TWI605291B - 彩色顯示裝置 - Google Patents

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李育
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張小加
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Description

彩色顯示裝置
本發明乃針對彩色顯示裝置，其中每個顯示胞格可以顯示高品質彩色狀態，以及針對用於此種顯示器的電泳流體。
為了達成彩色顯示，常常使用彩色濾光器。最常見的做法是在像素化顯示器之黑色/白色次像素的頂端上添加彩色濾光器以顯示紅、綠、藍色。當想要紅色時，綠和藍色次像素便轉成黑色狀態，如此則僅顯示的顏色是紅色。當想要黑色狀態時，三種次像素都轉成黑色狀態。當想要白色狀態時，三種次像素分別轉成紅、綠、藍色；結果，觀看者便看到白色狀態。
此種技術的缺點在於因為每個次像素具有想要之白色狀態的約三分之一(1/3)反射度，所以白色狀態是相當模糊。為了補償此點，可以加入第四種次像素，其可以僅顯示黑白狀態，如此則以紅、綠或藍色程度為代價而使白色程度加倍(在此每個次像素僅為像素面積的四分之一)。雖然可以藉由增加來自白色像素的光而達成較明亮的顏色，但是達成的代價是犧牲整個色域而使顏色很淡並且不飽和。可以藉由減少三種次像素的顏色飽和度而達成類似的結果。即使採用這些做法，白色程度正常而言仍實質小於黑白顯示器的一半，使得它對於例如需要良好可閱讀之黑白亮度和 對比之電子閱讀器或顯示器的顯示裝置來說不是可接受的選擇。
本發明不僅提供用於彩色顯示裝置的實際解決方案，其中每個顯示胞格可以顯示高度飽和的彩色狀態，而且還不需要彩色濾光器。
更特定而言，本發明乃針對電泳流體，其包括第一種顏料顆粒、第二種顏料顆粒、第三種顏料顆粒，三種都是分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)第一種顏料顆粒和第二種顏料顆粒攜帶相反的電荷極性；(b)第三種顏料顆粒稍微帶電；以及(c)三種顏料顆粒具有不同程度的門檻電壓或不同程度的移動性或兼具之。
於一具體態樣，第一種顏料顆粒和第二種顏料顆粒分別是黑色和白色。
於一具體態樣，第三種顏料顆粒是非白色和非黑色。
於一具體態樣，第三種顏料顆粒的顏色是選自紅、綠、藍、黃、青綠、洋紅所構成的群組。
於一具體態樣，三種顏料顆粒具有不同程度的門檻電壓。第一種和第二種顆粒當中一者可以具有門檻電壓。第三種顆粒可以大於第一或第二種顆粒。第三種顆粒可以是第一或第二種顆粒的約2到約50倍大。第三種顆粒可以攜帶相同於具有門檻電壓的那種顆粒之電荷極性。第三種顆粒所具有的電荷強度可以小於第一種或第二種顆粒的電荷強度之約50%。
於一具體態樣，三種顏料顆粒具有不同程度的移動性。第一 種顏料顆粒的電荷強度可以是第二種顏料顆粒之電荷強度的至少約2倍，並且第三種顆粒的電荷強度可以小於第二種顆粒的電荷強度之約50%。第三種顆粒可以大於第一或第二種顆粒。第三種顆粒可以是第一或第二種顆粒的約2到約50倍大。
於一具體態樣，本發明的流體乃填充於顯示胞格中並且夾在共同電極層和像素電極層之間。顯示胞格可以是微杯或微膠囊。
於一具體態樣，顯示胞格對齊於像素電極。於另一具體態樣，顯示胞格未對齊於像素電極。
於一具體態樣，第三種顏料顆粒在所有的顯示胞格中都是相同的顏色。於另一具體態樣，第三種顏料顆粒在顯示胞格中是不同的顏色。
於一具體態樣，本發明的流體是由共同電極和像素電極之間的電位差所驅動。於另一具體態樣，有至少三種不同程度的電位差施加到共同電極層和像素電極。
於一具體態樣，係一種電泳顯示器的驅動方法，該電泳顯示器包括填充了電泳流體的顯示胞格，該流體包括第一種顏料顆粒、第二種顏料顆粒、第三種顏料顆粒，三種都是分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)第一種顏料顆粒和第二種顏料顆粒攜帶相反的電荷極性；(b)第三種顏料顆粒具有相同於第二種顏料顆粒的電荷極性但是在較低強度；以及(c)第二種顏料顆粒具有門檻電壓，該方法包括藉由施加相同或低於第二種顏料顆粒之門檻電壓的電壓，而從第一種顏料顆粒的顏色狀態驅動成第三種顏料顆粒的顏色狀態。
於一具體態樣，施加的電壓具有與第二種顆粒相同的極性。
於一具體態樣，該方法進一步包括在顯示器驅動成第一種顏料顆粒的顏色狀態之前先施加搖動波形。
於一具體態樣，當在觀看側看到第三種顆粒的顏色時，第一和第二種顆粒聚集在觀看側的相反側，而導致在第一和第二種顆粒的顏色之間的中間顏色。
10‧‧‧顯示胞格
11‧‧‧白色顆粒
12‧‧‧黑色顆粒
13‧‧‧有色顆粒
14‧‧‧共同電極
15‧‧‧電極層
15a‧‧‧像素電極
21‧‧‧白色顆粒
22‧‧‧黑色顆粒
23‧‧‧有色顆粒
24‧‧‧共同電極
25‧‧‧像素電極
31‧‧‧白色顆粒
32‧‧‧黑色顆粒
33‧‧‧有色顆粒
34‧‧‧共同電極
35‧‧‧像素電極
41‧‧‧白色顆粒
42‧‧‧黑色顆粒
43‧‧‧有色顆粒
44‧‧‧共同電極
45‧‧‧像素電極
51‧‧‧白色顆粒
52‧‧‧黑色顆粒
53‧‧‧有色顆粒
54‧‧‧共同電極
55‧‧‧像素電極
圖1顯示本發明的電泳顯示裝置。
圖2~4顯示本發明的一具體態樣。
圖5顯示本發明的替代性具體態樣。
圖6顯示二種選項，其中顯示胞格分別對齊或未對齊於像素電極。
圖7顯示如何實現本發明的全彩顯示。
圖8顯示搖動波形的範例。
發明人已提出彩色顯示器的新架構。
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三種顏料顆粒。為了容易示範，三種顏料顆粒可以稱為白色顆粒(11)、黑色顆粒(12)、有色顆粒(13)，如圖1所示。然而，要了解本發明的範圍廣泛涵蓋任何顏色的顏料顆粒，只要三種顏料顆粒具有視覺對比的顏色即可。
顯示流體夾在二電極層之間。其中一電極層是共同電極(14)，其係透明的電極層(譬如ITO)而分布在顯示裝置的整個頂部上。另一 電極層(15)是像素電極層(15a)。流體所顯示的顏色狀態是由在共同電極和像素電極之間所施加的電壓來決定。
像素電極乃描述於美國專利第7,046,228號，其內容整個併於此以為參考。注意雖然提及具有薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)背面的主動矩陣驅動以用於像素電極層，不過本發明的範圍涵蓋其他類型的電極定址，只要電極提供想要的功能即可。
對於白色顆粒(11)而言，它們可以由無機顏料所形成，例如TiO2、ZrO2、ZnO、Sb2O3、BaSO4、PbSO4或類似者。
對於黑色顆粒(12)而言，它們可以由CI顏料黑26或28或類似者(譬如錳鐵礦黑色尖晶石或銅鉻礦黑色尖晶石)或碳黑所形成。
第三種顏料顆粒的顏色可以例如是紅、綠、藍、洋紅、青綠或黃。用於此種顆粒的顏料可以包括但不限於CI顏料PR254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15：3、PY138、PY150、PY155或PY20。那些是常用的有機顏料，其描述於「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)的顏色索引手冊。特定的範例包括Clariant 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、Hostaperm綠GNX、BASF Irgazine紅L 3630、Cinquasia紅L 4100HD、Irgazin紅L 3660 HD、Sun化學公司的酞青藍、酞青綠、二芳基化合物黃或二芳基化合物AAOT黃。
三種顏料顆粒在流體中的百分比可加以變化。舉例而言，黑色顆粒可以占電泳流體體積的約0.1%到10%，較佳而言0.5%到5%；白色顆 粒可以占電泳流體體積的約1%到50%，較佳而言5%到15%；以及有色顆粒可以占電泳流體體積的約2%到20%，較佳而言4%到10%。
流體中可以有其他顆粒性物質，其被包括做為添加劑以提升顯示裝置的效能，例如切換速度、成像雙穩定度、可靠度。
當中分散三種顏料顆粒的溶劑是澄清而無色的。它較佳而言具有低黏滯性並且介電常數範圍在約2到約30(較佳而言約2到約15)以提供高的顆粒移動性。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、矽流體)、芳香族碳氫化合物(例如甲苯、二甲苯、苯若乙烷、十二烷基苯或烷基萘)、鹵化溶劑(例如全氟decalin、全氟甲苯、全氟二甲苯，二氯三氟甲苯、3,4,5-三氯三氟甲苯、氯五氟苯、二氯壬烷或五氯苯)、全氟化溶劑(例如來自明尼蘇達州聖保羅市3M公司的FC-43、FC-70或FC-5060)、低分子量之含鹵素的聚合物(例如來自奧勒岡州波特蘭市TCI美國公司的聚(全氟氧化丙烯)、例如來自紐澤西州河緣市Halocarbon製品公司之Halocarbon油的聚(氯三氟乙烯)、例如來自Ausimont公司之Galden的全氟聚烷基醚或來自德拉瓦州DuPont公司的Krytox油和脂K流體系列、來自Dow-Corning公司之基於聚二甲基矽氧烷的聚矽氧油(DC-200)。
三種顏料顆粒中的二種攜帶相反的電荷極性，並且第三種顏料顆粒稍微帶電。「稍微帶電」(slightly charged)一詞在下面定義。
舉例而言，如果黑色顆粒帶正電並且白色顆粒帶負電，則有色顏料顆粒稍微帶電。換言之，於此範例，黑色和白色顆粒所攜帶的電荷遠遠強過有色顆粒所攜帶的電荷。
附帶而言，稍微攜帶電荷之第三種顆粒所具有的電荷極性乃相同於其他二種較強帶電顆粒當中任一種所攜帶的電荷極性。
三種顏料顆粒可以具有變化的尺寸。於一具體態樣，三種顏料顆粒中的一種大於其他二種。
注意在三種顏料顆粒當中，稍微帶電的那種顆粒較佳而言具有較大的尺寸。
舉例而言，黑色和白色顆粒都是比較小的，並且它們的尺寸範圍(經由動態光散射所測試)可以從約50奈米到約800奈米，並且更佳而言從約200奈米到約700奈米；並且於此範例，稍微帶電的有色顆粒較佳而言是黑色顆粒和白色顆粒的約2到約50倍大，並且更佳而言是約2到約10倍。
「門檻電壓」(threshold voltage)一詞在本發明中乃定義成可以施加到一群顏料顆粒而不使顏料顆粒出現在顯示裝置之觀看側的最大偏壓。「觀看側」(viewing side)一詞是指顯示裝置讓觀看者看到影像的那一側。
於本發明，三種顏料顆粒中的至少一種可以在三角電壓驅動測試下展示門檻電壓。
門檻電壓是帶電顏料顆粒的固有特徵或添加劑誘導出的性質。
於前一情形，門檻的產生乃依賴顆粒之間或者顆粒和特定基板表面之間的特定吸引力。門檻也可以經由二種帶相反電荷之顆粒的交互作用而產生。
於上面所指的後一情形，為了達成門檻電壓，可以添加誘導 出或提升電泳流體之門檻特徵的門檻劑。門檻劑可以是可溶於或可分散於電泳流體的溶劑或溶劑混合物中並且攜帶或誘導出相反於帶電顏料顆粒的電荷之任何材料。門檻劑可以對於施加電壓的改變很敏感或不敏感。「門檻劑」(threshold agent)一詞可以廣泛的包括染料或顏料、電解質或聚電解質、聚合物、寡聚物、界面活性劑、電荷控制劑和類似者。
關於門檻劑的額外資訊可以在美國專利第8,115,729號中發現，其內容整個併於此以為參考。
以下是示範本發明的一些範例。
範例
範例1(a)
此範例示範於圖2。黑色顆粒(22)乃假定為具有5伏特的門檻電壓。因此，如果施加的電位差是5伏特或更低，則黑色顆粒(22)不會移動到觀看側。
白色顏料顆粒(21)帶負電，而黑色顏料顆粒(22)帶正電，並且此二種顏料顆粒都小於有色顆粒(23)。
有色顆粒(23)攜帶的電荷極性相同於具有門檻電壓的黑色顆粒但是稍微帶電。「稍微帶電」一詞打算是指顆粒的電荷程度係小於黑色或白色顆粒的電荷強度之約50%，較佳而言約5%到約30%。結果，當施加的電位高於黑色顆粒的門檻電壓時，因為黑色顆粒攜帶較強的電荷強度，所以黑色顆粒移動得比有色顆粒(23)快。
於圖2a，施加的電位是+15伏特。於此情形，白色顆粒(21)移動成接近或在像素電極(25)，並且黑色顆粒(22)和有色顆粒(23)移動成接近 或在共同電極(24)。結果，在觀看側看到黑色。有色顆粒(23)移動朝向共同電極(24)；然而，因為它們的電荷強度較低並且尺寸較大，所以它們移動得比黑色顆粒慢。
於圖2b，當施加-15伏特的電位差時，白色顆粒(21)移動成接近或在共同電極(24)，並且黑色顆粒和有色顆粒移動成接近或在像素電極(25)。結果，在觀看側看到白色。
有色顆粒(23)移動朝向像素電極，因為它們也帶正電。然而，因為它們的電荷強度較低並且尺寸較大，所以它們移動得比黑色顆粒慢。
於圖2c，施加的電位差已經改變為+5伏特。於此情形，帶負電的白色顆粒(21)移動朝向像素電極(25)。黑色顆粒(22)移動的很少，因為它們的門檻電壓是5伏特。由於有色顆粒(23)不具有顯著的門檻電壓之事實，故它們移動成接近或在共同電極(24)；結果，在觀看側看到有色顆粒的顏色。
從圖2b的白色狀態驅動到圖2c的有色狀態可以綜述如下：一種電泳顯示器的驅動方法，該顯示器包括填充了電泳流體的顯示胞格，該流體包括第一種顏料顆粒、第二種顏料顆粒、第三種顏料顆粒，三種都是分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)第一種顏料顆粒和第二種顏料顆粒攜帶相反的電荷極性；(b)第三種顏料顆粒具有相同於第二種顏料顆粒的電荷極性但是在較低強度；以及(c)第二種顏料顆粒具有門檻電壓， 該方法包括藉由施加相同或低於第二種顏料顆粒之門檻電壓的電壓，而從第一種顏料顆粒的顏色狀態驅動成第三種顏料顆粒的顏色狀態。
於此方法，第一種顏料顆粒(21)是白色；第二種顏料顆粒(22)是黑色；並且第三種顏料顆粒(23)是紅顏色，如圖2所示。
為了將顯示器驅動成第三種顏料顆粒的顏色狀態，亦即紅色(見圖20)，該方法開始自第一種顏料顆粒的顏色狀態，亦即白色(見圖2b)。
於圖2b，第一種顏料顆粒(亦即白色)是在或接近共同電極(24)，並且第二和第三種顏料顆粒(亦即黑色和紅色)是在或接近像素電極(25)。當施加相同或低於第二種顏料顆粒(亦即黑色)之門檻電壓的電壓時，第一種顏料顆粒(亦即白色)被往下推；第三種顏料顆粒(亦即紅色)往上移動而朝向共同電極(24)而抵達觀看側；並且第二種顏料顆粒(亦即黑色)因為它們的門檻電壓而幾乎沒有移動。
於此情境，當在觀看側看到第三種顆粒的顏色時，其他二種顆粒可以混合在非觀看側(觀看側的相反側)，而導致在第一和第二種顆粒的顏色之間的中間顏色狀態。如果第一和第二種顆粒是黑色和白色並且第三種顆粒是紅色，則於圖2(c)，當在觀看側看到紅色時，在非觀看側看到灰色。
驅動方法理想而言會於圖2(c)的情境下同時確保顏色亮度(亦即避免黑色顆粒被看到)和顏色純度(亦即避免白色顆粒被看到)。然而，實務上，這想要的結果因為多樣的原因而難以控制，原因包括顆粒尺寸分布、顆粒電荷分布和其他因素。
對此的一種解決方案是在從第一種顏料顆粒的顏色狀態(亦即白色)驅動成第三種顏料顆粒的顏色狀態(亦即紅色)之前先使用搖動波 形。搖動波形是由重複一對相反的驅動脈波而達許多週期所構成。舉例而言，搖動波形可以由+15伏特脈波達20毫秒和-15伏特脈波達20毫秒所構成，並且此種脈波對是重複50次。此種搖動波形的總時間會是2000毫秒(見圖8)。
實務上，可以有至少10次重複(亦即十對的正和負脈波)。
在施加驅動電壓之前，搖動波形可以施加到顯示器，而不管光學狀態(黑色、白色或紅色)為何。在施加搖動波形之後，光學狀態不會是純白色、純黑色或純紅色。顏色狀態反而會是來自三種顏料顆粒的混合物。
對於上述的方法而言，搖動波形是在顯示器驅動成第一種顏料顆粒的顏色狀態(亦即白色)之前所施加。以此增加的搖動波形來說，即使白色狀態在測量上相同於沒有搖動波形者，第三種顏料顆粒的顏色狀態(亦即紅色)依然會在顏色亮度和顏色純度方面都顯著優於沒有搖動波形者。這指出白色顆粒與紅色顆粒分開得更好，並且黑色顆粒與紅色顆粒分開得更好。
搖動波形中的每個驅動脈波乃施加不超過從完全黑色狀態到完全白色狀態所需之驅動時間的50%(或不超過30%、10%或5%)。舉例而言，如果要花300毫秒將顯示裝置從完全黑色狀態驅動成完全白色狀態或反之亦然，則搖動波形可以由正和負脈波所構成，而每個脈波施加不超過150毫秒。實務上，偏好較短的脈波。
範例1(b)
於圖3所示範的替代性設計，白色顆粒(31)乃假定為具有5伏特的門檻電壓。因此，如果施加的電位差是5伏特或更低，則白色顆粒(31) 不會移動到觀看側。
白色顏料顆粒(31)帶負電，而黑色顏料顆粒(32)帶正電，並且此二種顏料顆粒都小於有色顆粒(33)。
有色顆粒(33)攜帶的電荷極性相同於具有門檻電壓的白色顆粒但是稍微帶電。「稍微帶電」一詞乃定義於上面範例1(a)。結果，當施加的電位高於白色顆粒的門檻電壓時，因為白色顆粒攜帶較強的電荷強度，所以白色顆粒移動得比有色顆粒(33)快。
於圖3a，施加的電位是-15伏特。於此情形，黑色顆粒(32)移動成接近或在像素電極(35)，並且白色顆粒(31)和有色顆粒(33)移動成接近或在共同電極(34)。結果，在觀看側看到白色。有色顆粒(33)移動朝向共同電極(34)；然而，因為它們的電荷強度較低並且尺寸較大，所以它們移動得比白色顆粒慢。
於圖3b，當施加+15伏特的電位差時，白色顆粒(31)移動成接近或在像素電極(35)，並且黑色顆粒移動成接近或在共同電極(34)。結果，在觀看側看到黑色。
有色顆粒(33)移動朝向像素電極，因為它們也帶負電。然而，因為它們的電荷強度較低並且尺寸較大，所以它們移動得比白色顆粒慢。
於圖3c，施加的電位差已經改變成-5伏特。於此情形，帶正電的黑色顆粒(32)移動朝向像素電極(35)。白色顆粒(32)移動的很少，因為它們的門檻電壓是5伏特。由於有色顆粒(33)不具有顯著的門檻電壓之事實，故它們移動成接近或在共同電極(34)；結果，在觀看側看到有色顆粒的 顏色。
範例1(c)
也可能讓有色顆粒具有門檻電壓，如圖4所示。於此情形，如果施加的電位差是5伏特或更低，則有色顆粒(43)不會移動到觀看側。
黑色顏料顆粒(42)帶負電，而有色顏料顆粒(43)帶正電，並且此二種顏料顆粒都小於白色顆粒(41)。
白色顆粒(41)攜帶的電荷極性相同於具有門檻電壓的有色顆粒但是稍微帶電。「稍微帶電」一詞乃定義於上面範例1(a)。結果，當施加的電位高於有色顆粒的門檻電壓時，因為有色顆粒攜帶較強的電荷強度，有色顆粒移動得比白色顆粒(41)快。
於圖4a，施加的電位是+15伏特。於此情形，黑色顆粒(42)移動成接近或在像素電極(45)，並且有色顆粒(43)和白色顆粒(41)移動成接近或在共同電極(44)。結果，在觀看側看到有色顆粒的顏色。白色顆粒(41)移動朝向共同電極(44)；然而，因為它們的電荷強度較低並且尺寸較大，所以它們移動得比有色顆粒慢。
於圖4b，當施加-15伏特的電位差時，有色顆粒(43)移動成接近或在像素電極(45)，並且黑色顆粒移動成接近或在共同電極(44)。結果，在觀看側看到黑色。
白色顆粒(41)移動朝向像素電極，因為它們也帶正電。然而，因為它們的電荷強度較低並且尺寸較大，所以它們移動得比有色顆粒慢。
於圖4c，施加的電位差已經改變為+5伏特。於此情形，帶 負電的黑色顆粒(42)移動朝向像素電極(45)。有色顆粒(43)移動的很少，因為它們的門檻電壓是5伏特。由於白色顆粒(41)不具有顯著的門檻電壓之事實，故它們移動成接近或在共同電極(44)；結果，在觀看側看到白色。
於本發明的替代性具體態樣，三種顏料顆粒都具有不同程度的電荷強度，因此具有不同程度的移動性。
舉例而言，第一和第二種顆粒攜帶相反的電荷極性，並且第一種顆粒的電荷強度是第二種顆粒的電荷強度之至少約2倍，較佳而言約3到約15倍，或者反之亦然。第三種顆粒的電荷強度小於第一或第二種顆粒的電荷強度之約50%，較佳而言約5%到約30%，而不論何者具有較低的電荷強度。於特定的範例，如果黑色顆粒具有白色顆粒的二倍電荷強度，則有色顆粒可以具有小於白色顆粒的電荷強度之50%。
攜帶最少電荷強度的顆粒較佳而言大於其他二種顆粒。
由於不同程度的電荷強度，故三種顏料顆粒會具有不同程度的移動性。電荷強度愈高，顆粒移動得愈快。以下範例示範本發明的這具體態樣。
範例2
此範例顯示於圖5。假定黑色顆粒(52)的電荷強度是白色顆粒(51)之電荷強度的二倍，因此黑色顆粒移動得是白色顆粒的二倍快。有色顆粒(53)所具有的電荷強度小於白色顆粒的電荷強度之50%。
因此，如果黑色顆粒要花驅動時間t來行經共同電極和像素電極之間的距離(「d」)，則白色顆粒會花2t以及有色顆粒會花至少4t來行經相同的距離d。
附帶而言，黑色顆粒帶正電並且白色顆粒帶負電。有色顆粒攜帶的電荷極性相同於具有最高強度的顆粒(於此情形是黑色顆粒)。
於圖5a，當負電位施加到共同電極(54)和像素電極(55)時，在驅動時間2t之後，白色顏料顆粒(51)會接近或在共同電極(亦即觀看側)，並且黑色顏料顆粒(52)會接近或在像素電極。結果，看到了白色狀態。有色顆粒(53)由於其尺寸較大並且電荷強度較低/移動性較低，它們會移動一些。附帶而言，因為它們帶正電，所以它們會移動朝向像素電極(55)。
於圖5b，當正電位施加到共同電極(54)和像素電極(55)時，在驅動時間2t之後，黑色顏料顆粒(52)會接近或在共同電極，並且白色顏料顆粒(51)會接近或在像素電極。結果，看到了黑色狀態。
因為有色顆粒的低電荷強度和低移動性，所以有色顆粒幾乎沒有移動。雖然黑色和有色顆粒攜帶相同的電荷極性，不過黑色顆粒會移動得更靠近共同電極，這是因為它們的電荷強度較高並且尺寸較小。
在圖5c的步驟之前，偏好的是白色顆粒在或接近像素電極(55)並且黑色和有色顆粒在或接近共同電極(54)。於圖5c，當負電位施加在共同電極(54)和像素電極(55)之間時，在驅動時間t之後，在底部的白色顆粒(51)會移動到共同電極和像素電極之間的區域，約在中間程度；同時黑色顆粒(52)會行經完全的距離d而在或接近像素電極。雖然有色顆粒會往下行經短距離，但是仍然較靠近共同電極。結果，在觀看側看到有色顆粒(53)的顏色。
如本範例所示，在三種光學狀態之間的切換因此或可藉由控制驅動時程、驅動振幅或此二者而達成。
於此範例之較大和較慢的顆粒是有色顆粒。然而，可以視需要來變化設計。也可能讓黑色或白色顆粒是較大和較慢移動的顆粒。
電泳顯示裝置中的電泳流體乃填充於顯示胞格中。顯示胞格可以是微杯，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類型的微容器，例如微膠囊、微通道或等同者，而不管其形狀或尺寸。這些都是在本案的範圍裡。
於本發明一具體態樣，利用本電泳流體的顯示裝置是強光顯示裝置，並且於此具體態樣，有色顆粒於所有顯示胞格中都是相同的顏色。每個顯示胞格會是此種強光顯示裝置中的像素。附帶而言，如圖6所示，顯示胞格可以對齊於像素電極(見圖6a)或未對齊於像素電極(見圖6b)。
於另一具體態樣，利用本電泳流體的顯示裝置可以是多色顯示裝置。於此具體態樣，有色顆粒於顯示胞格中是不同的顏色。於此具體態樣，顯示胞格和像素電極是對齊的。
圖7示範如何以本發明的顯示裝置來顯示多種顏色。每個顯示胞格代表次像素，並且每個像素具有三個次像素。三個顯示胞格各代表著次像素，乃填充了本發明的電泳流體，其中三種顏料顆粒分別是紅、綠、藍色。
於圖7a，當想要白色像素時，三個次像素都轉成白色狀態。於圖7b，當想要黑色像素時，三個次像素都轉成黑色狀態。於圖7c，當想要紅色時，某一個次像素轉成紅色，並且剩餘的二個次像素轉成黑色狀態而有最大顏色飽和度。類似而言，圖7d和圖7e分別顯示綠和藍色。替代而言，於圖7c、7d、7e，某一個次像素驅動成顏色狀態，同時剩餘的二個次 像素驅動成白色狀態而有最大亮度(代價則是顏色飽和度)。更替代而言，於圖7c、7d、7e，某一個次像素驅動成顏色狀態，同時剩餘的二個次像素分別驅動成黑色和白色狀態。
雖然本發明已經參考其特定的具體態樣來敘述，不過熟於此技藝者應該了解可以做出多樣的改變以及用等同者來取代，而不偏離本發明之真正的精神和範圍。附帶而言，可以做出許多修改以使特殊的情況、材料、組成、過程、一或多個過程步驟適於本發明的目的和範圍。所有此種修改乃打算落於所附請求項的範圍裡。
10‧‧‧顯示胞格
11‧‧‧白色顆粒
12‧‧‧黑色顆粒
13‧‧‧有色顆粒
14‧‧‧共同電極
15‧‧‧電極層
15a‧‧‧像素電極

Claims (36)

  1. 一種電泳流體，其包括第一種顏料顆粒、第二種顏料顆粒、第三種顏料顆粒，三種都是分散於溶劑或溶劑混合物中，其中(a)該第一種顏料顆粒和該第二種顏料顆粒攜帶相反的電荷極性；(b)該第三種顏料顆粒具有相同於該第二種顏料顆粒的電荷極性但是在較低強度；以及(c)該第二種顏料顆粒具有門檻電壓，其中該第三種顆粒大於該第一或該第二種顆粒。
  2. 如申請專利範圍第1項的流體，其中該第一種顏料顆粒和該第二種顏料顆粒分別是黑和白色。
  3. 如申請專利範圍第1項的流體，其中該第三種顏料顆粒是非白色和非黑色。
  4. 如申請專利範圍第3項的流體，其中該第三種顏料顆粒的顏色是選自紅、綠、藍所構成的群組。
  5. 如申請專利範圍第1項的流體，其中該第三種顆粒是該第一或第二種顆粒的約2到約50倍大。
  6. 如申請專利範圍第1項的流體，其中該第三種顆粒所具有的電荷強度小於該第一種或該第二種顆粒的電荷強度之約50%。
  7. 如申請專利範圍第1項的流體，其中該門檻電壓是該第二種顆粒的固有特徵。
  8. 如申請專利範圍第1項的流體，其中該門檻電壓是添加劑所誘導出的性質。
  9. 如申請專利範圍第1項的流體，其中該門檻電壓是經由該等帶相反電荷之顆粒的交互作用。
  10. 一種顯示裝置，其包括填充了如申請專利範圍第1項之流體的顯示胞格，其中該等顯示胞格夾在共同電極層和像素電極層之間。
  11. 如申請專利範圍第10項的顯示裝置，其中該等顯示胞格是微杯。
  12. 如申請專利範圍第10項的顯示裝置，其中該等顯示胞格是微膠囊。
  13. 如申請專利範圍第10項的顯示裝置，其中該等顯示胞格對齊於該等像素電極。
  14. 如申請專利範圍第10項的顯示裝置，其中該等顯示胞格未對齊於該等像素電極。
  15. 如申請專利範圍第10項的顯示裝置，其中該第三種顏料顆粒於所有的顯示胞格中都是相同的顏色。
  16. 如申請專利範圍第10項的顯示裝置，其中該第三種顏料顆粒於顯示胞格中是不同的顏色。
  17. 一種如申請專利範圍第10項之顯示裝置的驅動方法，其包括藉由施加相同或低於該第二種顏料顆粒之該門檻電壓的電壓，而從該第一種顏料顆粒的顏色狀態驅動成該第三種顏料顆粒的顏色狀態。
  18. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該施加的電壓具有相同於該第二種顆粒的極性。
  19. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該第一和二種顏料顆粒分別是白色和黑色。
  20. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該第三種顏料顆粒是非白色 和非黑色。
  21. 如申請專利範圍第20項的方法，其中該第三種顏料顆粒的顏色是選自紅、綠、藍、黃、青綠、洋紅所構成的群組。
  22. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該第三種顆粒所具有的電荷強度小於該第一種或第二種顏料顆粒的電荷強度之約50%。
  23. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該第三種顏料顆粒大於該第一和該第二種顏料顆粒。
  24. 如申請專利範圍第23項的方法，其中該第三種顏料顆粒是該第一或第二種顏料顆粒的約2到約50倍大。
  25. 如申請專利範圍第17項的方法，其進一步包括在該顯示器驅動成該第一種顏料顆粒的該顏色狀態之前先施加搖動波形。
  26. 如申請專利範圍第25項的方法，其中該搖動波形是由重複一對相反的驅動脈波而達許多週期所構成。
  27. 如申請專利範圍第25項的方法，其中該等驅動脈波的每一者乃施加不超過從該第一種顆粒的全彩狀態驅動成該第二種顆粒的全彩狀態所需之時間的一半，或者反之亦然。
  28. 如申請專利範圍第17項的方法，其中當在觀看側看到該第三種顆粒的該顏色時，該第一和第二種顆粒聚集在該觀看側的相反側，而導致在該第一和第二種顆粒的該等顏色之間的中間顏色。
  29. 一種顯示層，其包含夾在共同電極層和像素電極層之間的電泳流體並且具有在其之相對側上的第一表面和第二表面，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒，三種都是分散於溶劑或溶劑混合物中， 該第一種顆粒、該第二種顆粒和該第三種顆粒分別具有不同於彼此的第一、第二和第三光學特性，該第一種顆粒具有一種電荷極性而該第二種顆粒和該第三種顆粒具有相反的電荷極性，且該第二種顆粒具有門檻電壓，使得：(a)在該共同電極和像素電極之間施加電位差，當該電位差大於該門檻電壓並且具有與該第二種顆粒相同的電荷極性，則導致對應於該像素電極的區域在該第一表面處顯示該第二光學特性；(b)在該共同電極和像素電極之間施加電位差，當該電位差大於該門檻電壓並且具有與該第一種顆粒相同的電荷極性，則導致對應於該像素電極的區域在該第一表面處顯示該第一光學特性；或者(c)一旦該第一光學特性被顯示在該第一表面時，在該共同電極和像素電極之間施加電位差，該電位差是相同於或是小於該門檻電壓且具有與該第三種顆粒相同的極性，則導致對應於該像素電極的區域在該第一表面處顯示該第三光學特性，其中該第三種顆粒是大於該第一種顆粒或該第二種顆粒。
  30. 如申請專利範圍第29項的顯示層，其中該第一種顆粒和該第二種顆粒分別是白色和黑色。
  31. 如申請專利範圍第29項的顯示層，其中該第三種顆粒是非白色且非黑色。
  32. 如申請專利範圍第29項的顯示層，其中該光學特性是顏色狀態。
  33. 一種用於顯示層的驅動方法，該顯示層包含夾在共同電極層和像素電極層之間的電泳流體並且具有在其之相對側上的第一表面和第二表面， 該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒，三種都是分散於溶劑或溶劑混合物中，該第一種顆粒、該第二種顆粒和該第三種顆粒分別具有不同於彼此的第一、第二和第三光學特性，該第一種顆粒具有一種電荷極性而該第二種顆粒和該第三種顆粒具有相反的電荷極性，且該第二種顆粒具有門檻電壓，該方法包含：(a)施加電位差於該共同電極和像素電極之間，當該電位差大於該門檻電壓並且具有與該第二種顆粒相同的電荷極性，則導致對應於該像素電極的區域在該第一表面處顯示該第二光學特性；(b)施加電位差於該共同電極和像素電極之間，當該電位差大於該門檻電壓並且具有與該第一種顆粒相同的電荷極性，則導致對應於該像素電極的區域在該第一表面處顯示該第一光學特性；或者(c)一旦該第一光學特性被顯示在該第一表面時，施加電位差於該共同電極和像素電極之間，該電位差是相同於或是小於該門檻電壓且具有與該第三種顆粒相同的極性，則導致對應於該像素電極的區域在該第一表面處顯示該第三光學特性，其中該第三種顆粒是大於該第一種顆粒或該第二種顆粒。
  34. 如申請專利範圍第33項的驅動方法，步驟(c)進一步包含在該區域被驅動至該第一種顆粒的顏色狀態之前，施加搖動波形。
  35. 一種用於顯示層的驅動方法，該顯示層包含夾在共同電極層和像素電極層之間的電泳流體並且具有在其之相對側上的第一表面和第二表面，該電泳流體包括第一種顆粒、第二種顆粒、第三種顆粒，三種都是分散於溶劑或溶劑混合物中，該第一種顆粒、該第二種顆粒和該第三種顆粒分別 具有不同於彼此的第一、第二和第三光學特性，該第一種顆粒具有一種電荷極性而該第二種顆粒和該第三種顆粒具有相反的電荷極性，且該第二種顆粒具有門檻電壓，該方法包含藉由施加在共同電極層和像素電極層之間的電位差以驅動對應於像素電極的區域從該第一種顆粒的顏色狀態到該第三種顆粒的顏色狀態，該電位差是相同或是小於該第二種顆粒的門檻電壓，其中該第三種顆粒是大於該第一種顆粒或該第二種顆粒。
  36. 如申請專利範圍第35項的驅動方法，其中當該第三種顆粒的顏色見於第一表面時，該第一和第二種顆粒聚集在該第一表面的相對側，導致在第一和第二種顆粒的顏色之間的中間顏色。
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