TWI514063B - 彩色顯示裝置 - Google Patents

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TWI514063B TW103117117A TW103117117A TWI514063B TW I514063 B TWI514063 B TW I514063B TW 103117117 A TW103117117 A TW 103117117A TW 103117117 A TW103117117 A TW 103117117A TW I514063 B TWI514063 B TW I514063B
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Description

彩色顯示裝置
本發明關於一種彩色顯示裝置，其中，每一個像素能夠顯示四種高品質顏色狀態；本發明還關於用於電泳顯示器的電泳流體以及用於此顯示裝置的驅動方法。
為達成彩色顯示器，經常會使用到彩色濾波器。最常見的方式係在一像素化顯示器的黑色/白色子像素頂端增加彩色濾波器而顯示紅色、綠色、以及藍色。當需要紅色時，綠色子像素與藍色子像素會轉變成黑色狀態，俾使得僅被顯示的顏色為紅色。當需要黑色狀態時，全部三個子像素與藍色子像素皆會轉變成黑色狀態。當需要白色狀態時，該三個子像素則分別會轉變成紅色、綠色、以及藍色，且因此，觀看者會看見白色狀態。
此技術的最大缺點係因為該些子像素中每一者的反射係數僅為所希望的白色狀態的約三分之一，所以，白色狀態相當暗淡。為補償此缺點，一僅能夠顯示黑色狀態與白色狀態的第四子像素可能被加入，俾使得犧牲紅色位準、綠色位準、或是藍色位準而倍增白色位準(每一個子像素僅為該像素之面積的四分之一)。藉由增加來自白色像素的光能夠達成較亮的顏色；但是，其會犧牲色域(color gamut)而導致該些顏色變得非常清淡 且不飽和。降低三個子像素的顏色飽和度亦能夠達成同樣的結果。即使利用此方式，白色位準仍通常實質上小於一黑白顯示器的白色位準的一半，從而使其成為顯示裝置中無法接受的選擇，例如，需要有可妥適閱讀的黑白亮度與對比的電子閱讀器或顯示器。
本發明的一項觀點係關於一種顯示層，其包括一電泳媒體並且在其相反側有第一表面與第二表面，該電泳媒體包括第一類型正電粒子、第一類型負電粒子、第二類型正電粒子、以及第二類型負電粒子，它們全部分散在一溶劑或溶劑混合物之中，該四種類型粒子分別有彼此不同的光學特徵，俾使得：(a)施加和第一類型正電粒子相同極性的電場會導致該第一類型正電粒子的光學特徵被顯示在第一表面；或者(b)施加和第一類型負電粒子相同極性的電場會導致該第一類型負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面；或者(c)一旦該第一類型正電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加和第二類型負電粒子相同極性的電場，該電場的強度不足以克服該第一類型正電粒子與該第一類型負電粒子之間的吸引作用力，但是足以克服其它相反帶電粒子之間的吸引作用力，會導致該第二類型負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面；或者(d)一旦該第一類型負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加和第二類型正電粒子相同極性的電場，該電場的強度不足以克服該第一類型正電粒子與該第一類型負電粒子之間的吸引作用力，但是足以 克服其它相反帶電粒子之間的吸引作用力，會導致該第二類型正電粒子的光學特徵被顯示在第一表面。
於一實施例中，該第一類型正電粒子為黑色粒子、該第一類型負電粒子為黃色粒子、該第二類型正電粒子為紅色粒子、以及該第二類型負電粒子為白色粒子。
於一實施例中，該第一類型正電粒子與該第一類型負電粒子的電荷高於該第二類型正電粒子與該第二類型負電粒子。
於一實施例中，較低位準帶電粒子的電荷小於較高位準帶電粒子的電荷的50%。於其中一實施例中，較低位準帶電粒子的電荷為較高位準帶電粒子的電荷的5%至30%。於其中一實施例中，較低位準帶電粒子的電荷小於較高位準帶電粒子的電荷的75%。於其中一實施例中，較低位準帶電粒子的電荷為較高位準帶電粒子的電荷的15%至55%。
於一實施例中，該電泳媒體進一步包括實質上不帶電的中性浮力粒子。於其中一實施例中，該些中性浮力粒子沒有帶電。
本發明的另一項觀點係關於一種用於電泳流體的驅動方法，該電泳流體包括分散在一溶劑或溶劑混合物之中的四種類型帶電粒子，其中，該四種類型帶電粒子為高位準帶正電粒子、高位準帶負電粒子、低位準帶正電粒子、以及低位準帶負電粒子，該方法包括：(a)驅動一像素至該些低位準帶電粒子中其中一者的顏色狀態；接著(b)驅動該像素至高位準帶電粒子的顏色狀態，其中，該些低位準帶電粒子與該些高位準帶電粒子攜載相反的電荷極性。
於一實施例中，該方法進一步包括一擺動波形(shaking waveform)。
於該驅動方法的其中一實施例中，該些高位準帶正電粒子為黑色。於另一實施例中，該些高位準帶負電粒子為黃色。於進一步實施例中，該些低位準帶正電粒子為紅色。於又進一步實施例中，該些低位準帶負電粒子為白色。
本發明的進一步觀點係關於一種用於電泳流體的驅動方法，該電泳流體包括分散在一溶劑或溶劑混合物之中的四種類型帶電粒子，其中，該四種類型帶電粒子為高位準帶正電粒子、高位準帶負電粒子、低位準帶正電粒子、以及低位準帶負電粒子，該方法包括：(a)施加一擺動波形；(b)施加一高位準驅動電壓用以驅動至其中一種類型高位準帶電粒子的顏色狀態，該高位準驅動電壓具有和該些高位準帶電粒子相同的極性；(c)施加一低位準驅動電壓用以驅動至其中一種類型低位準帶電粒子的顏色狀態，該低位準驅動電壓具有和該些低位準帶電粒子相同的極性；以及(d)施加一高位準驅動電壓用以驅動至該些高位準帶電粒子的顏色狀態，該高位準驅動電壓具有和該些高位準帶電粒子相同的極性；其中，該些高位準帶電粒子和該些低位準帶電粒子為相反帶電，以及該驅動方法為DC平衡式。
本發明的又進一步觀點係關於一種電泳流體，該電泳流體包 括分散在一溶劑或溶劑混合物之中的四種類型帶電粒子，其中，該四種類型帶電粒子為高位準帶正電粒子、高位準帶負電粒子、低位準帶正電粒子、以及低位準帶負電粒子，並且該些低位準帶電粒子的電荷強度小於該些高位準帶電粒子的電荷強度的75%。
於一實施例中，該些低位準帶正電粒子的電荷強度小於該些高位準帶正電粒子的電荷強度的50%以及該些低位準帶負電粒子的電荷強度小於該些高位準帶負電粒子的電荷強度的75%。
於一實施例中，該流體進一步包括實質上不帶電的中性浮力粒子，其可以沒有帶電。
11‧‧‧共同電極
12‧‧‧電極層
12a‧‧‧像素電極
13‧‧‧第一表面
14‧‧‧第二表面
21‧‧‧共同電極
22a‧‧‧像素電極
30‧‧‧顯示胞
32a‧‧‧像素電極
圖1所示的係一顯示層，其能夠顯示四種不同的顏色狀態。
圖2-1至2-3所示的係本發明的一範例。
圖3闡述沒有對齊像素電極的顯示胞。
圖4(A)與4(B)所示的係本發明的驅動方法。
圖5所示的係可以併入於驅動序列之中的擺動波形。
圖6(A)與6(B)所示的係用於驅動本發明的顯示裝置的範例波形。
本發明的電泳流體包括兩對相反帶電的粒子。第一對係由第一類型正電粒子與第一類型負電粒子所組成以及第二對係由第二類型正電粒子與第二類型負電粒子所組成。
在該兩對相反帶電的粒子中，其中一對攜載的電荷強過另一 對。所以，該四種類型粒子亦可稱為高位準正電粒子、高位準負電粒子、低位準正電粒子、以及低位準負電粒子。
如圖1中所示的範例，黑色粒子(K)與黃色粒子(Y)為第一對相反帶電的粒子，且於此對中，黑色粒子為高位準正電粒子且黃色粒子為高位準負電粒子。紅色粒子(R)與白色粒子(W)為第二對相反帶電的粒子，且於此對中，紅色粒子為低位準正電粒子且白色粒子為低位準負電粒子。
於圖中沒有顯示的另一範例中，黑色粒子可以為高位準正電粒子；黃色粒子可以為低位準正電粒子；白色粒子可以為低位準負電粒子；以及紅色粒子可以為高位準負電粒子。
此外，該四種類型粒子的顏色狀態還可被刻意混合。舉例來說，因為黃色顏料本質通常有略微偏綠的色調，並且倘若需要較佳的黃色狀態的話，可以使用黃色粒子與紅色粒子，其中，兩種類型的粒子攜載相同的電荷極性並且黃色粒子帶電高於紅色粒子。因此，在黃色狀態處會有少量的紅色粒子混合偏綠的黃色粒子，以便讓黃色狀態具有較佳的顏色純度。
應該瞭解的係，本發明的範疇廣義地涵蓋任何顏色的粒子，只要該四種類型粒子具有可視覺區分的顏色即可。
對白色粒子來說，它們可以由無機的顏料所形成，例如，TiO2 、ZrO2 、ZnO、Al2 O3 、Sb2 O3 、BaSO4 、PbSO4 、或是類似物。
對黑色粒子來說，它們可以由CI顏料黑26或黑28或類似物(舉例來說，鐵氧錳黑尖晶(manganese ferrite black spinel)或是鉻酸銅黑尖晶(copper chromite black spinel))或是碳黑所形成。
其它顏色的粒子為獨立的某種顏色，例如，紅色、綠色、藍色、洋紅色、青綠色、或是黃色。彩色粒子的顏料可以包含，但是並不受限於：CI顏料PR 254、PR 122、PR 149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15：3、PY83、PY138、PY150、PY155、或是PY20。此些顏料為「新顏料應用技術(New Pigment Application Technology)」(1986年CMC Publishing Co.Ltd.)以及「印刷油墨技術(Printing Ink Technology)」(1984年CMC Publishing Co.Ltd.)顏色索引手冊中所述的常用有機顏料。特定的範例包含科萊恩公司(Clariant)的Hostaperm紅D3G 70-EDS、Hostaperm粉紅E-EDS、PV固紅D3G、Hostaperm紅D3G 70、Hostaperm藍B2G-EDS、Hostaperm黃H4G-EDS、Novoperm黃HR-70-EDS、Hostaperm綠GNX、BASF Irgazine紅L3630、Cinquasia紅L 4100 HD、以及Irgazine紅L3660 HD；Sun Chemical公司的花青藍、花青綠、二芳基化物黃、或是二芳基化物AAOT黃。
該些彩色粒子亦可以為無機顏料，例如，紅色、綠色、藍色、以及黃色。範例可以包含，但是並不受限於：CI顏料藍28、CI顏料綠50、以及CI顏料黃227。
除了顏色之外，該四種類型粒子亦可以有其它不同的光學特徵，例如，透光係數、反射係數、發光係數；或是，在用於機器閱讀的顯示器的情況中，取決於可見光範圍外面的電磁波長的反射係數變化的偽顏色(pseudo-color)。
運用本發明之顯示流體的顯示層有兩個表面：觀看側的第一表面(13)以及位在第一表面(13)之相反側的第二表面(14)。該顯示流體被夾設在該兩個表面之間。在第一表面(13)側有一共同電極(11)，其係一透明的電 極層(舉例來說，ITO)，展開於該顯示層的整個頂端。在第二表面(14)側有一電極層(12)，其包括複數個像素電極(12a)。
該些像素電極在美國專利案第7,046,228號中說明過，本文中以引用的方式將其內容完整併入。應該注意的係，本文中雖然提及在該像素電極層中以薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)背板進行主動式矩陣驅動；但是，本發明的範疇亦涵蓋其它類型的電極定址，只要該些電極提供所希望的功能即可。
圖1中介於兩條點狀垂直線之間的每一個空間皆表示一像素。如圖示，每一個像素有一對應的像素電極。被施加至該共同電極的電壓與被施加至該對應像素電極的電壓之間的電位差會為一像素創造一電場。
該流體中的該四種類型粒子的百分比可以不同。舉例來說，在具有黑/黃/紅/白粒子的流體中，黑色粒子佔據該電泳流體的體積百分比可以為0.1%至10%，較佳的係，0.5%至5%；黃色粒子佔據該流體的體積百分比可以為1%至50%，較佳的係，5%至15%；以及紅色粒子與白色粒子中的每一種類型粒子佔據該流體的體積百分比可以為2%至20%，較佳的係，4%至10%。
分散著該四種類型粒子的溶劑為清澈且無色。較佳的係，其具有低黏性並且介電常數在約2至約30的範圍中；對高粒子移動率來說，較佳的係，在約2至約15的範圍中。合宜的介電溶劑的範例包含：碳氫化合物，例如，isopar、十氫化萘(decahydronaphthalene)(DECALIN)、5亞乙基2降冰片烯(5-ethylidene-2-norbornene)、脂肪油、石蠟油、矽酮流體；芳香族碳 氫化合物，例如，甲苯、二甲苯、苯基二甲基乙烷(phenylxylylethane)、十二烷基苯(dodecylbenzene)、或是烷基萘(alkylnaphthalene)；滷化溶劑，例如，全氟萘烷(perfluorodecalin)、全氟甲苯(perfluorotoluene)、全氟二甲苯(perfluoroxylene)、二氯三氟甲苯(dichlorobenzotrifluoride)、3,4,5三氯三氟甲苯(3,4,5-trichlorobenzotrifluoride)、五氟氯苯(chloropentafluoro-benzene)、二氯壬烷(dichlorononane)、或是五氯苯(pentachlorobenzene)；以及全氟化溶劑，例如，位於美國明尼蘇達州聖保羅市的3M公司所售的FC-43、FC-70、或是FC-5060；含有聚合物的低分子重量滷素，例如，位於美國俄勒岡州波特蘭市的TCI America所售的聚全氟丙烯氧化物(poly(perfluoropropylene oxide))；聚三氟氯乙烯(poly(chlorotrifluoro-ethylene))，例如，位於美國新澤西州河邊市的Halocarbon Product Corp.所售的Halocarbon Oil；全氟聚烷基醚(perfluoropolyalkylether)，例如，Ausimont所售的Galden；或是位於美國德拉瓦州的杜邦所售的Krytox Oil與Greases K-Fluid系列；Dow-corning所售之基於聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)的矽酮油(DC-200)。
於其中一實施例中，「低電荷」粒子所攜載的電荷可以小於「高電荷」粒子所攜載的電荷的約50%，較佳的係，約5%至約30%。於另一實施例中，「低電荷」粒子所攜載的電荷可以小於「高電荷」粒子所攜載的電荷的約75%或是約15%至約55%。於一進一步實施例中，如示般的電荷位準比較適用於具有相同電荷極性的兩種類型粒子。
電荷強度可以界面電位(zeta potential)來測量。於其中一實施例中，界面電位係由具有CSPU-100訊號處理單元、ESA EN# Attn貫流室(K：127)的Colloidal Dynamics AcoustoSizer IIM來決定。測試溫度處(25℃)的儀 器常數(例如，樣本中所使用的溶劑的密度、溶劑的介電常數、溶劑中聲音的速度、溶劑的黏性)會在進行測試前全部先被輸入。顏料樣本會分散在溶劑(其經常為具有小於12個碳原子的碳氫化合物流體)之中，並且被稀釋成重量百分比介於5至10%之間。該樣本還含有一電荷控制媒介(波克夏哈薩威公司(Berkshire Hathaway company)的路博潤股份有限公司(Lubrizol Corporation)所售的Solsperse® 17000；「Solsperse」係已註冊的商標)，該電荷控制媒介和該些粒子的重量比為1：10。被稀釋樣本的質量會先被決定並且該樣本接著會被裝入該貫流室之中，用以決定界面電位。
「高位準正電」粒子的大小與「高位準負電」粒子的大小可以相同或是不同。同樣地，「低位準正電」粒子的大小與「低位準負電」粒子的大小可以相同或是不同。
還應該注意的係，在相同的流體之中，該兩對高-低位準電荷粒子可以有不同的電荷差動位準。舉例來說，於其中一對中，低位準帶正電粒子的電荷強度可以為高位準帶正電粒子的電荷強度的30%；以及於另一對中，低位準帶負電粒子的電荷強度可以為高位準帶負電粒子的電荷強度的50%。
還應該注意的係，該四種類型粒子可以有不同的粒子尺寸。舉例來說，較小粒子的尺寸範圍可以從約50nm至約800nm。較大粒子的尺寸可以為較小粒子的尺寸的約2倍至約50倍，且更佳的係，約2倍至約10倍。
下面為用以解釋本發明的範例。
範例1
本範例圖解在圖2中。高位準正電粒子為黑色(K)，高位準 負電粒子為黃色(Y)，低位準正電粒子為紅色(R)，以及低位準負電粒子為白色(W)。
在圖2(a)中，當一高位準負電壓電位差(舉例來說，-15V)被施加至一像素維持足夠長度的時間週期時，一電場會被產生，用以讓黃色粒子(Y)被推移至共同電極(21)側，而黑色粒子(K)則被拉往像素電極(22a)側。紅色粒子(R)與白色粒子(W)因為攜載較弱電荷的關係，它們的移動會慢過較高位準帶電的黑色粒子與黃色粒子，且因此，它們會停留在該像素的中間，白色粒子在紅色粒子的上方。於此情況中，在觀看側會看見黃色。
在圖2(b)中，當一高位準正電壓電位差(舉例來說，+15V)被施加至該像素維持足夠長度的時間週期時，一相反極性的電場會被產生，其會導致粒子分佈和圖2(a)中所示者相反，且因此，在觀看側會看見黑色。
在圖2(c)中，當一較低位準正電壓電位差(舉例來說，+3V)被施加至圖2(a)的像素(也就是，從黃色狀態處被驅動)維持足夠長度的時間週期時，一電場會被產生，用以讓黃色粒子(Y)朝像素電極(22a)移動，而黑色粒子(K)則朝共同電極(21)移動。然而，當它們在該像素的中間相遇時，它們會停止移動並且維持在該處，因為該低驅動電壓所產生的電場強度不足以克服它們之間的強烈吸引。另一方面，由該低驅動電壓所產生的電場卻足以分離較弱的帶電白色粒子與紅色粒子，用以讓該些低位準正電紅色粒子(R)一直移到共同電極(21)側(也就是，觀看側)並且讓該些低位準負電白色粒子(W)移到像素電極(22a)側。因此，紅色會被看見。還應該注意的係，在此圖中，較弱的帶電粒子(舉例來說，R)與相反極性的較強帶電粒子(舉例來說，Y)之間雖然同樣有吸引作用力；然而，此些吸引作用力的強度不如兩 種較強帶電粒子類型(K與Y)之間的吸引作用力，且所以，它們能夠被該低驅動電壓所產生的電場克服。換言之，較弱的帶電粒子與相反極性的較強帶電粒子能夠被分離。
在圖2(d)中，當一較低位準負電壓電位差(舉例來說，-3V)被施加至圖2(b)的像素(也就是，從黑色狀態處被驅動)維持足夠長度的時間週期時，一電場會被產生，其會讓黑色粒子(K)朝像素電極(22a)移動，而黃色粒子(Y)則朝共同電極(21)移動。當該些黑色粒子與黃色粒子在該像素的中間相遇時，它們會停止移動並且維持在該處，因為該低驅動電壓所產生的電場強度不足以克服它們之間的強烈吸引。此時，由該低驅動電壓所產生的電場卻足以分離白色粒子與紅色粒子，用以讓該些低位準負電白色粒子(W)一直移到共同電極側(也就是，觀看側)並且讓該些低位準正電紅色粒子(R)移到像素電極側。因此，白色會被看見。還應該注意的係，在此圖中，較弱的帶電粒子(舉例來說，W)與相反極性的較強帶電粒子(舉例來說，K)之間雖然同樣有吸引作用力；然而，此些吸引作用力的強度不如兩種較強帶電粒子類型(K與Y)之間的吸引作用力，且所以，它們能夠被該低驅動電壓所產生的電場克服。換言之，較弱的帶電粒子與相反極性的較強帶電粒子能夠被分離。
此範例中所示的黑色粒子(K)雖然攜載高位準正電荷，黃色粒子(Y)攜載高位準負電荷，紅色粒子(R)攜載低位準正電荷，以及白色粒子(W)攜載低位準負電荷；但是，實務上，攜載高位準正電荷、或是高位準負電荷、或是低位準正電荷、或是低位準負電荷的粒子可以為任何顏色。所有此些變異皆希望落在本申請案的範疇內。
還應該注意的係，為抵達圖2(c)與2(d)中的顏色狀態而施加的較低電壓電位差可以為用以將像素從高位準正電粒子的顏色狀態驅動至高位準負電粒子的顏色狀態所需要的完整驅動電壓電位差或是從高位準負電粒子的顏色狀態驅動至高位準正電粒子的顏色狀態所需要的完整驅動電壓電位差的約5%至約50%。
如上面所述的電泳流體係被填充在顯示胞之中。該些顯示胞可以為如美國專利案第6,930,818號中所述的微杯體(microcup)，本文以引用的方式將其內容完整併入。不論該些顯示胞的形狀或尺寸為何，它們亦可以為其它類型的微容器，例如，微囊體、微通道、或是等效物。這些全部落在本申請案的範疇內。
如圖3中所示，本發明中的顯示胞(30)與像素電極(32a)並不需要對齊。
於本發明的進一步觀點中，該流體可以進一步包括實質上不帶電的中性浮力粒子。
「實質上不帶電」一詞係指不帶電或者攜載的電荷小於較高位準帶電粒子所攜載之平均電荷的5%的粒子。於其中一實施例中，該些中性浮力粒子沒有帶電。
「中性浮力」一詞係指不會因重力上升或下降的粒子。換言之，該些粒子會在兩塊電極板之間漂浮於該流體之中。於其中一實施例中，該些中性浮力粒子的密度可以和其中分散著該些中性浮力粒子的溶劑或溶劑混合物的密度相同。
該顯示流體中的實質上不帶電的中性浮力粒子的濃度較佳 的係落在體積百分比約0.1至約10%的範圍之中，更佳的係落在體積百分比約0.1至約5%的範圍之中。
「約」一詞係指在指定數值的±10%的範圍。
該些實質上不帶電的中性浮力粒子可以由聚合物材料來形成。該聚合物材料可以為共聚物或是純體聚合物。
該些實質上不帶電的中性浮力粒子的聚合物材料的範例可以包含，但是並不受限於：聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚苯胺、聚吡咯、聚酚、以及聚矽氧烷。該聚合物材料的特定範例可以包含，但是並不受限於：聚五溴苯基丙烯酸甲酯(poly(pentabromophenyl methacrylate))、聚2-萘乙烯(poly(2-vinylnapthalene))、聚萘基丙烯酸甲酯(poly(naphthylmethacrylate))、聚α-甲基苯乙烯(poly(alpha-methystyrene))、聚N-苯基甲基丙烯醯胺(poly(N-benzyl methacrylamide))、以及聚苯基丙烯酸甲酯(poly(benzyl methacrylate))。
更佳的係，該些實質上不帶電的中性浮力粒子係由不可溶於該顯示流體的溶劑之中並且還具有高折射率的聚合物所形成。於其中一實施例中，該些實質上不帶電的中性浮力粒子的折射率和其中分散著該些粒子的溶劑或溶劑混合物的折射率不相同。然而，該些實質上不帶電的中性浮力粒子的折射率通常高於該溶劑或溶劑混合物的折射率。於某些情況中，該些實質上不帶電的中性浮力粒子的折射率可以在1.45以上。
於其中一實施例中，該些實質上不帶電的中性浮力粒子的材料可以包括芳香基(aromatic moiety)。
該些實質上不帶電的中性浮力粒子可以經由聚合化技術(例 如，懸浮式聚合化、分散式聚合化、晶種聚合化、無皂式聚合化、乳狀式聚合化)或是物理方法(其包含反乳化-蒸發製程)而由單體來製備。該些單體係在有分散劑存在中被聚合。分散劑的存在允許該些聚合物粒子被形成在所希望的尺寸範圍中並且該分散劑還可以形成一被物理或化學黏接至該些聚合物粒子表面的層，用以防止該些粒子結塊。
該分散劑較佳的係有長鏈(至少八個原子)，其可以在碳氫化合物溶劑中穩定該些聚合物粒子。此些分散劑可以為丙烯酸甲酯封端或是乙烯基封端的大分子，適合的原因係因為丙烯酸甲酯或是乙烯基團能夠在反應媒體中和該單體共聚。
該分散劑的其中一特定範例為丙烯酸甲酯封端的聚矽氧烷(Gelest公司的MCR-M17、MCR-M22)。
另一種類型的合宜分散劑為如下面所示的聚乙烯大分子單體：CH3 -[-CH2- ]n -CH2 O-C(=O)-C(CH3 )=CH2
該大分子單體的主幹可以為一聚乙烯鏈且整數「n」可以為30至200。此類型大分子單體的合成可以在Seigou Kawaguchi等人所發表的「經設計的單體與聚合物(Designed Monomers and Polymers)，2000，3，263」之中發現。
倘若該流體系統含氟，那麼，該些分散劑較佳的係同樣含氟。
或者，該些實質上不帶電的中性浮力粒子亦可以由一塗佈著一聚合物殼(polymeric shell)的核心粒子來形成，並且舉例來說，該殼可以由 上面確認的任何聚合物材料所形成。
該核心粒子可以為：無機顏料，例如，TiO2 、ZrO2 、ZnO、Al2 O3 、CI顏料黑26或黑28或類似物(舉例來說，鐵氧錳黑尖晶或是鉻酸銅黑尖晶)；或是有機顏料，例如，花青藍、花青綠、二芳基化物黃、二芳基化物AAOT黃、以及奎阿啶酮(quinacridone)、含氮顏料、若丹明(rhodamine)、Sun Chemical公司所售的苝(perylene)顏料系列、Kanto Chemical公司所售的Hansa黃G粒子、以及Fisher公司所售的Carbon Lampblack、或是類似物。
於核心-殼實質上不帶電的中性浮力粒子的情況中，它們可以藉由微囊封方法來形成，例如，凝聚(coacervation)、界面聚縮合(interfacial polycondensation)、界面交聯(interfacial cross-linking)、原位聚合(in-suit polymerization)、或是基質聚合(matrix polymerization)。
該些實質上不帶電的中性浮力粒子的尺寸較佳的係在約100奈米至約5微米的範圍之中。
於本發明此項觀點的其中一實施例中，被加至該流體的實質上不帶電的中性浮力粒子的顏色可以在視覺上和該四種類型帶電粒子中其中一種的顏色實質上相同。舉例來說，在一顯示流體中，可以有帶電的黑色粒子、黃色粒子、紅色粒子、以及白色粒子、以及實質上不帶電的中性浮力粒子，且於此情況中，該些實質上不帶電的中性浮力粒子可以為黑色、黃色、紅色、或是白色。
於另一實施例中，該些實質上不帶電的中性浮力粒子的顏色可以實質上不同於該四種類型帶電粒子中任一種的顏色。
該些實質上不帶電的中性浮力粒子存在於該流體中會增加 入射光的反射係數，因此還會改良對比率，尤其是如果它們係由反射性材料所形成的話。
影像穩定性亦可藉由在該四粒子流體系統中加入該些實質上不帶電的中性浮力粒子而被改良。該些實質上不帶電的中性浮力粒子會被填入在一電場作用下因該些帶電粒子被封裝在一電極的表面上所形成的間隙之中，從而防止該些帶電粒子因為重力作用力而沉澱。
此外，倘若該些實質上不帶電的中性浮力粒子為白色，它們還可以提高該顯示器的反射係數。倘若它們為黑色，它們則可以強化該顯示器的黑色。
於任何情況中，該些實質上不帶電的中性浮力粒子皆不會影響該流體中該四種類型帶電粒子的驅動行為。
理想上，當一高位準正驅動電壓(舉例來說，+15V)如圖2(b)中所示般被施加時，所產生的電場會讓該些高位準正電黑色粒子朝共同電極側(也就是，觀看側)移動，並且讓高位準負電黃色粒子與低位準負電白色粒子朝非觀看側移動，用以顯示黑色狀態。該些低位準正電紅色粒子雖然朝觀看側移動；但是，因為該些紅色粒子攜載的電荷低於黑色粒子，所以，它們移動較慢，且因此，黑色會在觀看側處被看見。然而，實務上，所達到的黑色狀態可能有偏紅的色調。這可能係因為某些紅色粒子在觀看側處混合該些黑色粒子所造成。
本發明還提供能夠解決令人不滿意的顏色問題的驅動方法。於其中一種驅動方法中，一像素會在朝高位準帶電粒子的顏色狀態被驅動之前先朝其中一個低位準帶電粒子的顏色狀態被驅動，其中，該些低 位準帶電粒子與該些高位準帶電粒子攜載相反的電荷極性。
舉例來說，一像素可以根據下面步驟先朝黑色狀態被驅動：a)藉由施加一低位準負驅動電壓而先驅動至白色粒子(低位準帶負電)的顏色狀態；以及b)藉由施加一高位準正驅動電壓而朝黑色粒子(高位準帶正電)的顏色狀態驅動。
此驅動序列圖解在圖4(A)中。
在步驟(a)中，一旦處在白色粒子(舉例來說，圖2(d))，兩種類型的「高位準帶電」粒子(黑色與黃色)會相互吸引而導致它們停留在該像素的中間，而低位準帶正電的紅色顏料粒子則會移至靠近像素電極的地方或是移至該像素電極處。
在步驟(b)中，白色粒子與黃色粒子會被推移至該像素電極側，而該些低位準帶正電的紅色粒子極不可能出現在觀看側。此序列會造成較佳品質的黑色狀態。
於此驅動方法中，白色狀態直接朝黑色狀態被驅動，而沒有經過紅色或黃色狀態。其亦發現到，在步驟(a)中的白色狀態的品質越高將在步驟(b)中導致較高品質的黑色狀態。對白色狀態來說，「白色狀態的品質越高」意謂著在L*a*b*彩色系統中有高的L*數值以及低的a*與b*數值。
雷同的驅動方法可以套用至將一像素驅動至黃色狀態。該方法有下面的步驟：a)藉由施加一低位準正驅動電壓而先驅動至紅色粒子(低位準帶正電)的顏色狀態；以及 b)藉由施加一高位準負驅動電壓而朝黃色粒子(高位準帶負電)的顏色狀態驅動。
此驅動序列圖解在圖4(B)中。
於此驅動方法中，紅色狀態直接朝黃色狀態被驅動，而沒有經過白色或黑色狀態。其亦發現到，在步驟(a)中的紅色狀態的品質越高將在步驟(b)中導致較高品質的黃色狀態。對紅色狀態來說，「紅色狀態的品質越高」意謂著在L*a*b*彩色系統中有高的a*數值。
圖4(A)與4(B)中所示的驅動方法亦可以總結如下：一種用於驅動顯示層的驅動方法，該顯示層包括一電泳媒體並且在其相反側有第一表面與第二表面，該電泳媒體包括第一類型正電粒子、第一類型負電粒子、第二類型正電粒子、以及第二類型負電粒子，它們全部分散在一溶劑或溶劑混合物之中，該四種類型粒子分別有彼此不同的光學特徵，該方法包括：(a)施加一電場，該電場不足以克服該第一類型正電粒子與該第一類型負電粒子之間的吸引作用力並且具有和第二類型正電粒子或負電粒子相同的極性，以便讓該第二類型正電粒子或負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面；以及(b)施加一電場，該電場足以克服該第一類型正電粒子與該第一類型負電粒子之間的吸引作用力並且具有和步驟(a)中的電場的極性相反的極性，以便讓該第一類型正電粒子或第一類型負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面。
此外，為確保顏色亮度與顏色純度，可以在從其中一種顏 色狀態驅動至另一顏色狀態之前先使用一擺動波形。該擺動波形係在許多循環中重複一對相反的驅動脈衝所構成。舉例來說，該擺動波形可以由下面所構成：+15V的脈衝維持20msec以及-15V的脈衝維持20msec並且此對脈衝重複50次。此擺動波形的總時間會是2000msec(參見圖5)。
實務上可以有至少10次重複(也就是，十對正電脈衝與負電脈衝)。
在一驅動電壓被施加之前，不論該光學狀態為何(黑色、白色、紅色、或黃色)都可以施加該擺動波形。在該擺動波形被施加之後，該光學狀態便不是純白色、純黑色、純黃色、或純紅色。取而代之的係，該顏色狀態係由該四種類型顏料粒子混合而成。
該擺動波形中每一個驅動脈衝被施加的時間不超過該範例中從全黑狀態至全黃狀態所需要的驅動時間的50%(或者不超過30%、10%、或5%)。舉例來說，倘若將一顯示裝置從全黑狀態驅動至全黃狀態或是從全黃狀態驅動至全黑狀態耗費300msec的話，那麼，該擺動波形可以由多個正脈衝與負脈衝構成，每一個脈衝被施加的時間不超過150msec。實務上，較佳的係，該些脈衝會更短。
於其中一實施例中，一擺動波形可以在圖4(A)或圖4(B)的驅動序列之前被施加。
於另一實施例中，一像素可以：(i)被施加一擺動波形；(ii)被驅動至黑色(也就是，第一次黑色狀態)；(iii)被驅動至白色；且接著 (iv)被驅動至黑色(也就是，第二次黑色狀態)。
於此序列中，步驟(ii)可以根據圖2(b)來實行；步驟(iii)可以根據圖2(d)來實行；以及步驟(iv)可以根據圖4(A)來實行。
用於此驅動序列的範例波形顯示在圖6(A)中。於本發明的任何驅動序列中，該些波形較佳的係DC平衡，也就是，被施加跨越該顯示器的平均電壓當於一時間週期上進行積分時實質上為零。在圖6(A)中，於如圖示的初始步驟中，一高位準負驅動電壓被施加用以確保整個波形的DC平衡。
同樣地，該擺動波形以及圖4(B)的方法亦可以被併入於一驅動序列之中：(i)被施加一擺動波形；(ii)被驅動至黃色(也就是，第一次黃色狀態)；(iii)被驅動至紅色；且接著(iv)被驅動至黃色(也就是，第二次黃色)。
於此序列中，步驟(ii)可以根據圖2(a)來實行；步驟(iii)可以根據圖2(c)來實行；以及步驟(iv)可以根據圖4(B)來實行。
用於此驅動序列的範例波形顯示在圖6(B)中，其同樣為「DC平衡」。
實務上，第一次顏色狀態(黑色或黃色)的品質經常劣於第二次顏色狀態(黑色或黃色)。
本文雖然已經參考本發明的特定實施例說明過本發明；但是，熟習本技術的人士便應該瞭解，可以進行各種變更並且可以等效例取 代，其並沒有脫離本發明的範疇。此外，亦可以進行許多修正以便讓特殊的情況、材料、組成、製程、製程步驟適應於本發明的目的、精神、以及範疇。本發明希望所有此些修正皆落在隨附申請專利範圍的範疇內。
11‧‧‧共同電極
12‧‧‧電極層
12a‧‧‧像素電極
13‧‧‧第一表面
14‧‧‧第二表面

Claims (15)

  1. 一種顯示層，其包括一電泳媒體並且具有在觀看側的第一表面以及位在該觀看側之相反側的第二表面，該電泳媒體被夾設在共同電極和複數個像素電極的層之間，且包括高位準正電粒子、高位準負電粒子、低位準正電粒子、以及低位準負電粒子，它們全部分散在一溶劑或溶劑混合物之中，該四種粒子分別有彼此不同的光學特徵，俾使得：(a)施加一高位準正電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該高位準正電粒子的光學特徵；或者(b)施加一高位準負電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該高位準負電粒子的光學特徵；或者(c)一旦該高位準正電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加一低位準負電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該低位準負電粒子的光學特徵，且將該低位準正電粒子移動到此像素電極側；或者(d)一旦該高位準負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加一低位準正電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該低位準正電粒子的光學特徵，且將該低位準負電粒子移動到此像素電極側。
  2. 根據申請專利範圍第1項的層，其中，低位準的帶電粒子的電荷位準小於高位準的帶電粒子的電荷位準的50%。
  3. 根據申請專利範圍第1項的層，其中，低位準的帶電粒子的電荷位準為高位準的帶電粒子的電荷位準的5%至30%。
  4. 根據申請專利範圍第1項的層，其中，低位準的帶電粒子的電荷位準小於高位準的帶電粒子的電荷位準的75%。
  5. 根據申請專利範圍第1項的層，其中，低位準的帶電粒子的電荷位準為高位準的帶電粒子的電荷位準的15%至55%。
  6. 一種電泳媒體，該電泳媒體被夾設在位於觀看側的共同電極和複數個像素電極的層之間，該電泳媒體包括高位準正電粒子、高位準負電粒子、低位準正電粒子、以及低位準負電粒子，它們全部分散在一溶劑或溶劑混合物之中，該四種粒子分別有彼此不同的光學特徵，俾使得：(a)施加一高位準正電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該高位準正電粒子的光學特徵；或者(b)施加一高位準負電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該高位準負電粒子的光學特徵；或者(c)一旦該高位準正電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加一低位準負電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該低位準負電粒子的光學特徵，且將該低位準正電粒子移動到此像素電極側；或者(d)一旦該高位準負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加一低位準正電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，會導致對應於此像素電 極之像素在觀看側顯示該低位準正電粒子的光學特徵，且將該低位準負電粒子移動到此像素電極側。
  7. 根據申請專利範圍第6項的電泳媒體，其中，該低位準正電粒子具有小於高位準正電粒子的電荷位準的50%的電荷位準，且該低位準負電粒子具有小於高位準負電粒子的電荷位準的75%的電荷位準。
  8. 根據申請專利範圍第6項的電泳媒體，其進一步包括實質上不帶電的中性浮力粒子。
  9. 根據申請專利範圍第8項的電泳媒體，其中，該些實質上不帶電的中性浮力粒子不具電荷極性。
  10. 一種用於顯示裝置的驅動方法，該顯示裝置包括一電泳媒體並且具有在觀看側的第一表面以及位在該觀看側之相反側的第二表面，該電泳媒體被夾設在共同電極和複數個像素電極的層之間，且包括高位準正電粒子、高位準負電粒子、低位準正電粒子、以及低位準負電粒子，它們全部分散在一溶劑或溶劑混合物之中，該四種粒子分別有彼此不同的光學特徵，該驅動方法包括：(a)施加一高位準正電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，藉以驅動對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該高位準正電粒子的光學特徵；或者(b)施加一高位準負電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，藉以驅動對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該高位準負電粒子的光學特徵；或者(c)一旦該高位準正電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加一低位 準負電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，藉以驅動對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該低位準負電粒子的光學特徵，且將該低位準正電粒子移動到此像素電極側；或者(d)一旦該高位準負電粒子的光學特徵被顯示在第一表面，施加一低位準正電壓電位差在該共同電極和一像素電極之間，藉以驅動對應於此像素電極之像素在觀看側顯示該低位準正電粒子的光學特徵，且將該低位準負電粒子移動到此像素電極側。
  11. 根據申請專利範圍第10項的驅動方法，其中，所施加的低位準電壓電位差為所施加的高位準電壓電位差的5%至50%。
  12. 一種用於電泳流體的驅動方法，該電泳流體包括分散在一溶劑或溶劑混合物之中的四種類型帶電粒子，其中，該四種類型帶電粒子為高位準正電粒子、高位準負電粒子、低位準正電粒子、以及低位準負電粒子，該方法包括：(a)驅動一像素至該些低位準帶電粒子中其中一者的顏色狀態；接著(b)驅動該像素至高位準帶電粒子的顏色狀態，其中，(a)的該些低位準帶電粒子與(b)的該些高位準帶電粒子攜載相反的電荷極性。
  13. 根據申請專利範圍第12項的驅動方法，其進一步包括一擺動波形。
  14. 一種用於電泳媒體的驅動方法，該電泳媒體包括分散在一溶劑或溶劑混合物之中的四種類型帶電粒子，其中，該四種類型帶電粒子為高位準正電粒子、高位準負電粒子、低位準正電粒子、以及低位準負電粒子，該方法包括：(a)對一像素施加一高位準驅動電壓用以驅動該像素至其中一種類型 高位準帶電粒子的顏色狀態，該高位準驅動電壓具有和該些高位準帶電粒子相同的極性；(b)對該像素施加一低位準驅動電壓用以驅動該像素至其中一種類型低位準帶電粒子的顏色狀態，該低位準驅動電壓具有和該些低位準帶電粒子相同的極性；以及(c)施加一高位準驅動電壓用以驅動至該些高位準帶電粒子的顏色狀態，該高位準驅動電壓具有和該些高位準帶電粒子相同的極性；其中，(a)和(c)的該些高位準帶電粒子和(b)的該些低位準帶電粒子為相反帶電，以及該驅動方法為DC平衡式。
  15. 根據申請專利範圍第14項的驅動方法，其進一步包括一擺動波形。
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