用于显示设备的电泳分散体中的化学实体的光学活化

摘要

本发明提供用于电泳显示器的示例电泳分散体。示例电泳分散体包括第一化学实体和第二化学实体。响应于穿过电泳分散体的电磁场的改变，第一化学实体和第二化学实体被诱导以可逆地相互作用，以在分离状态和光学活化状态之间切换，以改变电泳分散体的光学性质。还提供电泳显示设备、用于操作电泳显示设备的方法、非暂时性机器可读储存媒体以及用于产生电泳分散体的方法。

说明书

本申请要求2018年11月5日提交的美国临时申请62/755,767和2018年11月5日提交的美国临时申请62/755746的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本说明书涉及显示设备，尤其涉及电泳显示设备。

背景技术

显示设备可以根据加色或减色系统进行操作。加色系统涉及使用不同色素的组合，这些色素反射电磁光谱的不同波段，这些波段通常在电磁光谱的红色、绿色和蓝色可见光部分中。减色系统涉及使用不同色素的组合，相反地，减色系统吸收电磁光谱的不同波段，同样地，这些波段通常在电磁光谱的红色、绿色和蓝色可见光部分中，因而个别产生青色、洋红色和黄色的色素。在任一系统中，可以通过改变各个像素中色素的使用程度来显示图像和影片。

加色系统的一个示例是液晶(liquid crystal，LC)显示器。LC显示器采用彼此邻近定位的红色、绿色和蓝色子像素的滤色器。显示器使用液晶单元来改变穿过滤色器的光强度。可以控制穿过子像素的光的强度以产生图像。LC显示器的缺点是，总体可用光强度损失了很大一部分，平均约67％，这是因为各个滤色器都会吸收其他两个滤色器会通过的所有波长。在没有足够明亮的光源的情况下，LC显示器通常提供色彩对比度低的暗淡图像，尤其是在室外照明条件下，并且甚至在典型的室内照明条件下也是如此。

减色系统的一个示例是电润湿显示器。电润湿显示器，其采用包含青色、洋红色或黄色油滴的像素的重叠层的滤色器。可以控制油滴在像素角落处聚结为小滴，以便吸收很少的光，或者将油滴拉伸以覆盖部分或全部像素，以便吸收更多的光。最终穿过各个层的光可以具有广泛的颜色。电润湿显示器的缺点在于，油的流体性质决定像素的某些部分总是被油覆盖，这从显示器上减去了光，因而降低显示器的整体亮度。

另一种显示设备是电致变色显示设备，其中施加电流以改变材料的氧化态，使材料从一种颜色状态改变为另一种颜色状态。电致变色显示设备通常不会遭受与LC显示器或电润湿显示器相同的光学损耗，但是它们具有缓慢以及需要消耗大量功率以引起像素变色的缺点，并且具有会缩短显示器的寿命的副反应。

发明内容

根据本说明书的一个方面，提供一种用于电泳显示器的电泳分散体。电泳分散体包括第一化学实体和第二化学实体。响应于穿过电泳分散体的电磁场的改变，第一化学实体和第二化学实体被诱导以可逆地相互作用，以在分离状态和光学活化状态之间切换，以改变电泳分散体的光学性质。

根据本说明书的另一方面，提供一种电泳显示设备。电泳显示设备包括显示器，该显示器包括像素室，该像素室容纳电泳分散体并且传达电泳分散体的光学性质。电泳分散体包含第一化学实体和第二化学实体。电泳显示设备还包括电极，以更改穿过像素室的电磁场，以诱导第一化学实体和第二化学实体在分离状态和光学活化状态之间可逆地切换，因而改变电泳分散体的光学性质。电泳显示设备还包括控制器，该控制器控制电极以改变电磁场，以使像素室传达与要由显示器显示的图像相对应的光学性质。

根据本说明书的另一方面，提供一种用于操作电泳显示设备的方法。该方法涉及获得表示要由电泳显示设备显示的图像的图像数据。该方法还涉及产生到电泳显示设备的像素电极的电压映像，像素电极控制包含成分化学实体的像素室，该成分化学实体在被电磁场诱导以采取分离状态时呈现出第一光学性质，而在被电磁场诱导以采取活化状态时呈现出第二光学性质。该方法还涉及将电压映像施加到像素电极，以使成分化学实体采取分离状态或活化状态。

根据本说明书的另一方面，提供一种非暂时性机器可读储存媒体，其包括指令，该指令在被执行时使计算装置的处理器操作电泳显示设备。指令在被执行时使处理器获得表示要由电泳显示设备显示的图像的图像数据，产生到电泳显示设备的像素电极的电压映像，像素电极控制包含成分化学实体的像素室，该成分化学实体在被电磁场诱导以采取分离状态时呈现出第一光学性质，而在被电磁场诱导以采取活化状态时呈现出第二光学性质，以及将电压映像施加到像素电极，以使成分化学实体采取分离状态或活化状态。

根据本说明书的另一方面，提供一种产生用于电泳显示器的电泳分散体的方法。该方法涉及制造带电聚合核芯(polymeric core)，制造聚合冠(polymeric corona)或聚合冠的前驱物，以及嵌入成分化学实体到聚合冠或聚合冠的前驱物中。成分化学实体在被电磁场诱导以采取分离状态时呈现出第一光学性质，而在被电磁场诱导以采取活化状态时呈现出第二光学性质。

根据本说明书的另一方面，提供一种产生用于电泳显示器的电泳分散体的方法。该方法涉及在疏水相中结合双亲性嵌段共聚物、疏水单体、离子表面活性剂和自由基引发剂。该方法还涉及将疏水相与亲水相结合以形成纳米乳液，该纳米乳液包括悬浮在亲水相中的疏水液滴和在疏水液滴周围聚结的离子表面活性剂。该方法还涉及活化自由基引发剂以使双亲性嵌段共聚物的疏水性嵌段与疏水单体交联，以形成具有聚合冠的聚合颗粒(polymeric particle)，离子表面活性剂赋予聚合冠电荷。该方法还涉及将纳米乳液与亲脂性相对离子(lipophilic counter-ion)结合以中和聚合颗粒的电荷。该方法还涉及使聚合颗粒的聚合冠官能化，以将化学实体与聚合颗粒的双亲性嵌段共聚物的亲水性嵌段耦合，以形成电泳分散体的第一部分，化学实体被诱导与电泳分散体的第二部分的互补成分化学实体相互作用，以响应于穿过电泳分散体的电磁场改变来改变电泳分散体的光学性质。

附图说明

现在参考图式仅以举例的方式描述非限制性实施例。

图1是用于电泳显示器的示例电泳分散体的示意图。

图2是示出示例方案的化学方程式，通过该方案，两个化学实体相互作用以形成光学活化状态，光学活化状态是电荷转移错合物。

图3是示出示例方案的化学方程式，通过该方案，两个化学实体相互作用以形成光学活化状态，包括其中一个化学实体的光学活化状态为特定的互变异构形式。

图4是示出示例吸收光谱曲线的波长吸收图，其示出由化学实体的相互作用形成光学活化状态而引起的吸收光谱的改变。

图5是示出示例吸收光谱曲线的波长吸收图，其示出根据图2的方案由化学实体的相互作用形成光学活化状态而引起的吸收光谱的改变。

图6是示出示例吸收光谱曲线的波长吸收图，其示出根据图3的方案由化学实体的相互作用形成光学活化状态而引起的吸收光谱的改变。

图7是描绘连接到聚合物链上的示例化学实体的化学图。

图8是描绘连接到聚合物链上的另一示例化学实体的化学图。

图9A是描绘基于四氰基对苯二醌二甲烷(tetracyanoquinodimethane)的示例受体的化学图。

图9B是描绘基于四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene)的示例电子施体的化学图。

图10是描绘由图9A的电子受体和图9B的电子施体形成的示例电荷转移错合物的化学图。

图11A是描绘第一互变异构形式的可活化互变异构体的化学图，第一互变异构形式呈现出无色吸收光谱。

图11B是描绘第二互变异构形式的图11A的可活化互变异构体的化学图，第二互变异构形式呈现出可见吸收光谱。

图12是描绘能够使图11A和11B的可活化互变异构体稳定以采取图11B的互变异构形式的示例稳定剂的化学图。

图13是描绘通过图12的稳定剂以图11B的互变异构形式来稳定的图11A和11B的可活化互变异构体的化学图。

图14是示例电泳分散体的示意图，该电泳分散体包含带相反电荷的移动载体，该移动载体具有附有成分化学实体的聚合冠。可以使带电移动载体紧密相邻，以使成分化学实体形成光学活化状态。

图15是图14的电泳分散体的示意图，其中带相反电荷的移动载体与聚合物的重叠冠紧密相邻，因而使成分化学实体能够相互作用。

图16是设置在示例像素室中的图14的电泳分散体的示意图。

图17是图16的电泳分散体和像素室的示意图，其中通过施加电磁场将带相反电荷的移动载体分离。

图18是示出示例像素室的结构的横截面的示意图，该示例像素室包含在电泳分散体中的示例带相反电荷的移动载体。将电压施加到电极以更改穿过像素室的电磁场，以分离带相反电荷的移动载体。

图19是图18的像素室的示意图，其中撤回了电压，因而允许示例带相反电荷的移动载体彼此吸引并且紧密相邻。

图19A是掺入反射型显示器中的示例像素室的示意图。

图19B是掺入侧光反射型显示器中的示例像素室的示意图。

图19C是掺入背光透射型显示器中的示例像素室的示意图。

图20是示出另一示例像素室的结构的横截面的示意图，像素室包括用于将电泳分散体与电极分离的介电阻挡层。

图21A是示出垂直像素室的示例数组的结构的横截面的示意图。

图21B是示出水平像素室的示例数组的结构的横截面的示意图。

图21C是包括多个像素室的示例多色像素单元的示意图。

图22A是用于操作电泳显示设备的示例方法的流程图。

图22B是示例非暂时性机器可读储存媒体的示意图，该媒体包含用于控制电泳显示设备的指令。

图23是设置在像素室中的另一示例电泳分散体的示意图。像素室包括带电移动载体，该带电移动载体具有包含成分化学实体的聚合物的冠和由带有互补成分化学实体的聚合物的冠装饰的内壁。

图24是电泳分散体的示意图，其中带电移动载体被拉至内壁，因而使互补成分化学实体相互作用。

图25是示出示例像素室的结构的横截面的示意图，该示例像素室包括多个包含电泳分散体的圆柱形空隙。

图26A是用于产生用于电泳显示器的电泳分散体的示例方法的流程图。

图26B是用于产生用于电泳显示器的电泳分散体的另一示例方法的流程图。

图26C是描绘根据图26B的方法产生电泳分散体的示例阶段的示意图。

图26D是用于产生用于电泳显示器的电泳分散体的另一示例方法的流程图。

图26E是描绘根据图26D的方法产生电泳分散体的示例阶段的示意图。

图27A是示例电泳显示设备的示意图。

图27B是另一示例电泳显示设备的示意图。

具体实施方式

电泳显示器通过使颗粒在像素室内包含的悬浮液内移动来产生图像。颗粒带电，因此可以响应于穿过悬浮液的电磁场的改变而移动。颗粒还呈现出特定的吸收光谱，如果颗粒适当地位于像素室中，则它们可以被像素室自身透射或反射以产生图像。例如，只有当颗粒被定位为覆盖像素室的透明前向侧时，像素室才可以透射或反射其所包含的一组颗粒的吸收光谱。如果颗粒未覆盖像素室的前向侧，则不同的吸收光谱将被像素室透射或反射，例如，悬浮液的另一种成分的吸收光谱(其占据了像素室的前向侧)。因此，电泳显示器的像素可以通过颗粒在对应像素室内的移动来改变。包含能够响应于电磁场而移动的带电颗粒的悬浮液可以被称为电泳分散体。

这种传统的电泳显示器受到带电颗粒能够通过电泳分散体移动到适当位置的速度的限制。此限制对应于显示设备的刷新率以及其显示影片的能力的限制。这种传统的电泳显示器也受到即使颗粒不用于呈现其吸收光谱，也仍然残留在悬浮液中的其他地方的限制。这些未使用的颗粒的残留可导致显示器亮度的整体损失。在刷新率和亮度方面的这种限制在其他几种显示技术中很常见，例如反射LC显示器、电润湿显示器和电致变色显示器。

如果可以通过不依赖于化学实体进入和离开视线的总体运动的方式控制像素室的颜色或其他光学性质的机制，并且如果可以避免悬浮液中未使用的化学实体的残留，则可以在电泳显示器中避免这些限制。

这样的机制可以涉及使用两个化学实体，其可以被诱导以可逆地相互作用，以实现光学活化状态，该光学活化状态引起包含化学实体的像素室所呈现的光学性质的改变。第一化学实体和第二化学实体可以在彼此足够远时的分离状态与在足够紧密相邻时的光学活化状态之间交替。化学实体可通过响应于电磁场的改变一起移动或分开移动而在分离状态和光学活化状态之间交替。以这种方式相互作用的化学实体可以称为成分化学实体或互补化学实体。

可以将这种电泳分散体掺入电泳显示设备的滤色器中。电泳显示设备能够实现高透射率和饱和度以及高刷新率和低功率的需求。电泳显示设备可以包括反射型显示器或透射型显示器。这样的反射型显示器可以是边光的或侧光的，或者可以不包括主动照明，而是可以通过反射入射光来提供照明。电泳显示设备可以包括透射型显示器，其可以包括背光。

尽管光学性质改变机制涉及化学实体的运动，但是光学改变可以通过化学实体在比涉及使颗粒从像素室的一端移动到另一端的机制所需的距离短的距离中的移动来实现。此外，由于光学活化状态是由化学实体之间的相互作用而不是具有固定光学性质的颗粒的运动产生的，因此在电泳分散体中不会存在具有不希望的光学性质的未使用颗粒的残留。而是，当电泳分散体的化学实体不处于光学活化状态时，其可以采取无色状态。当化学实体不处于光学活化状态时，采取无色状态可以允许光穿过像素室而不会显著损失亮度。因此，像素室的层可以彼此堆叠，其中像素室的每一层为滤色器贡献不同的颜色，以提供具有比其他显示技术显著更少的亮度损失的全色显示。

图1是用于电泳显示器的示例电泳分散体100的示意图。电泳分散体100包括第一化学实体102和第二化学实体104。

响应于穿过电泳分散体100的电磁场106的改变，第一化学实体102和第二化学实体104可以被诱导以在分离状态103和光学活化状态105之间可逆地切换，以改变电泳分散体100的光学性质。换句话说，处于分离状态103的化学实体102、104赋予电泳分散体100第一光学性质，而处于光学活化状态105的化学实体102、104赋予电泳分散体100第二光学性质，第二光学性质不同于第一光学性质。

电磁场106的改变可以包括实质上产生电磁场106、实质上消除电磁场106、增加电磁场106的强度或降低电磁场106的强度。换句话说，在一些示例中，电磁场106的改变可以是二进制的，其中通过产生或除去电磁场106，实质上所有的化学实体102、104分别在分离状态103和光学活化状态105之间打开或关闭。在其他示例中，电磁场106的改变可以是连续的，其中通过增加或减小电磁场106的强度，一部分化学实体102、104从分离状态103改变为光学活化状态105，或者从分离状态103改变为光学活化状态105。

通过在分离状态103和光学活化状态105之间切换第一化学实体102和第二化学实体104而改变的光学性质可以包括由电泳分散体100呈现出的吸收光谱。换句话说，当化学实体102、104或它们的显著比例处于分离状态103时，电泳分散体100可以呈现出第一颜色、饱和度或其他光学性质，并且当化学实体102、104或它们的显著比例处于光学活化状态105时，电泳分散体100可以呈现出第二颜色、饱和度或其他光学性质。因此，电磁场106的施加或调整可导致由电泳装置显示的图像的颜色、饱和度或其他光学性质发生改变。

分离状态103可以通过在电泳分散体100中使第一化学实体102和第二化学实体104彼此足够远来实现，因而采取与分离状态103相关联的光学性质。光学活化状态105可以通过由第一化学实体102和第二化学实体104紧密相邻引起的第一化学实体102和第二化学实体104中的至少一个的可逆化学或构型改变来实现。在紧密相邻中，化学实体102、104可能会彼此之间经历分子内力。例如，第一化学实体102可以是电子受体，第二化学实体104可以是电子施体，光学活化状态105可以是光学活化电荷转移错合物状态，其呈现出与化学实体102、104的任何比例总和不同的吸收光谱。作为另一示例，第一化学实体102可以是可活化互变异构体，第二化学实体104可以是可活化互变异构体的稳定剂，并且光学活化状态105可以是被稳定处于光学活化状态的可活化互变异构体。在此类示例中，“可活化(activatable)”可以意指“可变(mutable)”，其中可活化互变异构体可以呈现出在可见光谱中的吸收光谱，但是可以被稳定剂诱导以呈现出不在可见光谱中的吸收光谱，并且因此可活化互变异构体可以被称为“可变的”互变异构体。

图2是化学方程式，其示出一组示例平衡状态，其中两个化学实体即电子受体(A)和电子施体(B)相互作用，以形成电泳分散体中的光学活化电荷转移错合物(C)。

在分离状态202中，化学实体A和B分离足够大的距离，使得它们不能彼此直接相互作用。在缔合状态204中，化学实体A和B足够紧密相邻，以致它们能够经由分子间相互作用(例如凡得瓦力、偶极-偶极相互作用、四极相互作用、π相互作用、氢键或离子相互作用)彼此相互作用。在光学活化状态206中，化学实体A和化学实体B形成光学活化电荷转移错合物(C)。平衡常数K

在缔合状态204中，至少部分地由于许多分子间相互作用的弱性质，分离状态202和缔合状态204达到平衡，该平衡取决于A和B之间的相互作用的强度，以及物理距离足够近以形成缔合状态的成对化学实体A和化学实体B的数量。

从分离状态202转变为缔合状态204，并且从缔合状态204转变为光学活化状态206的过程是可逆过程，三个状态中的每一个达到平衡。此外，从分离状态202到光学活化状态206的总体转变是可逆的过程。当A和B在物理上充分分离时，由于缔合平衡常数K

光学活化状态206具有与分离状态202中成分化学实体A和B的光谱的任何比例总和不同的吸收光谱。这使得，如果缔合平衡常数K

平衡主要是通过改变成分化学实体A和B的数量来控制的，这些成分化学实体A和B彼此足够紧密相邻地缔合，因而有效地改变K

在选择A和B以引起所呈现的吸收光谱改变的应用中，电子受体(A)可以是相对电子不足、具有高游离电位并且具有HOMO-LUMO带隙的分子，其最长吸收波长位于可见光谱之外。此外，电子施体(B)可以是具有低游离电位并且具有HOMO-LUMO带隙的分子，其最长吸收波长位于可见光谱之外。

图3是化学反应方程式，其示出另一组平衡状态的示例，其中两个化学实体(可活化互变异构体(D)和可活化互变异构体的稳定剂(E))相互作用，以在电泳分散体中形成可活化互变异构体的光学活化形式(F)。

在本示例中，可活化互变异构体对于第一形式D具有高于第二形式F的能量偏好。形式D具有不同于形式F的吸收光谱。同时形式D可能是可变的化学实体的主要形式，在大约室温和高于室温的温度下，形式F在动力学和热力学上仍然可行，并且自然地存在于以平衡常数K

化学实体E(该方案中的稳定实体)藉由其与可活化互变异构体的相互作用使能量偏好的形式D稳定(在这种情况下被称为非活化)，或者其可以使形式F稳定(在这种情况下被称为活化)。

在此一方案中，描绘非活化非缔合状态302，其中可活化互变异构体处于光学非活化形式。当可活化互变异构体和稳定实体E在物理上彼此间具有足够距离时，非活化非缔合状态302是最偏好的状态。然而，当可活化互变异构体和稳定实体E物理上分离时，如果可活化互变异构体自发地将形式从光学非活化形式D改变为光学活化形式F，则也可出现活化非缔合状态304。通常，活化非缔合状态304由于平衡常数K

表示为F...E的光学活化状态308具有与在任何其他状态下的成分化学实体D、E和F的光谱的任何比例总和不同的吸收光谱。因此，将化学实体D和E和/或F和E转变成光学活化状态F...E可用于改变电泳分散体的吸收光谱。

稳定实体E与可活化互变异构体的一种形式的相互作用强于另一种形式，因此使该形式的可活化互变异构体稳定。在大多数情况下，由于K

稳定剂E可以通过有吸引力的相互作用如氢键、π相互作用和偶极-偶极相互作用来使可变的化学实体稳定，这降低了两个化学实体的总电子能。稳定剂E可以有利地与可变的化学实体的两种形式发生相互作用，但与一种形式更有利地发生相互作用(高于另一形式)，这意味着如果E处于活化，则K

在整个说明书中，术语光学活化状态是指这样一种状态，在该状态中，两个成分化学实体紧密相邻地相互作用以实现与成分化学实体分离时不同的光学性质的呈现。在光学活化状态在吸收光谱方面不同于光学非活化状态的情况下，例如在其中成分化学实体相互作用以产生可见的颜色改变的实施方案中，术语光学活化状态可以用于指代由两种成分化学实体所呈现的状态，而与光学活化状态与在可见光谱中具有峰值的吸收光谱是否相关无关。也就是说，光学活化状态可以与具有在可见光谱之外的峰值的吸收光谱相关。

图4是波长吸收图，其示出电泳分散体中成分化学实体的三个示例吸收光谱曲线。所示的光谱曲线仅用于说明目的，并不意味着反映本文讨论的任何化学实体的实际电子吸收光谱，而是说明本文描述的方案的概念。

点线示出任何第一化学实体，例如图2的实体A或图3的实体D的示例吸收光谱。短划线示出任何第二化学实体，例如图2的实体B或图3的实体E的示例吸收光谱。短划-点线示出处于光学活化状态的化学实体，例如图2中的错合物C或图3中的活化缔合状态F...E的示例吸收光谱。

这三种不同的成分均具有不同的吸收光谱，每种成分在光谱的UV部分均具有一个强吸收峰，但皆在不同的中心波长处。在图5和图6的讨论中，将进一步参考光谱的UV部分中的这些峰。

用短划-点线表示的光学活化化学实体在光谱的可见光部分也具有吸收峰，被称为活化带402。该活化带402不必要位于光谱的可见光部分，而是意在涵盖对于装置的功能来说重要的波长。在用于人眼观看的电泳显示设备中，活化带402将在光谱的可见光部分中。因此，当不存在光学活化化学实体时，电泳分散体是无色的，并且当光学活化化学实体以显著比例存在时，电泳分散体呈现出活化带402的互补色，在此示例中为洋红色。然而，可以预期，在其他应用中，活化带402可以在光谱的另一部分中。活化带402可以涵盖其中光学活化化学实体的吸收与其他两种成分化学实体的吸收实质上不同的波长的任何一个或多个区域。

图5是示出两个示例吸收光谱曲线的波长吸收图，其表示在电泳分散体中图2的化学方程式中描述的化学实体的吸收光谱。所示的光谱曲线仅用于说明目的，并不意味着反映本文讨论的任何化学实体的实际电子吸收光谱，而是说明本文描述的方案的概念。点线表示处于分离状态的化学实体A和B的吸收光谱。实线表示光学活化状态206的吸收光谱，其中化学实体A和B形成错合物C。

当化学实体A和B分离时，不形成光学活化状态206，因此电泳分散体的吸收光谱在活化带502中没有任何实质性吸收。然而，当成分化学实体聚集在一起以形成光学活化状态206，并且电泳分散体吸收活化带502中的光时。聚集在一起以形成光学活化状态206的成分化学实体A和B越多，则活化带502中的吸收越强。当形成光学活化状态206时，成分化学实体A和B被消耗以形成C，这反映在约280至360nm之间的实线所示的吸收强度的降低，这是主要对应于化学实体A和B开启的波长。

图6是波长吸收图，其示出两个示例吸收光谱曲线，其表示在电泳分散体中图3的化学方程式中描述的化学实体的吸收光谱。所示的光谱曲线仅用于说明目的，并不意味着反映本文讨论的任何化学实体的实际电子吸收光谱，而是说明本文描述的方案的概念。点线表示处于分离状态的化学实体D和E的吸收光谱。实线表示光学活化状态308的吸收光谱，其中稳定剂E使处于形式F的可活化互变异构体稳定。

当化学实体被分离时，可活化互变异构体的光学非活化形式强烈地比光学活化形式更为有利，并且电泳分散体的吸收光谱在活化带602中仅呈现出非常弱的吸收。然而，当成分化学实体聚集在一起以形成光学活化状态308时，电泳分散体吸收活化带602中的更多光。聚集在一起的成分化学实体D和E越多，活化带602中的吸收越强。当形成化学实体F时，稳定实体E不被消耗。然而，可活化互变异构体D的非活化形式被消耗，这反映在约280至320nm之间的实线所示的吸收强度的降低，这是主要对应于成员D的波长。

图7是描绘连接到具有连接单元(R

R

图8是描绘整合到具有间隔单元(R

再次地，R

图9A是描绘示例电子受体902的化学图，该电子受体是芳族电子受体四氰基对苯二醌二甲烷(tetracyanoquinodimethane，TCNQ)的衍生物。所示的示例电子受体可以用来作为图2的电子受体(A)。图9B是描绘示例电子施体904的化学图，该电子施体904是芳族电子施体四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene，TTF)的衍生物。如本文所讨论的，TTF的衍生形式被修饰为能够结合到聚合物冠上。所示的示例电子施体可以用来作为图2的电子施体(B)。类似地，如本文所讨论的，TCNQ的衍生形式被修饰为能够结合到聚合物冠上。图10是描绘由电子施体904和电子受体902形成的示例施体-受体错合物的化学图。

各个成分化学实体中的电子能阶是赋予其电子特性的原因。在TTF示例中，相对于许多有机分子，能阶(特别是最高占据分子轨道(highest occupied molecular orbital，HOMO))的能量非常高。在TCNQ示例中，因为腈基将电子密度拉离分子中心，相对于许多有机分子，HOMO和最低未占据分子轨道(lowest unoccupied molecular orbital，LUMO)的能量都很低。这意味着，TTF示例的HOMO和TCNQ示例的LUMO之间的能量差小于任一分子的HOMO和LUMO之间的能量差。如图10所描绘，如果分子之间的距离足够近，以至于这两个分子轨道之间存在明显的重叠，则具有与该能量差近似匹配的能量的光子就有可能将电子从TTF示例的HOMO激发到TCNQ示例的LUMO。因此，当电子施体904和电子受体902彼此紧密相邻时，称为电荷转移带的附加吸收带出现在错合物的吸收光谱中，这在分子分离时是不存在的。电泳分散体中显著比例的附加吸收带的存在会改变电泳分散体的颜色。

例如，如图7或8所示，参照电子施体904，可以选择基团R1-R4中的至少一个以将化学实体连接到聚合物主链，同时选择其余基团以为化学实体提供适当的吸收光谱，赋予其在电泳分散体中的溶解度，或者根据需要更改化学实体的能阶。另外，可以选择基团R1-R4，使得它们不干扰芳族电荷转移错合物的形成。在一些示例中，R1-R4中的一个可以是连接到长度为4至8个碳的烷基链上的酯基，其继而通过醚基连接到官能聚合物链，并且R1-R4的其余三个都是氢。在其他示例中，R1-R4中的一个是长度为1至4个碳的短碳链，所述碳短链通过醚基连接，该醚基连接到长度为4至8个碳的烷基链上，其继而通过醚基连接到官能聚合物链，并且R1-R4的其余三个都是氢。

参照电子受体902，在TCNQ本身的情况下，如从TCNQ衍生的电子受体902的情况，中心芳环被作为高吸电子基团的腈基包围。这些腈基允许分子充当电子受体。可以选择R5-R8，使得它们在空间上不干扰芳族电荷转移错合物的形成，以及修改化学实体的能阶，以便调节电荷转移带的能量。还可以选择R5-R8以控制电子受体902的吸收并且赋予其在电泳分散体中的溶解度。在一些示例中，R5-R8中的一个是连接到长度为4至8个碳的烷基链上的酯基，其继而通过醚基连接到官能聚合物链，并且其余三个基团都是氢。

图10示出在对应于图2的光学活化状态206的芳族电荷转移错合物1002中的电子施体904和电子受体902。芳族电荷转移错合物1002通过π相互作用而稳定。在芳族电荷转移错合物中，π相互作用部分是由于相对于分子平面的相反的四极矩，其中电子施体904的平面的中心具有负的静电势而电子受体902的平面的中心具有正的静电势，因此这两个分子彼此吸引。这使该对稳定，并且促进电荷转移带的形成。用短划线表示稳定成分化学实体的π相互作用。相互作用对应于形成错合物C的图1中描绘的相互作用方案。芳族电荷转移错合物1002(错合物C)是具有与电子施体904和电子受体902不同的电子性质的新化学实体。

图11A是描绘可活化互变异构体的示例互变异构形式1102的化学图。图11B是描绘图11A的可活化互变异构体的另一示例互变异构形式1104的化学图。该示例可活化互变异构体的系统名称为4-[3,5-双(三氟甲基)苯基]-2-[(1E)-2-(4-硝基苯基)乙烯基]-2H,3H-呋喃并[3,4-b]呋喃-3-酮(4-[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]-2-[(1E)-2-(4-nitrophenyl)ethenyl]-2H,3H-furo[3,4-b]furan-3-one)。示例可活化互变异构体可以被称为取代的2H,3H-呋喃并[3,4-b]呋喃-3-酮(2H,3H-furo[3,4-b]furan-3-one)。互变异构形式1102在可见光谱中看起来是无色的，并且互变异构形式1104在可见光谱中具有最大吸收。互变异构形式1102、1104可以分别用来作为图3的互变异构形式D和F。

可活化互变异构体可以在室温下易于在互变异构形式1102和1104之间相互转化，特别是在催化剂(例如，水、酸性部分例如羧酸，或碱性部分例如吡啶)的存在下。相互转化是通过质子氢1105在碳和氧之间迁移而发生的，非活化形式1102连接到该碳，其提供可活化互变异构体的酮形式，活化形式1104连接到该氧，其提供可活化互变异构体的烯醇形式。这种互变异构现象称为酮-烯醇互变异构现象。然而，酮-烯醇互变异构现象只是可用于产生所需吸收光谱改变的这种互变异构现象的一个示例。可考虑其他类型的互变异构现象。

两种形式的浓度比(在上面的图3中表示为K

还可以选择可活化互变异构体的取代物，以使分子的非活化形式和活化形式的电子吸收光谱符合电泳装置的滤色器的标准。

在一些实例中，基团R9被选择为将可活化互变异构体连接到官能聚合物(例如图6的官能聚合物702)的醚基。在此类示例中，使可活化互变异构体能够在非活化形式与活化形式之间改变，所述非活化形式在可见光谱中实质上是透明的，所述活化形式在可见光谱中是洋红色的。经过这些选择，以及使用四氢呋喃作为电泳分散体的溶剂，K

在一些示例中，可活化互变异构体可以是溶剂变色的，由此可以使用溶剂极性来调节吸收光谱。因此，选择可活化互变异构体的取代基的另一个标准是使化学实体溶解在所选择的溶剂中。例如，所示示例中的可活化互变异构体是溶剂变色的，因此溶剂极性可用于在某种程度上调节吸收光谱。

图12是描绘能够使图11A和11B的可活化互变异构体稳定以采取图11B的互变异构形式1104的光学活化状态的示例稳定剂1202的化学图。图13是描绘处于示例光学活化状态的可活化互变异构体的化学图。稳定剂1202可以用来作为图3的稳定剂E。选择稳定剂1202以与可活化互变异构体兼容，因为稳定剂1202与光学活化形式1104具有比光学非活化形式1102更强的分子间相互作用，其降低由这两个分子构成的系统的总能量，并且因此系统将有更大的趋势处于较低的能量配置。因此，稳定剂1202使处于光学活化形式1104的可活化互变异构体稳定。

所示的稳定剂1202是包含烷基取代的吡啶的活化稳定剂的示例。稳定剂1202通过更改中心碳原子的杂化与处于光学非活化形式1102的可活化互变异构体相互作用。稳定剂1202能够与光学活化互变异构体形式1104形成氢键，并且可以与光学活化形式1104具有π-π相互作用，但是不能够与光学非活化互变异构体形式1102形成氢键，而是与其具有π-π相互作用，其实际上是较弱的相互作用。两个分子之间较强的分子间相互作用降低由这两个分子构成的系统的总能量，并且因此系统将有更大的趋势处于较低的能量配置。因此，稳定剂1202使处于光学活化形式1104的可活化互变异构体稳定。

可以选择稳定剂1202的基团R10，使得稳定剂1202可以连接到聚合物链(例如，图7的聚合物链702)。这种连接可以通过例如醚键实现。

可以将其他取代基添加到稳定剂1202中，以帮助将其溶解在所选择的溶剂中。选择的取代基应选择成在空间上不阻碍光学活化形式1104的形成。还可以选择取代基，以使稳定剂1202的吸收光谱实质上不干扰掺入电泳分散体的电泳显示设备的功能。还可以选择其他取代基以使与可活化互变异构体的非活化形式1102的相互作用减至最小。当稳定剂1202与可活化互变异构体一起存在于电泳分散体中时，如图3所示，K

图13示出在稳定剂1202和可活化互变异构体的光学活化形式1104之间形成的错合物，其对应于图3的光学活化状态308。稳定剂1202包括吡啶环，该吡啶环与可活化互变异构体的质子氢1105形成氢键。质子氢1105和稳定剂1202的吡啶环的氮之间的氢键由短划线表示。用阴影线表示稳定剂1202的吡啶环和可活化互变异构体的苯环之间的π相互作用。两种相互作用都没有按比例绘制。

尽管在此示例中，氢键和π相互作用使可变实体的活化形式1104稳定，但是其他分子间相互作用可以类似地被其他对的稳定剂和可活化互变异构体使用。

图14描绘示例带相反电荷的移动载体1402-1、1402-2，其分散在电泳分散体1406的悬浮液中。带电移动载体1402-1包括由聚合物的冠1404-1装饰的带电核芯1403-1，其带有两个化学实体中的一个，并且另一个带电移动载体1402-2包括由聚合物的冠1404-2装饰的带电核芯1403-2，其带有另一个化学实体。换句话说，在电泳分散体中，一种成分化学实体连接或接枝到带一种电荷的带电移动载体1402-1，并且另一种成分化学实体连接或接枝到带相反电荷的带电移动载体1402-2。聚合冠1404中的聚合物从其带电聚合核芯1403的表面延伸(例如，通过接枝到其表面上的化学官能基上)。包括带电聚合核芯1403、聚合冠1404和化学实体的带电移动载体1402在本文中可以简单地称为颗粒。

可以选择电泳分散体1406的悬浮液以作为聚合冠1404的良好溶剂，因而使得聚合冠1404可以自由地延伸到流体中，而不是盘绕在带电聚合核芯1403的表面附近。

当带相反电荷的移动载体1402不紧密相邻时，不形成光学活化状态，或者至多仅以实质上很少的量形成光学活化状态。当使带相反电荷的移动载体1402紧密相邻以使成分化学实体能够相互作用时，形成光学活化状态，因而例如通过改变吸收光谱来改变用于电泳装置的滤色器的电泳分散体的光学性质。通过本文讨论的任何方案(例如，图2或图3中描述的方案)，两个化学实体可以相互作用以改变电泳分散体的光学性质。

当带电移动载体1402不受外部施加的电场的影响时，带电移动载体1402经受相互吸引的静电力。如图15所示，该静电力用于使带相反电荷的移动载体1402聚集在一起，这使得光学活化化学实体的形成更加有利。在足够强的外部施加的电场的影响下，由于其中电场施加到带电的移动载体1402的在方向上相反的静电力，带相反电荷的移动载体1402可以分离，该静电力的方向取决于带电移动载体1402的电荷以及外部施加的电场的方向。

聚合冠1404的聚合物可包括具有亲水部分和疏水部分的嵌段共聚物。可以选择亲水部分以使其在水中高度可溶并且具有被成分化学实体官能化的能力。当置于比水极性小的溶剂中时，也可以选择亲水部分以抵抗残留的电荷。此一性质可以通过例如用不带电荷的化学部分官能化的处理来实现。例如，可以将羧酸与醇耦合以产生不保留净电荷的酯。可以选择疏水部分以使其可溶于非极性溶剂，尤其是油性单体。疏水部分也可以被选择为具有官能基，该官能基可以用于将聚合物交联在一起以及与其他疏水分子交联。嵌段共聚物可以作为表面活性剂。可以选择嵌段长度，使得共聚物适合于使水包油乳液稳定。

带电聚合核芯1403可包括疏水单体、嵌段共聚物(例如，用于聚合冠1404中的种类)、疏水性自由基引发剂(例如，光引发剂或热引发剂)以及离子和非离子助表面活性剂。带电聚合核芯1403是包含带电移动载体1402的大部分电荷的区域，并且因此此一区域是产生包围颗粒的电场以及使其对其他电场作出响应的电场的区域。该区域中的电荷是通过去除相对离子的离子表面活性剂赋予的。这些离子表面活性剂被嵌入带电核芯区域的表面并且交联到带电核芯区域的内部。

疏水单体可以形成颗粒内部的大部分，并且可以被聚合为不大可能溶解在包围带电移动载体1402的溶剂中。

疏水单体材料可包含能够与两种其他单体、三种其他单体、四种其他单体或多于四种其他单体结合的单体。可以掺入聚合官能度高于2的单体，因为它们可以将多个聚合物链交联在一起，以增加带电移动载体1402的内部稳定性。

自由基引发剂可用于在带电移动载体1402的产生中开始聚合过程。

嵌段共聚物可以作为纳米乳液的主要表面活性剂，作为结合成分化学实体的位置，并且进一步促进带电颗粒内部的交联。为了内部稳定性，嵌段共聚物较佳具有大于2的聚合官能度。

如果使用非离子助表面活性剂，则可以通过使纳米乳液颗粒的表面更具弹性并且减小颗粒内部与外部之间的表面张力来协助形成用于产生带电移动载体1402的纳米乳液。

离子表面活性剂可以仅以非常少量存在，并且用于将带电的官能基置于颗粒的表面上。离子表面活性剂可以是阳离子表面活性剂，例如基于四级铵的正表面活性剂，例如油基三甲基溴化铵(oleyl trimethylammonium bromide)或十一碳烯基三甲基溴化铵(undecenyl trimethylammonium bromide)。离子表面活性剂可以是阴离子表面活性剂，例如基于硫酸盐的负表面活性剂，例如油基硫酸钠(sodium oleyl sulfate)或ω-十一碳烯基硫酸银(silver omega undecenyl sulfate)。这些示例性表面活性剂使用油基疏水尾，并且该尾的长度可以与油基链的长度不同，但是可较佳具有存在至少一个碳-碳双键的疏水链。

可以选择离子表面活性剂，以使相对离子形成盐，该盐从溶液中沉淀出来，以便于在随后的步骤中除去。形成盐的离子表面活性剂的示例包括十一碳烯基三甲基溴化铵和ω-十一碳烯基硫酸银。可能合适的盐的其他实例包括碘化银和四苯基硼酸四苯基鏻(tetraphenyl phosphonium tetraphenyl borate)。较佳为二成分具有+1或-1的基本电荷的盐，其中表面活性剂保持水溶性并且相对离子在水中有时解离，但相对离子的组合不溶于水。另外，较佳的是，表面活性剂和相对离子对某些碱性条件不反应。

可以保持低度的每颗粒离子表面活性剂的数量，造成低度的每颗粒电荷数量。各个颗粒可以具有约1至50个过量基本电荷的净电荷，较佳为4至10个基本电荷。颗粒较佳可具有窄的电荷分布，以使得分散体中的大多数颗粒具有的净电荷与相同极性的其他颗粒的差异小于平均净电荷的50％。如果颗粒的电荷分布窄，则每颗粒平均电荷数决定颗粒响应于电场的行为。每颗粒平均净电荷越大，颗粒对外部施加的电场的反应就越强，并且因此电泳分散体的响应时间可越快，这被定义为达到新的屏蔽平衡所需的时间。然而，与具有较低的每颗粒平均净电荷的颗粒相比，较大的每颗粒平均净电荷减少了产生被屏蔽区域所需的颗粒数目。使用这种电泳分散体的实用装置必须施加与每颗粒平均净电荷成比例的电压。由于这种装置的功耗可以与电压的平方成正比，因此在需要低功耗的应用中，较低的每颗粒平均净电荷也是较佳的。

颗粒的尺寸也是相关的。因此，产生的颗粒较佳具有在20至200nm之间的平均尺寸，大部分具有在平均尺寸的60％以内的尺寸。颗粒尺寸较佳也具有窄的分布，大多数颗粒的直径在平均直径的约60％以内，最佳在平均直径的约30％以内。较大的颗粒由于具有较大的表面积而能够携带更多的成分化学实体，这可以增加颜色改变的强度，但是较大的颗粒也比具有相同电荷但较小的颗粒具有较低的电泳移动性，并且在大多数应用中较佳为较高的电泳移动性，以便更快地改变状态。从构成聚合冠1404的带电聚合核芯1403的表面延伸的聚合物链的长度可以在约2nm至50nm之间。较长的聚合物链使颗粒携带更多的成分化学实体，也使更多的成分化学实体可用于与其他颗粒的成分化学实体相互作用，这两者都可以增加颜色改变的强度，但这再次增加对颗粒的阻力，这降低它们的电泳移动性。

颗粒的带电聚合核芯1403的折射率可实质上类似于包围悬浮液的折射率。这减少从其中散射的光的量，散射的光降低电泳分散体的透明度，对于大多数应用而言，较佳为尽可能地透明。另外，折射率与溶剂不匹配的颗粒彼此之间具有更高的凡得瓦吸引力，这与其净电荷无关，并且可降低分散体的稳定性，因此使其较佳为具有良好匹配的折射率。核芯和悬浮液的折射率之间的差较佳小于约0.1个单位，最佳小于约0.01个单位。

悬浮液的折射率较佳高于大多数有机液体，以使其与固相基材的折射率对比减至最小，因为与折射率不匹配的各个界面都可能是不期望的光反射或散射的来源。另外，光波由高折射率介质引导，这可以增加光在电泳分散体内部传播所花费的时间，并且因此可以增加电泳分散体吸收的光量。

因此，第一化学实体连接到分散在电泳分散体1406中的第一带电移动载体1402-1，第二化学实体连接到分散在电泳分散体1406中的第二带电移动载体1402-2，第一和第二带电移动载体1402具有相反的电荷，并且穿过电泳分散体的电磁场的改变将第一和第二带电移动载体1402分离，因而使第一化学实体和第二化学实体处于分离状态。

图15描绘紧密相邻的两个示例带电移动载体1402的示意图。在此，位于聚合冠1404内的大量成分化学实体紧密相邻，随后它们能够相互作用以形成光学活化状态。这种相互作用特别可能发生在冠重叠区域1502中，该区域是聚合冠1404的重叠区域。

当带电移动载体1402不紧密相邻并且因此成分化学实体不紧密相邻时，缔合平衡常数(例如，图2和图3中的K

成分化学实体可以是聚合物链上的侧基(例如，如图7所示)或是聚合物主链的一部分(例如，如图8所示)。成分化学实体所连接的聚合物链本身大量连接在带相反电荷的移动载体1402的表面上。

带电移动载体1402悬浮在电泳分散体1406的悬浮液中。电泳分散体1406的悬浮液的折射率较佳类似于带电移动载体1402的折射率，较佳在其约0.1个单位内。并且最佳在其约0.01个单位内。在实现达到期望的颜色改变饱和度的前提下，电泳分散体1406的悬浮液可包含尽可能少的带电移动载体1402。

较佳地，约90％或更多的移动电荷位于带电移动载体1402中，最佳地，大于约99％。这降低了使带电移动载体1402紧密相邻以切换电泳装置的滤色器所需的电压。

图16示出在两个固定表面1602之间并且悬浮在电泳分散体1406的悬浮液中的两个示例带相反电荷的移动载体1402。这些颗粒如在图14中那样有聚合冠1404装饰。此外，如图15所示，其中聚合冠1404重叠，由于成分化学实体的紧密相邻，平衡移动而有利于形成光学活化状态，并且主要发生该现象的区域由冠重叠区域1502表示。如图16所示，这是在假设仅存在弱的施加电磁场1604的情况下进行的，使得带电移动载体1402仍然能够在其相互的静电吸引下聚集在一起并且保持紧密相邻。

在图17中示出施加的电磁场1604在位于两个固定表面1602之间的两个带电移动载体1402上的示例效果。尽管仅示出两个带电移动载体1402，但是应当理解，在大多数像素室中更高数量的带电移动载体1402将悬浮在电泳分散体1406的悬浮液中。随着电场强度从零开始增加，带电移动载体中的某些对或组被分离开来，因而使得较少的聚合冠1404是重叠的，并且因此更少的成分化学实体足够紧密接近以缔合，并且因此更少的光学活化化学实体能够形成。带电移动载体1402分离，直到产生的电荷分离产生相反的诱导电场1702的点为止，该诱导电场实质上抵消施加的电磁场1604，在该点处，接触的颗粒数保持实质上恒定。当施加的电场增加到其最大所需强度时，所有带相反电荷的移动载体都被分离，并且因此所有互补的化学实体都被分离，光学活化化学实体达到其背景浓度，对于图2的方案，该浓度实质上接近于零，并且对于图3的方案取决于K

当诱导电场1702产生部分或实质上抵消施加的电场的作用时，这种位移的效果是，在电泳分散体1406中位移的带正电和带负电的移动载体1402之间的区域中，施加的电磁场1604的幅度相对于其原始幅度减小。该区域可以被称为被屏蔽区域，而产生相反电场的带电移动载体1402可以被称为屏蔽颗粒。实质上不对被屏蔽区域的形成做出贡献而是位于被屏蔽区域内的任何带电移动载体1402被称为被屏蔽颗粒。在施加的电磁场1604被实质上抵消的情况下，被屏蔽区域中的剩余电场仅主要受到屏蔽颗粒和该区域内任何被屏蔽颗粒的热运动的影响，并且在方向和幅度上迅速变化，并且在被屏蔽区域内的不同位置之间变化。在被屏蔽区域内的时间平均净电场实质上接近于零。因此，该区域内的任何被屏蔽颗粒都不会经受实质的电场并且自由地继续彼此吸引，因而允许它们的成分化学实体形成光学活化化学实体。通过增加施加的电磁场1604的强度，维持被屏蔽区域所需的带电颗粒的数量增加，并且因此被屏蔽颗粒的数量减少。这导致仍具有混合的聚合冠1404的带电颗粒的数量减少，并且形成的光学活化化学实体的数量减少，因而改变电泳分散体1406的吸收光谱。类似地，通过减少施加的电磁场1604的强度，需要较少的带电移动载体1402来维持被屏蔽区域，并且光学活化化学实体的数量可以增加。

该被屏蔽区域还突出显示电泳分散体1406的一个方面，当构建用于容纳和控制电泳分散体1406的颜色的装置时，可以考虑该方面。也就是说，被屏蔽区域越大，则需要施加的电磁场1604越大，以分离其中的所有颗粒，或者必须存在较少的颗粒。超过一定的电场强度，电泳分散体1406周围或之内的材料可击穿，形成导电信道并且可能损坏装置。因此，较佳为具有狭窄的信道，使带电颗粒可以响应于施加的电磁场1604而移动通过其中，尽管该信道在垂直于施加的电磁场1604的方向上可以是宽的。多个信道可以在施加的电磁场1604的方向上串联地容纳，以及如通过将高斯定律施加于系统所看到的，等效电场强度可用于同时移动更多的颗粒。

通过在正确的几何形状内施加电场，可以实现两个不同的状态：第一状态，其中没有力用于分离成分化学实体，因而使系统在分离的成分化学实体和光学活化化学实体之间达到平衡并且最大程度地移动以利于光学活化化学实体，以及第二状态，其中施加装置可以施加以分离成分化学实体的最大力，使得分离的成分化学实体和光学活化化学实体之间达到不同的平衡，其有利于最少数量的光学活化化学实体。在大多数应用中，预期光学活化化学实体需要在装置表面积的足够大的部分上形成，以使得当装置在第一状态和第二状态之间切换时，观看者可以看到颜色改变或可由传感器检测到颜色改变。另外，应在第一状态下形成足够的光学活化化学实体，并且在第二状态下将其分离成成分化学实体，使得当装置在第一状态和第二状态之间切换时，观看者可以看到颜色改变或可由传感器检测到颜色改变。这两个目标的实现方式必须根据用于在第一状态和第二状态之间切换的机制而变化。

施加的电场强度仅需要与分离带电移动载体1402所需的功率一样多的功率，因为任何高于此值的值都不会改变接触的颗粒数，并且因此不会对装置的颜色产生实质上的影响。施加的电磁场1604可以朝向任何方向，并且带电移动载体1402将如所描述的那样分离。

通常，较佳在悬浮液中具有大量带电移动载体1402，以确保形成光学活化状态的最大机会。因为带电移动载体1402是带电的，所以在给定的施加电场强度下，一次仅可以分离一定表面密度的颗粒，因为如前所述，带电移动载体1402将仅分离直到通过电荷分离所诱导的诱导电场1702抵销施加的电磁场1604，从施加的电场中有效地屏蔽任何未分离的带电移动载体对。该被屏蔽区域内只有很小的净电场，由于提供屏蔽作用的带电移动载体的热运动，该电场倾向于改变方向和强度，并且因此该区域内的任何带电移动载体感受到仅持续短时间可以忽略的净力。因此，较佳将带电移动载体1402在施加的电场的影响下自由移动的空间保持在带电移动载体1402的直径的约2倍至50倍之间，因而当带电移动载体开始在施加的电场的影响下沿像素室的壁排列时，被屏蔽区域保持较小，因而使较少的带电移动载体1402在该区域内保持接触。另一选择是显著增加施加的电场强度，使得需要将更多带电移动载体1402分离抵靠像素室的壁，以便抵消施加的电场。然而，这通常只能作用到装置中的介电材料在施加的电场作用下开始击穿的点，于该点系统可能会不可逆转地发生故障，这是不利的结果。通常，高的施加电场强度是通过电极之间(其仅相隔很小的距离)的电压降幅来产生的，这会限制电极之间的空间，或者通过将电压降幅提高到非常高来产生。由于典型装置的功耗趋于随所用电压的平方而增加，因此这可能会将功耗增加到某些应用中可能过高的功率水平。因此，较佳为保持较小的带电移动载体1402可在其上迁移的空间区域，以减小施加的电场的最大所需强度。

图18示出示例像素室1800的横截面，其包含用于电泳装置的滤色器的电泳分散体。像素室1800包括两个电极1802、驱动电极1802-1和参考电极1802-2，它们连接到不同的电压源。电极1802被以电泳分散体1406的悬浮液填充的像素室和带正电的移动载体1402-1、1402-2分离。当在电极之间存在施加的电压差时，在电极1802之间的空间上产生施加的电磁场1604。这是能够分离带电移动载体1402的施加电场。带电移动载体的分离产生诱导电场1702，该诱导电场反向指向在像素室中的施加的电磁场1604并且部分抵消或实质上抵消在像素室中的施加的电磁场1604。

此处示出的电极1802可以由任何导电材料制成，但是导体的选择可限制电极1802可以采取的相对于装置的观看平面的取向。例如，如果电极1802对于装置的功能重要的光的波长(通常是可见光谱)是实质上透明的，因为光能够从任何方向穿透，则电极1802可以位于任何方向。但是，如果导电材料不是透明的，则电极1802的最薄方向应实质上垂直于装置的视角取向，以使大多数入射光能够穿透该层而不是被电极1802吸收或反射掉。电极1802不需要由相同的导电材料制成。

在此一配置中，许多流体可以通过与电极1802的表面接触而被电解，并且这可能限制可以由这种电极1802施加的电压，这继而可能限制可以通过此一配置中的滤色器装置实现的总颜色改变。

像素室1800还包括两个区域的封装材料1804，其用于密封电泳分散体1406的悬浮液和带电移动载体1402，以及将外部气体和液体排除于像素室的内部。封装材料1804的这些区域在大多数情况下可以是电绝缘的，但是可以具有导电部分，只要该配置不使电极短路在一起即可。较佳为选择封装材料1804以使其具有在电泳分散体1406的悬浮液和带电移动载体1402的约0.2个单位内的折射率，最佳在其约0.05个单位内。还选择封装材料1804以在由光学活化状态产生的活化带周围具有低吸收或最小吸收，因而不干扰装置的功能。较佳地，封装材料1804对于所有可见光或对装置的功能重要的任何波长实质上是透明的。

图19示出像素室1800，其中跨像素室施加的电压差的可被忽略，并且因此由于带相反电荷的颗粒之间的静电吸引，带电移动载体1402彼此吸引，并且带电移动载体1402与另一带电移动载体1402接触，促进根据如本文所讨论的方案的光学活化状态的形成。因此，在施加可忽略的电压差的状态下，滤色器对于活化带中的光变得部分或实质上不透明。像素室中的带电移动载体1402经历热运动，并且将经历与带相反电荷的移动载体1402的相互作用的恒定平均数量，以产生活化带。

图19A是掺入反射型显示器中的示例像素室1800A的示意图。像素室1800A类似于图18和19的像素室1800，并且因此对于像素室1800A的进一步描述，可以参考图18和19的像素室1800的描述。此外，除了封装电泳分散体1406的封装材料1804之外，像素室1800A还包括显示面板1806，以将入射光传达到像素室1800A以及从像素室1800A反射光。像素室1800A还包括反射层1808，以反射穿过电泳分散体1406的入射光。反射的光向着观看者离开像素室1800A。反射光的光学性质受到电泳分散体1406中的成分化学实体影响。

图19B是掺入侧光反射型显示器中的示例像素室1800B的示意图。像素室1800B类似于图19A的像素室1800A，并且因此对于像素室1800B的进一步描述，可以参考图19A的像素室1800A的描述。此外，除了显示面板1806和反射层1808之外，像素室1800B还包括侧光1810，以从侧面照亮像素室1800B。由侧光1810透射的光行进通过电泳分散体1406，反射离开反射层1808，并且向着观看者离开像素室1800B。侧光1810可以在不良照明条件下向像素室1800B提供附加照明。反射光的光学性质受到电泳分散体1406中的成分化学实体影响。可以使用光学膜，以在显示面板1806的整个表面上产生均匀的照明强度。

图19C是掺入背光透射型显示器中的示例像素室1800C的示意图。像素室1800C类似于图19A的像素室1800A，并且因此对于像素室1800C的进一步描述，可以参考图19A的像素室1800A的描述。然而，代替反射层1808，像素室1800C包括背光1812，以从与显示面板1806相对的一侧照亮像素室1800B。由背光1812透射的光行进通过电泳分散体1406，并且向着观看者离开像素室1800B。反射光的光学性质受到电泳分散体1406中的成分化学实体影响。

图20示出另一示例像素室2000。像素室2000类似于像素室1800，但是在结构上包括两个介电阻挡层2002，其防止电极1802与电泳分散体1406的悬浮液之间的直接接触。在大多数情况下，较佳地，包括介电阻挡层2002的材料对于装置的功能重要的光的波长(通常是可见光)是实质上透明的，因而对这些波长的光通过滤色器装置时的传输影响很小。包括介电阻挡层2002的材料的折射率还应当类似于带电移动载体1402和悬浮液两者的折射率(在其约0.1个单位内，并且较佳在其0.01个单位内)。另外，包括介电阻挡层2002的材料的介电常数越高，介电阻挡层2002内部的电压降幅越小，这通常是较佳的。介电阻挡层2002的折射率可以比悬浮液的折射率低最多约0.1个单位，这可以帮助将光聚集在悬浮液中(有机会在此与光学活化化学实体相互作用)，而非在介电阻挡层2002中(可能没有机会在此与光学活化化学实体相互作用)。

图21A示出像素室的示例数组2100。数组2100中的各个像素室可以类似于像素室1800，并且在一系列像素室的任一端具有电极1802。数组2100包括平行于观看方向并排布置的垂直像素室。垂直像素室可以被称为沟槽空隙2104，各个沟槽空隙都由另一个沟槽空隙2104通过介电鳍式阻挡层2106分离，并且各个沟槽空隙都填充有电泳分散体1406的悬浮液和带电移动载体1402。眼球符号指示数组2100意图被观看的观看方向。数组2100可以包括电泳显示器的滤色器中的层。

数组2100的重复结构的优点在于增加可放置在两个连续电极1802之间的带电移动载体1402的数量，同时减少被电极1802阻挡的光量。此外，此一配置减少为装置供电所需的电流，因为几个沟槽空隙2104包含平行移动的带电移动载体1402，并且根据高斯定律，电极1802上的电荷密度与排列在介电鳍式阻挡层2106上的带电移动载体1402的电荷密度相匹配，并且因此可以在不增加电流消耗的情况下添加额外的沟槽空隙2104。然而，随着电极1802被额外的空间分离，增加了维持施加的电磁场1604的强度所需的电压，并且为了电压差的恒定，施加的电场强度与电极1802之间的距离的倒数成正比。此外，通过介电鳍式阻挡层2106来分离沟槽空隙2104有助于减小带电移动载体1402中的结块和其他空间差异，并且当由电磁场的改变诱导在活化状态和非活化状态之间更改时，减少带电移动载体1402在溶液中的行进距离，因而减少在活性状态和非活性状态之间转换所需的电流消耗。

数组2100的部件的尺寸和长宽比在很大程度上取决于所使用的制程和材料，然而，给出了较佳的范围。对于在活化带中莫耳消光系数约为10,000L/mol·cm的色素实体，垂直方向上数组2100的厚度约为300μm，可以在分离状态和光学活化状态之间提供合理的对比度，该尺寸可以随莫耳消光系数的倒数而减小。如果期望较低的对比度，则可以使用更薄的厚度，对于较高的对比度反之亦然。

介电鳍式阻挡层2106可以具有与沟槽空隙2104的宽度实质上相等的水平宽度，或者可以与沟槽空隙2104的宽度相差十倍或更多倍，但是为了机械稳定性并且使可实现的对比度增至最大，宽度可以在约100nm至约10μm的范围内。在许多应用中可能期望具有小于约25μm的宽度，以使沟槽空隙2104的周期性小于约50μm，因自该尺寸人眼可以开始将其识别为跨滤色器的分脱机。

可以将带电移动载体1402上的电荷保持为低以降低操作该装置所需的电压，但是由于该装置的响应时间与颗粒电荷和所使用的电压成反比，因此可以接近优化点。

两个连续电极之间的沟槽空隙2104的数量不必如图21A所示为四个，而是可以少至1或多达约100个。随着连续电极1802之间的沟槽空隙2104的数量增加，装置的透射率增加，但操作装置所需的电压也增加。

电极1802较佳具有尽可能合理制造的薄的宽度，但是可以在约50nm至约10μm的范围内，更薄的电极具有更高的透射率。

带电移动载体1402的颗粒尺寸影响可相互作用的互补化学实体的数量，因为较小的颗粒具有较高的表面积体积比。然而，如果带电移动载体1402太小，则处于其完全分离状态的颗粒的表面电荷密度需要极高的施加电场，如前所述，这不是较佳的。尺寸影响颗粒的电泳移动性，较小的颗粒具有较高的移动性，因而使装置能够更快地在颜色状态之间切换。然而，如果颗粒太小，则它们的电荷会过于强烈地彼此吸引，因而缩短了装置的响应时间，因此，再次地，根据材料选择和电压需求可接近优化值。介电鳍式阻挡层2106的介电常数越高，施加的电场就越集中在沟槽空隙2104内。较佳地，介电常数大于3，但取决于选择的材料，可以实现更高的介电常数。

选择包括封装层2108和基材层2110A的材料，使得它们对于装置的功能重要的光的波长实质上是透明的，最典型地为约400nm-700nm。

图21B示出像素室的另一示例数组2150。数组2150类似于图21A的数组2100，并且因此包括如本文所讨论的包含电泳分散体1406和电极2154的像素室2152。然而，数组2150包括布置在彼此堆叠的水平像素层中的两层水平像素室2152。数组2150可以类似地掺入到电泳显示设备的滤色器中。

观看方向是从图面的顶部开始，向下通过透明驱动电极2154-2和透明参考电极2154-1。电极2154因此垂直地施加电磁场1204。然而，透明驱动电极2154-2或透明参考电极2154-1是在顶部还是在底部皆可。在此示例中，透明电极2154由例如铟锡氧化物的薄膜或银纳米线的层的透明导电膜制成。

像素室2152的几层可以彼此堆叠以改善由数组2150提供的滤色器层的对比度。此外，与观看方向相反的标记为2154-1的电极也可以是不透明的材料，特别是反射材料，并且滤色器层将呈现变色镜的外观。

片状介电阻挡层2156可以位于像素室2152的层之间。这些片状介电阻挡层2156可以应用间隔珠以便均匀地保持间隔，其可以是在单分散颗粒中成形的任何介电材料。此外，像素室2152的层可以通过密封材料2110B包含在滤色器内。

图21C是示例多色像素单元2180的示意图。多色像素单元2180包括第一像素室2182A、第二像素室2182B和第三像素室2182C，各个像素室沿观看方向逐层堆叠。各个像素室2182A、2182B、2182C类似于图18和图19的像素室1800，因此，对于各个像素室2182A、2182B、2182C的进一步描述，可参考图18和图19中像素室1800的描述。然而，各个像素室2182A、2182B、2182C分别包括不同的电泳分散体1406A、1406B和1406C，各个电泳分散体包括成分化学实体的不同对，其可以被诱导在电磁场下相互作用，以呈现出不同的吸收光谱。例如，如图所示，可以诱导第一像素室2182A中的成分化学实体以呈现出青色，可以诱导第二像素室2182B中的成分化学实体以呈现出洋红色，以及可以诱导第三像素室2182C中的成分化学实体以呈现出黄色。所示的不同颜色的层的顺序仅为示例性的。

多色像素单元2180包括显示面板1806和在像素室的堆叠的相对端处的反射层1808。此外，各个像素室2182A、2182B和2182C包括可独立寻址的电极，因而各个电泳分散体1406A、1406B、1406C可以独立地暴露于实质上分离的电磁场，并且如本文所讨论的，其中的成分化学实体可以被独立地诱导，以在光学非活化状态和光学活化状态之间更改。因此，可以控制电极1802-1A和1802-2A以更改穿过电泳分散体1406A的电磁场，可以控制电极1802-1B和1802-2B以更改穿过电泳分散体1406B的电磁场，并且最后，可以控制电极1802-1C和1802-2C以更改穿过电泳分散体1406C的电磁场。

因此，多色像素单元2180可以在显示器中使用，以广泛的颜色、色调和饱和度来显示彩色图像或影片。在其他示例中，其他多色像素单元可以包括两层的像素室或大于三层的像素室。

图22是用于操作电泳显示设备的示例方法2200的流程图。方法2200的一个或多个流程块可以在储存在可由计算装置的一个或多个处理器执行的非暂时性机器可读储存媒体上的指令中实现。计算装置可以包括如本文所讨论的电泳显示器。在本示例中，方法2200被描述为在具有滤色器的电泳显示设备上执行，该滤色器包括与显示设备的像素相对应的多个像素室，像素室包含电泳分散体，该电泳分散体包括如本文所讨论的可被诱导的化学实体，其可在电磁场下相互作用以切换状态以改变像素室所呈现的光学性质。

方法2200在流程块2202处开始。方法2200可以开始于与要由显示设备显示的图像相对应的图像帧的更新或刷新。

在流程块2204处，获得表示要由电泳显示设备显示的图像的图像数据。图像数据将要由显示设备显示的图像映像到显示设备的一个或多个像素。换句话说，所获得的图像数据对应于电泳显示设备的至少一个像素。图像数据包括用于由显示设备的像素采取的光学性质的指令。例如，图像数据可以包括用于显示设备的各个像素的颜色和/或饱和度或其他光学性质的指令。作为另一示例，图像数据可以包括用于将电压施加到耦合至与显示设备的像素相对应的像素室的电极的指令，以实现图像的显示。可以在耦合至电极的显示驱动器处获得图像数据。

在流程块2206处，产生到电泳显示设备的像素电极的电压的映像。如本文所讨论的，像素电极控制像素室，该像素室包含成分化学实体，该成分化学实体在被电磁场诱导以采取分离状态时呈现出第一光学性质，而在被电磁场诱导以采取活化状态时呈现出第二光学性质。换句话说，像素电极耦合至与显示设备的像素相对应的像素室。可以相对于参考电极将电压施加到驱动电极。

在流程块2208处，将电压映像施加到像素电极，以使成分化学实体采取分离状态或活化状态。电压的映像可以被施加到一个或多个像素电极。换句话说，电压被施加到耦合至与显示设备的像素相对应的像素室的至少一个像素电极。施加电压导致穿过一个或多个像素室的电磁场的调节。施加的电压可以实质上产生电磁场、实质上消除电磁场、增加电磁场的强度，或者减小电磁场的强度。

此外，电磁场的调节导致一个或多个像素室中的化学实体的状态被切换。如本文所讨论的，化学实体的状态可以在分离状态和光学活化状态之间更改，或反之亦然。因此，电磁场的调节可导致化学实体分离，因而采取分离状态，或者紧密相邻，因而采取光学活化状态。

更进一步，更改化学实体的状态导致一个或多个像素室呈现出与图像数据相对应的光学性质。因此，可以改变显示器的一个或多个像素的光学性质，例如颜色、对比度或饱和度。例如，根据图2或图3的方案，像素的颜色可能由于活化带的吸收光谱的强度的改变而改变。因此，电压的施加导致穿过像素室的电磁场的调整，切换像素室中化学实体的状态；以及通过像素室呈现出与图像数据相对应的光学性质。

在流程块2214处，该方法结束。然而，应理解，可以根据需要重复方法2200的任何流程块，以在显示设备上显示图像或影片。

图22B是示例非暂时性机器可读储存媒体2200B的示意图，该媒体包括控制电泳显示设备的指令。指令可由计算装置的一个或多个处理器执行。计算装置可以包括如本文所讨论的电泳显示器。

储存媒体2200B包括图像数据获得指令2204B，以获得表示要由电泳显示设备显示的图像的图像数据。

储存媒体2200B还包括电压映像产生指令2206B，以产生到电泳显示设备的像素电极的电压的映像。像素电极用于控制包含成分化学实体的像素室，如本文所讨论的，该成分化学实体在被电磁场诱导以采取分离状态时呈现出第一光学性质，而在由电磁场诱导以采取活性状态时呈现出第二光学性质。

储存媒体2200B还包括电压映像施加指令2208B，以将电压的映像施加到像素电极，以使成分化学实体采取分离状态或活化状态。

因此，如本文所讨论的，可以控制电泳装置以显示图像或影片。

图23示出设置在示例像素室2300中包含的示例电泳分散体1406中的示例带电移动载体1402-1。带电移动载体1402-1被带有两个化学实体中的一个的聚合物的冠1404-1装饰。像素室2300包括一个内壁1602-2，该内壁1602-2由带有另一化学实体的聚合物的冠1404-2装饰。如本文所讨论的，两个化学实体可以相互作用以改变电泳分散体的光学性质。在电磁场1604的影响下，将带电移动载体1402-1拉到像素室2300的与内壁1602-2由聚合物的冠1404-2装饰的一侧相对的一侧。或者，在另一示例中，施加电磁场1604可将带电移动载体1402-1朝着相对聚合物的冠1404-02的另一个内壁1602-1拉动。

为了使带电颗粒的电荷平衡，在电泳分散体1406中可以存在相对离子。此相对离子较佳在电泳分散体1406中高度可溶，使得其不固定在可移动带电颗粒1402-1的表面上，这将导致实质上不带电的颗粒。也可以用顺磁性颗粒来实现类似的机制，以非均匀磁场代替电磁场1604，以移动带电移动载体1402-1。图24示出在电磁场1604的影响下被带电移动载体1402-1拉到由聚合物的冠1404-1装饰的内壁1602-2，因而使互补成分化学实体在冠的重叠区域1502中紧密相邻，因而使得化学实体能够相互作用。

因此，第一化学实体和第二化学实体中的一个连接到分散在电泳分散体1406中的带电移动载体1402-1，并且第一化学实体和第二化学实体中的另一个连接到包含电泳分散体的像素室2300的内壁1602-2。

图25示出示例像素室2500，其包括多个圆柱形空隙2502，该多个圆柱形空隙2502包含电泳分散体，该电泳分散体包含如本文所讨论的可相互作用以改变像素室2500的光学性质的化学实体。圆柱形空隙2502被介电阻挡层2504隔开。介电阻挡层2504可以是蜂窝状介电阻挡层或介电泡沫阻挡层。

像素室2500包括电极1802，该电极1802具有进入图面的延伸维度以及平行于圆柱形空隙2502的轴向维度。电极1802的取向可以取决于电极1802的材料是否透明。如果电极1802不是透明的，则在图25的水平方向上的短维度应该在装置的平面中。如果电极1802是透明的，则电极1802的取向没有限制。圆柱形空隙2502的轴向维度垂直于电极1802的短维度，并且可以在装置的平面内或平面外。尽管示出圆柱形空隙2502以六边形堆积布置来布置以达成高堆积密度，但是可考虑圆柱形空隙2502的其他布置。

图26A是用于产生用于电泳显示器的电泳分散体的示例方法2650的流程图。方法2650是一种方法，通过该方法可以形成如本文所讨论的包含相互作用的化学实体的带电移动载体。要强调的是，如下面更详细地讨论地，方法2650不需要按照所示的确切顺序执行。

简而言之，在流程块2652处制造带电聚合核芯；在流程块2654处制造聚合冠或聚合冠的前驱物；以及在流程块2656处嵌入成分化学实体到聚合冠或聚合冠的前驱物中。如本文所讨论的，在流程块2656处，被嵌入聚合冠中的各个成分化学实体在被电磁场诱导以采取分离状态时呈现出第一光学性质，并且在被电磁场诱导以采取活性状态时呈现出第二光学性质。

当如流程块所示的示例顺序那样，在流程块2654之前以流程块2652执行方法2650时，该方法可以称为“核芯优先”方法。如下所述，图26D提供这种“核芯优先”方法的示例。在“核芯优先”方法中，方法2650的执行可以从流程块2652至2654至2656，或者从2652至2656至2654进行。也就是说，成分化学实体可以在形成聚合冠之前或之后嵌入。在一些示例中，成分化学实体可以嵌入在聚合冠中。在其他示例中，可以在制造聚合冠之前嵌入成分化学实体到聚合冠的前驱物中。

当在流程块2652之前以流程块2654执行方法2650时，该方法可以称为“臂优先”方法。如下所述，图26B提供这种“臂优先”方法的执行示例。在“臂优先”方法中，方法2650的执行可以从流程块2654至2652至2656，或者从2654至2656至2652进行。也就是说，成分化学实体可以在带电聚合核芯形成之前或之后嵌入。此外，在一些示例中，成分化学实体可以嵌入聚合冠中。

当在流程块2652和2654之前以流程块2656执行方法2650时，该方法可以称为“成分优先”方法。在“成分优先”方法中，方法2650的执行可以从流程块2656至2652至2654，或者从2656至2654至2652进行。也就是说，带电聚合核芯和聚合冠的前驱体可以以任一顺序形成。在此类示例中，聚合冠的前驱物可以被称为预官能化的单体，其随后在带电聚合核芯周围形成为聚合冠。

图26B是用于产生用于电泳显示器的电泳分散体的另一示例方法2600的流程图。方法2600是一种方法，通过该方法可以形成如本文所讨论的包含相互作用的化学实体的带电移动载体。特别地，方法2600是以臂优先方法执行图26A的方法2650的一个示例。图26C描绘根据方法2600形成的电泳分散体的示例阶段。

在流程块2602处，首先将几种成分结合成疏水相2602B(图26C)。这些成分包括具有疏水部分和亲水部分的双亲性嵌段共聚物、离子助表面活性剂、自由基引发剂(例如，对UV辐射敏感的光引发剂或对温度敏感的热引发剂)，以及疏水单体。选择性地，该组合还可以包括非离子助表面活性剂。

可以选择双亲性嵌段共聚物，使得可以在随后的步骤中以成分化学实体将亲水性嵌段官能化。用于亲水性嵌段的合适的聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酸或具有反应性官能基(例如，醇和羧酸)的其他水溶性聚合物。

可以选择嵌段共聚物的疏水性嵌段以具有高聚合官能度，特别是将与自由基引发的单体交联的疏水性嵌段。用于疏水性嵌段的合适的聚合物包括聚丁二烯、聚异戊二烯或其他具有双键或硫醇的疏水性聚合物，或可用于将两个有机分子交联在一起的其他官能基。

较佳地，嵌段共聚物在可见光谱中实质上是无色的，因而其不通过成分化学实体的相互作用而干扰电泳分散体的光学性质的期望改变。所述嵌段共聚物可具有约8至约16的疏水亲脂性平衡(hydrophobic-liphophilic balance，HLB)，使得其可充当水包油型表面活性剂。

可以选择非离子助表面活性剂，使其分子比嵌段共聚物小，以帮助降低将在随后的步骤中形成的乳液的表面张力。还可以选择非离子助表面活性剂，使其HLB在约8至约16之间。非离子助表面活性剂应较佳具有至少一个可用于使其与在系统中的其他有机分子交联的官能基(例如，两个相邻碳之间的双键)，并且较佳也是无色的。合适的非离子助表面活性剂的示例是聚氧乙烯(10)油基醚。

离子助表面活性剂用于赋予将在随后的步骤中形成的乳液颗粒电荷。离子型助表面活性剂在配方中的使用量很小，因此其颜色不是很重要，但仍较佳为无色分子，并且应较佳具有至少一个可用于使其与在系统中的其他有机分子交联的官能基(例如，两个相邻碳之间的双键)。为了形成带正电荷的核芯，离子助表面活性剂是阳离子表面活性剂(例如，油基三甲基溴化铵)。对于带负电荷的颗粒，离子助表面活性剂是阴离子表面活性剂(例如，油基硫酸钠)。

自由基引发剂可以是光引发剂，其为油溶性分子，其在吸收紫外线后产生自由基物质。较佳地，引发反应的产物不是气态并且没有颜色。合适的示例性光引发剂是2-羟基-2-甲基苯丙酮。自由基光引发剂可以是热引发剂(例如，偶氮双异丁腈)。可考虑用于引发交联反应的其他试剂。

疏水单体是油溶性分子，当遇到自由基物质时，其可以与附近的单体或可交联位点聚合。该单体较佳在水中具有非常低至可忽略的溶解度。由此一单体的聚合形成的聚合物的折射率应实质上类似于如前所述将用于悬浮带电颗粒的悬浮液的折射率。

尽管这些成分不必要形成均质溶液，这些成分可以在一个容器中结合并且充分混合。取决于其分子量和成分，嵌段共聚物可占混合物的质量的约10％至60％，取决于其分子量和嵌段共聚物的分子量，以及取决于带电颗粒的所需性质，非离子助表面活性剂应占混合物的质量的约0-10％。取决于所期望的电荷和带电颗粒的尺寸，所存在的离子表面活性剂的莫耳分率应为嵌段共聚物的1/40至1/500。自由基引发剂应占混合物的质量的约1％至10％，而疏水单体应占该质量的其余部分。实际比例将取决于带电颗粒所需的性质。

在流程块2604处，选择性地，可以将助溶剂添加到疏水相2602B中以产生种子溶液2604B，以与亲水相2606B结合(图26C)。助溶剂应是混合物中所有成分的良好溶剂，并且可以与水混溶。因此，该助溶剂的选择取决于混合物的成分，而例如四氢呋喃、丙酮和乙醇的溶剂通常可以满足这些标准。因为在一些实施例中其将需要优先除去，此一助溶剂较佳也比水更易挥发。所得种子溶液2604B的黏度可实质上比疏水相2602B的黏度低。助溶剂所需的体积可取决于许多因素，包括但不限于嵌段共聚物的分子量以及将黏度降低至足够量所需的量。使用尽可能少量的溶剂是较佳的。或者，可以将疏水相2602B直接添加到亲水相2606B中。

在流程块2606处，将种子溶液2604B与亲水相2606B结合(图26C)。结合可以伴随扰动或搅拌。表面活性剂在水不溶性成分周围聚结形成纳米乳液，该纳米乳液由被水和助溶剂包围的疏水性液滴组成。当助溶剂从油相扩散进入水相时，助溶剂为嵌段共聚物提供了更多的时间使其以球形布置。所得纳米乳液由几乎单分散在水中的油滴组成，其尺寸范围约为20-200nm。这些油滴因此可以形成前驱物颗粒2612B。

在流程块2608处，随后将纳米乳液暴露于刺激物2608B(图26C)，例如具有适合于使光引发剂产生自由基物质的波长的紫外线辐射，或例如加热纳米乳液足以活化热引发剂，或另一种活化自由基引发剂的刺激物。这使纳米乳液液滴的成分开始交联以形成聚合物纳米颗粒2610B(图26C)。此一阶段可以持续数小时以确保高度的交联，并且可能还需要不断进行温和的混合以确保所有颗粒均匀暴露并且避免聚集。由于交联，聚合物纳米颗粒2610B可以抵抗溶解、老化或解离过程。聚合物纳米颗粒2610B的折射率还可以实质上类似于其中将使用聚合物纳米颗粒2610B的电泳分散体的悬浮液的折射率。聚合物纳米颗粒2610B还具有聚合冠，其可以在随后的步骤中使用成分化学实体官能化。因此，聚合物纳米颗粒2610B可以被认为是用于化学实体的带电移动载体(例如图14的带电移动载体1402)的前驱物。聚合物纳米颗粒2610B在其表面上也可以具有一些离子官能基，可以被用来在随后的步骤中赋予颗粒电荷。

在流程块2620处，将纳米乳液与亲脂性相对离子或一对相对离子结合。纳米乳液可以与过量的相对离子结合。相对离子可油溶于聚合物纳米颗粒的溶液中。在使用一对相对离子的情况下，可以选择该对相对离子使其以固体形式沉淀，以易于在随后的步骤中除去。为了产生具有带正电的核芯的带电移动载体，合适的添加物可以是四苯硼酸钠，其中阳离子表面活性剂的相对离子预期通过竞争被四苯硼酸根离子取代。对于负颗粒，可以添加溴化四苯基鏻，以意图使用四苯基鏻离子代替阴离子表面活性剂的相对离子。

在流程块2622处，选择性地，从纳米乳液中除去过量的水。在超纯水中进行透析可以除去过量的这些添加的化合物，以及可以自由溶解在水相中而不交联到任何颗粒中的任何表面活性剂。还可以进行溶剂交换以从系统中除去水，这可干扰在随后的步骤中的进一步化学反应。在许多情况下，所使用的溶剂可以是极性非质子性溶剂，但仍通常取决于下一步的性质。也可以使用干燥剂，例如硫酸钙。或者，可以在纳米乳液中直接进行聚合冠的官能化。此外，可以在嵌段共聚物的聚合之前或在嵌段共聚物的聚合之后使聚合冠官能化。

在流程块2624处，使用化学实体将聚合物纳米颗粒2610B的聚合冠官能化。使用成分化学实体官能化的聚合物纳米颗粒可以类似于如本文所讨论的带电移动载体，例如图14的带电移动载体1402。不同的成分化学实体要与带正电的颗粒耦合而不是与带负电的颗粒耦合。例如，可以通过成分化学实体上的羟基和构成颗粒的聚合冠的双亲性嵌段共聚物的亲水性嵌段上的羧酸之间的耦合反应来实现将成分化学实体连接到聚合物纳米颗粒2610B上。以类似的方式，可以将小分子耦合至聚合冠，以便防止聚合冠的带电基团影响颗粒的电荷。这取决于电泳分散体的悬浮液中聚合冠上官能基的离子化程度。

在流程块2626处，选择性地，将包含具有第一化学实体(第一部分)的带正电荷的移动载体的溶液与包含具有第二化学实体(第二部分)的带负电荷的移动载体的溶液混合，以产生如本文所讨论的电泳分散体(例如电泳分散体1406(图14))。或者，电泳分散体的单个部分可以被储存并且在稍后的时点与另一部分结合。

混合后，选择性地，可以进一步调整所得的组合。例如，可以对混合物进行透析，以除去较早添加的相对离子。作为相对离子除去的另一个示例，如果所使用的离子型表面活性剂形成在溶液中沉淀的盐(例如其中负表面活性剂是ω-十一碳烯基硫酸银，而正表面活性剂是十一碳烯基三甲基溴化铵)，则可以由其他程序(例如过滤或离心)除去沉淀的盐。作为进一步调整的另一个示例，可以进行进一步的溶剂交换以改变溶剂。

可考虑类似于聚合物纳米颗粒2610B的其他形成聚合物纳米颗粒方法，包括相转化方法、超音波处理等。相转化方法涉及在将疏水相2602B与冷却的亲水相2606B结合之前加热疏水相2602B。超音波方法涉及使用高振幅和高频率声波将悬浮在疏水相2602B和亲水相2606B的混合物中的表面活性剂和油滴分解成更细的颗粒。可以被称为自发纳米乳液方法的方法2600以及相转化方法可以导致颗粒的尺寸实质上是单分散的，因此优于可以导致较宽的尺寸分布的其他方法。

现在描述衍生自执行图26B的方法2600的电泳分散体的示例配方。在此示例配方中，使用活化聚合机制将甘油单甲基丙烯酸酯(水溶性单体)和缩水甘油甲基丙烯酸酯(可官能化单体)聚合至约35个单元的链长。在此示例中，所选择的方法称为连续活化剂再生原子转移自由基聚合(Continuous Activator Regeneration Atom Transfer RadicalPolymerization，ICAR ATRP)的引发剂，但也可以使用其他活化聚合方法，例如可逆加成断裂聚合(reversible addition fragmentation polymerization，RAFT)、一氧化氮介导的聚合(nitroxide mediated polymerization，NMP)和其他，只要试剂与所选方法兼容。在此示例中，通过自由基引发剂如AIBN或过氧化苯甲酰进行活化剂物质的还原。所使用的活化剂物质，也称为金属催化剂，是具有双牙配体(例如联吡啶)或参牙配体(例如TPMA、Me6Tren或PMDETA)的溴化铜(II)错合物。通过卤素基团的转移，自由基的缓慢连续产生将铜(II)物质转化为铜(I)物质。该反应在65-70℃之间的温度下，在单一溶剂中或在甲醇、DMF和苯甲醚的溶剂组合中大量进行。在反应结束时，正在增长的聚甘油单甲基丙烯酸酯链被一个溴基团封端，该基团可以重新引发以继续在链端处添加单体。在油性非溶剂(例如苯、甲苯或DCM)中分离聚合物。沉淀的聚合物在50℃下真空干燥，并且收集为白色固体。通过将获得的沉淀物溶解在甲醇、DMF和苯甲醚的组合中，并且添加还原剂(例如葡萄糖、乙基己酸锡(II)或抗坏血酸、如先前所述的催化剂-配体错合物和甲基丙烯酸丁酯)，经由通过电子转移再生的活化剂(Activators ReGenerated by Electron Transfer，ARGET)ATRP进行聚甘油单甲基丙烯酸酯与另外20个甲基丙烯酸丁酯的臂延伸。根据聚合速率，反应在60-70℃下进行3至5小时。也可以使用聚合物链延伸的其他方法，其选择将取决于用于产生聚合物的第一嵌段的方法而变化。

根据需要分离和纯化聚合物。向此聚合物中添加助溶剂，例如，1,4-二恶烷、不溶于水的单体(较佳是与共聚物的疏水嵌段所用的单体相同的单体)、油溶性交联剂(例如乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene Glycol Dimethacrylate，EGDMA))、带有电荷的表面活性剂(其具有至少一个可以与自由基物质反应形成键的基团，例如油基硫酸钠)，以及油溶性自由基光引发剂(例如，2-羟基-2-甲基苯丙酮(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone))。可以添加其他非离子表面活性剂以帮助乳液形成。使用嵌段共聚物作为主要的表面活性剂，将其快速混入去离子水中，形成纳米乳液。使乳液经受适当波长的紫外光以使光引发剂产生自由基，并且乳液液滴的核芯进而将液滴交联成固体颗粒。嵌段共聚物末端的剩余可聚合基团用于将共聚物交联到基质中，并且带电表面活性剂中的双键或其他反应性基团也是如此。嵌段共聚物表面活性剂与带电表面活性剂的比例大(在本示例中为4000:1)，使得各个颗粒最终具有非常少的净电荷。

然后通过透析到极性非质子性溶剂如乙酸乙酯中来纯化颗粒，并且通过旋转蒸发浓缩。向颗粒中添加适当的成分化学实体，并且使其反应过夜。再次将颗粒透析以除去过量物。

然后将一种带有电荷和成分化学实体的颗粒与其互补体混合，并且根据需要进行纯化以除去相对离子。

图26D是用于产生用于电泳显示器的电泳分散体的示例方法2670的流程图。方法2670是一种方法，通过该方法可以形成如本文所讨论的包含相互作用的化学实体的带电移动载体。特别地，方法2670是以核芯优先方法执行图26A的方法2650的一个示例。图26E描绘根据方法2670形成的电泳分散体的示例阶段。

在流程块2672处，生长核芯颗粒(图26E的2602D)。可以使用赋予核芯表面电荷的电荷控制剂(例如表面活性剂、特殊带电引发剂或其他电荷控制剂)来生长核芯颗粒。

在流程块2674处，对核芯颗粒的表面进行官能化以生长聚合冠(图26E的2604D)。可以制备核芯颗粒，使得其在表面上具有高密度的官能基，其可以直接用于从表面引发聚合反应(较佳为以活化聚合的形式，例如RAFT、ATRP、NMP等)，或可以将其修改为聚合引发剂。

在流程块2676处，从核芯颗粒的表面生长聚合冠(图26E的2606D)。可以根据本文讨论的技术来生长聚合冠。

在流程块2678处，使用成分化学实体将聚合冠官能化(图26E的2608D)。可以根据本文讨论的技术来使聚合冠官能化。

从带电核芯的表面生长的聚合物可以包括已经包括成分化学实体(即“预官能化”)的单体，或者可以包括包含可以在聚合冠聚合后使用以连接成分化学实体的官能基(即“后官能化”)的单体。冠中可包括其他单体，以赋予其在分散介质中的更好溶解度。可以结合预官能化和后官能化技术。可以根据需要进行纯化。

现在描述衍生自执行图26B的方法2670的电泳分散体的示例配方。在此示例配方中，乳液聚合系统用于产生核芯交联的聚合颗粒，然后将其使用ATRP以亲水分子刷来延伸。单体添加可以分批、半分批或原位种子的生长方式进行，这些系统中的每一个都允许对最终颗粒尺寸和颗粒的表面官能度进行不同程度的控制。甲基丙烯酸丁酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene Glycol Dimethacrylate，EGDMA)的交联核芯是使用水溶性、热活化的自由基引发剂(例如过硫酸钾(针对带负电的颗粒)，或2,2'-偶氮双-[2-(1,3-二甲基-4,5-二氢-1H-咪唑-3-基-2-基]丙烷三氟甲磺酸酯(针对带正电的颗粒))制成的。可以使用不带电荷的其他引发剂，在这种情况下，必须添加带电荷的表面活性剂或其他提供电荷的成分。核芯单体通过非离子型表面活性剂(例如聚山梨酯(Tween20、Tween 80))稳定在油滴相中，并且在不断增长的表面活性剂胶束中聚合，其中通过浓度梯度控制单体的转移。为了优化热引发，反应在55℃至65℃之间的温度下进行。将颗粒尺寸控制在60nm以下和10nm以上。使用DLS进行尺寸分析。

在核芯优先方法的分批形式中，将甲基丙烯酸羟丙酯与核芯单体同时添加，以在颗粒表面获得部分羟基官能度。

在核芯优先方法的半批量和原位种子形式中，在颗粒/种子形成后添加甲基丙烯酸羟丙酯，以在颗粒表面上获得致密的羟基官能度。

然后将颗粒从水和含单体的介质中逐渐透析到极性非质子性溶剂(例如四氢呋喃)中。冷冻干燥是在该步骤除去水的技术的另一个示例。然后使用α-溴代异丁酰溴(α-Bromoisobutyryl bromide)将颗粒表面的羟基官能基修饰为三级溴官能基，其与羟基官能基反应形成酯键。

然后将所得颗粒用来作为表面引发ATRP(surface-initiated ATRP，SI-ATRP)的可束缚的大分子引发剂，以产生从疏水性核芯颗粒延伸出来的水可溶性聚(甘油单甲基丙烯酸酯-共聚-缩水甘油甲基丙烯酸酯)分子刷。

SI-ATRP以类似于先前所述的ICAR聚合的方式进行，用次级自由基产生剂(例如AIBN)还原由THF、苯甲醚、甲醇或其组合组成的溶剂体系中的活化剂物质。

然后通过透析到极性非质子性溶剂(例如乙酸乙酯)中来纯化颗粒，并且通过旋转蒸发浓缩。向颗粒中添加适当的成分化学实体，并且使其反应过夜。再次将颗粒透析以除去过量的化学实体。

然后将一种带有电荷和成分化学实体的颗粒与其互补体混合，并且根据需要进行纯化以除去相对离子。

图27A示出示例电泳显示设备2700。电泳显示设备2700包括显示器2720。显示器2720包括像素室2722，以容纳电泳分散体以及传达电泳分散体的光学性质。电泳分散体包含如本文所讨论的可被诱导以相互作用的第一化学实体和第二化学实体。像素室2722可以是如本文所讨论的滤色器的一部分，其中滤色器包括与显示器2720的像素相对应的几个像素室，像素室包含电泳分散体中的成分化学实体。显示器2720的像素产生空间对比度，并且可以随时间改变以显示图像或影片。

电泳显示设备2700还包括电极2724，以更改穿过像素室2722的电磁场，以诱导第一化学实体和第二化学实体在分离状态和光学活化状态之间可逆地切换，以改变电泳分散体的光学性质。

电泳显示设备2700还包括控制器2730，以控制电极2724以改变电磁场，以使像素室传达与将由显示器2720显示的图像相对应的光学性质。

显示器2720可以包括单层的滤色器或多层的滤色器。在包括单层的滤色器的情况下，显示器2720可以用来作为单色显示器。在包括两层的滤色器的情况下，显示器2720可以用来作为多色显示器。可以根据图21C的多色像素单元2180提供两层或更多层的滤色器。在包括两个或更多个分层的滤色器的情况下，滤色器的不同层可以包括引起不同的颜色改变的不同的电泳分散体。因此，可以通过结合穿过各个滤色器的光来显示宽范围的颜色。例如，在有三层的滤色器的情况下，一层可以包括包含在透明和青色之间切换的化学实体的电泳分散体，另一层可以包括包含在透明和洋红色之间切换的化学实体的电泳分散体，而又另一层可以包括包含在透明和黄色之间切换的化学实体的电泳分散体。这些颜色改变可以通过本文所讨论的任何方案来实现。因此，多层滤色器可以彼此迭置以形成全色显示器。滤色器层可以位于高反射层的顶部，该反射层反射通过各个滤色器层的光。

图27B示出另一示例电泳显示设备2702。电泳显示设备2702可以类似于电泳显示设备2700，并且因此可以包括显示器2720，该显示器2720包括像素室和电极(未示出)以及控制器(未示出)。

电泳显示设备2702可以进一步包括本体2708和一个或多个互动控制器2706，以与显示器2720上的信息进行互动。电泳显示设备2702可以包括带2710和扣环2712，其可以用于将装置固定到用户的手腕上，其方式类似于一般的手表。电泳显示设备2702可以被称为智能手表。如本文所讨论的，将电泳显示器掺入到智能手表中在高亮度环境(例如室外环境)中可能特别有用。

因此，可以看出，可以提供一种电泳显示设备，其能够实现高饱和度和透射率以及高刷新率和低功率需求。像素光学性质的改变是通过化学实体的可逆相互作用而不是具有固定光学性质的颗粒的整体运动来实现的。因此，化学实体的相互作用可以用于在显示设备中产生图像和影片。

应当认识到，以上提供的各种示例的特征和方面可以被组合为同样落入本公开的范围内的其他示例。请求项的范围不应由以上示例限制，而应给出与说明书整体一致的最宽泛的解释。