專利名稱：彩色電泳顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用不帶電或輕微帶電的彩色粒子的彩色電泳顯示器。相關(guān)技術(shù)的描述為了實(shí)現(xiàn)多色彩顯示，經(jīng)常使用濾色片。這種最常見的方式為將濾色片添加到像素化顯示器的黑/白子像素的頂部上來(lái)顯示紅、綠和藍(lán)色。當(dāng)需要紅色時(shí)，綠色和藍(lán)色子像素轉(zhuǎn)換成黑色狀態(tài)以使得僅顯示的顏色是紅色。當(dāng)需要黑色狀態(tài)時(shí)，全部三種子像素都轉(zhuǎn)換成黑色狀態(tài)。當(dāng)需要白色狀態(tài)時(shí)，三種子像素分別轉(zhuǎn)換成紅、綠和藍(lán)色，因而使得觀察者看見白色狀態(tài)。
這種技術(shù)的主要缺點(diǎn)在于由于每種子像素都具有所需白色狀態(tài)的大約1/3的反射率，因此白色狀態(tài)會(huì)相當(dāng)?shù)陌档榱藢?duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，可添加第四子像素，該第四子像素可以僅顯示黑色和白色狀態(tài)，使得白色水平以紅、綠和藍(lán)色水平為代價(jià)加倍(其中每一個(gè)子像素僅為像素區(qū)域的1/4)。更明亮的顏色可以通過增加來(lái)自白色像素的光來(lái)實(shí)現(xiàn)；但是這是以色域?yàn)榇鷥r(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致色彩變得非常淺且不飽和。同樣的結(jié)果可以通過減少三種子像素的色彩飽和度來(lái)實(shí)現(xiàn)。但即使這樣，白光水平通常還是明顯低于黑色和白色顯示器的一半，使得它成為諸如需要好的可讀的黑白亮度和對(duì)比度的電子瀏覽器或顯示器等顯示設(shè)備不能接受的選擇。發(fā)明概述本發(fā)明的第一個(gè)方面涉及一種電泳顯示液體，其包括不帶電或微帶電的色彩粒子以及至少一種類型的分散在溶劑或溶劑混合物中的帶電色素粒子。在一個(gè)實(shí)施例中，該液體進(jìn)一步包括第二類型的帶電色素粒子，并且該兩種類型的帶電色素粒子是相反電性的。在一個(gè)實(shí)施例中，該液體包括帶電的白色色素粒子和帶電的黑色色素粒子。在一個(gè)實(shí)施例中，該微帶電彩色粒子攜帶與該黑色帶電色素粒子相同的電荷極性。在另一個(gè)實(shí)施例中，該微帶電彩色粒子攜帶與該白色帶電色素粒子相同的電荷極性。在一個(gè)實(shí)施例中，該不帶電或微帶電彩色粒子為紅色、綠色或藍(lán)色。在一個(gè)實(shí)施例中，該微帶電彩色粒子具有低于20的;電勢(shì)。在一個(gè)實(shí)施例中，該溶劑或溶劑混合物為清澈的或無(wú)色的。在一個(gè)實(shí)施例中，該溶劑為烴溶劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該液體還包括電荷控制劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該液體僅包括一種類型的帶電色素粒子。在一個(gè)實(shí)施例中，該帶電色素粒子為白色，且該不帶電或微帶電彩色粒子為紅色、綠色、藍(lán)色或黑色。本發(fā)明的第二方面涉及一種電泳顯示器，該電泳顯示器包括顯示單元，每個(gè)顯示單元都充有電泳顯示液體，該液體包括不帶電或微帶電彩色粒子以及至少一種類型的分散于溶劑或溶劑混合物的的帶電色素粒子。在一個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)顯示單元形成一像素，并且第一顯示單元充有包括不帶電或微帶電紅色粒子的顯示液體，第二顯示單元充有包括不帶電或微帶電綠色粒子的顯示液體,第三顯示單元充有包括不帶電或微帶電藍(lán)色粒子的顯示液體。在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)顯示單元為一子像素。在一個(gè)實(shí)施例中，該不帶電或微帶電粒子在所有顯示單元中均為相同顏色。本發(fā)明的電泳液體提供改進(jìn)的顯像質(zhì)量。附圖
概述 圖Ia-Ic示出了電泳顯示器如何使用不帶電或微帶電彩色粒子顯示不同顏色狀態(tài)。圖2a_2c示出了一種替換設(shè)計(jì)。圖3a_3e示出了本發(fā)明的彩色顯示器應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種包括不帶電或微帶電彩色粒子(例如具有< 20的4電勢(shì))以及至少一種類型的分散于溶劑或溶劑混合物中的帶電色素粒子(例如具有大于20的平均;電勢(shì))的電泳液體。填充在每一個(gè)顯示單元(例如微杯(microcup))中的顯示液體包括至少兩種類型的分散于介電溶劑或溶劑混合物中的粒子。在本發(fā)明的第一個(gè)方面，顯示液體包括分散于介電溶劑或溶劑混合物中的三種類型粒子白色帶電色素粒子，黑色帶電色素粒子和不帶電或微帶電彩色粒子。該白色帶電色素粒子可以為任何類型的白色色素粒子，包括無(wú)機(jī)的、有機(jī)的或聚合的白色粒子。為了實(shí)現(xiàn)高亮度散射，高折射率的色素特別有用。合適的白色色素粒子可以包括TiO2、BaSO4和ZnO，最優(yōu)選為TiO2。該白色色素粒子可以為帶正電荷或帶負(fù)電荷。該黑色帶電色素粒子也可以為無(wú)機(jī)的、有機(jī)的或聚合的黑色粒子。例子可以包括錳鐵黑色尖晶石、銅鉻黑色尖晶石、炭黑、硫化鋅、染色的黑色聚合物粒子或由其他顏色吸收材料形成的粒子。該黑色色素粒子和白色色素粒子帶相反電荷。該帶電色素粒子也可以為封裝的色素粒子。該兩種類型的帶電色素粒子可以顯示出本身的電荷，或可以使用電荷控制劑來(lái)明確地?cái)y帶電荷，或可以在懸浮于溶劑或溶劑混合物中時(shí)獲得電荷。合適的電荷控制劑在本領(lǐng)域中是公知的，它們本質(zhì)上可以為聚合的或非聚合的或可以為離子的或非離子的。該離子表面活性劑可以包括(a)陰離子類型烷烴羧基鹽、諸如氣溶膠OT的烷烴磺酸基鹽、諸如十二烷基苯磺酸鈉的烷基芳香烴磺酸基鹽、異丙醇胺、烷基苯磺酸鹽、磷酸鹽、五價(jià)磷酸鹽或類似物，以及(b)陽(yáng)離子類型脂肪族胺鹽、季銨鹽、烷基吡啶鹽或類似物。該非離子表面活性劑可以包括山梨聚糖單酯、聚乙氧基非離子表面活性劑、聚(異)丁烯琥珀酰亞胺、馬來(lái)酸酐共聚物、乙烯基吡啶共聚物、乙烯吡咯烷酮共聚物(例如來(lái)自international specialty Products公司的Ganex )、(甲基苯丙胺)丙烯酸共聚物、N，N-二甲基氨基乙烷基(甲基苯丙胺)丙烯酸脂共聚物以及類似物。氟表面活性劑在碳氟化合物溶劑中作為電荷控制劑特別有用。它們包括諸如來(lái)自3M 公司的 FC-170C 、FC-171C , FC-176 、FC430C 、FC431C 、和 FC-740C 的 FC 氟表面活性劑以及諸如來(lái)自杜邦公司的Zonyl FSA、FSE、FSN、FSN-100, FSO、FS0-100、FSD和UR的Zonyl 氟表面活性劑。
該不帶電或微帶電彩色粒子可以為紅色、綠色或藍(lán)色粒子。該不帶電或微帶電彩色粒子基本透明，且彩色透明度來(lái)自彩色粒子和分散該粒子的溶劑之間的折射率相似性。如果該不帶電或微帶電彩色粒子的折射率與分散有該粒子的該溶劑的折射率不匹配，那么該粒子在顯示媒介中會(huì)散射光。為了消除由于折射率不匹配帶來(lái)的問題，該不帶電或微帶電彩色粒子的尺寸優(yōu)選在納米范圍內(nèi)，更優(yōu)選為小于100納米。用于該類型的不帶電或微帶電彩色粒子的材料可以包括但不限于LCD工業(yè)中用于濾色器應(yīng)用的市場(chǎng)上可以獲得的著色劑，諸如屬于雙卩比咯燒酮批咯類的Clariant (科萊恩)的HostapermRed D2B-C0F VP 3781 (即紅色 254)，屬于苯二甲藍(lán)染料類的 Hostaperm BLUE E3R-C0FVP3573(即藍(lán)色 15:6)，或?qū)儆诙趸项惖?Hostaperm Violet RL-COF 02VP3101(即紫色23)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該不帶電或微帶電彩色粒子可具有透明的聚合物基體并且具有溶解在該基體中的染料分子。由于其更容易匹配聚合物基體和環(huán)繞的液體媒介的折射率，因此不需要精確地控制該粒子的尺寸。這種類型的不帶電或微帶電彩色粒子的例子可以包括但不限于由Merck Chemical有限公司供應(yīng)的染色聚合物微粒；由Spherotech公司供應(yīng)的染色聚苯乙烯粒子或類似物。對(duì)于具有透明聚合物基體的彩色粒子，可溶解在其中的染料更為稀釋和可調(diào)。比如，在紅色粒子中的紅色染料的濃度可以調(diào)整為僅允許藍(lán)色或綠色被吸收而使得紅色通過。具有用以反射紅色的白色背景，該紅色的亮度會(huì)被極大化。該彩色粒子為不帶電的或微帶電的。盡管如此，如果它們帶有微量的電荷，電荷的極性優(yōu)選為與帶電白色色素粒子相同。因此，彩色粒子的微量電荷可以移動(dòng)彩色粒子使之遠(yuǎn)離黑色粒子，這可以帶來(lái)更好的色彩飽和度?？商鎿Q地，該不帶電或微帶電粒子可以攜帶有極性和帶電黑色色素粒子相同的微量電荷。該三種類型的粒子分散在溶劑或溶劑混合物中以形成顯示液體。該粒子分散其中的溶劑或溶劑混合物優(yōu)選具有低粘性且介電常數(shù)在大約2-大約30之間的范圍內(nèi)，為了高的粒子遷移性優(yōu)選在大約2-大約15之間。合適的介電溶劑的例子包括諸如合成異構(gòu)烷油的烴類、萘烷(DECALIN)、5_亞乙基-2-降冰片烯、脂肪油、石蠟油、諸如來(lái)自Dow Corning的DC200的硅油、諸如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二(烷)基苯或烷基萘的芬芳烴；諸如氟化萘烷、氟化甲苯、氟化二甲苯、三氟化二氯苯、3，4，
5-三氟化三氯苯、五氟化氯苯、二氯壬烷或五氯化苯的鹵化物溶劑；以及諸如來(lái)自St. PaulMN的3M公司的FC-43、FC-70和FC-5060的氟化物溶劑，包含諸如來(lái)自美國(guó)俄勒岡州波特蘭的TCI公司的聚合(氟化丙烷氧化物)的聚合物的低分子量的鹵化物，諸如來(lái)自位于新澤西州River Edge的Halocarbon Product公司白勺齒烴油的聚(氯三氟乙烯)，諸如來(lái)自Ausimont或Krytox Oils的Galden以及來(lái)自特拉華州杜邦公司的Greases K-Fluid系列的氟化聚烷基醚。該溶劑或溶劑混合物優(yōu)選為清澈和無(wú)色的。圖Ia-Ic示出了本發(fā)明的顯示單元在包括如上所述三種類型的粒子的顯示液體填充在顯示單元中時(shí)如何顯示三種不同顏色狀態(tài)。如圖Ia所示，顯示單元(10)夾在包括共用電極(Ila)的第一層(11)和包括像素電極(12a和12b)的第二層(12)之間，并且該顯示單元填充有包括三種分散在清澈并且無(wú)色的溶劑中的粒子的電泳液體，該三種粒子為白色帶電色素粒子(13)、黑色帶電色素粒子(14)和不帶電或微帶電彩色粒子(15)。在該例子中，該彩色粒子(15)為紅色。白色和黑色色素粒子帶相反極性的電荷。比如，如果該黑色色素粒子為正電荷時(shí)，那么該白色色素粒子為負(fù)電荷。因此，該兩種類型的帶電色素粒子(13和14)可以朝向共用電極(Ila)或像素電極(12a或12b)移動(dòng)，該移動(dòng)取決于粒子的電荷極性以及施加在該共用電極和像素電極之間的電壓電勢(shì)差。在該例子中，該共用電極在可視側(cè)。還需要注意的是，可以有兩個(gè)以上像素電極與顯示單元相關(guān)聯(lián)。如上所述的彩色粒子(15)為不帶電或微帶電粒子，因此，它們?cè)陲@示設(shè)備運(yùn)行期間基本保持靜止，并且基本均勻地分散在位于顯示單元中的整個(gè)電泳液體中。在圖Ia中，當(dāng)合適的電壓施加至共用電極(Ila)以及兩個(gè)像素電極(12a和12b)時(shí)，帶電黑色粒子(14)會(huì)移動(dòng)至共用電極(Ila)或靠近該共用電極(11a)，且極性相反的帶電白色色素粒子(13)會(huì)移動(dòng)至像素電極之一(比如12b)或靠近該像素電極之一，使得黑色在可視側(cè)可見?？梢栽O(shè)定電壓使得白色帶電色素粒子移動(dòng)至兩個(gè)像素電極(12a和12b)或靠近該兩個(gè)像素電極，以顯示黑色。在圖Ib中，當(dāng)合適的電壓施加至共用電極(Ila)和兩個(gè)像素電極(12a和12b’ )時(shí)，帶電黑色粒子(14)會(huì)移動(dòng)至像素電極之一(例如12a)或靠近該像素電極之一，且相反極性的帶電白色色素粒子(13)會(huì)移動(dòng)至另一個(gè)像素電極(12b)或靠近該另一個(gè)像素電極，使得紅色(即顏色粒子(15)的顏色)在可視側(cè)可見。在這種情況下，彩色粒子(15)作為用于被白色粒子反射的光的紅色濾光器，以實(shí)現(xiàn)紅色。在示出的一個(gè)實(shí)施例中，黑色帶電色素粒子移動(dòng)至兩個(gè)像素電極中較小的一個(gè)或靠近該較小像素電極以實(shí)現(xiàn)更好的紅色亮度。盡管如此，也可以具有相同尺寸的兩個(gè)像素電極。在圖Ic中，當(dāng)合適的電壓施加至共用電極(Ila)和兩個(gè)像素電極(12a和12b)時(shí)，白色色素粒子(13)會(huì)移動(dòng)至共用電極(Ila)或靠近該共用電極，且相反極性的帶電黑色粒子會(huì)移動(dòng)至像素電極中的一個(gè)(例如12a)或靠近該像素電極，使得白色在可視側(cè)可見。當(dāng)白色被顯示時(shí)，電壓也可以設(shè)置成使得黑色粒子移動(dòng)至兩個(gè)像素電極(12a和12b)或靠近該兩個(gè)像素電極。 圖2a_2c示出了本發(fā)明的一種替代設(shè)計(jì)。如圖2a所示，顯示單元(20)夾在包括共用電極(21a)的第一層(21)與包括一個(gè)像素電極(26)和兩個(gè)同平面的電極(22a和22b)的第二層(22)之間。像素電極(26)位于兩個(gè)同平面的電極(22a和22b)之間，并且在電極之間存在間隙。
在應(yīng)用中，也可以僅有一個(gè)同平面電極位于像素電極旁。在該設(shè)計(jì)中，黑色背景層(24)可以位于第二層(22)之上或之下，或者第二層可以作為背景層。顯示單元(20)填充有包括分散在清澈且無(wú)色溶液中的兩種類型粒子白色帶電色素粒子(23)和不帶電或微帶電彩色粒子(25)的電泳液體。在本例子中，彩色粒子(25)為紅色。用于三種粒子系統(tǒng)的上述其他特征(例如，電荷控制劑、溶劑、材料選擇等)同樣也可以應(yīng)用于本設(shè)計(jì)。白色色素粒子可以為正或負(fù)電荷。在本例子中，共用電極位于可視側(cè)。在圖2a中，當(dāng)合適的電壓施加至共用電極(21a)和像素以及共平面電極(26、22a和22b)時(shí)，帶電白色色素粒子(23)會(huì)移動(dòng)至共用電極(21a)或靠近該共用電極，使得白色在可視側(cè)可見。在圖2b中，當(dāng)合適的電壓施加至共用電極(21a)和像素以及共平面電極(26、22a和22b)時(shí)，帶電白色粒子(23)會(huì)移動(dòng)至共平面電極(22a和22b)或靠近共平面電極，使得背景層的顏色(即，黑色)在可視側(cè)可見。在這種情況下，彩色粒子(25)的紅色會(huì)被黑色背景色吸收。在圖2c中，當(dāng)合適的電壓施加至共用電極(21a)和像素以及共平面電極(26、22a和22b)時(shí)，白色色素粒子(23)會(huì)移動(dòng)至像素和共平面電極或靠近該像素和共平面電極，使得紅色在可視側(cè)可見。在這種情況下，紅色粒子(25)作為用于被白色粒子反射的光的紅色濾光器，以實(shí)現(xiàn)紅色。雖然在圖I和2的例子中，彩色粒子為紅色，但在應(yīng)用中，它們可以為綠色、藍(lán)色或其他顏色，這取決于顯示器的應(yīng)用的需要。如圖I和2所示的顯示單元對(duì)于彩色顯示器設(shè)備是理想的，在該彩色顯示器中每一個(gè)像素由三個(gè)子像素組成，其中一個(gè)具有如圖I和2所示的紅色粒子，另一個(gè)具有綠色粒子，第三個(gè)具有藍(lán)色粒子。圖3示出了如何使用包括本發(fā)明的顯示液體的顯示設(shè)備顯示出多種色彩。每一個(gè)顯示單元代表一個(gè)子像素，每一個(gè)像素具有三個(gè)子像素。三個(gè)顯示單元(每一個(gè)代表一個(gè)子像素)都填充有上述的顯示液體。 在圖3a中，當(dāng)需要白色像素時(shí)，所有三個(gè)子像素轉(zhuǎn)換成白色狀態(tài)。在圖3b中，當(dāng)需要黑色像素時(shí)，所有三個(gè)子像素都轉(zhuǎn)換成黑色狀態(tài)。在圖3c中，當(dāng)需要紅色時(shí)，一個(gè)子像素轉(zhuǎn)換成紅色(如圖Ib或2c所示)，剩下的兩個(gè)子像素轉(zhuǎn)換成黑色狀態(tài)用于極大化色彩飽和度。類似地，圖3d和圖3e各自顯示出綠色和藍(lán)色。可替換地，在圖3c、3d和3e中，一個(gè)子像素驅(qū)動(dòng)成彩色狀態(tài)，而剩下的兩個(gè)子像素驅(qū)動(dòng)成用于極大化亮度的白色狀態(tài)(以色彩飽和度為代價(jià))。此外可替換地，在圖3c、3d和3e中，一個(gè)子像素驅(qū)動(dòng)成彩色狀態(tài)而剩下的兩個(gè)子像素分別驅(qū)動(dòng)成黑色和白色狀態(tài)。這樣一個(gè)全色顯示器可以具有相同的好的黑白顯示器的黑色和白色特征，但是同時(shí)顯示高品質(zhì)的紅色、綠色和藍(lán)色。如上所述，每一個(gè)顯示單元代表一個(gè)子像素，每一個(gè)像素由三個(gè)子像素組成。該三個(gè)顯示單元(每一個(gè)代表一個(gè)子像素)分別填充有包括紅色、綠色和藍(lán)色不帶電或微帶電粒子的顯示液體。
盡管如此，所有填充了具有相同顏色的不帶電或微帶電粒子的顯示液體的顯示單元也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。在這種情況下，最終的顯示器可以具有針對(duì)圖像的單色選擇。本發(fā)明中涉及的顯示單元可以為常用的壁型或隔板型，微封裝型或微杯型。在微杯型中，電泳顯示單元可以被頂部密封層密封。在電泳顯示單元和共用電極之間可以有粘結(jié)層。術(shù)語(yǔ)“顯示單元”想表達(dá)的意思是一種單獨(dú)填充有顯示液體的微型容器?！帮@示單元”的例子包括但不限于微杯、微型囊、微型通道，其他的隔板型顯示單元以及等效物。
盡管本發(fā)明的特殊形式已經(jīng)被示出并說(shuō)明了，但是很顯然不同的修改可以在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下得出。此外，為了本發(fā)明的目的和范圍，可以做出多種修改以適應(yīng)特殊的情況、材料、組分、工藝、工藝步驟或步驟。所有這些修改都應(yīng)該涵蓋在后續(xù)的權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種電泳顯示液體，包括分散在溶劑或溶劑混合物中的不帶電或微帶電彩色粒子和至少一種類型的帶電色素粒子。
2.如權(quán)利要求I所述的液體，進(jìn)一步包括第二種類型的帶電色素粒子，并且該兩種類型的帶電色素粒子極性相反。
3.如權(quán)利要求2所述的液體，其特征在于，該一種類型的帶電色素粒子為白色，第二種類型的帶電色素粒子為黑色。
4.如權(quán)利要求3所述的液體，其特征在于，該微帶電彩色粒子具有和黑色帶電色素粒子相同的電荷極性。
5.如權(quán)利要求3所述的液體，其特征在于，該微帶電彩色粒子具有和白色帶電色素粒子相同的電荷極性。
6.如權(quán)利要求3所述的液體，其特征在于，所述不帶電或微帶電彩色粒子為紅色、綠色或藍(lán)色。
7.如權(quán)利要求I所述的液體，其特征在于，該微帶電彩色粒子具有小于20的ζ電勢(shì)。
8.如權(quán)利要求I所述的液體，其特征在于，該溶劑或溶劑混合物為清澈和無(wú)色。
9.如權(quán)利要求8所述的液體，其特征在于，所述溶劑或溶劑混合物為烴類溶劑。
10.如權(quán)利要求I所述的液體,進(jìn)一步包括電荷控制劑。
11.如權(quán)利要求I所述的液體，僅包括一種類型的帶電色素粒子。
12.如權(quán)利要求11所述的液體，其特征在于，該帶電色素粒子為白色。
13.如權(quán)利要求2所述的液體，其特征在于，一種或兩種類型的該帶電色素粒子是封裝的。
14.如權(quán)利要求I所述的液體，其特征在于，該不帶電或微帶電彩色粒子的折射率匹配該溶劑或溶劑混合物的折射率。
15.—種電泳顯示器,包括顯示單元,其中每一個(gè)顯示單元均填充有包括分散在溶劑或溶劑混合物中的不帶電或微帶電的彩色粒子和至少一種類型的帶電色素粒子的電泳顯示液體。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示器，其特征在于，三個(gè)顯示單元形成一像素，第一顯示單元填充有包括不帶電或微帶電紅色粒子的顯示液體，第二顯示單元填充有包括不帶電或微帶電綠色粒子的顯示液體，而第三顯示單元填充有包括不帶電或微帶電藍(lán)色粒子的顯示液體。
17.如權(quán)利要求16所述的顯示器，其特征在于，每一個(gè)顯示單元為一個(gè)子像素。
18.如權(quán)利要求15所述的顯示器，其特征在于，在所有顯示單元中，該不帶電或微帶電粒子具有相同的色彩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括不帶電或微帶電彩色粒子以及至少一種類型的帶電色素粒子的電泳顯示液體以及一種使用這種顯示液體的電泳顯示設(shè)備，其中上述粒子均分散在溶劑或溶劑混合物中。本發(fā)明的電泳液體改進(jìn)了圖像質(zhì)量。
文檔編號(hào)G02F1/167GK102621762SQ20121006740
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者張小加 申請(qǐng)人:希畢克斯影像有限公司