TW202022470A - 用於顯示裝置之電泳分散體中的化學實體的光學活化 - Google Patents

Abstract

提供了用於電泳顯示器的示例性電泳分散體。示例性電泳分散體包括第一化學實體和第二化學實體。回應於穿過電泳分散體的電磁場的變化，第一化學實體和第二化學實體可以被誘導以可逆地相互作用，以在分離狀態和光學活化狀態之間切換，以改變電泳分散體的光學性質。還提供了電泳顯示裝置、用於操作電泳顯示裝置的方法、非暫時性機器可讀儲存媒體以及用於產生電泳分散體的方法。

Description

用於顯示裝置之電泳分散體中的化學實體的光學活化

本說明書係關於顯示裝置，尤其關於電泳顯示裝置。

顯示裝置可以根據加色或減色系統進行操作。加色系統涉及使用不同色素的組合，這些色素會反射電磁光譜的不同波段，這些波段通常在電磁光譜的紅色、綠色和藍色可見光部分中。減色系統涉及使用不同色素的組合，相反地，減色系統通常吸收電磁光譜的不同波段，同樣地，這些波段通常在電磁光譜的紅色、綠色和藍色可見光部分中，因而個別產生青色、洋紅色和黃色的色素。在任一系統中，可以透過改變各個像素中色素的使用程度來顯示圖像和影片。

加色系統的一個示例是液晶(liquid crystal, LC)顯示器。LC顯示器採用彼此鄰近設置的紅色、綠色和藍色子像素的濾色器。顯示器使用液晶單元來改變通過濾色器的光強度。可以控制通過子像素的光的強度以生成圖像。LC顯示器的缺點是，總體可用光強度損失了很大一部分，平均約67%，這是因為各個濾色鏡都會吸收其他兩個濾色鏡會通過的所有波長。在沒有足夠明亮的光源的情況下，液晶顯示器通常會提供色彩對比度低的暗淡圖像，尤其是在室外照明條件下，且甚至在典型的室內照明條件下亦是如此。

減色系統的一個例子是電潤濕顯示器。電潤濕顯示器，其採用包含青色、洋紅色或黃色油滴的像素的重疊層的濾色器。可以控制油滴在像素角落處聚結為小滴，以吸收很少的光，或者將油滴拉伸以覆蓋部分或全部像素，以吸收更多的光。最終通過各個層的光可以具有廣泛的顏色。電潤濕顯示器的缺點在於，油的流體性質決定了像素的某些部分總是被油覆蓋，這從顯示器上減去了光，因而降低了顯示器的整體亮度。

另一種顯示裝置是電致變色顯示裝置，其中施加電流以改變材料的氧化態，使材料從一種顏色狀態改變為另一種顏色狀態。電致變色顯示裝置通常不會遭受與LC顯示器或電潤濕顯示器相同的光學損耗，但是它們具有緩慢以及需要消耗大量功率以引起像素變色的缺點，且具有會縮短顯示器的壽命之副反應。

本申請請求於2018年11月5日提交的美國臨時申請案62/755,767以及於2018年11月5日提交的美國臨時申請案62/755,746的優先權，其全部內容透過引用合併於此。

根據本說明書的一個態樣，提供了一種用於電泳顯示器的電泳分散體。電泳分散體包括第一化學實體和第二化學實體。回應於穿過電泳分散體的電磁場的變化，第一化學實體和第二化學實體可以被誘導以可逆地相互作用，以回應於穿過電泳分散體的電磁場的變化，在分離狀態和光學活化狀態之間切換，以改變電泳分散體的光學性質。

根據本說明書的另一態樣，提供了一種電泳顯示裝置。電泳顯示裝置包括顯示器，該顯示器包括像素室，該像素室容納電泳分散體並傳達電泳分散體的光學性質。電泳分散體包含第一化學實體和第二化學實體。電泳顯示裝置還包括電極，以改變穿過像素室的電磁場，以誘導第一化學實體和第二化學實體在分離狀態和光學活化狀態之間可逆地切換，因而改變電泳分散體的光學性質。電泳顯示裝置還包括控制器，該控制器控制電極以改變電磁場，以使像素室傳達與要由顯示器顯示的圖像相對應的光學性質。

根據本說明書的另一態樣，提供了一種用於操作電泳顯示裝置的方法。該方法涉及獲得表示要由電泳顯示裝置顯示的圖像的圖像資料。該方法還包括產生到該電泳顯示裝置的多個像素電極的一電壓映射，該等像素電極控制包含多個成分化學實體的多個像素室，該等成分化學實體在被電磁場誘導以採取一分離狀態時呈現第一光學性質，而當被電磁場誘導以採取一活化狀態時呈現出第二光學性質。該方法還包括將該電壓映射施加到該等像素電極，以使該等成分化學實體採取該分離狀態或該活化狀態。

根據本說明書的另一態樣，提供了一種非暫時性機器可讀儲存媒體，其包括多個指令，該等指令在被執行時使一計算裝置的處理器操作電泳顯示裝置。該指令在被執行時使處理器獲得表示要由一電泳顯示裝置顯示的圖像的圖像資料，產生到該電泳顯示裝置的多個像素電極的一電壓映射，該等像素電極控制包含多個成分化學實體的多個像素室，該等成分化學實體在被電磁場誘導以採取一分離狀態時呈現出第一光學性質，而當被電磁場誘導以採取一活化狀態時呈現出第二光學性質，以及將該電壓映射施加到該等像素電極，以使該等成分化學實體採取該分離狀態或該活化狀態。

根據本說明書的另一態樣，提供了一種製備用於電泳顯示器的電泳分散體的方法。該方法包括製造一帶電聚合核芯(polymeric core)，製造一聚合冠(polymeric corona)或一聚合冠的前驅物，以及嵌入多個成分化學實體到該聚合冠或該聚合冠的前驅物中。該等成分化學實體在被電磁場誘導以採取一分離狀態時呈現出第一光學性質，而在被電磁場誘導以採取一活化狀態時呈現出第二光學性質。

根據本說明書的另一態樣，提供了一種製備用於電泳顯示器的電泳分散體的方法。該方法涉及在一疏水相中結合一雙親性嵌段共聚物、一疏水單體、一離子界面活性劑和一自由基引發劑。該方法進一步涉及將該疏水相與一親水相結合以形成一奈米乳液，該奈米乳液包括懸浮在該親水相中的一疏水液滴和在該疏水液滴周圍聚結的離子界面活性劑。該方法進一步涉及活化該自由基引發劑以使該雙親性嵌段共聚物的一疏水性嵌段與該疏水單體交聯，以形成具有一聚合冠的一聚合顆粒(polymeric particle)，該離子界面活性劑為該聚合冠提供一電荷。該方法還涉及將該奈米乳液與一親脂性相對離子(lipophilic counter-ion)結合以中和該聚合顆粒的電荷。該方法還涉及使該聚合顆粒的聚合冠官能化，以將一化學實體與該聚合顆粒的雙親性嵌段共聚物的親水性嵌段耦合，以形成一電泳分散體的一第一部分，該化學實體被誘導與該電泳分散體的一第二部分的一互補成分化學實體相互作用，以回應穿過該電泳分散體的一電磁場變化來改變該電泳分散體的一光學性質。

電泳顯示器透過使顆粒在像素室內的懸浮液中移動來生成圖像。該顆粒帶電，因此可以回應於穿過懸浮液的電磁場的變化而移動。該顆粒還呈現出特定的吸收光譜，如果顆粒適當地位於像素室中，則它們可以被像素室自身透射或反射以產生圖像。例如，只有當顆粒被定位為覆蓋像素室的透明前向側時，像素室才可以透射或反射其所包含的一組顆粒的吸收光譜。如果顆粒未覆蓋像素室的前向側，則不同的吸收光譜將被像素室透射或反射，例如，懸浮液的另一種成分的吸收光譜(其占據了像素室的前向側)。因此，電泳顯示器的像素可以透過顆粒在相應像素室內的移動來改變。包含能夠回應於電磁場而移動的帶電顆粒的懸浮液可以被稱為電泳分散體。

這種傳統的電泳顯示器受到帶電顆粒能夠通過電泳分散體移動到適當位置的速度的限制。此一限制對應於顯示裝置的刷新率及其顯示影片的能力的限制。這種傳統的電泳顯示器也受到即使顆粒不用於呈現其吸收光譜，也仍然殘留在懸浮液中的其他地方的限制。這些未使用的顆粒的殘留可能會導致顯示器亮度的整體損失。在刷新率和亮度方面的這種限制在其他幾種顯示技術中很常見，例如反射式液晶顯示器、電潤濕顯示器和電致變色顯示器。

如果可以透過不依賴於化學實體進入和離開視線的總體運動的方式控制像素室的顏色或其他光學性質的機制，且避免懸浮液中未使用的化學實體的殘留，則可以在電泳顯示器中避免這些限制。

這樣的機制可以涉及使用兩個化學實體，其可以被誘導可逆地相互作用以實現光學活化狀態，該光學活化狀態引起包含化學實體的像素室所呈現的光學性質的變化。第一化學實體和第二化學實體可以在彼此足夠遠時的分離狀態與在足夠接近時的光學活化狀態之間交替。該等化學實體可透過回應於電磁場的變化一起移動或分開移動而在分離狀態和光學活化狀態之間交替。以這種方式相互作用的化學實體可以稱為成分化學實體或互補化學實體。

可以將這種電泳分散體結合到電泳顯示裝置的濾色器中。電泳顯示裝置能夠實現高透射率和飽和度以及高刷新率和低功率的需求。電泳顯示裝置可以包括反射型顯示器或透射型顯示器。這樣的反射顯示器可以是邊緣照明的或側面照明的，或者可以包括不主動照明，而是可以透過反射入射光來提供照明。電泳顯示裝置可以包括透射顯示器，其可以包括背光。

儘管光學性質改變機制涉及化學實體的運動，但是光學變化可以透過化學實體在比涉及使顆粒從像素室的一端移動到另一端的機制所需的距離短的距離中的移動來實現。此外，由於光學活化狀態是由化學實體之間的相互作用而不是具有固定光學性質的顆粒的運動產生的，因此在電泳分散體中不會存在具有不希望的光學性質的未使用顆粒的殘留。而是，當電泳分散體的化學實體不處於光學活化狀態時，其可以採取無色狀態。當化學實體不處於光學活化狀態時，採取無色狀態可以允許光通過像素室而不會明顯損失亮度。因此，像素室的層可以彼此堆疊，其中像素室的每一層為濾色器貢獻不同的顏色，以提供具有比其他顯示技術明顯更少的亮度損失的全色顯示。

圖1是用於電泳顯示器的示例電泳分散體100的示意圖。電泳分散體100包括第一化學實體102和第二化學實體104。

回應於穿過電泳分散體100的電磁場106的變化，第一化學實體102和第二化學實體104可以被誘導以在分離狀態103和光學活化狀態105之間可逆地切換，以改變電泳分散體100的光學性質。換句話說，處於分離狀態103的化學實體102、104賦予電泳分散體100第一光學性質，而處於光學活化狀態105的化學實體102、104賦予電泳分散體100第二光學性質，第二光學性質不同於第一光學性質。

電磁場106的變化可以包括實質上產生電磁場106、實質上消除電磁場106、增加電磁場106的強度或降低電磁場106的強度。換句話說，在一些實施例中，電磁場106的變化可以是二進制的，其中透過產生或去除電磁場106，實質上所有的化學實體102、104分別在分離狀態103和光學活化狀態105之間打開或關閉。在其他實施例中，電磁場106的變化可以是連續的，其中透過增加或減小電磁場106的強度，一部分化學實體102、104從分離狀態103改變為光學活化狀態105，或者從分離狀態103改變為光學活化狀態105。

透過在分離狀態103和光學活化狀態105之間切換第一化學實體102和第二化學實體104而改變的光學性質可以包括由電泳分散體100呈現出的吸收光譜。換句話說，當化學實體102、104或它們的顯著比例處於分離狀態103時，電泳分散體100可以呈現出第一顏色、飽和度或其他光學性質，並且當化學實體102、104或它們的顯著比例處於光學活化狀態105時，電泳分散體100可以呈現出第二顏色、飽和度或其他光學性質。因此，電磁場106的施加或調整導致由電泳裝置顯示的圖像的顏色、飽和度或其他光學性質發生變化。

分離狀態103可以透過在電泳分散體100中使第一化學實體102和第二化學實體104彼此足夠遠來實現，因而採取與分離狀態103相關聯的光學性質。光學活化狀態105可以透過由第一化學實體102和第二化學實體104緊密相鄰引起的第一化學實體102和第二化學實體104中的至少一個的可逆化學或構型變化來實現。在緊密相鄰中，化學實體102、104可能會彼此之間經歷分子內力。例如，第一化學實體102可以是電子受體，第二化學實體104可以是電子施體，光學活化狀態105可以是光學活化電荷轉移錯合物狀態，其呈現出與化學實體102、104的任何比例總和不同的吸收光譜。作為另一實施例，第一化學實體102可以是可活化互變異構體，第二化學實體104可以是該可活化互變異構體的穩定劑，且光學活化狀態105可以是被穩定在光學活化狀態的可活化互變異構體。在這樣的例子中，「可活化(activatable)」可以意指「可變(mutable)」，其中可活化互變異構體可以呈現出在可見光譜中的吸收光譜，但是可以被穩定劑誘導以呈現出不在可見光譜中的吸收光譜，且因此可活化互變異構體可以被稱為「可變的」互變異構體。

圖2是化學方程式，其示出了一組示例平衡狀態，其中兩個化學實體，電子受體(A)和電子施體(B)相互作用，以形成電泳分散體中的光學活化電荷轉移錯合物(C)。

在分離狀態202中，化學實體A和B分開足夠大的距離，使得它們不能彼此直接相互作用。在締合狀態204中，化學實體A和B足夠接近，以致它們能夠透過分子間相互作用(例如：凡得瓦力、偶極-偶極相互作用、四極相互作用、π相互作用、氫鍵或離子相互作用)彼此相互作用。在光學活化狀態206中，化學實體A和化學實體B形成光學活化電荷轉移錯合物(C)。平衡常數K¹ _締合 和K¹ _錯合 分別表示A和B的締合以及A和B的錯合的平衡常數。光學活化狀態206是穩定態，其中A和B在電泳分散體的電磁條件下形成錯合物C。

在締合狀態204中，至少部分地由於許多分子間相互作用的弱性質，分離狀態202和締合狀態204達到平衡，該平衡取決於A和B之間的相互作用的強度，以及物理距離足夠近以形成締合狀態的成對化學實體A及化學實體B的數量。

從分離狀態202轉變為締合狀態204，並且從締合狀態204轉變為光學活化狀態206的過程是可逆過程，三個狀態中的每一個達到平衡。此外，從分離狀態202到光學活化狀態206的總體轉變是可逆的過程。當A和B在物理上充分分開時，由於締合平衡常數K¹ _締合 被迫變小，所以該平衡基本上向左移動。然而，當A和B距離很近時，平衡轉向光學活化狀態206。

光學活化狀態206具有與分離狀態202中成分化學實體A和B的光譜的任何比例總和不同的吸收光譜。這使得，如果締合平衡常數K¹ _締合 和錯合平衡常數K¹ _錯合 如果足夠高，則可以透過交替地使成分化學實體A和B緊密相鄰和/或分離成分化學實體A和B來可測量地改變大部分電泳分散體的吸收光譜。

平衡主要是透過改變成分化學實體A和B的數量來控制的，這些化學實體A和B彼此足夠接近地締合，因而有效地改變了K¹ _締合 。儘管高的K¹ _締合 和K¹ _錯合 傾向於產生光學活化狀態206，但是值得注意的是，K¹ 平衡常數的值不宜超過約10⁸ ，因為這可能會阻礙光學活化狀態206的解離，以及從締合狀態204回到分離狀態202。重要的是允許從右到左方向一定程度的解離，以允許該過程的可逆性。因此，K¹ _締合 和K¹ _錯合 值的範圍較佳為0.01至10⁸ ，更佳為1至10⁶ ，最佳為10³ 至10⁵ 。

在選擇A和B以引起所表現的吸收光譜變化的應用中，電子受體(A)可以是相對電子不足、具有高游離電位並且具有HOMO-LUMO帶隙的分子，其最長吸收波長位於可見光譜之外。此外，電子施體(B)可以是具有低游離電位並且具有HOMO-LUMO帶隙的分子，其最長吸收波長位於可見光譜之外。

圖3是化學反應方程式，其示出了另一組平衡狀態的示例，其中兩個化學實體(可活化互變異構體(D)和穩定劑(E))相互作用，以在電泳分散體中形成可活化互變異構體的光學活化形式(F)。

在本實施例中，可活化互變異構體對於第一形式D具有高於第二形式F的能量偏好。形式D具有不同於形式F的吸收光譜。同時形式D可能是可變化學實體的主要形式，在大約室溫和高於室溫的溫度下，形式F在動力學和熱力學上仍然可行，並且自然地存在於以平衡常數K² _{活化，非締合} 表示的溶液中。根據定義，此一平衡常數小於或等於1，否則形式D和形式F在方案中的角色將會互換。

化學實體E(該方案中的穩定實體)藉由其與可活化互變異構體的相互作用穩定了能量偏好的形式D(在這種情況下被稱為非活化)，或者其可以穩定形式F(在這種情況下被稱為活化)。

在此一方案中，描繪了非活化非締合狀態302，其中可活化互變異構體處於光學非活化形式。當可活化互變異構體和穩定實體E在物理上彼此間具有足夠距離時，非活化非締合狀態302是最偏好的狀態。然而，當可活化互變異構體和穩定實體E物理上分開時，如果可活化互變異構體自發地從光學非活化形式D轉變為光學活化形式F，也會出現活化非締合狀態304。通常，活化非締合狀態304由於平衡常數K² _{活化，非締合} 定義為小於或等於1，因此它比非活化非締合狀態302更不被偏好。當可活化互變異構體和穩定實體E緊密相鄰以允許它們透過分子間作用力相互作用時，平衡常數K² _{締合，非活化} 和K² _{締合，活化} 的大小顯著增加，這使平衡在非活化締合狀態306和光學活化狀態308的方向上移動。光學活化狀態308也可以稱為「相互作用」狀態。總而言之，分別用D+E和F+E表示的狀態302和304被稱為非締合狀態，其中兩個成分化學實體足夠分開，使得它們之間的分子間相互作用對其行為的影響可忽略不計。相反地，分別由D...E和F…E表示的狀態306和308被稱為締合狀態，其中，一對之間的分子間力不可忽略，並對其行為產生影響。具有可活化互變異構體的D形式的狀態被稱為非活化狀態，具有可活化互變異構體的F形式的狀態被稱為活化狀態。

表示為F...E的光學活化狀態308具有與在任何其他狀態下的成分化學實體D、E和F的光譜的任何比例總和不同的吸收光譜。因此，將化學實體D和E和/或F和E轉變成光學活化狀態F...E可用於改變電泳分散體的吸收光譜。

穩定實體E與可活化互變異構體的一種形式的相互作用強於另一種形式，因此使該形式的可活化互變異構體穩定。在大多數情況下，由於K² _{活化，非締合} 係小於或等於1，形式F偏好被穩定，其中形式F引起電泳分散體的吸收光譜的最大變化。然而，如果K² _{活化，非締合} 接近於1，則D和F之間的平衡可以透過E的存在而向任一方向移動，並且仍會在電泳分散體的吸收光譜中產生明顯的變化。

穩定劑E可以透過有吸引力的相互作用如氫鍵、π相互作用和偶極-偶極相互作用來穩定可變的化學實體，這降低了兩個化學實體的總電子能。穩定劑E可以有利地與可變化學實體的兩種形式發生相互作用，但與一種形式更有利地發生相互作用(高於另一形式)，這意味著如果E處於活化狀態，則K² _{締合，活化} > K² _{締合，非活化} ，且K² _{活化，締合} > K² _{活化，非締合} ，或者如果E處於非活化狀態則反之亦然。也就是說，如果E正處於活化，E與F的締合大於E與D的締合，且相較於當D不與E締合時，當D與E締合時，D至F的活化係更為有利，如果E處於非活化狀態則反之亦然。儘管K² _{活化，非締合} 小於1，但這並不限制K² _{活化，締合} ，其可大於或等於或小於1，而不會破壞這些不等式，無論穩定實體E是活化還是非活化。

在整個說明書中，術語光學活化狀態是指這樣一種狀態，在該狀態中，兩個成分化學實體緊密相鄰地相互作用以實現與成分化學實體分離時不同的光學性質。在光學活化狀態在吸收光譜方面不同於光學非活化狀態的情況下，例如在其中成分化學實體相互作用以產生可見的顏色變化的實施方案中，術語光學活化狀態可以用於代表由兩種成分化學實體所表現的狀態，而與光學活化狀態與在可見光譜中具有峰值的吸收光譜是否相關無關。也就是說，光學活化狀態可以與具有在可見光譜之外的峰值的吸收光譜相關。

圖4是波長吸收圖，其示出了電泳分散體中成分化學實體的三個示例吸收光譜曲線。所示的光譜曲線僅用於說明目的，並不意味著反映本文討論的任何化學實體的實際電子吸收光譜，而是說明本文描述的方案的概念。

點線示出了任何第一化學實體，例如圖2的實體A或圖3的實體D的示例吸收光譜。短劃線示出了任何第二化學實體，例如圖2的實體B或圖3的實體E的示例吸收光譜。短劃-點線表示處於光學活化狀態的化學實體，例如圖2中的錯合物C或圖3中的活化締合狀態F...E的示例吸收光譜。

這三種不同的成分均具有不同的吸收光譜，每種成分在光譜的紫外線部分均具有一個強吸收峰，但皆在不同的中心波長處。在圖5和圖6的討論中，將進一步參考光譜的UV部分中的這些峰。

用短劃-點線表示的光學活化化學實體在光譜的可見光部分也具有吸收峰，被稱為活化帶402。該活化帶402不必要位於光譜的可見光部分，而是意在涵蓋對於裝置的功能來說重要的波長。在用於人眼觀看的電泳顯示裝置中，活化帶402將在光譜的可見部分中。因此，當不存在光學活化化學實體時，電泳分散體是無色的，並且當光學活化化學實體以顯著比例存在時，電泳分散體呈現出活化帶402的互補色，在本例中為洋紅色。然而，可以預期，在其他應用中，活化帶402可以在光譜的另一部分中。活化帶402可以涵蓋其中光學活化化學實體的吸收與其他兩種成分化學實體的吸收實質上不同的波長的任何區域。

圖5是示出了兩個示例吸收光譜曲線的波長吸收圖，該圖代表了在電泳分散體中圖2的化學方程式中描述的化學實體的吸收光譜。所示的光譜曲線僅用於說明目的，並不意味著反映本文討論的任何化學實體的實際電子吸收光譜，而是說明本文描述的方案的概念。點線表示處於分離狀態的化學實體A和B的吸收光譜。實線表示光學活化狀態206的吸收光譜，其中化學實體A和B形成錯合物C。

當化學實體A和B分離時，光學活化狀態206不形成，因此電泳分散體的吸收光譜在活化帶502中沒有任何實質性吸收。然而，當成分化學實體聚集在一起形成光學活化狀態206，且電泳分散體吸收活化帶502中的光時。被結合在一起以形成光學活化狀態206的成分化學實體A和B越多，則活化帶502中的吸收越強。當形成光學活化狀態206時，成分化學實體A和B被消耗以形成C，這反映在實線所示的約280至360nm之間的吸收強度的降低，這是主要對應於化學實體A和B開啟的波長。

圖6是波長吸收圖，其示出了兩個示例吸收光譜曲線，其代表在電泳分散體中圖3的化學方程式中描述的化學實體的吸收光譜。所示的光譜曲線僅用於說明目的，並不意味著反映本文討論的任何化學實體的實際電子吸收光譜，而是說明本文描述的方案的概念。點線表示處於分離狀態的化學實體D和E的吸收光譜。實線表示光學活化狀態308的吸收光譜，其中穩定劑E穩定形式F的可活化互變異構體。

當化學實體被分離時，可活化互變異構體的光學非活化形式強烈地比光學活化形式更為有利，並且電泳分散體的吸收光譜在活化帶602中僅呈現出非常弱的吸收。然而，當成分化學實體聚集在一起形成光學活化狀態308時，電泳分散體會吸收活化帶602中的更多光。在一起的成分化學實體D和E越多，活化帶602中的吸收越強。當形成F時，穩定劑E不被消耗。然而，可活化互變異構體D的非活化形式被消耗，這反映在由實線所示的約280至320nm之間的實線所示的吸收強度的降低，其係為主要對應於成員D的波長。

圖7是描繪連接到具有連接單元(R_L )和間隔單元(R_S )的聚合物鏈702的示例成分化學實體(X)的化學圖。成分化學實體X連接到官能聚合物鏈702，以使得許多這樣的成分化學實體X能夠被壓縮到較小的空間中並作為集合體移動(例如：當透過電磁場的變化而移動時)。成分化學實體X可以是圖2的化學實體A或B或圖3的D、E或F中的任何一個。因此，這些成分化學實體中的任何一個可以連接到聚合物鏈702上以協助對於電泳分散體中的成分化學實體提供運動性。

R_L 是將化學實體X連接到聚合物主鏈的連接單元。示例的R_L 單元包括能夠形成可取代的連接的聚合物的單體，例如：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯醯胺和苯乙烯衍生物，且其較佳賦予在分散介質中的溶解性。R_S 是間隔單元，其使化學實體X之間具有一定距離以減少空間效應。示例的R_S 單元類似地包括能夠形成連接的聚合物而不必要被取代的單體。在一些實施例中，各個重複單元的R_L 和R_S 可以相同，使得實體X沿著聚合物鏈702均勻間隔。在其他實施例中，R_L 和/或R_S 可以從一個重複單元到下一重複單元變化，使得連續的成分化學實體X之間的距離變化。在另外的實施例中，某些R_L 或R_S 分支可以不連接至任何成分化學實體。儘管不必要將成分化學實體X與其他成分化學實體X一起形成為群組，但是具有緊密相鄰在一起的成分化學實體X的集合可以使得光學活化狀態的形成被更好地控制。

圖8是描繪整合到具有間隔單元(R_S )的聚合物鏈802的主鏈中的示例化學實體(Y)的化學圖。成分化學實體Y在至少兩個位置上連接至聚合物鏈802。成分化學實體Y連接到官能聚合物鏈802，以使得許多這樣的成分化學實體Y可以被壓縮到較小的空間中並作為集合體移動(例如：當透過電磁場的變化而移動時)。成分化學實體Y可以是圖2的化學實體A或B或圖3的D、E或F中的任何一個。因此，這些成分化學實體中的任何一個可以連接到聚合物鏈802上以協助對於電泳分散體中的成分化學實體提供運動性。

再次地，R_S 是間隔單元，它使得實體Y之間具有一定距離以減少空間效應。在一些實施例中，R_S 對於各個重複單元可以是相同的，使得實體Y沿著聚合物鏈802均勻地間隔開。在其他實施例中，R_S 可以從一個重複單元到下一重複單元變化，使得連續的成分化學實體之間的距離Y變化。雖然不必要將成分化學實體Y與其他成分化學實體Y一起形成為群組，但是具有緊密相鄰在一起的成分化學實體Y的集合可以使得光學活化狀態的形成被更好地控制。

圖9A是描繪示例電子受體902的化學圖，該電子受體是芳族電子受體四氰基對苯二醌二甲烷(tetracyanoquinodimethane, TCNQ)的衍生物。所示的示例電子受體可以用來作為圖2的電子受體(A)。圖9B是描繪示例電子施體904的化學圖，該電子施體904是芳族電子施體四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene, TTF)的衍生物。如本文所討論的，TTF的衍生形式被修飾為能夠結合到聚合物冠上。所示的示例電子施體可以作為圖2的電子施體(B)。類似地，如本文所討論的，TCNQ的衍生形式被修飾為能夠結合至聚合物冠。圖10是描繪由電子施體904和電子受體902形成的示例性施體-受體錯合物的化學圖。

各個成分化學實體中的電子能階是賦予其電子特性的原因。在TTF實施例中，相對於許多有機分子，能階(特別是最高佔據分子軌道(highest occupied molecular orbita,l HOMO))的能量非常高。在TCNQ實施例中，因為腈基將電子密度拉離了分子中心，相對於許多有機分子，HOMO和最低未佔據分子軌道(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)的能量都很低。這意味著，TTF實施例的HOMO和TCNQ實施例的LUMO之間的能量差小於任一分子的HOMO和LUMO之間的能量差。如圖10所示，如果分子之間的距離足夠近，以至於這兩個分子軌域之間存在明顯的重疊，則具有與該能量差近似匹配的能量的光子就有可能將電子從TTF實施例的HOMO激發到TCNQ實施例的LUMO。因此，當電子施體904和電子受體902彼此緊密相鄰時，稱為電荷轉移帶的附加吸收帶出現在錯合物的吸收光譜中，這在分子分離時是不存在的。電泳分散體中顯著比例的附加吸收帶的存在會改變電泳分散體的顏色。

例如，如圖7或8所示，參照電子施體904，可以選擇基團R1-R4中的至少一個以將化學實體連接至聚合物主鏈，同時選擇其餘基團以為化學實體提供適當的吸收光譜，賦予其在電泳分散體中的溶解度，或者根據需要更改化學實體的能階。另外，可以選擇基團R1-R4，使得它們不干擾芳族電荷轉移錯合物的形成。在一些實施例中，R1-R4中的一個可以是連接至長度為4至8個碳的烷基鏈上的酯基，其又透過醚基與官能聚合物鏈連接，而R1-R4的其餘三個都是氫。在其他實施例中，R1-R4中的一個是長度為1至4個碳的短碳鏈，所述碳短鏈透過醚基連接，該醚基連接至長度為4至8個碳的烷基鏈，其進而透過醚基連接至官能聚合物鏈，且R1-R4的其餘三個都是氫。

參照電子受體902，在TCNQ本身的情況下，如從TCNQ衍生的電子受體902的情況，中心芳環被作為高吸電子基團的腈基包圍。這些腈基允許分子充當電子受體。可以選擇R5-R8，使得它們在空間上不干擾芳族電荷轉移錯合物的形成，並且不改變化學實體的能階，以調節電荷轉移帶的能量。還可以選擇R5-R8以控制電子受體902的吸收並賦予其在電泳分散體中的溶解度。在一些實施例中，R5-R8中的一個是連接至長度為4至8個碳的烷基鏈上的酯基，其進而透過醚基連接至官能聚合物鏈，其餘三個基團均為氫。

圖10示出了在對應於圖2的光學活化狀態206的芳族電荷轉移錯合物1002中的電子施體904和電子受體902。芳族電荷轉移錯合物1002透過π相互作用而穩定。在芳族電荷轉移錯合物中，π相互作用部分是由於相對於分子平面的相反的四極矩，其中電子施體904的平面的中心具有負的靜電勢而電子受體902的平面的中心具有正的靜電勢，因此這兩個分子彼此吸引。這穩定了該對，並促進了電荷轉移帶的形成。用虛線表示穩定成分化學實體的π相互作用。相互作用對應於形成錯合物C的圖1中描繪的相互作用方案。芳族電荷轉移錯合物1002(錯合物C)是具有與電子施體904和電子受體902不同的電子性質的新化學實體。

圖11A是描繪可活化互變異構體的示例互變異構形式1102的化學圖。圖11B是描繪圖11A的可活化互變異構體的另一示例互變異構形式1104的化學圖。該示例可活化互變異構體的系統名稱為4-[3,5-雙(三氟甲基)苯基]-2-[[(1E)-2-(4-硝基苯基)乙烯基]-2H,3H-呋喃并[3,4-b]呋喃-3-酮(4‐[3,5‐bis(trifluoromethyl)phenyl]‐2‐[(1E)‐2‐(4‐nitrophenyl)ethenyl]‐2H,3H‐furo[3,4‐b]furan‐3‐one)。示例性的可活化互變異構體可以被稱為取代的2H,3H-呋喃并[3,4-b]呋喃-3-酮(2H,3H-furo[3,4-b]furan-3-one)。互變異構形式1102在可見光譜中看起來是無色的，且互變異構形式1104在可見光譜中具有最大吸收。互變異構形式1102、1104可以分別用來作為圖3的互變異構形式D和F。

可活化互變異構體可以在室溫下易於在互變異構形式1102和1104之間相互轉化，特別是在催化劑(例如：水，酸性部分，例如：羧酸，或鹼性部分，例如：吡啶)的存在下。互變是透過質子氫1105在碳及氧之間遷移而發生的，非活化形式1102連接至該碳，其為可活化互變異構體提供了酮式，活化形式1104連接至該氧，提供可活化互變異構體的烯醇形式。可活化互變異構體的這種互變異構現象稱為酮-烯醇互變異構現象。然而，酮-烯醇互變異構現象只是可用於產生所需吸收光譜變化的互變異構現象的一個例子。可考量其他類型的互變異構。

兩種形式的濃度比(在上面的圖3中表示為K² _{活化，非締合} )由許多因素決定，例如：溫度、溶劑以及當連接至如圖11B所示的形式1104時質子氫1105旁邊苯環上取代基的選擇。針對這些因素的某些選擇，平衡常數可以實質上小於1，這可能使非活化形式和活化形式之間的能量差太大，以致活化形式不能以任何可檢測的量存在。這通常是不理想的，因為更高的能量差將更難以克服，且可能使互變異構過程變慢。兩種互變異構形式1102、1104在溶劑中的能量差異約為4.4kcal/mol。因此，儘管兩種形式都可以存在於溶液中，但是除非朝向光學活化形式1104穩定，否則光學非活化形式1102通常以大得多的量存在。

還可以選擇可活化互變異構體的取代物，以使分子的非活化形式和活化形式的電子吸收光譜符合電泳裝置的濾色器的標準。

在一些實例中，基團R9被選擇為將可活化互變異構體連接至官能聚合物(例如圖6的官能聚合物702)的醚基。在此類實施例中，使可活化互變異構體能夠在非活化形式與活化形式之間變化，所述非活化形式為在可見光譜中實質上是透明的，所述活化形式在可見光譜中是洋紅色的。經過這些選擇，以及使用四氫呋喃作為電泳分散體的溶劑，K² _{活化，非締合} 被確定為約0.0005。在其他實施例中，基團R9可以是將可活化互變異構體連接至聚合物鏈的烷基、取代的烷基、鹵素、烷氧基或酯。

在一些實施例中，可活化互變異構體可以是溶劑變色的，由此可以使用溶劑極性來調節吸收光譜。因此，選擇可活化互變異構體的取代基的另一個標準是使化學實體溶解在所選擇的溶劑中。例如，所示實施例中的可活化互變異構體是溶劑變色的，因此溶劑極性可用於在某種程度上調節吸收光譜。

圖12是描繪了示例穩定劑1202的化學圖，該穩定劑能夠穩定圖11A和11B的可活化互變異構體以採取圖11B的互變異構形式1104的光學活化狀態。圖13是描繪處於示例性光學活化狀態的可活化互變異構體的化學圖。穩定劑1202可以用來作為圖3的穩定劑E。選擇穩定劑1202以與可活化互變異構體相容，因為穩定劑1202與光學活化形式1104具有比光學非活化形式1102更強的分子間相互作用，其降低了由這兩個分子所組成的系統的總能量，且因此該系統將有更大的趨勢處於較低的能量構型。因此，穩定劑1202使光學活化形式1104的可活化互變異構體穩定。

所示的穩定劑1202是包含烷基取代的吡啶的活化穩定劑的實施例。穩定劑1202透過改變中心碳原子的雜化與光學非活化形式的可活化互變異構體1102相互作用。穩定劑1202能夠與光學活化互變異構體形式1104形成氫鍵，且可以與光學活化互變異構體形式1104具有π-π相互作用，但是不能夠與光學非活化互變異構體形式1102形成氫鍵，而是與其具有π-π相互作用，其實際上是較弱的相互作用。兩個分子之間較強的分子間相互作用會降低由這兩個分子組成的系統的總能量，且因此該系統將有更大的趨勢處於較低的能量構型。因此，穩定劑1202使光學活化形式1104的可活化互變異構體穩定。

可以選擇穩定劑1202的基團R10，使得穩定劑1202可以連接至聚合物鏈(例如：圖7的聚合物鏈702)。這種連接可以透過例如醚鍵實現。

可以將其他取代基添加到穩定劑1202中，以幫助將其溶解在所選的溶劑中。所選擇的取代基在空間上不應阻礙光學活化形式1104的形成。還可以選擇取代基，以使穩定劑1202的吸收光譜實質上不干擾包含電泳分散體的電泳顯示裝置的功能。還可以選擇其他取代基以最小化與可活化互變異構體的非活化形式1102的相互作用。當穩定劑1202與可活化互變異構體一起存在於電泳分散體中時，如圖3所示，K² _{活化，締合} 被確定為約25，其高度傾向光學活化形式1104。

圖13示出了在穩定劑1202和可活化互變異構體的光學活化形式1104之間形成的錯合物，其對應於圖3的光學活化狀態308。穩定劑1202包括吡啶環，該吡啶環與可活化互變異構體的質子氫1105形成氫鍵。質子氫1105和穩定劑1202的吡啶環的氮之間的氫鍵由虛線表示。用陰影線表示穩定劑1202的吡啶環與可活化互變異構體的苯環之間的π相互作用。兩種相互作用都沒有按比例繪製。

儘管在此一實施例中，氫鍵和π相互作用穩定了可變實體的活化形式1104，但是其他分子間相互作用可以類似地被其他對的穩定劑和可活化互變異構體使用。

圖14描繪了示例性的帶相反電荷的移動載體1402-1、1402-2，其分散在電泳分散體1406的懸浮液中。帶電移動載體1402-1包括由聚合物1404-1的冠修飾的帶電核芯1403-1，其帶有兩個化學實體之一，以及另一個帶電移動載體1402-2包括由聚合物1404-2的冠裝飾的帶電核芯1403-2，其帶有另一個化學實體。換句話說，在電泳分散體中，一種成分化學實體連接或接枝到帶一種電荷的帶電移動載體1402-1，且另一種成分化學實體連接或接枝到帶相反電荷的帶電移動載體1402-2。聚合冠1404中的聚合物從其帶電聚合核芯1403的表面延伸(例如：透過接枝到其表面上的化學官能基上)。包括帶電聚合核芯1403、聚合冠1404和化學實體的帶電移動載體1402在本文中可以簡單地稱為顆粒。

可以選擇電泳分散體1406的懸浮液以作為聚合冠1404的良好溶劑，因而使得聚合冠1404可以自由地延伸到流體中，而不是盤繞在帶電聚合核芯1403的表面附近。

當帶相反電荷的移動載體1402不緊密相鄰時，不形成光學活化狀態，或者至多僅以實質上很少的量形成光學活化狀態。當使帶相反電荷的移動載體1402緊密相鄰以使成分化學實體能夠相互作用時，形成光學活化狀態，因而透過例如改變吸收光譜來改變用於電泳裝置的濾色器的電泳分散體的光學性質。透過本文討論的任何方案(例如：圖2或圖3中描述的方案)，兩個化學實體可以相互作用以改變電泳分散體的光學性質。

當帶電移動載體1402不受外部施加的電場的影響時，帶電移動載體1402經受相互吸引的靜電力。如圖15所示，該靜電力用於使帶相反電荷的移動載體1402聚集在一起，這使得光學活化化學實體的形成更加有利。在足夠強的外部施加的電場的影響下，由於其中電場施加到帶電的移動載體1402的在方向上相反的靜電力，帶相反電荷的移動載體1402可以分離，該靜電力的方向取決於帶電移動載體1402的電荷以及外部施加的電場的方向。

聚合物冠1404的聚合物可包括具有親水部分和疏水部分的嵌段共聚物。可以選擇親水部分以使其在水中高度可溶並且具有被成分化學實體官能化的能力。當置於比水極性小的溶劑中時，也可以選擇親水部分以抵抗殘留的電荷。此一性質可以透過例如用不帶電荷的化學部分官能化處理來實現。例如，可以將羧酸與醇耦合以產生不保留淨電荷的酯。可以選擇疏水部分以使其可溶於非極性溶劑，尤其是油性單體。疏水部分也可以被選擇為具有官能基，該官能基可以用於將聚合物交聯在一起以及與其他疏水分子交聯。嵌段共聚物可以作為界面活性劑。可以選擇嵌段長度，使得共聚物適合於穩定水包油乳液。

帶電聚合核芯1403可包括疏水單體、嵌段共聚物(例如：用於聚合冠1404中的種類)、疏水性自由基引發劑(例如：光引發劑或熱引發劑)以及離子和非離子助界面活性劑。帶電聚合核芯1403是包含帶電移動載體1402的大部分電荷的區域，且因此此一區域是產生圍繞顆粒的電場並使其對其他電場作出回應的電場之區域。該區域中的電荷是透過去除相對離子的離子界面活性劑賦予的。這些離子界面活性劑被嵌入帶電核芯區域的表面並交聯到帶電核芯區域的內部。

疏水單體可以形成顆粒內部的大部分，並且可以被聚合為不大可能溶解在包圍帶電移動載體1402的溶劑中。

疏水單體材料可包含能夠與兩種其他單體、三種其他單體、四種其他單體或多於四種其他單體結合的單體。可以摻入聚合官能度高於2的單體，因為它們可以將多個聚合物鏈交聯在一起，以增加帶電移動載體1402的內部穩定性。

自由基引發劑可用於在帶電移動載體1402的生產中開始聚合過程。

嵌段共聚物可以作為奈米乳液的主要界面活性劑，作為結合成分化學實體的位置，並且進一步促進帶電顆粒內部的交聯。為了內部穩定性，嵌段共聚物較佳具有大於2的聚合官能度。

如果使用非離子助界面活性劑，則可以透過使奈米乳劑顆粒的表面更具彈性且減小顆粒內部與外部之間的表面張力來協助形成用於生產帶電移動載體1402的奈米乳劑。

離子界面活性劑可以僅以非常少量存在，並且用於將帶電的官能基置於顆粒的表面上。離子界面活性劑可以是陽離子界面活性劑，例如：基於四級銨的正界面活性劑，例如：油基三甲基溴化銨(oleyl trimethylammonium bromide)或十一碳烯基三甲基溴化銨(undecenyl trimethylammonium bromide)。離子界面活性劑可以是陰離子界面活性劑，例如：基於硫酸鹽的負界面活性劑，例如：油基硫酸鈉(sodium oleyl sulfate)或ω-十一碳烯基硫酸銀(silver omega undecenyl sulfate)。這些示例界面活性劑使用油基疏水尾，並且該尾的長度可以與油基鏈的長度不同，但是可較佳具有存在至少一個碳-碳雙鍵的疏水鏈。

可以選擇離子界面活性劑，以使相對離子形成鹽，該鹽從溶液中沉澱出來，以便於在隨後的步驟中除去。形成鹽的離子界面活性劑的實施例包括十一碳烯基三甲基溴化銨和ω-十一碳烯基硫酸銀。可能合適的鹽的其他實例包括碘化銀和四苯基硼酸四苯基鏻(tetraphenyl phosphonium tetraphenyl borate)。較佳為二成分具有+1或-1的基本電荷的鹽，其中界面活性劑保持水溶性並且相對離子在水中有時解離，但相對離子的組合不溶於水。另外，較佳的是，界面活性劑和相對離子對某些鹼性條件不反應。

可以保持低度的各個顆粒的離子界面活性劑的數量，造成低度的各個顆粒的電荷數量。各個顆粒可以具有約1至50個過量基本電荷的淨電荷，較佳為4至10個基本電荷。顆粒較佳具有窄的電荷分佈，以使得分散體中的大多數顆粒具有的淨電荷與相同極性的其他顆粒的差異小於平均淨電荷的50%。如果顆粒的電荷分佈窄，則各個顆粒的平均電荷數決定了顆粒回應於電場的行為。各個顆粒的平均淨電荷越大，顆粒對外部施加的電場的反應就越強，且因此電泳分散體的回應時間越快，這被定義為達到新的屏蔽平衡所需的時間。然而，與具有較低的每顆粒平均淨電荷的顆粒相比，較大的每顆粒平均淨電荷減少了產生被屏蔽區域所需的顆粒數目。使用這種電泳分散體的實用裝置必須施加與各個顆粒的平均淨電荷成比例的電壓。由於這種裝置的功耗可以與電壓的平方成正比，因此在需要低功耗的應用中，較低的各個顆粒的平均淨電荷也是較佳的。

顆粒的大小也是相關的。因此，所生產的顆粒較佳具有在20至200nm之間的平均尺寸，大部分具有在平均尺寸的60%以內的尺寸。顆粒尺寸較佳也具有窄的分布，大多數顆粒的直徑在平均直徑的約60%以內，最佳在平均直徑的約30%以內。較大的顆粒由於具有較大的表面積而可以攜帶更多的成分化學實體，這可以增加顏色變化的色彩強度，但是較大的顆粒也比具有相同電荷但較小的顆粒具有較低的電泳移動性，並且在大多數應用中較佳為較高的電泳移動性，以便更快地改變狀態。從構成聚合物冠1404的帶電聚合核芯1403的表面延伸的聚合物鏈的長度可以在約2nm至50nm之間。較長的聚合物鏈可以使顆粒攜帶更多的成分化學實體，也可以使更多的成分化學實體用於與其他顆粒的成分化學實體相互作用，這兩者都可以增加顏色變化的色彩強度，但這再次增加了對顆粒的阻力，這降低了它們的電泳移動性。

顆粒的帶電聚合核芯1403可具有實質上類似於周圍懸浮液的折射率的折射率。這減少了從其中散射的光的量，散射的光降低了電泳分散體的透明度，對於大多數應用而言，較佳為盡可能地透明。另外，折射率與溶劑不匹配的顆粒彼此之間具有更高的凡得瓦吸引力，這與其淨電荷無關，且可降低分散體的穩定性，因此使其較佳為具有良好匹配的折射率。核芯和懸浮液的折射率之間的差較佳小於約0.1單位，最佳小於約0.01單位。

懸浮液的折射率較佳高於大多數有機液體，以使其與固相基材的折射率對比最小，因為與折射率不匹配的各個界面都可能是不期望的光反射或散射的來源。另外，光波由高折射率介質引導，這可以增加光在電泳分散體內部傳播所花費的時間，且因此可以增加電泳分散體吸收的光量。

因此，第一化學實體連接到分散在電泳分散體1406中的第一帶電移動載體1402-1，第二化學實體連接到分散在電泳分散體1406中的第二帶電移動載體1402-2，第一和第二帶電的帶電移動載體1402具有相反的電荷，且穿過電泳分散體的電磁場的變化將第一和第二帶電移動載體1402分離，因而使第一化學實體和第二化學實體處於分離狀態。

圖15描繪了緊密相鄰的兩個示例帶電移動載體1402的示意圖。在此，位於聚合物冠1404內的大量成分化學實體緊密相鄰，隨後它們能夠相互作用以形成光學活化狀態。這種相互作用特別可能發生在冠重疊區域1502中，該區域是聚合冠1404的重疊區域。

當帶電移動載體1402不緊密相鄰且因此成分化學實體不緊密相鄰時，締合平衡常數(例如，圖2和圖3中的K¹ _締合 、K² _{締合，非活化} 和K² _{締合 , 活化} )實質上接近於零，因為該成分化學實體由於彼此之間的距離而無法物理締合。然而，當帶電移動載體1402緊密相鄰時，足夠接近以締合的成分化學實體的濃度急劇增加，且因此圖2的方案和圖3的方案的平衡都向右移動，這對應於締合平衡常數的有效增加。儘管影響實際上是由於成分化學實體局部濃度的變化引起的，但考慮締合常數的變化以反映成分化學實體之間締合的可能性而不是其局部濃度變化可能會有所幫助。

成分化學實體可以是聚合物鏈上的側基(例如，如圖7所示)或是聚合物主鏈的一部分(例如，如圖8所示)。成分化學實體的聚合物鏈本身大量連接在帶相反電荷的移動載體1402的表面上。

帶電移動載體1402懸浮在電泳分散體1406的懸浮液中。電泳分散體1406的懸浮液較佳具有與帶電移動載體1402的折射率相似的折射率，較佳在其約0.1個單位內。並且最佳在其約0.01個單位內。在實現達到期望的顏色變化飽和度的前提下，電泳分散體1406的懸浮液可包含盡可能少的帶電移動載體1402。

較佳地，約90%或更多的移動電荷位於帶電移動載體1402中，最佳地，大於約99%。這降低了使帶電移動載體1402緊密相鄰以切換電泳裝置的濾色器所需的電壓。

圖16示出了在兩個固定表面1602之間並且懸浮在電泳分散體1406的懸浮液中的兩個示例的帶相反電荷的移動載體1402。這些顆粒如在圖14中那樣有聚合冠1404修飾。此外，如圖15所示，其中聚合冠1404重疊，由於成分化學實體的緊密相鄰，平衡移動而有利於形成光學活化狀態，並且主要發生該現象的區域由冠重疊區域1502表示。如圖16所示。這是在假設僅存在弱的施加電磁場1604的情況下進行的，使得帶電移動載體1402仍然能夠在其相互的靜電吸引下聚集在一起並保持緊密相鄰。

在圖17中示出了施加電磁場1604在位於兩個固定表面1602之間的兩個帶電移動載體1402上的示例效果。儘管僅示出了兩個帶電移動載體1402，但是應當理解，在大多數像素室中更高數量的帶電移動載體1402將懸浮在電泳分散體1406的懸浮液中。隨著電場強度從零開始增加，成對或成組的帶電移動載體中的某些對或組被分離開來，因而使得較少的聚合冠1404是重疊的，且因此更少的成分化學實體足夠接近以締合，且因此更少的光學活化化學實體能夠形成。帶電移動載體1402分離，直到產生的電荷分離產生相反的誘導電場1702的點為止，該誘導電場實質上抵消了所施加的電磁場1604，在該點處，接觸的顆粒數保持實質上恆定。當施加的電場增加到其最大所需強度時，所有帶相反電荷的移動載體都會被分離，且因此所有互補的化學實體都會被分離，光學活化化學實體達到其背景濃度，對於圖2的方案，該濃度實質上接近零，並且對於圖3的方案取決於K² _{活化，非締合} 的值。

當誘導電場1702產生部分或實質上抵消所施加電場的作用時，這種位移的效果是，在電泳分散體1406中位移的帶正電和帶負電的移動載體1402之間的區域中，所施加的電磁場1604的幅度相對於其原始大小減小。該區域可以被稱為被屏蔽區域，而產生相反電場的帶電移動載體1402可以被稱為屏蔽顆粒。實質上不對被屏蔽區域的形成做出貢獻而是位於被屏蔽區域內的任何帶電移動載體1402被稱為被屏蔽顆粒。在所施加的電磁場1604被實質上抵消的情況下，被屏蔽區域中的剩餘電場僅主要受到屏蔽顆粒和該區域內任何被屏蔽顆粒的熱運動的影響，並且在方向和大小上迅速變化，並且在被屏蔽區域內的不同位置之間變化。在被屏蔽區域內的時間平均淨電場實質上接近於零。因此，該區域內的任何被屏蔽顆粒都不會經受實質的電場並且可以自由地繼續彼此吸引，因而允許它們的成分化學實體形成光學活化化學實體。透過增加施加的電磁場1604的強度，維持被屏蔽區域所需的帶電顆粒的數量增加，且因此被屏蔽顆粒的數量減少。這導致仍具有混合的聚合冠1404的帶電顆粒的數量減少，並且形成的光學活化化學實體的數量減少，因而改變了電泳分散體1406的吸收光譜。類似地，透過減少施加的電磁場1604的強度，需要較少的帶電移動載體1402來維持被屏蔽區域，並且光學活化化學實體的數量可以增加。

該被屏蔽區域還突出顯示了電泳分散體1406的一個態樣，當構建用於容納和控制電泳分散體1406的顏色的裝置時，可以考慮該態樣。也就是說，被屏蔽區域越大，則需要施加的電磁場1604越大，以分離其中的所有顆粒，或者必須存在較少的顆粒。超過一定的電場強度，電泳分散體1406周圍或之內的材料會擊穿，形成導電通道並可能損壞裝置。因此，較佳係具有狹窄的通道，使帶電顆粒可以回應於所施加的電磁場1604而移動通過其中，儘管該通道在垂直於所施加的電磁場1604的方向上可以是寬的。多個通道可以在所施加的電磁場1604的方向上串聯地容納，以及如透過將高斯定律應用於系統所看到的，等效電場強度可用於同時移動更多的顆粒。

透過在正確的幾何形狀內施加電場，可以實現兩個不同的狀態：第一狀態，其中沒有力用於分離成分化學實體，因而使系統在分離的成分化學實體和光學活化化學實體之間達到平衡且最大程度地移動以利於光學活化化學實體，以及第二狀態，其中裝置可以施加分離成分化學實體的最大力，使得分離的成分化學實體和光學活化化學實體之間達到不同的平衡，其有利於最少數量的光學活化化學實體。在大多數應用中，預期光學活化化學實體需要在裝置表面積的足夠大的部分上形成，以使得當裝置在第一狀態和第二狀態之間切換時，觀看者可以看到顏色變化或可由感測器檢測到顏色變化。另外，應在第一狀態下形成足夠的光學活化化學實體，並在第二狀態下將其分離成成分化學實體，使得當裝置在第一狀態和第二狀態之間切換時，觀看者可以看到顏色變化或可由感測器檢測到顏色變化。這兩個目標的實現方式必須根據用於切換第一狀態和第二狀態的機制而有所不同。

施加的電場強度僅需要與分離帶電移動載體1402所需的功率一樣的功率，因為任何高於此值的值都不會改變接觸的顆粒的數量數，且因此不會對裝置的顏色產生實質上的影響。所施加的電磁場1604可以朝向任何方向，且帶電移動載體1402將如所描述的那樣分離。

通常，較佳在懸浮液中具有大量帶電移動載體1402，以確保形成光學活化狀態的最大機會。因為帶電移動載體1402是帶電的，所以在給定的施加電場強度下，一次僅可以分離一定表面密度的顆粒，因為如前所述，帶電移動載體1402將僅分離直到透過電荷分離所誘導的誘導電場1702抵銷所施加的電磁場1604，從所施加的電場中有效地屏蔽任何未分離的帶電移動載體對。該被屏蔽區域內只有很小的淨電場，由於提供屏蔽作用的帶電移動載體的熱運動，該電場傾向於改變方向和強度，且因此該區域內的任何帶電移動載體感受到僅持續短時間可以忽略不計的淨力。因此，較佳將帶電移動載體1402在施加的電場的影響下自由移動的空間保持在帶電移動載體1402的直徑的約2倍至50倍之間，因而當帶電移動載體開始在施加的電場的影響下沿像素室的壁排列時，被屏蔽的區域保持較小，因而使較少的帶電移動載體1402在該區域內保持接觸。另一選擇是顯著增加施加的電場強度，使得需要將更多帶電移動載體1402分離抵靠像素室的壁，以抵消施加的電場。但是，這通常只能作用到裝置中的介電材料在施加的電場作用下開始擊穿的點，於該點系統可能會不可逆轉地發生故障，這是不利的結果。通常，高的施加電場強度是透過電極之間(其僅相隔很小的距離)的電壓降幅來產生的，這會限制電極之間的空間，或者透過將電壓降幅提高到非常高來產生。由於典型裝置的功耗趨於隨所用電壓的平方而增加，因此這可能會將功耗增加到某些應用中可能過高的功率水準。因此，較佳係保持較小的帶電移動載體1402可在其上遷移的空間區域，以減小施加的電場的最大所需強度。

圖18示出了示例像素室1800的橫截面，其包含用於電泳裝置的濾色器的電泳分散體。像素室1800包括兩個電極1802、驅動電極1802-1和參考電極1802-2，它們連接到不同的電壓源。電極1802被以電泳分散體1406的懸浮液填充的像素室和帶正電的移動載體1402-1、1402-2隔開。當在電極1802之間存在電壓差時，在電極1802之間的空間上產生施加的電磁場1604。這是能夠分離帶電移動載體1402的施加電場。帶電移動載體的分離產生誘導電場1702，該誘導電場反向指向在像素室中的施加的電磁場1604並且部分抵消或實質上抵消了在像素室中的施加的電磁場1604。

此處示出的電極1802可以由任何導電材料製成，但是導體的選擇會限制電極1802可以採取的相對於裝置的觀看平面的方位。例如，如果電極1802對於裝置的功能重要的光的波長(通常是可見光譜) 是實質上透明的，因為光能夠從任何方向穿透，則電極1802可以位於任何方向。但是，如果導電材料不是透明的，則電極1802的最薄方向應實質上垂直於裝置的視角，以使大多數入射光能夠穿透該層而不是被電極1802吸收或反射掉。電極1802不需要由相同的導電材料製成。

在此一配置中，許多流體可以透過與電極1802的表面接觸而被電解，並且這可能限制了可以由這種電極1802施加的電壓，這繼而可能限制了可以透過此一配置中的彩色濾色器裝置的總顏色變化。

像素室1800還包括兩個區域的密封材料1804，其用於密封電泳分散體1406的懸浮液和帶電移動載體1402，以及將外部氣體和液體排除於像素室的內部。密封材料1804的這些區域在大多數情況下可以是電絕緣的，但是可以具有導電部分，只要該構造不使電極短路在一起即可。較佳係選擇密封材料1804以使其具有在電泳分散體1406的懸浮液和帶電移動載體1402的約0.2個單位內的折射率，最佳在其約0.05個單位內。亦選擇封裝材料1804以在由光學活化狀態產生的活化帶周圍具有低吸收或最小吸收，因而不干擾裝置的功能。較佳地，封裝材料1804對於所有可見光或對裝置的功能重要的任何波長實質上是透明的。

圖19示出了像素室1800，其跨像素室施加的電壓差的可被忽略，且因此由於帶相反電荷的顆粒之間的靜電吸引，帶電移動載體1402彼此吸引，並且帶電移動載體1402與另一帶電移動載體1402接觸，促進根據本文討論的方案的光學活化狀態的形成。因此，在施加了可忽略的電壓差的狀態下，濾色器對於活化帶中的光變得部分或實質上不透明。像素室中的帶電移動載體1402經歷熱運動，並且將經歷與帶相反電荷的移動載體1402的相互作用的恆定平均數量，以產生活化帶。

圖19A是納入反射型顯示器中的示例像素室1800A的示意圖。像素室1800A類似於圖18和19的像素室1800，且因此對於像素室1800A的進一步描述，可以參考圖18和19的像素室1800的描述。此外，除了密封電泳分散體1406的密封材料1804之外，像素室1800A還包括顯示面板1806，以將入射光傳送到像素室1800A以及從像素室1800A反射光。像素室1800A還包括反射層1808，以反射通過電泳分散體1406的入射光。反射的光向著觀看者離開像素室1800A。反射光的光學性質受電泳分散體1406中的成分化學實體影響。

圖19B是納入側光反射型顯示器中的示例性像素室1800B的示意圖。像素室1800B類似於圖19A的像素室1800A，且因此對於像素室1800B的進一步描述，可以參考圖19A的像素室1800A的描述。此外，除了顯示面板1806和反射層1808之外，像素室1800B還包括側光1810，以從側面照亮像素室1800B。由側光1810透射的光行進通過電泳分散體1406，反射離開反射層1808，並向著觀看者離開像素室1800B。側光1810可以在不良照明條件下向像素室1800B提供附加照明。反射光的光學性質受到電泳分散體1406中的成分化學實體影響。可以使用光學膜，以在顯示面板1806的整個表面上產生均勻的照明強度。

圖19C是納入背光透射型顯示器中的示例性像素室1800C的示意圖。像素室1800C類似於圖19A的像素室1800A，且因此為了進一步描述像素室1800C，可以參考圖19A的像素室1800A的描述。然而，代替反射層1808，像素室1800C包括背光1812，以從與顯示面板1806相對的一側照亮像素室1800B。由背光1812透射的光行進通過電泳分散體1406，並向著觀看者離開像素室1800B。反射光的光學性質受電泳分散體1406中的成分化學實體影響。

圖20示出了另一示例性像素室2000。像素室2000類似於像素室1800，但是在結構上包括兩個介電質阻擋層2002，其防止電極1802與電泳分散體1406的懸浮液之間的直接接觸。在大多數情況下，較佳地，包括介電質阻擋層2002的材料對於裝置的功能重要的光的波長(通常是可見光)是實質上透明的，因而對這些波長的光通過彩色濾色器裝置時的傳輸影響很小。包括介電阻擋層2002的材料還應當具有與帶電移動載體1402和懸浮液兩者的折射率相似(在其大約0.1單位內，且較佳在其0.01單位內)的折射率。另外，構成介電阻擋層2002的材料的介電常數越高，介電阻擋層2002內部的電壓降幅越小，這通常是較佳的。介電阻擋層2002的折射率可以比懸浮液的折射率低最多約0.1個單位，這可以幫助將光聚集在懸浮液中(有機會在此與光學活化化學實體相互作用)，而非在介電阻擋層2002中(可能沒有機會在此與光學活化化學實體相互作用)。

圖21A示出了像素室的示例陣列2100。陣列2100中的各個像素室可以類似於像素室1800，並且在一系列像素室的任一端具有電極1802。陣列2100包括平行於觀看方向並排佈置的垂直像素室。垂直像素室可以被稱為溝槽空隙2104，各個溝槽空隙都由另一個溝槽空隙2104透過介電鰭式障壁2106隔開，且各個溝槽空隙都填充有電泳分散體1406的懸浮液和帶電移動載體1402。眼球符號指示陣列2100意圖被觀看的方向。陣列2100可以包括電泳顯示器的濾色器中的層。

陣列2100的重複結構的優點在於增加了可放置在兩個連續電極1802之間的帶電移動載體1402的數量，同時減少了被電極1802阻擋的光量。此外，此一配置減少了為裝置供電所需的電流，因為幾個溝槽空隙2104包含平行移動的帶電移動載體1402，並且根據高斯定律，電極1802上的電荷密度與排列在介電鰭式障壁2106上的帶電移動載體1402的電荷密度相匹配，且因此可以在不增加電流消耗的情況下添加額外的溝槽空隙2104。然而，隨著電極1802被額外的空間隔開，增加了維持所施加的電磁場1604的強度所需的電壓，並且為了電壓差的恆定，所施加的電場強度需與電極1802之間的距離的倒數成正比。此外，透過介電鰭式障壁2106來分離溝槽空隙2104有助於減小帶電移動載體1402中的結塊和其他空間差異，並且當由電磁場的變化誘導在活化狀態和非活化狀態之間改變時，減少了帶電移動載體1402在溶液中的行進距離，因而減少了在活性狀態和非活性狀態之間轉換所需的電流消耗。

陣列2100的部件的尺寸和長寬比在很大程度上取決於所使用的製程和材料，然而，給出了較佳的範圍。對於在活化帶中莫耳消光係數約為10,000 L/mol·cm的色素實體，垂直方向上陣列2100的厚度約為300μm，可以在分離狀態和光學活化狀態之間提供合理的對比度，該尺寸可以隨莫耳消光係數的倒數而減小。如果期望較低的對比度，則可以使用更薄的厚度，對於較高的對比度反之亦然。

介電鰭式障壁2106可以具有與溝槽空隙2104的寬度實質上相等的水平寬度，或者可以與溝槽空隙2104的寬度相差十倍或更多倍，但是為了機械穩定性並且使可實現的對比度最大化。寬度可以在約100nm至約10μm的範圍內。在許多應用中可能期望具有小於約25μm的寬度，以使溝槽空隙2104的周期性小於約50μm，因自該尺寸人眼可以開始將其識別為橫跨濾色器的分離線。

可以將帶電移動載體1402上的電荷保持為低以降低操作該裝置所需的電壓，但是由於該裝置的回應時間與顆粒電荷和所使用的電壓成反比，因此可以接近最佳化點。

兩個連續電極之間的溝槽空隙2104的數量不必如圖21A所示為四個，而是可以少至1或多達大約100個。隨著連續電極1802之間的溝槽空隙2104的數量增加，裝置的透射率會增加，但操作裝置所需的電壓也會增加。

電極1802較佳具有盡可能合理製造的寬度，但是可以在約50nm至約10μm的範圍內，更薄的電極具有更高的透射率。

帶電移動載體1402的顆粒尺寸影響可相互作用的互補化學實體的數量，因為較小的顆粒具有較高的表面積體積比。然而，如果帶電移動載體1402太小，則處於其完全分離狀態的顆粒的表面電荷密度需要極高的施加電場，如前所述，這不是較佳的。尺寸影響顆粒的電泳移動性，較小的顆粒具有較高的移動性，因而使裝置能夠更快地在顏色狀態之間切換。然而，如果顆粒太小，它們的電荷會過於強烈地彼此吸引，因而縮短了裝置的回應時間，因此，再次地，根據材料選擇和電壓需求可接近最佳化值。介電鰭式障壁2106的介電常數越高，施加的電場集中在溝槽空隙2104內的越多。較佳地，介電常數係大於3，但取決於選擇的材料，可以實現更高的介電常數。

選擇包括封裝層2108和基材層2110A的材料，使得它們對於裝置的功能重要的光的波長實質上是透明的，最典型為約400nm-700nm。

圖21B展示像素室的另一示例陣列2150。陣列2150類似於圖21A的陣列2100，且因此包括如本文所討論的包含電泳分散體1406和電極2154的像素室2152。然而，陣列2150包括佈置在彼此堆疊的水平像素層中的兩層水平像素室2152。陣列2150可以類似地結合到電泳顯示裝置的濾色器中。

觀看方向是從圖面的頂部開始，向下通過透明驅動電極2154-2和透明參考電極2154-1。電極2154因此垂直地施加電磁場1204。然而，透明驅動電極2154-2或透明參考電極2154-1是在頂部還是在底部皆可。在此一實施例中，透明電極2154由例如銦錫氧化物的薄膜或銀奈米線的層的透明導電膜製成。

像素室2152的幾層可以彼此堆疊以改善由陣列2150提供的濾色器層的對比度。此外，與觀看方向相反的標記為2154-1的電極也可以是不透明的材料，特別是反射材料，並且濾色器層將呈現變色鏡的外觀。

片狀介電質障壁2156可以位於像素室2152的層之間。這些片狀介電質障壁2156可以應用間隔珠以便均勻地保持間隔，其可以是在單分散顆粒中成形的任何介電材料。此外，像素室2152的層可以透過密封材料2110B包含在濾色器內。

圖21C是示例多色像素單元2180的示意圖。多色像素單元2180包括第一像素室2182A、第二像素室2182B和第三像素室2182C，各個像素室沿觀看方向逐層堆疊。各個像素室2182A、2182B、2182C與圖18和圖19的像素室1800相似，因此，對於各個像素室2182A、2182B、2182C的進一步描述，可參考圖18和圖19中像素室1800的描述。然而，各個像素室2182A、2182B、2182C分別包括不同的電泳分散體1406A、1406B和1406C，各個電泳分散體包括成分化學實體的不同對，其可以被誘導在電磁場下相互作用，以呈現出不同的吸收光譜。例如，如圖所示，可以誘導第一像素室2182A中的成分化學實體以呈現出青色，可以誘導第二像素室2182B中的成分化學實體以呈現出洋紅色，以及可以誘導第三像素室2182C中的成分化學實體以呈現出黃色。所示的不同顏色的層的順序僅為示例性的。

多色像素單元2180包括顯示面板1806和在像素室的堆疊的相對端處的反射層1808。此外，各個像素室2182A、2182B和2182C包括可獨立尋址的電極，因而各個電泳分散體1406A、1406B、1406C可以獨立地暴露於實質上分離的電磁場，且如本文所討論的，其中的成分化學實體可以被獨立地誘導，以在光學非活化狀態和光學活化狀態之間改變。因此，可以控制電極1802-1A和1802-2A以改變穿過電泳分散體1406A的電磁場，可以控制電極1802-1B和1802-2B以改變穿過電泳分散體1406B的電磁場，且最後，可以控制電極1802-1C和1802-2C以改變穿過電泳分散體1406C的電磁場。

因此，多色像素單元2180可以在顯示器中使用，以廣泛的顏色、色調和飽和度來顯示彩色圖像或影片。在其他實施例中，其他多色像素單元可以包括兩層的像素室或大於三層的像素室。

圖22是用於操作電泳顯示裝置的示例方法2200的流程圖。方法2200的一個或多個流程塊可以在儲存在可由計算裝置的一個或多個處理器執行的非暫時性機器可讀儲存媒體上的指令中實現。該計算裝置可以包括如本文所討論的電泳顯示器。在本實施例中，方法2200被描述為在具有彩色濾色器的電泳顯示裝置上執行，該濾色器包括與顯示裝置的像素相對應的多個像素室，該等像素室包含電泳分散體，該等電泳分散體包括如本文所論述的可被誘導的化學實體，其可在電磁場下相互作用以切換狀態以改變像素室所展現的光學性質。

方法2200在流程塊2202開始。方法2200可以開始於與要由顯示裝置顯示的圖像相對應的圖像幀的更新或刷新。

在流程塊2204處，獲得表示要由電泳顯示裝置顯示的圖像的圖像資料。圖像資料將要由顯示裝置顯示的圖像映射到顯示裝置的一個或多個像素。換句話說，所獲得的圖像資料對應於電泳顯示裝置的至少一個像素。圖像資料包括用於由顯示裝置的像素採取的光學性質的指令。例如，圖像資料可以包括用於顯示裝置的各個像素的顏色和/或飽和度或其他光學性質的指令。作為另一示例，圖像資料可以包括用於將電壓施加到耦合至與顯示裝置的像素相對應的像素室的電極的指令，以實現圖像的顯示。可以在耦合到電極的顯示驅動器處獲得圖像資料。

在流程塊2206，至電泳顯示裝置的像素電極的電壓的映射被生成。如本文中所討論的，像素電極控制像素室，該像素室包含成分化學實體，該成分化學實體在被電磁場誘導以採取分離狀態時呈現出第一光學性質，且在被電磁場誘導以採取活化狀態時呈現出第二光學性質。換句話說，像素電極耦合到與顯示裝置的像素相對應的像素室。可以相對於參考電極將電壓施加到驅動電極。

在流程塊2208，將電壓映射施加到像素電極，以使成分化學實體採取分離狀態或活化狀態。電壓的映射可以被施加到一個或多個像素電極。換句話說，電壓被施加到耦合到與顯示裝置的像素相對應的像素室的至少一個像素電極。施加電壓導致穿過一個或多個像素室的電磁場的調節。施加的電壓可以實質上產生電磁場、實質上消除電磁場、增加電磁場的強度，或者減小電磁場的強度。

此外，電磁場的調節導致一個或多個像素室中的化學實體的狀態被切換。如本文所討論的，化學實體的狀態可以在分離的和光學活化的狀態之間改變，或反之亦然。如此一來，電磁場的調節可導致化學實體分離，因而採取分離狀態，或者緊密相鄰，因而採取光學活化狀態。

更進一步，改變化學實體的狀態導致一個或多個像素室呈現出與圖像資料相對應的光學性質。因此，可以改變顯示器的一個或多個像素的光學性質，例如顏色、對比度或飽和度。例如，根據圖2或圖3的方案，像素的顏色可能由於活化帶的吸收光譜的強度的改變而改變。因此，電壓的施加導致穿過像素室的電磁場的調整，切換像素室中化學實體的狀態；以及透過像素室顯示與圖像資料相對應的光學性質。

在流程塊2214處，該方法結束。然而，應理解，可以根據需要重複方法2200的任何流程塊，以在顯示裝置上顯示圖像或影片。

圖22B是示例性非暫時性機器可讀儲存媒體2200B的示意圖，該媒體包括控制電泳顯示裝置的指令。指令可由計算裝置的一個或多個處理器執行。該計算裝置可以包括如本文所討論的電泳顯示器。

儲存媒體2200B包括圖像資料獲取指令2204B，以獲取表示要由電泳顯示裝置顯示的圖像的圖像資料。

儲存媒體2200B還包括電壓映射生成指令2206B，以生成到電泳顯示裝置的像素電極的電壓的映射。像素電極用於控制包含成分化學實體的像素室，如本文所討論的，該成分化學實體在被電磁場誘導以採取分離狀態時呈現第一光學性質，而在由電磁場誘導以採取活性狀態時呈現第二光學性質。

儲存媒體2200B還包括電壓映射施加指令2208B，以將電壓的映射施加到像素電極，以使成分化學實體採取分離狀態或活化狀態。

因此，如本文所討論的，可以控制電泳裝置以顯示圖像或影片。

圖23示出了設置在示例像素室2300中包含的示例電泳分散體1406中的示例帶電移動載體1402-1。帶電移動載體1402-1被帶有兩個化學實體之一的聚合物冠1404-1修飾。像素室2300包括一個內壁1602-2，該內壁1602-2由有帶有另一化學實體的聚合物冠1404-2修飾。如本文所討論的，兩個化學實體可以相互作用以改變電泳分散體的光學性質。在電磁場1604的影響下，將帶電移動載體1402-1拉到像素室2300的與內壁1602-2由聚合物1404-2的冠修飾的一側相對的一側。或者，在另一實施例中，施加電磁場1604可將帶電移動載體1402-1朝著相對聚合物冠1404-02的另一個內壁1602-1拉動。

為了使帶電顆粒的電荷平衡，在電泳分散體1406中可以存在相對離子。此一相對離子較佳在電泳分散體1406中高度可溶，使得其不固定在可移動帶電顆粒1402-1的表面上，這將導致實質上不帶電的顆粒。也可以用順磁性顆粒來實現類似的機制，以非均勻磁場代替電磁場1604，以移動帶電移動載體1402-1。圖24示出了在電磁場1604的影響下被帶電移動載體1402-1被拉到由聚合物冠1404-1裝飾的內壁1602-2，因而使互補成分化學實體在重疊區域1502中緊密相鄰，因而使化學實體相互作用。

因此，第一化學實體和第二化學實體中的一個連接到分散在電泳分散體1406中的帶電移動載體1402-1，且第一化學實體和第二化學實體中的另一個連接到包含電泳分散體的像素室2300的內壁1602-2。

圖25示出了示例性像素室2500，其包括多個圓柱形空隙2502，多個圓柱形空隙2502包含電泳分散體，電泳分散體包含如本文討論的可相互作用以改變像素室2500的光學性質的化學實體。圓柱形空隙2502被介電質障壁2504隔開。介電質障壁2504可以是蜂窩狀介電質障壁或介電質泡沫障壁。

像素室2500包括電極1802，電極1802具有進入圖面的延伸維度以及平行於圓柱形空隙2502的軸向維度。電極1802的方向可以取決於電極1802的材料是否透明。如果電極1802不是透明的，則在圖25的水平方向上的短維度應該在裝置的平面中。如果電極1802是透明的，電極1802的方向則沒有限制。圓柱形空隙2502的軸向維度垂直於電極1802的短維度，並且可以在裝置的平面內或平面外。儘管示出了圓柱形空隙2502以六邊形堆積佈置以達成高堆積密度，但是可考量圓柱形空隙2502的其他佈置。

圖26A是用於產生用於電泳顯示器的電泳分散體的示例方法2650的流程圖。方法2650是一種方法，透過該方法可以形成如本文討論的包含相互作用的化學實體的帶電移動載體。要強調的是，如下面更詳細地討論地，方法2650不需要按照所示的確切順序執行。

簡而言之，在流程塊2652處製造帶電聚合核芯；在流程塊2654處製造聚合冠或聚合冠的前驅物；以及在流程塊2656處嵌入成分化學實體到聚合冠或聚合冠的前驅物中。如本文所討論的，在流程塊2656中，被嵌入聚合冠中的各個成分化學實體在被電磁場誘導以採取分離狀態時呈現出第一光學性質，且在被電磁場誘導以採取活性狀態時呈現出第二光學性質。

當如流程塊所示的示例順序那樣，在流程塊2654之前以流程塊2652執行方法2650時，該方法可以稱為「核芯優先」方法。如下所述，圖26D提供了這種「核芯優先」方法的實施例。在「核芯優先」方法中，方法2650的執行可以從流程塊2652至2654至2656，或者從2652至2656至2654進行。也就是說，成分化學實體可以在形成聚合冠之前或之後嵌入。在一些實施例中，成分化學實體可以嵌入在聚合冠中。在其他實施例中，可以在製造聚合冠之前嵌入成分化學實體到聚合冠的前驅物中。

當在流程塊2652之前以流程塊2654執行方法2650時，該方法可以稱為「臂優先」方法。如下所述，圖26B提供了這種「臂優先」方法的執行示例。在「臂優先」方法中，方法2650的執行可以從流程塊2654至2652至2656，或者從2654至2656至2652進行。也就是說，成分化學實體可以在帶電聚合核芯形成之前或之後嵌入。此外，在一些實施例中，成分化學實體可以嵌入聚合冠中。

當在流程塊2652和2654之前以流程塊2656執行方法2650時，該方法可以稱為「成分優先」方法。在「成分優先」方法中，方法2650的執行可以從流程塊2656至2652至2654，或從2656至2654至2652進行。也就是說，帶電聚合核芯和聚合冠的前驅體可以以任一順序形成。在此一實施例中，聚合冠的前驅物可以被稱為預官能化的單體，其隨後在帶電聚合核芯周圍形成為聚合冠。

圖26B是用於產生用於電泳顯示器的電泳分散體的另一示例方法2600的流程圖。方法2600是一種方法，透過該方法可以形成如本文討論的包含相互作用的化學實體的帶電移動載體。特別地，方法2600是以臂優先方法執行圖26A的方法2650的一個實施例。圖26C描繪了根據方法2600形成的電泳分散體的示例階段。

在流程塊2602，首先將幾種成分結合成疏水相2602B(圖26C)。這些成分包括具有疏水部分和親水部分的雙親性嵌段共聚物、離子助介面活性劑、自由基引發劑(例如：對UV輻射敏感的光引發劑或對溫度敏感的熱引發劑)，以及疏水單體。選擇性地，該組合還可以包括非離子助界面活性劑。

可以選擇雙親性嵌段共聚物，使得可以在隨後的步驟中以成分化學實體將親水性嵌段官能化。用於親水性嵌段的合適的聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酸或具有反應性官能基(例如：醇和羧酸)的其他水溶性聚合物。

可以選擇嵌段共聚物的疏水性嵌段以具有高聚合官能度，特別是將與自由基引發的單體交聯的疏水性嵌段。用於疏水性嵌段的合適的聚合物包括聚丁二烯、聚異戊二烯或其他具有雙鍵或硫醇的疏水性聚合物，或可用於將兩個有機分子交聯在一起的其他官能基。

較佳地，所述嵌段共聚物在可見光譜中實質上是無色的，因而其不透過成分化學實體的相互作用而干擾電泳分散體的光學性質的期望變化。所述嵌段共聚物可具有約8至約16的疏水親脂性平衡(hydrophobic-liphophilic balance, HLB)，使得其可充當水包油型界面活性劑。

可以選擇非離子型界面活性劑，使其分子比嵌段共聚物小，以幫助降低將在隨後的步驟中形成的乳液的表面張力。還可以選擇非離子助界面活性劑，使其HLB在約8至約16之間。非離子助界面活性劑應較佳具有至少一個可用於使其與系統中其他有機分子交聯的官能基(例如：相鄰碳之間的雙鍵)，且較佳也是無色的。合適的非離子助界面活性劑的實施例是聚氧乙烯(10)油基醚。

離子助界面活性劑用於賦予將在後續步驟中形成的乳液顆粒電荷。離子型助界面活性劑在配方中的使用量很小，因此其顏色不是很重要，但仍較佳為無色分子，並且較佳應具有至少一個可用於使其與在系統中的其他有機分子交聯的官能基(例如：兩個相鄰碳原子之間的雙鍵)。為了形成帶正電荷的核芯，離子助界面活性劑是陽離子界面活性劑(例如：油基三甲基溴化銨)。對於帶負電荷的顆粒，離子助界面活性劑是陰離子界面活性劑(例如：油基硫酸鈉)。

自由基引發劑可以是光引發劑，其為油溶性分子，其在吸收紫外線後產生自由基。較佳地，引發反應的產物不是氣態且沒有顏色。合適的示例光引發劑是2-羥基-2-甲基苯乙酮。自由基光引發劑可以是熱引發劑(例如：偶氮雙異丁腈)。可考量用於引發交聯反應的其他試劑。

疏水單體是油溶性分子，當遇到自由基物質時，其可以與附近的單體或可交聯位點聚合。該單體較佳在水中具有非常低至可忽略的溶解度。由此一單體的聚合反應形成的聚合物的折射率應實質上與如前所述將用於懸浮帶電顆粒的懸浮液的折射率相似。

儘管這些成分不必要形成均質溶液，這些成分可以在一個容器中結合且充分混合。取決於其分子量和成分，嵌段共聚物可佔混合物的質量的約10%至60%，取決於其分子量和嵌段共聚物的分子量，以及取決於帶電顆粒的所需性質，非離子助界面活性劑應佔混合物的質量的約0-10%。取決於所期望的電荷和帶電顆粒的大小，所存在的離子界面活性劑的莫耳分率應為嵌段共聚物的1/40至1/500。自由基引發劑應佔混合物的質量的約1%至10%，而疏水單體應佔該質量的其餘部分。實際比例將取決於帶電顆粒所需的性質。

在流程塊2604，選擇性地，可以將助溶劑添加到疏水相2602B中以產生種子溶液2604B，以與親水相2606B結合(圖26C)。助溶劑應是混合物中所有成分的良好溶劑，並且可以與水混溶。因此，該助溶劑的選擇取決於混合物的成分，而例如：四氫呋喃、丙酮和乙醇之類的溶劑通常可以滿足這些標準。因為在一些實施方案中其將需要優先除去，此一助溶劑較佳亦比水更易揮發。所得種子溶液2604B的黏度可實質上比疏水相2602B的黏度低。助溶劑所需的體積可取決於許多因素，包括但不限於嵌段共聚物的分子量以及將黏度降低至足夠量所需的量。使用盡可能少量的溶劑是較佳的。或者，可以將疏水相2602B直接添加到親水相2606B中。

在流程塊2606，將種子溶液2604B與親水相2606B結合(圖26C)。結合可以伴隨擾動或攪拌。界面活性劑在水不溶性成分周圍聚結形成奈米乳液，該奈米乳液由被水和助溶劑包圍的疏水性液滴組成。當助溶劑從油相擴散進入水相時，助溶劑為嵌段共聚物提供了更多的時間使其呈球形排列。所得的奈米乳液由幾乎單分散在水中的油滴組成，其尺寸範圍約為20-200nm。這些油滴因此可以形成前驅物顆粒2612B。

在流程塊2608，隨後將奈米乳劑暴露於刺激物2608B(圖26C)，例如：具有適合於使光引發劑產生自由基物質的波長的紫外線輻射，或例如：加熱奈米乳劑以活化熱引發劑，或另一種活化自由基引發劑的刺激物。這使奈米乳液液滴的成分開始交聯以形成聚合物奈米顆粒2610B(圖26C)。此一階段可以持續數小時以確保高度的交聯，並且可能還需要不斷進行溫和的混合以確保所有顆粒均勻暴露且避免聚集。由於交聯，聚合物奈米顆粒2610B可以抵抗溶解、老化或解離過程。聚合物奈米顆粒2610B的折射率還可以實質上類似於其中將使用聚合物奈米顆粒2610B的電泳分散體的懸浮液的折射率。聚合物奈米顆粒2610B還具有聚合冠，其可以在隨後的步驟中使用成分化學實體官能化。因此，聚合物奈米顆粒2610B可以被認為是用於化學實體的帶電移動載體(例如：圖14的帶電移動載體1402)的前驅物。聚合物奈米顆粒2610B在其表面上也可以具有一些離子官能基，可以被用來在隨後的步驟中賦予顆粒電荷。

在流程塊2620，將奈米乳液與親脂性相對離子或一對相對離子組合。奈米乳液可以與過量的相對離子結合。相對離子可油溶於聚合物奈米顆粒的溶液中。在使用一對相對離子的情況下，可以選擇該對相對離子使其以固體形式沉澱，以易於在隨後的步驟中除去。為了生產具有帶正電的核芯的帶電移動載體，合適的添加物可以是四苯硼酸鈉，其中陽離子界面活性劑的相對離子預期透過競爭被四苯硼酸根離子取代。對於負顆粒，可以加入溴化四苯基鏻，以使用四苯基鏻離子代替陰離子界面活性劑的相對離子。

在流程塊2622，選擇性地，從奈米乳液中去除過量的水。在超純水中進行透析可以除去過量的這些添加的化合物，以及可以自由溶解在水相中而不交聯到任何顆粒中的任何界面活性劑。還可以進行溶劑交換以從系統中除去水，這會干擾後續步驟中的進一步化學反應。在許多情況下，所使用的溶劑可以是極性非質子性溶劑，但仍通常取決於下一步的性質。也可以使用乾燥劑，例如：硫酸鈣。或者，可以在奈米乳液中直接進行聚合物冠的官能化。此外，可以在嵌段共聚物的聚合之前或在嵌段共聚物的聚合之後使聚合物冠官能化。

在流程塊2624，使用化學實體將聚合物奈米顆粒2610B的聚合冠官能化。使用成分化學實體官能化的聚合物奈米顆粒可以類似於本文所討論的帶電移動載體，例如圖14的帶電移動載體1402。不同的成分化學實體要與帶正電的顆粒耦合而不是與帶負電的顆粒耦合。例如，可以透過成分化學實體上的羥基和構成顆粒的聚合冠的雙親性嵌段共聚物的親水性嵌段上的羧酸之間的耦合反應來實現將成分化學實體連接到聚合物奈米顆粒2610B上。以類似的方式，可以將小分子耦合至聚合冠，以防止聚合冠的帶電基團影響顆粒的電荷。這取決於電泳分散體的懸浮液中聚合冠上官能基的離子化程度。

在流程塊2626，選擇性地，將包含具有第一化學實體(第一部分)的帶正電荷的移動載體的溶液與包含具有第二化學實體(第二部分)的帶負電荷的移動載體的溶液混合，以產生如本文討論的電泳分散體(例如：電泳分散體1406(圖14))。或者，電泳分散體的單個部分可以被儲存並且在稍後的時點與另一部分結合。

混合後，選擇性地，可以進一步調整所得的組合。例如，可以對混合物進行透析，以除去較早加入的相對離子。作為相對離子去除的另一個實施例，如果所使用的離子型界面活性劑形成在溶液中沉澱的鹽(例如：其中負界面活性劑是ω十一碳烯硫酸銀，而正界面活性劑是十一碳烯基三甲基溴化銨)，則可以由其他程序(例如：過濾或離心)去除沉澱的鹽。作為進一步調整的另一個例子，可以進行進一步的溶劑交換以改變溶劑。

可考量與聚合物奈米顆粒2610B相似的其他形成聚合物奈米顆粒方法，包括：相轉化法、超音波處理等。相轉化方法涉及在將疏水相2602B與冷卻的親水相2606B結合之前加熱疏水相2602B。超音波方法涉及使用高振幅和高頻率聲波將懸浮在疏水相2602B和親水相2606B的混合物中的界面活性劑和油滴分解成更細的顆粒。可以被稱為自發奈米乳液方法的方法2600以及相轉化方法可以導致顆粒的尺寸實質上是單分散的，因此優於可以導致較寬的尺寸分佈的其他方法。

現在描述衍生自執行圖26B的方法2600的電泳分散體的示例配方。在此一示例配方中，使用活化聚合機制將甘油單甲基丙烯酸酯(水溶性單體)和縮水甘油甲基丙烯酸酯(可官能化單體)聚合至約35個單元的鏈長。在此一實施例中，所選擇的方法稱為連續活化劑再生原子轉移自由基聚合(Continuous Activator Regeneration Atom Transfer Radical Polymerization, ICAR ATRP)的引發劑，但也可以使用其他活化聚合方法，例如：可逆加成斷裂聚合(reversible addition fragmentation polymerization, RAFT)、一氧化氮介導的聚合(nitroxide mediated polymerization, NMP)和其他，只要試劑與所選方法兼容。在此一實施例中，透過自由基引發劑如AIBN或過氧化苯甲醯進行活化劑物質的還原。所使用的活化劑物質，也稱為金屬催化劑，是具有雙牙配體(例如：聯吡啶)或參牙配體(例如：TPMA、Me6Tren或PMDETA)的溴化銅(II)錯合物。透過鹵素基團的轉移，自由基的緩慢連續產生將銅(II)物質轉化為銅(I)物質。該反應在65-70℃之間的溫度下，在單一溶劑中或在甲醇、DMF和苯甲醚的溶劑組合中大量進行。在反應結束時，正在增長的聚甘油單甲基丙烯酸酯鏈被一個溴基團封端，該基團可以重新引發以繼續在鏈端處添加單體。在油性非溶劑(例如：苯、甲苯或DCM)中分離聚合物。沉澱的聚合物在50℃真空乾燥，且收集為白色固體。透過將獲得的沉澱物溶解在甲醇、DMF和苯甲醚的混合物中，並加入還原劑(例如：葡萄糖、乙基己酸錫(II)或抗壞血酸、如先前所述的催化劑-配體配合物和甲基丙烯酸丁酯)，經由透過電子轉移再生的活化劑(Activators ReGenerated by Electron Transfer, ARGET)ATRP進行聚甘油單甲基丙烯酸酯與另外20個甲基丙烯酸丁酯的臂延伸。根據聚合速率，反應在60-70℃下進行3至5小時。也可以使用聚合物延伸的其他方法，其選擇將取決於用於生產聚合物的第一嵌段的方法而變化。

根據需要分離和純化聚合物。向此一聚合物中加入助溶劑，例如：1,4-二噁烷、不溶於水的單體(較佳是與共聚物的疏水嵌段所用的單體相同的單體)、油溶性交聯劑(例如：乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene Glycol Dimethacrylate, EGDMA))、帶有電荷的界面活性劑(其具有至少一個可以與自由基物質反應形成鍵的基團，例如：油基硫酸鈉)，以及油溶性自由基光引發劑(例如：2-羥基-2-甲基苯乙酮(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone))。可以添加其他非離子界面活性劑以幫助乳液形成。使用嵌段共聚物作為主要的界面活性劑，將其快速混入去離子水中，形成奈米乳液。使乳液經受適當波長的紫外光以使光引發劑產生自由基，並且乳液液滴的核芯進而將液滴交聯成固體顆粒。嵌段共聚物末端的剩餘可聚合基團用於將共聚物交聯到基質中，且帶電表面活化劑中的雙鍵或其他反應性基團也是如此。嵌段共聚物界面活性劑與帶電表面活化劑的比例大(在本實施例中為4000：1)，使得各個顆粒最終具有非常少的淨電荷。

然後透過透析到極性非質子性溶劑如乙酸乙酯中來純化顆粒，且透過旋轉蒸發濃縮。向顆粒中加入適當的成分化學實體，並使其反應過夜。再次將顆粒透析以除去過量物。

然後將一種帶有電荷和成分化學實體的顆粒與其互補體混合，並根據需要進行純化以去除相對離子。

圖26D是用於產生用於電泳顯示器的電泳分散體的示例方法2670的流程圖。方法2670是一種方法，透過該方法可以形成如本文討論的包含相互作用的化學實體的帶電移動載體。特別地，方法2670是以核芯優先方法執行圖26A的方法2650的一個實施例。圖26E描繪了根據方法2670形成的電泳分散體的示例階段。

在流程塊2672，生長核芯顆粒(圖26E的2602D)。可以使用賦予核芯表面電荷的電荷控制劑(例如：界面活性劑、特殊帶電引發劑或其他電荷控制劑)來生長核芯顆粒。

在流程塊2674，對核芯顆粒的表面進行官能化以生長聚合冠(圖26E的2604D)。可以製備核芯顆粒，使得其在表面上具有高密度的官能基，其可以直接用於從表面引發聚合反應(較佳係以活化聚合的形式，例如：RAFT、ATRP、NMP)，或可以將其修改為聚合引發劑。

在流程塊2676，從核芯顆粒的表面生長聚合冠(圖26E的2606D)。可以根據本文討論的技術來生長聚合冠。

在流程塊2678，使用成分化學實體將聚合冠官能化(圖26E的2608D)。可以根據本文討論的技術使聚合冠官能化。

從帶電核芯的表面生長的聚合物可以包括已經包含成分化學實體(即「預官能化」)的單體，或者可以包含具有可以在聚合冠聚合後使用以連接成分化學實體的官能基(即「後官能化」)的單體。冠中可包含其他單體，以賦予其在分散介質中的更好溶解度。可以結合預官能化和後官能化技術。可以根據需要進行純化。

現在描述源自執行圖26B的方法2670的電泳分散體的示例配方。在此一示例配方中，乳液聚合系統用於生產核芯交聯的聚合顆粒，然後將其使用ATRP以親水分子刷來延伸。單體添加可以分批、半分批或原位種子的生長方式進行，這些系統中的每一個都允許對最終粒度和顆粒的表面官能度進行不同程度的控制。甲基丙烯酸丁酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene Glycol Dimethacrylate, EGDMA)的交聯核芯心是使用水溶性、熱活化的自由基引發劑(例如：過硫酸鉀(針對帶負電的顆粒)，或2,2'-偶氮雙-[2-(1,3-二甲基-4,5-二氫-1H-咪唑-3-基-2-基]丙烷三氟甲磺酸酯(針對帶正電的顆粒))製成的。可以使用不帶電荷的其他引發劑，在這種情況下，必須添加帶電荷的界面活性劑或其他帶電荷成分。核芯單體透過非離子型界面活性劑(例如：聚山梨酯(Tween20、Tween 80))穩定在油滴中，並在不斷增長的界面活性劑膠束中聚合，其中透過濃度梯度控制單體的轉移。為了最佳化熱引發，反應在55℃至65℃之間的溫度下進行。將粒徑控制在60nm以下和10nm以上。使用DLS進行尺寸分析。

在核芯優先方法的分批形式中，將甲基丙烯酸羥丙酯與核芯單體同時加入，以在顆粒表面獲得部分羥基官能度。

在核芯優先方法的半批量和原位種子形式中，在顆粒/種子形成後添加甲基丙烯酸羥丙酯，以在顆粒表面上獲得緻密的羥基官能度。

然後將顆粒從水和含單體的介質中逐漸透析到極性非質子性溶劑(例如：四氫呋喃)中。冷凍乾燥是在該步驟除去水的技術的另一個實施例。然後使用α-溴代異丁醯溴(α-Bromoisobutyryl bromide)將顆粒表面的羥基官能基修飾為三級溴官能基，其與羥基官能基反應形成酯鍵。

然後將所得顆粒用來作為表面引發ATRP(surface-initiated ATRP, SI-ATRP)的可束縛的大分子引發劑，以產生從疏水性核芯顆粒延伸出來的水可溶性聚(甘油單甲基丙烯酸酯-共聚-縮水甘油甲基丙烯酸酯)分子刷。

SI-ATRP以類似於先前所述的ICAR聚合的方式進行，用次級自由基產生劑(例如：AIBN)還原由THF、苯甲醚、甲醇或其組合組成的溶劑體系中的活化劑物質。

然後透過透析到極性非質子性溶劑(例如：乙酸乙酯)中來純化顆粒，並透過旋轉蒸發濃縮。向顆粒中加入適當的成分化學實體，並使其反應過夜。再次將顆粒透析以除去過量的化學實體。

然後將一種帶有電荷和成分化學實體的顆粒與其互補體混合，並根據需要進行純化以去除相對離子。

圖27A示出了示例電泳顯示裝置2700。電泳顯示裝置2700包括顯示器2720。顯示器2720包括像素室2722，以容納電泳分散體以及傳達電泳分散體的光學性質。電泳分散體包含如本文所討論的可被誘導以相互作用的第一化學實體和第二化學實體。像素室2722可以是本文所討論的濾色器的一部分，其中，濾色器包括與顯示器2720的像素相對應的幾個像素室，像素室包含電泳分散體中的成分化學實體。顯示器2720的像素產生空間對比度，且可以隨時間改變以顯示圖像或影片。

電泳顯示裝置2700還包括電極2724，以改變穿過像素室2722的電磁場，以誘導第一化學實體和第二化學實體在分離狀態和光學活化狀態之間可逆地切換，以改變電泳分散體的光學性質。

電泳顯示裝置2700還包括控制器2730，以控制電極2724以改變電磁場，以使像素室傳達與將由顯示器2720顯示的圖像相對應的光學性質。

顯示器2720可以包括單層的濾色器或多層的濾色器。在包括單層的濾色器的情況下，顯示器2720可以用來作為單色顯示器。在包括兩層的濾色器的情況下，顯示器2720可以用來作為多色顯示器。可以根據圖21C的多色像素單元2180提供兩層或更多層的濾色器。在包括兩個或更多個分層的濾色器的情況下，濾色器的不同層可以包括引起不同的顏色變化的不同的電泳分散體。因此，可以透過結合通過各個濾色器的光來顯示寬範圍的顏色。例如，在有三層的濾色器的情況下，一層可以包括含有在透明和青色之間切換的化學實體的電泳分散體，另一層可以包括含有在透明和洋紅色之間切換的化學實體的電泳分散體，而又另一層可以包括含有在透明和黃色之間切換的化學實體的電泳分散體。這些顏色變化可以透過本文所討論的任何方案來實現。因此，多層濾色器可以彼此疊置以製造全色顯示器。濾色器層可以位於高反射層的頂部，該反射層反射通過各個濾色器層的光。

圖27B示出了另一示例性電泳顯示裝置2702。電泳顯示裝置2702可以類似於電泳顯示裝置2700，且因此可以包括顯示器2720，顯示器2720包括像素室和電極(未示出)以及控制器(未示出)。

電泳顯示裝置2702可以進一步包括本體2708和一個或多個互動控制器2706，以與顯示器2720上的資訊進行互動。電泳顯示裝置2702可以包括帶2710和扣環2712，其可以用於將裝置固定使用者的手腕上，其方式類似於一般的手錶。電泳顯示裝置2702可以被稱為智能手錶。如本文所討論的，將電泳顯示器結合到智能手錶中在高亮度環境(例如：室外環境)中可能特別有用。

因此，可以看出，可以提供一種電泳顯示裝置，其能夠實現高飽和度和透射率以及高刷新率和低功率需求。像素光學性質的變化是透過化學實體的可逆相互作用而不是具有固定光學性質的顆粒的整體運動來實現的。因此，化學實體的相互作用可以用於在顯示裝置中產生圖像和影片。

應當體認到，以上提供的各種實施例的特徵和態樣可以被組合為同樣落入本公開的範圍內的其他實施例。請求項的範圍不應由以上實施例限制，而應給出與說明書整體一致的最寬泛的解釋。

100:電泳分散體 102:第一化學實體 103:分離狀態 104:第二化學實體 105:光學活化狀態 106:電磁場 202:分離狀態 204:締合狀態 206:光學活化狀態 302:非活化非締合狀態 304:活化非締合狀態 306:非活化締合狀態 308:光學活化狀態 402:活化帶 502:活化帶 602:活化帶 702:聚合物鏈 802:聚合物鏈 902:電子受體 904:電子施體 1002:芳族電荷轉移錯合物 1102:互變異構形式 1104:互變異構形式 1105:質子氫 1202:穩定劑 1402-1:移動載體 1402-2:移動載體 1403-1:帶電核芯 1403-2:帶電核芯 1404-1:聚合物 1404-2:聚合物 1406:電泳分散體 1502:冠重疊區域 1602:固定表面 1604:電磁場 1702:誘導電場 1800:像素室 1800A:像素室 1800B:像素室 1800C:像素室 1802-1:電極 1802-2:電極 1804:封裝材料 1806:顯示面板 1808:反射層 1810:側光 1812:背光 2000:像素室 2002:介電質阻擋層 2100:陣列 2104:溝槽空隙 2106:介電鰭式障壁 2108:封裝層 2110A:基材層 2110B:密封材料 2150:陣列 2152:像素室 2154-1:電極 2154-2:電極 2156:片狀介電質障壁 2180:多色像素單元 2182A:像素室 2182B:像素室 2182C:像素室 2200:方法 2200B:儲存媒體 2202:流程塊 2204:流程塊 2204B:流程塊 2206:流程塊 2206B:流程塊 2208:流程塊 2208B:流程塊 2214:流程塊 2300:像素室 2502:圓柱形空隙 2504:介電質障壁 2600:方法 2602:流程塊 2602B:疏水相 2602D:生長核芯顆粒 2604:流程塊 2604B:種子溶液 2604D:生長聚合冠 2606:流程塊 2606B:親水相 2606D:生長聚合冠 2608:流程塊 2608B:聚合冠官能化 2608D:示例階段 2610B:聚合物奈米顆粒 2612B:前驅物顆粒 2620:流程塊 2622:流程塊 2624:流程塊 2626:流程塊 2650:方法 2652:流程塊 2654:流程塊 2656:流程塊 2670:方法 2672:流程塊 2674:流程塊 2676:流程塊 2678:流程塊 2700:電泳顯示裝置 2702:電泳顯示裝置 2706:互動控制器 2708:本體 2710:帶 2712:扣環 2720:顯示器 2722:像素室 2724:電極 2730:控制器

現在參考圖式僅以舉例的方式描述非限制性實施例。 ［圖1］是用於電泳顯示器的示例性電泳分散體的示意圖。 ［圖2］是示出了示例方案的化學方程式，透過該方案，兩個化學實體相互作用以形成光學活化狀態，該光學活化狀態是電荷轉移錯合物。 ［圖3］是示出了示例方案的化學方程式，透過該方案，兩個化學實體相互作用以形成光學活化狀態，包括其中一個化學實體的光學活化狀態為特定的互變異構形式。 ［圖4］是示出示例吸收光譜曲線的波長吸收圖，其示出了由化學實體的相互作用形成光學活化狀態而引起的吸收光譜的變化。 ［圖5］是示出示例吸收光譜曲線的波長吸收圖，其示出了根據圖2的方案由化學實體相互作用形成光學活化狀態而引起的吸收光譜的變化。 ［圖6］是示出示例吸收光譜曲線的波長吸收圖，其示出了根據圖3的方案由化學實體相互作用形成光學活化狀態而引起的吸收光譜的變化。 ［圖7］是描繪連接到聚合物鏈上的示例化學實體的化學圖。 ［圖8］是描繪連接到聚合物鏈上的另一示例化學實體的化學圖。 ［圖9A］是描繪基於四氰基對苯二醌二甲烷(tetracyanoquinodimethane)的示例受體的化學圖。 ［圖9B］是描繪基於四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene)的示例電子施體的化學圖。 ［圖10］是描繪由圖9A的電子受體和圖9B的電子施體形成的示例電荷轉移錯合物的化學圖。 ［圖11A］是描繪第一互變異構形式的可活化互變異構體的化學圖，該第一互變異構形式呈現出無色吸收光譜。 ［圖11B］是描繪第二互變異構形式的圖11A的可活化互變異構體的化學圖，第二互變異構形式呈現出可見吸收光譜。 ［圖12］是描繪能夠穩定圖11A和11B的可活化互變異構體以採取圖11B的互變異構形式的示例穩定劑的化學圖。 ［圖13］是描繪透過圖12的穩定劑以圖11B的互變異構形式來穩定之圖11A和11B的可活化互變異構體的化學圖。 ［圖14］是示例電泳分散體的示意圖，該電泳分散體包含帶相反電荷的移動載體，該移動載體具有附有成分化學實體的聚合冠。可以使帶電移動載體緊密相鄰，以使成分化學實體形成光學活化狀態。 ［圖15］是圖14的電泳分散體的示意圖，其中帶相反電荷的移動載體與聚合物緊密相鄰，具有重疊的聚合冠，因而使成分化學實體能夠相互作用。 ［圖16］是設置在示例像素室中的圖14的電泳分散體的示意圖。 ［圖17］是圖16的電泳分散體和像素室的示意圖，其中透過施加電磁場將帶相反電荷的移動載體分開。 ［圖18］是示出示例性像素室的結構的橫截面的示意圖，該示例性像素室包含在電泳分散體中的示例性帶相反電荷的移動載體。將電壓施加到電極以改變穿過像素室的電磁場，以分離帶相反電荷的移動載體。 ［圖19］是圖18的像素室的示意圖，其中撤回了電壓，因而允許示例性帶相反電荷的移動載體彼此吸引並緊密相鄰。 ［圖19A］是納入反射型顯示器中的示例性像素室的示意圖。 ［圖19B］是納入側光反射式顯示器中的示例性像素室的示意圖。 ［圖19C］是納入背光透射型顯示器中的示例性像素室的示意圖。 ［圖20］是示出另一示例性像素室的結構的橫截面的示意圖，該像素室包括用於將電泳分散體與電極分離的介電質阻擋層。 ［圖21A］是示出垂直像素室的示例陣列的結構的橫截面的示意圖。 ［圖21B］是示出水平像素室的示例陣列的結構的橫截面的示意圖。 ［圖21C］是包括多個像素室的示例性多色像素單元的示意圖。 ［圖22A］是用於操作電泳顯示裝置的示例方法的流程圖。 ［圖22B］是示例非暫時性機器可讀儲存媒體的示意圖，該媒體包含用於控制電泳顯示裝置的指令。 ［圖23］是設置在像素室中的另一示例性電泳分散體的示意圖。該像素室包括帶電移動載體，該帶電移動載體具有包含成分化學實體的聚合冠和由帶有互補成分化學實體的聚合冠裝飾的內壁。 ［圖24］是電泳分散體的示意圖，其中帶電移動載體被拉至內壁，因而使互補的成分化學實體相互作用。 ［圖25］是示出示例性像素室的結構的橫截面的示意圖，該示例性像素室包括多個包含電泳分散體的圓柱形空隙。 ［圖26A］是產生用於電泳顯示器的電泳分散體的示例方法的流程圖。 ［圖26B］是用於生產用於電泳顯示器的電泳分散體的另一示例方法的流程圖。 ［圖26C］是描繪根據圖26B的方法生產電泳分散體的示例階段的示意圖。 ［圖26D］是用於生產用於電泳顯示器的電泳分散體的另一示例方法的流程圖。 ［圖26E］是描繪根據圖26D的方法生產電泳分散體的示例階段的示意圖。 ［圖27A］是示例電泳顯示裝置的示意圖。 ［圖27B］是另一示例電泳顯示裝置的示意圖。

100:電泳分散體

102:第一化學實體

103:分離狀態

104:第二化學實體

105:光學活化狀態

106:電磁場

Claims (42)

1. 一種用於電泳顯示器的電泳分散體，所述電泳分散體包括： 一第一化學實體和一第二化學實體，其中該第一化學實體和該第二化學實體回應於穿過電泳分散體的電磁場的變化被誘導，以可逆地相互作用以在一分離狀態和一光學活化狀態之間切換，以改變電泳分散體的光學性質。
2. 如請求項1所述的電泳分散體，其中該光學活化狀態是透過由該第一化學實體和該第二化學實體緊密相鄰地相互作用而引起的該第一化學實體和該第二化學實體中的至少一個的可逆化學或構型變化來實現的。
3. 如請求項1或2所述的電泳分散體，其中該光學性質是該電泳分散體呈現出的吸收光譜。
4. 如請求項1至3中任一項所述的電泳分散體，其中該第一化學實體是一電子受體，該第二化學實體是一電子施體，且該光學活化狀態是一電荷轉移錯合物態，該電荷轉移錯合物態呈現出與該第一化學實體和該第二化學實體的任何比例總和不同的吸收光譜。
5. 如請求項4所述的電泳分散體，其中該電子受體是四氰基對苯二醌二甲烷的衍生物，且該電子施體是四硫富瓦烯的衍生物。
6. 如請求項1至3中任一項所述的電泳分散體，其中該第一化學實體是可活化互變異構體，該第二化學實體是該可活化互變異構體的穩定劑，且該光學活化狀態包括由該穩定劑穩定的該可活化互變異構體。
7. 如請求項6所述的電泳分散體，其中該穩定劑包括吡啶環，該吡啶環與可活化互變異構體的原型氫形成氫鍵。
8. 如請求項1至7中任一項所述的電泳分散體，其中： 該第一化學實體連接在分散在該電泳分散體中的一第一帶電移動載體上； 該第二化學實體連接於分散在該電泳分散體中的一第二帶電移動載體，該第一帶電移動載體和該第二帶電移動載體具有相反的電荷；以及 穿過電泳分散體的電磁場的變化將該第一帶電移動載體和該第二帶電移動載體分離，因而使第一和第二化學實體處於分離狀態。
9. 如請求項8所述的電泳分散體，其中，該第一帶電移動載體包括： 一聚合物的冠，該第一化學實體係連接於其上，以及 一帶電核芯，以向該第一帶電移動載體提供淨電荷。
10. 如請求項9所述的電泳分散體，其中該聚合物的冠包括具有一親水部分和一疏水部分的一嵌段共聚物，該親水部分被該第一化學實體官能化以將該第一化學實體連接到其上，該疏水部分在該冠中與其他嵌段共聚物交聯。
11. 如請求項9或10所述的電泳分散體，其中，該帶電核芯包含一疏水單體，以為該帶電核芯的內部提供穩定性，一嵌段共聚物，其與該化學實體鍵結，一自由基引發劑，其引發該帶電核芯的聚合，以及一離子型界面活性劑，其去除相對離子以貢獻淨電荷。
12. 如請求項1至7中任一項所述的電泳分散體，其中該第一化學實體和該第二化學實體中的一個連接至分散在該電泳分散體中的帶電移動載體，且該第一化學實體和該第二化學實體中的另一個連接至包含該電泳分散體的像素室的內壁。
13. 如請求項12所述的電泳分散體，其中，該帶電移動載體包括： 一聚合物的冠，該第一化學實體和該第二化學實體之一係連接於其上，以及 一帶電核芯，以向該帶電移動載體提供淨電荷。
14. 如請求項13所述的電泳分散體，其中該聚合物的冠包括具有一親水部分和一疏水部分的一嵌段共聚物，該親水部分被該第一化學實體官能化以將該第一化學實體連接到其上，該疏水部分在該冠中與其他嵌段共聚物交聯。
15. 如請求項13或14所述的電泳分散體，其中，該帶電核芯包括一疏水單體，以為該帶電核芯的內部提供穩定性，一嵌段共聚物，其與該化學實體鍵結，一自由基引發劑，其引發該帶電核芯的聚合，以及一離子型界面活性劑，其去除相對離子以貢獻淨電荷。
16. 一種電泳顯示裝置，包括： 一顯示器，其包括一像素室，該像素室容納一電泳分散體並傳達該電泳分散體的光學性質，其中該電泳分散體包含一第一化學實體和一第二化學實體； 多個電極，以改變穿過該像素室的電磁場，以誘導該第一化學實體和該第二化學實體在一分離狀態和一光學活化狀態之間可逆地切換，以改變該電泳分散體的光學性質；以及 一控制器，以控制該等電極以改變電磁場，以使該像素室傳達與要由該顯示器顯示的圖像相對應的光學性質。
17. 如請求項16所述的電泳顯示裝置，其中該光學活化狀態是透過由該第一化學實體和該第二化學實體緊密相鄰地相互作用而引起的該第一化學實體和該第二化學實體中的至少一個的可逆化學或構型變化來實現的。
18. 如請求項16或17所述的電泳顯示裝置，其中該光學性質是該電泳分散體呈現出的吸收光譜。
19. 如請求項16至18中任一項所述的電泳顯示裝置，其中該第一化學實體是一電子受體，該第二化學實體是一電子施體，且該光學活化狀態是一光學活化電荷轉移錯合物態，該電荷轉移錯合物態呈現出與該第一化學實體和該第二化學實體的任何比例總和不同的吸收光譜。
20. 如請求項19所述的電泳顯示裝置，其中該電子受體是四氰基對苯二醌二甲烷的衍生物，且該電子施體是四硫富瓦烯的衍生物。
21. 如請求項16至18中任一項所述的電泳顯示裝置，其中該第一化學實體是可活化互變異構體，該第二化學實體是該可活化互變異構體的穩定劑，且該光學活化狀態包括由該穩定劑穩定的該可活化互變異構體。
22. 如請求項21所述的電泳顯示裝置，其中該穩定劑包括吡啶環，該吡啶環與可活化互變異構體的原型氫形成氫鍵。
23. 如請求項16至22中任一項所述的電泳顯示裝置，其中： 該第一化學實體連接在分散在該電泳分散體中的一第一帶電移動載體上； 該第二化學實體連接於分散在該電泳分散體中的一第二帶電移動載體，該第一帶電移動載體和該第二帶電移動載體具有相反的電荷；以及 該電泳分散體的變化將該第一帶電移動載體和該第二帶電移動載體分離，因而使第一和第二化學實體處於分離狀態。
24. 如請求項23所述的電泳顯示裝置，其中，該第一帶電移動載體包括： 一聚合物的冠，該第一化學實體係連接於其上，以及 一帶電核芯，以向該第一帶電移動載體提供淨電荷。
25. 如請求項24所述的電泳顯示裝置，該聚合物的冠包括具有一親水部分和一疏水部分的一嵌段共聚物，該親水部分被該第一化學實體官能化以將該第一化學實體連接到其上，該疏水部分在該冠中與其他嵌段共聚物交聯。
26. 如請求項24或25所述的電泳顯示裝置，其中，該帶電核芯包含一疏水單體，以為該帶電核芯的內部提供穩定性，一嵌段共聚物，其與該化學實體鍵結，一自由基引發劑，其引發該帶電核芯的聚合，以及一離子型界面活性劑，其去除相對離子以貢獻淨電荷。
27. 如請求項16至22中任一項所述的電泳顯示裝置，其中該第一化學實體和該第二化學實體中的一個連接至分散在該電泳分散體中的一帶電移動載體，且該第一化學實體和該第二化學實體中的另一個連接至該像素室的一內壁。
28. 如請求項27所述的電泳顯示裝置，其中，該帶電移動載體包括： 一聚合物的冠，第一化學實體和第二化學實體之一係連接於其上，以及 一帶電核芯，以向該帶電移動載體提供淨電荷。
29. 如請求項28所述的電泳顯示裝置，其中該聚合物的冠包括具有一親水部分和一疏水部分的一嵌段共聚物，該親水部分被該第一化學實體官能化以將該第一化學實體連接到其上，該疏水部分在該冠中與其他嵌段共聚物交聯。
30. 如請求項28或29所述的電泳顯示裝置，其中，該帶電核芯包含一疏水單體，以為該帶電核芯的內部提供穩定性，一嵌段共聚物，其與該化學實體鍵結，一自由基引發劑，其引發該帶電核芯的聚合，以及一離子型界面活性劑，其去除相對離子以貢獻淨電荷。
31. 如請求項16至30中的任一項所述的電泳顯示裝置，其中，該像素室包括垂直於該電泳顯示裝置的觀看方向堆疊的水平像素層。
32. 如請求項16至30中的任一項所述的電泳顯示裝置，其中，該像素室包括與該電泳顯示裝置的觀看方向平行地並排設置的垂直像素室。
33. 一種用於操作電泳顯示裝置的方法，該方法包括： 獲得表示要由該電泳顯示裝置顯示的圖像的圖像資料； 產生到該電泳顯示裝置的多個像素電極的一電壓映射，該等像素電極控制包含多個成分化學實體的多個像素室，該等成分化學實體在被電磁場誘導以採取一分離狀態時呈現第一光學性質，而當被電磁場誘導以採取一活化狀態時呈現出第二光學性質；以及 將該電壓映射施加到該等像素電極，以使該等成分化學實體採取該分離狀態或該活化狀態。
34. 一種非暫時性機器可讀儲存媒體，其包括多個指令，該等指令在執行時使一計算裝置的處理器執行以下操作： 獲得表示要由一電泳顯示裝置顯示的圖像的圖像資料； 產生到該電泳顯示裝置的多個像素電極的一電壓映射，該等像素電極控制包含多個成分化學實體的多個像素室，該等成分化學實體在被電磁場誘導以採取一分離狀態時呈現出第一光學性質，而當被電磁場誘導以採取一活化狀態時呈現出第二光學性質；以及 將該電壓映射施加到該等像素電極，以使該等成分化學實體採取該分離狀態或該活化狀態。
35. 一種製備用於電泳顯示器的電泳分散體的方法，該方法包括： 製造一帶電聚合核芯； 製造一聚合冠或一聚合冠的前驅物；以及 嵌入多個成分化學實體到該聚合冠或該聚合冠的前驅物中，該等成分化學實體在被電磁場誘導以採取一分離狀態時呈現出第一光學性質，而在被電磁場誘導以採取一活化狀態時呈現出第二光學性質。
36. 如請求項35所述的方法，其中： 製造該聚合冠或該聚合冠的前驅物包括在該帶電聚合核芯周圍製造聚合冠；以及 嵌入多個成分化學實體到該聚合冠或該聚合冠的前驅物中包括嵌入該等成分化學實體到該聚合冠。
37. 一種製備用於電泳顯示器的電泳分散體的方法，該方法包括： 在一疏水相中結合一雙親性嵌段共聚物、一疏水單體、一離子界面活性劑和一自由基引發劑； 將該疏水相與一親水相結合以形成一奈米乳液，該奈米乳液包括懸浮在該親水相中的一疏水液滴和在該疏水液滴周圍聚結的離子界面活性劑； 活化該自由基引發劑以使該雙親性嵌段共聚物的一疏水性嵌段與該疏水單體交聯，以形成具有一聚合冠的一聚合顆粒，該離子界面活性劑為該聚合冠提供一電荷； 將該奈米乳液與一親脂性相對離子結合以中和該聚合顆粒的電荷；以及 使該聚合顆粒的聚合冠官能化以將一化學實體與該聚合顆粒的雙親性嵌段共聚物的親水性嵌段耦合，以形成一電泳分散體的一第一部分，該化學實體被誘導與該電泳分散體的一第二部分的一互補成分化學實體相互作用，以回應穿過該電泳分散體的一電磁場變化來改變該電泳分散體的一光學性質。
38. 如請求項37所述的方法，其中該自由基引發劑是一光引發劑，且活化該引發劑包括將該奈米乳液暴露於UV輻射。
39. 如請求項37所述的方法，其中該自由基引發劑是熱引發劑，且活化該引發劑包括加熱該奈米乳液。
40. 如請求項37至39中任一項所述的方法，還包括在將該疏水相與該親水相結合之前，將一助溶劑加入該疏水相中以改善與該親水相的混合。
41. 如請求項37至40中任一項所述的方法，其進一步包括，在使用該化學實體官能化該聚合冠之前，透過以下一種或多種方式從該奈米乳液中去除過量的水：透析該奈米乳液、溶劑交換或施加一乾燥劑。
42. 如請求項37至41中任一項所述的方法，還包括將該電泳分散體的第一部分與該電泳分散體的第二部分結合。

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