HK1215075B - 彩色电泳显示器 - Google Patents

Description

彩色电泳显示器

相关申请

所有的下文提到的美国专利和公开以及共同审理中的申请的全部内容都通过引用包括在本文中。

技术领域

本发明涉及彩色电泳显示器，更特别地涉及能够使用包含多个有色粒子的电泳材料的单个层呈现多于两种颜色的电泳显示器。

背景技术

本文所使用的术语颜色包括黑色和白色。白色粒子通常属于光散射类型。

本文所使用的术语灰度状态，在成像技术领域中其传统意思是指介于像素的两个极端光学状态之间的一种状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白过渡。例如，下文中所参考的诸多E Ink公司的专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，其中，该极端状态为白色和深蓝色，使得中间的灰度状态实际上为淡蓝色。实际上，就像已经提到的，光学状态的改变可以根本不是颜色改变。下文使用的术语黑色和白色是指显示器的两个极端的光学状态，并且应当被理解为通常包括极端光学状态(例如上面提到的白色和深蓝色状态)，其并不严格是黑色和白色。

本文使用的术语双稳的和双稳定性取其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态至少有一种光学性能不同，从而在利用具有有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续至少几倍于(例如至少4倍于)改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的时间。美国专利No.7,170,670表明，能够显示灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器可恰当地称为是多稳态的而非双稳态的，尽管为了方便，在本文使用术语双稳态以同时覆盖双稳态和多稳态显示器。

在本文中，术语脉冲当被用于与驱动电泳显示器有关时指的是显示器被驱动期间，所施加的电压关于时间的积分。

在宽带或者在选定的波长吸收、散射或反射光的粒子在本文中指的是有色的或者颜料粒子。除了颜料(严格意义上来说是表示不溶性有色材料的术语)之外的吸收或反射光的多种材料，例如染料或光子晶体等，也可以用于本发明的电泳介质和显示器。

多年来，基于粒子的电泳显示器已经成为集中研究和开发的主题。在这种显示器中，多个带电粒子(有时被称为颜料粒子)在电场的作用下移动穿过流体。与液晶显示器相比，电泳显示器具有良好的亮度和对比度、宽视角、双稳态状态、和低功耗的属性。然而，这些显示器的长期图像质量的问题阻碍了它们的广泛使用。例如，组成电泳显示器的粒子趋于沉积，引起这些显示器的不充足的使用寿命。

如上所述，电泳介质需要流体的存在。在多数现有的电泳介质中，这种流体是液体，但是电泳介质可以使用气态流体产生；参见，例如，Kitamura，T.等人的“Electricaltoner movement for electronic paper-likedisplay”，IDW Japan，2001，Paper HCSl-1和Yamaguchi，Y.等人的“Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically”，IDW Japan，2001，Paper AMD4-4。还可以参见美国专利Nos.7,321,459和7,236,291。当介质在允许粒子如此沉积的方向使用时，例如在介质在垂直平面内布置的姿态中，这种基于气体的电泳介质似乎与基于液体的电泳介质一样容易遭受由于粒子沉积引起的相同类型的问题。实际上，相比基于液体的电泳介质，粒子沉积在基于气体的电泳介质中似乎是更为严重的问题，因为相比液体悬浮液，气体悬浮液的较低的粘度允许电泳粒子的更快的沉积。

许多被转让给麻省理工学院(MIT)和E Ink公司或者以其名义申请的专利和申请描述了用于封装的电泳和其他电光介质的多种技术。这种封装的介质包括多个小囊体，每一个小囊体本身包括内部相以及包围内部相的囊壁，其中所述内部相含有在流体介质中的可电泳移动的粒子。典型地，这些囊体本身保持在聚合物粘合剂中以形成位于两个电极之间的连贯层。这些专利和申请中描述的技术包括：

(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；例如参见美国专利Nos.7,002,728和7,679,814；

(b)囊体、粘合剂和封装过程；例如参见美国专利Nos.6,922,276和7,411,719；

(c)包含电光材料的薄膜和子组件；例如参见美国专利Nos.6,982,178和7,839,564；

(d)用于显示器的底板、粘结剂层和其他辅助层以及方法；例如参见美国专利Nos.7,116,318和7,535,624；

(e)色彩构成和色彩调节；例如参见美国专利Nos.6,017,584、6,664,944、6,864,875、7,075,502、7,167,155、7,667,684、7,791,789、7,956,841、8,040,594、8,054,526、8,098,418、8,213,076和8,363,299以及美国专利申请公开Nos.2004/0263947、2007/0109219、2007/0223079、2008/0023332、2008/0043318、2008/0048970、2009/0004442、2009/0225398、2010/0103502、2010/0156780、201 1/0164307、2011/0195629、2011/0310461、2012/0008188、2012/0019898、2012/0075687、2012/0081779、2012/0134009、2012/0182597、2012/0212462、2012/0157269和2012/0326957；

(f)用于驱动显示器的方法；例如参见美国专利Nos.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、7,2.59,744、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和8,314,784以及美国专利申请公开Nos.2003/0102858、2005/0122284、2005/0179642、2005/0253777、2007/0091418、2007/0103427、2008/0024429、2008/0024482、2008/0136774、2008/0150888、2008/0291129、2009/0174651、2009/0179923、2009/0195568、2009/0322721、2010/0045592、2010/0220121、2010/0220122、2010/0265561、2011/0187684、2011/0193840、2011/0193841、2011/0199671和2011/0285754(这些专利和申请在下文中被称为MEDEOD(用于驱动电光显示器的方法)申请)；

(g)显示器的应用；例如参见美国专利Nos.7,312,784和8,009,348；以及

(h)非电泳显示器，如美国专利Nos.6,241,921、6,950,220、7,420,549和8,319,759以及美国专利申请公开No.2012/0293858所描述的。

许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中包围离散的微囊体的壁可以被连续相代替，从而产生所谓的聚合物分散型的电泳显示器，其中，电泳介质包括多个离散的电泳流体的微滴和连续相的聚合物材料，并且这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的微滴可以被认定为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体膜与每个单独的微滴相关联；例如参见美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请的目的，这种聚合物分散型的电泳介质被认定为是封装的电泳介质的子类。

相关类型的电泳显示器是所谓的微单元电泳显示器。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体没有被封装在微囊体内，而是保持于载体介质(通常是聚合物薄膜)内的多个空腔内。例如参见美国专利Nos.6,672,921和6,788,449，都被转让给Sipix Imaging,Inc.。

虽然电泳介质通常是不透明的(因为，例如在许多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器)并且工作在反射模式下，许多电泳显示器可以制成在所谓的快门模式下工作，在该模式下一种显示状态大体上是不透明的而一种显示状态是透光的。例如参见美国专利Nos.5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971和6,184,856。介电泳显示器类似于电泳显示器，但是其依赖于电场强度的变化，介电泳显示器能够在类似的模式下工作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在快门模式下工作。在快门模式下工作的电光介质可以用于全彩色显示器的多层结构；在这种结构中，邻近显示器的观看表面的至少一层在快门模式下工作，以暴露或者隐藏远离观看表面的第二层。

封装的电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉积故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基片上印刷或涂布显示器的能力。(使用词语印刷意于包括印刷和涂布的所有形式，包括但不限于：诸如修补模具涂布、槽或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布，诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布，凹面涂布，浸渍涂布，喷雾涂布，弯月面涂布，旋转涂布，刷涂，气刀涂布，丝网印刷工艺，静电印刷工艺，热印刷工艺，喷墨印刷工艺，电泳沉积(参见美国专利No.7,339,715)，以及其他类似技术。)因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示器介质可以被印刷(使用多种方法)，所以显示器本身可以被廉价地制作。

前述美国专利No.6,982,178描述了装配固态电光显示器(包括封装的电泳显示器)的方法，其非常适合批量生产。实质上，该专利描述了所谓的前平面层压(FPL)，其按顺序包括：光透射导电层、与导电层电接触的固态电光介质的层、粘结剂层、和释放片。典型地，光透射导电层承载于光透射基片上，基片优选是柔性的，柔性的含义在于基片可以被手动地缠绕(比方说)直径为10英寸(254mm)的圆筒而不会永久变形。该专利和本文所使用的术语光透射意指如此指定的层透射足够的光以使得观察者能够透视那一层以观察电光介质的显示状态的改变，通常通过导电层和邻近的基片(如果存在)来观看；如果电光介质显示在非可见波长的反射率的改变，术语光透射当然应当被解释为指相关的非可见波长的透射。

使用这种前平面层压的电光显示器的组装可以通过如下来实现：将释放片从前平面层压上移除并且在有效地使粘结剂层粘合至底板的情况下使粘结剂层与底板接触，从而将粘结剂层、电光介质的层和导电层固定至底板。该过程非常适合于批量生产，因为可以典型地使用辊到辊涂布技术批量生产前平面层压并且将其切割成与特定底板结合使用所需要的任意尺寸的片。

美国专利No.7,561,324描述了所谓的双释放片，它实质上是前述美国专利No.6,982,178的前平面层压的简化版本。一种形式的双释放片包括夹在两个粘结剂层之间的固态电光介质的层，一个或两个粘结剂层被释放片覆盖。另一种形式的双释放片包括夹在两个释放片之间的固态电光介质的层。两种形式的双释放薄膜都意欲被用于与已经描述的从前平面层压组装电光显示器过程基本类似的过程，但是包括两个单独的层压板；典型地，在第一层压板中，双释放片被层压至前电极以形成前子组件，然后在第二层压板中，前子组件被层压至底板以形成最终的显示器，然而，如果需要，这两个层压板的顺序可以被反转。

美国专利No.7,839,564描述了所谓的反向前平面层压，它是前述美国专利No.6,982,178所描述的前平面层压的变形。该反向前平面层压按顺序包括：光透射保护层和光透射导电层中的至少一个、粘结剂层、固态电光介质的层、和释放片。该反向前平面层压用于形成具有在电光层和前电极或前基片之间的层压粘结剂的层的电光显示器；通常较薄的粘结剂的第二层可以存在于电光层和底板之间，也可以不在电光层和底板之间。这种电光显示器可以兼具良好的分辨率与良好的低温性能。

如上所述，大多数简单的现有技术的电泳介质实质上仅显示两个颜色。这种电泳介质或者使用在有色流体中具有第一颜色的单一类型的电泳粒子，该有色流体具有不同的第二颜色(在这种情况下，当粒子靠近显示器的观看表面时，显示第一颜色；而当粒子远离观看表面时，显示第二颜色)；或者使用在无色流体中的具有不同的第一和第二颜色的第一和第二类型的电泳粒子(在这种情况下，当第一类型的粒子靠近显示器的观看表面时，显示第一颜色；而当第二类型的粒子靠近观看表面时，显示第二颜色)。两种颜色通常为黑色和白色。如果需要全彩色显示器，滤色阵列可以被沉积在单色(黑色和白色)显示器的观看表面上。具有滤色阵列的显示器依赖于区域共享和颜色混合以产生颜色刺激。可利用的显示器区域在三个或四个原色之间共享，原色例如红/绿/蓝(RGB)或红/绿/蓝/白(RGBW)，滤光器可以以一维(条)或二维(2×2)重复模式布置。原色或超出三原色的其他选择也是本领域公知的。三个(RGB显示器的情况)或四个(RGBW显示器的情况)子像素被选择为足够小以使得，在预期的观看距离，将它们可视地混合在一起成为具有均匀的颜色刺激(‘颜色混合’)单个像素。区域共享的内在缺陷是色素一直存在，并且仅通过将潜在的单色显示器的相应像素转换成白色或黑色(打开或关闭相应的原色)来调节颜色。例如，在理想的RGBW显示器中，红、绿、蓝和白原色的每一个占据显示器区域的四分之一(四个子像素的一个)，其中白色子像素与潜在的单色显示白色一样亮，以及每一个彩色子像素不浅于单色显示白色的三分之一。显示器上示出的白色的亮度总体上不大于白色子像素的亮度的二分之一(显示器上的白色区域通过如下产生：显示每四个子像素中的那一个白色子像素，加上每一个在其颜色形式中等于白色子像素的三分之一的有色子像素，因此三个有色子像素一起的贡献不超过一个白色子像素)。通过与转换至黑色的颜色像素的区域共享，颜色的亮度和饱和度被降低。当混合黄色时，区域共享尤其成问题，因为它浅于相等亮度的任意其他颜色，并且饱和的黄色几乎和白色一样亮。将蓝色像素(显示器区域的四分之一)转换成黑色使得黄色太深。

多层堆叠的电泳显示器是本领域公知的；参见J.Heikenfeld、P.Drzaic,J-S Yeo和T.Koch于2011年在Journal of the SID第19卷第2期129-156页发表的内容。与传统的彩色印刷精确类似，在这种显示器中，环境光以减法三原色的每一个通过图像。美国专利No.6,727,873描述了一种堆叠电泳显示器，其中，在反射背景上放置三层可转换单元。类似的显示器是已知的，其中，有色粒子横向移动(参见国际申请No.WO 2008/065605)或者，有色粒子使用纵向和横向运动的组合被隔绝在微坑内。在两种情况下，每一层具有用于以逐个像素为基础聚集或分散有色粒子的电极，因此，三层中的每一个需要一薄膜晶体管(TFT)层(三个TFT层中的两个必须基本透明)和光透射反电极。这种电极的复杂配置制备昂贵，并且在当前的技术状态下，很难提供像素电极的足够透明的平面，特别是由于显示器的白色状态必须通过多个电极层来观看。多层显示器也受到视差问题的困扰，因为显示器堆叠的厚度接近或者超过像素尺寸。

美国专利公开Nos.2012/0008188和2012/0134009描述了具有单个底板的多色电泳显示器，其包括独立的可寻址的像素电极和共同的光透射前电极。在底板和前电极之间布置有多个电泳层。这些申请中所描述的显示器能够在任一像素位置显示任一原色(红、绿、蓝、青、品红、黄、白和黑)。然而，使用位于单独一组寻址电极之间的多个电泳层具有缺点。特定层中的粒子所经历的电场相比利用相同电压所寻址的单个电泳层的情况要低。此外，最靠近观看表面的电泳层中的光损耗(例如由光散射或者不需要的吸收引起的)可能影响在潜在的电泳层中形成的图像的显现。

已经尝试使用单个电泳层提供全彩色电泳显示器。例如参见美国专利申请公开No.2011/0134506。然而，在目前的技术状态下，这种显示器通常存在例如低转换速度(几秒钟长)或者高寻址电压的问题。

发明内容

本发明力图提供一种仅使用单个电泳层但是能够在显示器的显示区域的每个位置显示超过两个、优选地全部颜色的彩色显示器，以及驱动这种电泳显示器的方法。

因此，本发明提供包含流体和布置在流体中的至少第一类粒子的电泳介质，第一类粒子使得当给介质施加第一寻址脉冲时，第一类粒子在相对于电场的一个方向上移动，而当给介质施加大于第一寻址脉冲但是与第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲时，第一类粒子在相对于电场的相反方向上移动。

第一寻址脉冲和第二寻址脉冲的场强度、持续时间或者两者都彼此不同。此外，虽然第一寻址脉冲包括给介质施加第一周期长的第一电场，而第二寻址脉冲包括给介质施加第二周期长的第二电场，这不意味着第一和第二电场分别在第一和第二周期必须是恒定的，也不被理解为第一和第二电场的大小必须彼此不同或者第一和第二周期的持续时间不同。仅要求第二寻址脉冲(即，用于生成在第二周期采用的第二电场的电压对时间的积分)大于第一寻址脉冲。

本发明还提供用于驱动包含流体和布置在流体中的至少第一类粒子的电泳介质的方法，所述方法包括：

(a)给介质施加第一寻址脉冲，从而使得第一类粒子在相对于电场的第一方向上移动；以及

(b)给介质施加大于第一寻址脉冲但是与第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲，从而使得第一类粒子在相对于电场的相反方向上移动，

本发明还提供能够呈现多种不同颜色的电泳显示器，所述显示器包括具有流体和布置在流体中的多个粒子的电泳介质，所述显示器还包括布置在电泳介质的相对侧面上的第一和第二电极，其中，当将给电泳介质施加第一寻址脉冲时，粒子朝向第一电极移动，而当施加大于第一寻址脉冲但是与第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲时，粒子朝向第二电极移动。

在这种电泳显示器的一种形式中，当施加第一寻址脉冲时，粒子朝向较正的电极(more positive electrode)移动，但是当施加第二寻址脉冲时，粒子朝向较负的电极(more negative electrode)移动。在这种电泳显示器中，当不给粒子施加任何电场时，粒子通常具有负电荷。这种显示器还可以包括第二类型的粒子，第二类型的粒子的颜色与第一类型的粒子颜色不同，并且不管施加第一寻址脉冲还是第二寻址脉冲，它都朝向较负的电极移动。

为了方便，本发明的前述介质和显示器在后文被称为本发明的电荷转换粒子(charge-switching particles)或者CSP介质和显示器。

在另一方面，本发明提供了包含流体和布置在流体中的第一、第二和第三类粒子的电泳介质。第一类粒子携带一种极性的电荷，而第二和第三类粒子携带相反极性的电荷。第一、第二和第三类粒子的特性使得在第一类粒子和第二类粒子之间的粒子-粒子相互作用小于第一类粒子和第三类粒子之间的粒子-粒子相互作用。当给电泳介质施加第一寻址脉冲时，第一和第三类粒子在相对于电场的一个方向上移动，而第二类粒子在相对于电场的相反方向上移动。当给电泳介质施加大于第一寻址脉冲但是与第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲时，第一类粒子在相对于电场的所述一个方向上移动，而第二和第三类电子在相对于电场的所述相反方向上移动

在这种电泳介质中，控制第一、第二和第三类粒子之间的相互作用的一种方式是通过控制粒子上的聚合物涂布的类型、数量和厚度。例如，为了控制粒子特性以使得在第一类粒子和第二类粒子之间的粒子-粒子相互作用小于在第一类粒子和第三类粒子之间的粒子-粒子相互作用，第二类粒子可以承受聚合表面处理，而第三类粒子可以不承受聚合表面处理或者承受相比第二类粒子具有粒子的每单位面积上较低的物质覆盖度的聚合表面处理。更一般地，哈梅克常数(两个粒子之间的范德瓦尔斯相互作用的强度的量度，对势正比于哈梅克常数并且反比于两个粒子之间的距离的六次方)和/或内粒子间隔需要通过三类粒子的聚合物涂层的合宜选择来调节。

在另一方面，本发明提供了能够呈现多种不同颜色的电泳显示器，该显示器包括电泳介质和布置在电泳介质的相对侧面上的第一和第二电极。电泳介质包含流体和具有负电荷的多个第一类粒子、具有正电荷的多个第二类粒子、和具有正电荷的多个第三类粒子。在第一类粒子和第二类粒子之间的粒子对相互作用(库伦和吸引的非库伦的)小于第一类粒子和第三类粒子之间的粒子对相互作用(库伦和吸引的非库伦的)。随着第一寻址脉冲，第一和第三类粒子朝向较正的电极移动，而第二类粒子朝向较负的电极移动。然而，随着大于第一寻址脉冲的第二寻址脉冲，第一类粒子朝向较正的电极移动或者保持在较正的电极附近，而第三类粒子朝向较负的电极移动，第二类粒子保持在较负的电极附近。

由于下面将出现的原因，为了方便，本发明的这些电泳介质和显示器被称为本发明的专色(spot color)或SC介质和显示器。

在另一方面，本发明提供了包含流体和布置在流体中的第一、第二和第三类粒子的电泳介质。流体被染第一颜色。第一类粒子是光散射的，并且携带一种极性的电荷，而第二和第三类粒子是非光散射的，并且分别具有不同于第一颜色并且彼此不同的第二和第三颜色，并且携带相反极性的电荷。第一、第二和第三类粒子的性能如此以使得在第一类粒子和第二类粒子之间的粒子-粒子相互作用小于第一类粒子和第三类粒子之间的粒子-粒子相互作用。当给电泳介质施加第一寻址脉冲时，第一和第三类粒子在相对于电场的一个方向上移动，而第二类粒子在相对于电场的相反方向上移动。当给电泳介质施加大于第一寻址脉冲但是与第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲时，第一类粒子在相对于电场的所述一个方向上移动，而第二和第三类粒子在相对于电场的所述相反方向上移动。当给电泳介质施加大于第二寻址脉冲但是与第二寻址脉冲具有相同极性的第三寻址脉冲时，第一类粒子在相对于电场的所述相反方向上移动，而第二和第三类粒子继续在相对于电场的所述相反方向上移动。

本发明也提供了能够呈现多种不同颜色的电泳显示器，该显示器包含电泳介质和布置在电泳介质的相对侧面上的第一和第二电极。电泳介质包含染第一颜色的流体；具有负电荷的多个光散射的第一类粒子；具有第二颜色和正电荷的多个非光散射的第二类粒子；以及具有第三颜色和正电荷的多个非光散射的第三类粒子。在第一类粒子和第二类粒子之间的粒子对相互作用(库伦的和吸引的非库伦的，可以以上文有关本发明的SC介质和显示器所述的方式调节)小于第一类粒子和第三类之间的粒子对相互作用。当给显示器施加第一寻址脉冲时，第一和第三类粒子朝向较正的电极移动，而第二类型的颜料粒子朝向较负的电极移动。当给显示器施加大于第一寻址脉冲的第二寻址脉冲时，第一类粒子朝向较正的电极移动或者保持在较正的电极附近，并且第三类粒子朝向较负的电极移动，而第二类粒子保持在较负的电极附近。当给显示器施加大于第二寻址脉冲的第三寻址脉冲时，第一类粒子朝向较负的电极移动。

由于下文将出现的原因，为了方便，本发明的这些电泳介质和显示器在下文可以被称为本发明的全彩色(full color)或FC介质或显示器。

最后，本发明提供了电泳介质，其包含流体和布置在流体中并且当给介质施加电场时能够移动通过流体的至少一种类型的带电粒子，该介质还包含能够将较正的电荷传递给带电粒子的电荷控制辅助剂，其中，电荷控制辅助剂是羧酸的金属盐，其中，金属选自包含如下的组：锂、镁、钙、锶、铷、钡、锌、铜、锡、钛、锰、铁、钒和铝。

本发明扩展至包含本发明的电泳介质的的前平面层压、双释放片的反向前平面层压或电泳显示器。本发明的显示器可以被用于使用现有技术的电光显示器的应用领域。因此，例如，本发明可以被用于电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、移动电话、智能卡、指示牌、手表、货架标签和闪存盘。

附图说明

附图的图1是通过本发明的电泳显示器的截面示意图。

图2是具有两个未被阻挡的电极的电泳显示器的高度示意的截面图，其示出在转换过程中电泳流体内的带电粒种的位移。

图3A和3B是示出电泳介质内的电势作为在所施加电场的方向上的距离的函数的绘图。

图4是与图2类似的，具有两个未被阻挡的电极的电泳显示器的高度示意的截面图，其示出转换过程中带电粒种的位移和电化学生成离子的附加流动。

图5A和5B是带负电的电泳粒子和周围流体的截面示意图(未按比例)，并且示出关于粒子附近的电荷输运模式的假设。

图6是示出在下述某些实验中带负电白色颜料的移动的显微照片。

图7是与图2和图4类似的电泳显示器的高度示意的截面图，并且示出在转换过程中带电粒种的位移和电化学生成的离子的附加流动。

图8A和8B是本发明的封装的CSP电泳显示器的截面示意图，其示出显示器在第一和第二寻址脉冲下的多种光学状态。

图9是示出可以通过本发明的CSP电泳显示器(例如图8A和8B所示)产生的颜色的绘图。

图10A和10B是本发明的封装的SC电泳显示器的截面示意图，其示出显示器在第一和第二寻址脉冲下的多种光学状态。

图11A-11D是本发明的封装的FC电泳显示器的截面示意图，其示出显示器在第一、第二、第三和相反极性的寻址脉冲下的多种光学状态。

图12是示出添加小比例的二(叔丁基)水杨酸铝作为电荷控制剂控制本发明的电泳流体中的颜料的充电的效果的绘图；以及

图13A和13B是从本发明的某些显示器获得的颜色的L*b*绘图，如下示例2所述。

图14是示出在如下示例3中施加至本发明的显示器的驱动波形的绘图，以及所得到的L*和b*值。

图15A-15J是示出用于如下示例6中所描述的实验的各个波形的绘图。

图16A-16J是L*、a*和b*值作为分别使用图15A-15J的波形获得的时间的函数的绘图。

图17是传统L*a*b*颜色空间的a*b*平面的绘图，其示出在如下示例6所描述的实验中获得的颜色的色域。

图18和19是与图17类似的a*b*平面的绘图，但是示出分别如下文示例7和8所描述的实验中获得的颜色的色域。

图20是与图14类似的绘图，但是示出在下文示例9中施加给显示器的改进波形所获得的结果。

图21是CIE L*a*b*颜色空间的L*b*平面的图，其示出使用图20所示的改进波形所获得的改进的颜色。

图22是如下文示例9所说明的DC平衡驱动方案的示意图。

图23是示出如下文示例9所描述的简单的方波波形和所得到的脉冲电势的绘图；

图24是针对用于下文示例9中的黑色至黄色过渡的波形的电压和时间的绘图。

图25是示出在下文示例9中描述的实验中获得的最佳驱动电压的批次变化的绘图。

图26示出针对下文示例9中所使用的几个尖桩篱栅波形的电压与时间的绘图。

图27是示出使用图26所示的尖桩篱栅波形获得的白色状态的L*和b*值的绘图。

具体实施方式

如上所述，本发明提供多种类型的彩色电泳介质和显示器。然而，所有这些类型的电泳介质和显示器依赖于当介质或显示器被低寻址脉冲驱动时沿电场的一个方向移动而当介质或显示器被较高的寻址脉冲驱动时沿电场的相反方向移动的有色粒子。随着寻址脉冲的增加的有色粒子的移动方向的反转可能源于有色粒子上电荷极性的实际反转(如在本发明的CSP介质和显示器中)，或者源于在低寻址脉冲形成与第二粒子的聚集体的部分但是在高寻址脉冲从聚集体脱离的有色粒子(如在本发明的SC和FC介质和显示器中)。

应当注意，当使用减法三原色材料(即，青、品红和黄)呈现混合颜色时，不管三种有色材料是存在于电泳显示器的相同堆叠层中还是不同堆叠层中，光在通过白光反射器(如果三种材料都是光透射的)，或者通过第三后向散射材料被反射回观察者之前必须选择性地透过至少两种有色材料。第三种有色材料可以是光透射的或者光反射的，如下文更详细描述的。因此，当该减法三原色材料用于本发明的介质或显示器中时，有色材料中的至少两种必须是光透射的并且基本没有后向散射。因此，例如，为了呈现诸如红色或蓝色的颜色，意于吸收绿光的品红颜料必须在蓝光和红光被散射回观察者之前将其传播至潜在的有色材料。

在(例如)绿光将不被吸收的区域，必须将吸收绿光的品红色材料从光路移除，该光路从显示器的观看表面延伸至光被散射回观察者的位置。这种有色材料的移除可以通过如下来实现：当不希望看到有色材料时，将有色材料聚集在每个像素区域的仅一部分中(因此减小其遮盖力)，并且当希望吸收最大量的光时，使有色材料遍布在整个像素区域。在下文，空间聚集有色材料以减小其区域遮盖力被称为对材料关闭快门。在本发明的介质和显示器中，当从显示器的观看表面观察时，不是通过关闭快门将不需要的颜料粒子从光路移除，而是将不希望的颜料粒子隐藏在光散射粒子后面。

本发明的显示器可以以这种方式再现高质量彩色印刷的显现。通常使用减法原色系统中的至少三种着色剂，通常为青/品红/黄(CMY)以及可选的黑色，来实现这种高质量印刷。通常没有认识到所谓的三色CMY印刷系统实际上是四色系统，第四种颜色是基片(纸或类似物)表面提供的白色背景，着色剂被施加至基片表面并且基片表面执行将减法着色剂过滤的光反射回观察者的功能。因为在基本不透明的电泳介质中(除非被用于快门模式)不存在类似的背景颜色，所以非快门模式电泳介质应当能够调节四种颜色(白色和三原色、三原色通常为青、品红和黄，或者红、绿和蓝)。可选地，也可以包含黑色材料，但是通过青、品红和黄颜色的组合呈现黑色也是可能的。

在详细描述本发明的优选的电泳介质和显示器之前，先给定关于用于这种介质和显示器的材料以及它们的优选的制备方法的一些总体指导。

用于制备本发明的介质和显示器的材料和方法与用于制备类似的现有技术的介质和显示器的材料和方法大体类似。例如如具有相同受让人的美国专利No.6,822,782所描述的，典型的电泳介质包括流体、被布置在流体中并且当给流体施加电场时能够移动通过流体(即，平移、且并非简单地旋转)的多个电泳粒子。流体通常也包含至少一种电荷控制剂(CCA)、充电辅助剂、和聚合流变改性剂。现在来单独地描述这些不同的成分。

A：流体

流体包含在电场的影响下移动通过流体的带电电泳粒子。优选的悬浮流体具有低介电常数(大约为2)、高体积电阻率(大约为10¹⁵Ohm.cm)、低粘度(小于5mPas)、低毒性和环境冲击、低水溶度(如果使用传统的含水的封装方法，小于百万分之十(10ppm)；然而，注意这种要求对于未封装的或者某些微单元显示器可以降低)、高沸点(大于大约90℃)、以及低折射率(小于1.5)。最后一个要求起因于高折射率的散射(通常为白色)颜料的使用，其散射效率依赖于粒子和流体之间的折射率失配。

诸如饱和线性或分枝烃、硅油、卤代有机溶剂和低分子量的包含卤素的聚合物的有机溶剂是一些有用的流体。为了调节其化学和物理性能，流体可以包含单个成分或者可以是多于一个成分的混合。用于微封装方法(如果使用)的例如油溶性单体的反应物或溶剂也可以包含在流体中。

有用的有机流体包括，但不限于，饱和或非饱和烃(例如，但不限于，十二烷、十四烷、(德克萨斯州休斯顿市的Exxon的)Isopar(注册商标)系列、Norpar(注册商标)(普通石蜡液体系列)、(德克萨斯州休斯顿市的Shell的)Shell-Sol(注册商标)、和(Shell的)Sol-Trol(注册商标)的脂肪族烃、石脑油、和其他石油溶剂；硅油(例如，但不限于，八甲基环硅氧烷和更高分子量的环硅氧烷、聚(甲基苯基硅氧烷)、六甲基二硅氧烷、和聚二甲基硅氧烷；乙烯基醚，例如环己基乙烯基醚和Decave(纽约，NY，International Flavors&Fragrances,Inc.的注册商标)；芳香烃，例如甲苯；和卤代材料，其包括，但不限于，四氟二溴乙烯、四氯乙烯、三氟氯乙烯、1，2，4-三氯苯和四氯化碳以及全氟烃或部分氟化烃。

在本发明的一些电泳介质中，流体包含光吸收染料是有益的。该染料必须可溶解于或可分散于流体中，但是一般不能溶解于微囊体的其他成分中。染料材料的选择非常灵活。染料可以是纯化合物，或者染料的混合可以用于获得特定颜色，包括黑色。染料可以是荧光的，其可以形成荧光特性依赖于粒子位置的显示器。染料可以是光敏的，其在可见光或者紫外光的辐照下改变成另外的颜色或者变成无色，这提供了获得光响应的另一方式。染料也可以是通过例如热、光化学或化学扩散过程可聚合的，在边界壳内形成固态吸收聚合物。

许多染料可用于电泳介质。重要的染料特性包括耐光性、在流体中的溶解性或可分散性、颜色、和成本。染料一般从含氮的、甲亚氨、荧光母素、蒽醌、和三苯甲烷染料类选择，并且可以被化学改性以提高其在流体中的溶解性并减小其被粒子表面的吸附。

B：电泳粒子

用于本发明的介质和显示器中的电泳粒子优选地为白色、黑色、黄色、品红色、青色、红色、绿色或蓝色，但是也可以使用其他(专用)颜色。这种粒子的选择非常灵活。为了本发明的目的，电泳粒子是不溶解于流体中并且带电或者能够获取电荷(即，具有或者能够获取电泳迁移率)的任意的粒子。在一些情况下，这种迁移率为零或者接近零(即，粒子不会移动)。粒子可以是，例如，非衍生的颜料或者已染色的(已色淀的)颜料、或者任意其他带电的或者能够获取电荷的成分。针对电泳粒子通常需要考虑的是其光学特性、电特性、和表面化学。粒子可以是有机或无机化合物，并且它们可以吸收光或者散射光，即，用于本发明的粒子可以包括散射颜料、吸收颜料和发光粒子。粒子可以是反向反射的或者它们可以是电致发光的，例如硫化锌粒子，或者它们可以是光致发光的。

电泳粒子可以具有任意的形状，即，球形、类平板形或针形。散射粒子通常具有高折射率、高散射系数、和低吸收系数，并且可以由例如金红石(二氧化钛)、锐钛矿(二氧化钛)、硫酸钡、氧化锆、高岭土、或氧化锌等无机材料构成。其他粒子是吸收性的，例如诸如用于油漆或油墨中的炭黑或有色的有机或无机颜料。也可以应用反射材料，例如金属粒子。有益的粒子直径可以在从10nm直到约10μm的范围内，但是针对光散射粒子，粒子直径不小于大约200nm是优选的。

用于电泳粒子的有用的原始颜料包括，但不限于，PbCrO₄、青蓝GT55-3295(新泽西韦恩的美国Cyanamide公司)、Cibacron黑BG(特拉华州纽波特的Ciba公司)、CibacronTurquoise蓝G(Ciba)、Cibalon黑BGL(Ciba)、Orasol黑BRG(Ciba)、Orasol黑RBL(Ciba)、Acetamine黑、CBS(特拉华州威明顿市的E.I.du Pont de Nemours and Company公司，下文简称杜邦)、Crocein Scarlet N Ex(杜邦)(27290)、纤维黑VF(杜邦)(30235)、Luxol快速黑L(杜邦)(Solv.黑17)、Nirosine基础No.424(杜邦)(50415B)、油墨黑BG(杜邦)(Solv.黑16)、Rotalin黑RM(杜邦)、Sevron亮红3B(杜邦)；基础黑DSC(Dye Specialties公司)、Hectolene黑(Dye Specialties公司)、Azosol亮蓝B(新泽西韦恩的染料和化学部门GAF)(Solv.蓝9)、Azosol亮绿BA(GAF)(Solv.绿2)、Azosol快速亮红B(GAF)、Azosol快速橙RAConc.(GAF)(Solv.橙20)、Azosol快速黄GRA Conc.(GAF)(13900A)、基础黑KMPA(GAF)、Benzofix黑CW-CF(GAF)(35435)、Cellitazol BNFV Ex Soluble CF(GAF)(Disp.黑9)、Celliton快速蓝AF Ex Conc(GAF)(Disp.蓝9)、青黑IA(GAF)(基础黑3)、双胺黑CAP ExConc(GAF)(30235)、钻石黑EAN Hi Con.CF(GAF)(15710)、钻石黑PBBA Ex(GAF)(16505)；直接深黑EA Ex CF(GAF)(30235)、Hansa黄G(GAF)(11680)；Indanthrene黑BBK Powd.(GAF)(59850)、Indocarbon CLGS Conc.CF(GAF)(53295)、Katigen深黑NND Hi Conc.CF(GAF)(15711)、Rapidogen黑3G(GAF)(偶氮黑4)；砜蓝青黑BA-CF(GAF)(26370)、Zambezi黑VD ExConc.(GAF)(30015)；Rubanox红CP-1495(俄亥俄州克利夫兰的Sherwin-Williams公司)(15630)；Raven 11(亚特兰大的Columbian Carbon公司)、(粒子尺寸大约25μm的炭黑聚集体)、Statex B-12(Columbian Carbon公司)(平均粒子尺寸为33μm的炉黑)、绿223和425(俄亥俄州辛辛那提的Shepherd Color公司，45246)；黑1、1G和430(Shepherd)；黄14(Shepherd)；Krolor黄KO-788-D(安大略北约克的Dominion Colour公司；KROLOR是注册商标)；红合成930和944(阿拉巴马州Green Pond的Alabama Pigment公司，35074)，Krolor橙KO-786-D和KO-906-D(Dominion Colour公司)；绿GX(Bayer)；绿56(Bayer)；淡蓝ZR(Bayer)；快速黑100(Bayer)；Bayferrox 130M(Bayer，BAYFERROX是注册商标)；黑444(Shepherd)；淡蓝100(Bayer)；淡蓝16(Bayer)；黄6000(韩国429-450京畿道始兴贞陵洞1236-1的First Color有限公司)、蓝214和385(Shepherd)；蓝紫92(Shepherd)；和铬绿。

电泳粒子也可以包含已色淀的、或已染色的颜料。已色淀的颜料是在其上沉淀有染料或被染色的粒子。色淀染料是易溶性阴离子染料的金属盐。这些是包含一个或多个磺酸或羧酸基的含氮的三苯甲烷或蒽醌结构的染料。它们通常通过钙、钡或铝盐沉淀在基片上。典型的示例是孔雀蓝色淀染料(CI颜料蓝24)和波斯橙(CI酸性橙7色淀染料)、黑M墨粉(GAF)(沉淀在色淀染料上的炭黑和黑色染料的混合物)。

优选地，减法三原色(黄、品红和青)的颜料具有高消光系数和足够小的粒子尺寸，以使得入射光基本上不会散射。

本发明的特别优选的原始颜料粒子是美国专利No.8,270,064所描述的黑色尖晶石；二氧化钛，优选地具有二氧化硅、氧化铝或氧化锆涂层；红：颜料红112、颜料红179、颜料红188和颜料红254；绿：颜料绿7；蓝：颜料蓝紫23；黄：颜料黄74、颜料黄120、颜料黄138、颜料黄139、颜料黄151、颜料黄155、和颜料黄180；品红：颜料蓝紫19、颜料红52:2和颜料红122；青：颜料蓝15:2、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4和颜料蓝15:6。

可能相关的另外的颜料特性是粒子尺寸分布和耐光度。本发明可以使用复合粒子(即，包含较小的颜料粒子或染料的聚合粒子)。颜料可以如下述地被表面功能化，或者可以没有功能化地被使用。

众所周知，可以通过将不同材料吸附在粒子的表面，或者将不同材料化学束缚在这些表面改变电泳粒子的物理特性和表面性能；参见美国专利No.6,822,782，特别是第4列第27行到第5列第32行。该相同的美国专利表明应当被沉淀的聚合物具有最佳量(在改性粒子中聚合物的比例太大引起粒子的电泳迁移率的不期望的减小)并且用于形成粒子涂层的聚合物的结构是重要的。

C：电荷控制剂

本发明的电泳介质通常包含电荷控制剂(CCA)，并且可以包含电荷导向剂。这些电泳介质成分典型地包含低分子量表面活性剂、聚合剂、或者一种或多种成分的混合，并且用于稳定或者相反地改变电泳粒子上的电荷的符号和/或大小。CCA典型地是包含离子或其他极性基团(下文被称为头基)的分子。正或负离子头基中至少之一优选地连接至非极性链(典型地为烃链)，非极性链在下文被称为尾基。人们认为，CCA在内部相内形成反胶束并且它是带电反胶束的一小部分，在通常用作电泳流体的非常非极性的流体内产生导电性。

反胶束包含高极性核(典型地包含水)，其尺寸从1nm变化至几十纳米(并且可以具有球形、圆柱形、或其他几何形状)，该高极性核被CCA分子的非极性尾基包围。反胶束已经被广泛地研究，特别在诸如油/水/表面活性剂混合物的三元混合物中。一个示例是例如Fayer等人于2009年在J.Chem.Phys.的第131期第14704页描述的异辛烷/水/AOT混合物。在电泳介质中，三相可以被典型地区分：固态粒子具有表面、高极性相以极小微滴(反胶束)的形式分布、而连续相包含流体。当施加电场时，带电粒子和带电反胶束都可以移动通过流体，因此存在通过流体的用于导电的两个平行通道(流体本身典型地具有极小的电导率)。

CCA的极性核被认为通过表面的吸附影响表面上的电荷。在电泳显示器中，这种吸附可以在电泳粒子的表面上，或者在微囊体的内壁(或者其他固态相，例如微单元的壁)上，以形成与反胶束类似的结构，这些结构在下文被称为半胶束。当离子对中的一个离子相比另一个(例如通过共价键)更强地连接至表面，半胶束和非束缚的反胶束之间的离子交换会引起电荷分离，其中，较强束缚的离子与粒子保持关联，而较弱束缚的离子被融入自由的反胶束的核内。

形成CCA的头基的离子材料可以在粒子(或其他)表面处诱导离子对形成也是可能的。因此，CCA可以执行两个基本功能：在表面处的电荷生成以及从表面的电荷分离。电荷生成可能源于存在于CCA分子中或者融入反胶束核或流体中的一部分和粒子表面之间的酸碱或离子交换反应。因此，有用的CCA材料是能够参与这种反应，或者现有技术已知的任意其它充电反应的材料。

用于本发明的介质的非限制类的电荷控制剂包括有机硫酸盐或磺酸盐、金属皂、嵌段或梳状共聚物、有机酰胺、有机两性离子、以及有机磷酸盐和磷酸酯。有用的有机硫酸盐和磺酸盐包括，但不限于，二(2-乙基己基)磺基琥珀酸酯钠、十二烷基苯磺酸钙、石油磺酸钙、中性或碱性二壬基萘磺酸钡、中性或碱性二壬基萘磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠盐、以及十二烷基硫酸铵。有用的金属皂包括，但不限于，碱性或中性磺化环烷酸钡、磺化环烷酸钙、钴、钙、铜、锰、镁、镍、锌、铝、和铁的羧酸(例如环烷酸、辛酸、油酸、软质酸、硬脂酸和十四酸等)的盐。有用的嵌段或梳状共聚物包括，但不限于，(A)用甲基对甲苯磺酸盐季胺化的2-(N,N-二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯的聚合物和(B)聚(2-乙基己基甲基丙烯酸盐)的AB双嵌段共聚物、和悬吊在聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)的油溶性的锚定基团上、具有聚(12-羧基硬脂酸)的油溶性尾部并且分子量大约为1800的梳状接枝共聚物。有用的有机酰胺/有机胺类包括，但不限于，聚异丁烯琥珀酰亚胺，例如OLOA371或1200(可从德克萨斯州休斯顿的Chevron Oronite公司获得)、或者Solsperse 17000(可从俄亥俄州威克利夫的Lubrizol获得的；Solsperse是注册商标)，和N-乙烯吡咯烷酮聚合物。有用的有机两性离子包括，但不限于，卵磷脂。有用的有机磷酸盐和磷酸酯包括，但不限于，具有饱和和非饱和酸取代基的单和双甘油酯磷酸钠盐。有用的CCA尾基包括烯烃聚合物，例如分子量在200-10,000范围内的聚(异丁烯)。头基可以是磺酸、磷酸、或羧酸或酰胺，或者可替代地氨基，例如第一、第二、第三或第四铵基。

本发明的介质所使用的电荷辅助剂将偏置电泳粒子表面上的电荷，如下文更详细描述的。这种电荷辅助剂可以是Bronsted或Lewis酸或碱。

可以添加粒子分散稳定剂以防止粒子絮凝或者附着于囊体或其他壁或表面。对于用作电泳显示器中的流体的典型的高电阻率液体，可以使用无水的表面活性剂。这些包括，但不限于，乙二醇醚、炔属乙二醇、烷醇酰胺、山梨醇衍生物、烷基胺、季胺、咪唑啉、二烷基氧化物、以及磺基琥珀酸酯。

D：聚合添加剂

如美国专利No.7,170,670所述的，电泳介质的双稳性可以通过使流体包含平均分子量超过大约20,000的聚合物来提高，该聚合物在电泳粒子上是基本不吸收的；为此，聚(异丁烯)是优选的聚合物。

此外，如例如美国专利No.6,693,620中所描述的，表面具有固定电荷的粒子在周围的流体中建立相反电荷的双电层。CCA的离子头基可以是与电泳粒子表面上的带电基团成离子对，形成固定或部分固定的带电粒种的层。在该层之外是包含带电(反)胶束的扩散层，其包含流体中的CCA分子。在传统的DC电泳中，所施加的电场为固定的表面电荷施加一个力并且为移动的反电荷施加相反的力，以使得在扩散层内发生滑动并且粒子相对于流体移动。滑动平面处的电势被称为界达(zeta)电势。

流体中的带电粒子的电泳运动在关于胶体科学的多数教科书中都有介绍。参见，例如，Hiemenz,P.C.和Rajagopalan,R.的Principles of Colloid and SurfaceChemistry第三版(Marcel Dekker,NY,1997)。在电泳显示器的感兴趣系统中，介电常数通常较低(在2-10的范围内)，并且离子的数量较少。在这种情况下，适用如下公式：

其中，ζ是界达电势；q是粒子上的静电荷；ε₀是真空介电常数；ε_r是介电常数；以及a是粒子半径。注意粒子的界达电势为～50mV，半径为～150nm，因此在介电常数为2的介质中静电荷仅大约10个电荷单位。

这总结了电泳介质和显示器的组成的一般讨论。现在将参照附图描述本发明的优选电泳介质和显示器。

附图的图1是本发明的包含封装电泳介质的电泳显示器(总体标识为100)的截面示意图；美国专利No.6,982,178描述了这种显示器及其制造方法。显示器100包括光透射基片102，典型地为透明塑料薄膜，例如厚度为大约25到200μm的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)的薄片。虽然图1未示出，基片102(如图1所示，其上表面形成显示器的观看表面)可以包括一个或多个附加层，例如吸收紫外辐射的保护层、防止氧气或水分进入显示器的阻挡层、以及提高显示器的光学特性的抗反射涂层。

基片102载有用作显示器的前电极的薄的光透射导电层104。层104可以包括导电材料的连续涂层，所述导电材料在可见光谱范围内具有电磁辐射的最小本征吸收，例如氧化铟锡(ITO)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)、石墨烯等，或者层104可以是例如银(例如以纳米线或印制网格的形式)或碳(例如以纳米管的形式)等材料的不连续层，其吸收或反射可见光并且以一定的表面覆盖度存在以使得层作为整体是有效透明的。

电泳介质的层(总体标识为108)通过可选的聚合物的一层或多层106与导电层104电接触，如下文更详细描述的。电泳介质108被示出为包含多个微囊体的封装的电泳介质。微囊体可以保持在聚合物粘合剂内。当在层108上施加电场时，其中带负电的粒子朝向正电极移动，而带正电的粒子朝向负电极移动，因此，对于通过基片102观看显示器的观察者来说，层108改变了颜色。

虽然显示器100被示出具有封装的电泳层108，但这不是本发明的必要特征。层108可以被封装或者包含密封的或者未密封的微单元或微杯，或者可以是未封装的。当层未被封装时，电泳内部相(电泳粒子和流体)可以位于两个平面电极之间，两个平面电极中至少一个是光透射的。可以通过使用隔离件控制电极之间的间隔，隔离件可以是肋条或珠子的形式。可替代地，可以通过使用包含内部相的微囊体控制间隔；内部相可以位于囊体的内部和外部。微囊体内部和外部的内部相并非必须相同，但是在某些情况下这是优选的。例如，如果包含与囊体外部的内部相相同的内部相的囊体被用作隔离片，那么显示器的观察者不容易辨别隔离片的存在(因为，内部相和外部的内部相将转换成至少大致相同的颜色)。

如美国专利Nos.6,982,178和7,012,735所述，显示器100还包括覆盖电泳层108的层压粘结剂的层110。层压粘结剂使得通过结合两个子组件构造电光显示器成为可能，两个子组件即底板118和前面板116，底板118包括像素电极的阵列112和连接至像素电极以驱动电路的合适配置的导体114，而前面板116包括承载透明电极104的基片102、电泳层108、层压粘结剂110和例如聚合物的一层或多层106的可选择的附加组件。为了形成最终的显示器，前面板116通过层压粘结剂110被层压至底板118。层压粘结剂可以被热固化或者被光化辐射固化(例如，通过UV固化)，或者可以是未固化的。

因为层压粘结剂110在从底板电极112到前电极104的电路经中，所以其电特性必须被仔细设计。如美国专利No.7,012,735所述的，除了聚合物材料，层压粘结剂可以包含离子掺杂剂，离子掺杂剂可以是选自如下的添加剂：盐、聚电解质、聚合物电解质、固态电解质、导电金属粉末、铁磁流体、非反应性溶剂、导电有机化合物、及其组合。本发明的封装电泳解质的体积电阻率典型地大约10¹⁰Ohm.cm，其他电光介质的电阻率通常具有同一量级。因此，层压粘结剂的体积电阻率在典型地大约20℃的显示器的操作温度下通常大约10⁸到10¹²Ohm.cm。

聚合物层106可以是层压粘结剂层，其特性与层压粘结剂层110的特性相似(参见例如美国专利No.7,839,564)，不过因为聚合物层106邻近未像素化的光透射公共电极104，其电导率可以高于层压粘结剂层110的电导率，层压粘结剂层110邻近像素化的底板电极112并且不能如此导电以产生如下效果：即当显示器转换过程中底板电极和它的邻近电极保持在不同的电势时，产生从一个底板电极流到它的邻近电极的明显的电流。当聚合物层106是层压粘结剂时，它可以用于在前面板的制造期间将电泳层108粘附至前电极104，如前述美国专利No.6,982,178所详细描述的。

图2示意性地示出带电材料的流动，其可以响应于通过电极202和204施加的电场发生在包含在单元(总体标识为200)中的本发明的电泳介质内。电泳流体中的可移动的带电粒种大体被示出为带电粒子P+和P-以及带电(反)胶束RM+和RM-。当施加电场时，带电粒种移动，并且当它们移动时，屏蔽单元内部的场。如果电极被阻挡(即，电极不允许电化学电流通过)，带电粒种在电极界面处积聚直到在电极之间的中间点处的场下降为零。该极化过程可以被认为是借由通过电泳内部相的传导的界面电容的充电(虽然，本领域技术人员可以理解，情况比所提出的基本状况更复杂，因为中性反胶束分解成带电胶束将引起内部相内的电荷生成)。

具有受阻电极的例如图2所示的配置中的带电粒种的移动可以使用偏微分方程的泊松-能斯特-普朗克(Poisson-Nernst-Planck)系统来模拟。使用Butler-Volmer-Frumkin方程，电极处的电化学反应的影响可以被考虑进这种模型。图3A和3B示出这种模拟的结果，并且将分隔两个电极的电泳内部相内的电势示出为与第一电极的距离的函数。图3A示出电极被阻挡的情况下该电势随时间的演化；在电极界面处出现大的电势降，而在单元的中心处的电势梯度变为零。因此，在单元被极化之后，电泳粒子(和反胶束)的净流随着漂移和热扩散彼此平衡而停止。注意，如果在完成极化之后，电极都与大地连接(或者连接至共同的电势)，内部相将经历与初始施加的电场相等和相反的电场。这将引起介质上的任意影像的擦除(所谓的反弹(kick-back)问题)。

图3B示出可以在电极界面处发生电化学反应(电荷注入)的情况。在这种情况下，初始极化之后，电极附近的电场变得足够高以使得电子在内部相中的分子和电极之间在两个方向上转移。材料在阳极处被氧化并且在阴极处被还原。假设电极附近有氧化-还原材料的充足供应，稳态电流在单元200内流动(并且单元的中心处的电势梯度非零)。

图4是与图2类似的截面示意图，但是其示出在电极界面发生电化学反应的情况(刚参照图3B讨论)。在图4中示出单极性电化学电流；即在一个电极生成离子并在另一个电极消耗。因此，在阳极204，粒种A失去电子而形成质子，质子如箭头206所示的通过内部相移动至阴极202，并在阴极202还原成中性氢粒种(如图4被示为H，可以是氢气)。

人们认为(虽然本发明没有以任何方式被这种观点限制)，发生在本发明的电泳介质中的电化学反应之一是水电解，在纯水中，水在阳极发生氧化而产生质子，因此：

阳极(氧化)：H₂O→1/2O₂+2H⁺+2e^- (2)

在阴极，质子被还原而产生氢(或其他氢根产物)：

阴极(还原)：2H⁺+2e^-→H₂ (3)

这些电化学反应的净效应是将质子从阳极转移至阴极，同时消耗水，如图4的粗体箭头206所示。注意质子的单极性(一个方向)转移在与带负电的反胶束和颜料的行进的相反方向上。

如上所述，本发明提供了包含流体和布置在流体中的至少第一类粒子的电泳介质，第一类粒子使得当第一电场被施加至介质第一周期，由此给介质施加第一寻址脉冲时，第一类粒子在相对于电场的一个方向上移动，但是当与第一电场具有相同极性的第二电场被施加至介质第二周期，由此给介质施加大于第一寻址脉冲的第二寻址脉冲时，第一类粒子在相对于电场的相反方向上移动。为了对本发明更好地理解，如下假设颜料粒子如何随着第一寻址脉冲在第一方向上移动(即，表现为如同粒子携带负电荷)而随着更高的第二寻址脉冲在第二方向上移动(即，表现为如同粒子携带正电荷)，但是本发明不以任何方式限定于该假设。

图5A示出带负电的粒子500，其具有四个电荷单元的静电荷，在没有电化学电流时，粒子500本应在图5A的虚线箭头的方向上移动。吸附在粒子500上的是高介电常数的半胶束材料的层502。(图5A和5B没有按比例绘出，并且粒子和吸附层的形状以同心椭圆的理想形式示出。实际上，吸附层很可能被极化，并且可能实际上不是连续层，或不具有恒定厚度。

层502的材料很可能与反胶束的核材料具有类似的组成，并且包含水。四个表面束缚(或者表面吸附)的负电荷504被示出，包含在高介电常数的层502内。这四个电荷的反离子形成非连接的、胶束扩散层(未示出)，其可以在与粒子在电场中移动的方向相反的方向上移动，因为这些电荷位于围绕粒子的液动滑动包络之外。这是针对包含反胶束带电粒种的低介电常数的悬浮液体中的电泳运动的正常状态。

如图5B所示，当主要由反胶束携带的电流流过内部相时，情况被认为是不同的。该电流可以源于在电极处的电化学反应或者源于电荷从邻接内部相的层的位移。电流可以被认为是主要由一种符号的电荷载体携带；这可以源于特定的电化学反应(如上所述)或者源于相反极性的电荷载体的不同迁移率。在图5B中，假设电荷载体主要带正电，如针对在中性或酸性pH的水的电解的情况。

如前述，高非极性流体内的传导很有可能被带电反胶束或带电电泳粒子调节。因此，任何电化学生成的质子(或其他离子)有可能通过流体被运送到胶束核内或者被吸附在电泳粒子上。在图5B中，带正电的反胶束506被示出正在接近粒子500，并且在内部相的极化过程中，带正电的反胶束506在与粒子500的行进方向相反的方向上行进。接近大得多的粒子的反胶束可以行进经过粒子而没有相互作用，或者可以被包含至围绕带正电粒子的双电层。双电层包括具有增大的反离子浓度的电荷扩散层和粒子上的半胶束表面吸附涂层；在后一种情况下，反胶束电荷将在滑动包络内与粒子关联，如上所述，滑动包络限定粒子的界达电势。因此，当带正电离子的电化学电流流动时，假定带负电的粒子可以朝向更正的电荷偏置，这归因于在粒子表面处的由于离子(例如图5B中的离子508)通过流体至胶束核内的传输所驱动的离子交换的类型。还假定反胶束可能从粒子发出，如图5B的反胶束510所示。粒子上的静电荷因此是电化学电流的大小和靠近粒子表面的正电荷的滞留时间的函数。该滞留时间很有可能被粒子尺寸、其表面化学和流体中的胶束以及吸附在粒子表面上的半胶束的化学性质影响。

图6是示出意欲通过追踪粒子运动来证明上述假定的一个实验的结果的显微照片。图6示出布置在玻璃表面上，分隔25μm空隙的叉指式电极。单元被构造为具有作为一个边界的叉指式电极和作为第二边界的一片扁平玻璃。在两个边界之间放置内部相，内部相包含流体(Isopar V)、CCA(Solsperse 17000)和多个白色(光散射)聚合物涂布的二氧化钛粒子，聚合物涂布的二氧化钛粒子承载负电荷并且具有大约-40mV的界达电势；聚合物涂布的二氧化钛大致如美国专利No.6,822,782的示例28所述的来制备。当一个电极接地而它的邻近电极为+40V时，白色粒子在较正(morepositive)的电极聚集。随着电压的增加(以及电流相应地增加)，白色粒子朝向不那么正的电极移动，直到在+160V，大多数白色粒子在较负的电极周围聚集。由于所使用的实验单元的厚度，用于该实验的电压远大于市售的电泳显示器所需要的电压，市售的电泳显示器使用薄得多的电泳介质层。

图7是体现上述原则的与图4类似的电泳显示器(总体标识为700)的截面示意图。电泳介质层706被夹在聚合层压粘结剂层708和710之间；如果(封装的)内部相流体被直接涂布在电极704和712之一上，那么仅需要使用单个层压粘结剂层。流动通过设备的电化学电流用粗体箭头示出。如上所述，层压粘结剂可以掺杂可移动离子粒种，并且在阳极712和阴极704之间流动的(单极性)电流并非必须由共同的离子携带。因此，阳离子粒种B+被示出跨越层压粘结剂层710和电泳层706之间的边界，其中，B+可能是质子或其他正离子。类似地，粒子C+被示出为跨越电泳层706和层压粘结剂层708之间的边界。此外，C+可以是质子或其他阳离子。在阴极704本身，质子被示出为还原，但是这不是本发明的必要特征。

如上所述，在本发明中，设备中流动的电流的起源不一定是电化学的；假如这种位移电流是单极性的，包含离子B+和C+的流动的位移电流足以引起带负电粒子的反方向运动。上述论证中假设电化学电流或位移电流在带正电的离子中是单极性的，并因此引起带负电粒子的方向反转，该论证也适用于的带负电离子的单极性电化学电流，在这种情况下，反转方向的是带正电的粒子。然而实际上已经发现，引导带负电粒子的方向反转较为容易。

此外，电流的单极性质不是本发明的要求，虽然如果假设单极电流，所观察的现象(例如，图6所记录的行为)很容易被理解。

现在将更详细地描述本发明的电泳介质和显示器的各个实施例以及它们形成彩色图像的用途。在这些实施例中，使用如下的一般转换机制：

(A)传统的电泳运动，其中，具有(表面束缚的或者吸附的)相关电荷的粒子在电场中移动；

(B)传统的竞赛粒子，其中，具有较高界达电势的粒子比具有较低界达电势的粒子移动的更快(例如在美国专利No.8,441,714和其引用的较早的专利中所描述的)

(C)反号的粒子之间的库伦聚集，以使得聚集体在没有电化学(或位移)电流时根据其净电荷在电场内移动，但是其中，通过借助电化学(或位移)电流调节至少一个粒子上的电荷来分离聚集体；

(D)由于电化学(或位移)电流，至少一类粒子的运动方向反转。

使用如下至少四种不同方法中的任意一种或多种，用于驱动本发明的显示器的波形可以调节提供给显示器的电脉冲：

(i)脉宽调制，其中，特定电压脉冲的持续时间改变；

(ii)占空比调制，其中，提供其占空比随着所期望的脉冲改变的脉冲序列；

(iii)电压调制，其中，所提供的电压随着所期望的脉冲改变；以及(iv)施加至AC波形的DC电压偏移(DC电压偏移本身具有零脉冲)

根据预期应用和所使用的显示器的具体形式选择使用哪种方法。如上所述，本文的术语脉冲用于表示在介质或显示器被寻址的过程中所施加的电压对时间的积分。同样如上所述，针对(典型地带负电的)一类粒子的方向改变或者库伦聚集体的分解，需要一定的电化学或位移电流，因此当给显示器的介质施加高脉冲时，寻址电压必须足以提供这种电流。较低的脉冲可以通过较低的寻址电压或者通过在同一较高电压减少寻址时间来提供。如上所述，存在这样的极化相，在其期间电化学电流不处于其最大值，并且粒子根据它们的原电荷(即给介质或显示器施加任何寻址电压之前承载的电荷)移动。因此，对于例如极化电泳介质但是不引起高稳态电流的持续时间，高电压处的低脉冲寻址是理想的。

图8A和8B是示意性截面，其示出单个微囊体800(可以可替代地使用密封或未密封的微单元或者其他类似的外壳)的多种可能状态，其包含被黄色染料(可以用不带电的黄色粒子代替黄色染料)染色的流体806。布置在流体806中的是带正电的光透射品红粒子802和带负电的白色粒子804。如图8A和8B所示，在微囊体800的上侧是大致透明的前电极810，其上表面(如所示的)形成显示器的观看表面，而在微囊体800的相对侧是像素电极或后电极812。在图8A和8B中，以及在后面的类似的附图中，假设前电极810保持在地电势(但是这不是本发明的必要特征，在一些情况下需要该电极的电势的变化，例如为了提供更高的电场)，以及微囊体800上的电场可以通过改变后电极812的电压来控制。

图8A示出微囊体800被低脉冲驱动时的两种可能的状态。在这种低脉冲下，粒子802和804经历传统的电泳运动。如图8A的左手边所示，当后电极812处在正电压时，白色粒子804朝向后电极812移动，而品红粒子802位于前电极810附近，因此，微囊体800显示在白色背景观看下的红色，红色由品红粒子和黄色染料的组合产生，而白色背景由白色粒子提供。如图8A的右手边所示，当后电极812处在负电压时，白色粒子804靠近前电极810移动，并且微囊体800显示白色(黄色流体806和品红色粒子802都被白色粒子804掩盖)。

图8B示出微囊体800被高脉冲驱动时的两种可能的状态。在这种高脉冲下，品红色粒子802继续经历传统的电泳运动。然而，白色粒子804经历电荷反转并且表现地如同它们带正电。因此，如图8B的左手边所示，当后电极812在正电压时，品红色粒子802位于前电极810附近，而白色粒子804也朝向前电极移动并且被布置为直接沉积在品红色粒子下方，因此微囊体800显示品红颜色(从观看表面通过品红粒子802的光从白色粒子804反射返回，通过品红色粒子802并且向外通过观看表面；白色粒子804掩盖黄色流体806)。如图8B的右手边所示，当后电极812在负电压时，白色粒子804朝向后电极812移动并且布置在品红粒子802上方，因此微囊体显示黄色(从观看表面传来的光被黄色流体806过滤并且从白色粒子804反射返回，通过黄色流体806并且向外通过观看表面；白色粒子804掩盖品红色粒子802)。因此，在低寻址脉冲产生互补颜色对白/红，而在高寻址脉冲产生颜色对黄/品红。

明显地，有色粒子和染料的其他组合也可以代替图8A和8B所使用的白色和品红色粒子，以及黄色染料。本发明的特别优选的实施例是其中一种染料或粒子具有加法三原色之一，而另一种是互补的减法三原色。因此，例如，染料可以是青色而两种粒子是白色和红色。这种组合所提供的四种状态是白色和黑色(在低脉冲驱动)和红色和青色(在高脉冲驱动)。类似地，染料和粒子的绿/品红和蓝/黄组合可以与白色粒子一起使用。

图9、10A和10B示出本发明的另一实施例，其意于提供黑色、白色和一个专色。期望在这种显示器中能够提供白色和黑色之间、白色和专色之间、以及黑色和专色之间的中间灰度。图10A和10B示出其中的专色是黄色的显示器。

图9是示出从这种类型的显示器可获得的CIE L*(亮度)和CIE C*(色度)值的曲线图。显示器可以被写入黑色、白色、或专色(假设黄色)，并且可以获得灰色(箭头904)、黑色/黄色(箭头906)和白色/黄色(箭头902)的中间状态。对于例如具有除了黑色和白色之外的专(高亮)色的电子书阅读器的应用，能够获得这些中间状态对于文本和图像呈现是重要的。

图10A和10B示意性地示出本发明的显示器的多种可能的状态。该显示器包含微囊体1000，微囊体1000具有接地的前电极1010(如所示的，其上表面提供显示器的观看表面)和后电极1012。所有这些整数与图8A和8B中的相应的整数实质上相同。然而，微囊体1000内的流体未被染色，但是其中布置有三类粒子，即带正电的黑色粒子1008、带正电的有色粒子1002(被示出为黄色)和带负电的白色粒子1004。黄色粒子1002是光透射的并且优选地基本无散射。粒子1002、1004和1008上所示出的电荷分别被标识为+2、-3和+8，但是这些仅仅为了示出的目的并且不限制本发明的范围。

黑色粒子1008承载聚合物涂层(如图10A和10B中的粗体轮廓所示)。黄色粒子1002不承载聚合物涂层，或者相比黑色粒子1008，黄色粒子1002承载的聚合物涂层在粒子的每单位面积上的覆盖度较低，以及白色粒子1004也不承载聚合物涂层，或者相比黑色粒子1008，白色粒子1004承载的聚合物涂层在粒子的每单位面积上的覆盖度较低。黑色粒子1008上的聚合物涂层确保在黑色粒子1008和白色粒子1004之间保持间隔，以使得粒子1004和1008之间形成的任何库伦聚集体足够弱以能够通过低寻址脉冲分离。另一方面，黄色粒子1002和白色粒子1004上不存在聚合物或者存在最少量的聚合物能够使这两种类型的粒子之间更强地聚集以使得该聚集体不能通过低寻址脉冲分离，但是可以通过高寻址脉冲分离，如下文更详细描述的。

更一般地，哈梅克(Hamaker)常数(两个粒子之间的范德瓦尔斯相互作用强度的量度，对势正比于哈梅克常数并且反比于两个粒子之间的距离的六次方)和/或粒子间的间隔需要通过聚合物涂层的合宜选择来调节以使得粒子对相互作用(库伦的和吸引的非库伦的)在白色粒子和黑色粒子之间小于在白色粒子和黄色粒子之间。

这些粒子间相互作用的效果是：在没有寻址脉冲，或者存在低寻址脉冲时，在黄色粒子1002和白色粒子1004之间形成库伦聚集体，这两种粒子作为带弱负电的单元共同行进。因此，当没有电化学或位移离子电流时，微囊体1000内的内部相流体表现得如同它包含正的黑色粒子和负的黄色粒子。另一方面，如上所述，在高脉冲驱动条件下，白色粒子1004和(可能的)黄色粒子1002通过电化学生成或位移生成的正离子的流动移动至较正的带电状态，而在白色和黄色粒子之间形成的库伦聚集体的强度变弱。电场现在足以分离两种类型的粒子，从而黄色粒子1002现在与黑色粒子1008一起朝向较负的电极移动，而白色粒子1004(虽然相比不存在通过内部相的电流时带更弱的负电)仍然朝向较正的电极迁移。

图10A和10B示出这些变化的效果。图10A的左手边示出在低脉冲驱动条件下并且其后电极1012相对于前电极1010为正的微囊体1000。黑色粒子1008迁移至前电极1010，而白色粒子/黄色粒子聚集体(其在低脉冲驱动下保持完好)迁移至后电极1012。黑色粒子掩盖白色和黄色粒子，因此微囊体示出黑颜色。图10A的右手边示出在低脉冲驱动条件下并且其后电极1012相对于前电极1010为负的微囊体1000。黑色粒子1008迁移至后电极1010，而白色粒子/黄色粒子聚集体迁移至前电极1010。因此微囊体1000显示黄颜色。

另一方面，图10B的左手边示出在高脉冲驱动条件下并且其后电极1012相对于前电极1010为正的微囊体1000。高脉冲驱动条件破坏白色粒子/黄色粒子聚集体，因此白色、黄色和黑色粒子全部彼此独立地移动。相应地，黑色和黄色粒子移动靠近前电极1010，而白色粒子移动靠近后电极1012，并且微囊体显示黑颜色；光透射黄色粒子不影响该状态的黑颜色，因为光吸收黑色粒子吸收入射至观看表面的所有的光并且还掩盖白色粒子。图10B的右手边示出在高脉冲驱动条件下但是其后电极1012相对于前电极1010为负的微囊体1000。黑色和黄色粒子移动靠近后电极1012，而白色粒子移动靠近前电极1010，并且掩盖黑色和黄色粒子。因此，微囊体显示白颜色。

因此，在低脉冲驱动条件下，微囊体1000可以在黑色和黄色状态之间转换，而在高脉冲驱动条件下，微囊体可以在黑色和白色状态之间转换。

显示专色(图10A中为黄色)和灰度的驱动顺序如下。使用底板为正的高脉冲驱动条件(图10B的左手边)，显示器被驱动为黑色。那么，使用底板为负的低脉冲驱动条件(图10A的右手边)，显示器被驱动为黄色(沿着图9中的箭头906)。底板为负的高脉冲驱动(图10B的右手边)从黄色状态产生白色状态(沿着图9中的箭头902)。最后，使用底板为正的低脉冲驱动条件(图10A的左手边)从白色驱动至黑色(沿着图9中的箭头904)提供灰度。

附图的图11A-11D示出显示器的多种状态，该显示器使用图8A、8B、10A和10B所示的显示器的原理，并且给显示器提供三种不同等级的驱动脉冲，其中每个微囊体能够显示黑色和白色和加法三原色以及减法三原色(红、绿、蓝、青、品红和黄)。在图11A-11D中，仅为了示意的目的示出粒子电荷，这不以任何方式限定本发明的范围。

图11A-11D示出具有接地前电极1110(如所示的，接地前电极1110的上表面提供显示器的观看表面)和后电极1112。所有这些整数与图8A、8B、10A和10B中的相应的整数实质上相同。微囊体1100包含被青色染料染色的流体1108。但是在流体1108中具有布置于其中的三类粒子，即带正电的光透射品红色粒子1102、带正电的光透射黄色粒子1104和带负电的光散射白色粒子1106。品红色粒子1102承载聚合物涂层，然而白色和黄色粒子1104和1106不承载聚合物涂层或者仅承载薄的聚合物涂层。因此，在低脉冲驱动条件下，如图11A所示，微囊体1100的行为方式与图10A和10B所示的微囊体1000的行为方式完全类似，白色和黄色粒子以带负电的聚集体共同行进，并且微囊体1100可以在深蓝色(参见图11A的左手边)和黄色(参见图11A的右手边)状态之间转换。(深蓝色状态源于如下：光从观看表面进入，通过青色流体，被白色粒子反射并且返回通过青色流体和品红色粒子。)因为白色和黄色粒子聚集在一起并且提供相比黄色粒子位于观察者和白色粒子之间时可获得的黄色更弱的黄色，较高脉冲的非常短的脉冲(不足以反转品红色粒子和白色粒子的位置)可以用于从黄色粒子分离白色粒子以实现更好的黄颜色(或者在图11A的左手边所示的状态下，更好的蓝颜色)。在图11A-11D所示的本发明的实施例中，最弱的颜色可能是具有较低正电荷的粒子的互补色(在图11A-11D中，这些具有较低正电荷的粒子是黄色粒子并且因此弱颜色是蓝色)。

在中脉冲驱动条件下(参见图11B)，微囊体的行为方式也与图10B所示的高脉冲驱动条件下的行为方式完全类似；白色和黄色粒子之间的聚集体破裂，并且三类粒子都独立地行进，因此微囊体在黑色(参见图11B的左手边)和白色(参见图11B的右手边)状态之间转换。图10B和11B之间唯一的区别是：在后者，黑色状态是由靠近前电极1110布置的品红色和黄色粒子两者引起的，光通过这些粒子并且通过青色流体1108。

当驱动脉冲更进一步增加时(参见图11C)，白色粒子表现得如同它们是带正电，并且三种颜料都朝向较负的电极迁移，以使得向外读取时从较负的电极形成连续的品红色、黄色和白色层，参见图8B。结果显示的颜色是红色(参见图11C的左手边；该颜色通过如下产生：光通过品红色和黄色粒子，从白色粒子反射并且返回通过品红色和黄色粒子)和青色(参见图11C的右手边；该颜色通过如下产生：光通过青色流体1108，从白色粒子反射并且返回通过青色流体)。

微囊体1100的最后两种颜色是通过图11D所示的所谓的极性反转状态产生的。为了产生图11D的左手边所示的绿色状态，首先使用中级脉冲驱动微囊体且后电极1112为正以产生图11B左手边所示的状态，然后将后电极反转为负极性，并且仍使用中级脉冲施加负极性足够的时间以使得高度带电的品红色粒子移动通过黄色和白色粒子直到它们位于后电极附近，并且微囊体呈现图11D的左手边所示的状态。在该状态下，进入观看表面的光通过青色流体和黄色粒子，从白色粒子(其掩盖品红色粒子)反射并且返回通过黄色粒子和青色流体，因此微囊体显示绿颜色。

类似地，图11D的右手边示出的品红色状态通过如下产生：首先使用中级脉冲驱动微囊体且后电极1112为负以产生图11B右手边所示的状态，然后反转后电极至正极性，并且仍使用中级脉冲施加正极性足够的时间以使得高度带电的品红色粒子移动通过黄色和白色粒子直到它们位于前电极附近，微囊体呈现图11D的右手边所示的状态。在该状态下，进入观看表面的光通过品红色粒子，从白色粒子(其掩盖黄色粒子)反射并且返回通过品红色粒子，因此微囊体呈现品红颜色。

本发明的电泳介质包含流体和至少如下附加成分：

(a)承载相反极性电荷的第一和第二粒子；粒子中典型地至少一个，以及通常两个，承载聚合物表面涂层，但是如前所述，不排除以其他方式控制粒子-粒子相互作用的可能性。例如，图11A-11D所示的微囊体1100包含带负电的白色粒子和带正电的品红色粒子。非白色的粒子优选地基本无散射(即，光透射)并且具有减法三原色(黄、品红和青)中之一；

(b)可以承载或者可以不承载聚合物表面涂层(或者采用控制粒子-粒子相互作用的其他处理方式)的第三粒子，相比第一和第二粒子的聚合物表面涂层，第三粒子的聚合物表面涂层具有粒子的每单位面积上的较低的物质覆盖度。更一般地说，可以通过聚合物涂层的合宜选择调节哈梅克常数和/或粒子间的间隔，从而使得粒子对相互作用(库伦的和吸引的非库伦的)在第一类型的粒子和第二类型的粒子之间小于第一类型的粒子和第三类型的粒子之间。例如，图11A-11D所示的微囊体1100包含带正电的黄色粒子。第三粒子优选地基本无散射(即光透射)并且具有与第一和第二颜料不同的减法三原色中之一；

(c)可溶于或者可分散于流体中并且具有第三减法原色的染料；例如，图11A-11D所示的微囊体1100包含青色染料；

(d)至少一种电荷控制剂；

(e)充电辅助剂；以及

(f)聚合稳定剂。

在本发明的一个优选实施例中，第一(白色)粒子是附加聚合物材料的例如二氧化钛的硅醇功能化的散射材料；第二粒子是如下述被涂布的例如二甲基喹吖啶酮的带正电的品红色材料，而对于第三颜料，如果是青色的，那么它是无涂布使用的例如从BASF可获得的Heliogen(注册商标)蓝D7110F的酞菁铜材料，或者如果是黄色的，那么它是同样无涂布使用的例如颜料黄180的有机颜料。

该优选实施例中的染料是烃(Isopar E)可溶性材料，其可以是例如苏丹(Sudan)I或苏丹II或其衍生物的偶氮染料。例如偶氮甲碱(黄色和青色很容易获得)的其他烃可溶性染料或者本领域已知的其他材料也可以用于如下的示例。用于本发明的特别优选的青色染料用如下结构表示：

其中R是包含至少六个碳原子的分枝或未分枝烃链，其可以是饱和的或者非饱和的。期望使用多种染料的混合物，例如具有不同R基团的上述分子式的两种或多种染料的混合物。这种混合物的使用可以提供在烃流中的较好的溶解性，同时仍允许单个染料分子通过再结晶被提纯。这些染料的制备在如下示例5中描述。

存在单个CCA(例如Solsperse 17000)的各个粒子的界达电势不可能被理想地配置成如上述地转换。第二(或共同)CCA可以被添加至电泳介质以调节各个粒子的界达电势。共同CCA的精心选择可以允许一个粒子的界达电势的改变同时其他粒子的界达电势基本不变，这允许在转换过程中的各个粒子的电泳速度和粒子间相互作用两者都被紧密控制。图12是示出在Isopar E中存在Solsperse 17000的四种粒子的界达电势随着小比例的酸性材料(Bontron E-88，可从新泽西肯尼沃斯的Orient公司得到，并且制造者声明其是二叔丁基水杨酸铝盐)的添加的变化。酸性材料的添加将许多粒子(但不是全部)的界达电势移至较正的值。从图12可以看出，使用1％的酸性材料和99％的Solsperse 17000(基于两种材料的总重量)将颜料黄180的界达电势从大约-5mV移至大约+20mV。相同比例的酸性材料的添加将聚合物涂布的白色粒子(如美国专利No.7,002,728所述地制备)的界达电势从大约-45mV改变至大约-20mV。然而，品红色颜料的界达电势通过添加铝盐不会有大的改变。特定粒子的界达电势是否会通过类似铝盐的Lewis酸性材料改变将依赖于粒子的表面化学的细节。

碱性共同CCA(例如从加拿大Sam Ramon的Chevron公司可获得的OLOA 371)的添加将各种颜料的界达电势移动至较负的值。

现在仅通过实例给出如下示例，其示出用于制备本发明的介质和电泳显示器的特别优选的材料、方法、条件和技术的细节。

示例1

该示例示出附图的图8A和8B所示类型的双粒子有色流体电泳显示器的制备。

部分A：品红色颜料分散体的制备

从瑞士巴塞尔的Clariant可获得的喷墨品红E 02 VP2621(15g)被分散在甲苯中。所得到的分散体被转移至500mL的圆底烧瓶并且该烧瓶被用氮气脱气。然后将反应混合物升温至42℃，并且当温度平衡时，添加4-乙烯基苯甲基氯并且该反应被允许在42℃在氮气气氛中搅拌一整夜。所得到的反应混合物被允许冷却至室温，然后被离心以隔离功能化颜料。使用甲苯(3x 250mL)清洗离心饼以产生14.76g用乙烯基团功能化的品红颜料，聚合链可以被附加至品红颜料。

因此，用声波降解法将干的颜料分散在甲苯中，并且在辊轧机上辊轧，所得到的分散体被转移至装配有大型磁搅拌棒的500mL的双颈圆底烧瓶中，并且烧瓶被置于保持在65℃的预热硅油浴中。甲基丙烯酸月桂酯被添加至烧瓶，附加韦氏分馏柱以用作空气冷凝器，并且使用橡胶隔片封闭烧瓶的第二颈。使用氮气净化该系统至少一小时，然后将AIBN(2,2’-偶氮二(2-甲基丙腈))在甲苯中的溶液同时注射入反应烧瓶。反应混合物在65℃被全力地搅拌一整夜，然后被倒入1L的塑料离心瓶，用甲苯稀释并且在4500RPM离心30分钟。离心饼用甲苯清洗一次并且混合物再次在4500RPM离心30分钟。浮层被轻轻倒出并且所得到的颜料在70℃的真空中干燥一整夜，然后使用研钵和研杵研磨并且分散在Isopar E中以形成20重量％的分散体，该分散体被声波降解并且在辊轧机上辊轧至少24小时(或者更长，如果需要的话)。所得到的分散体通过织物网格过滤以去除任何大的粒子，移除样品并测量其固体含量。

部分B：内部相的制备

在上述部分A中制备的品红色颜料分散体(Isopar E中的13.92g的14％w/w分散体)与83.07g的60％w/w的二氧化钛Isopar E分散体(如前述美国专利No.7,002,728所述地被涂布的聚合物)、7.76g的Solsperse17000在Isopar E中的20％w/w溶液、分子量为1,270,000的聚(异丁烯)在Isopar E中的15％w/w溶液(该聚(异丁烯)用作图像稳定剂；参见美国专利No.7,170,670)、0.575g分子式为如下的苏丹1(可从新泽西的Acros Organics获得)：

和5.82g Isopar E混合。所得到的混合物在机械辊轧机上分散一整夜，从而产生容易封装并且电导率为304.7pS/cm的内部相。

部分C：微封装

在部分B中制备的内部相按照美国专利No.7,002,728所描述的过程被封装。所得到的封装材料通过沉淀被离析，使用去离子水清洗，并且通过筛分被尺寸分离。使用库尔特粒径分析仪进行的囊体尺寸分析表明所得到的囊体的平均尺寸为40μm并且超过总囊体体积的85％在具有20和60μm之间的期望尺寸的囊体中。

部分D：显示器的制备

随着氢氧化铵溶液和过量的水被去除，在上述部分C中产生的被筛分的囊体被调节至pH值9。然后囊体被浓缩并且浮层液体被丢弃。浓缩的囊体与含水的聚氨酯粘合剂(以与美国专利申请公开No.2005/0124751所描述的类似方式制备)以粘合剂和囊体的重量比1：15混合，随后，添加Triton X-100表面活性剂和羟丙基甲基纤维素并且彻底地混合以提供悬浮液。

使用刮棒涂布机将由此制备的囊体悬浮液涂布至厚度为125μm的聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)/ITO薄膜的氧化铟锡(ITO)涂布表面上，并且在60℃干燥所涂布的薄膜。单独地，掺杂四乙基六氟磷酸铵作为导电掺杂剂的聚氨酯粘结剂层被涂布至释放片，并且所得到的PET薄膜/粘结剂子组件被层压至涂布的囊体顶部，如上述美国专利No.7,002,728所描述的。释放片被移除并且所得到的多层结构被层压至石墨后电极以产生实验的单像素显示器，为了形成其观看表面，该显示器包括PET薄膜、ITO层、囊体层、层压粘结剂层、和石墨后电极。

部分E：电光测试

使用施加至±30V的石墨后电极(前ITO电极接地)的50Hz的方波AC波形转换所得到的显示器，方波AC波形如下所列出地从零偏移(例如，5V偏移将为提供+35/-25V的50Hz的方波振荡)。下表1示出从显示器的指示的颜色状态获得的各个波长处的反射率(以百分比)。

表1

	红色	品红色	白色	黄色
					450nm	13.4	16.8	31.5	13.5
550nm	8.8	9.7	44.9	35.2
					650nm	60.8	55.0	60	54.4

针对红色/白色转换的DC偏移是±10V。在这种情况下，白色和品红色颜料移动通过黄色的染色流体。红色状态源于在白色背景上观看品红色(吸收绿色)颜料和黄色(吸收蓝色)染料。针对品红色/黄色转换的DC偏移是±60V。当白色颜料远离显示器的观看侧朝向带负电的后电极移动时，获得黄颜色，如上参照图8A和8B所描述的。

总之，在低外加场下，白色颜料表现得如同它带负电，当后电极处于相对较低的负电压时它被驱动至前电极，并且提供在450nm(被染料吸收的波长)的高反射率；在施加至后电极的更负的电压下，白色颜料朝向后电极移动，表现得如同它带正电，暴露染料并且减小在450nm的反射率。

示例2

该示例示出附图的图10A和10B所示类型的三粒子未染色流体电泳显示器的制备。

部分A：黄色颜料分散体的制备

从瑞士巴塞尔的Clariant可获得的Novoperm黄P-HG黄色颜料与Isopar E和Solsperse 17000在Isopar E中的溶液混合，通过使用SzegvariAttritor(注册商标)型01-HD、在650rpm具有0.4-0.6mm的尺寸01的玻璃珠将混合物分散1小时以提供黄色颜料分散体。

部分B：白色颜料分散体的制备

如前述美国专利No.7,002,728所述的使用硅烷处理二氧化钛。如美国专利申请公开No.2011/0012825所述的使用单体和聚合引发剂处理所得到的硅烷处理的白色颜料，从而产生聚合物涂布的白色颜料，其与Isopar E混合以产生白色颜料分散体。

部分C：黑色颜料分散体的制备

黑色颜料(BK444或BK20C920，可从俄亥俄州辛辛那提的Shepherd Color公司获得)在水中被研磨成尺寸针对BK444为大约300nm以及针对BK20C920为500nm的粒子。使用N-[3-(三甲氧甲硅烷基)丙基]-N’-(4-乙烯苄基)乙二胺二盐酸(从联合化学技术可获得)以与美国专利No.6,822.782所描述的类似的方式将所研磨的颜料表面功能化。热重分析(TGA)表明针对BK444存在4-10％的挥发性(有机)材料，以及针对BK20C920存在1.1-1.3％的挥发性材料。然后，如美国专利No.6,822.782所述的，在颜料上提供甲基丙烯酸月桂酯涂层。通过TGA表明，最终的颜料针对BK444存在15-25％的挥发性材料，以及针对BK20C920存在4-6％的挥发性材料。

部分D：电泳介质的制备

在上述步骤A中制备的黄色颜料分散体(1.91g)与上述步骤C中从BK444制作的黑色分散体(0.92g)、上述步骤B中制备的白色分散体(4.95g)、从佛罗里达州萨拉索塔的Esprix Technologies可获得的3,5-二叔丁水杨酸丁酯铝、(0.1g的Isopar E 1％w/w溶液)、与上述示例1相同的聚(异丁烯)、0.46g的Isopar E 15％w/w溶液)和1.66g Isopar E混合。所得到的混合物被声波降解并且加热至42℃保持30分钟，从而产生在烃流体中包含三种颜料的电导率为240pS/cm的电泳介质。

部分E：电光测试

单元(a)：平行板单元被制备为包含分别涂布有透明的ITO导电涂层的两块50mm x55mm的玻璃板。上述部分D制备的电泳介质(15μL)被分配至下玻璃板的ITO涂布的表面上，然后上玻璃板被放置在电泳介质上以使得ITO涂层与流体接触。然后，通过使用附贴在上下玻璃板的ITO涂布侧的导电铜带实现与单元的电连接。

单元(b)：如上针对单元(a)所述地制备单元(b)，除了每个玻璃板上的导电ITO涂层通过应用聚合物保护层(使用#7Mayer棒将聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)在丙酮中的溶液棒式涂布以提供大约0.5μm厚的干燥涂层)而被阻止。

在如下条件下电驱动单元(a)和(b)：使用10Hz频率的方波构成的波形、给下电极施加±30、15和7.5V的电压、上电极接地，使用下表2所示的占空比为0.05、0.1、0.2、0.4、0.8和1的占空比序列、之前加上一组±30V、10Hz、6x 1秒持续时间的调整脉冲串。

表2

时间(秒)	占空比
		0	0.05
1	.1
		2	.2
3	.4
		4	.8
5	1
		6	.8
7	.4
		8	.2
9	.1
		10	.05

当单元(a)和(b)被电驱动时获得反射谱，其结果分别在图13A和13B中示出。从这些图中可以看出，在电极未被阻止的单元(a)中，单元能够呈现黑色、白色和黄色状态(在图13A和13B中，较正的b*值表示增加黄色着色，而较正的L*值表示增加亮度)。相反，在单元(b)中，电极被阻止并且最小的电流通过，因此不会看到白色状态(没有高L*和低b*的状态)；单元在黑色和黄色状态之间简单地转换。

示例3

该示例示出附图的图10A和10B所示的另一个三粒子未染色流体电泳显示器的制备。

由如下组分制备内部相(按重量)：

然后将所制备的内部相如美国专利No.7,002,728所述地进行封装。所得到的囊体通过沉淀被离析、用去离子水清洗、并通过筛分被尺寸分离。使用库尔特粒径分析仪进行的囊体尺寸分析表明所得到的囊体的平均尺寸为40μm并且超过总囊体体积的85％在具有20和60μm之间的期望尺寸的囊体中。然后，囊体被转变为具有石墨后电极的单像素实验显示器，如上示例1的部分D所述。

使用图14所示的波形(相对于接地前电极的后电极电压被示出)驱动如此构造的显示器。波形由如下构成：-15V的1秒脉冲，跟随+15V的1秒脉冲，再跟随-15V的测试脉冲，测试脉冲的长度以50ms的增量从50ms变化至400ms。图14也示出显示器被驱动时所测量的L*和b*值。在测试脉冲期间，显示器从黑色经由黄色转换为白色(如图9中的箭头906和902所示)，而在+15V脉冲器件，显示器从白色转换为黑色(如图9的箭头904所示)。

示例4

该示例示出附图的图11A-11D所示的三粒子染色流体电泳显示器的制备。

部分A：青色颜料分散体的制备

从德国路德维希港的BASF可获得的Irgalite Blue GLVO青色颜料与Isopar E以及Solsperse 17000溶液混合，通过使用0.4-0.6mm的玻璃珠以650rpm全力地摩擦一小时以分散所得到的混合物，从而提供青色颜料分散体。

部分B：电泳介质的制备

由如下组分制备电泳介质(按重量)：

所得到的流体被装载至上述示例2中的单元(a)中，并通过如下处理：包含30Hz频率的方波的波形、在后电极施加土10、15、20和40V的电压而前电极接地、使用如上表2所示的占空比序列。

用分光光度法分析从测试单元反射的光，并且记录在CIE中L*a*b*最接近SNAP颜色标准的值。在下表3中示出这些值(a*和b*)。可以看出，电泳流体能够区分所有的原色(CMYRGBKW)。

表3

	L*	a*	b*
				C	49.5	-23.4	-15.7
G	61.6	-18.4	1.9
				Y	43.9	-5	20
R	27.6	22.9	12.2
				M	33.6	30.8	-7.9
B	38.1	6.5	-21.4
				K	28.1	1.4	3.3
W	63.8	-9	4.3

示例5

该示例示出本发明的电泳介质和显示器中使用的一组青色染料的制备。

部分A：第一青色染料的制备

该示例的这一部分示出通过反应制备青色染料

其中R表示C₁₂H²³烷基。该反应根据美国专利No.5，122,611中的示例3。

向装配有回流冷凝器和磁搅拌棒的500mL的双颈圆底烧瓶中添加4-溴-N-十二烷基-1-羟基-2-萘甲酰胺、二氯甲烷(DCM)和乙醇。去离子水中的N，N-二乙基-p-硫酸苯二胺、和去离子水中的碳酸钾、紧接着去离子水中的过硫酸铵被添加至所得到的反应混合物。反应混合物在室温下被搅拌30分钟，然后被倒入大的分液漏斗并且被分离。使用DCM提取含水层，并使用去离子水清洗有机层。所得到的有机相被减压浓缩，并且使用DCM和甲醇通过再结晶提纯所产生的生料。

染料在Isopar E溶液中的λ_max为648nm，ε＝28,100Lmol^-1cm^-1。4℃时染料在IsoparE中的溶解度为1.2wt％。

部分B：第二青色染料的制备

该示例的这一部分示出通过三步反应序列制备青色染料：

该反应序列的第一步根据Huang,Y.、Luedtke,R.R.、Freeman,R.A.、Wu,L.、Mach,R.H.于2001年在J.Med.Chem.第44期第1815-1826页发表的内容，而第三步根据美国专利No.5,122,611。

步骤1：

在装配有顶置式搅拌器的1L圆底烧瓶中加入1-羟基-2-萘甲酸、过溴化氢溴化吡啶和乙酸。所得到的反应混合物在室温下被搅拌一整夜，然后被过滤，使用去离子水清洗所得到的固体，在真空干燥并且使用，不需要进一步提纯。

步骤2：

在250mL圆底烧瓶中加入4-溴-1-羟基-2-萘甲酸和N,N-二甲基甲酰胺(DFM)。一旦酸被溶解，将1-羟基苯并三唑水合物和N-(3-二甲氨基苯基)-N’-盐酸乙基碳化二亚胺加入烧瓶。最后，通过注射器将油酰胺加入烧瓶。所得到的反应混合物在室温搅拌5天，然后注入去离子水中并且用二氯甲烷(DCM，3x 100mL等分试样)提取。有机相被混合并且用10wt％的盐酸溶液(4x 100mL)清洗。形成固体并且从有机层过滤。通过硅插塞过滤有机层并且产品被减压浓缩(48％的产率)。

步骤3：

向装配有回流冷凝器和磁搅拌棒的500mL双颈圆底烧瓶中加入4-溴-1-羟基-N-油烯基-2-萘甲酰胺、DCM和乙醇。去离子水中的N,N-二乙基-p-硫酸苯二胺、和去离子水中的碳酸钾、紧接着去离子水中的过硫酸铵被加入所得到的反应混合物。反应混合物在室温被搅拌30分钟，然后被倒入大的分液漏斗并且被分离。使用DCM提取含水层，并使用去离子水清洗混合的有机层。所得到的有机相被减压浓缩以给出生料，使用DCM作为洗脱剂通过硅胶层析提纯生料。

所得到的染料在Isopar E溶液中的λ_max为622nm，ε＝25,800Lmol^-1cm^-1。4℃时染料在Isopar E中的溶解度为3.9wt％。

示例6

该示例示出附图的图11A-11D所示类型的三粒子染色流体电泳显示器的制备。

部分A：黄色颜料分散体的制备

从瑞士巴塞尔的Clariant可获得的Novoperm黄P-HG黄色颜料与Isopar E和Solsperse 17000在Isopar E中的溶液混合，使用0.4-0.6mm的玻璃珠用SzegvariAttritor型01–HD、尺寸01以650rpm全力摩擦混合物一小时以提供黄色颜料分散体。

部分B：品红颜料分散体的制备

从瑞士巴塞尔的Clariant可获得的喷墨品红E 02 VP2621被分散为在甲苯中10％w/w。颜料分散体被转移至500mL的圆底烧瓶中并且烧瓶用氮气脱气，并且溶液被升温至42℃。当到达该温度时，加入4-乙烯基苯甲基氯并且将该反应混合物在42℃在氮气气氛中搅拌一整夜。所得到的产物被允许冷却至室温，然后被离心以分离功能化颜料。使用甲苯(3x250mL)清洗离心饼以产生功能化的品红色颜料。

由此制备的品红色颜料被涂布甲基丙烯酸月桂酯涂层，如上述美国专利No.7,002,728所述。然后将最终的颜料与Isopar E混合以产生品红色颜料分散体，将品红色颜料分散体通过200微米的网格薄膜过滤，其固体含量被确定为15.9％。

部分C：白色颜料分散体的制备

如以上示例2的部分B制备二氧化钛分散体。

部分D：电泳介质的制备和电光测试

在以上部分A中制备的黄色颜料分散体(0.65g)、在以上部分B中制备的品红色分散体(0.83g)、在以上部分C中制备的白色分散体(3.22g)、在以上示例5的部分A中制备的青色染料(0.10g)、3,5-二叔丁水杨酸丁酯铝(0.07g的Isopar E的1％w/w溶液)、分子量600,000的聚(异丁烯)(0.31g的Isopar E的15％w/w溶液)和1.26g的附加Isopar E被混合。所得到的混合物被声波降解并且被加热至42℃持续30分钟，从而生成电导率为74pS/cm的电泳介质。

该电泳介质流体被装载到以上示例2中所述的第一测试单元中。当后电极用图15A-15J所示的波形驱动而前电极接地时，获得反射谱。图16A-16J示出分别使用图15A-15J的波形获得的光学状态(被绘制为L*、a*和b*随时间的曲线)。分光仪的采样率为20Hz，因此在每个波形的开始的复位脉冲期间的光学瞬变未被记录。

在图15A-15F中，所使用的波形包括一系列快速振荡的30V或±15V的复位脉冲，随后用-30V(图15A)、-15V(图15B)、-7.5V(图15C)、+30V(图15D)、+15V(图15E)或+7.5V(图15F)的恒定后电极驱动1.5秒。图15G-15J所示的波形具有不同类型，其包括同一系列的快速振荡的±30V或±15V的复位脉冲，但是使用波形的后电极电压在正电压和负电压之间变化的驱动部分，剩余的在正脉冲和负脉冲之间的零电压。脉冲是±30V(图15G)和±15V(图15H)。图15I和15J中的波形分别是图15G和15H的波形的基本反向的形式，从图15G和15H的意义上讲，驱动序列是正-零-负-零-正-零-负-零等，然而在图15I和15J中，驱动序列是负-零-正-零-负-零-正-零等。

从图16A-16C可以看出，图15A-15C的波形的结果是b*在三种情况下都起始于正值，然后随着脉冲持续移动至负值，而a*保持得颇为稳定；因此，显示器从(稍带绿色的)黄色变化至青色，在青色微白处过零。图15C的波形产生几乎白色的状态。这些结果与上面参照图11A-11C的右手边所提到的转换机制一致。相反，使用图15D-15F的正的驱动波形，图16D-16F示出显示器从深蓝色状态(b*大约为-10)转换至红色状态(a*为+22；b*大约为+10)，而图15F的波形产生几乎黑色的状态。这些结果与上面参照图11A-11C的左手边所提到的转换机制一致。

图16G和16H示出图15G和15H的反转波形使得显示器在品红色状态(后电极为正)和绿色状态(后电极为负)之间振荡；使用图15H的波形获得最好的品红色。类似地，图16I和16J示出图15I和15J的反转波形使得显示器在绿色状态(后电极为负)和红色/品红色状态(后电极为正)之间振荡；使用图15J的波形获得最好的绿色。图15G和15H的波形和图15I和15J的波形之间的差异(这些波形各自在正驱动脉冲和负驱动脉冲之间改变)是：在图15G和15H中，复位串的波形以负脉冲开始和结束，而在图15I和15J中，复位串的波形以正脉冲开始和结束。因此，在图15G和15H的波形中，起始点具有净负脉冲，而在图15I和15J的波形中，起始点具有净正脉冲。起始净负脉冲有利于品红色而非绿色，而起始净正脉冲有利于绿色而非品红色。

图17是通过图15A-15J的波形获得的所有颜色在a*/b*平面上的绘图，并且从图中可以看出，所有的原色都可以通过本发明的电泳显示器提供。

示例7

该示例示出附图的图11A-11D示出的类型的第二个三粒子染色流体电泳显示器的制备。

部分A：青色颜料分散体的制备

从瑞士巴塞尔的Clariant可获得的Hostaperm蓝BT-617-D青色颜料(26g)与Isopar E(70g)和Solsperse 17000溶液(70g的在Isopar E中的20％w/w溶液)混合，通过使用0.4-0.6mm的玻璃珠在650rpm全力摩擦一小时来分散所得到的混合物以提供青色颜料分散体。

部分B：电泳介质的制备和电光测试

从如下组分制备电泳介质(按重量)：

所得到的流体被置于以上示例2所描述的单元(a)中，并且用图15A-15J所示的波形驱动。图18是与图17类似的所获得的所有颜色在a*b*平面上的绘图。从图18可以看出，这种电泳介质可以提供除了红色之外的所有的原色。

示例8

该示例示出附图的图11A-11D所示类型的第三个三粒子染色流体电泳显示器的制备。

从如下组分制备内部相(按重量)：

按照美国专利No.7,002,728所描述的过程将由此制备的内部相封装。所得到的封装材料通过沉淀被离析、用去离子水清洗、以及通过筛分被尺寸分离。使用库尔特粒径分析仪进行的囊体尺寸分析表明所得到的囊体的平均尺寸为74μm并且超过总囊体体积的85％在具有20和60μm之间的期望尺寸的囊体中。然后以与以上示例1的部分D相同的方式将囊体转变成实验的单像素显示器。

然后用图15A-15J所示的波形驱动这些显示器。图19是与图17和18的绘图类似的所获得的所有颜色在a*b*平面上的绘图。从图19可以看出，这种电泳介质可以提供所有的原色。

示例9-针对专色的波形优化

继以上示例3所描述的实验之后，发现图14所示类型的波形实际上不是用于获得图10A和10B所示的以三粒子黑色/白色/专色电泳介质类型的好的专色的最佳波形。(图10A和10B所示的专色是黄色，并且在下文的讨论中假设相同的专色，但是这仅仅为了示出的目的，当然可以使用除了白色和黑色之外的任意专色。)已经发现使用具有合适选择的频率和占空比的方波可以实现较好的饱和(即针对黄色专色的增加的b*值而针对其他专色的增加的a*值)。

如图10A和10B所示，当后电极1012相对于前电极1010为正时，带正电的黑色颜料移向显示器的观看(上)表面，而当后电极1012相对于前电极1010为负电压时，带正电的黑色颜料移向显示器的背面。另一方面，当后电极为负时，带负电的白色颜料移向显示器的观看表面，而当后电极为正时，带负电的白色颜料移向显示器的背面。第三(黄色)颜料初始带负电并且在低脉冲下，当后电极为负时，黄色颜料首先移向显示器的观看表面(图10A，右侧—显示器看起来是黄色)，但是当施加电压足够长的时间以提供高寻址脉冲时，黄颜色的颜料消失在白色颜料的后面并且显示器从黄色变成白色(图10B，右边)。

图14示出了这些颜色改变。考虑图14所示的第一循环。最初，显示器处于其黑色状态(图10A，左边)。当施加-15V脉冲时，黑色颜料移向后表面并且白色和黄色颜料移向观看表面(图10A，右边)。最初，随着显示器变成黄色，b*和L*增加。一段时间之后，随着高寻址脉冲的到达以及显示器变成白色(图10B，右边)，b*(“黄度”)增加值其最大值，然后减小，而L*保持增加。

已经发现，使用交替的负和正脉冲的非常简单的波形可以实现最大的b*值，其高于如图14所示的使用单个正-负循环可获得的值。在图20中示出该波形，从图20可以看出，该波形包含一系列短的(大约0.5秒)负脉冲，其被较长的(1秒)的正脉冲分隔并且终止于负脉冲中之一。正和负过渡的最佳持续时间一定程度上依赖于电泳介质的组成并且它通常有几百毫秒长。确定所需要的负脉冲长度的关键因素是在黄颜色开始减少之前需要从(黑色)施加多长的负驱动。正脉冲应当长于负脉冲，并且需要足够长以将显示器驱动回黑色的极端光学状态。如图20所示，所使用的波形将b*增加值大约55，而图14所示波形则大约为41。

图21示出针对图14所示的第一循环和图20所示的波形的L*相比b*的绘图。可以看出，图20的波形的极端黄色状态(在图21中标识为“Y”)的b*值明显高于图14的波形的极端黄色状态的b*值。针对这种b*的改善的一个可能的解释是在实现最好的黄色状态之前，一些黄色颜料开始“回转”(即，移动远离显示器的观看表面)。通过短暂地反转驱动脉冲的极性，黄色颜料上的电荷被重置并且当电压转换回负时，黄色颜料继续行进至显示器的观看表面，并且大部分(即便不是全部)黄色颜料到达该表面，从而产生更好的黄色状态和改善的最大b*。

虽然前述讨论重点在于改善的黄色状态，但是图20所示类型的波形具有其他优势。通过改变驱动脉冲的长度，可以实现改进的中间光学状态。如图21所示，具有可变的L*和非常低的b*的“灰色”状态可以通过沿图21的W-K路径来获得，而具有可变的L*和可变的b*的“Y-灰色”状态可以通过沿图21的K-Y-W路径来获得。

图20所示类型的波形可以用各种方式被包含至整体DC-平衡驱动方案(参见前述MEDEOD申请，其对于针对双稳电光显示器的驱动方案中保持整体DC平衡很重要)：

(a)自平衡过渡：如美国专利No.7,119.772所述，在这种驱动方案中，每个限定两个光学状态之间的过渡的波形具有零净脉冲。由于针对向黄色的过渡最佳的图20类型的波形可以具有净脉冲，该净脉冲必须被抵消，例如通过具有相反脉冲的预脉冲。过渡至黄色的图20中所示的波形具有净的正脉冲，因此向黄色的整体过渡应当首先具有在图20的波形之前的(向白色的)相等的负脉冲；以及

(b)往返DC平衡：如美国专利No.7,012,600所述，在许多现有技术的驱动方案中，单独的波形并未DC平衡。相反，整个驱动方案被设计为使得过渡的每个闭环(即，每组过渡开始和结束于相同的灰度)具有零净脉冲。为了实现此，每个光学状态被分配一“脉冲电势”并且用于两个不同的光学状态的任一过渡的波形的净脉冲必须等于那两个光学状态之间的脉冲电势的差。图22示出这种驱动方案。例如，椭圆代表具有被分配的脉冲电势的光学状态。指示箭头示出箭头末端表示的两个光学状态之间的净脉冲；该脉冲必须等于这两个光学状态之间的脉冲电势的差。图20类型的黄色过渡可以用各种方式被包含至该驱动方案。例如，向黄色的过渡可以被假设认为是两部分过渡，一部分从当前状态到黑色，而另一部分从黑色到黄色。因为图20类型的黄色波形具有净正脉冲，它可以被认为是至黑色的第一过渡的部分(也具有净正脉冲)。此外，波形的第二部分具有向黄色的一组负脉冲，其等于黑色和所选择的黄色脉冲电势的差。图23和24示出该方法。图23示出简单的方波驱动和脉冲电势。突出显示的区域示出黑色至黄色过渡。图20类型的波形的黄色部分可以被认为是图24所示的过渡的黑色至白色部分的组成，其示出用于黑色至黄色过渡的实际电压脉冲。

已经发现，最佳的图20类型的波形依赖于电压，其依赖方式可能由于电泳材料的批次不同而不同，即使这些批次具有相同的标称组成。图25示出一批次的示例，其中，用于驱动至黄色的最佳电压在20-29V的范围内，不同于以上使用的15V。

限制图10A和10B所示类型的显示器的性能的因素之一是从黑色或黄色到白色所需的波形的持续时间。如图14所示，即使没有任何反极性脉冲，从黑色过渡至白色可能需要完整的两秒。当波形包括反极性的多个周期和/或当使用较高的驱动电压时，这是更加明显的。为了应对这些性能限制，可以使用“尖桩篱栅”类型的波形，如图26所示，其示出该类型波形的四种(简化的)示例。图26从上到下示出原始波形、扩展负脉冲的波形、插入几个周期零电压的波形、以及增加几个周期的反转(正)电压的波形。以这种方式给波形增加小间距的零、或正电压允许黄色从白色状态的更快的移除从而实现更短的波形，和/或通过减少黄色的量而改善白色状态。图27示出白色光学状态的L*和b*值的改善，这可以通过使用尖桩篱栅波形来实现。在图27中，尖桩间隙符号表示所使用的尖桩篱栅的类型；值为1意指扩展驱动，值为0意指增加几个周期的零电压，而值为-1意指增加反转(正)电压。整个的间隙时间表示以这种方式增加的驱动时间的总量。

电泳显示器领域的技术人员很容易理解，使用上面讨论的波形会使得在过渡过程中出现明显的闪烁。通过针对两个或更多个像素子集使用不同的波形以使得一部分像素在亮的光学状态而另一部分在暗的光学状态，可以减少这种闪烁；从远处观察的这种显示器的平均光学状态将会缓慢地改变灰度。当应用至具有两种极性的驱动脉冲的清除信号时，这种闪烁减少技术是最有效的，因为所有的像素经历向黑色和白色的周期性驱动的相等的占空比，因此很容易被分成使用不同波形的组。这些技术之前在一些前述MEDEOD申请中已经公开(针对黑色和白色电泳显示器)。

从前述可以看出，本发明提供了能够在显示器的整个区域提供全部的原色的全彩色显示器。如果需要，除了本发明提供的颜色调制，还可以使用区域调制，以使得显示器能够示出每种颜色中的全范围饱和度。本发明也可以提供能够在显示器的整个区域产生专色的显示器。

Claims (26)

1.一种包含流体(806)和布置在所述流体(806)中的至少第一类粒子(804；1004；1104)的电泳介质，所述第一类粒子(804；1004；1104)使得当给所述电泳介质施加第一寻址脉冲时，所述第一类粒子(804；1004；1104)在一个方向上移动，所述电泳介质的特征在于：当给所述电泳介质施加大于所述第一寻址脉冲并且与所述第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲时，所述第一类粒子(804；1004；1104)在相反方向上移动，其中，所述第一寻址脉冲是用于生成在第一周期采用的第一电场的电压对时间的积分，所述第二寻址脉冲是用于生成在第二周期采用的第二电场的电压对时间的积分。

2.根据权利要求1所述的电泳介质，其中，所述流体(806)是有色的并且所述电泳介质包含第二类粒子(802；1102；1106)，所述第二类粒子(802；1102；1106)与所述第一类粒子(804；1104)颜色不同，并且在第一和第二寻址脉冲下都在同一方向上移动。

3.根据权利要求1所述的电泳介质，其中，所述流体(806)是有色的并且所述电泳介质包含第二类粒子(802；1102；1106)，所述第二类粒子(802；1102； 1106)与所述第一类粒子(804；1104)颜色不同，在所述第一寻址脉冲下，所述第二类粒子(802；1102)在所述第一类粒子(804；1104)的相反方向上移动，而在所述第二寻址脉冲下，所述第二类粒子(802；1102)与所述第一类粒子(804；1104)在同一方向上移动。

4.根据权利要求2所述的电泳介质，其中，染色流体与两类粒子中的一个具有加法原色中之一，而染色流体与两类粒子中的另一个具有互补的减法原色。

5.根据权利要求4所述的电泳介质，其中，所述第一类粒子是白色的，所述染色流体和所述第二类粒子中的一个具有加法原色中之一，而所述染色流体和所述第二类粒子中的另一个具有互补的减法原色。

6.根据权利要求1所述的电泳介质，其中，所述电泳介质包含与所述第一类粒子(1104)颜色不同并且彼此颜色不同的第二类粒子(1102)和第三类粒子(1106)，所述第二类粒子(1102)和所述第三类粒子(1106)携带相反极性的电荷，并且所述第一类粒子(1104)与所述第三类粒子(1106)携带相同极性的电荷，以使得当在一个方向上施加所述第一寻址脉冲时，所述电泳介质的一个表面显示所述第三类粒子的颜色，当在相反方向上施加所述第一寻址脉冲时，显示器的所述一个表面显示第一粒子和第二粒子的颜色的混合，而当在所述一个方向上施加所述第二寻址脉冲时，所述一个表面显示第一粒子和第三粒子的颜色的混合，并且当在所述相反方向施加所述第二寻址脉冲时，所述一个表面显示所述第二粒子的颜色。

7.根据权利要求6所述的电泳介质，其中，所述流体是无色的。

8.根据权利要求7所述的电泳介质，其中，所述第二类粒子和所述第三类粒子是白色的和黑色的。

9.根据权利要求6所述的电泳介质，其中，当施加大于所述第二寻址脉冲的第三寻址脉冲时，所述第一粒子、第二粒子和第三粒子都在同一方向上行进。

10.根据权利要求9所述的电泳介质，其中，所述流体的颜色与所述第一类粒子、第二类粒子和第三类粒子的颜色不同。

11.根据权利要求10所述的电泳介质，其中，粒子中的一类是白色的，而粒子中的另外两类和所述流体的颜色以任意顺序选自黄色、青色和品红色。

12.根据权利要求1所述的电泳介质，其中，所述粒子和所述流体被限制在多个囊体或微单元内。

13.根据权利要求1所述的电泳介质，其中，所述粒子和所述流体以被包含聚合物材料的连续相包围的多个离散微滴的形式存在。

14.包含根据权利要求1所述的电泳介质的前平面层压、双释放片、反向前平面层压或电泳显示器。

15.一种电泳显示器，包含根据权利要求1所述的电泳介质以及被布置为给所述电泳介质施加电场的至少一个电极。

16.包含根据权利要求15所述的电泳介质的电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、移动电话、智能卡、指示牌、手表、货架标签或闪存驱动。

17.一种驱动包含流体和布置在所述流体中的至少第一类粒子的电泳介质的方法，所述方法包括：

a.给所述电泳介质施加第一寻址脉冲，从而使得所述第一类粒子在一个方向上移动；以及

b.给所述电泳介质施加大于所述第一寻址脉冲并且与所述第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲，从而使得所述第一类粒子在相反方向上移动，

其中，所述第一寻址脉冲是用于生成在第一周期采用的第一电场的电压对时间的积分，所述第二寻址脉冲是用于生成在第二周期采用的第二电场的电压对时间的积分。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述流体是有色的并且所述电泳介质包含与所述第一类粒子颜色不同的第二类粒子，并且其中，在所述第一寻址脉冲和所述第二寻址脉冲下，所述第二类粒子在同一方向上移动。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述电泳介质包含与所述第一类粒子颜色不同并且彼此颜色不同的第二类粒子和第三类粒子，所述第二类粒子和所述第三类粒子携带相反极性的电荷，而所述第一类粒子与所述第三类粒子携带相同极性的电荷，所述方法包括：

a.在一个方向上施加所述第一寻址脉冲，从而使得所述电泳介质的一个表面显示所述第三类粒子的颜色；

b.在相反方向上施加第一寻址脉冲，从而使得显示器的所述一个表面显示第一粒子和第二粒子的颜色的混合；

c.在所述一个方向上施加所述第二寻址脉冲，从而使得所述一个表面显示第一粒子和第三粒子的颜色的混合；以及

d.在所述相反方向上施加所述第二寻址脉冲，从而使得所述一个表面显示第二粒子的颜色。

20.根据权利要求19所述的方法还包括给所述电泳介质施加大于所述第二寻址脉冲的第三寻址脉冲，从而使得所述第一粒子、第二粒子和第三粒子都在同一方向上行进。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，步骤b通过如下来实现：给电泳介质施加包含一个极性的一系列短电压脉冲的波形，除最后一个之外的每一个短电压脉冲跟随相反极性的较长的电压脉冲。

22.能够呈现多种不同颜色的电泳显示器，所述显示器包括包含流体和布置在所述流体中的多个粒子的电泳介质，所述显示器还包括布置在所述电泳介质的相对侧面上的第一电极和第二电极，其中，当给所述电泳介质施加第一寻址脉冲时，所述粒子朝向所述第一电极移动，而当施加大于所述第一寻址脉冲但是与所述第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲时，所述粒子朝向所述第二电极移动，其中，所述第一寻址脉冲是用于生成在第一周期采用的第一电场的电压对时间的积分，所述第二寻址脉冲是用于生成在第二周期采用的第二电场的电压对时间的积分。

23.根据权利要求22所述的电泳显示器，其中，当施加所述第一寻址脉冲时，所述粒子朝向较正的电极移动，而当施加所述第二寻址脉冲时，所述粒子朝向较负的电极移动。

24.根据权利要求23所述的电泳显示器，还包括第二类型的粒子，其与第一类型的粒子颜色不同，并且当施加所述第一寻址脉冲或者所述第二寻址脉冲时朝向较负的电极移动。

25.包含流体和布置在所述流体中的第一类粒子、第二类粒子和第三类粒子的电泳介质，所述第一类粒子携带一种极性的电荷，而所述第二类粒子和所述第三类粒子携带相反极性的电荷，从而使得当给所述电泳介质施加第一寻址脉冲时，所述第一类粒子和所述第三类粒子在一个方向上移动而所述第二类粒子在相反方向上移动，但是当给所述电泳介质施加大于所述第一寻址脉冲并且与所述第一寻址脉冲具有相同极性的第二寻址脉冲时，所述第一类粒子在所述一个方向上移动，而所述第二类粒子和第三类粒子在所述相反方向上移动，其中，所述第一寻址脉冲是用于生成在第一周期采用的第一电场的电压对时间的积分，所述第二寻址脉冲是用于生成在第二周期采用的第二电场的电压对时间的积分。

26.根据权利要求25所述的电泳介质，其中，所述第二类粒子承载聚合物表面处理，而所述第三类粒子不承载聚合物表面处理或者相比所述第二类粒子，所述第三类粒子所承载的聚合物表面处理具有粒子表面的每单位面积的较低的物质覆盖度。