TW202340834A - 包含多個電泳粒子及多個電荷控制劑組合的電泳介質 - Google Patents

Abstract

揭示一種電泳介質，包含四種類型之粒子。第一型粒子具有第一電荷極性。第二及第三型粒子具有與第一電荷極性相反的第二電荷極性。電泳介質更包含：第一電荷控制劑、及第二電荷控制劑，第一電荷控制劑之分子結構包括四級銨基及非極性尾部，且第二電荷控制劑的分子結構包括兩個以上之極性基團、及非極性尾部。

Description

包含多個電泳粒子及多個電荷控制劑組合的電泳介質

[相關申請案]

本申請案主張2022年1月4日申請之美國臨時專利申請案第63/296,179號的優先權，此申請案係與於此中所揭示之所有其他專利及專利申請案一起全部以參照的方式併入本文中。

本發明係關於包含多個電泳粒子及多個電荷控制劑組合的電泳介質。

電泳顯示器藉由修改帶電之顏色粒子相對於透光觀察表面的位置來改變顏色。此等電泳顯示器典型被稱為「電子紙」或「ePaper」，因為所產生之顯示器具有高對比度，並可在陽光下閱讀，很像紙上的墨水。電泳顯示器於電子閱讀器中已得到廣泛採用，如同AMAZON KINDLE®，因為電泳顯示器提供類似書籍之閱讀體驗，使用小功率，並允許使用者在輕巧的手持裝置中攜帶數百本書之圖書館。

許多年來，電泳顯示器僅只包括兩種類型的帶電顏色粒子、即黑色及白色。如於此中所使用，「顏色」一詞包括黑色及白色。白色粒子通常係光散射類型，且包含例如二氧化鈦，而黑色粒子在整個可見光譜中是吸收性的，並可包含碳黑、或如同亞鉻酸銅(copper chromite)之吸收性金屬氧化物。在最簡單的意義上，黑色及白色電泳顯示器僅只需要於觀察表面之透光電極層、第二電極層(亦稱為背部電極或底部電極)、及包括帶相反電荷的白色及黑色粒子之電泳介質。當橫越電泳介質施加一種極性的電壓時，白色粒子運動至觀察表面，且當提供相反極性之電壓時，黑色粒子運動至觀察表面。如果第二電極層(背部電極)包括可控制區域(像素)，即分段式電極、或是藉由電晶體控制的像素電極之主動矩陣，可使圖案以電子方式顯現在觀察表面。此圖案可例如為書本的文字。

最近，各種顏色之選擇已變得在商業上可用於電泳顯示器，包括三色顯示器(黑色、白色、紅色及黑白色、黃色)、及四色顯示器(黑色、白色、紅色、黃色)。類似於黑色及白色電泳顯示器的操作，具有三或四個反射粒子之電泳顯示器與簡單的黑色及白色顯示器類似地操作，因為所期望之顏色粒子被驅動至觀察表面。驅動方案係遠比僅只有黑色及白色複雜，但最終，粒子之光學功能是相同的。

高級彩色電子紙(ACeP™)亦包括四個粒子，但青色、黃色、及洋紅色粒子係減去式而不是反射式，由此允許在每一個像素上產生成千上萬種顏色。此色彩製程於功能上係等同於平板印刷及噴墨印表機中長期使用之印刷方法。給定的顏色係藉由在明亮之白紙背景上使用正確比例的青色、黃色、及洋紅色產生。於ACeP之實例中，青色、黃色、洋紅色及白色粒子相對於觀察表面的相對位置將決定在每一個像素之顏色。雖然此類型的電泳顯示器允許於每一個像素處有數千種顏色，但重要的是要小心地控制每一個(50至500奈米大小)顏料在厚度約10至20微米之工作空間內的位置。顯然，粒子位置中之變動將導致於給定像素處顯示的不正確顏色。因此，對於此系統需要靈敏之電壓控制。此系統的更多細節係在以下美國專利中可用，所有以下專利係全部以參照的方式併入本文中：美國專利第9,361,836、9,921,451、10,276,109、10,353,266、10,467,984、及10,593,272號。

灰色狀態一詞於此中係以其在成像技術領域中之傳統意義中使用，以意指介於像素的兩個極端光學狀態之間的狀態，且不一定意味著在這些兩個極端狀態之間的黑色-白色過渡。例如，下面提及之數個E Ink專利及已發表的申請案敘述電泳顯示器，其中極端狀態是白色及深藍色，以致中間之灰色狀態將實際上是淡藍色。事實上，如業已提及，光學狀態中的變化可為根本上就不是顏色變化。黑色及白色等詞於下文可使用來意指顯示器之兩個極端光學狀態，並應理解為正常包括並非嚴格意義上的黑色及白色之極端光學狀態，例如前述的白色及深藍色狀態。

「雙穩態」及「雙穩定性」等詞於此中係以其在技術領域中的傳統意義中使用，以意指包含具有於至少一種光學特性中不同之第一及第二顯示狀態的顯示元件之顯示器，且使得在已藉著有限持續時間的定址脈衝驅動任何給定之元件以採取其第一或第二顯示狀態之後。於定址脈衝已終止之後，所述狀態將至少持續數倍、例如至少四倍，即改變顯示元件的狀態所需之定址脈衝的最小持續時間。其在美國專利第7,170,670號中顯示一些能夠實現灰度之粒子系的電泳顯示器不僅只在其極端之黑色及白色狀態中為穩定的，而且於其中間之灰色狀態下亦為穩定的，且其他一些類型之電光顯示器也是如此。此類型的顯示器被恰當地稱為多穩態而不是雙穩態，儘管為了方便，在此中可使用雙穩態一詞來涵蓋雙穩態及多穩態顯示器兩者。

當使用於意指驅動電泳顯示器時，脈衝一詞在此中係意指在驅動顯示器之時間段期間，所施加電壓相對於時間之積分。

無論是否在寬頻帶中或於選定波長處，吸收、散射、或反射光線的粒子在此中被稱為有色或顏料粒子。除了顏料(其在嚴格意義上意指不可溶之有色材料)以外的各種吸收或反射光線之材料、如同染料或光子晶體等亦可使用於本發明的電泳介質及顯示器。

多年來，粒子系之電泳顯示器已是深入研究及開發的主題。在此等顯示器中，有時候被稱為顏料粒子之複數個帶電粒子於電場的影響之下運動經過流體。當與液晶顯示器相比時，電泳顯示器可具有良好的亮度及對比度、寬視角、狀態雙穩定性、及低功耗之屬性。然而，具有這些顯示器的長期影像品質之問題已阻礙它們的廣泛利用。例如，組成電泳顯示器之粒子傾向於沉降，導致這些顯示器的使用壽命不足。

如上所述，電泳介質需要有流體之存在。於大多數現有技術領域的電泳介質中，此流體是液體，但電泳介質可為使用氣態流體來生產；例如，參照Kitamura,T.,等人之「電子紙狀顯示器的電調色劑運動」，IDW日本、2001年、Paper HCS1-1，及Yamaguchi,Y.,等人之「使用摩擦帶電的絕緣粒子之調色劑顯示器」，IDW日本、2001年、Paper AMD4-4)。亦參照美國專利第7,321,459及7,236,291號。由於沉降作為液體系的電泳介質之粒子，當介質被使用於允許此沉降的定向時，例如在介質被設置於垂直平面中之處的符號中，此等氣體系之電泳介質顯現為易遭受相同類型的問題之影響。事實上，粒子沉降顯現為在氣體系的電泳介質中比在液體系之電泳介質中有更嚴重的問題，因為與液體懸浮流體相比，氣態懸浮流體之黏度更低，這允許電泳粒子的沉降更快。

許多讓渡給麻省理工學院(MIT)及E Ink Corporation或其名義下之專利及申請案敘述使用於封裝電泳及其他電光介質的各種技術。此等封裝介質包含許多小膠囊，每一個膠囊本身包含內相，此內相含有於流體中之電泳-行動粒子，及圍繞此內相的膠囊壁。典型地，此等膠囊本身被固持在聚合物黏合劑內，以形成定位於兩個電極層之間的黏著層(coherent layer)。在這些專利及申請案中敘述之技術包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；例如參照美國專利第7,002,728、7,679,814、10,214,647、及11,098,206號、與美國專利申請案公開第2020/0355978號； (b)膠囊、黏合劑及封裝製程；例如參照美國專利第6,922,276；及7,411,719號； (c)微胞結構、壁材料、及形成微胞的方法；例如參照美國專利第7,072,095及9,279,906號； (d)用於填充及密封微胞之方法；例如參照美國專利第7,144,942及7,715,088號； (e)含有電光材料的薄膜及子組件；例如參照美國專利第6,982,178及7,839,564號； (f)背板、黏著層及其他使用於顯示器中之輔助層及方法；例如參照美國專利第7,116,318及7,535,624號； (g)顏色形成及顏色調整；例如參照美國專利第6,017,584；6,545,797；6,664,944；6,788,452；6,864,875；6,914,714；6,972,893；7,038,656；7,038,670；7,046,228；7,052,571；7,075,502***；7,167,155；7,385,751；7,492,505；7,667,684；7,684,108；7,791,789；7,800,813；7,821,702；7,839,564***；7,910,175；7,952,790；7,956,841；7,982,941；8,040,594；8,054,526；8,098,418；8,159,636；8,213,076；8,363,299；8,422,116；8,441,714；8,441,716；8,466,852；8,503,063；8,576,470；8,576,475；8,593,721；8,605,354；8,649,084；8,670,174；8,704,756；8,717,664；8,786,935；8,797,634；8,810,899；8,830,559；8,873,129；8,902,153；8,902,491；8,917,439；8,964,282；9,013,783；9,116,412；9,146,439；9,164,207；9,170,467；9,170,468；9,182,646；9,195,111；9,199,441；9,268,191；9,285,649；9,293,511；9,341,916；9,360,733；9,361,836；9,383,623；及9,423,666號；與美國專利申請案公開第2008/0043318；2008/0048970；2009/0225398；2010/0156780；2011/0043543；2012/0326957；2013/0242378；2013/0278995；2014/0055840；2014/0078576；2014/0340430；2014/0340736；2014/0362213；2015/0103394；2015/0118390；2015/0124345；2015/0198858；2015/0234250；2015/0268531；2015/0301246；2016/0011484；2016/0026062；2016/0048054；2016/0116816；2016/0116818；及2016/0140909號； (h)用於驅動顯示器的方法；例如參照美國專利第5,930,026；6,445,489；6,504,524；6,512,354；6,531,997；6,753,999；6,825,970；6,900,851；6,995,550；7,012,600；7,023,420；7,034,783；7,061,166；7,061,662；7,116,466；7,119,772；7,177,066；7,193,625；7,202,847；7,242,514；7,259,744；7,304,787；7,312,794；7,327,511；7,408,699；7,453,445；7,492,339；7,528,822；7,545,358；7,583,251；7,602,374；7,612,760；7,679,599；7,679,813；7,683,606；7,688,297；7,729,039；7,733,311；7,733,335；7,787,169；7,859,742；7,952,557；7,956,841；7,982,479；7,999,787；8,077,141；8,125,501；8,139,050；8,174,490；8,243,013；8,274,472；8,289,250；8,300,006；8,305,341；8,314,784；8,373,649；8,384,658；8,456,414；8,462,102；8,514,168；8,537,105；8,558,783；8,558,785；8,558,786；8,558,855；8,576,164；8,576,259；8,593,396；8,605,032；8,643,595；8,665,206；8,681,191；8,730,153；8,810,525；8,928,562；8,928,641；8,976,444；9,013,394；9,019,197；9,019,198；9,019,318；9,082,352；9,171,508；9,218,773；9,224,338；9,224,342；9,224,344；9,230,492；9,251,736；9,262,973；9,269,311；9,299,294；9,373,289；9,390,066；9,390,661；及9,412,314號；與美國專利申請案公開第2003/0102858；2004/0246562；2005/0253777；2007/0091418；2007/0103427；2007/0176912；2008/0024429；2008/0024482；2008/0136774；2008/0291129；2008/0303780；2009/0174651；2009/0195568；2009/0322721；2010/0194733；2010/0194789；2010/0220121；2010/0265561；2010/0283804；2011/0063314；2011/0175875；2011/0193840；2011/0193841；2011/0199671；2011/0221740；2012/0001957；2012/0098740；2013/0063333；2013/0194250；2013/0249782；2013/0321278；2014/0009817；2014/0085355；2014/0204012；2014/0218277；2014/0240210；2014/0240373；2014/0253425；2014/0292830；2014/0293398；2014/0333685；2014/0340734；2015/0070744；2015/0097877；2015/0109283；2015/0213749；2015/0213765；2015/0221257；2015/0262255；2015/0262551；2016/0071465；2016/0078820；2016/0093253；2016/0140910；及2016/0180777號(這些專利及申請案在下文中可被稱為MEDEOD(用於驅動電光顯示器之方法)申請案)； (i)顯示器的應用；例如參照美國專利第7,312,784及8,009,348號；及 (j)非電泳顯示器，如於美國專利第6,241,921；及美國專利申請案公開第2015/0277160號；與美國專利申請案公開第2015/0005720及2016/0012710號中所述。

許多上述專利及申請案承認，於封裝電泳介質中，圍繞離散微膠囊之壁可藉由連續相取代，因此產生所謂的聚合物分散式電泳顯示器，其中電泳介質包含複數個離散之液滴及聚合物材料的連續相，且在此聚合物分散式電泳顯示器內之離散的電泳介質液滴可被視為膠囊或微膠囊，即使沒有離散之膠囊隔膜係與每一個分開的液滴相關聯；例如參照美國專利第6,866,760號。因此，用於本申請案之目的，此聚合物分散式電泳介質被視為封裝式電泳介質之亞種。

一種相關類型的電泳顯示器是所謂之「微胞電泳顯示器」。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及流體未被封裝於微膠囊內，但反之被保留在載體介質、典型是聚合物薄膜內形成的複數個空腔內。例如，參照美國專利第6,672,921及6,788,449號。

儘管電泳介質通常為不透明的(因為，例如，於許多電泳介質中，粒子實質上阻擋可見光經過顯示器之傳輸)及在反射模式中操作，許多電泳顯示器可被製成於所謂的「快門模式」中操作，其中一個顯示狀態係實質上不透明的，且一個顯示狀態係透光的。例如，參照美國專利第5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971；及6,184,856號。類似於電泳顯示器但視電場強度中之變動而定的電泳顯示器能以類似之模式操作；參照美國專利第4,418,346號。其他類型的電光顯示器亦可為能夠在快門模式中操作。於快門模式中操作之電光介質可在用於全彩顯示器的多層結構中使用；在此等結構中，鄰接顯示器之觀察表面的至少一層於快門模式中操作，以暴露或掩蓋遠離此觀察表面之第二層。

封裝的電泳顯示器典型不會遭受來自傳統電泳裝置之聚類及沉降故障模式，並提供進一步的優勢，如同在各種各樣之撓性及剛性基材上印刷或塗佈顯示器的能力。使用「印刷」一字係意欲包括所有形式之印刷及塗佈，包括但不限於：預計量的塗佈，如同貼片模具塗佈、狹縫或擠壓式塗佈、滑動或級聯塗佈、簾式塗佈；輥式塗佈，如同刀輥式塗佈、正向及反向輥式塗佈；凹版塗佈；浸漬塗佈；噴霧塗佈；彎月式塗佈；自旋塗佈；毛刷式塗佈；氣刀塗佈；絲網印刷製程；靜電印刷製程；熱印刷製程；噴墨印刷製程；電泳沉積(參照美國專利第7,339,715號)；及其他類似之技術。因此，所產生的顯示器可為靈活的。再者，因為可印刷(使用各種方法)顯示介質，顯示器本身可被廉價地製成。

如上面所指示，大多數簡單之現有技術領域的電泳介質基本上顯示兩種顏色。此等電泳介質要麼使用於具有第二種不同顏色之有色液體中具有第一顏色的單一類型之電泳粒子、要麼使用在未著色液體中具有不同的第一種及第二顏色之第一與第二類型的電泳粒子。於第一案例中，當粒子位於鄰接顯示器之觀察表面時顯示第一顏色，且當粒子與觀察表面隔開時顯示第二顏色。在第二案例中，當第一類型的粒子位於鄰接顯示器之觀察表面時顯示第一顏色，且當第二類型的粒子位於鄰接觀察表面時顯示第二顏色。典型地，兩種顏色是黑色及白色。如果想要全彩顯示器，可在單色(黑色及白色)顯示器之觀察表面上方沉積彩色濾光片陣列。帶有彩色濾光片陣列的顯示器依靠區域共享及顏色混合來建立顏色刺激。可用之顯示區域係共享於三或四種原色、如同紅色/綠色/藍色(RGB)或紅色/綠色/藍色/白色(RGBW)之間，且濾光片能以一維(條紋)或二維(2x2)重複圖案配置。其他原色的選擇或三種以上之原色在本技術領域中係亦已知的。於RGB顯示器之案例中的三個子像素、或在RGBW顯示器之案例中的四個子像素被選擇得足夠小，以致於意欲之觀察距離處，它們在視覺上一起混合來具有一致的顏色刺激之單一像素(「顏色混合」)。區域共享的固有缺點係著色劑總是存在，且顏色可僅只藉由將底層單色顯示器之對應像素切換為白色或黑色、將對應的原色打開或關閉來進行調制。例如，於理想之RGBW顯示器中，紅色、綠色、藍色、及白色原色的每一者佔有顯示面積的四分之一(出自四個子像素的其中一者)，使白色子像素係與底層單色顯示器之白色一樣亮，且每一個著色子像素的亮度不超過單色顯示器之白色的三分之一。藉由顯示器整體顯示的白色之亮度不能超過白色子像素的亮度之一半(顯示器的白色區域係藉由顯示出自每四個子像素之一個白色子像素產生，加上在其著色形式中的每一個著色子像素係等同於白色子像素的三分之一，以致結合的三個著色子像素貢獻不超過一個白色子像素)。顏色之亮度及飽和度係藉由使顏色像素被切換至黑色的區域共享而降低。區域共享係當混合黃色時尤其有問題，因為其係比任何另一同等亮度之顏色都要淡，且飽和的黃色係幾乎與白色一樣亮。將藍色像素(顯示區域的四分之一)切換至黑色使黃色變得太暗。

美國專利第8,576,476及8,797,634號敘述具有單一背板的多色電泳顯示器，此背板包含可獨立地定址之像素電極及共用、透光的第一電極層(亦被稱為前方電極或頂部電極)。在背板與第一透光電極層之間設置複數個電泳層。於這些申請案中敘述的顯示器係能夠在任何像素位置處表現任何原色(紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色、白色及黑色)。然而，使用坐落於單組定址電極之間的多數個電泳層有數個缺點。藉由特定層中之粒子所經歷的電場要比以相同電壓定址之單一電泳層的案例較低。此外，最接近觀察表面之電泳層中的光學損失(例如，藉由光散射或不想要之吸收所造成)可影響底層電泳層中形成的影像之外觀。

其他類型的電泳顯示器系統提供能夠在任何像素位置表現顏色之單一電泳介質。具體來說，美國專利第9,697,778號敘述一種顯示器，其中染色的溶劑係與白色(光散射)粒子結合，當用低施加電壓定址時使此粒子於第一方向中運動，且當用較高電壓定址時在相反方向中運動。當白色粒子及染色溶劑係與額外兩個和白色粒子帶相反電荷之粒子結合時，其係可能表現出全彩顯示。然而，'778專利的顏色狀態對於如同文本閱讀器之應用係不可接受的。尤其是，將總是有一些把白色散射粒子與觀察表面分開之染色溶劑，其導致顯示器的白色狀態中之色調。

在美國專利第10,475,399中敘述能夠於任何像素位置處表現出各種顏色的電泳介質。在此案例中，電泳介質包含具有第一電荷極性之白色顏料粒子、具有與第一電荷極性相反的第二電荷極性之兩種類型的著色顏料粒子、及可溶於流體之染料，為電泳介質提供顏色。

能夠在任何像素位置表現任何顏色的電泳介質之又另一種形式係於美國專利第9,921,451及10,678,111號中敘述。為了方便起見，這些專利中揭示的電泳介質、即我們可稱為「I型」電泳介質包括四種類型之粒子：白色、青色、洋紅色及黃色，其中兩種類型的粒子係帶正電，且兩種類型之粒子係帶負電。然而，對應的顯示器遭受與白色狀態混合之顏色。因為一種類型的粒子具有與白色粒子相同之電荷，當想要白色狀態時，某一數量的相同電荷之粒子與白色粒子一起運動朝觀察表面。也就是說，其係難以將白色顏料及一種類型的具有與白色顏料粒子相同之電荷極性的著色顏料粒子分開。雖然其係可能用複雜之波形來克服此不想要的調色，但此等波形大大地增加顯示器之更新時間，且在一些情況中，會導致影像之間的不可接受之「閃爍」。例如，對於I型電泳介質，白色光學狀態與黑色光學狀態之間的切換可為緩慢。在另一方面，據觀察，可藉由I型電泳介質達成之色域很寬。

另一種形式的能夠於任何像素位置表現任何顏色之電泳介質係在美國專利申請案公開第2022/0082896號(申請第17/474,582號)中敘述。以此形式的電泳介質，為了方便起見，我們可稱為「II型」電泳介質之電泳介質包括四種類型的粒子：白色、青色、洋紅色及黃色。白色粒子係帶負電，且青色、洋紅色、及黃色粒子係帶正電。等價地，白色粒子可為帶正電，且青色、洋紅色、及黃色粒子可為帶負電。於II型介質中具有三種與白色顏料之極性相反的著色顏料，能夠達成無污染之白色狀態。再者，據觀察，具有II型電泳介質的電泳顯示器解決不同光學狀態之間的緩慢切換之問題，如同白色光學狀態與黑色光學狀態之間的切換。於另一方面，本發明之發明人已發現其係難以將相同電荷極性的三種類型之著色粒子分開成需要的組合，以表現出各種顏色。因此，據觀察，藉由II型電泳介質達成之色域係比I型電泳介質的色域窄。

上述指示有需要開發電泳介質，其係能夠達成良好之色域，並在對應電泳顯示器的不同光學狀態之間快速切換。本發明的發明人出人意料地發現所述電泳介質包含四種類型之粒子(I型或II型)，且更包含第一電荷控制劑及第二電荷控制劑的組合能夠構建既具有寬色域又具有快速切換之對應顯示器。第一電荷控制劑的分子結構包括四級銨基及非極性尾部。第二電荷控制劑之分子結構包括兩個以上的極性基團及非極性尾部。

於一態樣中，本發明揭示用於彩色電泳顯示器之改進的電泳介質。電泳介質包含非極性流體、四種類型之粒子，即第一型粒子、第二型粒子、第三型粒子、及第四型粒子、第一電荷控制劑、及第二電荷控制劑。第一型粒子包含第一型顏料，第一型顏料係無機的，且具有第一顏色，第一型粒子具有第一電荷極性。第二型粒子包含第二型顏料，第二型顏料具有第二顏色，第二顏色係與第一及第二顏色不同，第二型粒子具有第二電荷極性，第二電荷極性係與第一電荷極性相反。第三型粒子包含具有第三顏色之第三型顏料，第三顏色係與第一及第二顏色不同，第三型粒子具有第二電荷極性。第四型粒子包含具有第四顏色之第四型顏料，第四顏色係與第一、第二及第三顏色不同，第四型粒子具有第一電荷極性或第二電荷極性。第二、第三及第四型顏料可為吸光性有機顏料。第四型粒子可包含顏料粒子及聚合物，此聚合物具有少於此粒子的重量之35重量百分比的含量。第一顏色可為白色，第二顏色可為青色，第三顏色可為洋紅色，第四顏色可為黃色。當各自之粒子係以15體積百分比(粒子體積對流體的體積)在具有折射率小於1.55之非極性液流體中近似各向同性地分佈時，黃色、洋紅色及青色顏料可分別在650、550及450奈米處呈現出擴散反射率。

本發明的電泳介質可使用於彩色電泳顯示器中。彩色電泳顯示器可包含在觀察表面之第一透光電極層、第二電極層、及電光材料層。第二電極層包括耦接至像素電極的薄膜電晶體陣列。包含本發明之電泳介質的電光材料層係設置於第一透光電極層與第二電極層之間。

第一電荷控制劑具有一分子結構。第一電荷控制劑的分子結構包括至少一個四級銨基及非極性尾部。第二電荷控制劑具有一分子結構。第二電荷控制劑之分子結構包括兩個以上的極性基團、及非極性尾部。兩個以上之極性基團係選自以下所組成的族群：胺基、磺酸鹽/酯基、硫酸鹽/酯基、亞磺酸鹽/酯基、羧酸基、膦酸基、亞膦酸鹽/酯基、磷酸鹽/酯基、羥基、硫醇基、α二酮基、β二酮基、環氧乙烷基、及環氧丙烷基。第二電荷控制劑之極性基團可為一級胺基或二級胺基。極性基團亦可為三級胺基，但不是四級銨。胺基的氮可為芳香族或非芳香族之雜環的一部分。第一電荷控制劑(及第二電荷控制劑)之分子結構可包括至少一個醯胺基。醯胺基可為非極性尾部的一部分。

非極性尾部包含聚合基。聚合基係藉由包含具有至少十個碳原子之烷基或烯基的單體形成。

使用於形成第二電荷控制劑之非極性尾部(但亦包含第一電荷控制劑的非極性尾部)之聚合基的單體之分子結構可包括羧酸、羧酸酐、或羧酸鹵化物。羧酸及羧酸鹵化物可包含由10至22個碳原子。羧酸酐可包含由20至44個碳原子。形成第二電荷控制劑的聚合尾部之單體的分子結構可更包含羥基或胺基。使用於形成第二電荷控制劑(及第一電荷控制劑)之聚合尾部的單體可選自以下所組成之族群：蓖麻油酸、亞油酸、油酸、亞油酸、蓖麻油酸的酸鹵化物、亞油酸之酸鹵化物、亞麻酸的酸鹵化物、蓖麻油酸酐、亞油酸酐、油酸酐及亞麻酸酐。

第二電荷控制劑之分子結構可包括具有烷基或烯基分支及兩個末端極性官能基的梳狀聚合物。

第二電荷控制劑之分子結構可包含兩個以上的極性官能基，它們都不是季銨基。也就是說，第二電荷控制劑之分子結構可包含一個以上的季銨官能基。二者取一地，第二電荷控制劑之分子結構可包含兩個以上的極性基團，其中一個以上之極性基團可為季銨官能基。

電泳介質可更包含水溶性醚。水溶性醚具有從75至5,000道耳吞的分子量。水溶性醚可為藉由公式I、公式II、或公式III表示，其中n為1至145；R1為氫、甲基或乙基；R2、R3、R4、R5、R6及R7係獨立地選自由氫、包含由1個碳原子至6個碳原子之直鏈或支鏈烷基、苯基、及苄基所組成的族群。公式I、II及III之每一個都包含至少一個醚基官能基。對於公式I，n亦可為1至10。 公式I； 公式II； 公式III.

第一、第二、第三、及第四型粒子可具有一層聚合物。聚合物可為複合、吸附、或共價地鍵結至第一、第二、第三、及第四型顏料。第一型粒子可為光散射粒子。第一型粒子可包含無機顏料粒子、如同二氧化鈦，其係用矽烷及單體或單體的組合來處理。單體可為如同甲基丙烯酸月桂酯之甲基丙烯酸烷基酯、或如同丙烯酸月桂酯的丙烯酸烷基酯。單體之組合可包括2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯。第一型粒子可包含無機顏料粒子、如同二氧化鈦，其係用單體、如同甲基丙烯酸烷基甲酯及2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯處理。第二型粒子可包含第二型顏料粒子、如同酞菁藍色(顏料藍色15:3)、及藉由甲基丙烯酸甲酯與包含如同甲基丙烯酸單甲酯聚(二甲基矽氧烷)之二甲基矽氧烷的單體形成之聚合物。第三型粒子可包含第三型顏料粒子、及藉由甲基丙烯酸甲酯與包含如同甲基丙烯酸單甲酯聚(二甲基矽氧烷)的二甲基矽氧烷之單體形成的聚合物。第四型粒子可包含第四型顏料粒子、及藉由甲基丙烯酸甲酯與包含如同甲基丙烯酸單甲酯聚(二甲基矽氧烷)之二甲基矽氧烷的單體形成之聚合物。第三型粒子可包含第三型顏料粒子、如同顏料紅色122，其用乙烯基氯芐及如同甲基丙烯酸甲酯的單體處理。第四型粒子可包含第四型粒子、如同顏料黃色155，其係用甲基丙烯酸甲酯及包含如同甲基丙烯酸單甲酯聚(二甲基矽氧烷)之二甲基矽氧烷之單體處理。

第二及第三型粒子之極性可具有第二極性、如同正極性，而第一及第四型粒子可具有第一極性、如同負極性。第二、第三、及第四型粒子都可具有與第一極性相反的第二極性。也就是說，第一型粒子可具有正極性，且第二、第三、及第四型粒子可具有負極性。

二者取一地，第一型粒子可具有負極性，且第二、第三、及第四型粒子可具有正極性。第二型粒子具有第二ζ電位，第三型粒子具有第三ζ電位，且第四型粒子具有第四ζ電位。第二、第三、及第四ζ電位都可為正的。第二ζ電位可為大於第三及第四ζ電位，且第四ζ電位可為小於第三ζ電位。

在另一方面中，本發明提供彩色電泳顯示器，包含(a)第一透光電極層，(b)包含複數個微胞之微胞層，(c)密封層，及(d)第二電極層。複數個微胞的每一個微胞具有開口。密封層橫跨複數個微胞之每一個微胞的開口。複數個微胞之每一個微胞包括電泳介質。電泳介質包含非極性流體、四種類型的粒子、第一型粒子、第二型粒子、第三型粒子、第四型粒子、及第一型電荷控制劑。第一型粒子包含第一型顏料，第一型顏料是無機的且具有第一顏色，第一型粒子具有第一電荷極性。第二型粒子包含第二型顏料，第二型顏料具有第二顏色，第二顏色係與第一及第二顏色不同，第二型粒子具有第二電荷極性，第二電荷極性係與第一電荷極性相反。第三型粒子包含具有第三顏色之第三型顏料，第三顏色係與第一及第二顏色不同，第三型粒子具有第二電荷極性。第四型粒子包含具有第四顏色之第四型顏料，第四顏色係與第一、第二、及第三顏色不同，第四型粒子具有第一電荷極性或第二電荷極性。第四型粒子可包含顏料粒子及聚合物。聚合物可具有少於粒子重量之35重量百分比的含量。第一顏色可為白色，第二顏色可為青色，第三顏色可為洋紅色，且第四顏色可為黃色。

第一電荷控制劑具有一分子結構，第一電荷控制劑之分子結構包括季銨基及非極性尾部。

彩色電泳顯示器亦包含水溶性醚。水溶性醚具有從75至5,000道耳吞的分子量。水溶性醚係存在於彩色電泳顯示器之密封層中或電泳層中。水溶性醚可為存在於彩色電泳顯示器的密封層及電泳層中。水溶性醚可為藉由公式I、公式II、或公式III表示，其中n為1至145；R1為氫、甲基或乙基；R2、R3、R4、R5、R6及R7係獨立地選自由氫、包含由1個碳原子至6個碳原子之直鏈或支鏈烷基、苯基、及苄基所組成的族群。公式I、II及III之每一個都包含至少一個醚基官能基。對於公式I，n亦可為1至10。水溶性醚可為選自由以下所組成的族群：乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單正丙基醚、乙二醇單異丙基醚、乙二醇單正丁基醚、乙二醇單異丁基醚、乙二醇單三級丁醚、乙二醇單苄基醚、乙二醇單苯醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二正丙基醚、乙二醇二異丙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單正丙基醚、二乙二醇單異丙醚、二乙二醇單正丁醚、二乙二醇單異丁醚、二乙二醇單三級丁醚、二乙二醇單苄醚、二乙二醇單苯醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇二正丙基醚、二乙二醇二異丙基醚、二乙二醇二正丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三乙二醇單正丙醚、三乙二醇單異丙醚、三乙二醇單正丁醚、三乙二醇單異丁醚、三乙二醇單三級丁醚、三乙二醇單苄醚、三乙二醇單苯醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二正丙醚、三乙二醇二異丙醚、四乙二醇單甲基醚、四乙二醇單乙基醚、三乙二醇單苯醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇單乙醚、聚乙二醇單苯醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丙醚、丙二醇單異丙醚、丙二醇單正丁醚、丙二醇單異丁醚、丙二醇單苯基醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單正丙醚、二丙二醇單異丙醚、二丙二醇單正丁醚、二丙二醇單異丁醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇二正丙醚、二丙二醇二異丙醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單乙醚、三丙二醇單正丙醚、三丙二醇單異丙醚、三丙二醇單正丁醚、及三丙二醇單異丁醚。

電泳介質可更包含具有一分子結構之第二電荷控制劑。第二電荷控制劑的分子結構可包括兩個以上之極性基團、及非極性尾部。兩個以上的極性基團可選自由以下所組成之族群：胺基、磺酸鹽/酯基、硫酸鹽/酯基、亞磺酸鹽/酯基、羧酸基、膦酸基、亞膦酸鹽/酯基、磷酸鹽/酯基、羥基、硫醇基、α二酮基、β二酮基、環氧乙烷基、及環氧丙烷基。非極性尾部包含聚合基。聚合基可為藉由包含具有至少十個碳原子的烷基或烯基之單體形成。使用於形成第二電荷控制劑的非極性尾部之聚合基的單體之分子結構可包括羧酸、羧酸酐、或羧酸鹵化物。羧酸及羧酸鹵化物可包含由10至22個碳原子。羧酸酐可包含由20至44個碳原子。形成第二電荷控制劑的聚合尾部之單體的分子結構可更包含羥基或胺基。使用於形成第二電荷控制劑之聚合尾部的單體可為選自以下所組成之族群：蓖麻油酸、亞麻油酸、油酸、亞麻油酸、蓖麻油酸的酸鹵化物、亞麻油酸之酸鹵化物、次亞麻油酸的酸鹵化物、蓖麻油酸酐、亞麻油酸酐、油酸酐及次亞麻油酸酐。第二電荷控制劑之分子結構可包括具有烷基或烯基分支及兩個末端極性官能基的梳狀聚合物。

第二電荷控制劑之分子結構可包含兩個以上的極性官能基，它們都不是季銨基。也就是說，第二電荷控制劑之分子結構可包含一個以上的季銨官能基。二者取一地，第二電荷控制劑之分子結構可包含兩個以上的極性基團，其中一個以上之極性基團可為季銨官能基。

如於此中所使用，「多胺」一詞係有機化合物，其具有包含兩個以上之胺基的分子結構。此等胺基可為一級胺基、二級胺基或三級胺基。

「羧酸衍生物」一詞係具有包括羧酸鹵化物或羧酸酐之分子結構的化合物。

「縮合聚合」一詞係聚合之形式，其中單體及/或低聚物彼此反應以形成較大的結構，同時釋放較小之分子作為副產物，如同水、鹽酸、甲醇、及其他。

如在此中所使用，「分子量」意指重量平均分子量，除非另有說明。分子量係使用工業標準大小排除柱色譜法測量。

「胺」、「胺基」、及「胺基官能基」一詞包括一級胺、二級胺及三級胺與一級胺官能基、二級胺官能基、及三級胺官能基。此等名詞不包括「四級胺」及「四級胺官能基」。

「四級胺」或「四級銨」或「四級銨鹽」或「四級胺官能基」等詞包括官能基，於此氮原子具有四個取代基，其沒有氫。也就是說，沒有直接連接至四級胺的氮原子之氫原子。「陽離子電荷控制劑」一詞意味著電荷控制劑包括「四級胺」。

「顏料」及「顏料粒子」等詞在本申請案中是同義的。

本發明包括改進之四粒子電泳介質，包括四種類型的粒子，即於非極性流體中之第一型、第二型、第三型、及第四型粒子。第一型粒子包含具有第一顏色的第一型顏料，第一型顏料是無機的。第一型粒子具有第一電荷極性。第二型粒子包含具有與第一顏色不同之第二顏色的第二型顏料。第二型粒子具有第二電荷極性，第二電荷極性係與第一電荷極性相反。第三型粒子包含第三型顏料，具有與第一及第二顏色不同之第三顏色。第三型粒子具有第二電荷極性。第四型粒子包含第四型顏料，具有與第一、第二及第三顏色不同之第四顏色。第四型粒子具有第一或第二電荷極性。

電荷控制代理

電荷控制劑(CCA)係使用於電泳顯示器之電泳介質中，以控制電泳粒子上的電荷。典型地，CCA係類似表面活性劑之分子，具有離子或另一極性基團，下文稱為頭部基團，及非極性鏈(典型是碳氫鏈)，下文稱為尾部。CCAs可與帶電粒子複合或被吸收進入粒子中。也就是說，電泳粒子及CCA可存在於電荷複合物中，或經由凡得瓦力鬆散地聯結。人們認為CCA在電泳介質中形成反向微胞，且其係導致介質中的導電性之小群體帶電的反向微胞。反向微胞包含極性核心，其大小可為從1奈米變動至數十奈米，並可具有球形、圓柱形、或另一幾何形狀，而藉由CCA分子之非極性尾部基團所包圍。於電泳介質中，典型可區分三種相位：具有一表面的固體粒子、以極小液滴(反向微胞)之形式分佈的高極性相位、及包含非極性流體之連續相位。電泳粒子及帶電的反向微胞兩者可在施加電場時運動經過流體，且因此有兩條用於經過流體(其本身典型具有微不足道之導電率)導電的平行路徑。

反向微胞之極性核心被認為藉由吸附至表面上影響表面上的電荷。在電泳顯示器中，此吸附可為至電泳粒子之表面或微膠囊(或另一固態相位，如同微胞的壁)內部之壁上，以形成類似於反向微胞的結構，這些結構在下文被稱為半微胞。當離子對之一個離子係比另一個離子更強力地附接至表面上時，半微胞與未接合的反向微胞之間的離子交換可導致電荷分離，其中更強力地接合之離子保留與粒子相關聯，且較弱接合的離子變得併入自由反向微胞之核心。

CCA的頭部基團之離子材料於粒子(或另一)表面處誘導離子對形成係亦可能的。因此，CCA可施行兩個基本功能：於表面處生成電荷及從表面分離電荷。電荷生成可為存在於CCA分子(或以另一方式併入反向微胞核心或流體)中的一些原子團與粒子表面之間的酸鹼或離子交換反應之結果。因此，有用的CCA材料係那些能夠參與此交互作用者，或如本技術領域中已知的任何另一充電交互作用。

控制電泳介質中之粒子的機制未被完全理解。不受控制之製程可導致電泳介質的不期望之高電導率。此外，在電荷控制劑僅只是物理性吸附至粒子上的案例中，條件中之改變可造成電荷控制劑從粒子部分或完全脫附，從而使粒子的電泳特性發生不期望之變化。脫附的電荷控制劑可能重新吸附至電泳介質內之其他表面上，且此重新吸附具有用於造成額外問題的可能性。在包含多數種類型之電泳粒子的電泳介質中，電荷控制劑之效果係尤其難以預測，於此電荷控制劑可吸附至不同類型的粒子之表面上。在封裝式電泳介質的案例中，電荷控制劑吸附至膠囊壁上係亦可能的。

電荷控制劑可具有大於500克/莫耳、或大於1,000克/莫耳、或大於1,500克/莫耳、或大於3,000、或大於5,000、或大於10,000之平均分子量。例如，電荷控制劑的平均分子量可為在500克/莫耳與12,000之間、1,000與10,000之間、2,000與8,000克/莫耳之間、600克/莫耳與2,000克/莫耳之間、或2,000與11,000克/莫耳之間。

本發明的電泳介質包含第一及第二電荷控制劑之組合。第一及第二電荷控制劑係可溶於電泳介質的非極性流體中。

第一電荷控制劑之分子結構包括四級銨基及非極性尾部。

第一電荷控制劑的非極性尾部可包含聚合基，其係藉由包含至少十個碳原子之單體形成。第一電荷控制劑的非極性尾部可包含藉由單體形成之聚合基，此單體的分子結構包含至少十個碳原子。

使用於形成第一電荷控制劑之非極性尾部的單體之分子結構可包括羧酸、羧酸酐、或羧酸鹵化物，其中此羧酸及羧酸鹵化物包含10至22個碳原子，且其中羧酸酐包含20至44個碳原子。

形成第一電荷控制劑的非極性尾部之單體的分子結構可包含至少一個碳-碳雙鍵。使用於形成第一電荷控制劑之聚合尾部的單體之分子結構可更包含羥基。使用於形成第一電荷控制劑的聚合尾部之單體可選自由8-羥基硬脂酸、蓖麻油酸、亞油酸、油酸、亞油酸、8-羥基硬脂酸的酸鹵化物、蓖麻油酸之酸鹵化物、亞油酸的酸鹵化物、亞麻酸之酸鹵化物、8-羥基硬脂酸酐、蓖麻油酸酐、亞油酸酐、油酸酐、及亞麻酸酐所組成的族群。

第一電荷控制劑之分子結構可包括一個以上的四級銨基。第一電荷控制劑之分子結構可包括1-12四級銨基。四級銨基可藉由結構[NR ₁R ₂R ₃R ₄] ⁺代表；R ₁、R ₂、R ₃及R ₄的範例可包括烷基及芳基。第一電荷控制劑之分子結構包括非極性尾部及至少一個四級銨基。用於製備第一電荷控制劑的有用試劑是藉由Akzo Nobel以商品名稱ARQUAD ^TM提供之脂肪酸四級銨化合物的類別。

滿足第一電荷控制劑之結構準則的電荷控制劑之非限制性範例包括商業聚合物材料，如同藉由Lubrizol Corporation所供應的Solsperse™17000、Solsperse™16000、及Solsperse™19000。Solsperse ^TM17000係12-羥基十八烷酸均聚物與N,N-二甲基-1,3-丙二胺及硫酸氫甲酯(methylbisulfate)之反應產物。Solsperse™16000及Solsperse™19000在其非極性尾部中具有碳-碳鍵。據觀察，當不飽和四級銨電荷控制劑被包括於電泳介質中時，此介質已改善在低溫下的切換速率。四級銨電荷控制劑之非極性尾部可為由聚合物或低聚物化合物、如同聚酯形成。於一些情況中，聚酯可經由羧酸、例如具有二級胺基胺的脂肪酸之縮合反應形成。在此等情況中，縮合反應將導致具有至少一個碳-碳雙鍵(亦即不飽和)的重複單元，具有可為飽和或不飽和之重複的懸垂式碳鏈。由其形成尾部之單體的總長度係至少為10個碳原子之長度、例如14個碳原子的長度、例如18個碳原子之長度。

滿足第一電荷控制劑的結構準則之其他化合物已於美國專利申請案公開第2020/0355978號中揭示，其全部以參照的方式併入本文中。第一電荷控制劑之非限制性範例係提供於以下公式IV至X的結構中，在此R1係聚油酸，且R2係聚異丁烯。這些化合物可為藉由包含一級胺基(或羥基)及三級胺之分子與單體(如同蓖麻油酸或異丁烯)的反應來製備，隨後藉由所形成之聚合物與硫酸二甲酯的反應來製備，以四級化此三級胺。胺試劑可為選自例如3-(二甲基胺基)-1-丙胺、3-二甲基胺基-1-丙醇、1,4-雙(3-胺基丙基)哌、及參(3-胺基丙基)胺。 公式IV 公式V 公式VI 公式VII 公式VIII 公式IX 公式X

第一電荷控制劑可在每100克電泳粒子大於0.2克電荷控制劑、或每100克電泳粒子大於0.5克電荷控制劑、或每100克電泳粒子大於1.0克電荷控制劑下之濃度加入至電泳介質。第一電荷控制劑可在每100克電泳粒子大於1克電荷控制劑的濃度下加入電泳介質。例如，第一電荷控制劑與電泳粒子之比例可為1:30(重量/重量)、例如1:25(重量/重量)、例如1:20(重量/重量)。

第二電荷控制劑的分子結構包括兩個以上之極性基團及非極性尾部。極性基團係選自由胺基、羧酸基、膦酸基、羥基、硫醇基、α二酮基、β二酮基、環氧乙烷基、及環氧丙烷基所組成的族群。胺基可為一級、二級或三級胺基。胺基之氮原子可為芳香族或非芳香族的雜環之一部分。此等雜環的非限制性範例係吖啶、苯并咪唑、吡唑、咪唑、哌、吡、嘧啶、吡咯、喹唑啉、三、氮雜吲哚、吡啶、聯吡啶、吲哚、哌啶、嗒、吡咯烷、喹啉、三唑、吖呾、咔唑、咪唑、咪唑啉、吲哚啉、異吲哚啉、哌啶酮、吡唑啉、吡唑啶、吖、異喹啉、嘌呤、吡唑并[1,5,α]嘧啶、喹唑啉及其衍生物。α-二酮基可為環的一部分，如方酸及其衍生物、或克酮酸及其衍生物。

第二電荷控制劑之非極性尾部可包含具有一個以上的飽和烷基官能基之聚合基。第二電荷控制劑的非極性尾部可包含具有至少一個碳-碳雙鍵之聚合基。聚合基可藉由包含至少十個碳原子的單體形成。單體之分子結構可包括羧酸、羧酸酐、或羧酸鹵化物，其中此羧酸及羧酸鹵化物包含10至22個碳原子及碳-碳雙鍵，且其中羧酸酐包含20至44個碳原子及兩個碳-碳雙鍵。單體的分子結構亦可包括羥基。使用於形成第二電荷控制劑之聚合尾部的單體之非限制性範例可選自由蓖麻油酸、亞油酸、油酸、亞油酸、蓖麻油酸的酸鹵化物、亞油酸之酸鹵化物、亞麻酸的酸鹵化物、蓖麻油酸酐、亞油酸酐、油酸酐、及亞麻酸酐所組成之族群。第二電荷控制劑可為刷狀聚合物，具有一條經由鏈接基團附接至兩個以上的極性基團(頭部基團)之長的非極性(疏水性)鏈。第二電荷控制劑之頭部基團可與電泳粒子的表面獨立地相互作用並吸附至此表面。多數個頭部基團之存在可導致第二電荷控制劑在一種類型的電泳粒子上之強力吸附。因此，對包含第二電荷控制劑的粒子表面具有親和力之第一電荷控制劑可強力地吸附至粒子上，修改此粒子的ζ電位。粒子(顏料及其他粒子)之表面改性於許多行業中很常見。在許多案例中，這是藉由修改粒子的合成路線來達成，形成客製化之粒子。此方法論可為昂責的，且合成之產物可僅只使用於特定的系統。相反地，使用兩種電荷控制劑之組合來調整粒子的ζ電位之方法論可為直接在應用本身的組成物中施行。具體來說，一種以上之電荷控制劑可在使用於製備電泳介質之粒子分散體的研磨之前或期間直接加入。換句話說，可使用商業顏料產物，而不需預先合成客製化的顏料。再者，藉由調整對應電荷控制劑之性質及重量比，可於所期望的位準調整粒子之ζ電位。因此，同一種顏料可使用於各種電泳介質，此粒子在每一種介質中具有不同的ζ電位。於此必需注意的是，當將聚合物(或另一材料)吸附在液體載體中之粒子上一詞係使用於可溶於載體中的聚合物時，人們認為在粒子表面與載體中的可溶聚合物之間有聚合物的動態平衡。聚合物於粒子上之更強力的吸附意味著粒子上之聚合物數量與存在的聚合物之總量的關係增加。

可使用作為第二電荷控制劑之商業聚合物材料的非限制性範例是藉由Lubrizol Corporation供應之Solsperse™8000。

第二電荷控制劑可為藉由羥基羧酸(或羥基羧酸衍生物)於多胺的存在中之縮合反應形成。此聚合反應係試劑之間的縮合聚合。縮合反應形成(a)於羥基羧酸(或羥基羧酸衍生物)的羥基與羥基羧酸(或羥基羧酸衍生物)之另一分子的羧基(或羧酸鹵化物或羧酸酐)之間的酯鍵，及(b)多胺之胺基與羥基羧酸(或羥基羧酸衍生物)的羧基(或羧酸鹵化物或羧酸酐)之間的醯胺鍵。

第二電荷控制劑可在每100克電泳粒子大於0.2克電荷控制劑、或每100克電泳粒子大於0.5克電荷控制劑、或每100克電泳粒子大於1.0克電荷控制劑下之濃度加入至電泳介質。例如，第一電荷控制劑與電泳粒子的比例可為1:30(重量/重量)、例如1:25(重量/重量)、例如1:20(重量/重量)。

第二電荷控制劑與第一電荷控制劑之重量比可為約1:10至約10:1、或約1:9至約10:9、或約1:8至約8:1、或約1:6至約6:1、或約1:5至約5:1、或約1:3至約3:1、或約1:2至約2:1、或約1:1:5至1.5:1。

電泳粒子

在一個實施例中，本發明的電泳介質包含四種類型之粒子，即第一、第二、第三、及第四型粒子，其中第一及第四型粒子具有第一電荷極性，且第二及第三型粒子具有第二極性，第二極性係與第一極性相反。這代表I型電泳介質。典型地，此系統包括帶負電荷的白色類型之粒子、帶負電荷的黃色類型之粒子、帶正電荷的青色類型之粒子、及帶正電荷的洋紅色類型之粒子。黃色、青色、及洋紅色代表減法原色。

於另一個實施例中，本發明的電泳介質包含四種類型之粒子，即第一、第二、第三、及第四型粒子，其中第一型粒子具有第一電荷極性，且第二、第三、及第四型粒子具有第二極性，第二極性係與第一極性相反。這代表II型電泳介質。典型地，此系統包括白色帶負電荷類型之粒子及黃色、洋紅色、與青色帶正電荷類型的粒子，具有減法原色。

此外，可設計一種以上類型之粒子(在I型及II型電泳介質兩者中)，以致其電泳遷移率相對於所施加電場之強度係非線性的。因此，一種以上類型之粒子將在施加正確極性的高電場(例如20V或更高)下經歷電泳遷移率中之減少。此四個粒子系統(I型及II型)的各種光學狀態係於圖1中示意地顯示。對應之顯示器可在每一個像素提供白色、黃色、紅色、洋紅色、藍色、青色、綠色、及黑色的顏色狀態。

如圖1中所顯示，八種主要顏色(紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色、黑色及白色)之每一種都對應於四種類型的粒子之不同配置，使得觀看者僅只看到那些在白色類型的粒子(亦即僅只散射光線之粒子類型)的觀察側上之著色粒子。為了達成寬廣的顏色範圍，必需為粒子之類型的更精細控制使用額外之電壓位準。於所述配方中，第一型粒子係反射性(典型是白色)，而其他三種類型之粒子包括三種實質上不散射光線(「SNLS」)者。如上所述，使用SNLS粒子允許顏色的混合，並提供比可用相同數量之散射類型粒子達成者更多的顏色結果。這些閾值必需充分地分開，用於避免串擾，且此分開必需對一些顏色使用高定址電壓。所揭示之四個粒子電泳介質亦可被快速更新，需要「不那麼華而不實的」過渡，並產生令觀看者賞心悅目之彩色光譜(且因此，具有商業價值)。此外，所揭示的配方提供黑色與白色像素之間的快速(例如，小於500 ms，例如，小於300 ms，例如，小於200 ms，例如，小於100 ms)更新，從而能夠為白底黑字啟用快速翻頁。

在圖1中，假定顯示器之觀察表面係於頂部(如所例示)，亦即使用者由此方向觀察顯示器，且光線由此方向入射。如業已指出，在較佳實施例中，於本發明的電泳介質中使用之四種類型的粒子之僅只一者實質上散射光線，且在圖1中，此類型的粒子被假定為白色顏料。此散射光之白色類型的粒子形成白色之反射物，於白色類型的粒子(如圖1中所例示)上方之任何粒子係對照著此反射物觀察。進入顯示器的觀察表面之光線通過這些類型的粒子，由白色類型之粒子反射，回頭通過這些類型的粒子並從顯示器浮現。因此，白色類型之粒子上方的粒子可吸收各種顏色，且顯現給使用者之顏色係源自白色粒子上方的粒子之組合的顏色。任何設置在白色類型之粒子下方(從使用者觀點是於後方)的粒子係藉由白色類型之粒子所掩蓋，且不影響所顯示的顏色。因為第二、第三及第四型粒子係實質上非光散射的，它們相對彼此之順序或配置係不重要的，但由於已陳述之理由，它們相對於白色(光散射)粒子的順序或配置是至關重要的。

更具體地說，當青色、洋紅色、及黃色類型之粒子位於白色類型的粒子下方時(圖1中之情況[A])，在白色粒子上方沒有粒子，且像素僅只顯示白色。當一型的單一粒子係於白色類型之粒子上方時，顯示單一類型的粒子之顏色，在圖1中的情況[B]、[D]及[F]中分別為黃色、洋紅色及青色。當兩種類型之粒子位於白色類型的粒子上方時，所顯示之顏色係這兩種類型的粒子之那些情況的組合；在圖1中，於情況[C]中，洋紅色及黃色類型之粒子顯示為紅色，在情況[E]中，青色及洋紅色的粒子顯示為藍色，於情況[G]中，黃色及青色類型之粒子顯示為綠色。最後，當所有三種類型的顏色粒子位於白色類型之粒子上方時(在圖1中的情況[H])，所有進入的光線係藉由三種減去主要著色類型之粒子所吸收，且此像素顯示為黑色。

一種減法原色係藉由散射光的粒子類型渲染為可能的，以致顯示器將包含兩種類型之光散射粒子，其中的一者將為白色，且另一者被著色。然而，在此案例中，光散射之著色粒子類型相對於覆蓋白色粒子類型的其他著色粒子類型之位置將為重要的。例如，在渲染黑色中(當所有三種著色類型之粒子位於白色類型的粒子上時)，散射之著色類型的粒子不能位於非散射之著色類型的粒子上(否則它們將部分或完全隱藏在散射類型之粒子後面，且所渲染的顏色將為散射之著色類型的粒子之顏色，而不是黑色)。

圖1顯示理想化的情況，其中顏色不被污染(亦即，光散射之白色類型的粒子完全掩蓋位於白色類型之粒子後面的任何類型之粒子)。在實踐中，藉由白色類型的粒子之掩蓋可為不完美的，以致可有一些藉由一種理想地將完全被掩蓋之類型的粒子所吸收之少量光線。此污染典型降低被渲染的顏色之亮度及色度兩者。於本發明的電泳介質中，此顏色污染應被最小化至所形成之顏色係與工業標準之顏色再現相稱的程度。特別受歡迎之標準係SNAP(報紙廣告製作的標準)，其指定上述八種原色之每一者的L*、a*及b*值。於下文，「原色」將使用來意指八種顏色，即如圖1中所顯示之黑色、白色、三種減法原色及三種加法原色。

圖2顯示本發明中使用的I型電泳介質之四種粒子的示意性橫截面代表圖。

利用改進之電泳介質的顯示層包括觀察側上之第一(觀察)表面23、及第一表面23的相反側上之第二表面24。電泳介質係設置在兩個表面之間。兩條直立虛線之間的每一個空間標示一像素。於每一個像素內，電泳介質可被處理，且每一個像素之觀察表面23可達成圖1中所顯示的顏色狀態，而不需要額外之層，且不需要彩色濾光片陣列。

作為電泳顯示器的標準，第一表面23包括第一透光電極層21，由PET片所建構，其上面設置有氧化銦錫(ITO)。在第二表面(24)上，有包括複數個像素電極25之第二電極層22。此等像素電極被敘述於美國專利第7,046,228號中，其內容在此中係全部以參照的方式併入本文中。需要指出的是，雖然為像素電極層提及用薄膜電晶體(TFT)背板驅動之主動矩陣，但本發明的範圍涵蓋其他類型之電極定址，只要此等電極能起到期望的功能。例如，第一及第二電極層(或頂部及底部電極)可為相連。此外，與那些‘228號專利中所述者不同之像素電極背板係亦合適的，並可包括能夠提供比典型用非晶矽薄膜電晶體背板所發現者更高之驅動電壓的主動矩陣背板。

新近開發之主動矩陣背板可包括薄膜電晶體，其併入金屬氧化物材料，如同氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅或更複雜的金屬氧化物，如同氧化銦鎵鋯。於這些應用中，為每一個使用此等金屬氧化物材料之電晶體形成通道形成區域，允許更高電壓的更快速切換。此等金屬氧化物電晶體亦允許在薄膜電晶體(TFT)之「關閉」狀態中比可藉由例如非晶矽TFT達成者更少的洩漏。於包含n條線之典型掃描TFT背板中，電晶體將處於「關閉」狀態中，用於大約是刷新顯示器的每條線所需時間之比例(n-1)/n。來自與每一個像素相關聯的儲存電容器之任何電荷洩漏將導致顯示器的電光性能之退化。TFT典型包括閘極電極、閘極絕緣膜(典型為SiO ₂)、金屬源極、金屬汲極、及在閘極絕緣膜上的金屬氧化物半導體膜，至少部分重疊閘極電極、源極、及汲極。此背板可從夏普/富士康、LG、及BOE等製造商獲得。此等背板能夠提供±30V(或更高)之驅動電壓。於一些實施例中，包括中間電壓驅動器，以致所產生的驅動波形可包括五個位準、或七個位準、或九個位準、或更多個位準。

用於此等應用之一種較佳金屬氧化物材料係銦鎵鋅氧化物(IGZO)。IGZO-TFT具有非晶矽的電子遷移率之20-50倍。藉由在主動矩陣背板中使用IGZO TFTs，其係可能經由合適的顯示驅動器提供大於30V之電壓。再者，能夠供應至少五個位準且較佳係七個位準的源極驅動器為四個粒子電泳顯示器系統提供不同之驅動典範。於一實施例中，將有兩個正電壓、兩個負電壓、及零電壓。在另一實施例中，將有三個正電壓、三個負電壓、及零電壓。於一實施例中，將有四個正電壓、四個負電壓、及零電壓。這些位準可在約-27V至+27V的範圍內選擇，而不受如上述頂板切換所強加之限制。

圖2的電泳顯示器包含本發明的I型電泳介質。其包括於非極性流體27中之四種類型的電泳粒子。第一型粒子(W-*；空心圈)係帶負電，並可進行表面處理，以致第一型粒子之電泳遷移率取決於驅動電場的強度(下文將詳細地討論)。在此等情況中，此類型之粒子的電泳遷移率於較強電場之存在下實際上會下降，這有點違背直覺。

第二型粒子(C++；灰色圈)可具有比第三型粒子更高的正電荷。其可具有表面處理。如圖2中所指示，此等類型之粒子的顏色於名義上是白色、洋紅色、黃色、及青色，以產生如圖1中所顯示之顏色。然而，本發明並不受限於此特定的顏色組，也不受限於一種反射類型之粒子及三種吸收類型的粒子。例如，此系統可包括一種黑色之吸收類型的粒子及三種反射類型之紅色、黃色、藍色的粒子，具有適當匹配之反射光譜，以當所有三種反射類型的粒子被混合及可在表面處觀察時，產生一種製程白色狀態。

第三型粒子(M+*；暗色圈)係帶正電，且亦可進行表面處理(或故意不處理)，以致第三型粒子之電泳遷移率取決於驅動電場的強度，或者第二型及第三型粒子的集合在電場方向反轉時被驅動至含有此類型粒子之孔腔的一側之後的拆封速率(the rate of unpacking)，係比第二型粒子的集合之拆封速率更慢。

第四型粒子(Y-；格子圈)係帶負電。其可具有比第一型粒子的電荷量級較高或較低之電荷量級。此外，第四型粒子可進行表面處理。第四型粒子的電泳遷移率可取決於或不取決於驅動電場之強度。也就是說，第四型粒子可具有表面處理；然而，此表面處理可不導致上述電泳遷移率隨著電場之增加而降低。

圖3A顯示本發明中使用的II型電泳介質之四種類型的粒子之示意性橫截面代表圖。圖3A中例示的顯示器係類似於圖2中例示之顯示器，但具有不同的電泳介質(圖3A中之II型相對圖2中的I型)。

本發明之II型電泳介質包括在非極性流體27中的四種類型之電泳粒子，如圖3A-3E中所顯示。第一型粒子(W-*；空心圈)係帶負電，並可進行表面處理，以致第一型粒子的電泳遷移率取決於驅動電場之強度(下文將詳細討論)。在此等情況中，此類型的粒子之電泳遷移率於較強電場的存在下實際上會下降，這有點違背直覺。

第二型粒子(C+++；灰色圈)具有最高量級的正電荷，及與第三與第四型粒子的表面處理類型相同。如圖3A中所指示，此等類型之粒子的顏色於名義上是白色、洋紅色、黃色、及青色，以產生如圖1中所顯示之顏色。然而，本發明並不受限於此特定的顏色組，亦不受限於一種反射類型之粒子及三種吸收類型的粒子。例如，此系統可包括一種黑色之吸收類型的粒子及三種反射類型之紅色、黃色、藍色的粒子，具有適當匹配之反射光譜，以當所有三種反射粒子被混合及可在表面處觀察時產生一種製程白色狀態。

第三型粒子(M++*；暗色圈)係帶正電，且亦可進行表面處理(或故意不處理)，以致第三型粒子之電泳遷移率取決於驅動電場的強度，或者第三型粒子的集合在電場方向反轉時被驅動至含有此類型粒子之孔腔的一側之後的拆封速率，係比第二種及第四型粒子的集合之拆封速率更慢。

第四型粒子(Y+；方格圈)係帶正電，但具有比第三型粒子的電荷量級較小之電荷量級。此外，第四型粒子可進行表面處理，但不是以造成第四型粒子的電泳遷移率取決於驅動電場強度之方式。也就是說，第四型粒子可具有表面處理；然而，此表面處理不會導致上述電泳遷移率隨著電場之增加而降低。

圖3B-3E顯示本發明中使用的具有四種類型之粒子(II型)的顯示像素之不同光學狀態的示意性橫截面代表圖。

在一實施例中，第一型粒子(負極)是白色及散射的。第二型粒子(正、高電荷量級)是青色及吸收性。第三型粒子(正、中等電荷量級)是洋紅色及吸收性。第四型粒子(正、低電荷量級)是黃色及吸收性。於另一實施例中，第一型粒子(負)是白色及散射的。第二型粒子(正、高電荷量級)是青色及吸收性。第三型粒子(正、中等電荷量級)是洋紅色及吸收性。第四型粒子(負)是黃色及吸收性。下面的表1顯示在本發明之電泳介質中有用的示範性黃色、洋紅色、青色及白色粒子之擴散反射率，連同根據分散於聚異丁烯基質中的這些材料之Kubelka-Munk分析的其吸收係數與散射係數之比率。

表1。較佳的黃色、洋紅色、青色及白色粒子之擴散反射率。

	1微米層在於0%黑色上的擴散反射率	吸收/散射比例
顏色	體積分率	450 nm	550 nm	650 nm	K/S 450nm	K/S 550nm	K/S 650nm
黃色(Y1)	0.097	4.5%	0.9%	0.5%	9.67	0.38	0.63
黃色(Y1)	0.147	4.4%	0.9%	0.4%	9.84	0.25	0.02
洋紅色(M1)	0.115	2.8%	3.8%	0.7%	10.01	10.85	1.27
洋紅色(M1)	0.158	3.2%	4.1%	1.0%	10.00	10.75	1.64
洋紅色(M1)	0.190	3.4%	4.1%	1.3%	10.09	10.80	1.03
青色(C1)	0.112	1.3%	3.7%	4.3%	7.27	11.17	10.22
青色(C1)	0.157	1.5%	3.8%	4.3%	7.41	11.30	10.37
青色(C1)	0.202	1.7%	3.9%	4.3%	7.21	11.56	10.47
白色(W1)	0.147	8.1%	6.2%	4.8%	0.0015	0.0020	0.0026
白色(W1)	0.279	24.9%	20.6%	17.0%	0.0003	0.0003	0.0004
白色(W1)	0.339	26.3%	21.7%	18.1%	0.0001	0.0002	0.0002

本發明之電泳介質可為在上面討論的任何形式中。因此，電泳介質可為未封裝、已封裝於藉由膠囊壁所包圍之離散膠囊中、已封裝在密封式微胞中、或呈聚合物分散介質的形式。顏料係於其他位置詳細地敘述，如同在美國專利第9,697,778及9,921,451號中。簡言之，白色類型之粒子W1係矽烷醇官能化的光散射顏料(二氧化鈦)，如美國專利第7,002,728號中所述，包含甲基丙烯酸月桂酯(LMA)單體之聚合物材料已附接至其上。白色類型的粒子W2係實質上如美國專利第5,852,196號之範例1中所述地生產的聚合物塗佈之二氧化鈦，具有包含甲基丙烯酸月桂酯及甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯的大約99:1比例之聚合物塗層。黃色類型的粒子Y1係C.I.顏料黃色180，於沒有塗層之情況下使用，並於Solsperse™19000的存在下藉由磨耗所分散，如美國專利第9,697,778號中所一般地敘述。黃色類型之粒子Y2係C.I.顏料黃色155，在沒有塗層的情況下使用，並於Solsperse™19000的存在下藉由磨耗所分散，如美國專利第9,697,778號中所一般地敘述。黃色類型之粒子Y3係C.I.顏料黃色139，在沒有塗層的情況下使用，並於Solsperse™19000的存在下藉由磨耗所分散，如美國專利第9,697,778號中所一般地敘述。黃色類型之粒子Y4係C.I.顏料黃色139，其係藉由分散聚合作用塗佈，併入如美國專利第9,921,451號的範例4中所述之含有甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸甲酯及二甲基矽氧烷的單體。洋紅色類型之粒子M1係一種帶正電荷的洋紅色材料(二甲基喹吖酮，C.I.顏料紅色122)，使用如美國專利第9,697,778號及美國專利第9,921,451號之範例5中所述的氯甲基苯乙烯及LMA塗佈。

洋紅色類型之粒子M2係C.I.顏料紅色122，其係藉由分散聚合作用塗佈，併入如美國專利第9,921,451號的範例6中所述之含有甲基丙烯酸甲酯及二甲基矽氧烷的單體。青色類型之粒子C1係銅酞青材料(C.I.顏料藍色15:3)，其係藉由分散聚合作用塗佈，併入如美國專利第9,921,451號的範例7中所述之含有甲基丙烯酸甲酯及二甲基矽氧烷的單體。於一些實施例中，已發現藉由使用噴墨黃色4GC(克萊恩)作為核心黃色顏料，且併入甲基丙烯酸甲酯表面聚合物來改善色域。此黃色顏料之ζ電位可用甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯(TFEM)單體及單甲基丙烯酸酯末端的聚(二甲基矽氧烷)之加入來調節。

電泳介質添加劑及用於促進有差別的電泳遷移率之表面處理、以及用於表面處理與環繞電荷控制劑及/或游離聚合物之間的相互作用之建議機制，係在全部以參照的方式併入本文中之美國專利第9,697,778號中詳細地討論。於此等電泳介質中，控制各種種類型粒子之中的相互作用之一種方式係藉由控制粒子上的聚合物塗層之種類、數量及厚度。例如，為了控制粒子特性，使得在第二型粒子與第三型及第四型粒子之間的粒子-粒子相互作用係小於例如第三型粒子與第三種的第四型粒子之間的粒子-粒子相互作用，第二型粒子可進行聚合物表面處理，而第三型及第四型粒子要麼不進行聚合物表面處理、要麼進行聚合物表面處理，其粒子表面之每單位面積的質量覆蓋率比第二型粒子低。更一般地說，需要藉由明智地選擇第三種粒子上的聚合物塗層來調整哈梅克常數(其係兩個粒子之間的凡得瓦相互作用之強度的衡量，此對電位係與哈梅克常數成正比，並與兩個粒子之間的距離之六次方成反比)及/或粒子間之間距。

如在美國專利第9,921,451號中所討論，不同類型的聚合物可包括不同類型之聚合物表面處理。例如，當帶相反電荷的粒子之趨近的最接近距離係藉由立體屏障(典型是接枝或吸附至一或兩個粒子之表面的聚合物)最大化時，庫侖相互作用可被削弱。聚合物殼體可為藉由接枝製程或本技術領域眾所周知之化學吸附製成的共價鍵結聚合物，或可為物理吸附至粒子表面上。例如，聚合物可為包含不溶性及可溶性鏈段之嵌段共聚物。或者，聚合物殼體可為動態的，其中它是來自電泳介質之游離聚合物的鬆散網狀物，電泳介質係於電場及足夠數量和種類之電荷控制劑(CCA-下文將討論)的存在下與顏料粒子複合。因此，取決於電場之強度及極性，粒子可具有更多個相關聯的聚合物，其造成此粒子與容器(例如微膠囊或微胞)及其他粒子不同地交互作用。聚合物殼體之範圍係藉由熱重量分析(TGA)方便地評估，在此技術中，粒子的乾燥樣本之溫度被升高，且由於熱解造成的質量損失係作為溫度之函數來測量。使用TGA，可測量作為聚合物的粒子之質量的比例，且這可使用核心顏料及附接至它們之聚合物的已知密度將其轉換為體積分率。可發現聚合物塗層喪失但核心顏料保留之條件(這些條件取決於所使用的精確核心顏料粒子)。可使各種聚合物組合如下面相對於圖3B-3E敘述那樣工作。例如，在一些實施例中，粒子(典型是第一及/或第二粒子)可具有共價地附接聚合物殼體，此聚合物殼體與容器(例如，微胞或微膠囊)強力地交互作用。同時，相同電荷之其他粒子沒有聚合物塗層或與溶液中的游離聚合物複合，以致那些粒子與容器具有很小之相互作用。於其他實施例中，粒子(典型是第一及/或第二粒子)將沒有表面塗層，以致粒子更容易形成電荷雙層，並在強磁場的存在下經歷電泳遷移率之降低。

分散有四種類型的粒子之流體27係清澈且無色的。此流體含有帶電之電泳粒子，此等粒子於電場的影響之下運動經過流體。較佳的懸浮流體具有低介電常數(約2)、高體積電阻率(約10 ¹⁵Ohm.cm)、低黏度(低於5 mPas)、低毒性及環境影響、低水溶性(低於百萬分之十(ppm)、高沸點(高於約90°C)、及低折射率(低於1.5)，如果使用傳統的水基封裝方法；然而請注意，對於非封裝或某些微胞顯示器可放寬此要求)。最後之要求來自使用高折射率的散射(典型是白色)顏料，其散射效率取決於粒子與流體之間的折射率中之不匹配。

如同飽和線性或支鏈烴的有機溶劑、矽油、鹵化有機溶劑、及低分子量含鹵聚合物是一些有用之流體。此流體可包含單一組成物，或可為一種以上的組成物之摻合物，以便調節其化學及物理性質。用於微封裝製程的反應物或溶劑(如果使用)、如同油溶性單體亦可包含在流體中。

流體較佳係具有低黏度及於約2至約30、較佳係用於高粒子遷移率之約2至約15的範圍中之介電常數。合適的介電流體之範例包括烴，如同Isopar®、十氫萘(DECALIN)、5-亞乙基-2-降烯、脂肪油、石蠟油、矽流體；芳香族烴，如同甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二烷基苯或烷基萘；鹵化溶劑，如同全氟萘、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯三氟甲苯、3,4,5-三氯三氟甲苯、五氟氯苯、二氯壬烷或五氯苯；及全氟化溶劑，如同來自明尼蘇達州聖保羅市的3M公司的FC-43、FC-70或FC-5060；低分子量含鹵素聚合物，如同來自俄勒岡州波特蘭市TCI America公司之聚(全氟環氧丙烷)；聚(三氟氯乙烯)，如同來自新澤西州River Edge的Halocarbon產物公司之Halocarbon油；全氟聚烷基醚，如同來自Ausimont的Galden或來自特拉華州DuPont的Krytox油及Greases K-Fluid系列、來自Dow-corning之聚二甲基矽氧烷基底的聚矽氧油(DC-200)。

如美國專利第7,170,670號中所述，電泳介質的雙穩態性可藉由在流體中包括具有超過約20,000之數均分子量的聚合物來改善，此聚合物於電泳粒子上基本上不吸收；聚(異丁烯)或聚二甲基矽氧烷可使用於此目的。此外，例如在美國專利第6,693,620號中所述，於其表面上具有固定化電荷之粒子在圓周流體中設立電荷相反的電雙層。CCA之離子頭部基團可為與電泳粒子表面上的帶電基團離子配對，形成一層固定化或部分固定化之帶電物種。於此層外側，有包含帶電(反向)微胞的擴散層，此等帶電(反向)微胞包含在介質中之CCA分子。於傳統的直流電泳中，施加之電場在固定式表面電荷上施加力量，並於移動的反電荷上施加相反之力量，使得在擴散層內發生滑移，且粒子相對流體運動。於滑移平面的電位係已知為ζ電位。

因此，電泳介質內之一些粒子類型具有不同的電泳遷移率，這取決於橫跨電泳介質之電場的強度。例如，當第一(低強度，亦即大約±10V或更低)電場施加至電泳介質時，第一型粒子相對電場在一方向中運動，然而，當施加第二(高強度，亦即大約±20V或更高)電場時，具有與第一電場相同的極性，第一型粒子開始相對此電場於相反方向中運動。據推測，此行為源自藉由帶電的反向微胞或帶相反電荷之電泳粒子所調解的高度非極性流體內之傳導。因此，任何電化學生成的質子(或其他離子)係可能運送經過微胞核心中之非極性流體或吸附在電泳粒子上。例如，如美國專利第9,697,778號的圖5B中所例示，帶正電之反向微胞可趨近於相反方向中行進的負電泳粒子，其中反向微胞被併入環繞帶負電粒子之電雙層。電雙層包括具有增強的反離子濃度之電荷擴散層及粒子上的半微胞表面吸附塗層兩者；在後一種案例中，反向微胞電荷將變得與滑移包跡內之粒子相關聯，如上所述，此滑移包跡界定粒子之ζ電位。經過此機制，帶正電的離子之電化學電流流經電泳流體，且帶負電的粒子可變得偏向朝更多個正電荷。因此，例如第一型負粒子的電泳遷移率，係電化學電流之量級及接近粒子表面的正電荷之停留時間的函數，其係電場強度之函數。

再者，亦如美國專利第9,697,778號中所述，可製備帶正電的粒子，此等粒子亦取決於所施加之電場呈現不同的電泳遷移率。在本發明中，可於電泳介質中使用電荷控制劑之組合來調整各種粒子的ζ電位。

在一些實施例中，意欲用於最終配方之電荷控制劑的一部分係在電泳粒子之合成期間加入，以設計所期望的ζ電位，並影響由於強電場而造成電泳遷移率中之降低。例如，據觀察，在聚合物接枝期間加入電荷控制劑將導致一定量的CCA被複合至粒子。這可藉由將粒子從電泳介質移除且隨後用THF(四氫呋喃)從顏料剝離表面物種以移除所有吸附之物種來證實。當用1H NMR評估THF(四氫呋喃)提取物時，很清楚的是大量CCA被吸附至顏料粒子或與表面聚合物複合。實驗表明於強電場存在之情況下，粒子的表面聚合物之中的高CCA負載有利於環繞粒子形成電荷雙層。例如，每克成品洋紅色粒子具有大於200毫克之電荷控制劑(CCA)的洋紅色粒子在高正電場之存在下具有傑出的停留性能。(參照例如，圖3C及上面之敘述)。

表2於較佳實施例中顯示三種類型的著色及單一白色粒子之示範性相對ζ電位。

表2。於白色粒子的相對ζ電位存在之情況下的著色粒子之相對ζ電位。

	白色ζ電位(mV)
-30	0	10	20
青色ζ電位(mV)	80	110	80	70	60
洋紅色ζ電位(mV)	40	70	40	30	20
+黃色ζ電位(mV)	20	50	20	10	0
-黃色ζ電位(mV)	-20	10	-20	-30	-40

於一實施例中，負(白色)粒子具有-30mV的ζ電位，且剩餘三個粒子相對白色粒子都是正的。因此，包含正的青色、洋紅色、及黃色粒子之顯示器可在黑色狀態(相對於觀察表面，使所有著色粒子都在白色粒子前面)與白色狀態之間切換，使白色粒子最接近觀察者，並阻擋觀察者感知剩餘的三個粒子。相比之下，當白色粒子具有0V的ζ電位時，帶負電之黃色粒子係所有粒子之最負的，且因此包含此粒子之顯示器將於黃色與藍色狀態之間切換。如果白色粒子係帶正電，這將亦發生。然而，帶正電的黃色粒子將比白色粒子更為正的，除非其ζ電位超過+20mV。

本發明之電泳介質的行為係與白色粒子之遷移率(在表2中表示為ζ電位)一致，取決於所施加的電場。因此，在表2所說明之範例中，當用低電壓處理時，白色粒子可表現得好像其ζ電位係-30mV，但當用較高電壓處理時，其可表現得好像其ζ電位更為正的，甚至可能高達+20mV(匹配黃色粒子之ζ電位)。因此，當用低電壓處理時，顯示器將於黑色與白色狀態之間切換，但當用較高電壓處理時將在藍色與黃色狀態之間切換。

於高電場(例如「±H」、例如±20V、例如±25V)及低電場(例如「±L」、例如±5V、例如±10V)存在的情況下，各種粒子之動作係顯示於圖3B-3E中。為了說明之目的，每一個藉由虛線所局限之方框代表藉由第一透光電極層21(前方電極)及第二電極層22(背面電極)所局限的像素，其可包含主動矩陣之像素電極，然而，其亦可為透光電極、或分段電極等。由第一狀態開始，其中所有正粒子都存在於觀察表面(名義上為黑色)，電泳介質可被驅動至四個不同的光學狀態，如圖3B-3E中所顯示。在較佳實施例中，這導致白色之光學狀態(圖3B)、洋紅色的光學狀態(圖3C)、黃色之光學狀態(圖3D)、及紅色的光學狀態(圖3E)。將顯而易見的是，圖1之其餘四種光學狀態可藉由顛倒初始狀態及驅動電場的順序來達成，如圖4中之簡寫所示。

當用低電壓處理時，如於圖3B中，粒子根據它們的相對ζ電位表現，具有用於當負電壓施加至背板時之案例的箭頭所例示之相對速度。因此，在此範例中，青色粒子比洋紅色粒子運動得更快，而洋紅色粒子比黃色粒子運動得更快。第一(正)脈衝不會改變粒子的位置，因為它們業已藉由封圍件之壁面限制動作。第二(負)脈衝交換著色粒子及白色粒子的位置，且因此顯示器於黑色與白色狀態之間切換，儘管有反映著色粒子的相對遷移率之暫態顏色。顛倒脈衝的起始位置及極性允許從白色過渡至黑色。因此，如與其他經由製程黑色或製程白色用多數色達成之黑色及白色配方相比，此實施例提供需要較低電壓(及消耗較少的功率)之黑色及白色更新。

在圖3C中，第一(正)脈衝係高正電壓，足以降低洋紅色粒子(亦即三個正電荷的著色粒子之中間遷移率的粒子)之遷移率。因為遷移率降低，洋紅色粒子基本上保留凍結於原地，且隨後在相反方向中的低電壓脈衝使青色、白色及黃色粒子比洋紅色粒子運動得更多，從而於觀察表面產生洋紅色顏色，使負的白色粒子在洋紅色粒子後面。重要的是，如果顛倒脈衝之起始位置及極性，(等同於從與觀察表面相反的側面、亦即經過第二電極層22觀察顯示器)，此脈衝序列將產生綠色(亦即黃色及青色粒子之混合物)。

在圖3D中，第一脈衝是低電壓，其不會顯著地降低洋紅色粒子或白色粒子的遷移率。然而，第二脈衝是降低白色粒子之遷移率的高負電壓。這允許三個正粒子之間的競賽更加有效，使得最慢類型之粒子(於此範例中為黃色)在白色粒子前面保持可看見，其運動用較早的負脈衝削弱。值得注意的是，黃色粒子不會抵達含有粒子之孔腔的頂部表面。重要的是，如果顛倒脈衝之起始位置及極性，(等同於從與觀察表面相反的側面、亦即經過第二電極層22觀察顯示器)，此脈衝序列將產生藍色(亦即洋紅色及青色粒子之混合物)。

最後，圖3E顯示當兩個脈衝都是高電壓時，洋紅色粒子的遷移率將藉由第一高正脈衝而減少，且青色與黃色之間的競賽將藉由第二高負脈衝造成之白色遷移率中的減少而增強。這產生紅色之顏色。重要的是，如果顛倒脈衝之起始位置及極性，(等同於從與觀察表面相反的側面、亦即經過第二電極層22觀察顯示器)，此脈衝序列將產生青色。

為了獲得高解析度之顯示器，顯示器的個別像素必需是可定址的，不受鄰近像素之干擾。達成此目標的一種方式係提供一陣列之非線性元件，如同電晶體或二極體，具有與每一個像素相關聯的至少一個非線性元件，以產生「主動矩陣」顯示器。對一個像素進行定址之定址或像素電極係經過相關聯的非線性元件連接至適當之電壓源。典型地，當非線性元件是電晶體時，像素電極係連接至電晶體的汲極，及此配置將在下面之敘述中採用，儘管其基本上是任意的，且此像素電極可為連接至電晶體之源極。傳統上，於高解析度陣列中，此等像素係配置在列及行的二維陣列中，使得任何特定之像素係藉由一個指定的列及一個指定之行的交叉點所唯一地界定。每一列中之所有電晶體的源極係連接至單一行之電極，而每一列中的所有電晶體之閘極係連接至單一列的電極；同樣，將源極分配至列及將閘極分配至行是傳統的、但基本上是任意的，且如果期望可被顛倒。列電極係連接至列驅動器，其基本上確保於任何給定之時刻僅只一列被選中，也就是說，至所選中的列電極施加選擇電壓，以便確保所選中之列中的所有電晶體是導電的，而對所有其他列施加有非選擇電壓，以便確保這些非被選中之列中的所有電晶體保持不導電。行電極係連接至行驅動器，行驅動器將選定之電壓施加至諸多行電極上，以將選中列中的像素驅動至其所期望之光學狀態。上述電壓係相對共用的前方電極(第一透光電極層)，其傳統上係設在與非線性陣列相反之電光介質的側面上，並延伸橫越整個顯示器。於已知為「列位址時間」的預選間隔之後，所選的列被取消選擇，且下一列被選擇，及行驅動器上之電壓被改變，以致寫入顯示器的下一列。重複此過程，以致以逐列之方式寫入整個顯示器。

傳統上，每一個像素電極具有與之相關聯的電容電極，使得像素電極及電容電極形成電容器；例如，參照國際專利申請案WO 01/07961。在一些實施例中，N型半導體(例如非晶矽)可使用於電晶體，且施加至閘極電極之「選擇」及「非選擇」電壓可分別為正及負的。

附圖之圖5描述電泳顯示器的單個像素之示範性等效電路。如所例示，此電路包括在像素電極與電容電極之間形成的電容器10。電泳介質20被表示為並聯之電容器及電阻器。於一些情況中，與像素相關聯之電晶體的閘極電極與像素電極之間的直接或間接耦合電容30(通常被稱為「寄生電容」)可對顯示器帶來不想要之雜訊。通常，寄生電容30係遠小於儲存電容器10的寄生電容，且當顯示器之像素列被選擇或取消選擇時，寄生電容30可導致至像素電極的小負偏移電壓，亦已知為「反沖電壓」，其通常係小於2V。在一些實施例中，為了補償不想要之「反沖電壓」，可將共用電位V _com供應至第一電極層(前方電極)及與每一個像素相關聯的電容電極，使得當V _com被設定至等於反沖電壓(V _KB)之值時，供應至顯示器的每一個電壓可偏移達相同之數量，且不會經歷淨直流不平衡。

然而，當V _com被設定為不會補償反沖電壓的電壓時，可能會出現問題。當期望對顯示器施加比獨自可從背板獲得之更高的電壓時，這可發生。本技術領域中眾所周知的是，例如，如果用標稱+V、0或-V之選擇供應此背板，而例如用-V供應V _com，那麼施加至顯示器的最大電壓可翻倍。在此案例中經歷之最大電壓係+2V(亦即相對頂板於背板處)，而最小電壓為0。如果需要負電壓，V _com電位必需至少升高至零。因此，以使用頂板切換的正負電壓定址顯示器所使用之波形必需具有分配給一個以上的V _com電壓設定之每一者的特定幀。

於美國專利第9,921,451號中敘述一組用於驅動具有四個粒子之彩色電泳顯示器的波形，此專利係以參照的方式併入本文中。在美國專利第9,921,451號中，七個不同之電壓係施加至像素電極：即三個正電壓、三個負電壓、及零電壓。然而，於一些實施例中，這些波形中使用的最大電壓係高於可藉由非晶矽薄膜電晶體所能處理之電壓。在此等情況中，適當的高電壓可藉由使用頂板切換獲得。當(如上所述)V _com被故意地設定至V _KB時，可使用分開的電源。然而，當使用頂板切換時，使用與V _com設定一樣多之分開電源係成本高且不方便的。再者，已知頂板切換會增加反沖，從而使顏色狀態之穩定性退化。

可於現有技術領域中已知的幾種方式中，使用本發明之電泳介質來建構顯示裝置。電泳介質可被封裝在微膠囊中或併入微胞結構，其後用聚合物層密封。微膠囊或微胞層可被塗佈或壓印於帶有導電材料的透明塗層之塑膠基材或薄膜上。此組件可使用導電黏著膠層壓至帶有像素電極的背板。二者取一地，電泳介質可直接分配在薄之開孔網格上，此網格已配置於包括像素電極的主動矩陣之背板上。然後，已填充的網格可用整合式保護片/透光電極進行頂部密封。

圖6顯示適合用於與本發明一起使用之顯示結構600的示意性橫截面圖(未按比例)。在顯示器600中，電泳介質被例示為受限制於微胞，儘管亦可使用併入微膠囊之同等結構。可為玻璃或塑膠的基材602承載著包含像素電極604之第二電極層，此等像素電極係個別地定址的片段，或與主動矩陣配置中之薄膜電晶體相關聯。基材602及包含像素電極604的第二電極層之組合傳統上被稱為顯示器的後背平面。層606係根據本發明施加至背板之可選電介質層。用於沉積合適的電介質層之方法係在美國專利申請案第16/862,750號中敘述，以參照的方式併入本文中。顯示器之前方平面包含承載著第一透光電極層620的透明基材622，第一透光電極層620可藉由導電塗層形成。覆蓋第一透光層620者係可選之電介質層618。層(或多數層)616係聚合物層，其可包含用於將微胞黏著至第一透光電極層620的底漆層及一些包含微胞底部之殘留聚合物。微胞612的壁係使用於裝盛電泳介質614。微胞係用密封層610密封，且整個前方平面結構可使用導電黏著膠層608黏附至背板。用於形成微胞之製程係敘述在現有技術領域中、例如於美國專利第6,930,818號中。在一些實例中，微胞的深度係小於20μm，例如，深度小於15μm，例如，深度小於12μm，例如，深度約10μm，例如，深度約8μm。

因為製造設備之更廣泛的可用性及各種起始材料之成本，大多數商業電泳顯示器在主動矩陣背板的構建中使用基於非晶矽之薄膜電晶體(TFTs)。不幸的是，當供應將允許高於約+/-15V之電壓的切換之閘極電壓時，非晶矽薄膜電晶體變得不穩定。儘管如此，如下文所述，當允許高正電壓及負電壓的量級超過+/-15V時，改善ACeP之性能。因此，如在先前揭示內容中所述，藉由額外地改變第一透光電極的偏壓相對於背板像素電極上之偏壓、亦稱為頂板切換來達成性能改善。因此，如果需要+30V的電壓(相對背板)，可將頂板切換至-15V，同時將適當之背板像素切換至+15V。例如，在美國專利第9,921,451號中更詳細地敘述用頂板切換來驅動四個粒子電泳系統的方法。

這些波形要求顯示器之每一個像素可於五個不同的定址電壓下驅動，此等定址電壓指定為+V _high、+V _low、0、-V _low及-V _high，例示為30V、15V、0、-15V及-30V。實際上，可為較佳的是使用較大數目之定址電壓。如果僅只三個電壓係可用的(亦即+V _high、0、及-V _high)，其係可能藉由用電壓V _high之脈衝定址，但工作週期為1/n，以達成與在低電壓定址相同的結果(例如，V _high/n，於此n係正整數＞1)。

圖4顯示使用於驅動上述四個粒子彩色電泳顯示器系統之典型波形(以簡化形式)。此等波形具有「推挽式」結構：亦即它們由包含兩個極性相反的脈衝之偶極子所組成。這些脈衝的量級及長度決定所獲得之顏色。最低限度，應該有五個此等電壓位準。圖4顯示高及低正負電壓、以及零電壓。典型地，「低」(L)意指約5-15V的範圍，而「高」(H)意指大約15-30V之範圍。一般來說，「高」電壓這量級越大，則藉由顯示器所達成的色域越好。在一些實施例中，使用附加之「中間」(M)位準，其典型約15V左右；然而，用於M的值在一定程度上取決於粒子之組成物、以及電泳介質的環境。

儘管圖4顯示形成顏色所需之最簡單的偶極，但將理解的是，實際之波形可多次重複這些圖案、或其他非週期性並使用五個以上的電壓位準之圖案。

當然，用圖4的驅動脈衝達成所期望之顏色係取決於從已知狀態開始此過程的粒子，其係不太可能為在像素上顯示之最後一種顏色。因此，於驅動脈衝之前有一系列的重設脈衝，其增加將像素從第一顏色更新至第二顏色所需之時間量。在美國專利第10,593,272號中詳細地敘述此重設脈衝，以參照的方式併入本文中。可選擇這些脈衝(刷新及定址)及任何其餘部分之長度(亦即它們之間的零電壓的時期)，以致整個波形(亦即於整個波形上之相對於時間的電壓積分)係直流平衡的(亦即電壓隨著時間之積分實質上為零)。直流平衡可藉由調整重設相位中的脈衝及其餘部分之長度來達成，以致在重設相位中供應的淨脈衝係與定址相位中供應之淨脈衝於量級中相等且在符號中相反，於此相位期間，顯示器被切換至特定的期望顏色。然而，如圖3B-3E中所顯示，用於八種原色之起始狀態是黑色或白色狀態，其可用持續的低電壓驅動脈衝來達成。達成此起始狀態之簡單性進一步減少各狀態之間的更新時間，這對使用者來說係更令人滿意的，且亦減少所消耗之電量(因此增加電池壽命)。

此外，前面波形的討論、且具體地是直流平衡之討論，忽略反沖電壓的問題。實際上，如同先前，每一個背板電壓係從藉由電源供應之電壓偏移達等於反沖電壓V _KB的偏移量。因此，如果所使用之電源提供三種電壓+V、0、及-V，背板將實際接收電壓V+V _KB、V _KB、及-V+V _KB(注意，在非晶矽TFT的案例中，V _KB通常為負數)。然而，相同之電源將+V、0、及-V供應至第一電極(前方電極)，而沒有任何反沖電壓偏移。因此，例如，當用-V供應第一電極(前方電極)時，顯示器將經歷2V+V _KB的最大電壓及V _KB之最小電壓。而不是使用分開電源將V _KB供應至第一電極(前方電極)，其可為昂責及不方便的，波形可被分為數區段，於此用正電壓、負電壓、及V _KB供應第一電極(前方電極)。

微胞電泳顯示器。

如圖6中所顯示，典型之微胞電泳顯示器包含第一透光電極層，包含複數個微胞的微胞層、及包含像素電極之第二電極層。此複數個微胞的每一個具有開口。此複數個微胞含有電泳介質。密封層橫跨此複數個微胞之開口。此密封層可藉由水性密封組成物形成。如2022年11月14日申請的美國專利申請案第18/055,072號中所述，此水性密封組成物會影響密封層之體積電阻率。此參考文獻係全部以參照的方式併入本文中。具體來說，人們發現包含水溶性醚之水性密封組成物提供減少密封層的體積電阻率，影響顯示性能。水溶性醚可具有由75至5,000道耳吞之重量平均分子量。水溶性醚可藉由上述公式I、公式II、或公式III所表示。水溶性醚可選自由以下者所組成的族群：乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單正丙基醚、乙二醇單異丙基醚、乙二醇單正丁基醚、乙二醇單異丁基醚、乙二醇單三級丁醚。乙二醇單苄基醚、乙二醇單苯醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二正丙基醚、乙二醇二異丙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單正丙基醚、二乙二醇單異丙醚、二乙二醇單正丁醚、二乙二醇單異丁醚、二乙二醇單三級丁醚、二乙二醇單苄醚、二乙二醇單苯醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇二正丙基醚、二乙二醇二異丙基醚、二乙二醇二正丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、三乙二醇單正丙醚、三乙二醇單異丙醚、三乙二醇單正丁醚、三乙二醇單異丁醚、三乙二醇單三級丁醚、三乙二醇單苄醚、三乙二醇單苯醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二正丙醚、三乙二醇二異丙醚、四乙二醇單甲基醚、四乙二醇單乙基醚、三乙二醇單苯醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇單乙醚、聚乙二醇單苯醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丙醚、丙二醇單異丙醚、丙二醇單正丁醚、丙二醇單異丁醚、丙二醇單苯基醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單正丙醚、二丙二醇單異丙醚、二丙二醇單正丁醚、二丙二醇單異丁醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇二正丙醚、二丙二醇二異丙醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單乙醚、三丙二醇單正丙醚、三丙二醇單異丙醚、三丙二醇單正丁醚、三丙二醇單異丁醚、或其混合物。水性密封組成物可包含其重量佔不包括水之水性密封組成物的由1.0重量%至40重量%之水溶性醚。密封層可含有其含量為密封膜重量的由0.5重量%至25重量%之水溶性醚。水溶性醚可選擇性包含羥基。

本發明的發明人觀察到在電泳介質中加入水溶性醚改善顯示器之電光性能可達成的色域，如下面之範例段落中所顯示。 範例

範例1：白色粒子分散體之製備。

如美國專利第7.002.728號中所述地製備二氧化鈦顏料的分散體。此製備方法包括二氧化鈦粒子之矽烷處理，隨後將聚(甲基丙烯酸月桂酯)共價地附著至經矽烷處理的顏料上。

範例2：白色粒子於各種電泳介質中之ζ電位測定。

製備來自範例1中的此分散體與電荷控制劑(Solsperse™19000及Solsperse™8000)之各種組合的混合物。使用膠體動力學聲學分析儀II及分散在Isopar G中之樣本上的ζProbe決定每種混合物之白色粒子的ζ電位。圖7提供粒子之ζ電位相對電荷控制劑(Solsperse™8000+Solsperse ^TM19000)的總重量中之Solsperse™8000的重量分率之曲線圖。圖7顯示白色粒子於僅只包含Solsperse™19000(且沒有Solsperse™8000)的電泳介質中之ζ電位為負值。Solsperse™8000的加入導致ζ電位逐漸降低負值，且在大約0.4之Solsperse™8000的重量分率處，白色粒子之ζ電位變為正值。可能的情況是，如果足夠數量之Solsperse ^TM8000吸附於粒子上，帶正電的Solsperse ^TM19000之吸附量會增加，從而修改粒子表面上的電荷。圖7之資料表明電泳粒子的表面電荷可藉由修改所使用之帶電控制劑的性質及數量來控制。

範例3：I型電泳介質之製備。

根據美國專利第10,678,111號的範例11製備三種不同之電泳介質A、B、C，除了電荷控制劑是公式IV的化合物(R ₁為聚油酸；MW9,000)以外，而不是美國專利第10,678,111號中使用之Solsperse™19000。根據美國專利第10,678,111號，電泳介質包含白色粒子(W1)、青色粒子(C1)、及洋紅色粒子(M1)。電泳介質更包含黃色顏料(顏料黃155；瑞士巴塞爾Clariant供應的噴墨黃4GC)，如美國專利第10,678,111號之範例11中所述地分散。所有三種電泳介質A、B及C亦包含在濃度為電泳介質組成物的重量之0.9重量百分比的聚二甲基矽氧烷(PDMS DMS-T72，具有可用來自Gelest公司之約為700,000的分子量)。加入聚二甲基矽氧烷以充當影像穩定劑。電泳介質A不包含Solsperse ^TM8000。電泳介質B包含於濃度為每克黃色顏料含140毫克電荷控制劑之Solsperse™8000。電泳介質C包含濃度為每克黃色顏料含280毫克電荷控制劑的Solsperse™8000。表3提供電泳介質中之粒子的濃度，作為每種類型之粒子在電泳介質組成物中的重量之重量百分比。

表3：電泳介質A、B及C中的粒子類型之濃度。

	含量(重量%)
白色	31.5
青色	3.2
洋紅色	2.4
黃色	2.6

範例4：電泳顯示器A、B及C的製備。

來自範例3之電泳介質A、B及C係分別使用於製備電泳顯示器A、B及C。

來自範例4的電泳顯示器A、B及C(其係分別由電泳介質A、B及C製備)用持續時間為500 ms之方波脈衝處理，具有在25℃下於+24V與-24V之間在間隔為一伏特中變動的電壓。密度之變化率係使用包括分光光度計之電光測量台來評估。參照D.Hertel,「用於反射式電子紙的光學測量標準，以預測在周遭照明環境中顯示之顏色」，《色彩研究及應用》，43,6,(907-921)、(2018年)。

與電泳顯示器A相比，電泳顯示器B及C的變化率係更高，如圖8中所顯示。

於不同之負電壓下，在500 ms的驅動之末端決定每一個電泳顯示器A、B及C的白色狀態之顏色。此項調查表明白色及黃色粒子的分開於顯示器B及C中比在顯示器A中更徹底，顯示器A沒有Solsperse ^TM8000。較佳的是用簡單之電壓脈衝造成白色與黑色狀態之間的過渡可用之電壓窗口盡可能地寬。調查顯示於具有未包含Solsperse™8000的電泳介質A之顯示器中，白色狀態在超過約-8V的負電壓下被黃色所污染。對於具有每克黃色顏料含有140毫克Solsperse ^TM8000之電泳介質B的顯示器B，白色狀態在超過約-10V之負電壓下被污染，反之對於電泳介質C，甚至當在-13V處理時，有微不足道的黃色污染。亦發現對於由含有Solsperse™8000之電泳介質B及C組成的顯示器B及C之白色/黃色閾值係比具有不含添加劑的電泳介質之顯示器A的白色/黃色閾值更銳利。

能夠使用更多負電壓來達成白色狀態之結果是可能更快地從黑色切換至白色。圖9顯示用於三種電泳介質A、B及C分別在-8V、-10V及-13V從黑色切換至白色的描繪圖。這些是可能最負之電壓，其不會藉由黃色顏料產生過度的白色狀態污染。

使用下面提供之色域測量方法決定電泳顯示器A、B及C於25℃的色域。結果總結在圖11及表4中。

表4：來自範例4之電泳顯示器的色域。

	色域-18幀(DE 3)	色域-42幀(DE 3)
顯示器A	28400	29200
顯示器B	31400	60040
顯示器C	38100	47300

表4之資料顯示使用包含Solsperse™8000及第一電荷控制劑的電泳介質B及C之顯示器具有比使用未包含Solsperse™8000的電泳介質A之顯示器更高的色域。

色域測量方法。

來自範例4之電泳顯示器A、B及C被電驅動以生成八種光學狀態(白色、黃色、紅色、洋紅色、藍色、青色、綠色、及黑色)。使用CIELabL*、a*、及b*)中的彩色電腦施行測量。電泳裝置係使用電脈衝序列(此序列被稱為「波形」)來處理。在下面之敘述中，波形中使用的電壓是那些供應至顯示器之第二電極層(背面電極)者，假設於顯示器的前方(觀察)表面之第一透光電極是所有像素的共用電極，並連接至地面。測試波形包含「偶極子」序列，如圖10中所顯示。每一個偶極子係由兩個單極子所組成，每一個單極子係長度t及量級V之脈衝。每一個偶極子中的兩個單極子之極性相反。測試波形中使用的電壓係+/-24V、+/-18V、+/-15V及+/-10V。時間被離散成11.74ms之單位，稱為「幀」。每一幀將對應於以85Hz的頻率刷新之薄膜電晶體陣列背板的一次掃描，儘管在所述之測試中，背板被分割並直接驅動。兩種類型的測試波形被使用來評估裝置之電光性能。第一次測試中使用的波形具有18幀之長度，而那些於第二次測試中使用的波形具有42幀之長度。在每一案例中，波形係如將適合於允許的幀數內填充盡可能多的完全相同偶極子。顯示器之色域係藉由計算含有每一種著色狀態的凸包體積來測量，而藉由此組測試波形產生每一種著色狀態。色域係報告於DE ³單元中。更寬廣之色域、亦即較大的空間意味著電泳顯示器之電光性能更好。

範例5：II型電泳介質及對應電泳顯示器的製備。

製備II型電泳介質，其係與那些在範例1中製備者類似，但具有不同之黃色粒子。黃色粒子及它們的製備係於下面範例6中敘述。來自範例6之黃色粒子及來自範例7的對照黃色粒子係使用來製備各種電泳介質(本發明及對照的)，具有第二電荷控制劑(如同Solsperse ^TM8000)及第一電荷控制劑(公式IV)之各種含量。

範例6：用於範例5的II型電泳介質之黃色顏料的製備。

向1公升塑膠瓶加入72.0克顏料黃155(藉由Clariant公司供應之噴墨黃4GC)、28.8克藉由公式IV代表的電荷控制劑之Isopar E溶液(包含21.6克電荷控制劑及7.2克Isopar E)、及349.2克Isopar E。使用Zirconox珠子(1.7-2.4 mm)將分散體滾動研磨達16小時。在反應器中，將所得450克分散體數量與1.94克2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯、27.68克甲基丙烯酸甲酯、52.36克單甲基丙烯酸酯終止聚(二甲基矽氧烷)(Gelest MCR-M22)及65.38克Isopar E混合。反應器係與氮氣浸入管、頂置式攪拌葉輪及空氣冷凝器組裝。頂置式攪拌係設定為250 rpm，反應混合物係於65℃下用氮氣吹掃60分鐘，之後移除浸入管，並設定旋轉流量計氮氣位準。在一小瓶中，將0.187克2,2'-偶氮二(2-甲基丙腈)(AIBN)溶於2.24克乙酸乙酯中，並加入注射器。將所得的AIBN溶液於5-10分鐘內注入反應器，且反應混合物係在65℃下加熱16小時。反應混合物被分配至兩個1升之離心瓶中，並進行離心。傾倒上清液，且用Isopar E清洗剩餘的顏料，並進行離心。清洗過程係再重複兩次。剩餘之顏料係於40℃下在真空爐中乾燥。使用音波處理將乾燥的顏料分散進入25重量百分比之Isopar E中。所得的分散體係經過200μm之網眼過濾，並使用於製備電泳介質。黃色粒子包含佔粒子重量的31重量百分比之聚合物。使用膠體動力學AcoustoSizer II及ζProbe對樣本測定最終分散體中的黃色粒子之ζ電位，且被發現為+6mV。也就是說，黃色粒子具有弱正表面。

範例7：重複範例6的過程，但不包括電荷控制劑。這是用於II型介質之對照黃色粒子。

使用上述色域測量方法決定來自範例5的各種本發明及對照電泳顯示器之色域。此評估的結果總結在表5中。對於每一個顯示器，在對應單元中之頂部的數字對應於使用長度為18幀之波形進行的色域測量。在對應單元中之底部的數字對應於使用長度為42幀之波形進行的色域測量。II型電泳介質之色域體積比那些藉由I型介質達成的色域體積要小一些。

表5：包含II型電泳介質之電泳顯示器的色域。

	電泳介質中之第一電荷控制劑%含量
1.48	1.38	1.08	0.078
電泳介質中之第二 電荷控制劑%含量	0	11000 21800
0.1		15900 30400	18000 33300
0.2		12200 26700	17000 33900
0.3				16700 32643

用於從白色狀態切換至黑色狀態所需的時間，評估包含II型電泳介質之同一顯示器。此決定係藉由施加+16V脈衝來施行，並測量在第一與最終狀態之間抵達30的delta L*所需之時間。此時間被測量並於表6中以毫秒為單位報告。

表6：將II型電泳介質從白色狀態切換至黑色狀態所需的切換時間(以毫秒為單位)。

	電泳介質中之第一電荷控制劑%含量
1.48	1.38	1.08	0.078
電泳介質中之第二 電荷控制劑%含量	0	23
0.1		26	32
0.2		30	26
0.3				26

資料顯示所有II型電泳介質比I型介質都更快速地切換。

上面所呈現的資料顯示包含第一及第二電荷控制劑之組合的本發明電泳介質組成物在色域及切換速率方面都優於非本發明之介質。這對於I型及II型電泳介質兩者來說都是如此。

範例8：電荷控制劑A(氫化聚法尼烯，帶有兩個末端硫酸酯官能基及作為反離子的H+)之製備。

將9.8克的數量之氫化羥基末端的聚法尼烯(Krasol F3100，具有3100克/莫耳之數均分子量；藉由Cray Valley供應)係溶解在65 mL的乙醚中。於氮氣在0℃之下及於持續攪拌之下，將一定量的0.66mL氯磺酸(6mL)緩慢地加入溶液中。允許此反應用持續攪拌來升溫至室溫達18小時。乙醚層用同等體積之水洗一次，且接著用硫酸鈉乾燥。在減壓之下移除溶劑，並藉由管柱層析術提純材料(0-10%的甲醇/二氯甲烷)。這以76%之產率供給所期望的產物。

範例9：電荷控制劑B(氫化聚法尼烯，帶有兩個末端硫酸酯官能基及作為反離子之Na+)的製備。

一定量之氫化羥基末端聚法尼烯(Krasol F3100，具有3100克/莫耳的數均分子量；藉由Cray Valley供應)溶解在62 ml乙醚中。於持續攪拌之下，將一定量的0.4mL氯磺酸(6mL)在氮氣的作用之下緩慢地加入溶液中。允許此反應於室溫下攪拌48小時。然後將0.75克溶於50 mL水中的NaOH加入反應物並再攪拌1小時。然後將有機層與含水層分開，並用硫酸鈉乾燥。於減壓之下移除的溶劑提供91%產率中之所期望的產物。

範例10：使用電荷控制劑A及電荷控制劑B製備各種電泳顯示器。

範例8及9之電荷控制劑係具有氫化法尼基及兩個末端磺酸鹽/酯基的梳狀聚合物。各種電泳顯示器包含如上所述之II型電泳介質。電泳介質的顏料(白色、青色、洋紅色、及黃色粒子)。白色粒子係帶負電，且青色、洋紅色及黃色粒子係帶正電。粒子之重量比為白色：青色：洋紅色：黃色係72:9:11:9。電荷控制劑的總含量為每克顏料含42毫克電荷控制劑。如果有兩種電荷控制劑，陽離子對非陽離子Solsperse ^TM8000電荷控制劑之重量比為1:8。電泳介質的組成物亦包括電荷控制劑或兩種電荷控制劑、即碳氫溶劑及聚二甲基矽氧烷流體之組合，如表7中所顯示。顯示器係暴露至在25℃下於500 ms內從-11V至-16V的驅動電壓掃描中，此電壓提供顯示器之顏色狀態中的變化。每一個顯示器之顏色(L*、a*、及b*)係在0 s及於電壓掃描期間每隔大約80 ms的時間經由彩色電腦測量。本發明範例10B、10C及10D顯示明顯比比較範例10A更快速之顏色切換。用Ex.10C的顯示器、其次是Ex.10D之顯示器、然後是Ex.10B的顯示器觀察到最快速之切換。比較範例10A的顯示器於500 ms之測試間隔內不會提供穩定的顏色(穩定狀態)。對於四個範例之顯示器的評估係在0℃於500 ms內重複進行從-18V至-22V之電壓掃描。其結果係類似於那些在25°C下的評估所觀察到之結果。

表7。包含電荷控制劑或電荷控制劑的組合之電泳介質的範例

II型電泳介質	比較範例10A	範例10B	範例10C	範例10D
來自範例8之陽離子電荷控制劑			X
來自範例9的陽離子電荷控制劑				X
來自US2020/0355978之CCA111的 範例1之陽離子電荷控制劑	X	X	X	X
電荷控制劑Solsperse™8000X		X

範例11：用於形成密封層的含水性密封組成物。

評估微胞電泳顯示器之密封層。使用II型電泳介質製備微胞各種微胞電泳顯示器。微胞電泳顯示器由第一透光電極層、微胞層、及第二電極層組成。微胞層由複數個微胞組成，每一個微胞具有開口，且密封層橫跨微胞的開口。密封層係藉由塗佈含水組成物所形成，如在美國專利申請案公開第2022/0251364A1號(申請案第17/590,705號)、2022/0244612A1(申請案第17/590,835號)、及美國專利申請案第18/055,072號中所述。為了評估密封層之效果，製備兩種不同的含水密封組成物，並使用於形成對應之密封層(表7的範例11A及11B)。範例1包含水溶性醚，而範例12不包含水溶性醚。

表7：使用於形成微胞電泳顯示器的密封層之含水密封組成物。

成分	範例11A	範例11B
聚(乙烯醇-共-乙烯)共聚物；[1]	8.5	8.5
聚胺基甲酸酯；[2]	2.7	2.7
碳黑色；[3]	5.9	5.9
聚碳二亞胺多功能聚碳二亞胺；[4]	0.16	0.16
疏水改性的鹼溶脹型丙烯酸乳液；[5]	0.17	0.17
矽氧烷聚亞烷基氧化物共聚物；[6]	0.09	0.09
二丙二醇二甲醚；	1.8	-
氫氧化銨以調整pH值至6.5-8.5	0.07	0.07
去離子水	Q.S.	Q.S.

[1]聚(乙烯醇-共-乙烯)共聚物；ExcevalTM RS-1717，藉由Kuraray供應； [2]聚胺基甲酸酯含水分散體；L3838含水分散體，藉由Hauthaway供應作為水中之35%分散體； [3]碳黑色；Nerox®3500，藉由Orion Engineered Carbon供應； [4]聚碳二亞胺(多功能聚碳二亞胺-水溶液)；CARBODILITE®V-02-L2，藉由Nisshinbo化學供應作為水中的40%溶液； [5]疏水改性鹼溶脹型丙烯酸乳液；Solthix TM A-100，藉由Lubrizol供應； [6]矽氧烷聚亞烷基氧化物共聚物；Silwet® L-7607共聚物，藉由Momentive供應；

範例12：具有帶電荷控制劑或電荷控制劑之組合的電泳介質之電泳顯示器的製備及評估。

製備及評估一系列具有不同之II型電泳介質的微胞電泳顯示器。此等微胞電泳顯示器由第一透光電極層、微胞層、及第二電極層組成。微胞層由複數個微胞組成，每一個微胞具有開口，且密封層橫跨微胞之開口。密封層係藉由塗佈範例11B的含水組成物所形成，此組成物不包含二丙二醇二甲醚、水溶性醚。電泳介質包含帶負電之白色粒子、及帶正電的青色、洋紅色、及黃色粒子。白色粒子係基於二氧化鈦顏料，其係用藉由甲基丙烯酸甲酯單體及甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯之共聚作用形成的聚合物進行表面處理。青色粒子係基於銅酞青顏料(PB 15:3)，其係用藉由如在美國專利第9,921,451號之範例7中所述的甲基丙烯酸甲酯及二甲基矽氧烷單體形成之聚合物進行表面處理。洋紅色粒子係基於二甲基喹吖酮(PR 122)，其係用藉由如在美國專利第9,697,778號中及美國專利第9,921,451號的範例5中所述之氯甲基苯乙烯及甲基丙烯酸月桂酯形成的聚合物進行表面處理。黃色粒子係基於顏料黃色155，其係用藉由甲基丙烯酸甲酯及二甲基矽氧烷形成之聚合物進行表面處理。所有電泳介質亦包含來自US2020/0355978的CCA111之範例1的陽離子電荷控制劑。本發明範例之兩個範例(12B及12E)的電泳介質包含電泳介質，其亦包含另一種電荷控制劑(Solsperse™8000)。第二種電荷控制劑之分子結構包括兩個以上的極性基團(胺基)及非極性尾部。所有組成物及評估資料提供於表8之範例12A至範例12E中。表中的符號X意指此組成物中對應成分之存在。電泳顯示器的色域係藉由上述之色域測量方法測量。此表的每種顏色狀態之C*(色度)測量係藉由彩色電腦測量。ζ電位係藉由範例6中揭示的方法測量。

表8。具有帶電荷控制劑或電荷控制劑之組合的電泳介質之電泳顯示器的製備及評估資料。

成分	比較範例12A	範例12B	比較範例12C
密封層
來自範例11A之含水密封組成物
來自範例11B的含水密封組成物	X	X	X
電泳介質
Solsperse TM8,000		X
來自US2020/0355978之CCA111的 範例1之電荷控制劑	X	X	X
黃色155聚合物含量的重量%	35.8	35.8	33.5
黃色ζ電位(mV)	7	7	21
色域(DE 3)	25040	27480	20450
C*黃色狀態	14.9	14.6	9.2
C*綠色狀態	12.3	10	7.2
C*暗色狀態	27.4	19.3	14.1

成分	比較範例12D	比較範例12E
密封層
來自範例11A之含水密封組成物
來自範例11B的含水密封組成物	X	X
電泳介質
Solsperse TM8,000		X
來自US2020/0355978之CCA111的 範例1之電荷控制劑	X	X
黃色155聚合物含量的重量%	32.7	32.7
黃色ζ電位(mV)	11	11
色域(DE 3)	20490	24170
C*黃色狀態	12.4	13.2
C*綠色狀態	10.2	10.4
C*暗色狀態	28.5	18.3

表8之資料表明具有包含電荷控制劑(來自US2020/0355978的範例1之CCA111及Solsperse™8000之電荷控制劑)的組合之電荷介質的電泳顯示器顯示改進之電光性能。具體而言，包含與陽離子電荷控制劑(及ζ電位為7的黃色粒子)組合之Solsperse ^TM8000的電泳顯示器電泳介質之色域係大於具有相同黃色粒子及不含Solsperse™8000的電泳介質之電泳顯示器(範例12B及比較範例12A)。類似地，範例12E的顯示器之色域係比範例12D的色域大。

範例13：具有(a)帶有電荷控制劑或電荷控制劑之組合的電泳介質及(b)包含水溶性醚之密封層的電泳顯示器之組成物及評估資料。

製備及評估另一系列的具有不同之II型電泳介質的微胞電泳顯示器。在上面之範例12中敘述顯示器的結構。另外，於範例12中敘述電泳粒子之性質。形成範例12的電泳顯示器之密封層的範例13(來自範例11A)之所有含水密封組成物包含水溶性醚。所有電泳介質亦包含來自US2020/0355978的CCA111之範例1的陽離子電荷控制劑。如表9中所顯示，製備具有不同之聚合物含量及ζ電位的不同黃色粒子。表中之符號X意指組成物中的對應成分之存在。電泳顯示器的色域係藉由上述之色域測量方法所測量。此表的每種顏色狀態之C*(色度)測量係藉由彩色電腦測量。ζ電位係藉由範例6中揭示的方法測量。

表9。具有(a)帶有電荷控制劑或電荷控制劑之組合的電泳介質、及(b)具有不同聚合物含量之黃色粒子的電泳顯示器之組成物及評估資料。

成分	範例13A	範例13B	範例13C	範例13D
密封層
來自範例11A之含水密封組成物	X	X	X	X
來自範例11B的含水密封組成物
電泳介質
Solsperse TM8,000		X		X
來自US2020/0355978之CCA111的 範例1之電荷控制劑	X	X	X	X
黃色155聚合物含量的重量%	35.8	35.8	33.5	33.5
黃色粒子ζ電位(mV)	7	7	21	21
色域(DE 3)	31110	46860	30180	40550
C*黃色狀態	17.5	26.8	21.2	25.1
C*綠色狀態	14.5	17.6	15.6	22.2
C*暗色狀態	16.1	10	9	8.2

成分	範例13E	範例13F	範例13G	範例13H
密封層
來自範例11A之含水密封組成物	X	X	X	X
來自範例11B的含水密封組成物
電泳介質
Solsperse TM8,000		X	X	X
來自US2020/0355978之CCA111的 範例1之電荷控制劑	X	X	X	X
黃色155聚合物含量的重量%	32.7	32.7	29.4	24.8
黃色粒子ζ電位(mV)	11	11	10	6
色域(DE 3)	43000	57840	59430	65880
C*黃色狀態	27	33.3	33.3	39.8
C*綠色狀態	19.2	26.1	29	29.7
C*暗色狀態	18	9.2	3.8	3.2

表9之資料表明於形成密封層的密封組成物中包括水溶性醚顯著地改善對應電泳顯示器之電光性能(色域為：範例13A相對比較範例12A、範例13B相對範例12B、範例13C相對比較範例12C、範例13E相對比較範例12D、範例13F相對範例12E)。再者，表9的資料表明於具有類似黃色粒子之電泳介質中存在電荷控制劑的組合之顯示器中觀察到改進的電光性能(範例13B相對範例13A、範例13D相對範例13C、範例13F相對範例13D之色域等)。最後，表9的資料表明具有較低ζ電位之黃色粒子的電泳介質顯示更好之性能(範例13H相對範例13G的色域)。顏色性能中之改善可歸因於更好的黃色及綠色狀態，如藉由這些兩種狀態中之增加的C*所顯示。再者，亦可獲得更中性之暗色狀態(黑色)，如藉由比較範例13B與比較範例13A比較的較低暗色狀態C*所指示(及亦來自表8之一系列範例)。因此，(a)電荷控制劑(來自US2020/0355978的範例1 CCA111及Solsperse™8000之陽離子電荷控制劑)的組合及(b)於電泳顯示器之含水密封組成物中使用水溶性醚兩者都能改善一般來說對應電泳顯示器的黃色、綠色及暗色狀態及色域。此改進係在所有案例中都能觀察到，而與所使用之黃色粒子無關(參照範例13D相對範例13C、範例12E相對比較範例12D；及範例13F相對範例13E)。然而，表1的資料顯示於諸多範例中施行達成最高色域，在此黃色粒子之ζ電位係於6-11的範圍內，且例如，黃色粒子的聚合物含量係如在範例13F及範例13H中般相當低。

因此，一般來說，具有(a)帶有電荷控制劑之組合的電泳介質、(b)形成密封層之含水密封組成物中的水溶性醚、及(c)帶有黃色粒子之電泳介質的電泳顯示器具有相當低之聚合物含量，同時維持低ζ電位(範例13G及範例13H)，顯示黃色狀態的較高色度(C*)、綠色狀態之較高色度(C*)、及暗色狀態的較低C*。本發明之發明人亦觀察到具有所提供之特徵(a)、(b)及(c)的顯示器顯示比不具有這些特徵之顯示器從暗色狀態至白色狀態的切換速率度明顯更快(當用由+24V至-24V之電壓掃頻驅動時)。在具有相當低的聚合物含量之黃色粒子的電泳介質之顯示器中觀察到最明顯的切換速率改進，例如，範例13F，於此聚合物含量係黃色粒子之重量的32.7重量%。

範例14：包含(a)帶有電荷控制劑或電荷控制劑之組合的電泳介質及(b)水溶性醚之電泳顯示器的組成物及評估資料。

製備及評估另一系列之具有不同的II型電泳介質之微胞電泳顯示器。顯示器的結構係在上面之範例12中敘述。另外，於範例12中敘述電泳粒子的性質。

形成範例14之電泳顯示器的密封層之範例14(來自範例11A)的兩種含水密封組成物包含水溶性醚(範例14D及範例14E)。形成範例14之電泳顯示器的密封層之範例14(來自範例11B)的其餘含水密封組成物不包含水溶性醚(比較範例14A、範例14B、範例14C、及範例14F)。所有電泳介質亦包含來自US2020/0355978之CCA111的範例1之陽離子電荷控制劑。範例14(範例14B、範例14E、及範例14F)的三種電泳介質組成物亦包含第二電荷控制劑(Solsperse™8000)。第二電荷控制劑之分子結構包括兩個以上的極性基團(胺基)及非極性尾部。此等範例之所有黃色粒子都含有相同的聚合物含量，佔粒子重量之33.3重量百分比。此表中的符號X意指組成物中之對應成分的存在。電泳顯示器之色域係藉由上述的色域測量方法來測量。此表之每種顏色狀態的C*(色度)測量係藉由彩色電腦測量。於表10中提供此等組成物及評估資料。

表8及表9之綜合資料顯示在(a)電泳介質中的Solsperse™8000及(b)密封層中之水溶性醚的存在之元件上有協同效應，如可藉由比較範例12A、範例12B、範例13A、及範例13B總結。也就是說，藉由包括(a)於電泳介質中的Solsperse™8000及(b)在密封層中之水溶性醚來放大色域的效果係獨立地比元件(a)及(b)之每一個的加入效果大。

表8及表9之綜合資料亦顯示在(b)密封層中的水溶性醚之存在及(c)黃色粒子上的較低聚合物含量之元件上有協同效應，如可藉由比較範例12A、範例12C、範例13A、及範例13C總結。也就是說，藉由包括(c)於電泳介質中具有較低聚合物含量的黃色粒子及(b)在密封層中之水溶性醚來放大色域的效果係獨立地比元件(c)及(b)之每一個的加入效果大。

表10。具有(a)帶有電荷控制劑或電荷控制劑之組合的電泳介質、及(b)水溶性醚之電泳顯示器的組成物及評估資料。

成分	比較範例14A	範例14B	比較範例14C
密封層
來自範例11A之含水密封組成物
來自範例11B的含水密封組成物	X	X	X
電泳介質
Solsperse TM8,000		X
來自US2020/0355978之CCA111的 範例1之電荷控制劑	X	X	X
二丙二醇二甲醚；[7]			X
黃色155聚合物含量的重量%	33.3	33.3	33.3
色域(DE 3)	22560	28610	25500
C*黃色狀態	14.5	18.5	13.4
C*綠色狀態	12.8	11.4	17.1
C*暗色狀態	28.2	15.7	26.4

成分	範例14D	範例14E	範例14F
密封層
來自範例11A之含水密封組成物	X	X
來自範例11B的含水密封組成物			X
電泳介質
Solsperse TM8,000		X	X
來自US2020/0355978之CCA111的 範例1之電荷控制劑	X	X	X
二丙二醇二甲醚；[7]			X
黃色155聚合物含量的重量%	33.3	33.3	33.3
色域(DE 3)	29870	38540	31830
C*黃色狀態	18.4	21.2	18.3
C*綠色狀態	13.6	17.2	16
C*暗色狀態	23.6	10.2	13.4

本發明之發明人出人意料地發現，可藉由在電泳介質中併入水溶性醚而部分地達成於含水密封組成物中具有水溶性醚的效果，含水密封組成物在顯示器之顏色性能上形成微胞電泳顯示器的密封層。這是顯示於表10之資料中。範例14C的資料顯示與對照比較範例14A相比，來自US2020/0355978之CCA111的範例1之電荷控制劑與電泳介質中的二丙二醇二甲醚之存在改善對應顯示器的電光性能。於比較範例14C之電泳介質中進一步加入第二電荷控制劑(Solsperse™8000)導致如範例14F中所顯示的進一步改善，儘管此效果係不如在形成密封層之含水密封組成物中具有水溶性醚那樣明顯(範例14E)。

用各種電泳介質(II型)構建微胞電泳顯示器。此等顯示器包含第一透光電極層，包含複數個微胞的微胞層，此複數個微胞之每一個微胞都具有開口、密封層、及第二電極層(底部電極)，此密封層橫跨此複數個微胞的開口。

因此已敘述本申請案之技術的數個態樣及實施例，應該理解，對於普通熟諳本技術領域之人員來說，各種變動、修改、及改進將輕易地發生。此等變動、修改、及改進係意欲在本申請案中所敘述的技術之精神及範圍內。例如，那些普通熟諳本技術領域的人員將輕易地設想出各種其他手段及/或結構，用於施行在此中所述之功能及/或獲得此等結果及/或一個以上的優點，且此等變動及/或修改之每一個都被認為是於此中所述的實施例之範圍內。

10:電容器 20:電泳介質 21:第一透光電極層 22:第二電極層 23:第一表面 24:第二表面 25:像素電極 27:非極性流體 30:寄生電容 600:顯示結構 602:基材 604:像素電極 606:層 612:微胞 614:電泳介質 616:層 618:電介質層 620:第一透光層 622:透明基材

圖1是示意性橫截面圖，當顯示黑色、白色、三種減法原色及三種加法原色時，顯示本發明的電泳介質中之各種種類型的粒子之位置。

圖2是具有I型電泳介質的電泳顯示器之一般說明，此I型電泳介質在非極性流體中有四種類型的粒子。

圖3A是具有II型電泳介質之電泳顯示器的一般說明，此II型電泳介質於非極性流體中有四種類型之粒子。

圖3B例示在觀察表面具有第一電荷極性之所有粒子的第一光學狀態與於觀察表面具有第二(相反)極性之粒子的第二光學狀態之間的過渡。

圖3C例示在觀察表面具有第一電荷極性之所有粒子的第一光學狀態與具有第二(相反)極性之粒子的第三光學狀態之間的過渡，此等粒子位於第一極性之中間帶電粒子的後面，此等粒子係坐落在觀察表面處。

圖3D例示在觀察表面具有第一電荷極性之所有粒子的第一光學狀態與具有第二(相反)極性之粒子的第四光學狀態之間的過渡，此等粒子位於第一極性之低帶電粒子的後面，此等粒子係坐落在觀察表面處。

圖3E例示在觀察表面具有第一電荷極性之所有粒子的第一光學狀態與具有第二(相反)極性之粒子的第五光學狀態之間的過渡，此等粒子位於第一極性之低帶電粒子及中間帶電粒子的組合之後面，此等粒子係坐落在觀察表面處。

圖4顯示用於處理包括三個減法粒子及散射(白色)粒子的電泳介質之示範性推拉式驅動方案。

圖5例示電泳顯示器的單個像素之示範性等效電路。

圖6顯示示範性微胞電泳彩色顯示器的層數。

圖7顯示ζ電位相對電泳介質中之電荷控制劑的重量比之曲線圖，此電泳介質包含具有聚合物表面處理的白色顏料。

圖8顯示白色光學狀態相對電泳顯示器之施加電壓的曲線圖，此電泳顯示器包含具有白色、黃色、青色、及洋紅色粒子之電泳介質、與在三種不同比例的兩種電荷控制劑。

圖9顯示用於決定三種電泳組成物從黑色狀態切換至白色狀態所需時間之曲線圖，此等電泳組成物具有不同比例的兩種電荷控制劑。

圖10例示使用於決定本發明及控制電光裝置之色域的測試波形。

圖11顯示用於決定電泳顯示器之色域的曲線圖，此電泳顯示器包含具有白色、黃色、青色、及洋紅色粒子之電泳介質、與在三種不同比例的兩種電荷控制劑。

無。

Claims (20)

1. 一種電泳介質，其包含： 非極性流體； 第一型粒子，其包含第一型顏料，該第一型顏料係無機的，且具有第一顏色，該第一型粒子具有第一電荷極性； 第二型粒子，其包含第二型顏料，該第二型顏料具有第二顏色，該第二顏色係與該第一顏色不同，該第二型粒子具有第二電荷極性，該第二電荷極性係與該第一電荷極性相反； 第三型粒子，其包含具有第三顏色之第三型顏料，該第三顏色係與該第一及第二顏色不同，該第三型粒子具有該第二電荷極性；及 第四型粒子，其包含具有第四顏色之第四型顏料，該第四顏色係與該第一、第二及第三顏色不同，該第四型粒子具有該第一電荷極性或該第二電荷極性； 第一電荷控制劑，其具有分子結構，該第一電荷控制劑的分子結構包括至少一個四級銨基及非極性尾部；及 第二電荷控制劑，其具有分子結構，該第二電荷控制劑之分子結構包括兩個以上的極性基團及非極性尾部，該兩個以上之極性基團係選自以下所組成的族群：胺基、磺酸鹽/酯基、硫酸鹽/酯基、亞磺酸鹽/酯基、羧酸基、膦酸基、亞膦酸鹽/酯基、磷酸鹽/酯基、羥基、硫醇基、α二酮基、β二酮基、環氧乙烷基、及環氧丙烷基，該非極性尾部包含聚合基，該聚合基係藉由包含具有至少十個碳原子之烷基或烯基的單體所形成。
2. 如請求項1之電泳介質，其中使用於形成該第二電荷控制劑的非極性尾部之聚合基的單體之分子結構包括羧酸、羧酸酐、或羧酸鹵化物，其中該羧酸及該羧酸鹵化物包含10至22個碳原子，且其中該羧酸酐包含20至44個碳原子。
3. 如請求項2之電泳介質，其中形成該第二電荷控制劑的聚合尾部之單體的分子結構更包含羥基或胺基。
4. 如請求項1之電泳介質，其中使用於形成該第二電荷控制劑的聚合尾部之單體係選自以下所組成的族群：蓖麻油酸、亞麻油酸、油酸、亞麻油酸、蓖麻油酸之酸鹵化物、亞麻油酸的酸鹵化物、次亞麻油酸之酸鹵化物、蓖麻油酸酐、亞麻油酸酐、油酸酐及次亞麻油酸酐。
5. 如請求項1之電泳介質，其中該第二電荷控制劑的分子結構包括具有烷基或烯基分支及兩個末端極性官能基之梳狀聚合物。
6. 如請求項1之電泳介質，其更包含水溶性醚，該水溶性醚具有75至5,000道耳吞的分子量。
7. 如請求項1之電泳介質，其中該第一、第二、第三、及第四型粒子具有聚合物之層，該聚合物係複合、吸附、或共價地鍵結至該第一、第二、第三、及第四型顏料。
8. 如請求項7之電泳介質，其中該第二及第四型粒子包含藉由甲基丙烯酸甲酯及包含二甲基矽氧烷之單體所形成的聚合物。
9. 如請求項7之電泳介質，其中該第三型粒子係藉由(a)用甲基丙烯酸甲酯及包含二甲基矽氧烷之單體或(b)用氯甲基苯乙烯(vinyl benzyl chloride)及丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體來處理顏料粒子所形成。
10. 如請求項1之電泳介質，其更包含水溶性醚，該水溶性醚具有從75至5,000道耳吞的分子量。
11. 如請求項1之電泳介質，其中該第二、第三、及第四型粒子之極性全部為正的，其中該第二型粒子具有第二ζ電位，其中該第三型粒子具有第三ζ電位，其中該第四型粒子具有第四ζ電位，其中該第一ζ電位係大於該第二及第三ζ電位，且其中該第四ζ電位係小於該第三ζ電位。
12. 如請求項1之電泳顯示器，其中該第一顏色是白色，該第二顏色是青色，該第三顏色是洋紅色，且該第四顏色是黃色。
13. 一種彩色電泳顯示器，其包含： 第一透光性第一電極層，其位於觀察表面； 第二電極層，其包括耦接至像素電極的薄膜電晶體陣列；及 電光材料層，其包含請求項1之電泳介質，該電光材料層係設置在該第一透光電極層與該第二電極層之間。
14. 一種彩色電泳顯示器，其包含： 第一透光性電極層； 微胞層，其包含複數個微胞，該複數個微胞的每一個微胞具有一開口，該複數個微胞之每一個微胞包括電泳介質； 密封層，該密封膜橫跨每一個微胞的開口；及 第二電極層； 該電泳介質包含： 非極性流體； 第一型粒子，其包含第一型顏料，該第一型顏料是無機的，且具有第一顏色，該第一型粒子具有第一電荷極性； 第二型粒子，其包含第二型顏料，該第二型顏料具有第二顏色，該第二顏色係與該第一顏色不同，該第二型粒子具有第二電荷極性，該第二電荷極性係與該第一電荷極性相反； 第三型粒子，其包含具有第三顏色之第三型顏料，該第三顏色係與該第一及第二顏色不同，該第三型粒子具有該第二電荷極性；及 第四型粒子，其包含具有第四顏色之第四型顏料，該第四顏色係與該第一、第二及第三顏色不同，該第四型粒子具有該第一電荷極性或該第二電荷極性； 第一電荷控制劑，其具有分子結構，該第一電荷控制劑的分子結構包括四級銨基及非極性尾部； 其中該彩色電泳顯示器包含水溶性醚，該水溶性醚具有從75至5,000道耳吞之分子量，該水溶性醚係存在於該彩色電泳顯示器的密封層中或電泳層中。
15. 如請求項14之彩色電泳顯示器，其中該電泳介質更包含具有分子結構的第二電荷控制劑，該第二電荷控制劑之分子結構包括兩個以上的極性基團、及非極性尾部，該兩個以上之極性基團係選自由以下所組成的族群：胺基、磺酸鹽/酯基、硫酸鹽/酯基、亞磺酸鹽/酯基、羧酸基、膦酸基、亞膦酸鹽/酯基、磷酸鹽/酯基、羥基、硫醇基、α二酮基、β二酮基、環氧乙烷基、及環氧丙烷基，該非極性尾部包含聚合基，該聚合基係藉由包含具有至少十個碳原子之烷基或烯基的單體所形成。
16. 如請求項14之彩色電泳顯示器，其中該第二型粒子具有第二ζ電位，該第三型粒子具有第三ζ電位，且該第四型粒子具有第四ζ電位，其中該第二、第三、及第四ζ電位為正的，其中該第二ζ電位係大於該第三及第四ζ電位，且其中該第四ζ電位係小於該第三ζ電位。
17. 如請求項14之彩色電泳顯示器，其中該第四型粒子包含顏料粒子及聚合物，該聚合物具有小於粒子重量之35重量百分比的含量。
18. 如請求項14之彩色電泳顯示器，其中該第一顏色是白色，該第二顏色是青色，該第三顏色是洋紅色，且該第四顏色是黃色。
19. 如請求項14之彩色電泳顯示器，其中該第二型及該第四型粒子包含藉由甲基丙烯酸甲酯及包含二甲基矽氧烷之單體所形成的聚合物。
20. 如請求項14之彩色電泳顯示器，其中該第三型粒子係藉由(a)用甲基丙烯酸甲酯及包含二甲基矽氧烷之單體或(b)用氯甲基苯乙烯及丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體來處理顏料粒子所形成。

Images