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    本發明係有關包含電泳液之彩色顯示器，該電泳液包含分散於透明且無色溶劑中之具有對比色且攜帶相反電荷極性之兩種類型的顏料粒子，其中該電泳液夾在共同電極與多個有色子像素電極或有色像素電極之間。
    公开号:TW201317696A
    申请号:TW101128205
    申请日:2012-08-06
    公开日:2013-05-01
    发明作者:Xiaojia Zhang；Craig Lin；Robert A Sprague
    申请人:Sipix Imaging Inc；
    IPC主号:G02F1-00
    专利说明:
    彩色顯示裝置
    本發明係有關顯示裝置，其能夠顯示多種色彩狀態。
    美國專利第7,046,228號揭示一種具有雙切換模式之電泳顯示器，該雙切換模式容許顯示單元中之帶電顏料粒子以垂直(上/下)方向或平面(左/右)方向移動。在該顯示裝置中，各顯示單元夾在兩層之間，其中一層包含透明頂電極，而另一層包含底電極及至少一個面內電極。典型地，顯示單元填有透明但有色介電溶劑或其中分散有帶電白色顏料粒子的溶劑混合物。顯示單元之背景色可為黑色。當帶電顏料粒子驅動至透明頂電極處或附近時，可自頂視側看見粒子之色彩。當帶電顏料粒子驅動至底電極處或附近時，可看見溶劑之色彩。當帶電顏料粒子驅動至面內電極處或附近時，可看見顯示單元背景色。因此，各顯示單元能夠顯示三種色彩狀態，亦即，電荷顏料粒子之色彩、介電溶劑或溶劑混合物之色彩或顯示單元之背景色。本專利之雙模電泳顯示器可由主動矩陣系統或由被動矩陣系統驅動。
    當雙模方案用於全色顯示器應用時，各像素將具有三個個別顯示單元，該等顯示單元分別含有分散於紅色、綠色或藍色溶劑中之白色粒子，且各顯示單元須與在底板上之一組電極對準。為了達成良好色彩表現，紅色/綠色/藍色顯示單元與底板上之電極間之對準精度為重要的。
    隨後申請之若干美國專利申請案(例如美國專利申請案第12/432,519號、第12/416,827號、第12/644,888號、第12/644,861號及第12/547,351號)揭示彩色顯示裝置，在其中一些裝置中，底板上之電極與顯示單元可對準或不對準。
    本發明之顯示器架構包含(1)電泳膜，其中電泳液包含分散於光學透明溶劑中之具有對比色且攜帶相反電荷極性之兩種類型的顏料粒子，及(2)底板，其具有與個別子像素或像素電極相關之反射色彩。該顯示器架構提供兩種基本操作模式：白色/黑色模式及彩色模式。
    白色/黑色模式之操作類似於標準電泳顯示器之操作，其中藉由使白色或黑色粒子遷移至檢視側而產生白色及黑色狀態。當以該模式操作時，粒子可在共同電極處或像素電極處聚集以展示白色或黑色色彩。
    彩色模式之操作使白色及黑色粒子移開而曝露彩色層。此外，遷移至一側之白色及黑色粒子可經排列以展示補充曝露色彩之特定灰階，從而滿足色度及亮度要求。
    可組合白色/黑色模式與彩色模式以提供更豐富或更明亮之色像。
    子像素之數目及與各子像素電極相關之色彩可隨應用而變化。對於全色應用，需要每個像素最少兩個子像素之設計。對於具有黑色/白色加單色(例如紅色、綠色或藍色)之醒目色彩應用，像素中不需要子像素。
    本發明之第一態樣係有關彩色顯示器，其包含(1)電泳液，其包含分散於透明及無色溶劑中之具有對比色且攜帶相反電荷極性之兩種類型的顏料粒子，及(2)多個像素，其中：a)該等像素各包含兩個子像素，b)該等子像素各夾在共同電極與至少兩個有色子像素電極之間，及c)在四個子像素電極中，至少一個為紅色，一個為綠色且一個為藍色。
    在本發明之該態樣中，兩種類型之顏料粒子分別為黑色及白色。在一個具體實例中，子像素電極為矩形或方形。在一個具體實例中，子像素電極具有不規則形狀。在一個具體實例中，子像素電極塗有有色層。在一個具體實例中，子像素電極位於薄膜電晶體底板上。在一個具體實例中，電泳液係含於個別顯示單元內。在一個具體實例中，顯示單元為微杯。在一個具體實例中，顯示單元為微膠囊。在一個具體實例中，顯示單元與子像素電極對準。在一個具體實例中，顯示單元與子像素電極未對準。在一個具體實例中，各像素包含超過四個子像素電極。
    本發明之第二態樣係有關彩色顯示器，其包含(1)電泳液，其包含分散於透明且無色溶劑中之具有對比色且攜帶相反電荷極性之兩種類型的顏料粒子，及多個像素，其中：a)該等像素各夾在共同電極與至少三個有色像素電極之間，及b)在三個像素電極中，一個為紅色，一個為綠色且一個為藍色。
    在本發明之該第二態樣中，兩種類型之顏料粒子分別為黑色及白色。在一個具體實例中，子像素電極為矩形或方形。在一個具體實例中，子像素電極具有不規則形狀。在一個具體實例中，子像素電極塗有有色層。在一個具體實例中，子像素電極位於薄膜電晶體底板上。在一個具體實例中，電泳液係含於個別顯示單元內。在一個具體實例中，顯示單元為微杯。在一個具體實例中，顯示單元為微膠囊。在一個具體實例中，顯示單元與子像素電極對準。在一個具體實例中，顯示單元與子像素電極未對準。在一個具體實例中，各像素包含超過三個像素電極。
    本發明之第三態樣係有關彩色顯示器，其包含(1)電泳液，其包含分散於透明且無色溶劑中之具有對比色且攜帶相反電荷極性之兩種類型的顏料粒子，及(2)多個像素，其中：a)該等像素各夾在共同電極與兩個有色像素電極之間，及b)兩個有色像素電極具有相同色彩。
    在本發明之該第三態樣中，兩種類型之顏料粒子分別為黑色及白色。在一個具體實例中，子像素電極為矩形或方形。在一個具體實例中，子像素電極具有不規則形狀。在一個具體實例中，子像素電極塗有有色層。在一個具體實例中，子像素電極位於薄膜電晶體底板上。在一個具體實例中，電泳液係含於個別顯示單元內。在一個具體實例中，顯示單元為微杯。在一個具體實例中，顯示單元為微膠囊。在一個具體實例中，顯示單元與子像素電極對準。在一個具體實例中，顯示單元與子像素電極未對準。
    本發明之第四態樣係有關包含電泳液之彩色顯示器的驅動方法，該電泳液包含攜帶相反電荷極性且分散於透明及無色溶劑中之白色及黑色顏料粒子，其中該電泳液夾在共同電極與多個有色子像素或像素電極之間，該方法包含：a)在共同電極與顏料粒子待聚集之子像素或像素電極間施加恆定驅動電壓；及b)在共同電極與待曝露之子像素或像素電極間施加交變正驅動電壓及負驅動電壓。
    在一個具體實例中，步驟(a)中之恆定驅動電壓為0 V。在一個具體實例中，有色子像素或像素電極可為在有色層下之電極且有色層可為將電泳液封閉在顯示單元內的有色密封層。
    在另一個具體實例中，有色層與子像素或像素電極間可存在黏著層。
    本發明之彩色顯示器提供許多優勢。舉例而言，無需精密的顯示單元結構。換言之，無需使顯示單元之尺寸與底板上之電極尺寸匹配。亦無需顯示單元與底板上之電極間逐個位置的精密對準。此外，無需將著色劑溶解或分散在顏料粒子分散於其中的溶劑中。
    圖1a描述本發明之一個具體實例，其適用於全色顯示器。在該設計中，兩個子像素(A及B)形成一個像素。顯示液(105)夾在第一層(101)與第二層(102)之間。第一層包含共同電極(103)。在子像素A中，第二層包含兩個子像素電極(104a及104b)及在子像素B中，第二層包含兩個子像素電極(104c及104d)。
    在圖1a中及在本申請案之圖式中，虛線指示子像素或像素。
    顯示液(105)可為電泳液，其包含攜帶相反極性電荷之例如黑色及白色之兩種類型的顏料粒子(106a及106b)。顯示液中之溶劑透明且無色。
    子像素電極係有色的。舉例而言，各子像素電極可具有附著至其之有色層(分別為108a至108d)。有色層可為濾色材料或有色黏合材料。當施加單色於所有子像素電極時，該有色層可塗佈或層壓於子像素電極上。當需要超過一種色彩時，可使用例如雷射熱轉印、噴墨或光圖案化技術將彩色圖案印刷或沉積至不同子像素電極上。
    有色層(108a至108d)可位於子像素電極之上(如圖所示)，或若子像素電極透明，則可位於子像素電極之下(未圖示)。
    有色層向子像素電極提供色彩。舉例而言，在本申請案中，附著有紅色層的子像素電極稱為紅色子像素電極。
    為了增強色彩亮度或色彩飽和，在該設計中，一個像素中亦可能具有超過四個子像素電極。對於其他子像素電極，其可為白色、黑色或具有其它色彩。
    圖1b為本發明之替代設計，其亦適用於全色顯示器。在該設計中，顯示液(105)亦夾在包含共同電極(103)之第一層(101)與第二層(102)之間。在該替代設計中，僅存在一個像素且像素之第二層包含三個像素電極(104a、104b及104c)。各像素電極(104a至104c)亦附著有有色層(分別為108a至108c)。
    為了增強色彩亮度或色彩飽和，在該設計中，一個像素中亦可能具有超過三個像素電極。對於其他像素電極，其可為白色、黑色或具有其它色彩。
    圖1c為本發明之另一替代設計，其適用於醒目彩色顯示器。在該設計中，顯示液(105)亦夾在包含共同電極(103)之第一層(101)與第二層(102)之間。在該替代設計中，像素包含具有相同色彩的兩個像素電極(104a及104b)。換言之，有色層108a及有色層108b具有相同色彩。
    圖1a中彩色顯示器之顯示液及有色層的以上描述亦適用於圖1b及圖1c之彩色顯示器。
    同一第二層上之子像素電極(圖1a中)或像素電極(圖1b或圖1c中)的尺寸可相同或不同，此視設計需要而定。此將在以下部分中進一步論述。
    子像素電極或像素電極之形狀亦可變化，只要其滿足所要功能即可。舉例而言，子像素電極或像素電極在形狀上可為矩形，如展示第二層之頂視圖的圖2a及圖3a中所示。在第二層上，圖2a展示一個子像素有兩個子像素電極(例如圖1a之設計)且圖3a展示一個像素有三個像素電極(例如圖1b之設計)。
    在本發明之另一個具體實例中，子像素電極可以提高影像轉換速度之方式組態。圖2b及圖3b描述該等替代設計。在圖2b中，子像素之兩個子像素電極(紅色及綠色)組態為連鎖的，但彼此不接觸。在圖3b中，一個像素存在三個像素電極(紅色、綠色及藍色)，此類似於圖2b之組態。圖2b及圖3b中之不規則狀子像素或像素電極提供的益處在於，帶電顏料粒子遷移至所要位置的距離較短，從而提高影像轉換速度。
    在本發明之上下文中，術語「不規則狀」係指具有除矩形或方形外之任何形狀的子像素或像素電極，其可使帶電顏料粒子遷移至所要位置的距離較短。
    應瞭解術語「不規則狀」像素電極不僅涵蓋一體化之子像素或像素電極(亦即其組件經物理連接且經電連接)，而且涵蓋分成數塊(物理上不連接)且各塊經電連接的子像素或像素電極，只要像素電極之整體形狀縮短帶電顏料粒子之遷移距離即可。在後述情形中，應注意所提及之各別塊可具有矩形、方形或具有不規則形狀。
    圖1a至圖1c之設計中之共同電極(103)通常為透明電極層(例如ITO)，其展佈於顯示裝置之整個頂部上。子像素及像素電極(104)描述於美國專利第7,046,228號中，該專利之內容以全文引用之方式併入本文中。
    應注意，儘管提及使用薄膜電晶體(TFT)底板之主動矩陣驅動可用於第二層(102)，但是只要電極滿足所要功能，本發明之範圍便涵蓋其他類型之電極定址。
    本申請案中提及之術語「色彩」可為單一色彩、中間色調色彩或複合色彩。
    圖4a至圖4e說明圖1a之彩色顯示器可如何顯示不同色彩狀態。
    出於說明之目的，假定像素具有兩個子像素A及B。子像素A中存在一個紅色子像素電極及一個綠色子像素電極，且子像素B中存在一個綠色子像素電極及一個藍色子像素電極。顯示液中之溶劑透明且無色，白色顏料粒子帶正電荷及黑色粒子帶負電荷。第一層之側為檢視側。
    在圖4a中，當施加於共同電極(403)之電壓電位低於四個子像素電極時，白色粒子將遷移至共同電極附近或共同電極處，而黑色粒子將遷移至子像素電極附近或子像素電極處。因此，在檢視側看見白色狀態。
    在圖4b中，當施加於共同電極(403)的之電壓電位高於四個子像素電極時，白色粒子將遷移至子像素電極附近或子像素電極處，而黑色粒子將遷移至共同電極附近或共同電極處。因此，在檢視側看見黑色狀態。
    在圖4c中，針對子像素A，設定施加於共同電極(403)及兩個子像素電極之電壓，使得紅色子像素電極將曝露，且針對子像素B，設定施加於共同電極(403)及兩個像素電極之電壓，使得黑色粒子將遷移至共同電極(403)附近或共同電極(403)處及白色粒子將遷移至兩個子像素電極附近或兩個子像素電極處。因此，在檢視側看見紅色。
    本發明之彩色顯示器的關鍵特徵之一為使用相鄰子像素或像素電極(在此情況下，為子像素A中之綠色子像素電極)作為需要移開而聚集之粒子之收集電極，以便曝露子像素或像素電極(在此情況下，為子像素A中之紅色子像素電極)之所要色彩。
    在圖4d中，針對子像素A，設定施加於共同電極(403)及兩個子像素電極之電壓，使得綠色子像素電極將曝露，且針對子像素B，設定施加於共同電極(403)及兩個像素電極之電壓，使得綠色子像素電極亦將曝露。因此，在檢視側看見綠色。
    亦可僅曝露(子像素A或子像素B中)一個綠色子像素電極。然而，在此情況下，綠色將不會明亮。
    在圖4e中，針對子像素A，設定施加於共同電極(403)及兩個像素電極之電壓，使得黑色粒子將遷移至共同電極附近或共同電極處，而白色粒子將遷移至子兩個子像素電極附近或兩個子像素電極處，且針對子像素B，設定施加於共同電極(403)及兩個子像素電極之電壓，使得藍色像素電極曝露。因此，在檢視側看見藍色。
    在圖4c至圖4e中，展示黑色粒子位於頂部及白色粒子位於底部。可使白色粒子位於頂部且黑色粒子位於底部。然而為達成色彩飽和，黑色粒子較佳位於頂部。
    圖5a至圖5d顯示不同情形及展示如何調整及控制顯色強度。在該實例中，僅顯示一個子像素用於說明之目的。
    在圖5a中，黑色粒子位於頂部及因此，所顯示之綠色將更強(亦即更飽和)。在圖5b中，白色粒子位於頂部及因此，所顯示之綠色將更亮。在圖5c中，以使得黑色及白色粒子隨機分散於液體一側但更多黑色粒子位於頂部的方式施加電壓及因此，深灰色將使得綠色之強度小於圖5a中之強度，但大於圖5b中之強度。在圖5d中，以使得黑色及白色粒子隨機分散於液體一側但更多白色粒子位於頂部的方式施加電壓及因此，深灰色彩將使得綠色之強度小於圖5a及圖5c中之強度，但大於圖5b中之強度。
    圖6a至圖6e為分別顯示圖4a至圖4d中在包含兩個子像素之像素之檢視側所見色彩的頂視圖。
    圖7a至圖7e說明圖1b之彩色顯示器可如何顯示不同色彩狀態。
    出於說明之目的，白色顏料粒子帶正電荷及黑色顏料粒子帶負電荷。兩種類型之顏料粒子分散於透明且無色溶劑中。
    在圖7a中，當施加於共同電極(703)之電壓電位低於三個像素電極時，白色粒子將遷移至共同電極附近或共同電極處，而黑色粒子將遷移至像素電極附近或像素電極處。因此，在檢視側看見白色狀態。
    在圖7b中，當施加於共同電極(703)之電壓電位高於三個像素電極時，白色粒子將遷移至像素電極附近或像素電極處，而黑色粒子將遷移至共同電極附近或共同電極處。因此，在檢視側看見黑色狀態。
    在圖7c中，設定施加於共同電極(703)及三個像素電極之電壓，使得白色粒子遷移至紅色及綠色像素電極附近或紅色及綠色像素電極處，而黑色粒子遷移至且靠近共同電極(703)及對應於紅色及綠色像素電極之區域內。因此，在檢視側看見藍色。
    如上所述且亦適用於該替代設計之彩色顯示裝置使用相鄰像素電極(在此情況下，為紅色及綠色像素電極)作為需移開之粒子之收集電極，以便曝露像素電極(在此情況下，為藍色像素電極)之所要色彩。
    類似於圖7d中，設定施加於共同電極(703)及兩個像素電極之電壓，使得白色粒子遷移至紅色及藍色像素電極附近或紅色及藍色像素電極處，而黑色粒子遷移至靠近共同電極(703)且對應於紅色及藍色像素電極之區域內。因此，在檢視側看見綠色。
    在圖7e中，設定施加於共同電極(703)及兩個像素電極之電壓，使得白色粒子遷移至紅色及藍色像素電極附近或紅色及藍色像素電極處，而黑色粒子遷移至靠近共同電極(703)且對應於紅色及藍色像素電極之區域內。因此，在檢視側看見紅色。
    在圖7c至圖7e中，顯示黑色粒子位於頂部及白色粒子位於底部。可使白色粒子位於頂部及黑色粒子位於底部。然而為達成色彩飽和，較佳使黑色粒子位於頂部。所顯示之色彩強度亦可如上所述來調整及控制。
    圖8a至圖8e為分別顯示圖7a至圖7e中像素之檢視側所見色彩的頂視圖。
    圖9a至圖9c說明圖1c之醒目彩色顯示器可如何顯示不同色彩狀態。在圖9a中，在檢視側看見白色。在圖9b中，在檢視側看見黑色。在圖9c中，在檢視側看見紅色。
    本發明之顯示裝置亦能夠顯示藍綠色、洋紅色及黃色狀態。
    圖10a至圖10c展示圖1a之彩色顯示器可如何顯示藍綠色、洋紅色及黃色狀態。
    在圖10a中，當曝露子像素A中之綠色子像素電極且曝露子像素B中之藍色子像素電極時，顯示藍綠色。在該實例中，僅曝露一個存在於子像素A中的綠色像素電極。在實務中，所曝露之綠色像素電極亦可為子像素B中的綠色像素電極。
    亦可能曝露兩個綠色像素電極。在此情況下，色彩將具有較綠之色調。
    在圖10b中，當曝露子像素A中之紅色子像素電極及子像素B中之藍色子像素電極時，顯示洋紅色。
    在圖10c中，當曝露子像素A中之紅色子像素電極及子像素B中之綠色子像素電極時，顯示黃色。類似地，所曝露之綠色子像素電極可存在於子像素A、子像素B或兩者中。
    圖11a至圖11c說明圖1b之彩色顯示器可如何顯示藍綠色、洋紅色及黃色狀態。
    在圖11a中，白色粒子驅動至紅色像素電極處或附近，且黑色粒子驅動至共同電極處或附近且對應於紅色像素電極之區域內。因此，綠色及藍色像素電極曝露於檢視者且在檢視側看見藍綠色。
    類似地，在圖11b中，白色粒子驅動至綠色像素電極處或附近，且黑色粒子驅動至共同電極處或附近且對應於綠色像素電極之區域內。因此，紅色及藍色像素電極曝露於檢視者及在檢視側看見洋紅色。
    在圖11c中，白色粒子驅動至藍色像素電極處或附近，且黑色粒子驅動至共同電極處或附近且對應於藍色像素電極之區域內。因此，紅色及綠色像素電極曝露於檢視者及在檢視側看見黃色。
    為了最佳化色彩品質，可調整子像素或像素電極之尺寸。
    圖12給出實例。如圖所示，在一個圖中，四個子像素電極具有相同尺寸。因此三個有色子像素電極R：G：B之尺寸比率為1：2：1。
    在所示另一圖中，子像素A中之紅色子像素電極與綠色子像素電極之尺寸比率為3：2，且子像素B中之綠色子像素電極與藍色子像素電極之尺寸比率為2：3。因此，三個有色像素電極R：G：B之尺寸比率為3：4：3。
    在該實例中，因為綠色子像素電極之相對總面積較大，所以綠色在三種色彩之尺寸比率為1：2：1的像素中較亮，。因此，可調整子像素或像素電極之尺寸以得到不同程度之色彩強度。該部分中之論述不僅與具有規則形狀之子像素或像素電極相關；而且與具有不規則形狀之子像素或像素電極相關。
    如所述，根據本發明，顯示單元與底板上之像素電極的尺寸不必精確匹配。更重要的是，顯示單元亦不必與像素電極逐個位置進行對準。
    術語「顯示單元(display cell)」係指填充顯示液之微容器。顯示單元可為如美國專利第6,930,818號中所述之微杯，該專利之內容以全文引用之方式併入本文中。
    顯示單元亦可為任何其他微容器(例如微膠囊或微通道)，無論其形狀或尺寸如何。所有該等微容器皆屬於本申請案之範圍內，只要微容器填有顯示液且具有與微杯相同之功能即可。
    圖13及圖14分別展示對準設計及未對準設計。
    在對準類型中，各組子像素或像素電極位於顯示單元之邊界內。對於微杯型顯示單元，顯示單元之邊界為圍繞顯示單元之隔離壁。對於微膠囊型顯示單元，顯示單元之邊界為嵌埋微膠囊之聚合基質材料。
    圖15以頂視圖展示未對準設計。在該實例中，各像素(由虛線標記)具有紅色、綠色及藍色之三個有色像素電極。顯示單元未與像素電極對準。然而，顯示單元之X/Y軸與像素電極之X/Y軸對準。
    圖16a至圖16e展示該未對準設計可如何顯示不同色彩狀態。
    在圖16a及圖16b中，分別看到具有白色狀態或黑色狀態之像素。在圖16c中，因為僅曝露紅色像素電極，所以看到具有紅色狀態之像素。在圖16d中，因為僅曝露綠色像素電極，所以看到綠色像素。在圖16e中，因為僅曝露藍色像素電極，所以看到藍色像素。
    圖17亦以頂視圖展示替代的未對準設計。在該實例中，不僅顯示單元與像素電極未對準，而且顯示單元之X'/Y'軸與像素電極之X/Y軸未對準。
    圖15及圖17中顯示，顯示單元之隔離壁為透明的。因此像素電極之色彩可透過隔離壁看到。隔離壁亦可能為不透明的。
    圖18說明本發明之彩色顯示器之驅動步驟的一個實例，其展示本發明彩色顯示器可如何實施。
    因為粒子遷移係依循電場線且因為電場線垂直於共同電極之表面，所以粒子之所有側向遷移係在存在發散電場線的子像素或像素下部(靠近像素電極)進行。
    粒子在驅動期間使用驅動電壓固持且因此其在此期間不依賴雙穩性。
    如圖18中所示，各子像素(1800)夾在共同電極(1803)與一對子像素電極(1804a及1804b)之間。
    在該實例中，目標為藉由將粒子遷移至子像素電極1804a來曝露子像素電極1804b上之彩色層。
    共同電極設定為0 V。
    在驅動期間，共同電極及一個子像素電極(1804a)保持在恆定驅動電壓下以將粒子固持在子像素電極(1804a)處，而子像素電極(1804b)在正驅動電壓與負驅動電壓間來迴切換，使得粒子在穿越期間捕獲於邊緣場中，且因此側向遷移至子像素電極(1804a)。
    簡言之，子像素電極1804a為顏料粒子將聚集之子像素電極，因此亦可稱為「收集電極」，且子像素電極1804b為將曝露之子像素電極，且因此亦可稱為「快門電極」。
    在步驟1(起始步驟)中，白色粒子位於共同電極(1803)處或附近，而黑色粒子位於子像素電極(1804a及1804b)處或附近。
    在步驟2中，黑色及白色粒子在共同電極與子像素電極(「快門電極」)(1804b)之間交換位置。
    在步驟3中，在共同電極與「快門電極」(1804b)間再次交換位置之黑色及白色粒子及一些黑色粒子驅動至子像素電極(「收集電極」)(1804a)。
    步驟4及步驟5為可選步驟，其分別重複步驟2及步驟3。若必要，則該兩個步驟可重複多次。
    在步驟6中，逆轉所施加之驅動電壓，促使黑色及白色粒子在步驟3(或步驟5)結束時交換位置。
    在步驟7中，「快門電極」1804b處之白色粒子驅動至共同電極，且同時，一些白色粒子驅動至「收集電極」1804a。
    在步驟8中，共同電極處之白色粒子驅動至「收集電極」1804a，且同時，一些白色粒子驅動至「快門電極」1804b。
    步驟9及步驟10為可選步驟，其分別重複步驟7及步驟8。若驅動在步驟8結束時完成，則不需要步驟9及步驟10。圖中之步驟10顯示粒子已遷移至子像素電極1804a，以曝露子像素電極1804b之色彩狀態。
    總而言之，驅動方法包含：a)在共同電極與收集電極之間施加恆定驅動電壓；及b)在共同電極與快門電極之間施加交變正驅動電壓及負驅動電壓。
    根據所述方法，對於圖4c中舉例說明之彩色顯示器像素A，恆定驅動電壓施加於共同電極與收集電極(亦即，綠色子像素電極)之間且交變正驅動電壓與負驅動電壓施加於共同電極與快門電極(亦即，紅色子像素電極)之間。
    在一些情況下，存在超過一個收集電極(參見例如圖7c至圖7e)及在一些情況下，存在超過一個快門電極(參見例如圖11a至圖11c)。
    如上所述之有色子像素或像素電極可藉由在電極上添加濾色片或有色黏著層來獲得。或者，可將彩色圖案印刷、熱轉印或沉積於電極上。
    在本發明之另一個具體實例中，有色子像素或像素電極可藉由其他方法製造。
    第一方案特別適用於由如美國專利第6,930,818號中所述之微杯技術製造的電泳顯示器，該專利之內容以全文引用之方式併入本文中。
    如圖19a中所示，包含基於微杯之顯示單元(1901)的膜結構(1900)形成於光透射電極層(1902)上且隨後根據美國專利第6,930,818號填充及密封。在此情況下，添加著色劑至密封組成物中以使得密封層(1903)變為有色。包含子像素或像素電極之第二層(1904)隨後與黏著層(1905)一起層壓至經填充及密封之顯示單元上。
    添加至密封組成物中之著色劑可為染料或顏料。密封層可為透明有色層或反射有色層。
    使用時，自光透射電極層(1902)一側檢視膜結構，如圖19b中所示。圖19b與圖19a相同，除旋轉180°外。
    該方案存在若干獨特特徵。舉例而言，不需添加或形成各別有色層，且因此其特別適用於子像素或像素電極具有相同色彩之醒目彩色顯示器。
    然而，密封層在顯示裝置中亦可具有不同色彩以達成全色顯示。
    此外，可使黏著層(1905)具反射性(例如白色)以充當黏著層及色彩亮度增強層兩者。換言之，密封層下之反射黏著層可藉由將更多光反射回至檢視者來進一步改良色彩亮度。
    該方案之另一優勢在於，因為不需將有色層或其他反射層直接置於子像素或像素電極頂部，故電壓損失因存在額外層而減小。因此，影像轉換速度亦可得到改良。
    另一方案適用於醒目彩色顯示器及全色顯示器兩者。該方案描述於圖20中。
    如圖所示，黏著層(2005)直接層壓至包含子像素或像素電極之層(2004)的頂部。黏著層可為覆蓋整個區域之單層。
    黏著層(2005)可為反射層(亦即，白色)。有色層(2006)隨後層壓、印刷、熱轉印或雷射轉印於反射黏著層(2005)上。對於多色顯示裝置，不同色彩層與子像素或像素電極對準。因為首先可將黏著層層壓於包含電極之層上且隨後可藉由使用電極層上用於對準之定址標記將有色層置於黏著層頂部，所以對準相對較容易。隨後將包含顯示液(2007)之層(2001)及光透射電極層(2008)層壓至黏著層結構(2002)上以完成顯示器組裝。
    或者，在此情況下，可藉由白色黏著層吸收色彩。舉例而言，其可藉由使用精密印刷技術將染料材料印刷於白色黏著層上來達成，及白色黏著層可吸收色彩以顯示色彩。該方案之一個優勢為白色黏著層可增強色彩之反射效率且促使色彩顯得較亮。
    儘管本發明已參考其特定具體實例加以描述，但熟習此項技術者應瞭解在不脫離本發明之範圍的情況下可作出各種變化且可替代各等效物。另外，可進行許多修改以使特定情形、材料、組成物、製程、製程步驟適應本發明之目標、精神及範圍。所有該等修改均意欲屬於隨附申請專利範圍之範圍內。
    圖1a、圖1b及圖1c描繪本發明之實例。
    圖2a至圖2b及圖3a至圖3b說明不同類型之子像素或像素電極。
    圖4a至圖4e說明圖1a之彩色顯示器可如何顯示不同色彩狀態。
    圖5a至圖5d展示不同情形及說明可如何調整及控制所顯示色彩之強度。
    圖6a至圖6e為頂視圖，其展示分別在圖4a至圖4e中像素之檢視側看見之色彩。
    圖7a至圖7e說明圖1b之彩色顯示器可如何顯示不同色彩狀態。
    圖8a至圖8e為頂視圖，其展示分別在圖7a至圖7e中像素之檢視側看見之色彩。
    圖9a至圖9c說明圖1c之彩色顯示器可如何顯示不同色彩狀態。
    圖10a至圖10c說明圖1a之彩色顯示器可如何顯示藍綠、洋紅或黃色狀態。
    圖11a至圖11c說明圖1b之彩色顯示器可如何顯示藍綠、洋紅或黃色狀態。
    圖12說明像素電極之尺寸可如何影響色彩強度。
    圖13及圖14分別展示對準設計及未對準設計。
    圖15以頂視圖描繪未對準設計。
    圖16-1至圖16-3說明圖15之未對準設計可如何顯示不同色彩狀態。
    圖17以頂視圖描述替代的未對準設計。
    圖18-1至圖18-4為用於本發明之彩色顯示器之驅動步驟的實例。
    圖19a及圖19b說明顯示裝置，其中有色密封層充當子像素或像素電極之有色層。
    圖20說明形成有色電極層的替代方法。
    101‧‧‧第一層
    102‧‧‧第二層
    103‧‧‧共同電極
    104a‧‧‧子像素電極
    104b‧‧‧子像素電極
    104c‧‧‧子像素電極
    104d‧‧‧子像素電極
    105‧‧‧顯示液
    106a‧‧‧顏料粒子
    106b‧‧‧顏料粒子
    108a‧‧‧有色層
    108b‧‧‧有色層
    108c‧‧‧有色層
    108d‧‧‧有色層
    A‧‧‧子像素A
    B‧‧‧子像素B
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] 一種包含電泳液之彩色顯示器，該電泳液包含分散於透明且無色溶劑中之具有對比色且攜帶相反電荷極性之兩種類型的顏料粒子，其中該電泳液夾在共同電極與多個有色子像素電極或有色像素電極之間。
    [2] 如申請專利範圍第1項之彩色顯示器，其包含多個像素，其中：a)該等像素各包含兩個子像素，b)該等子像素各夾在共同電極與至少兩個有色子像素電極之間，及c)在該等四個子像素電極中，至少一個為紅色，一個為綠色及一個為藍色。
    [3] 如申請專利範圍第2項之顯示器，其中該兩種類型之顏料粒子分別為黑色及白色。
    [4] 如申請專利範圍第3項之顯示器，其中該子像素電極位於有色層之下。
    [5] 如申請專利範圍第4項之顯示器，其中該有色層為顯示單元內封閉該電泳液之有色密封層。
    [6] 如申請專利範圍第4項之顯示器，其進一步包含介於該有色層與該子像素電極間之黏著層。
    [7] 如申請專利範圍第6項之顯示器，其中該黏著層為反射層。
    [8] 如申請專利範圍第1項之彩色顯示器，其包含多個像素，其中：a)該等像素各夾在共同電極與至少三個有色像素電極之間，及b)在該等三個像素電極中，一個為紅色，一個為綠色且一個為藍色。
    [9] 如申請專利範圍第8項之顯示器，其中該兩種類型之顏料粒子分別為黑色及白色。
    [10] 如申請專利範圍第9項之顯示器，其中該像素電極位於有色層之下。
    [11] 如申請專利範圍第10項之顯示器，其中該有色層為顯示單元內封閉該電泳液之有色密封層。
    [12] 如申請專利範圍第10項之顯示器，其進一步包含介於該有色層與該像素電極間之黏著層。
    [13] 如申請專利範圍第12項之顯示器，其中該黏著層為反射層。
    [14] 如申請專利範圍第1項之彩色顯示器，其包含多個像素，其中：a)該等像素各夾在共同電極與兩個有色像素電極之間，及b)該兩個有色像素電極具有相同色彩。
    [15] 如申請專利範圍第14項之顯示器，其中該兩種類型之顏料粒子分別為黑色及白色。
    [16] 如申請專利範圍第15項之顯示器，其中該像素電極位於有色層之下。
    [17] 如申請專利範圍第16項之顯示器，其中該有色層為顯示單元內封閉該電泳液之有色密封層。
    [18] 如申請專利範圍第16項之顯示器，其進一步包含介於該有色層與該像素電極間之黏著層。
    [19] 如申請專利範圍第18項之顯示器，其中該黏著層為反射層。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    US13/371,293|US8605354B2|2011-09-02|2012-02-10|Color display devices|
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