TWI551935B - 電泳顯示器以及驅動其的驅動方法 - Google Patents

電泳顯示器以及驅動其的驅動方法 Download PDF

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Description

電泳顯示器以及驅動其的驅動方法
本發明針對彩色顯示裝置，其中每個像素可以顯示至少五種高品質的顏色狀態，以及針對用於此種電泳顯示器的電泳流體。
為了達成彩色顯示，常常使用彩色濾波器。最常見的做法是添加彩色濾波器在像素化顯示器之黑色/白色子像素的頂部上以顯示紅、綠、藍色。當想要紅色時，綠色和藍色子像素調整成黑色狀態，如此則僅顯示的顏色是紅色。當想要藍色時，綠色和紅色子像素調整成黑色狀態，如此則僅顯示的顏色是藍色。當想要綠色時，紅色和藍色子像素調整成黑色狀態，如此則僅顯示的顏色是綠色。當想要黑色狀態時，所有三個子像素都調整成黑色狀態。當想要白色狀態時，三個子像素分別調整成紅、綠、藍色；結果，觀看者便看到白色狀態。
使用此種技術在反射性顯示器的最大缺點在於：由於每個子像素具有想要的白色狀態之大約三分之一的反射度，故白色狀態是相當模糊。為了補償此點，可以加入第四子像素，其可以僅顯示黑色和白色狀態，如此則在以紅、綠或藍色程度為代價下使白色程度加倍(其中每個子像素僅是像素面積的四分之一)。雖然較明亮的顏色可以藉由增加來自白色像素的光而達成，但是這達成是以整個色域為代價以使顏色極淡而未飽和。類似 的結果可以藉由減少三個子像素的顏色飽和度而達成。即使以這做法來說，白色程度正常仍實質小於黑白顯示器的一半，使得它對於例如需要極為可讀的黑白亮度和對比之電子閱讀器或顯示器的顯示裝置而言不是可接受的選擇。
本發明的第一態樣包括一種電泳顯示器，其包括：在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在該觀看側的共同電極和一層像素電極之間的電泳流體，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒和第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)該等五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)該等第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；(c)該等第三和第四種顆粒帶有相同於該第一種顆粒的電荷極性，並且該第一種、該第三種、該第四種顆粒具有漸次較小的大小；以及(d)該第五種顆粒帶有相同於該第二種顆粒的電荷極性，但其大小比該第二種顆粒的大小還小。
本發明的第二態樣包括一種電泳顯示器，其包括：在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在該觀看側的共同電極和一層像素電極之間的電泳流體，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒和第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)該等五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵； (b)該等第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；(c)該等第三和第四種顆粒帶有相同於該第一種顆粒的電荷極性，並且該第一種、該第三種、該第四種顆粒具有漸次較小的大小；以及(d)該第五種顆粒帶有相同於該第二種顆粒的電荷極性，但其大小比該第二種顆粒的大小還小，以及(i)對像素施加具有相同於該第一種顆粒之極性的高驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第一種顆粒的顏色，並且使該第二種顆粒在或靠近該像素電極；(ii)對像素施加具有相同於該第二種顆粒之極性的高驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第二種顆粒的顏色，並且使該第一種顆粒在或靠近該像素電極；(iii)對像素施加具有相同於該第四種顆粒之極性的低驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第四種顆粒的顏色，並且使該第五種顆粒在或靠近該像素電極；以及(iv)對像素施加具有相同於該第五種顆粒之極性的低驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第五種顆粒的顏色，並且使該第四種顆粒在或靠近該像素電極。
本發明的第三態樣包括一種驅動第一態樣之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括對該電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中該像素是在該第二種顆粒的顏色狀態，並且該驅動電壓具有相同於該等第一、第三、第四種顆粒的極性，以使該像素在該觀看側驅動成該第四種顆粒的顏色狀態。
本發明的第四態樣包括一種驅動第一態樣之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括對該電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中該像素是在該第一種顆粒的顏色狀態，並且該驅動電壓具有相同於該等第二和第五種顆粒的極性，以使該像素在該觀看側驅動成該第五種顆粒的顏色狀態。
本發明的第五態樣包括一種驅動第一態樣之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括對該電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中該像素是在該第五種顆粒的顏色狀態，並且該驅動電壓具有相同於該等第一、第三、第四種顆粒的極性，以使該像素在該觀看側驅動成該第三種顆粒的顏色狀態。
本發明的第六態樣包括一種驅動第一態樣之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括；(i)對像素施加具有相同於該第一種顆粒之極性的高驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第一種顆粒的顏色；(ii)對像素施加具有相同於該第二種顆粒之極性的高驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第二種顆粒的顏色；(iii)對像素施加具有相同於該第四種顆粒之極性的低驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第四種顆粒的顏色；(iv)對像素施加具有相同於該第五種顆粒之極性的低驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第五種顆粒的顏色；以及(v)對像素施加具有相同於該第三種顆粒之極性的中驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第三種顆粒的顏色。
本發明的第七態樣包括一種電泳顯示器，其包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體夾在共同電極和一層像素電極之間並且包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒和第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)該等五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)該等第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；以及(c)該等第三、第四、第五種顆粒帶有相同於該第一種顆粒的電荷極性，並且該等第一種、第三種、第四種、第五種顆粒具有漸次較小的大小。
本發明的第八態樣包括一種電泳顯示器，其包括：在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體包括分散於溶劑或溶劑混合物中的五種顆粒，其中該等五種顆粒當中至少一者所帶有的電荷極性與剩餘種類之顆粒所帶有的電荷極性相反，並且該等不同種類的顆粒在不同的驅動電壓範圍中具有不同程度的遷移率。
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
100‧‧‧顯示胞格
101‧‧‧共同電極
102‧‧‧像素
102a‧‧‧像素電極
B‧‧‧藍色
G‧‧‧綠色
K‧‧‧黑色
R‧‧‧紅色
W‧‧‧白色
圖1顯示可以顯示不同顏色狀態的顯示層。
圖2-1到2-5示範本發明的一具體態樣。
圖3-1到3-4示範本發明的替代性具體態樣。
圖4示範單一驅動脈衝。
圖5示範脈衝化波形。
圖6顯示系統之顆粒遷移率對驅動電壓的圖形，該系統具有帶有相同電荷極性的三種顆粒和帶有相反電荷極性的二種顆粒。
圖7-1到7-6示範本發明的進一步具體態樣。
圖8顯示系統之顆粒遷移率對驅動電壓的圖形，該系統具有帶有相同電荷極性的四種顆粒和帶有相反電荷極性的第五種顆粒。
圖9-1到9-5示範本發明的再進一步具體態樣。
圖10示範未對齊於像素電極的顯示胞格。
本發明的電泳流體包括分散於介電溶劑或溶劑混合物中的至少五種顆粒。
該等顆粒可以稱為第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，如圖1所示。五種顆粒有不同的顏色。
要了解本發明的範圍廣泛涵蓋了任何顏色的顆粒，只要多種顆粒在目視上是可分辨的即可。舉例來說，五種顆粒可以是白色顆粒(W)、黑色顆粒(K)、紅色顆粒(R)、綠色顆粒(G)、藍色顆粒(B)、青綠色顆粒(C)、洋紅色顆粒(M)、黃色顆粒(Y)的任何組合。
除了顏色以外，五種不同的顆粒還可以具有其他明確區分的光學特徵，例如光學透射性、反射性、冷光性或偽色性(最後一者係在打算用於機器閱讀的顯示器情形，以感測可見光範圍外之電磁波長的反射性變化)。
附帶而言，五種顆粒具有不同程度的電荷電位。舉例而言，五種顆粒可以是高正顆粒、中正顆粒、低正顆粒、高負顆粒、低負顆粒。替代而言，五種顆粒可以是高負顆粒、中負顆粒、低負顆粒、高正顆粒、低正顆粒。在五種顆粒當中，也可能當中四者帶有相同的電荷極性，並且它們具有漸次較小的大小。
注意「電荷電位」(charge potential)一詞在本案的上下文中可以與「ζ電位」(zeta potential)互換的使用。
顆粒之電荷電位的電荷極性和程度可以根據美國專利公開案第2014-0011913號所述的方法來調整，其內容整個併於此以為參考。
「高正」顆粒和「高負」顆粒的大小可以是相同或不同的。類似而言，「低正」顆粒和「低負」顆粒的大小可以是相同或不同的。
顆粒的電荷電位可以就ζ電位來測量。於一具體態樣，ζ電位是由Colloidal Dynamics AcoustoSizer IIM所決定，其具有CSPU-100訊號處理單元、ESA EN# Attn流經格室(K：127)。在測試之前輸入儀器常數，例如用於樣品的溶劑密度、溶劑的介電常數、溶劑中的音速、溶劑的黏滯度，其都在測試溫度(25℃)。顏料樣品分散於溶劑中(其經常是具有小於12個碳原子的碳氫化合物流體)，並且稀釋成5~10重量%。樣品也包含電荷控制劑(Solsperse 17000®，其可得自Lubrizol公司，Berkshire Hathaway公司；「Solsperse」是註冊商標)，而電荷控制劑對顆粒的重量比例為1：10。決定稀釋樣品的質量，然後將樣品載入流經格室裡以決定ζ電位。
如所示，顯示流體夾在二個電極層之間。當中一個電極層是共同電極(11)，其是透明電極層(譬如ITO)而分布在顯示裝置的整個頂部上。另一電極層(12)是一層像素電極(12a)。
二條垂直虛線之間的空間代表像素。因此，每個像素具有對應的像素電極(12a)。
像素電極描述於美國專利第7,046,228號，其內容整個併於此以為參考。注意雖然該層像素電極提到的是具有薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)背面的主動矩陣式驅動，不過本發明的範圍涵蓋其他種類的電極定址，只要電極有想要的功能即可。
也如圖1所示，利用本發明之顯示流體的顯示裝置具有二個表面：在觀看側上的第一表面(13)和在第一表面(13)之相對側上的第二表面(14)。第二表面因此是在非觀看側上。「觀看側」(viewing side)一詞是指觀看影像的那一側。
當中分散了顆粒的溶劑是澄清而無色的。它較佳而言具有範圍在大約2到大約30的介電常數，更佳而言大約2到大約15，以便有高顆粒遷移率。適合的介電溶劑範例包括：碳氫化合物，例如異烷烴、十氫萘(DECALIN)、5-亞乙基-2-降莰烯、脂肪油、石蠟油；聚矽氧流體；芳香族碳氫化合物，例如甲苯、乙苯、苯茬乙烷、十二苯或烷基萘；鹵化溶劑，例如十氟萘、全氟甲苯、全氟乙苯、二氯三氟化苯、3,4,5-三氯三氟化苯、氯五氟苯、二氯壬烷或五氯苯；以及全氟化溶劑(例如來自明尼蘇達州聖保羅之3M公司的FC-43、FC-70、FC-5060)、低分子量之包含鹵素的聚合物(例如來自奧勒岡州波特蘭之TCI美國的聚(全氟環氧丙烯))、聚(氯三氟乙烯)(例如來自紐澤西州River Edge之Halocarbon產品公司的Halocarbon油)、全氟聚烷基醚(例如來自Ausimont的Galden或來自達拉瓦州之DuPont的Krytox油和脂K流體系列)、來自Dow-Corning之基於聚二甲矽氧烷的聚矽氧油(DC-200)。
顆粒較佳而言是不透明的。它們可以是主要顆粒而無聚合物外殼。替代而言，每個顆粒可以包括不可溶的核心而具有聚合物外殼。核心或可為有機或無機顏料，並且它可以是單一核心顆粒或多核心顆粒的集 結。顆粒也可以是中空顆粒。
於白色顆粒(W)的情形，主要顆粒或核心顆粒可以是TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、Sb2O3、BaSO4、PbSO4或類似者。
對於黑色顆粒(K)來說，主要顆粒或核心顆粒可以是CI顏料黑26或28或類似者(譬如錳鐵礦黑尖晶石或銅鉻鐵礦黑尖晶石)或碳黑。
對於其他有色顆粒(其為非白色和非黑色)來說，主要顆粒或核心顆粒可以包括但不限於CI顏料PR254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15：3、PY83、PY138、PY150、PY155或PY20。那些是常用的有機顏料，其描述於以下的顏色索引手冊：「新顏料應用科技」(CMC出版有限公司，1986年)和「印刷油墨科技」(CMC出版有限公司，1984年)。特定的範例包括Clariant的Hostaperm紅D3G 70-EDS、Hostaperm粉紅E-EDS、PV快紅D3G、Hostaperm紅D3G 70、Hostaperm藍B2G-EDS、Hostaperm黃H4G-EDS、F2G-EDS、Novoperm黃HR-70-EDS、Hostaperm綠GNX；BASF的Irgazine紅L 3630、Cinquasia紅L 4100 HD、Irgazin紅L 3660 HD；Sun化學的酞氰藍、酞氰綠、二芳基黃或二芳基AAOT黃。
對於其他有色顆粒(其為非白色和非黑色)來說，主要顆粒或核心顆粒也可以是無機顏料，例如紅色、綠色、藍色、黃色顏料。範例可以包括但不限於CI顏料藍28、CI顏料綠50、CI顏料黃227。
不同種類的顆粒在流體中的百分比可以變化。舉例而言，某一種顆粒可以佔電泳流體體積的0.1%到10%，較佳而言0.5%到5%；另一種顆粒可以佔流體體積的1%到50%，較佳而言5%到20%；並且剩餘的每種顆粒可以佔流體體積的2%到20%，較佳而言4%到10%。
也注意五種顆粒可以具有不同的顆粒尺寸。舉例而言，較小的顆粒可以具有的尺寸範圍從大約50奈米到大約800奈米。較大的顆粒可以具有的尺寸是較小顆粒尺寸的大約2到大約50倍，更佳而言大約2到大約10倍。
本發明的第一方面針對利用了包括五種顆粒之電泳流體的顯示裝置，並且因為顆粒之間有不同程度的吸引力而顯示顏色。
於本發明這方面的第一具體態樣，在五種顆粒當中，三種所 帶有的電荷極性與其他二種的電荷極性相反。以下是示範本發明這具體態樣的範例。
範例1：
於如圖2所示的本範例，黑色顆粒(K)(亦即第一種)帶有正電荷，並且黃色顆粒(Y)(亦即第二種)帶有負電荷。藍色(B)(亦即第三種)和紅色(R)(亦即第四種)顆粒帶正電；但是它們的大小係漸次小於黑色顆粒的大小，這意謂黑色顆粒是高正顆粒，藍色顆粒是中正顆粒，並且紅色顆粒是低正顆粒。白色(W)顆粒(亦即第五種)帶負電；但其大小小於黃色顆粒的大小，這意謂黃色顆粒是高負顆粒，並且白色顆粒是低負顆粒。
圖2-1：
於圖2-1，當高負驅動電壓(譬如-15V)施加到像素(2b)達足夠長的時間，產生了電場以使帶高負電的黃色顆粒被推到共同電極(21)側，並且帶高正電的黑色顆粒被拉到像素電極(22a)側。
帶低正電的紅色顆粒和帶中正電的藍色顆粒移動得低於帶高正電的黑色顆粒；結果，藍色顆粒在黑色顆粒之上但在紅色顆粒之下， 因為藍色顆粒帶有比紅色顆粒還高的電荷電位。黑色顆粒最靠近像素電極側。
帶低負電的白色顆粒移動得比帶高負電的黃色顆粒慢，因此白色顆粒在黃色顆粒之下，因而在觀看側看不到。於此情形，在觀看側看到黃色(見2(a))。
於圖2-1，當高正驅動電壓(譬如+15V)施加到像素2(a)達足夠長的時間，產生了相反極性的電場，其使顆粒分布相反於圖2(a)所示者；結果，在觀看側看到黑色。
也注意圖2-1所施加的高驅動電壓可以是如圖4a或4b所示的單一脈衝或如圖5a或5b所示的脈衝化波形。
脈衝化波形具有交替的0伏特和驅動電壓。所稱的驅動電壓大小可以相同或不相同於單一脈衝方法之驅動電壓的大小。可以有10~200個脈衝化循環。脈衝化波形可以導致較好的顏色表現，因為它可以避免顆粒彼此聚結，這聚結經常使諸層顆粒的隱藏能力降低。
圖2-2：
於圖2-2，當低正驅動電壓(譬如+3V)施加到圖2(a)的像素(也就是從黃色狀態來驅動)達足夠長的時間，產生了電場以使帶高負電的黃色顆粒移動朝向像素電極(22a)，而帶高正電的黑色顆粒和帶中正電的藍色顆粒移動朝向共同電極(21)。然而，當它們在像素的中間相遇時，它們顯著慢下來而維持在那裡，因為低驅動電壓所產生的電場不夠強以克服它們之間的吸引力。如所示，黃色、黑色、藍色顆粒待在像素的中間而呈混合狀態。
「吸引力」(attraction force)一詞在本案的上下文中涵蓋靜電交 互作用，其線性相依於顆粒電荷電位，並且吸引力可以藉由引入其他的力(例如凡得瓦力、疏水性交互作用或類似者)而進一步增進。
另一方面，帶低正電的紅色顆粒和帶高正電的黃色顆粒之間、帶低負電的白色顆粒和帶高正電的黑色顆粒與帶中正電的藍色顆粒之間也有吸引力。然而，這些吸引力不像黑色顆粒和黃色顆粒之間、藍色顆粒和黃色顆粒之間的吸引力一樣強，因此它們可以被低驅動電壓所產生的電場克服。換言之，可以分開相反極性的低帶電顆粒和高帶電顆粒。
附帶而言，低驅動電壓所產生的電場足以分開帶低負電的白色顆粒和帶低正電的紅色顆粒，以使紅色顆粒移動到共同電極(21)側(亦即觀看側)並且使白色顆粒移動到像素電極(22a)側。結果，看到紅色。於此情形，白色顆粒最靠近像素電極。
圖2-2的低正驅動電壓可以施加成如圖4a或4b所示的單一脈衝或如圖5a或5b所示的脈衝化波形。脈衝化波形中之驅動電壓的大小可以相同或不同於單一驅動脈衝的大小。於脈衝化波形，可以有10~200個脈衝化循環。
圖2-2的驅動方法因此可以綜述如下：一種驅動電泳顯示器的驅動方法，該電泳顯示器包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體夾在觀看側的共同電極和一層像素電極之間並且包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性； (c)第三和第四種顆粒帶有相同於第一種顆粒的電荷極性，並且第一種、第三種、第四種顆粒具有漸次較低的大小；以及(d)第五種顆粒帶有相同於第二種顆粒的電荷極性，但其大小低於第二種顆粒，方法包括對電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝波形，其中像素是在第二種顆粒的顏色狀態，並且驅動電壓具有相同於第一、第三、第四種顆粒的極性，以使像素在觀看側驅動成第四種顆粒的顏色狀態。
於這驅動方法，所稱的驅動電壓是低正驅動電壓。
圖2-3：
於圖2-3，當低負驅動電壓(譬如-10V)施加到圖2(b)的像素(也就是從黑色狀態來驅動)達足夠長的時間，產生了電場，其使帶高正電的黑色顆粒和帶中正電的藍色顆粒移動朝向像素電極(22a)，而帶高負電的黃色顆粒移動朝向共同電極(21)。然而，當它們在像素的中間相遇時，它們顯著慢下來而維持在那裡，因為低驅動電壓所產生的電場不夠強以克服它們之間的吸引力。如所示，黃色、黑色、藍色顆粒待在像素的中間而呈混合狀態。
同時，帶低正電的紅色顆粒和帶高負電的黃色顆粒之間、帶低負電的白色顆粒和帶高正電的黑色顆粒與帶中正電的藍色顆粒之間也有吸引力。然而，這些吸引力不像帶電的黑色和黃色顆粒之間、藍色和黃色顆粒之間的二種較強的吸引力一樣強，因此它們可以被低驅動電壓所產生的電場克服。換言之，可以分開相反極性的低帶電顆粒和高或中帶電顆粒。
附帶而言，低驅動電壓所產生的電場足以分開帶低負電的白色顆粒和帶低正電紅色顆粒，以使白色顆粒移動到共同電極側(亦即觀看側)並且使紅色顆粒移動到像素電極側。結果，看到白色。於此情形，紅色顆粒最靠近像素電極。
低負驅動電壓可以施加成如圖4a或4b所示的單一脈衝或如圖5a或5b所示的脈衝化波形。脈衝化波形中之驅動電壓的大小可以相同或不同於單一驅動脈衝的大小。於脈衝化波形，可以有10~200個脈衝化循環。
圖2-3的驅動方法因此可以綜述如下：一種驅動電泳顯示器的驅動方法，該電泳顯示器包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體夾在共同電極和一層像素電極之間並且包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；(c)第三和第四種顆粒帶有相同於第一種顆粒的電荷極性，並且第一種、第三種、第四種顆粒具有漸次較低的大小；以及(d)第五種顆粒帶有相同於第二種顆粒的電荷極性，但其大小低於第二種顆粒，方法包括對電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中像素是在第一種顆粒的顏色狀態，並且驅動電壓具有相同於第二和第五種顆粒的極性，以使像素在觀看側驅動成第五種顆粒的顏色狀態。
這方法所稱的驅動電壓是低負驅動電壓。
圖2-4：
圖2-4顯示可以如何從白色狀態(其為帶較低負電顆粒的顏色)驅動成藍色狀態(其為帶第二高正電顆粒的顏色)。
於一情境，中正驅動電壓(譬如+12V)施加到2(d)之白色狀態的像素。施加的電壓不足以分開帶高正電的黑色顆粒和帶高負電的黃色顆粒，但足以使帶中正電的藍色顆粒從堆積中破出而移動朝向觀看側。於此情境，在觀看側將看不到帶高正電的黑色顆粒。
帶低負電的白色顆粒從觀看側移動離開而朝向像素電極側。當它們通過黑色和黃色顆粒時，+12V之中正驅動電壓所產生的電場足以分開帶低負電的白色顆粒和帶高正電的黑色顆粒。結果，白色顆粒移動到像素電極側。
類似而言，帶低正電的紅色顆粒可以與帶高負電的黃色顆粒分開，並且它們從像素電極側移動到共同電極側。然而，因為藍色顆粒具有較高的電荷電位並且移動得比紅色顆粒快，因此可以在觀看側看到高品質的藍色。
這具有中正驅動電壓的單一脈衝方法以適當的時機可以導致藍色狀態。用於單一脈衝的驅動時間範圍可以在大約100到大約2,000毫秒。如果脈衝施加得太久，則紅色顆粒將趕上在觀看側的藍色顆粒，這可以使紅色調出現於藍色狀態中。
替代而言，如圖2-4所示的驅動可以藉由如圖5a或5b所示的脈衝化波形而達成。脈衝化波形具有交替的0伏特和驅動電壓。所稱的 驅動電壓大小可以相同或不同於單一脈衝方法的驅動電壓大小。可以有10~200個脈衝化循環。脈衝化波形可以導致較好的顏色表現，因為它可以避免藍色顆粒彼此聚結，這聚結經常使諸層顆粒的隱藏能力降低。
圖2-5：
替代而言，藍色狀態也可以根據圖2-5而達成。中正驅動電壓(譬如+8V)施加到2(d)之白色狀態的像素。此施加驅動電壓所產生的電場也不足以分開帶高正電的黑色顆粒和帶高負電的黃色顆粒，但足以使帶中正電的藍色顆粒從堆積中破出而移動朝向觀看側。
如上所解釋，紅色顆粒也移動朝向共同電極側，但比藍色顆粒慢。
然而，圖2-5引入的可能性是+8V之驅動電壓所產生的電場不足以分開帶低負電的白色顆粒和帶高正電的黑色顆粒。結果，當在觀看側看到藍色狀態時，非觀看側可以顯示黃色、白色、黑色的混合顏色狀態。
這驅動順序也可以藉由如圖4(a)或4(b)所示的單一脈衝方法或圖5(a)或5(b)的脈衝化波形來完成。
於任一情形，圖2-4和2-5的驅動方法可以綜述如下：一種驅動電泳顯示器的驅動方法，該電泳顯示器包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體夾在共同電極和一層像素電極之間並且包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性； (c)第三和第四種顆粒帶有相同於第一種顆粒的電荷極性，並且第一種、第三種、第四種具有漸次較低的大小；以及(d)第五種顆粒帶有相同於第二種顆粒的電荷極性，但其大小低於第二種顆粒，方法包括對電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或具有交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中像素是在第五種顆粒的顏色狀態，並且驅動電壓具有相同於第一、第三、第四種顆粒的極性，以使像素在觀看側驅動成第三種顆粒的顏色狀態。
圖2-4或2-5所稱的驅動電壓是中正驅動電壓。
如本範例所示，有三個程度的正驅動電壓(高正、中正和低正)以及二個程度的負驅動電壓(高負和低負)。中正驅動電壓可以是高正驅動電壓的40%到100%，較佳而言50%到90%；低正驅動電壓可以是高正驅動電壓的5%到50%，較佳而言15%到40%。低負驅動電壓可以是高負驅動電壓的10%到90%，較佳而言30%到70%。
以上也適用於有三個程度的負驅動電壓(高負、中負和低負)以及二個程度的正驅動電壓(高正和低正)的具體態樣。中負驅動電壓可以是高負驅動電壓的40%到100%，較佳而言40%到90%；低負驅動電壓可以是高負驅動電壓的5%到50%，較佳而言10%到45%。低正驅動電壓可以是高正驅動電壓的5%到95%，較佳而言25%到75%。
上面所稱的「高」驅動電壓(正或負)經常是把像素從某一種最高帶電顆粒的顏色狀態驅動成帶相反電荷之另一種最高帶電顆粒的顏色狀態所需的驅動電壓。
本發明這具體態樣針對電泳顯示器，其包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在觀看側的共同電極和一層像素電極之間的電泳流體，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；(c)第三和第四種顆粒帶有相同於第一種顆粒的電荷極性，並且第一種、第三種、第四種顆粒具有漸次較低的大小；以及(d)第五種顆粒帶有相同於第二種顆粒的電荷極性，但其大小低於第二種顆粒的大小。
第一種、第三種、第四種顆粒帶有相同的電荷極性並且具有漸次較低的大小，這意謂第一種顆粒具有最高的電荷大小，第四種顆粒具有最低的電荷大小，並且第三種顆粒具有在第一和第四種顆粒之間的電荷大小。
第一和第二種顆粒可以是黑色和白色，或者反之亦可。替代而言，第一和第二種顆粒可以是黑色和黃色，或者反之亦可。
也可能第一種顆粒是黑色，第二種顆粒是白色，第三、第四、第五種顆粒分別是紅色、綠色、藍色。替代而言，第一種顆粒是黑色，第二種顆粒是黃色，第三、第四、第五種顆粒分別是藍色、紅色、白色。替代而言，第一種顆粒是黑色，第二種顆粒是白色，第三、第四、第五種顆粒分別是紅色、黃色、藍色。替代而言，第一種顆粒是白色，第二種顆粒是黑色，第三、第四、第五種顆粒分別是紅色、黃色、藍色。
流體可以進一步包括非帶電的或稍微帶電的中性浮力顆粒。於一具體態樣，中性浮力顆粒是非帶電的。
本發明這具體態樣也針對電泳顯示器，其包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在觀看側的共同電極和一層像素電極之間的電泳流體，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；(c)第三和第四種顆粒帶有相同於第一種顆粒的電荷極性，並且第一種、第三種、第四種顆粒具有漸次較低的大小；以及(d)第五種顆粒帶有相同於第二種顆粒的電荷極性，但其大小低於第二種顆粒的大小，以及(i)對像素施加具有相同於第一種顆粒之極性的高驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第一種顆粒的顏色，並且使第二種顆粒在或靠近像素電極；(ii)對像素施加具有相同於第二種顆粒之極性的高驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第二種顆粒的顏色，並且使第一種顆粒在或靠近像素電極；(iii)對像素施加具有相同於第四種顆粒之極性的低驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第四種顆粒的顏色，並且使第五種顆粒在或靠近像素電極；以及(iv)對像素施加具有相同於第五種顆粒之極性的低驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第五種顆粒的顏色，並且使第四種顆粒在或靠近像素電極。
顯示器可以進一步包括： (v)對像素施加具有相同於第三種顆粒之極性的中驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第三種顆粒的顏色，並且使第五種顆粒或第一、第二、第五種顆粒的混合物在或靠近像素電極。
本發明這具體態樣也針對驅動如上所述之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括：(i)對像素施加具有相同於第一種顆粒之極性的高驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第一種顆粒的顏色；(ii)對像素施加具有相同於第二種顆粒之極性的高驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第二種顆粒的顏色；(iii)對像素施加具有相同於第四種顆粒之極性的低驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第四種顆粒的顏色；(iv)對像素施加具有相同於第五種顆粒之極性的低驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第五種顆粒的顏色；以及(v)對像素施加具有相同於第三種顆粒之極性的中驅動電壓，以使像素在觀看側顯示第三種顆粒的顏色。
本發明之第一方面的第二具體態樣針對利用包括了五種顆粒之電泳流體的顯示裝置，其中四種顆粒所帶有的電荷極性相反於第五種顆粒的電荷極性。於本發明的這方面，四種顆粒可以帶有正電荷而第五種顆粒帶有負電荷，或者四種顆粒可以帶有負電荷而第五種顆粒帶有正電荷。四種帶相同電荷的顆粒具有不同程度的大小。
以下是示範本發明這具體態樣的範例。
範例2：
於本範例，黑色和白色顆粒帶有最高的相反電荷。黑色顆粒(K)(亦即第一種)帶正電，並且白色顆粒(W)(亦即第二種)帶負電。三種有色的顆粒：紅色(R)(亦即第三種)、綠色(G)(亦即第四種)、藍色(B)(亦即第五種)也帶正電，並且黑色、紅色、綠色、藍色顆粒具有漸次較低的大小。
由於每種顆粒具有可分辨的電荷電位，故在帶相反電荷的顆粒之間有不同程度的吸引力。圖3顯示可以如何顯示五種顏色狀態。
圖3-1：
於圖3-1，正的高驅動電壓(譬如+40V)施加到3(a)之白色狀態的像素；帶高正電的黑色顆粒移動成靠近或在觀看側(亦即共同電極側)，接著是紅色、綠色、藍色顆粒，而在3(b)看到黑色。
當負的高驅動電壓(譬如-40V)施加到如3(b)所示的像素時，帶負電的白色顆粒移動成靠近或在觀看側；結果，在3(a)看到白色。
圖3-2：
當較高的中正驅動電壓(亦即第二高的正驅動電壓)(譬如+35V)施加到3(a)之白色狀態的像素時，所有帶正電的顆粒(黑色、紅色、綠色、藍色)移動朝向共同電極，而帶負電的白色顆粒移動朝向像素電極。然而，當它們相遇時，黑色和白色顆粒因為它們之間的吸引力而變得分不開。較高的中驅動電壓所產生之電場不足以分開黑色顆粒和白色顆粒。然而，該電場夠強以解放紅色、綠色、藍色顆粒；結果，紅色顆粒(其為第二高的帶正電顆粒)移動到在觀看側的共同電極。因此看到紅色。
綠色和藍色顆粒也移動朝向共同電極側；但是因為它們帶的電較少，所以它們移動得比紅色顆粒慢。
圖3-3：
當較低的中正驅動電壓(亦即第三高的正驅動電壓)(譬如+25V)施加到3(a)之白色狀態的像素時，所有帶正電的顆粒(黑色、紅色、綠色、藍色)移動朝向共同電極，而帶負電的白色顆粒移動朝向像素電極。然而，當它們相遇時，黑色、紅色、白色顆粒因為它們之間的吸引力而變得分不開。較低的中驅動電壓所產生之電場不足以分開黑色、紅色、白色顆粒。然而，電場夠強以解放綠色和藍色顆粒；結果，綠色顆粒(其為第三高的帶正電顆粒)移動到在觀看側的共同電極。因此看到綠色。
藍色顆粒也移動朝向共同電極側；但是因為它們帶的電較少，所以它們移動得比綠色顆粒慢。
圖3-4：
當正低驅動電壓(亦即最低的正驅動電壓)(譬如+15V)施加到3(a)之白色狀態的像素時，所有帶正電的顆粒(黑色、紅色、綠色、藍色)移動朝向共同電極，而帶負電的白色顆粒移動朝向像素電極。然而，當它們相遇時，黑色、紅色、綠色、白色顆粒因為它們之間的吸引力而變得分不開。低驅動電壓所產生的電場不足以分開黑色、紅色、綠色、白色顆粒。然而，電場夠強以解放藍色顆粒；結果，帶正電的藍色顆粒移動到在觀看側的共同電極。因此看到藍色。
本範例所述的所有驅動順序可以藉由如圖4(a)或4(b)所示的單一脈衝方法或如圖5(a)或5(b)所示的脈衝化波形而完成。
本發明這具體態樣的驅動順序可以綜述如下：一種電泳顯示器的驅動方法，該電泳顯示器包括在觀看側上的第一表 面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體夾在共同電極和一層像素電極之間並且包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；以及(c)第三、第四、第五種顆粒帶有相同於第一種顆粒的電荷極性，並且第一種、第三種、第四種、第五種顆粒具有漸次較低的大小；以及方法包括對電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或具有交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中像素是在第二種顆粒的顏色狀態，並且驅動電壓具有相同於第一、第三、第四、第五種顆粒的極性，以使像素在觀看側驅動成第三、第四或第五種顆粒的顏色狀態。
較高之中驅動電壓的大小是高驅動電壓的60%到大約100%。較低之中驅動電壓的大小是高驅動電壓的20%到大約70%。低驅動電壓的大小是高驅動電壓的5%到50%。這適用於如本範例所示之四個程度的正驅動電壓，並且也可以應用於四個程度的負驅動電壓。
上面所稱的「高」驅動電壓(正或負)經常是把像素從某一種最高帶電顆粒的顏色狀態驅動成帶相反電荷之另一種最高帶電顆粒的顏色狀態所需的驅動電壓。
本發明這具體態樣針對電泳顯示器，其包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在觀看側的共同電極和一層像素電極之間的電泳流體，該流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒、第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中： (a)五種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；以及(c)第三、第四、第五種顆粒帶有相同於第一種顆粒的電荷極性，並且第一種、第三種、第四種、第五種顆粒具有漸次較低的大小。
第一種、第三種、第四種、第五種顆粒帶有相同的電荷極性並且具有漸次較低的大小，這意謂第一種顆粒具有最高的電荷大小，第三種顆粒具有第二高的電荷大小，第四種顆粒具有第三高的電荷極性，第五種顆粒具有最低的電荷大小。
第一和第二種顆粒可以是黑色和白色，或者反之亦可。第一和第二種顆粒可以是黑色和黃色，或者反之亦可。
第一種顆粒可以是黑色，第二種顆粒可以是白色，第三、第四、第五種顆粒可以分別是紅色、綠色、藍色。第一種顆粒可以是黑色，第二種顆粒可以是黃色，第三、第四、第五種顆粒可以分別是藍色、紅色、白色。第一種顆粒可以是黑色，第二種顆粒可以是白色，第三、第四、第五種顆粒可以分別是紅色、黃色、藍色。第一種顆粒可以是白色，第二種顆粒可以是黑色，第三、第四、第五種顆粒可以分別是紅色、黃色、藍色。
流體可以進一步包括非帶電的或稍微帶電的中性浮力顆粒。中性浮力顆粒可以是非帶電的。
本發明的第二方面針對利用包括了五種顆粒之電泳流體的顯示裝置，並且因為顆粒在不同的驅動電壓範圍中有不同程度的遷移率而顯示顏色。
於本發明這方面的第一具體態樣，在五種顆粒當中，三種帶 有的電荷極性相反於其他二種的電荷極性。以下是示範本發明這具體態樣的範例。
範例3：
圖6示範系統的顆粒遷移率對驅動電壓，該系統具有三種帶有相同電荷極性的顆粒和二種帶有相反電荷極性的顆粒。
如所示，於本範例，黑色(K)、紅色(R)、綠色(G)顆粒帶正電，並且白色(W)、藍色(B)顆粒帶負電。注意Va、Vb、Vc是正的並且其大小為Va>Vb>Vc，而Vd和Ve是負的並且Ve的大小大於Vd。
在驅動電壓高於Va的區域，黑色顆粒是最會動的。於Va和Vb之間的電壓區域，紅色顆粒是最會動的；於Vb和Vc之間的電壓區域，綠色顆粒是最會動的。
也於圖6，在驅動電壓低於Ve的區域，白色顆粒是最會動的。於Vd和Ve之間的電壓區域，藍色顆粒是最會動的。
圖7顯示可以如何顯示不同的顏色狀態。
注意為了簡潔，圖7和9中的條帶是指特定種類的顆粒聚集之處。舉例而言，標示W的條帶是指白色顆粒聚集之處。
圖7-1和7-2：
當大於Va的驅動電壓施加到7(a)之白色狀態的像素時，在此驅動電壓下最會動的黑色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是紅色和綠色顆粒。這驅動方案也可以從藍色狀態或所有顆粒的混合狀態開始。
值得注意的是當驅動電壓的大小(大於Va)高於Ve的大小時，白色顆粒最快移動到像素電極側，如圖7-1所示。然而，如果驅動電壓 的大小(大於Va)是在Vd和Ve的大小之間，則藍色顆粒將比白色顆粒更快移動到像素電極側，如圖7-2所示。
圖7-3：
當在Va和Vb之間的驅動電壓施加到7(a)之白色狀態的像素時，在此驅動電壓下最會動的紅色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是綠色和黑色顆粒。這驅動方案也可以從藍色狀態或所有顆粒的混合狀態開始。
類似如圖7-1和7-2，如果驅動電壓的大小(在Va和Vb之間)高於Ve的大小，則白色顆粒將最快移動到像素電極側，如圖7-3所示。然而，如果驅動電壓的大小(在Va和Vb之間)是在Vd和Ve的大小之間，則藍色顆粒將比白色顆粒更快移動到像素電極側(未顯示)。
圖7-4：
當在Vb和Vc之間的驅動電壓施加到7(a)之白色狀態的像素時，在此驅動電壓下最會動的綠色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是紅色和黑色顆粒。這驅動方案也可以從藍色狀態或所有顆粒的混合狀態開始。
類似如圖7-1和7-2，如果驅動電壓的大小(在Vb和Vc之間)高於Ve的大小，則白色顆粒將最快移動到像素電極側，如圖7-4所示。然而，如果驅動電壓的大小(在Vb和Vc之間)是在Vd和Ve的大小之間，則藍色顆粒會比白色顆粒更快移動到像素電極側(未顯示)。
圖7-5：
當低於Ve的驅動電壓施加到7(b)之黑色狀態的像素時，在 此驅動電壓下最會動的白色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是藍色顆粒。這驅動方案也可以從紅色、綠色或所有顆粒的混合狀態開始。
如圖7-5所示，如果驅動電壓的大小(低於Ve)高於Va的大小，則在像素電極側的顆粒堆疊會成綠色、紅色、黑色的次序，而黑色顆粒最靠近像素電極。然而，如果驅動電壓的大小(低於Ve)是在Va和Vb的大小之間，則在像素電極側的顆粒堆疊會成黑色、綠色、紅色的次序，而紅色顆粒最靠近像素電極。如果驅動電壓的大小(低於Ve)是在Vb和Vc的大小之間，則在像素電極側的顆粒堆疊會成黑色、紅色、綠色的次序，而綠色顆粒最靠近像素電極。
圖7-6：
當在Vd和Ve之間的驅動電壓施加到7(b)之黑色狀態的像素時，在此驅動電壓下最會動的藍色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是白色顆粒。這驅動方案也可以從紅色、綠色或所有顆粒的混合狀態開始。
如圖7-6所示，如果驅動電壓的大小(在Vd和Ve之間)高於Va的大小，則在像素電極側的顆粒堆疊會成綠色、紅色、黑色的次序，而黑色顆粒最靠近像素電極。然而，如果驅動電壓的大小(在Vd和Ve之間)是在Va和Vb的大小之間，則在像素電極側的顆粒堆疊會成黑色、綠色、紅色的次序，而紅色顆粒最靠近像素電極。如果驅動電壓的大小(在Vd和Ve之間)是在Vb和Vc的大小之間，則在像素電極側的顆粒堆疊會成黑色、紅色、綠色的次序，而綠色顆粒最靠近像素電極。
本發明之第二方面的另一具體態樣則示範於以下範例。
範例4：
圖8示範系統的顆粒遷移率對驅動電壓，該系統具有帶有相同電荷極性的四種顆粒和帶有相反電荷極性的第五種顆粒。如所示，在五種顆粒當中，黑色(K)、紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)顆粒帶正電，並且白色(W)顆粒帶負電。Vf、Vg、Vh、Vi都是正的，其大小為Vf>Vg>Vh>Vi。
於高於Vf的電壓區域，黑色顆粒是最會動的。於Vf和Vg之間的電壓區域，紅色顆粒是最會動的。於Vg和Vh之間的電壓區域，綠色顆粒是最會動的；而於Vh和Vi之間的電壓區域，藍色顆粒是最會動的。
圖9顯示可以如何顯示五種顏色狀態。
圖9-1：
當高於Vf的驅動電壓施加到9(a)之白色狀態的像素時，在此驅動電壓下最會動的黑色顆粒會最快移動到共同電極側。結果，在觀看側看到黑色。
紅色顆粒將在黑色顆粒底下，因為它們在此驅動電壓下具有第二高的遷移率。因為黑色顆粒是不透明的而具有良好的隱藏能力以阻擋光穿透之，所以無法從觀看側看到紅色顆粒。類似而言，綠色顆粒是在紅色顆粒底下，並且藍色顆粒是在綠色顆粒底下。白色顆粒是在相對側(亦即非觀看側)，因為它們帶有相反的電荷極性。
也可能從所有五種顆粒是混合的狀態來開始這驅動順序。黑色狀態也可以藉由施加高於Vf的驅動電壓而達成。混合的開始狀態可以藉由具有適當頻率和足夠驅動時間的搖晃波形而達成。
圖9-2：
當在Vf和Vg之間的驅動電壓施加到9(a)之白色狀態的像素 時，在此驅動電壓下最會動的紅色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是綠色、藍色、黑色顆粒。黑色顆粒在此驅動電壓下具有最低的遷移率。也可能從顆粒的混合狀態來開始這驅動順序，如上所討論。
圖9-3：
當在Vg和Vh之間的驅動電壓施加到9(a)之白色狀態的像素時，在此驅動電壓下最會動的綠色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是藍色、紅色、黑色顆粒。黑色顆粒在此驅動電壓下具有最低的遷移率。也可能從顆粒的混合狀態來開始這驅動順序，如上所討論。
圖9-4：
當在Vh和Vi之間的驅動電壓施加到9(a)之白色狀態的像素時，在此驅動電壓下最會動的藍色顆粒會最快移動到共同電極側，接著是綠色、紅色、黑色顆粒。黑色顆粒在此驅動電壓下具有最低的遷移率。也可能從顆粒的混合狀態來開始這驅動順序，如上所討論。
圖9-5：
當負的驅動電壓施加到任何顏色狀態的像素時，白色顆粒移動到共同電極側(亦即觀看側)，並且所有其他種類的顆粒移動朝向像素電極側，因此看到白色。然而，注意其他四種顆粒的移動順序是由負驅動電壓的大小所決定。舉例而言，如果大小高於Vf，則黑色顏料將最靠近像素電極。如果大小是在Vf和Vg之間，則紅色顆粒將最靠近像素電極……依此類推。由於白色顆粒是不透明的，所以底下的顆粒將幾乎不從觀看側影響白色狀態的視覺品質。因此，其他種類的顆粒如何堆疊在非觀看側並不重要。
本發明的這些具體態樣針對電泳顯示器，其包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體包括分散於溶劑或溶劑混合物中的五種顆粒，其中五種顆粒當中至少一者所帶有的電荷極性相反於剩餘種類顆粒所帶有的電荷極性，並且不同種類的顆粒在不同的驅動電壓範圍中具有不同程度的遷移率。
五種顆粒當中二者是黑色和白色。替代而言，五種顆粒當中至少一者是黑色或白色。
在五種顆粒當中，三種顆粒帶有相同的電荷極性，並且剩餘的二種帶有相反電荷極性。三種顆粒可以帶正電，並且其他二種顆粒可以帶負電。五種顆粒可以分別是黑色、白色、紅色、綠色、藍色，或分別是黑色、白色、黃色、洋紅色、青綠色，或分別是黑色、白色、黃色、洋紅色、藍色，或分別是黑色、白色、紅色、黃色、藍色。
在五種顆粒當中，四種顆粒帶有相同的電荷極性，並且第五種顆粒帶有相反的電荷極性。四種顆粒可以帶正電，並且第五種顆粒可以帶負電。五種顆粒可以分別是黑色、白色、紅色、綠色、藍色，或分別是黑色、白色、黃色、洋紅色、青綠色，或分別是黑色、白色、黃色、洋紅色、藍色，或分別是黑色、白色、紅色、黃色、藍色。
流體可以進一步包括實質未帶電的中性浮力顆粒。中性浮力顆粒可以是非帶電的或稍微帶電的。
於本發明的所有具體態樣，由於五種顏色狀態是藉由變化電壓程度而控制，並且每個顆粒種類/顏色可以在特殊的驅動電壓下佔據100%的像素面積，故每個個別顏色狀態的亮度不被妥協。這種全彩EPD顯 示器不僅將提供非妥協的白色和黑色狀態，也將提供其他顏色(例如紅色、綠色、藍色)的非妥協顏色狀態。
如所述，每個像素可以顯示五種顏色狀態。如果像素是由三個子像素所構成，並且每個子像素可以如上所述的顯示五種顏色狀態，則可以顯示更多顏色狀態。舉例而言，如果所有三個子像素都顯示同一顏色，則像素可以顯示五種顏色狀態中的該一顏色。附帶而言，如果三個子像素分別顯示紅色、藍色、黑色狀態，則將看到像素是在洋紅色狀態。如果三個子像素分別顯示綠色、藍色、黑色狀態，則將看到像素是在青綠色狀態。如果三個子像素分別顯示紅色、綠色、黑色狀態，則將看到像素是在黃色狀態。
更多顏色狀態可以經由調整驅動波形或影像處理而顯示。
如上所述的電泳流體填充於顯示胞格中。顯示胞格可以是微胞格，如美國專利第6,930,818號所述，其內容整個併於此以為參考。顯示胞格也可以是其他種類的微容器，例如微膠囊、微通道或等同者，而不管其形狀或尺寸。這些都在本案的範圍裡。
圖10是顯示胞格之陣列的截面圖。如所示，顯示胞格(100)和像素電極(102a)不必對齊。每個像素(102)可以顯示的顏色狀態係取決於施加在共同電極(101)和對應的像素電極(102a)之間的驅動電壓。然而，因為顯示胞格和像素電極未對齊，所以顯示胞格可以關聯於多於一個像素電極，這導致顯示胞格有可能顯示多於一種顏色狀態，如所示。
除了常見的顯示應用以外，本發明的顯示裝置也可以用於裝飾目的，舉例而言用於衣物和配件(譬如帽子、鞋子或腕帶)。
於本發明的進一步方面，本發明的流體可以進一步包括實質未帶電的中性浮力顆粒。
「實質未帶電的」(substantially uncharged)一詞是指顆粒是未帶電的，或者所帶的電荷小於較高帶電顆粒所帶之平均電荷的5%。於一具體態樣，中性浮力顆粒是非帶電的。
「中性浮力」(neutral buoyancy)一詞是指顆粒不隨著重力而上升或下降。換言之，顆粒會漂浮在二電極板之間的流體中。於一具體態樣，中性浮力顆粒的密度可以相同於當中分散了它們之溶劑或溶劑混合物的密度。
實質未帶電的中性浮力顆粒在顯示流體中的濃度範圍較佳而言在大約0.1到大約10體積%，更佳而言範圍在大約0.1到大約5體積%。
「大約」(about)一詞是指所示數值之±10%的範圍。
實質未帶電的中性浮力顆粒可以由聚合性材料所形成。聚合性材料可以是共聚物或單聚物。
用於實質未帶電的中性浮力顆粒之聚合性材料的範例可以包括但不限於聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚苯胺、聚吡咯、聚酚、聚矽氧烷。聚合性材料的特定範例可以包括但不限於聚(甲基丙烯酸五溴苯酯)、聚(2-乙烯萘)、聚(甲基丙烯酸萘酯)、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯醯胺N-苄酯)、聚(甲基丙烯酸苄酯)。
更佳而言，實質未帶電的中性浮力顆粒是由聚合物所形成，其不溶於顯示流體的溶劑，並且也具有高折射率。於一具體態樣，實質未帶電的中性浮力顆粒之折射率不同於當中分散了顆粒的溶劑或溶劑混合物 之折射率。然而，典型而言，實質未帶電的中性浮力顆粒之折射率高於溶劑或溶劑混合物之折射率。於某些情形，實質未帶電的中性浮力顆粒的折射率可以在1.45以上。
於一具體態樣，用於實質未帶電的中性浮力顆粒的材料可以包括芳香族部分體。
實質未帶電的中性浮力顆粒可以經由聚合化技術而從單體來製備，該技術例如懸浮聚合化、分散聚合化、晶種聚合化、無皂聚合化、乳液聚合化或物理方法(包括反轉乳化蒸發過程)。單體在存在了分散劑下被聚合。存在了分散劑則允許聚合物顆粒形成於想要的尺寸範圍，並且分散劑也可以形成物理或化學鍵結到聚合物顆粒表面的一層以避免顆粒聚結。
分散劑較佳而言具有長鏈(至少八個原子)，其可以使聚合物顆粒穩定於碳氫化合物溶劑中。此種分散劑可以是丙烯酸終端化的或乙烯基終端化的巨分子，其係適合的，因為丙烯酸或乙烯基可以在反應中與單體共聚合。
分散劑的一個特定範例是丙烯酸終端化的聚矽氧烷(Gelest，MCR-M17，MCR-M22)。
另一種適合的分散劑是聚乙烯巨單體，如下面所示：CH3-[-CH2-]n-CH2O-C(=O)-C(CH3)=CH2
巨單體的骨架可以是聚乙烯鏈，並且整數「n」可以為30~200。此種巨單體的合成可以發現於Seigou Kawaguchi等人發表於「設計的單體和聚合物」(2000年，第3期，第263頁)。
如果流體系統是氟化的，則分散劑較佳而言也是氟化的。
替代而言，實質未帶電的中性浮力顆粒也可以由核心顆粒所形成，其披覆了聚合性外殼，而外殼舉例而言可以由上述任何的聚合性材料所形成。
核心顆粒可以是無機顏料做的，例如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、CI顏料黑26或28或類似者(譬如錳鐵礦黑尖晶石或銅鉻鐵礦黑尖晶石)；或是有機顏料做的，例如酞氰藍、酞氰綠、二芳基黃、二芳基AAOT黃、喹吖酮、偶氮化合物、玫瑰紅、來自Sun Chemical的苝顏料系列、來自Kanto Chemical的Hansa黃G顆粒、來自Fisher的碳燈黑或類似者。
於核心-外殼型之實質未帶電的中性浮力顆粒之情形，它們可以藉由微包封方法而形成，例如凝聚、界面縮聚合、界面交聯、當場聚合化或基質聚合化。
實質未帶電的中性浮力顆粒之尺寸範圍較佳而言在大約100奈米到大約5微米。
於本發明這方面的一具體態樣，添加到流體之實質未帶電的中性浮力顆粒所具有之顏色可以在目視上實質相同於五種帶電顆粒當中一者的顏色。舉例而言，於顯示流體中，可以有帶電的白色、黑色、紅色、綠色、藍色顆粒和實質未帶電的中性浮力顆粒，而在此情形下，實質未帶電的中性浮力顆粒可以是白色、黑色、紅色、綠色或藍色。
於另一具體態樣，實質未帶電的中性浮力顆粒可以具有實質不同於五種帶電顆粒當中任一者的顏色。
流體中存在了實質未帶電的中性浮力顆粒則增加對入射光的反射性，因此也改善了對比率，特別是如果它們由反射性材料所形成的 話。
也可以藉由添加實質未帶電的中性浮力顆粒在五種顆粒的流體系統而改善影像穩定性。實質未帶電的中性浮力顆粒可以填充在因電場而堆積於電極表面上之帶電顆粒所造成的間隙中，因此避免帶電顆粒由於重力而沉降。
附帶而言，如果實質未帶電的中性浮力顆粒是白色，則它們可以增進顯示器的反射性。如果它們是黑色，則它們可以增進顯示器的黑色性。
於任何情形，實質未帶電的中性浮力顆粒不影響五種帶電顆粒在流體中的驅動行為。
雖然本發明已經參考其特定的具體態樣來描述，不過熟於此技藝者應了解可以做出多樣的改變以及可以用等同者來取代，而不偏離本發明的真正精神和範圍。附帶而言，可以做出許多修改以使特殊的情形、材料、組成、過程、一或多個過程步驟適合本發明的目的和範圍。所有此種修改打算是在此所附請求項的範圍裡。
21‧‧‧共同電極
22a‧‧‧像素電極

Claims (20)

  1. 一種電泳顯示器，其包括：在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在該觀看側的共同電極和一層像素電極之間的電泳流體，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒和第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)該等五種顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)該等第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；(c)該等第三和第四種顆粒帶有相同於該第一種顆粒的電荷極性，並且該第一種、該第三種、該第四種顆粒具有漸次較小的大小；以及(d)該第五種顆粒帶有相同於該第二種顆粒的電荷極性，但其大小比該第二種顆粒的大小還小。
  2. 如申請專利範圍第1項的顯示器，其中該等第一和第二種顆粒是黑色和白色，或者反之亦可。
  3. 如申請專利範圍第1項的顯示器，其中該等第一和第二種顆粒是黑色和黃色，或者反之亦可。
  4. 如申請專利範圍第2項的顯示器，其中該第一種顆粒是黑色，該第二種顆粒是白色，並且該等第三、第四、第五種顆粒分別是紅色、綠色、藍色。
  5. 如申請專利範圍第3項的顯示器，其中該第一種顆粒是黑色，該第二種顆粒是黃色，並且該等第三、第四、第五種顆粒分別是藍色、紅色、白色。
  6. 如申請專利範圍第2項的顯示器，其中該第一種顆粒是黑色，該第 二種顆粒是白色，並且該等第三、第四、第五種顆粒分別是紅色、黃色、藍色。
  7. 如申請專利範圍第2項的顯示器，其中該第一種顆粒是白色，該第二種顆粒是黑色，並且該等第三、第四、第五種顆粒分別是紅色、黃色、藍色。
  8. 如申請專利範圍第1項的顯示器，其中該流體進一步包括非帶電的或稍微帶電的中性浮力顆粒。
  9. 如申請專利範圍第8項的顯示器，其中該等中性浮力顆粒是非帶電的。
  10. 一種電泳顯示器，其包括：在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在該觀看側的共同電極和一層像素電極之間的電泳流體，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒和第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)該等五種顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)該等第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；(c)該等第三和第四種顆粒帶有相同於該第一種顆粒的電荷極性，並且該第一種、該第三種、該第四種顆粒具有漸次較小的大小；以及(d)該第五種顆粒帶有相同於該第二種顆粒的電荷極性，但其大小比該第二種顆粒的大小還小，以及(i)對像素施加具有相同於該第一種顆粒之極性的高驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第一種顆粒的顏色，並且使該第二種顆粒在或靠近該像素電極； (ii)對像素施加具有相同於該第二種顆粒之極性的高驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第二種顆粒的顏色，並且使該第一種顆粒在或靠近該像素電極；(iii)對像素施加具有相同於該第四種顆粒之極性的低驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第四種顆粒的顏色，並且使該第五種顆粒在或靠近該像素電極；以及(iv)對像素施加具有相同於該第五種顆粒之極性的低驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第五種顆粒的顏色，並且使該第四種顆粒在或靠近該像素電極。
  11. 如申請專利範圍第10項的顯示器，其進一步包括：(v)對像素施加具有相同於該第三種顆粒之極性的中驅動電壓，而使該像素在該觀看側顯示該第三種顆粒的顏色，並且使該第五種顆粒或該等第一、第二、第五種顆粒的混合物在或靠近該像素電極。
  12. 一種驅動申請專利範圍第1項之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括對該電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中該像素是在該第二種顆粒的顏色狀態，並且該驅動電壓具有相同於該等第一、第三、第四種顆粒的極性，以使該像素在該觀看側驅動成該第四種顆粒的顏色狀態。
  13. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該驅動電壓是低驅動電壓。
  14. 一種驅動申請專利範圍第1項之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括對該電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中該像素是在該第一種顆粒的顏色狀態，並且該驅動電 壓具有相同於該等第二和第五種顆粒的極性，以使該像素在該觀看側驅動成該第五種顆粒的顏色狀態。
  15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中該驅動電壓是低驅動電壓。
  16. 一種驅動申請專利範圍第1項之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括對該電泳顯示器中的像素施加驅動電壓或交替之驅動電壓和無驅動電壓的脈衝化波形，其中該像素是在該第五種顆粒的顏色狀態，並且該驅動電壓具有相同於該等第一、第三、第四種顆粒的極性，以使該像素在該觀看側驅動成該第三種顆粒的顏色狀態。
  17. 如申請專利範圍第16項的方法，其中該驅動電壓是中驅動電壓。
  18. 一種驅動申請專利範圍第1項之電泳顯示器的驅動方法，該方法包括；(i)對像素施加具有相同於該第一種顆粒之極性的高驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第一種顆粒的顏色；(ii)對像素施加具有相同於該第二種顆粒之極性的高驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第二種顆粒的顏色；(iii)對像素施加具有相同於該第四種顆粒之極性的低驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第四種顆粒的顏色；(iv)對像素施加具有相同於該第五種顆粒之極性的低驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第五種顆粒的顏色；以及(v)對像素施加具有相同於該第三種顆粒之極性的中驅動電壓，以使該像素在該觀看側顯示該第三種顆粒的顏色。
  19. 一種電泳顯示器，其包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的 第二表面、電泳流體，該流體夾在共同電極和一層像素電極之間並且包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒、第四種顆粒和第五種顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)該等五種顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)該等第一和第二種顆粒帶有相反電荷極性；以及(c)該等第三、第四、第五種顆粒帶有相同於該第一種顆粒的電荷極性，並且該等第一種、第三種、第四種、第五種顆粒具有漸次較小的大小。
  20. 一種電泳顯示器，其包括：在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體包括分散於溶劑或溶劑混合物中的五種顆粒，其中該等五種顆粒當中至少一者所帶有的電荷極性與剩餘種類之顆粒所帶有的電荷極性相反，並且該等不同種類的顆粒在不同的驅動電壓範圍中具有不同程度的遷移率。
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