TW202102613A - 彩色電泳顯示器 - Google Patents

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習揚 吳
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Abstract

一種電泳介質包括流體，複數種具有第一極性之光散射帶電粒子，及第一、第二與第三組粒子，各組具有彼此不同的色彩。第一與第二粒子可具有和第一極性相反的第二極性，及第三組粒子之仄他電位能小於該光散射粒子、第一組帶電粒子、與第二組帶電粒子之仄他電位能之半。

Description

彩色電泳顯示器
本發明關於彩色電泳顯示器，且更特定而言，關於可使用單層包含複數種彩色粒子之電泳材料顯現超過兩種色彩之電泳顯示器。
在此使用的術語色彩包括黑色及白色。白色粒子經常為光散射型。
術語灰色狀態在此以其在影像技術領域之習知意義使用而表示處於像素的兩個極端光學狀態中間的狀態，且未必暗示此兩種極端狀態之間為黑-白過渡。例如許多以下參照的E Ink專利及公告申請案揭述其中極端狀態為白色及深藍色之電泳顯示器，故中間灰色狀態實際上為淺藍色。事實上如已提及，光學狀態變化可能完全並非色彩變化。可在以下使用的術語黑色及白色表示顯示器的兩個極端光學狀態，且應了解通常包括未嚴格為黑色及白色的極端光學狀態，例如上述的白色與暗藍色狀態。
術語雙穩態及雙穩態性在此以其在所屬技術領域之習知意義使用而表示包含具有至少一種光學性質不同的第一與第二顯示狀態之顯示元件之顯示器，故在藉有限時間段的定址脈衝驅動任何特定元件達到假設其第一或第二狀態之後，在定址脈衝終止後該狀態會持續歷時改變該顯示元件狀態所需最短定址脈衝時間段的至少數倍，例如至少4倍。美國專利第7,170,670號證明，其中一些可有灰階之粒子系電泳顯示器不僅在其極端黑色及白色狀態安定，亦在其中間灰色狀態安定，一些其他型式的光電顯示器亦同。此型顯示器應稱為多穩態而非雙穩態，雖然在此為了方便可使用術語雙穩態涵蓋雙穩態及多穩態顯示器。
當用以表示驅動電泳顯示器時，在此所使用的術語脈衝表示所施加的電壓相對於驅動顯示器期間的時間之積分。
在寬頻中或在選擇的波長下吸收、散射或反射光的粒子在此表示彩色或顏料粒子。顏料(此術語的嚴格意義指不溶解的呈色材料)以外的各種吸收或反射光之材料，如染料或光晶等，可被用於本發明之電泳介質及顯示器。
粒子系電泳顯示器多年來已成為廣泛研發的主題。在此顯示器中，複數種帶電粒子(有時稱為顏料粒子)在電場影響下移動通過流體。當比較液晶顯示器時，電泳顯示器可具有亮度及對比良好，視角寬，狀態雙穩態性，及電力消耗低的屬性。儘管如此，這些顯示器的長期影像品質問題使其無法普及使用。例如組成電泳顯示器之粒子趨於沈降而造成這些顯示器有不當的使用壽命。
如上所示，電泳介質需要有流體。在大部分先行技藝電泳介質中，此流體為液體，但是電泳介質可使用氣態流體製造；參見例如Kitamura, T.等人之Electrical toner movement for electronic paper-like display, IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1，及Yamaguchi, Y.等人之Toner display using insulative particles charged triboelectrically, IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4。亦參見美國專利第7,321,459與7,236,291號。當將該介質以會有此沈降的方向使用時，例如其中將介質配置於垂直面之標誌，此種基於氣體之電泳介質顯然易有由於粒子沈降而造成如同基於液體之電泳介質的同型問題。事實上，粒子沈降在基於氣體之電泳介質顯然比在基於液體者有更嚴重的問題，因為相較於液體，氣態懸浮流體之黏度較低而使電泳粒子沈降較快。
許多讓渡予或為Massachusetts Institute of Technology (MIT)及E Ink Corporation之名的專利及申請案揭述各種用於封裝電泳及其他光電介質之技術。此封裝介質包含許多小囊，其本身各包含含有電泳移動粒子於流體介質中的內相、及包圍該內相的囊壁。一般而言，該囊本身被保持在聚合黏合劑內而形成位於二電極之間的同質層。這些專利及申請案所揭述的技術包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如美國專利第7,002,728及7,679,814號； (b)囊、黏合劑及封裝方法；參見例如美國專利第6,922,276及7,411,719號； (c)含有光電材料之膜及次組裝件；參見例如美國專利第6,982,178及7,839,564號； (d)背板、黏著層、以及其他用於顯示器之輔助層及方法；參見例如美國專利第7,116,318及7,535,624號； (e)色彩形成及色彩調整；參見例如美國專利第6,017,584、6,664,944、6,864,875、7,075,502、7,167,155、7,667,684、7,791,789、7,839,564、7,956,841、8,040,594、8,054,526、8,098,418、8,213,076、及8,363,299號，以及美國專利申請案公告第2004/0263947、2007/0223079、2008/0023332、2008/0043318、2008/0048970、2009/0004442、2009/0225398、2010/0103502、2010/0156780、2011/0164307、2011/0195629、2011/0310461、2012/0008188、2012/0019898、2012/0075687、2012/0081779、2012/0134009、2012/0182597、2012/0212462、2012/0157269、及2012/0326957號； (f)驅動顯示器之方法；參見例如美國專利第5,930,026、6,445,489、6,504,524、6,512,354、6,531,997、6,753,999、6,825,970、6,900,851、6,995,550、7,012,600、7,023,420、7,034,783、7,116,466、7,119,772、7,193,625、7,202,847、7,259,744、7,304,787、7,312,794、7,327,511、7,453,445、7,492,339、7,528,822、7,545,358、7,583,251、7,602,374、7,612,760、7,679,599、7,688,297、7,729,039、7,733,311、7,733,335、7,787,169、7,952,557、7,956,841、7,999,787、8,077,141、8,125,501、8,139,050、8,174,490、8,289,250、8,300,006、8,305,341、8,314,784、8,384,658、8,558,783、及8,558,785號，以及美國專利申請案公開第2003/0102858、2005/0122284、2005/0253777、2007/0091418、2007/0103427、2008/0024429、2008/0024482、2008/0136774、2008/0291129、2009/0174651、2009/0179923、2009/0195568、2009/0322721、2010/0220121、2010/0265561、2011/0193840、2011/0193841、2011/0199671、2011/0285754、及2013/0194250號(這些專利及申請案在以下可稱為MEDEOD(驅動光電顯示器之方法)申請案)； (g)顯示器之應用；參見例如美國專利第7,312,784及8,009,348號；及 (h)非電泳顯示器，如美國專利第6,241,921、6,950,220、7,420,549、及8,319,759號，以及美國專利申請案公開第2012/0293858號所揭述。
許多上述專利及申請案認為，在封裝電泳介質中包圍分離微囊之壁可被連續相取代，如此製造所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中電泳介質包含複數個電泳流體分離滴、及聚合材料連續相，且此聚合物分散型電泳顯示器內的電泳流體分離滴可被視為囊或微囊，即使無分離的囊薄膜結合各個別滴；參見例如美國專利第6,866,760號。因而為了本發明之目的，將此聚合物分散型電泳介質視為封裝電泳介質之次物種。
一種相關型式的電泳顯示器為所謂的「微胞電泳顯示器」。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子與流體並未被封裝於微囊內，而是保留在於載體介質(一般為聚合膜)內所形成的複數穴內。參見例如美國專利第6,672,921與6,788,449號，其均讓渡予Sipix Imaging, Inc.。
雖然電泳介質經常為不透明(由於例如在許多種電泳介質中，粒子實質上阻擋可見光穿透顯示器)且係以反射模式操作，但可使許多種電泳顯示器以所謂的「快門模式」操作，其中一顯示狀態為實質上不透明且另一為透光性。參見例如美國專利第5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971、及6,184,856號。類似電泳顯示器但依賴電場強度變化之二電泳顯示器可以類似模式操作；參見美國專利第4,418,346號。其他型式的光電顯示器亦可以快門模式操作。以快門模式操作之光電介質可被用於全彩顯示器的多層結構；在此結構中，鄰近顯示器觀看表面之至少一層以快門模式操作而暴露或隱藏離觀看表面較遠的第二層。
經封裝電泳顯示器一般未遭受傳統電泳顯示器之簇聚與沈降失敗模式且提供進一步的優點，如在廣泛種類之撓性與剛性基板上印刷或塗覆顯示器之能力。(使用文字「印刷」意圖包括所有的印刷與塗覆形式，其包括但不限於﹕預計量塗覆，如補片模塗覆、縫式或擠壓塗覆、滑動或串接塗覆(cascade coating)、簾式塗覆；輥式塗覆，如刮刀輥式塗覆、正反輥式塗覆；凹版塗覆；浸式塗覆；噴灑塗覆；彎式塗覆；旋轉塗覆；刷式塗覆；空氣刀塗覆；絲網印刷法；靜電印刷法；熱印刷法；噴墨印刷法；電泳沈積(參見美國專利第7,339,715號)；及其他類似技術。)如此生成的顯示器可為撓性。此外，因為可印刷(使用各種方法)顯示介質，所以可使顯示器本身不昂貴。
上述美國專利第6,982,178號揭述一種極適用於大量生產之組裝固態光電顯示器(包括經封裝電泳顯示器)之方法。此專利本質上揭述一種所謂的前板積層體(FPL)，其依序包含透光導電層、一層電接觸該導電層之固態光電介質、黏著層、及脫模片。一般而言，該透光導電層係以透光基板承載，其較佳為撓性，其意謂該基板可被人工捲繞在直徑為(如)10吋(254毫米)之滾筒上而無永久性變形。術語透光被用於本專利且在此表示如此設計之層傳輸足夠的光以使觀看者看穿該層可觀察到光電介質的顯示狀態變化，其通常為通過導電層及相鄰基板(若有)觀看；在光電介質顯示非可見光波長之反射率變化的情形，術語透光當然應解讀成表示相關的非可見光波長之透射。該基板一般為聚合膜，且通常厚度在約1至約25 mil(25至634微米)，較佳為約2至約10 mil(51至254微米)之範圍。該導電層方便地為例如鋁或氧化銦錫(ITO)之薄金屬層或薄金屬氧化物層，或者可為導電性聚合物。塗有鋁或ITO之聚(對苯二甲酸乙二酯) (PET)膜商業購得，例如由德拉瓦州Wilmington之E.I. du Pont de Nemours & Company市售的鋁化Mylar(Mylar為註冊商標)，且可在前板積層體中使用此商業材料而得到良好的結果。
使用此前板積層體之光電顯示器之組裝可藉由將脫模片從前板積層體移除，及將黏著層在有效造成黏著層黏附背板的條件下以背板接觸，因而將黏著層、光電介質層與導電層固定於背板而進行。此方法極適用於大量生產，因為可大量生產前板積層體(一般使用輥對輥塗覆技術)，然後切割成用於特定背板所需的任何大小之片。
美國專利第7,561,324號揭述所謂的雙面脫模片，其本質上為上述美國專利第6,982,178號之前板積層體的簡化版本。一種形式的雙面脫模片包含包夾於二黏著層之間的一層固態光電介質，該等黏著層之一或兩者被脫模片覆蓋。另一種形式的雙面脫模片包含包夾於二脫模片之間的一層固態光電介質。兩種形式的雙面脫模片均意圖用於大致類似由已揭述的前板積層體組裝光電顯示器，但是涉及兩次分別的積層之方法的方法；一般而言，其在第一次積層中將雙面脫模片積層於前電極而形成前次組裝件，然後在第二次積層中將前次組裝件積層於背板而形成最終顯示器，雖然如果需要則可將此二次積層之次序反轉。
美國專利第7,839,564號揭述所謂的反式前板積層體，其為上述美國專利第6,982,178號所揭述的前板積層體之變體。此反式前板積層體依序包含透光性保護層與透光性導電層至少之一、黏著層、一層固態光電介質、及脫模片。此反式前板積層體被用以形成在光電層與前電極或前基板之間具有一層積層黏著劑的光電顯示器；其在光電層與背板之間可有或無第二黏著(一般為薄)層。此光電顯示器可兼具良好的解析度與良好的低溫性能。
如上所示，最簡單的先行技藝電泳介質本質上僅顯示兩種色彩。此電泳介質使用具有第一色彩之單型電泳粒子於具有第二相異色彩之彩色流體中(在此情形，當該粒子位於鄰近顯示器觀看表面時顯示第一色彩，及當該粒子被從觀看表面隔開時顯示第二色彩)；或具有相異第一與第二色彩之第一與第二型電泳粒子於無色流體中(在此情形，當第一型粒子位於鄰近顯示器觀看表面時顯示第一色彩，及當第二型粒子位於鄰近顯示器觀看表面時顯示第二色彩)。一般而言，該兩種色彩為黑色及白色。如果希望為全彩顯示器，則可將彩色濾光片陣列沈積在單色(黑色及白色)顯示器的觀看表面上。具有彩色濾光片陣列之顯示器依賴區域分享及色彩摻合製造色彩刺激。三或四原色(如紅/綠/藍(RGB)紅/綠/藍/白(RGBW))之間分享可用的顯示器區域，且濾光片可按一維(條狀)或二維(2×2)重複圖案排列。所屬技術領域亦已知選擇其他的原色或超過三原色。選擇三(在RGB顯示器的情形)或四(在RGBW顯示器的情形)種夠小的次像素，使得在意圖的觀看距離其在視覺上摻合在一起成為色彩刺激均勻(「色彩摻合」)之單一像素。區域分享的固有缺點為著色劑始終存在，及色彩僅可藉由將底下單色顯示器之對應像素切換成白色或黑色而調變(切換對應原色的開或關)。例如在理想RGBW顯示器中，紅、綠、藍、及白色原色各佔據顯示器區域的四分之一(四種次像素之一)，且白色次像素的亮度與底下單色顯示器白色相等，及各彩色次像素不到單色顯示器白色的三分之一亮。顯示器所示的白色亮度整體不可能超過白色次像素亮度之半(顯示器的白色區域係藉由顯示四個次像素中的一個白色次像素，加上各彩色次像素在其彩色型式等於白色次像素的三分之一而產生，故三種彩色次像素之組合的貢獻不及一個白色次像素)。色彩的亮度及飽和度因切換成黑色之色彩像素的區域分享而降低。當混合黃色時，區域分享更是問題，因為其比同等亮度之任何其他色彩亮，且飽和黃色幾乎和白色同樣亮。將藍色像素(顯示區域的四分之一)切換成黑色則使黃色太暗。
所屬技術領域已知多層堆疊電泳顯示器；參見例如J. Heikenfeld, P. Drzaic，J-S Yeo與T. Koch，Journal of the SID, 19(2), 2011，第129-156頁。此顯示器完全類比習知的彩色印刷，周圍光穿越三個各相減性原色之影像。美國專利第6,727,873號揭述一種堆疊電泳顯示器，其中將三層可切換胞安置在反射性背景上。已知類似的顯示器，其中將彩色粒子橫向移動(參見國際專利申請案WO 2008/065605號)，或使用垂直及橫向移動的組合，而嵌入微坑中。在兩種情形，各層均具有用以將彩色粒子基於像素接像素而集中或分散，使得該三層各需要一層薄膜電晶體(TFT)(三層TFT之二必須為實質上透明)之電極，及透光性反電極。此複雜的電極排列在製造上昂貴，且現有的技術領域難以提供適當的像素電極透明平面，尤其是必須通過數層電極觀看顯示器的白色狀態。多層顯示器亦遭受視差問題，因為顯示器堆疊厚度接近或超過像素大小。
美國專利申請案公開第2012/0008188及2012/0134009號揭述多色電泳顯示器，其具有包含可獨立定址之像素電極的單一背板、及共用的透光性前電極。在背板與前電極之間配置複數電泳層。這些專利申請案所揭述的顯示器可在任何像素位置顯現任何原色(紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色、白色、與黑色)。然而，其缺點為使用位於單組定址電極之間的多電泳層。粒子在特定層中經歷的電場比以相同電壓定址之單電泳層的情形低。另外，最接近觀看表面之電泳層中的光學損失(例如因光散射或不欲的吸收而造成)會影響在底下電泳層中形成的影像之外觀。
現已嚐試使用單電泳層提供全彩電泳顯示器。例如美國專利申請案公開第2013/0208338號揭述一種包含電泳流體之彩色顯示器，其包含一或二型顏料粒子分散於透明的無色或彩色溶劑中，該電泳流體被包夾在共用電極與複數個驅動電極之間。該驅動電極被保持特定距離以暴露背景層。美國專利申請案公開第2014/0177031號揭述一種驅動以電泳流體填充的顯示器胞之方法，該電泳流體包含二型帶有相反電荷極性及兩種對比色彩之帶電粒子。該二型顏料粒子被分散在彩色溶劑中，或在有不帶電或稍微帶電的彩色粒子分散於其中之溶劑中。該方法包含藉由施加驅動電壓，其為完全驅動電壓之約1至約20%，而驅動顯示器胞，以顯示出溶劑之色彩或不帶電或稍微帶電的彩色粒子之色彩。美國專利申請案公開第2014/0092465及2014/0092466號揭述一種電泳流體，及一種驅動電泳顯示器之方法。該流體包含第一、第二與第三型顏料粒子，全均被分散於溶劑或溶劑混合物中。第一與第二型顏料粒子帶有相反的電荷極性，及第三型顏料粒子的電荷程度小於第一與或第二型的電荷程度之約50%。三型顏料粒子具有不同程度的臨界電壓、或不同程度的移動力、或兩者。這些專利申請案均未揭示以下使用術語之全彩顯示器。
美國專利申請案公開第2007/0031031號揭述一種為了在顯示介質上顯示影像而處理影像資料之影像處理裝置，其中各像素可顯示白色、黑色、及其他的色彩。美國專利申請案公開第2008/0151355、2010/0188732、及2011/0279885號揭述一種彩色顯示器，其中移動粒子移動穿越多孔性結構。美國專利申請案公開第2008/0303779及2010/0020384號揭述一種顯示介質，其包含色彩不同的第一、第二與第三粒子。第一與第二粒子可形成凝集體，且較小的第三粒子可移動穿越凝集的第一與第二粒子之間剩下的孔隙。美國專利申請案公開第2011/0134506號揭述一種顯示裝置，其包括電泳顯示器元件，該電泳顯示器元件包括：被封包在一對基板之間的複數型粒子，該等基板至少之一為半透明，且各個別複數型粒子帶有極性相同電荷，具有不同光學性質、及不同移動速度及/或移動的電場臨界值；提供於配置半透明基板的基板側之半透明顯示器側電極；提供於另一基板之側，面對顯示器側電極的第一背側電極，與提供於另一基板側，面對顯示器側電極的第二背側電極；及控制施加於顯示器側電極、第一背側電極、與第二背側電極之電壓的電壓控制部分，使得複數型粒子中移動速度較快的型式之粒子、或複數型粒子中臨界值最低的型式之粒子，依照不同粒子型式的順序移動到第一背側電極或第二背側電極，然後移動到第一背側電極之粒子移動到顯示器側電極。美國專利申請案公開第2011/0175939、2011/0298835、2012/0327504、及2012/0139966號揭述依賴多粒子凝集及臨界電壓之彩色顯示器。美國專利申請案公開第2013/0222884號揭述一種電泳粒子，其含有包含含帶電基之聚合物及著色劑之彩色粒子，及分支的聚矽氧系聚合物，其被附接到該彩色粒子且含有反應性單體及至少一種選自特定單體群組之單體作為共聚合成分。美國專利申請案公開第2013/0222885號揭述一種電泳顯示器用之分散液體，其含有分散介質；分散於該分散介質中且在電場中移動的彩色電泳粒子群組；不移動且色彩異於電泳粒子群組之非電泳粒子群組；及具有中性極性基與疏水性基之化合物，其以按全部分散液體計為約0.01至約1質量百分比的比例含於分散介質中。美國專利申請案公開第2013/0222886號揭述一種顯示器用之分散液體，其包括浮動粒子，該浮動粒子含有：包括著色劑及親水性樹脂之核粒子；及覆蓋各核粒子表面且含有疏水性樹脂之殼，溶解度參數差為7.95(焦耳/公分3 )1/2 或以上。美國專利申請案公開第2013/0222887及2013/0222888號揭述一種具有指定化學組成物之電泳粒子。最後，美國專利申請案公開第2014/0104675號揭述一種粒子分散液，其包括回應電場而移動之第一與第二彩色粒子、及分散介質，第二彩色粒子的直徑大於第一彩色粒子，且帶電特徵和第一彩色粒子的帶電特徵相同，及其中每單位面積的顯示器之第一彩色粒子電荷量Cs對第二彩色粒子電荷量Cl的比例(Cs/Cl)小於或等於5。一些上述顯示器確實提供全彩，但是代價為需要耗時且繁複的定址方法。
美國專利申請案公開第2012/0314273及2014/0002889號揭述一種電泳裝置，其包括容納於絕緣液體中的複數個第一與第二電泳粒子，第一與第二粒子的帶電特徵彼此不同，該裝置進一步包含容納於絕緣液體中且在纖維性結構上形成的多孔性層。這些專利申請案並非以下使用術語之全彩顯示器。
亦參見美國專利申請案公開第2011/0134506號及上述的申請案序號第14/277,107號；後者揭述一種在呈色流體中使用三種不同型式的粒子之全彩顯示器，但呈色流體之存在限制該顯示器可得的白色狀態之品質。
總之，現有的技術狀態為全彩顯示器一般涉及對如切換速度緩慢(長達數秒)、定址電壓高妥協、或對色彩品質妥協。因此，現在需要改良全彩電泳顯示器。
在一態樣中，依照本發明之一具體實施例之電泳介質可包含流體，複數種具有第一極性之光散射帶電粒子，及第一、第二與第三組粒子，各組具有彼此不同的色彩。第一與第二粒子可具有和第一極性相反的第二極性，及第三組粒子之仄他電位能小於該光散射粒子、第一組帶電粒子、與第二組帶電粒子之仄他電位能之半。
本發明之電泳介質可為以上討論的任何形式。因此，該電泳介質可為未封裝、封裝在被囊壁包圍之分離囊中、或為經聚合物分散或微胞介質之形式。
本發明擴展到包含本發明電泳介質之前板積層體、雙面脫模片、反式前板積層體、或電泳顯示器。本發明之顯示器可被用於已使用先行技藝光電顯示器之任何應用。因此，例如本發明之顯示器可被用於電子書閱讀機、可攜式電腦、平板電腦、行動電話、智慧卡、號誌、手錶、貨架標籤、及隨身碟。
本發明之這些及其他態樣基於以下說明而為明白。
如上所示，本發明提供一種電泳介質，其包含光散射粒子(一般為白色)、及較佳為提供三相減性原色之三種其他粒子。當三種相減性原色粒子之一的移動力(即仄他電位能)小於或等於該電泳介質中其他粒子的移動力的一半時，不犧牲總色域而改良切換時間。
提供三相減性原色之三種粒子可為實質上非光散射(“SNLS”)。使用SNLS粒子可混合色彩，且提供比以等數散射粒子得到為更多的色彩成果。上述US 2012/0327504號專利使用具有相減性原色之粒子，但是為了非白色粒子之獨立定址需要兩個不同的電壓臨界值(即將顯示器以三正及三負電壓定址)。這些臨界值必須充分分開以避免串音，且對於一些色彩，該分開必須使用高定址電壓。另外，將彩色粒子以最高臨界值定址亦移動所有其他的彩色粒子，且隨後在較低電壓必須將這些其他粒子切換到其所欲位置。此逐步色彩定址方案產生不欲色彩之閃化且轉移時間長。本發明之特定具體實施例不需要使用此逐步波形，且僅以二正及二負電壓便可將全部色彩定址(即顯示器中僅需要五個不同的電壓，二正、二負、及零，雖然在其他具體實施例中使用更多個不同電壓將顯示器定址可能較佳)。
附圖之圖8為顯示如美國專利第9,921,451號所揭述的彩色顯示器，當顯示黑色、白色、三相減性原色、及三相加性原色時，電泳介質中各粒子位置的示意橫切面。在圖8假設顯示器的觀看表面在上(如所描述)，即使用者從此方向觀看顯示器，及光從此方向入射。如較佳具體實施例所示，四種用於本發明電泳介質之粒子中僅一實質上散射光，及在圖8假設此粒子為白色顏料。基本上，此光散射白色粒子形成白色反射體，據以看到該白色粒子上方的任何粒子(如圖8所描述)。進入顯示器觀看表面通過這些粒子之光被白色粒子反射，回傳通過這些粒子及從顯示器出現。因此，白色粒子上方的粒子可吸收各種色彩，且對使用者呈現的色彩係由白色粒子上方的粒子組合生成。配置於白色粒子下方(使用者觀看點後面)的任何粒子被白色粒子遮蔽且不影響顯示的色彩。因為第二、第三與第四粒子為實質上非光散射，所以其彼此相對順序或排列並不重要，但是為了所述原因，其相對白色(光散射)粒子的順序或排列很重要。
更特定而言，當青色、洋紅色及黃色粒子位於白色粒子下方時(圖8之[A]位置)，白色粒子上方並無粒子且像素僅顯示白色。當單粒子在白色粒子上方時顯示該單粒子的色彩，在圖8之[B]、[D]及[F]位置分別為黃色、洋紅色及青色。當2種粒子位於白色粒子上方時，顯示的色彩為此兩種粒子的組合；在圖8之[C]位置，洋紅色與黃色粒子顯示紅色，在[E]位置，青色與洋紅色粒子顯示藍色，及在[G]位置，黃色與青色粒子顯示綠色。最後，當所有三種呈色粒子均位於白色粒子上方時(圖8之[H]位置)，所有的進入光均被三種相減性原色粒子吸收且像素顯示黑色。
一相減性原色由散射光之粒子顯現為可行的，使得顯示器包含二型光散射粒子，其一為白色且另一為呈色。然而在此情形，光散射呈色粒子相對覆蓋白色粒子上方的其他呈色粒子之位置為重要的。例如在顯現黑色時(當所有三種呈色粒子均在白色粒子上方)，散射呈色粒子不能位於非散射呈色粒子上方(否則其會被部分或完全隱藏在散射粒子後面，且顯現的色彩為散射呈色粒子的色彩而非黑色)。
如果超過一種型式的呈色粒子會散射光，則顯現黑色並不容易。
圖8顯示其中色彩未被污染(即光散射白色粒子完全遮蔽位於該白色粒子後面之任何粒子)的理想化狀況。實務上，白色粒子遮蔽並不完美，使得理想上被完全遮蔽的粒子有些微光吸收。此污染一般降低顯現色彩的亮度及色度。在本發明之電泳介質中，應將此色彩污染最小化到形成的色彩的演色性符合工業標準。特別有利的標準為SNAP(報業廣告標準)，其對上述八原色各指定L*、a*及b*值。(以下使用「原色」表示黑色、白色、三相減性原色、及三相加性原色之八種色彩，如圖8所示)。
如圖8所示，先行技藝已揭述電泳「分層」排列複數種不同色彩的粒子之方法。此最簡單的方法涉及將電泳移動力不同的顏料「競速」；參見例如美國專利第8,040,594號。此競速較原先所瞭解為複雜，因為帶電顏料本身的動作改變在電泳流體內局部經歷的電場。例如帶正電粒子朝向陰極及帶負電粒子朝向陽極移動移動，其電荷在二電極之間中途屏蔽帶電粒子經歷的電場。據信雖然本發明之電泳涉及顏料競速，但其並非負責圖8所描述的粒子排列的唯一現象。
在彩色顯示器中，如美國專利第9,921,451號所揭述者，呈色顏料之一有和白色顏料(其一般為帶負電)相同的電荷極性。帶負電呈色顏料與白色顏料在電場中以相同的方向移動，故產生純白色及黃色狀態需要一些手段以選擇性阻礙或強化這些顏料之一彼此相對的運動。實務上，其使用複雜的波形，以確保白色顏料以相對觀看者得到未污染白色狀態之程度覆蓋帶負電呈色顏料。此複雜的波形無法使另一種色彩快速轉移到白色狀態。例如對於一些顯示器，此轉移可能為約5-10秒之久。在其中白色與黃色帶負電及青色與洋紅色帶正電，及在其中青色顏料與黃色形成比與洋紅色顏料較微弱的凝集體的情形，必須由原先白色狀態形成青色，繼而為將青色顏料帶到觀看表面的第二相，如美國專利第9,921,451號所揭述。因此，從另一種色彩形成青色需要比形成白色狀態甚至更長的更新時間。然而，在全彩電泳顯示器之許多應用中，較佳為影像轉移極快，在3秒或以下的級數。
現已發現，在依照本發明之各具體實施例的電泳介質中，切換時間增加為可行的。在一較佳具體實施例中，該電泳介質可包含：介電常數低之溶劑；電荷控制劑(CCA)；經矽烷表處理及具有聚合物塗層且仄他電位能＜-60毫伏之白色顏料；包含聚合物塗層且仄他電位能＞30毫伏之第一呈色顏料；可或不包含聚合物塗層且仄他電位能＞20毫伏之第二呈色顏料，該聚合物塗層的立體安定性比第一及第三呈色顏料上的聚合物塗層低；及具有一級顏料粒子(具有至少25質量百分比之吸附聚合物塗層)，且仄他電位能在-20毫伏至+20毫伏之範圍之本發明呈色顏料。依照本發明之各具體實施例的調配物更常為可包含：散射白色顏料，其包含聚合物塗層且具有第一極性；兩種呈色顏料，其具有和第一極性相反的第二極性，此兩種顏料至少之一具有聚合物塗層；及包含聚合物塗層之第三呈色顏料，其中第三呈色顏料的移動力小於任何其他顏料的移動力的一半。第三呈色顏料之聚合物塗層較佳為不溶於電泳溶劑，但是可藉較極性溶劑移除。
假設包含該粒子之核顏料的大小大致相同，且假設各未塗覆粒子之仄他電位能大致相同，則複合粒子之仄他電位能大小依包圍各核顏料之聚合物殼而定。依照一種製造包括於依照本發明之各具體實施例的電泳介質中之顏料粒子之方法，其可使用分散液聚合步驟提供核顏料粒子上的聚合物塗層。在一較佳方法中，以合適單體於亦含有聚合引發劑之溶劑的溶液中提供核顏料粒子之分散液。由至少一種該單體形成的同元聚合物溶於該溶劑，而由至少另一種該單體形成的同元聚合物在高分子量夠高時不溶解。當隨單體混合物進行聚合而製造共聚物時，聚合物開始沈積在核顏料粒子上，且隨其分子量增加而不溶於溶劑。然而，存在足量的較溶解性單體而提供溶於溶劑的共聚物部分。這些片段對經塗覆的核顏料粒子提供立體安定性。
圖1提供經聚合物塗覆的顏料粒子的示意描述。將核顏料粒子102以較小的聚合物粒子104修飾，該聚合物粒子104含有溶於溶劑之片段106。隨更多的聚合物粒子沈積在核粒子上，其表面越來越被覆蓋。不希望受理論約束，現在揭述此方法的簡單模型。此模型有許多假設；然而，該模型對於輔助了解本發明之各具體實施例有其價值。
如果假設聚合物粒子104在已修飾顏料粒子102的表面上隨機位置處生長，及聚合物粒子一旦黏附則不散佈在粒子表面上，則額外聚合物粒子撞擊核顏料粒子102之尚未被聚合物覆蓋的部分的機率依已存在的聚合物量而定。如此產生顏料粒子表面被該型式聚合物覆蓋的比率P之算式：
Figure 02_image001
其中Q為加入該顏料粒子之聚合物粒子的相對質量，及k為依聚合物與顏料粒子的半徑及其相對密度而定的常數。
如果進一步假設修飾粒子之仄他電位能為未覆蓋顏料表面與聚合物之表面積平均仄他電位能，及聚合物之仄他電位能為由各組成單體製造的純聚合物之仄他電位能的質量比例平均值，則複合粒子之仄他電位能為：
Figure 02_image003
其中mi 為包含該聚合物粒子之聚合物中單體i 的相對質量，𝜁i 為由單體i 製造的純聚合物製造的粒子之仄他電位能，及𝜁 pig 為未修飾的顏料粒子之仄他電位能。方程式(2)可約略預測給定其組成物之特定複合粒子之仄他電位能。
圖2顯示本發明之許多種不同複合顏料粒子之預測與實測仄他電位能之間的比較，其均為相同基本顏料粒子(顏料黃155)的衍生物。應注意，在製備顏料粒子時(如以下實施例1所詳述的具體實施例)，加入聚合反應之單體質量的僅約三分之一實際上被沈積在隔離開的顏料粒子的表面上。結果沈積聚合物之組成物未必與加入反應容器的單體之組成物相同。以方程式(2)估算之仄他電位能因此僅為近似值。
通常用以製備被併入依照本發明之各具體實施例的電泳介質中之粒子的單體應可溶於聚合溶劑。至少一種單體應形成隨聚合進行而不溶解的聚合物。賦與更正電荷之單體包括但不限於衍生自乙烯酸(如丙烯酸或甲基丙烯酸)之烷酯類或醯胺類(例如甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸甲氧基苯基甲酯、與N,N-二異丙基丙烯醯胺)。賦與更負電荷之單體包括苯乙烯、經取代苯乙烯、及乙烯酸類之氟化或部分氟化酯(如甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM))。
提供可溶性同元聚合物之單體可為聚二甲基矽氧烷(PDMS)的衍生物，例如丙烯酸酯封端的聚二甲基矽氧烷，或長鏈或分支鏈丙烯酸酯，如甲基丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸2-乙基己-1-酯。
如上所述，在本發明之較佳具體實施例中，電泳介質中一組複合粒子之仄他電位能在-20毫伏至+20毫伏之範圍。如所屬技術領域所已知，一群顏料粒子的移動力通常依粒子在群體內的分布而呈現一定的範圍。因此，仄他電位能值代表整組粒子的移動力平均值。
聚合物殼程度方便地由熱重分析(TGA)評定，其為一種提高粒子乾燥樣品的溫度，及測量由於熱解造成的質量損失為溫度函數之技術。其可發現失去聚合物塗層但核顏料殘留的條件(這些條件依使用的精確核顏料粒子而定)。使用TGA可測量為聚合物之粒子質量的比率，且可使用核顏料及附接其之聚合物的已知密度將其轉換成體積分率。
上述熱重估算顏料粒子的聚合物覆蓋程度之方法亦提供於以下實施例2。此覆蓋程度可藉由改變用以製備複合顏料粒子的反應混合物中之單體及粒子的質量比例而調整。依照本發明之一較佳具體實施例，一組仄他電位能小於或等於其餘組別的顏料粒子之仄他電位能的一半之複合顏料粒子的覆蓋程度儘可能高，最佳為聚合物對顏料粒子的較佳質量比例為至少約25%。
廣泛種類的形式可被用於核顏料：球狀、針狀或非等軸，較小粒子的凝集體(即「葡萄串」)，包含小顏料粒子或染料分散於黏合劑中的複合粒子等，如所屬技術領域所已知。聚合物殼可為藉接枝方法或化學吸附製造的共價鍵結聚合物，如所屬技術領域所已知，或者可被物理吸附到粒子表面。
在此分析中假設聚合物殼均勻封裝核顏料的全部表面。然而，其絕非保證。(參見例如上述的美國專利第6,822,782號，圖6，及在16-17欄的相關說明。)聚合物之附接方法可能利於結晶核顏料的一面勝於另一面，及核顏料的部分區域被聚合物覆蓋，而其他區域未或極少被覆蓋。又尤其是當使用接枝技術將聚合物附接顏料表面時，聚合物生長可能為斑狀而遺留大區域的核顏料未被覆蓋，即使接枝聚合物的質量大。
如已提及，本發明之一較佳具體實施例需要使用一種光散射粒子(一般為白色)及三種實質上非光散射粒子。當然實際上無完全光散射粒子或完全非光散射粒子，且用於本發明電泳介質之光散射粒子的最小光散射程度、及實質上非光散射粒子中可容許的最大光散射容許程度，可依如使用的確切顏料、其色彩、及使用者或應用對理想上所欲色彩所能容許的一些偏差等之因素而稍微改變。顏料的散射及吸收特徵可藉由針對白色及暗色背景下測量顏料樣品分散於合適基質或液體中的擴散反射率而評定。得自此測量的結果可依照所屬技術領域已知的一些模型解讀，例如一維庫貝卡-孟克(Kubelka-Munk)處理。在本發明中較佳為，當將顏料以15體積百分比大致等向性分布於包含顏料與折射率小於1.55的液體之1微米厚之層中時，白色顏料在550奈米的擴散反射率在黑色背景下測量為至少5%。在相同條件下，黃色、洋紅色及青色顏料分別在650、650及450奈米的擴散反射率在黑色背景下測量較佳為小於2.5%。(以上測量黃色、洋紅色及青色顏料所選擇的波長對應這些顏料之最小吸收的光譜區域。)符合這些標準之呈色顏料在以下稱為「非散射」或「實質上非光散射」。
以下表1顯示可用於本發明電泳介質之較佳黃色、洋紅色、青色、及白色顏料(Y1、M1、C1、及W1，以下詳述)的擴散反射率，連同這些材料分散於聚(異丁烯)基質中依照庫貝卡-孟克分析的吸收與散射係數的比率。表 1
  0%黑色之1微米層的 擴散反射率 吸收比例/散射
色彩 體積分率 450奈米 550奈米 650奈米 K/S 450奈米 K/S 550奈米 K/S 650奈米
黃色(Y1) 0.097 4.5% 0.9% 0.5% 9.67 0.38 0.63
黃色(Y1) 0.147 4.4% 0.9% 0.4% 9.84 0.25 0.02
洋紅色(M1) 0.115 2.8% 3.8% 0.7% 10.01 10.85 1.27
洋紅色(M1) 0.158 3.2% 4.1% 1.0% 10.00 10.75 1.64
洋紅色(M1) 0.190 3.4% 4.1% 1.3% 10.09 10.80 1.03
青色(C1) 0.112 1.3% 3.7% 4.3% 7.27 11.17 10.22
青色(C1) 0.157 1.5% 3.8% 4.3% 7.41 11.30 10.37
青色(C1) 0.202 1.7% 3.9% 4.3% 7.21 11.56 10.47
白色(W1) 0.147 8.1% 6.2% 4.8% 0.0015 0.0020 0.0026
白色(W1) 0.279 24.9% 20.6% 17.0% 0.0003 0.0003 0.0004
白色(W1) 0.339 26.3% 21.7% 18.1% 0.0001 0.0002 0.0002
用於白色粒子之核顏料一般為折射率高的金屬氧化物，如電泳顯示器技術領域所已知，如氧化鈦。用以提供三相減性原色：青色、洋紅色及黃色之核顏料包括但不限於以下。
合適的黃色核顏料包括C.I.顏料黃1、3、12、13、14、16、17、73、74、81、83、97、111、120、126、137、139、150、151、155、174、175、176、180、181、191、194、213、與214。較佳的黃色核顏料包括C.I.顏料黃139、155與180。
合適的洋紅色核顏料包括C.I.顏料紅12、14、48:2、48:3、48:4、57:1、112、122、146、147、176、184、185、209、257、與262，及C.I.顏料紫19與32。較佳的洋紅色核顏料為C.I.顏料紅122。
合適的青色核顏料包括C.I.顏料藍15:1、15:2、15:3、15:4、與79，及C.I.溶劑藍70。
顯示裝置可使用本發明之電泳流體以所屬技術領域已知的許多方式建構。該電泳流體可被封裝在微囊中，或被併入微胞結構中，然後以聚合層密封。該微囊或微胞層可被塗覆或壓印在承載導電性材料透明塗層之塑膠基板或膜上。此組裝件可使用導電性黏著劑而被積層到承載像素電極的背板。
[實施例]
現在提出實施例顯示本發明之較佳電泳介質、及驅動這些較佳電泳介質之方法的細節，雖然僅為例證。
[實施例1-黃色顏料之製備]
步驟1：研磨基料之製備
將保存槽裝以顏料黃155(得自Clariant Corporation之Ink Jet Yellow 4GC，1670克)與Isopar E(9440克)的混合物。將混合物循環通過裝載0.7至1.2毫米球狀研磨介質(經氧化鈰安定之氧化鋯，得自Jyoti，1840克)之LabStar水平攪動器Bead Mill (Netzsch Premier Technologies)。將研磨以1000 rpm的攪動機速度進行等同375分鐘/公斤顏料的運作時間。
步驟2：聚合
將250毫升聚丙烯瓶裝以如上所述而製備的研磨基料(183.18克，按13.67%檢定為25.04克之顏料含量)，進行音波振盪處理歷時75分鐘，然後轉移到裝有機械攪拌器、橡膠瓶塞、及表面下氮輸送管之500毫升三頸圓底燒瓶。添加具有Isopar E之洗液(27毫升)。將懸浮液以氮換氣快速攪拌15分鐘，此時添加分子量為約10,000之單甲基丙烯氧基丙基封端聚(二甲基矽氧烷)巨單體(得自Gelest之MCR-M22)(12.90克)、甲基丙烯酸甲酯(8.40克)、與甲基丙烯酸三氟乙酯(2.70克)的混合物，以及額外的Isopar E洗液(5毫升)。
將混合物以持續氮換氣攪拌且在油浴中加熱，在1小時後達到55℃。此時將氮輸送改到表面上，將溫度計引入燒瓶中，且以針筒添加偶氮貳異丁腈(92毫克)於乙酸乙酯(0.72克)中的溶液。在又75分鐘後批料溫度為66℃。在又15.5小時後溫度為63℃，且移除加熱浴。持續攪拌直到溫度已下降到40℃，此時將批料以Isopar E(60毫升)稀釋且攪拌而緩慢冷卻到33℃。此時將內容物連同充分的Isopar E洗液轉移到2個250毫升聚丙烯瓶，而產生500毫升之分散液總體積。將批料以3500 rpm離心30分鐘。保留上清液樣品。將固體在總體積達到250毫升之Isopar E中懸浮且輥磨4小時，然後以3440 rpm離心30分鐘。將上清液丟棄，將固體在總體積達到250毫升之Isopar E中再懸浮且再度離心30分鐘。將此過程重複再3次(總共離心5次)。在此過程結束時將濕塊在達到250毫升之己烷中懸浮且以3500 rpm離心30分鐘。將固體風乾3日，然後置於真空烤箱中於50℃歷時24小時而提供重34.42克之黃色固體。
步驟3：複合顏料之分散
對125毫升聚丙烯瓶裝添加如上所述而製備的乾燥顏料(10.00克)與Isopar E(40.00克)。在6日期間內將混合物進行浴音波振盪8次，每次90分鐘時間，之間在輥磨機上被轉動。將生成的分散液通過200微米布篩過濾而提供移動分散液，而未遺留固體。將已稱重樣品在對流烤箱中於170℉乾燥過夜而遺留20.26%之剩餘固體重量。
[實施例2-複合粒子中聚合物量相對核顏料量之估算]
對閃爍小瓶添加欲測試顏料(0.5899克)、四氫呋喃(7.05克)、與磁性攪拌小棒。將小瓶加蓋且置於攪拌器/加熱板上及加熱攪拌。將250毫升玻璃罐反轉蓋住小瓶以阻擋升降氣流，及若小瓶爆裂則提供安全護罩。調整加熱板溫度而產生60℃的批料溫度(以高溫計定時測量)。在2小時後中止加熱，且將內容物持續攪拌又2小時，然後連同約2毫升之THF洗液轉移到15毫升Nalgene離心錐形管。將分散液以3070 rpm離心30分鐘。將上清液轉移到重14.0412克之閃爍小瓶，及在170℉對流烤箱中靜置過夜。次日將THF(6.5克)加入離心沈積物。將錐形管加蓋，搖動，及進行音波震盪以進行分散，然後以3070 rpm離心30分鐘。將上清液加入含有來自第一上清液的殘渣之小瓶，且將此溶液再度在170℉對流烤箱中乾燥過夜。將來自離心的沈積物風乾過夜，然後將兩種成分在70℃真空乾燥8小時。小瓶加內容物的毛重為14.1873克，表示聚合物淨重為0.1461克(原始樣品重量之24.77%)。將離心錐形管中的乾燥剩餘顏料轉移到閃爍小瓶而得0.4532克之淨重(原始樣品重量之76.83%)，因此質量平衡為101.60%。
表2(圖9)顯示如以上實施例1及2所揭述而製備及分析的顏料的物理性質。引用的粒徑係在溶液中測量，其中聚合物殼(若有)因溶劑而膨脹。
[實施例3-調配物的光電性能之測量]
步驟1：例示性電泳流體之製備
流體(i)：將類似美國專利第9,921,451號，實施例12，A部分所揭述的白色粒子分散液(15.53克)組合類似美國專利第9,921,451號，實施例7所揭述而製備的青色粒子分散液(1.93克)；類似美國專利第9,921,451號，實施例5所揭述而製備的洋紅色粒子分散液(2.29克)；類似以上實施例1，步驟3所揭述的黃色顏料分散液(2.30克)；類似得自俄亥俄州Wickliffe之Lubrizol Corporation的Solsperse 19000之界面活性劑(1.16克之Isopar E中50% w/w溶液)；與分子量為850,000之聚(異丁烯)(1.06克之Isopar E中15% w/w溶液)。將生成混合物完全混合過夜及進行音波震盪歷時90分鐘而產生電泳流體。
步驟2：顯示裝置之製備
將壓印到聚(對苯二甲酸乙二酯)膜且具有透明導體(氧化銦錫，ITO)塗層的微胞陣列填充如以上步驟1所揭述之所製備的電泳流體。該微胞為六角形，且深14至17微米及邊對邊測量為寬130微米。以刮刀片將過量電泳流體從微胞移除，及將其以複合聚合塗層密封，如美國專利第9,759,978號所揭述。使用實質上如美國專利第7,012,735號所揭述的3微米厚的摻雜熱黏著劑，將此組裝件積層到具有ITO電極之玻璃背板，而製造顯示裝置。
以類似美國專利第9,921,451號，實施例11，D部分所揭述的方式，光電性地測試該等裝置。使用的波形如圖3及4所描述。圖3的波形類似美國專利第9,921,451號之圖7B所描述，且意圖產生青色。圖3所示的電壓係關於裝置背板相對前板(觀看表面)。
在施加圖3的波形之後，測量顯示裝置的反射光譜。將記錄的光學密度轉換成「分析密度」；即對各個別色彩顏料所觀察到的吸收光譜之貢獻度。在補償顯示裝置中光學損失的基線校正之後測定分析密度。然後將青色品質估算為對應青色顏料光吸收的分析密度減去對應洋紅色與黃色顏料光吸收的分析密度中較大者。此值越大則青色被視為越理想。
圖4的波形(其再度顯示相對前板施加於背板的電壓)意圖探測總色域(即裝置可定址的全部色彩之體積)。由「偶極」建立波形，即極性相反的脈衝對，其時間段及量值如圖式中暗色包絡線所示而系統性改變。探討的電壓為+/-3.5、6.1、9.4、13.4、18.2、23.7、與30伏特，及脈衝時間長度為50、80、120、190、與300毫秒。對於每對電壓(+,-)，每個脈衝時間對造訪一次。其係以一偶極中的脈衝時間對在次一偶極中只改變一個值，且此值在脈衝時間值順序表中緊接的方式完成。將電壓以類似方式探討。以此方式，波形變化儘可能平滑，因為連續偶極儘可能彼此類似。經歷波形(非僅在其結束)得到反射光譜且轉換成CIEL*a*b*單位。取在三維色彩空間中包圍此點雲團之凸包體積(單位為ΔE3 )作為特定顯示裝置可用的總色域。
圖5及6顯示施加圖3的波形而得到的青色品質，及施加圖4的波形而得到的總色域如黃色顏料之仄他電位能函數。如上所述，該點對應源自未官能化對照黃色顏料的-55毫伏之仄他電位能。
由圖5可知，當黃色顏料之仄他電位能量值低於約20毫伏時可得到優異的青色品質分數。使用較薄微杯(14微米)的青色品質分數相對較厚微杯(17微米)亦較大。當黃色顏料之仄他電位能量值大於約20毫伏時，使用較厚微杯則青色品質分數非常差。
不希望受理論約束，據信以依照本發明具體實施例之黃色顏料得到改良的青色品質分數係歸因於其移動力低。當該黃色顏料帶正電且具有高移動力時，其性質非常類似青色顏料。結果以任何施加波形均難以區別此兩種色彩。另一方面，當該黃色顏料帶負電且具有高移動力時，至少以短施加波長難以將其從白色顏料分開。
由圖6明顯可知，當使用長波形(如圖4所描述)時，所有的黃色顏料均可得到高色域，當使用移動力高的帶正電黃色顏料時則可能稍微下降。圖7顯示不必犧牲以圖4的波形測量的總色域，即可得到具有圖3的快速波形之高青色品質分數。
在上述本發明之指定具體實施例中可進行許多變化及修改而不背離本發明之範圍，對所屬技術領域者為明白的。因而所有的以上說明均以例證性而非限制性意義解讀。
所有的上述專利及專利申請公開案均全部納入此處作為參考。
102:核顏料粒子 104:聚合物粒子 106:片段
圖1為具有共聚物附接其表面之顏料粒子的示意圖。
圖2為依照本發明之各具體實施例的許多種不同複合顏料粒子之預測及實測仄他電位能的圖式。
圖3顯示用以驅動包括依照本發明之各具體實施例的分散液之顯示器樣品的波形。
圖4顯示用以驅動包括依照本發明之各具體實施例的分散液之顯示器樣品的另一波形。
圖5為顯示施加圖3的波形而得到的青色品質的圖式，該波形為包括於依照本發明之各具體實施例製造的顯示器中的顏料之仄他電位能之函數。
圖6為顯示施加圖4的波形而得到的總色域的圖式，該波形為包括於依照本發明之各具體實施例製造的顯示器中的顏料之仄他電位能之函數。
圖7為顯示對依照本發明之各具體實施例製造的顯示器，施加圖3的波形而得到的青色品質相對於施加圖4的波形而得到的總色域之圖式。
圖8為顯示當顯示黑色、白色、三相減性原色、及三相加性原色時，電泳介質中各粒子位置的示意橫切面。
圖9包括表2。
102:核顏料粒子
104:聚合物粒子
106:片段

Claims (46)

  1. 一種電泳介質，其包含： 流體； 複數個具有第一極性之光散射帶電粒子；及 第一、第二及第三組帶電粒子，各組具有彼此不同的色彩， 其中該第一及該第二粒子具有與該第一極性相反的第二極性，及 該第三粒子為包含核顏料與聚合物殼之複合粒子，其中： (a)該聚合物殼對該複合粒子的質量分率為至少20重量百分比至最大50重量百分比；及 (b)該聚合物殼包含： (I)衍生自式(1)之第一前驅物的第一單體單元： CH2 =C(R1a )C(O)R2 (1) 其中：R1a 為-H或-CH3 ；R2 為-OR3 、-NHR3 、或-NR3 2 ；R3 為C1-6 烷基、C1-6 雜烷基、C3-10 環烷基、C3-10 雜環烷基、C6-14 芳基、C5 -14 雜芳基、或其任何組合，其各視情況經獨立選自R4 之基取代一次以上； R4 為C1-6 烷基、-OH、C1-6 烷氧基、-NH2 、-NH(C1-6 烷基)、-N(C1-6 烷基)2 、C1-6 鹵烷基、或C1-6 鹵烷氧基； (II)衍生自式(2)之第二前驅物的第二單體單元： CH2 =C(R1b )C(O)R5 (2) 其中：R1b 為-H或-CH3 ；R5 為-OR6 、-NHR6 、或-NR6 2 ；R6 為C1-6 烷基、C1-6 雜烷基、C3-10 環烷基、C3-10 雜環烷基、C6-14 芳基、C5 -14 雜芳基、或其任何組合，其各經獨立選自R7 之基取代一次以上；R7 為鹵素、-CN、-NO2 、-S(O)-、或-S(O)2 -。
  2. 如請求項1之電泳介質，其中R3 為C1-6 烷基、C6-14 芳基、或其任何組合，其各視情況經獨立選自R4 之基取代一次以上；及R4 為C1-6 烷基或C1-6 烷氧基。
  3. 如請求項1之電泳介質，其中R2 為-OR3 ，及R3 為C1-6 烷基或C6-14 芳基，該C6-14 芳基視情況經獨立選自R4 之基取代一次以上；及R4 為C1-6 烷氧基。
  4. 如請求項1之電泳介質，其中R6 為C1-6 烷基及R7 為鹵素。
  5. 如請求項1之電泳介質，其中R5 為-OR6 ，R6 為經R7 取代至少三次之C1-6 烷基，及R7 為-F。
  6. 如請求項1之電泳介質，其中該第一前驅物選自由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲氧基苯酯、及N,N-二異丙基丙烯醯胺所組成的群組。
  7. 如請求項1之電泳介質，其中該第二前驅物為甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)。
  8. 如請求項1之電泳介質，其中在該第三粒子中，該聚合物殼對該複合粒子的質量分率為至少25重量百分比至最大40重量百分比。
  9. 如請求項1之電泳介質，其中該聚合物殼對該複合粒子的質量分率係藉熱重分析(TGA)所測量。
  10. 如請求項1之電泳介質，其中該流體為介電常數小於或等於5之液體。
  11. 如請求項1之電泳介質，其進一步包含電荷控制劑。
  12. 如請求項1之電泳介質，其中該第一、該第二及該第三組帶電粒子的色彩各獨立選自由紅色、綠色、藍色、洋紅色、青色、及黃色所組成的群組。
  13. 如請求項1之電泳介質，其中該第一、該第二及該第三帶電粒子至少其中之二為非光散射性。
  14. 如請求項1之電泳介質，其中該光散射帶電粒子為白色，而該第一、該第二及該第三組粒子為非光散射性。
  15. 如請求項1之電泳介質，其中該光散射帶電粒子帶負電，而該第一及該第二組粒子帶正電。
  16. 如請求項1之電泳介質，其中該流體具有聚合物溶解或分散於其中，該聚合物具有數量平均分子量超過約20,000且本質上不被吸收在該等粒子上。
  17. 一種前板積層體(front plane laminate)、雙面脫模片、反式前板積層體、或電泳顯示器，其包含如請求項1之電泳介質。
  18. 一種電子書閱讀機、可攜式電腦、平板電腦、行動電話、智慧卡、號誌、手錶、貨架標籤、或隨身碟，其包含如請求項17之電泳顯示器。
  19. 一種電泳介質，其包含： 流體； 複數個具有第一極性之光散射帶電粒子；及 第一、第二及第三組帶電粒子，各組具有彼此不同的色彩， 其中該第一及該第二粒子可具有與該第一極性相反的第二極性，且該第三組粒子之電泳移動力量值小於該光散射粒子、該第一組帶電粒子、及該第二組帶電粒子之電泳移動力量值之一半。
  20. 如請求項19之電泳介質，其中該流體為介電常數小於或等於5之液體。
  21. 如請求項19之電泳介質，其進一步包含電荷控制劑。
  22. 如請求項19之電泳介質，其中該電泳移動力係由粒子仄他電位能所測量。
  23. 如請求項22之電泳介質，其中該第三組粒子之仄他電位能大於或等於-20毫伏且小於或等於20毫伏。
  24. 如請求項19之電泳介質，其中該電泳移動力係由粒子電荷對質量之比例所測量。
  25. 如請求項19之電泳介質，其中該電泳移動力係由粒子分散液導電性測量術所測量。
  26. 如請求項19之電泳介質，其中該第一、該第二及該第三組帶電粒子的色彩各獨立選自由紅色、綠色、藍色、洋紅色、青色、及黃色所組成的群組。
  27. 如請求項19之電泳介質，其中該第一、該第二及該第三帶電粒子至少其中之二為非光散射性。
  28. 如請求項19之電泳介質，其中該光散射帶電粒子為白色，而該第一、該第二及該第三組粒子為非光散射性。
  29. 如請求項19之電泳介質，其中該光散射帶電粒子帶負電，而該第一及該第二組粒子帶正電。
  30. 如請求項19之電泳介質，其中該流體具有聚合物溶解或分散於其中，該聚合物具有數量平均分子量超過約20,000，且本質上不被吸收在該等粒子上。
  31. 一種前板積層體、雙面脫模片、反式前板積層體、或電泳顯示器，其包含如請求項19之電泳介質。
  32. 一種電子書閱讀機、可攜式電腦、平板電腦、行動電話、智慧卡、號誌、手錶、貨架標籤、或隨身碟，其包含如請求項31之電泳顯示器。
  33. 一種電泳介質，其包含： 流體； 複數個具有第一極性之光散射帶電粒子；及 第一、第二與第三組帶電粒子，各組具有彼此不同的色彩， 其中該第一及該第二粒子具有與該第一極性相反的第二極性，及 該第三粒子為包含核顏料與聚合物殼之複合粒子，其中： (a)該聚合物殼對該複合粒子的質量分率為至少20重量百分比至最大50重量百分比；及 (b)該聚合物殼包含： (I)衍生自式(1)之第一前驅物的第一單體單元： CH2 =C(R1a )C(O)R2 (1) 其中：R1a 為-H或-CH3 ；R2 為-OR3 、-NHR3 、或-NR3 2 ；R3 為C1-6 烷基、C1-6 雜烷基、C3-10 環烷基、C3-10 雜環烷基、C6-14 芳基、C5 -14 雜芳基、或其任何組合，其各視情況經獨立選自R4 之基取代一次以上； R4 為C1-6 烷基、-OH、C1-6 烷氧基、-NH2 、-NH(C1-6 烷基)、-N(C1-6 烷基)2 、C1-6 鹵烷基、或C1-6 鹵烷氧基； (II)衍生自視情況經選自由C1-6 烷基、C1-6 烷氧基、-NH(C1-6 烷基)、-N(C1-6 烷基)2 、及鹵素所組成的群組取代一次以上的苯乙烯的第二單體單元。
  34. 如請求項33之電泳介質，其中R3 為C1-6 烷基、C6-14 芳基、或其任何組合，其各視情況經獨立選自R4 之基取代一次以上；及R4 為C1-6 烷基或C1-6 烷氧基。
  35. 如請求項33之電泳介質，其中R2 為-OR3 ，及R3 為C1-6 烷基或C6-14 芳基，該C6-14 芳基視情況經獨立選自R4 之基取代一次以上；及R4 為C1-6 烷氧基。
  36. 如請求項33之電泳介質，其中在該第三粒子中，該聚合物殼對該複合粒子的質量分率為至少25重量百分比至最大40重量百分比。
  37. 如請求項33之電泳介質，其中該聚合物殼對該複合粒子的質量分率係藉熱重分析(TGA)所測量。
  38. 如請求項33之電泳介質，其中該流體為介電常數小於或等於5之液體。
  39. 如請求項33之電泳介質，其進一步包含電荷控制劑。
  40. 如請求項33之電泳介質，其中該第一、該第二及該第三組帶電粒子的色彩各獨立選自由紅色、綠色、藍色、洋紅色、青色、及黃色所組成的群組。
  41. 如請求項33之電泳介質，其中該第一、該第二及該第三帶電粒子至少其中之二為非光散射性。
  42. 如請求項33之電泳介質，其中該光散射帶電粒子為白色，而該第一、該第二及該第三組粒子為非光散射性。
  43. 如請求項33之電泳介質，其中該光散射帶電粒子帶負電，而該第一及該第二組粒子帶正電。
  44. 如請求項33之電泳介質，其中該流體具有聚合物溶解或分散於其中，該聚合物具有數量平均分子量超過約20,000，且本質上不被吸收在該等粒子上。
  45. 一種前板積層體、雙面脫模片、反式前板積層體、或電泳顯示器，其包含如請求項33之電泳介質。
  46. 一種電子書閱讀機、可攜式電腦、平板電腦、行動電話、智慧卡、號誌、手錶、貨架標籤、或隨身碟，其包含如請求項45之電泳顯示器。
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