之電泳流體17。亦形成第二基板12。將光壓印材料之區域30形成於隔離壁上，且在意欲形成隔離壁與第二基板之間的界面之隔離壁的區域內。在此實施例中，藉由展示為與轉印或膠版印刷一致的過程來形成區域30。一槽容納包含聚合物、單體、引發劑、抑制劑及溶劑之光壓印溶液，且一或多個滾筒自槽收集溶液且將一層溶液沈積至隔離壁之頂部上。在70℃下之乾燥步驟移除溶劑。
在步驟B處，將第二基板置放於隔離壁上，從而有助於形成單元18及19。於某些隔離壁與第二基板之間存在非故意間隙13。
在步驟C處，寫入及顯影潛影，從而促使光壓印材料自區域116擴散至區域114，藉此使區域114膨脹以與第二基板12接觸，且使區域116收縮，且因此密封單元使其彼此分離。很明顯重要的是，不將光壓印材料30之一部分曝露於光化光下，以使得存在光壓印材料之未經曝露區域，光壓印材料可自該等未經曝露區域擴散至光壓印材料之曝露區域中。
現將參看圖4來描述本發明之第四實施例。與第一實施例相關之許多描述可同等地應用於第四實施例，所以不再次重複。圖4展示建立密封之單元結構的三個橫截面圖，每一圖展示建立過程中之一步驟。
在步驟A處，形成具有複數個隔離壁14之第一基板10。將隔離壁之間的單元區域填充包含多個帶電有色粒子110之電泳流體17。亦形成具有光壓印材料層16的第二基板12。光壓印材料之區域30形成於隔離壁上，且在意欲形成隔離壁與第二基板之間的界面之隔離壁的區域內。
在步驟B處，將第二基板置放於隔離壁上，從而有助於形成單元18及19。非故意間隙13存在於某些隔離壁與第二基板之間。
在步驟C處，將潛影寫入及顯影於第二基板上之光壓印材料上與隔離壁上，從而促使光壓印材料自區域116擴散至區域114，藉此使區域114膨脹且使區域116收縮，且密封單元使其彼此分離。因為第二基板上之光壓印材料及隔離壁上之光壓印材料皆朝彼此方向膨脹，所以可填充隔離壁與第二基板之間的較大間隙。此外，可形成較強的密封，此係因為光壓印材料藉由與另一光壓印材料接觸，而非藉由與與光壓印材料不同之材料的基板或隔離壁接觸來形成密封。
現將參看圖5來描述本發明之第五實施例。與第一實施例相關之許多描述可同等地應用於第五實施例，且所以不再重複其。圖5展示建立密封之單元結構的三個橫截面圖，每一圖展示建立過程中之一步驟。
在步驟A處，形成具有光壓印材料層50及複數個隔離壁14的第一基板10。隔離壁之間的單元區域填充有包含多個帶電有色粒子110之電泳流體17。亦形成第二基板12。
在步驟B處，將第二基板置放於隔離壁上，從而有助於形成單元18及19。非故意間隙13存在於某些隔離壁與第二基板之間。
在步驟C處，將潛影寫入及顯影於第一基板上之光壓印材料上，從而促使光壓印材料在箭頭118之方向上擴散，藉此使區域114膨脹且使區域116收縮。區域114之膨脹促使隔離壁朝第二基板12經移位且與第二基板12接觸，藉此在界面52處密封單元使其彼此分離。此具有優勢在於在第一基板上執行光壓印材料與隔離壁之形成，以使得無需處理第二基板。
圖6展示平面內電泳顯示器之一部分的平面示意圖，該電泳顯示器包含由四個各別單元21、22、23及24形成之四個平面內顯示器像素。單元由藉由隔離壁14間隔開之兩個基板(為了清楚起見未圖示)形成，藉由將光壓印材料自未經曝露區域移位至經曝露區域來密封單元使其彼此分離。顯示器裝置包含多個列RE電極及行CE電極以用於控制帶電粒子110在每一像素單元內之移動。
已就電泳顯示器來描述本發明之密封之單元結構，但其亦可在廣泛種類之系統中應用，例如：－用於分子診斷之生物感應器；－在複雜生物混合物(例如，血液或唾液)中快速及敏感地偵測蛋白質及核酸；－電解以形成細胞溶解或蛋白質操作之局部pH值變化；－用於化學、醫藥或分子生物學之高產量篩選裝置；－測試裝置，(例如)在犯罪學中(例如)用於DNA或蛋白質、用於現場測試(在醫院中)、用於在集中化實驗室或在科學研究中之診斷；－用於心臟病學之DNA或蛋白質診斷、傳染病及腫瘤學、食品及環境診斷之工具；－用於組合化學之工具；或－分析裝置。
如熟習此項技術者將瞭解，密封單元中之材料可包含廣泛種類之物質，例如，實際上任何生物體之體液(例如，血液、尿、***等)；環境樣本(例如，空氣、農業、水及土壤樣本)；生物製劑樣本；研究樣本(例如，核酸)。
本發明之應用包括用於偵測流體樣本中之一或多個目標分子的裝置，尤其包括用於偵測含水溶液中之生物分子之裝置的領域。目標分子可(例如)為放大反應(包括目標放大與信號放大)之產物；純化樣本，諸如純化染色體組DNA、RNA、蛋白質等；原始樣本(細菌、病毒、染色體組DNA等)；生物分子化合物，諸如(但不限於)核酸及相關化合物(例如，DNA、RNA、寡核苷酸或其類似物、PCR產物、染色體組DNA、細菌人工染色體、質體)、蛋白質及相關化合物(例如，多肽、肽、單株或多株抗體、可溶或結合受體、轉錄因子)、抗原、配位子、半抗原、碳水化合物及相關化合物(例如，多醣、寡醣)、諸如膜片段之細胞片段、細胞器、完整細胞、細菌、病毒、原生動物。
總之，提供一種形成密封之單元結構之方法。該密封之單元結構包含由複數個隔離壁間隔開之第一基板及第二基板。隔離壁界定第一基板與第二基板之間的複數個單元。該等基板中之至少一者及隔離壁在其上具有光壓印材料層。將潛影寫入至光壓印材料上，且接著顯影該影像，藉此促使區域中之光壓印材料根據潛影之圖案來膨脹。光壓印材料之膨脹促使密封單元使其彼此分離。
屬於隨附申請專利範圍之範疇的眾多其他實施例對熟習此項技術者而言亦將變得顯而易見。如熟習此項技術者所顯而易見，存在可置放光壓印材料之基板及/或隔離壁之區域的許多可能變化。舉例而言，光壓印材料可形成於第一基板及第二基板兩者上。對於不同實施例而言，申請專利範圍中所敍述之方法步驟的次序可能不同。申請專利範圍中之參考符號不被解釋為限制申請專利範圍之範疇。
10．．．第一基板
12．．．第二基板
13．．．間隙
14．．．隔離壁
16．．．光壓印材料層/光壓印材料
17．．．電泳流體
18．．．單元
19．．．單元
20．．．區域
21、23、24．．．單元/像素
22．．．光壓印材料之區域/單元/像素/光壓印材料層/光壓印材料
30．．．光壓印材料之區域/光壓印材料層/光壓印材料
50．．．光壓印材料層
52．．．界面
110．．．帶電有色粒子
112．．．曝露/寫入
114．．．經曝露區域
116．．．未經曝露區域
118．．．移位/箭頭
120．．．密封材料
CE．．．行
RE．．．列
圖1展示根據本發明之第一實施例的形成密封之單元結構之方法的示意圖；圖2展示根據本發明之第二實施例的形成密封之單元結構之方法的示意圖；圖3展示根據本發明之第三實施例的形成密封之單元結構之方法的示意圖；圖4展示根據本發明之第四實施例的形成密封之單元結構之方法的示意圖；圖5展示根據本發明之第五實施例的形成密封之單元結構之方法的示意圖；及圖6展示電泳顯示器之一部分的平面示意圖，該電泳顯示器包含使用根據本發明之方法密封的像素單元。
在圖式中相同或類似參考符號表示相同或類似特徵。
112．．．曝露/寫入
114．．．經曝露區域
116．．．未經曝露區域
118．．．移位/箭頭

Claims (19)

  1. 一種形成一密封之單元(cell)結構之方法，該密封之單元結構包含第一基板(10)及第二基板(12)與複數個隔離(partition)壁(14)，該方法包含：-在下列各物中之至少一者上施加光壓印(photo-embossing)材料：-該第一基板；-該第二基板；及-該複數個隔離壁；-其中該光壓印材料包含一聚合物、一單體及一光引發劑；-由該複數個隔離壁將該第一基板及該第二基板間隔開，藉此在該第一基板與該第二基板之間界定複數個單元(18、19)；-將一潛影(latent image)寫入(112)至該光壓印材料中；及-顯影該潛影，從而導致該光壓印材料經膨脹(expand)(118)以密封該單元結構。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含在密封該等單元使其彼此分離之前將該等單元填充流體。
  3. 如請求項2之方法，其中該流體為一電泳流體，且其中該等單元形成一電泳顯示器之像素。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中寫入該潛影包含將該光壓印材料之區域曝露(112)於光化光下。
  5. 如請求項1之方法，其中顯影該潛影包含加熱該光壓印材料。
  6. 如請求項1之方法，其中寫入該潛影包含將該光壓印材料之區域曝露(112)於光化光下，且其中顯影該潛影包含加熱該光壓印材料，從而導致該單體(monomer)膨脹朝向該等經曝露區域，藉此使該等經曝露區域(114)膨脹以密封該等單元使其彼此分離。
  7. 如請求項1之方法，其中該光壓印材料進一步包含一熱引發劑，且其中顯影該光壓印材料包含將該光壓印材料加熱至高於該熱引發劑之分解溫度，藉此使該單體聚合。
  8. 如請求項1之方法，其中在該由該等隔離壁將該第一基板及該第二基板彼此間隔開之步驟後執行該寫入該潛影之步驟。
  9. 如請求項8之方法，其中藉由將該光壓印材料之區域曝露於光化光下來寫入該潛影，其中將該等單元填充一包含吸收該光化光之粒子的流體，且其中該等吸收粒子充當一遮罩，其至少部分地界定寫入至該光壓印材料上之該潛影的圖案。
  10. 如請求項1之方法，其中該由複數個隔離壁將該第一基板及該第二基板間隔開之步驟包含以下步驟：-在該第一基板上形成該等隔離壁；及-將該第二基板置放於該等隔離壁上。
  11. 如請求項1之方法，其中該光壓印材料在該第一基板及 該第二基板中之至少一者上形成為一層(16、22)，且其中該潛影之該寫入及該顯影導致該光壓印材料經膨脹而與該等隔離壁接觸，藉此密封該等單元使其彼此分離。
  12. 如請求項1之方法，其中該光壓印材料係形成於：-該第一基板及該第二基板中之至少一者上；及-該等隔離壁與該第一基板及該第二基板中之該至少一者之間的界面之區域內；且其中該潛影之該寫入及該顯影導致該光壓印材料(22)經膨脹(118)而與該等隔離壁接觸，藉此密封該等單元使其彼此分離。
  13. 如請求項1之方法，其中該光壓印材料係形成於：-該等隔離壁上；及-該等隔離壁與該第一基板及該第二基板中之至少一者之間的該等界面之該等區域內；且其中該潛影之該寫入及該顯影導致該光壓印材料(30)經膨脹而與該第一基板及該第二基板中之該至少一者接觸，藉此密封該等單元使其彼此分離。
  14. 如請求項1之方法，其中該由複數個隔離壁將該第一基板及該第二基板間隔開之步驟包含以下步驟：-在該第一基板上形成該等隔離壁；及-將該第二基板置放於該等隔離壁上；且其中在該將該第二基板置放於該等隔離壁上之步驟之前，該光壓印材料係形成於：-該第二基板上，及 -該等隔離壁上、將在該等隔離壁與該第二基板之間形成界面之該等隔離壁的該等區域內；且其中該潛影之該寫入及該顯影導致：-該第二基板上之該光壓印材料(16)朝該等隔離壁移位；及-該等隔離壁上之該光壓印材料(30)朝該第二基板膨脹；-以致該第二基板上之該光壓印材料與該等隔離壁上之該光壓印材料接觸，藉此密封該等單元使其彼此分離。
  15. 如請求項11之方法，其中該由複數個隔離壁將該第一基板及該第二基板間隔開之步驟包含以下步驟：-在該第一基板上形成該等隔離壁；及-將該第二基板置放於該等隔離壁上；且其中在將該第二基板置放於該等隔離壁上之前將該光壓印材料形成於該第二基板上，且其中該潛影之該寫入及該顯影導致該第二基板上之該光壓印材料朝該複數個隔離壁膨脹且與該複數個隔離壁接觸，藉此密封該等單元使其彼此分離。
  16. 如請求項11之方法，其中該由複數個隔離壁將該第一基板及該第二基板間隔開之步驟包含以下步驟：-在該第一基板上形成該等隔離壁；及-將該第二基板置放於該等隔離壁上；且其中在於該第一基板上形成該等隔離壁之前將該光壓印材料形成於該第一基板上，且其中該潛影之該寫入及該 顯影導致該第一基板上之該光壓印材料經膨脹(118)以壓抵該複數個隔離壁，藉此移位該複數個隔離壁以使其(52)接觸抵靠該第二基板，且藉此密封該等單元使其彼此分離。
  17. 如請求項13之方法，其中該由複數個隔離壁將該第一基板及該第二基板間隔開之步驟包含以下步驟：-在該第一基板上形成該等隔離壁；及-將該第二基板置放於該等隔離壁上；且其中該光壓印材料係形成於：-在該將該第二基板置放於該等隔離壁上之步驟之前於該複數個隔離壁上；及-將在該等隔離壁與該第二基板之間形成該等界面之該等隔離壁的該等區域內；且其中該潛影之該寫入及該顯影導致該等隔離壁上之該光壓印材料朝該第二基板膨脹且與該第二基板接觸，藉此密封該等單元使其彼此分離。
  18. 如請求項1之方法，其中該密封之單元結構的該等單元形成一電泳顯示器之像素(21、22、23、24)。
  19. 如請求項1之方法，其中該光壓印材料包含：-一寫入及顯影該潛影之內部材料；及-一位於該內部材料之表面處的外部保護層，該外部保護層能夠在該潛影之該顯影期間根據該內部材料而變形。
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