JP2011118434A - 低残留電圧の電気光学ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電気光学ディスプレイにおいて、残留電圧の影響を減らす材料および方法（駆動方法を含む）を提供すること。
【解決手段】例えば、少なくとも２つのグレーレベルを表示可能な複数の画素を有する、双安定な電気光学ディスプレイの駆動方法で、該ディスプレイの各画素に、該画素の初期グレーレベルと最終グレーレベルによって決定された波形を適用することを包含し、該方法は、特定の初期グレーレベルから特定の最終グレーレベルへの少なくとも１つの変化において、該画素が所定インターバルより短い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、第一の波形が使われ、該画素が該所定インターバルより長い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、該第一の波形と異なる第二の波形が使われることを特徴とする、方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、低残留電圧の電気光学ディスプレイ、および、電気光学ディスプレイの残留電圧を減少させる方法に関する。本明細書で使われる「残留電圧」という語は、アドレッシングパルス（電気光学媒体の光学状態を変化するために使われる電圧パルス）が終了した後に、ある種の電気光学ディスプレイに残る持続的電界あるいは減衰電界を指す。このような残留電圧パルスは、電気光学ディスプレイに、望ましからぬ影響を与え得ること、特に、残留電圧は、いわゆる「ゴースト」現象を招き得る得ることが分かってきた。そのため、ディスプレイへの再書き込み後も、以前の像の痕跡が引き続き見える。本発明は、特に電気光学ディスプレイへの使用を意図するが、これに限定する意図はない。

電気光学ディスプレイは、電気光学材料の層を備える。電気光学材料という用語は、本明細書では、映像技術で用いられる従来の意味で使われる。第一と第二のディスプレイ状態を有し、その両状態で少なくとも１つの異なる光学特性を有し、材料に電界を印加すると、第一のディスプレイ状態から第二のディスプレイ状態に変化する材料を指す。光学的特性は、典型的には、人間の目による色の認識であるが、他にも、光の透過、反射、ルミネセンスなどの光学特性でも、あるいは、機械読み取りを意図したディスプレイにおいては、視覚範囲を超えた電磁波の波長反射率変化の意味で、偽色（ｐｓｅｕｄｏ−ｃｏｌｏｒ）でもあり得る。

本発明のディスプレイにおいて、電気光学媒体は、典型的に固体である（このようなディスプレイは、以下、簡便のために、「固体電気光学ディスプレイ」と、言うこともある）。これは、電気光学媒体は、その内部に液体または気体で満たされた空間を有し得るし、有することが多いが、固体の外部表面を有するという意味において、典型的には、固体である。それゆえ、「固体電気光学ディスプレイ」という語には、封入電気泳動ディスプレイ、封入液晶ディスプレイ、および、以下に議論するその他のタイプのディスプレイも含む。

「灰色状態」という語は、本明細書では、映像技術で用いられる従来の意味で使われる。つまり、画素の両極端な光学状態の中間状態を指すが、必ずしも、黒白の両極端な状態間の黒−白変化を意味しない。例えば、以下に参照する特許や公開出願の中には、極端な状態が、白と濃紺であり、中間的な「灰色状態」は、実質的には、薄青である電気泳動ディスプレイについて述べたものも、幾つかある。実際に、既に述べたように、両極端の状態の変化は、全く色の変化でないこともある。

「双安定」および「双安定性」という語は、本明細書では、第一と第二のディスプレイ状態を有し、その両状態で少なくとも１つの異なる光学特性を有するディスプレイ構成要素も含むディスプレイで用いられる当該分野での従来の意味で使われる。ある限られた継続時間のアドレッシングパルス手段を用いて、その第一または第二のディスプレイ状態のいずれかを担うように、任意の所定の構成要素が駆動させられた後に、そのアドレッシングパルスが終了すると、その状態は、少なくとも数回（例えば、少なくとも４回）、つまり、ディスプレイ構成要素の状態を変化するのに必要なアドレッシングパルスの最小継続時間は続く。米国特許出願公開第２００２／０１８０６８７号に示されているように、パーティクルベースの電気泳動ディスプレイで、グレースケール（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ）可能なものは、その両極端の黒と白のみならず、その中間的な灰色状態でも安定である。一部の他のタイプの電気光学ディスプレイにおいても、これと同じことが当てはまる。このタイプのディスプレイは、双安定というより、正確には「多安定（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａｂｌｅ）」というが、簡便のために、「双安定」という語は、本明細書では、双安定、多安定の双方をカバーして用いられることがある。

「インパルス」という語は、本明細書では、時間に対する電圧の積分であって、従来の映像技術における意味で用いられる。しかしながら、双安定電気光学媒体の中には、電荷トランスデューサとして機能するものもあり、このような媒体においては、インパルスの代替的な定義として、すなわち、時間にわたる電流の積分（これは、印加された全電荷と等しい）も使われ得る。インパルスの適切な定義は、媒体が電圧−時間インパルストランスデューサとして機能するのか、電荷インパルストランスデューサとして機能するのかに応じて、使われるべきである。

電気光学ディスプレイとしては、数タイプのものが知られている。電気光学ディスプレイのタイプの一つには、回転バイクロマル部材（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｂｉｃｈｒｏｍａｌ
ｍｅｍｂｅｒ）タイプがある。これは、例えば、米国特許第５，８０８，７８３号、同第５，７７７，７８２号、同第５，７６０，７６１号、同第６，０５４，０７１号、同第６，０５５，０９１号、同第６，０９７，５３１号、同第６，１２８，１２４号、同第６，１３７，４６７号および同第６，１４７，７９１号に記載されている（このタイプのディスプレイは、「回転バイクロマルボール（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｂｉｃｈｒｏｍａｌ ｂａｌｌ）」ディスプレイと呼ばれることが多いが、上述した特許の一部では、回転部材は球形ではないため、「回転バイクロマル部材」と呼ぶ方が、より正確である）。このようなディスプレイは、数多くの小さなボディ（ｂｏｄｙ）（典型的には、球形または円筒形）を用いている。このボディは、異なった光学特性を有する２以上の部分、および、内部双極子を有する。これらのボディは、マトリックス内の液体で満ちた液胞（ｖａｃｕｏｌｅ）に懸濁し、ボディが自由に回転できるように、液胞は液体で満たされている。ディスプレイに電界を印加すると、ボディは様々な位置へと回転し、画面を通して見えるボディの部分が変化するので、ディスプレイの外観が変化する。このタイプの電気光学媒体は、典型的には、双安定である。

別のタイプの電気光学ディスプレイは、エレクトロクロミック媒体を用いるものである。例えば、少なくとも一部は半導体金属酸化物で形成された電極、および、その電極に付着した可逆的に色変化可能な複数の染色分子を備えるナノクロミック膜の形をしたエレクトロクロミック媒体である。例えば、Ｏ’Ｒｅｇａｎ，Ｂ．らによるＮａｔｕｒｅ １９９１年、３５３、７３７頁、および、Ｗｏｏｄ，Ｄ．によるＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ、１８（３）、２４頁（２００２年３月）を参照。また、Ｂａｃｈ，Ｕ．らによるＡｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００２年、１４（１１）、８４５頁も参照。この種類のナノクロミック膜は、例えば、米国特許第６，３０１，０３８号、国際出願公開第ＷＯ０１／２７６９０号、および、米国特許出願第２００３／０２１４６９５号に開示されている。この種類の媒体は、典型的には、双安定である。

長年にわたって、活発な研究開発の対象となっていた電気光学ディスプレイで、別のタイプのものとしては、パーティクルベースの電気泳動ディスプレイがある。これは、複数の荷電パーティクルが、電界の影響下で、懸濁流体を通じて動くものである。電気泳動ディスプレイは、液晶ディスプレイに比べ、良好な輝度とコントラスト、広い視角、はっきりした双安定性、および、低消費電力という特性を有し得る。それにも関わらず、これらのディスプレイにおいて、長期的な画像の品質に関する問題があるため、その幅広い利用が妨げられてきた。例えば、電気泳動ディスプレイを構成するパーティクルは定着（ｓｅｔｔｌｅ）する傾向があり、その結果、こうしたディスプレイの耐用年数は不十分である。

上述のように、電気泳動媒体には、懸濁流体の存在が必要である。従来技術における電気泳動媒体のほとんどにおいて、この懸濁流体は液体であるが、電気泳動媒体は、気体の懸濁流体を用いても製造され得る。例えば、Ｋｉｔａｍｕｒａ，Ｔ．らによる「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏｎｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ ｄｉｓｐｌａｙ」、 ＩＤＷ Ｊａｐａｎ、２００１年、Ｐａｐｅｒ ＨＣＳ１−１、および、Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，Ｙ．らによる「Ｔｏｎｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｓｕｌａｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｒｇｅｄ ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ」、ＩＤＷ Ｊａｐａｎ、２００１年、Ｐａｐｅｒ ＡＭＤ４−４を参照。また、欧州特許出願第１，４２９，１７８号、同第１，４６２，８４７号、同第１，４８２，３５４号、および、同第１，４８４，６２５号、ならびに、国際出願公開第ＷＯ２００４／０９０６２６号、同第ＷＯ２００４／０７９４４２号、同第ＷＯ２００４／０７７１４０号、同第ＷＯ２００４／０５９３７９号、同第ＷＯ２００４／０５５５８６号、同第ＷＯ２００４／００８２３９号、同第ＷＯ２００４／００６００６号、同第ＷＯ２００４／００１４９８号、同第ＷＯ０３／０９１７９９号、および、同第ＷＯ０３／０８８４９５号も参照。このような気体ベースの電気泳動媒体は、パーティクルの定着によって、液体ベースの電気泳動媒体と同様の問題に陥りやすい。それは、媒体がこのような定着を可能とする一方向で使われるとき、例えば、媒体が垂直面に配置されるようなサインにおいて使われるときである。実際、パーティクルの定着は、液体ベースの電気泳動媒体に比べ、気体ベースの電気泳動媒体において、より深刻な問題となって現れる。なぜなら、気体の懸濁流体は液体の懸濁流体に比べ、粘性が低いので、電気泳動パーティクルが、より速く定着可能となるからである。

Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （ＭＩＴ）およびＥ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡されたか、その名でなされた数多くの特許および特許出願で、最近公開されたものには、封入電気泳動媒体について述べてられている。このような封入媒体は、数多くの小さなカプセルを含み、そのカプセルそれぞれは、液体懸濁媒体中に懸濁する電気泳動的に可動なパーティクルを含む内部相と、内部相を囲むカプセル壁を備える。典型的には、カプセルは、２つの電極間に置かれたコヒーレントな層（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｌａｙｅｒ）を形成するポリマーバインダ（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｂｉｎｄｅｒ）の中に包み込まれている。この種の封入媒体については、例えば、米国特許第５，９３０，０２６号、同第５，９６１，８０４号、同第６，０１７，５８４号、同第６，０６７，１８５号、同第６，１１８，４２６号、同第６，１２０，５８８号、同第６，１２０，８３９号、同第６，１２４，８５１号、同第６，１３０，７７３号、同第６，１３０，７７４号、同第６，１７２，７９８号、同第６，１７７，９２１号、同第６，２３２，９５０号、同第６，２４９，７２１号、同第６，２５２，５６４号、同第６，２６２，７０６号、同第６，２６２，８３３号、同第６，３００，９３２号、同第６，３１２，３０４号、同第６，３１２，９７１号、同第６，３２３，９８９号、同第６，３２７，０７２号、同第６，３７６，８２８号、同第６，３７７，３８７号、同第６，３９２，７８５号、同第６，３９２，７８６号、同第６，４１３，７９０号、同第６，４２２，６８７号、同第６，４４５，３７４号、同第６，４４５，４８９号、同第６，４５９，４１８号、同第６，４７３，０７２号、同第６，４８０，１８２号、同第６，４９８，１１４号、同第６，５０４，５２４号、同第６，５０６，４３８号、同第６，５１２，３５４号、同第６，５１５，６４９号、同第６，５１８，９４９号、同第６，５２１，４８９号、同第６，５３１，９９７号、同第６，５３５，１９７号、同第６，５３８，８０１号、同第６，５４５，２９１号、同第６，５８０，５４５号、同第６，６３９，５７８号、同第６，６５２，０７５号、同第６，６５７，７７２号、同第６，６６４，９４４号、同第６，６８０，７２５号、同第６，６８３，３３３号、同第６，７０４，１３３号、同第６，７１０，５４０号、同第６，７２１，０８３号、同第６，７２７，８８１号、同第６，７３８，０５０号、同第６，７５０，４７３号、同第６，７５３，９９９号、同第６，８１６，１４７号、同第６，８１９，４７１号および同第６，８２２，７８２号、ならびに、米国特許出願公開第２００２／００１９０８１号、同第２００２／００６０３２１号、同第２００２／００６０３２１号、同第２００２／００６３６６１号、同第２００２／００９０９８０号、同第２００２／０１１３７７０号、同第２００２／０１３０８３２号、同第２００２／０１３１１４７号、同第２００２／０１７１９１０号、同第２００２／０１８０６８７号、同第２００２／０１８０６８８号、同第２００３／００１１５６０号、同第２００３／００２０８４４号、同第２００３／００２５８５５号、同第２００３／００５３１８９号、同第２００３／０１０２８５８号、同第２００３／０１３２９０８号、同第２００３／０１３７５２１号、同第２００３／０１３７７１７号、同第２００３／０１５１７０２号、同第２００３／０２１４６９５号、同第２００３／０２１４６９７号、同第２００３／０２２２３１５号、同第２００４／０００８３９８号、同第２００４／００１２８３９号、同第２００４／００１４２６５号、同第２００４／００２７３２７号、同第２００４／００７５６３４号、同第２００４／００９４４２２号、同第２００４／０１０５０３６号、同第２００４／０１１２７５０号および同第２００４／０１１９６８１号、ならびに、国際出願公開第ＷＯ９９／６７６７８号、同第ＷＯ００／０５７０４号、同第ＷＯ００／３８０００号、同第ＷＯ００／３８００１号、同第ＷＯ００／３６５６０号、同第ＷＯ００／６７１１０号、同第ＷＯ００／６７３２７号、同第ＷＯ０１／０７９６１号、同第ＷＯ０１／０８２４１号、同第ＷＯ０３／１０７，３１５号、同第ＷＯ２００４／０２３１９５号、同第ＷＯ２００４／０４９０４５号、同第ＷＯ２００４／０５９３７８号、同第ＷＯ２００４／０８８００２号、同第ＷＯ２００４／０８８３９５号および同第ＷＯ２００４／０９０８５７号に記載されている。

前述した特許および特許出願の多くが、述べていることは、封入電気泳動媒体中のディスクリート（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）なマイクロカプセルを囲む壁は、連続相によって置換され得、電気泳動媒体は、電気泳動流体の複数のディスクリートな小滴およびポリマー材料の連続相を備えたいわゆるポリマー分散型電気泳動ディスプレイを製造できることと、たとえ、ディスクリートなカプセル膜が、それぞれ個別の小滴と連携していなくても、こうしたポリマー分散型の電気泳動流体のディスクリートな小滴は、カプセルまたはマイクロカプセルと見なされ得ることである。例えば、前述した第２００２／０１３１１４７号を参照。従って、本出願の目的として、このようなポリマー分散型電気泳動媒体は、封入電気泳動媒体の下位種（ｓｕｂ−ｓｐｅｃｉｅｓ）として、見なされる。

関連するタイプの電気泳動ディスプレイとして、いわゆる「マイクロセル電気泳動ディスプレイ」がある。マイクロセル電気泳動ディスプレイにおいては、荷電パーティクルと懸濁流体は、マイクロカプセルに封入されていないが、キャリア媒体（典型的には、ポリマーフィルム）の中に形成された複数の空洞の中に保持されている。例えば、国際出願公開第ＷＯ０２／０１２８１号、および、米国特許出願公開第２００２／００７５５５６号（いずれも、Ｓｉｐｉｘ Ｉｍａｇｉｎｇ， Ｉｎｃ．による）を参照。

前述したＥ ＩｎｋとＭＩＴによる特許および特許出願の多くは、マイクロセル電気泳動ディスプレイおよびポリマー分散型電気泳動ディスプレイについて、検討している。「封入電気泳動ディスプレイ」という語は、このようなディスプレイのタイプ全てについて、呼ばれることもある。また、壁の形態について一般化するため、「微小空洞電気泳動ディスプレイ」とも、総称して記載され得る。

電気光学ディスプレイの他のタイプとして、Ｐｈｉｌｉｐｓによるエレクトロウェッティングディスプレイがあり、２００３年９月２５日発行の雑誌「Ｎａｔｕｒｅ」の記事に、「Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ｐｉｘｅｌｓ： Ｍｏｖｉｎｇ Ｉｍａｇｅｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ」の題で、記載されている。また、同時係属出願の第１０／７１１，８０２号（２００４年１０月６日出願）にも、このようなエレクトロウェッティングディスプレイは双安定に製造され得ることが示されている。

その他の種類の電気光学材料も、本発明において使用され得る。特に関心を持たれているものとして、双安定の強誘電体液晶ディスプレイ（ＦＬＣ）が業界で知られており、これは残留電圧の挙動を示す。

電気泳動媒体は、不透明であることが多く（なぜなら、例えば、電気泳動媒体の多くにおいて、パーティクルは、画面を介した可視光の伝達を実質的に遮るから）、反射モードで作動するが、多くの電気泳動ディスプレイは、一つのディスプレイ状態が実質的に不透明で、一つのディスプレイ状態が光透過性であるような、いわゆる「シャッターモード」で作動するように、製造され得る。例えば、前述した米国特許第６，１３０，７７４号および同第６，１７２，７９８号、ならびに、米国特許第５，８７２，５５２号、同第６，１４４，３６１号、同第６，２７１，８２３号、第６，２２５，９７１号および第６，１８４，８５６号を参照。誘電泳動ディスプレイは、電気泳動ディスプレイに似ているが、電界強度の変化に応じるもので、似たようなモードで作動し得る。米国特許第４，４１８，３４６号を参照。また、他の種類の電気光学ディスプレイも、シャッターモードで作動可能であり得る。

封入電気泳動ディスプレイまたはマイクロセル電気泳動ディスプレイは、クラスター化や定着といった従来型の電気泳動デバイスの不良モードを、典型的には被ることなく、更なる利点として、多種多様の柔軟で強固な基板上のディスプレイに印刷またはコーティングする能力などを有する。（「印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）」という語を用いる場合、あらゆる形式の印刷やコーティングを含むが、それだけに限定しないことを意図する。すなわち、パッチダイコーティング（ｐａｔｃｈ ｄｉｅ ｃｏａｔｉｎｇ）、スロットまたは押し出しコーティング、スライドまたはカスケードコーティング、カーテンコーティングのような事前測定コーティング；ロール式ナイフ塗布、前進後進ロール塗布（ｆｏｒｗａｒｄ ａｎｄ ｒｅｖｅｒｓｅ ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）のようなロール塗布；グラビアコーティング；浸漬塗装；吹き付け塗装；メニスカスコーティング（ｍｅｎｉｓｃｕｓ ｃｏａｔｉｎｇ）；回転塗装；ブラシ塗装；エアナイフコーティング；シルクスクリーン印刷プロセス；静電印刷プロセス；感熱式印刷プロセス；インクジェット印刷プロセス；電気泳動堆積；および、その他の同様の手法である。）このように、これらの結果得られるディスプレイは、柔軟性を有し得る。さらに、ディスプレイ媒体は、（様々な方法を使って）印刷され得るので、ディスプレイ自身は、安価に製造され得る。

双安定または多安定挙動は、パーティクルベースの電気泳動ディスプレイや同様の挙動を示す他の電気光学ディスプレイ（このようなディスプレイは、以下、簡便のために、「インパルス駆動ディスプレイ」と、呼ばれ得る）において、従来型の液晶（「ＬＣ」）ディスプレイの双安定または多安定挙動とは、際立った対照をなす。ねじれネマチック液晶（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）は、双安定でも多安定でもないが、電圧トランスデューサとして機能する。このようなディスプレイの画素に任意の電界を印加すると、以前に画素に存在したグレーレベルとは無関係に、画素に特定のグレーレベルを形成する。さらに、ＬＣディスプレイは、一方向に（非透過すなわち「暗」から透過すなわち「明」に）駆動されるのみである。明るい状態から暗い状態への逆変化は、電界の低減または除去によって、達せられる。結局、ＬＣディスプレイの画素のグレーレベルは、電界の極性には反応せず、その大きさにのみ反応し、実際、技術的理由のため、市販のＬＣディスプレイは、頻繁な間隔で、駆動電界の極性が逆になる。これとは対照的に、双安定な電気光学ディスプレイは、第一の近似において、インパルストランスデューサとして機能し、画素の最終状態は、印加電界とその電界印加時間に依存するのみならず、電界印加前の画素の状態にも依存する。

また、高解像度ディスプレイを得るためには、ディスプレイの個々の画素が、隣接する画素からの干渉なしに、アドレッシング可能でなければならない。この目的を達成する一つの方法は、トランジスタやダイオードのような非線形性要素のアレイ（ａｒｒａｙ）を提供し、その少なくとも一つの非線形性要素が「アクティブマトリックス」ディスプレイを成すように、各画素と、関連していることである。１つの画素を指定するアドレッシング電極あるいは画素電極は、関連する非線形要素を通じて、適切な電源に接続されている。典型的には、非線形要素がトランジスタの場合、画素電極は、トランジスタのドレインに接続されている。これは本質的には任意で、画素電極はトランジスタのソースに接続され得るが、以下の記述ではこの配列を仮定する。従来、高解像度アレイにおいて、画素は、横列と縦列の二次元アレイで、配置されている。それは、任意の特定画素は、１つの特定の横列および１つの特定の縦列の交差点によって、ただ１つのみに決定されるためである。各縦列にある全てのトランジスタのソースは、単一の縦列電極に接続されており、各横列にある全てのトランジスタのゲートは、単一の横列電極に接続されている。また、横列にソース、縦列にゲートという配列も、従来型であるが、本質的には任意であって、望むのであれば、逆にすることも可能である。横列電極は、横列ドライバに接続され、それは任意の瞬間に、１つの横列のみが選択されることを確保する。つまり、選択された横列電極に、電圧を印加して、選択された横列にある全てのトランジスタが伝導性となることを確保し、その他の横列電極全てに、電圧を印加して、選択されなかった横列にある全てのトランジスタが伝導性がないことを確保する。縦列電極は、縦列ドライバに接続されている。その縦列ドライバは、選択された横列にある画素が、その所望の光学状態となるようにドライブするために選択された様々な縦列電極電圧を割り当てる（ｐｌａｃｅ ｕｐｏｎ）（前述した電圧は、共通前面電極に比例し、従来は、非直線アレイから電気光学媒体の反対面上に提供され、ディスプレイ全体に（ａｃｒｏｓｓ）拡がっている。）「ラインアドレスタイム」として知られている事前に設定したインターバル経過後、選択されていた横列は選択されずに、次の横列が選択され、縦列ドライバの印加電圧は、ディスプレイの次のラインに書き込まれるように変化される。このプロセスは、ディスプレイ全体が、横列毎に書かれるように繰り返される。

上述の第２００３／０１３７５２１号は、直流（ＤＣ）の不均衡な波形がどのようにして残留電圧を発生させ得るか、および、この残留電圧はディスプレイ画素の開回路の電気化学ポテンシャル測定で確認される旨を記載している。

上述した係属出願に延々と述べた理由から、電気光学ディスプレイを駆動するとき、均衡の取れたＤＣの駆動スキームを用いることが望ましい。すなわち、均衡の取れたＤＣとは、光学状態の任意のシークエンスにおいて、最終の光学状態が初期の光学状態とマッチする場合はいつも、印加電圧の積分がゼロとなるような性質を有するものである。これによって、電気光学層が体験する正味のＤＣ不均衡が、既知の値によって制限されることが保証される。例えば、１５Ｖで３００ｍｓのパルスは、電気光学層を白色状態から黒色状態にするために、用いられ得る。この変化後、画像層は４．５Ｖ−ｓのＤＣ不均衡なインパルスを体験する。このフィルムを白色に戻すとき、−１５Ｖで３００ｍｓのパルスが用いられるのであれば、画像層は、白色から黒色へ、および、黒色から白色への連続的変化の間にわたって、ＤＣ均衡である。

残留電圧は、電気泳動ディスプレイや他のインパルス駆動の電気光学ディスプレイにおいて、原因と結果の双方において、より一般的な現象であることが、今日では、分かってきた。また、ＤＣ不均衡は、電気泳動ディスプレイの長期の寿命劣化の原因となることも、分かってきた。

残留電圧は、電気泳動ディスプレイにおいて、長期間（例えば、時間または日）にわたって、スイッチが切り替えられていなかったサンプルで始めることで、測定されてきた。
電圧計が画素の開回路を横切るよう設置され、「基礎電圧」が読みとりで測定される。次いで、電界が例えば、スイッチング波形で、画素に印加される。波形が終了した直後に、電圧計は、連続する時間にわたって、開回路ポテンシャル測定に用いられ、測定で読まれた値と当初の基礎電圧との差が、「残留電圧」と、見なされる。

残留電圧は、指数関数の和として、数学的に大雑把に近似され得る複雑な様式で減衰する。典型的な実験では、約１秒間の間、電気光学媒体にわたって、１５Ｖが印加された。この電圧パルスの終了直後は＋３Ｖと−３Ｖの間の残留電圧が測定され、１秒後は＋１Ｖと−１Ｖの間の残留電圧が測定され、１０分後には（基礎電圧に比較して）残留電圧はゼロに近い値であった。

「残留電圧」という語は、本明細書では、全体的な現象を指すのに便利な語として、ときどき用いられる。しかしながら、インパルス駆動型電気光学ディスプレイのスイッチング挙動にとっての基本は、電気光学媒体にわたる電圧インパルス（時間に対する電圧の積分）の印加である。添付図面の図１に示すのは、時間対残留電圧の典型的なグラフである。ここで、残留電圧は駆動パルスの印加直後に、１０２で示されるピーク値に達し（図１の時間スケールは、基本的に任意である）、その後、図１の曲線１０４に示すように実質的に指数関数的に減衰する。かなりの時間にわたる残留電圧の持続は、曲線１０４の下の面積１０６によって示される「残留インパルス」に相当する。そして、厳密に言えば、残留電圧よりも、むしろ、この残留インパルスが、一般に残留電圧起因であると考えられている電気光学ディスプレイの光学状態に影響を及ぼしている。

理論的には、残留電圧の影響は、直接、残留インパルスに対応するはずである。しかしながら、実際には、インパルススイッチングモデルは、低電圧時には正確さに欠け得る。幾つかの電気光学媒体においては、本明細書で述べる実験で用いられる好ましい電気泳動媒体も含め、小さな閾値を有する。例えば、約１Ｖの残留電圧では、駆動パルス終了後に、媒体の光学状態に顕著な変化が生じない。このように、２つの同等の残留インパルスであっても、実際の結果が異なり得る。また、残留電圧の影響を減らすためには、電気光学媒体の閾値を上げることが、有用であり得る。Ｅ Ｉｎｋは、適切に「小さな閾値」の電気泳動媒体を製造してきたが、これは、典型的な利用で体験される残留電圧によって、ディスプレイが駆動パルス終了後、即座に変化するのを避けるためである。閾値が不適切な場合や残留電圧があまりにも高い場合、ディスプレイは、キックバック現象／自己消去現象あるいは自己改善現象を示し得る。

残留電圧が小さな閾値未満であっても、次の像の更新が行われるときまで、残留電圧が相変わらず持続している場合は、像のスイッチングに深刻な影響を与える。例えば、電気泳動ディスプレイの像の更新時に、電気泳動パーティクルを動かすため、＋／−１５Ｖの駆動電圧が印加される場合を考える。前回の更新時から、＋１Ｖの残留電圧が持続していると、駆動電圧は＋１５Ｖ／−１５Ｖから、＋１６Ｖ／−１４Ｖに、事実上、シフトされる。その結果、画素の有する残留電圧が正であるか負であるかによって、画素は暗状態または白色状態に偏ることになる。さらに、この結果は、残留電圧の減衰速度によって、経過時間とともに変化する。前回の像の更新直後に、１５Ｖ、３００ｍｓの駆動パルスを使って、白色にスイッチされた画素の電気光学材料は、実際には１６Ｖ、３００ｍｓにより近い波形を体験し得る。その一方で、全く同じ駆動パルス（１５Ｖ、３００ｍｓ）を用い、１分後に白色にスイッチされた画素の材料は、実際には１５．２Ｖ、３００ｍｓにより近い波形を体験し得る。その結果、両画素において、白色の陰影は顕著な差を生じ得る。

残留電圧の電界が、前回の像（例えば、白色背景に暗線）によって、多数の画素にわたって形成されたら、残留電圧も同様のパターンで、ディスプレイにわたって、配列され得る。ここで実際的には、ディスプレイ性能における残留電圧の最も顕著な影響として、ゴーストがある。前述した問題であるＤＣ不均衡（例えば、１５Ｖ／１５Ｖとならずに、１６Ｖ／１４Ｖとなる）に加え、この問題は、電気光学媒体が徐々に寿命劣化する原因となり得る。

ゴーストあるいは同様の視覚的影響は、光度計によって、光学的に測定され得る。携帯デバイスのディスプレイ画面において、同じ目標輝度の２つの隣り合う画素は、実際の輝度で、２Ｌ^＊未満の差（ここで、Ｌ^＊は通常のＩＣＥによる定義で、
Ｌ^＊＝１１６（Ｒ／Ｒ_０）^ｌ／３−１６
であって、Ｒは反射率で、Ｒ_０は標準反射率の値である）がある。ユーザによる不満を避けるためには、好ましくは、１Ｌ^＊未満、理想的には、０．３Ｌ^＊未満である。

残留電圧が緩やかに減衰し、ほぼ一定である場合、その波形シフトの影響は、像の更新ごとに異なることはなく、現実には、急速に減衰する残留電圧よりも、ゴーストの形成が少なくなり得る。このように、１つの画素を１０分後に、別の１つの画素を１１分後に更新するときに体験するゴーストは、１つの画素を即座に、別の１つの画素を１分後に更新するときに体験するゴーストに比べ、非常に小さい。逆に、残留電圧が急速に減衰し、次の更新前に、ゼロに近づくような場合、実際上、検知されるゴーストは生じないようになり得る。したがって、実用目的においては、残留電圧が約０．２Ｖを超え、その継続時間が１０ｍｓから１時間の間、より特定的には５０ｍｓから１０分の間である場合に、最も懸念が高まる。

上述の議論で明らかなように、残留電圧の影響は、残留インパルスを最小にすることで減らされる。図１に示すように、これは、ピーク残留電圧を減らすか、減衰速度を速めるかによって、達成され得る。理論的には、残留電圧を瞬時に、かつ、駆動パルスの終了直後に、測定できれば、ピーク残留電圧は、駆動パルスの電圧と、大きさはほぼ等しく、正負が逆になるということは、予測され得る。実際には、残留電圧の大部分は非常に早く（例えば、２０ｍｓ未満）減衰するので、実験的に測定される「ピーク」残留電圧は、かなり小さくなる。このように、「ピーク」残留電圧が実際に減らされ得るのは、（１）低電圧でディスプレイを作動するか、あるいは、（２）像の更新後の最初のミリ秒単位内に生じる非常に速い減衰を増やし、その結果、非常に低い残留インパルスを生じることによってである。本質的には、低電圧で作動する以外に、残留インパルスを減らす一つの主たる方法は、減衰速度を速めることである。

残留電圧の潜在的発生源は多数ある。残留電圧の主要な原因は、ディスプレイを形成する様々な層の材料のイオン分極であると、考えられている（しかし、本発明はこの考え方に決して囚われない）。

このような分極は、様々な方法で発生する。第一の分極（簡便のために、「Ｉ型」と呼ぶ）として、イオン二重層が材料界面にわたって、あるいは、隣接して、形成される。例えば、インジウム−スズ−酸化物（「ＩＴＯ」）の陽極電位は、隣接する積層粘着剤に、陰イオンの対応する分極層を形成し得る。このような分極層の減衰速度は、粘着剤の積層にある分離イオンの再結合と関連している。このような分極層の幾何学形態は、界面の形状によって決定されるが、典型的には、事実上、平面状である。

分極の第二の種類（「ＩＩ型」）として、単一材料におけるノジュール、結晶、あるいは、その他の種類の材料不均一性が、イオンが周囲の材料よりも遅く動き得る領域となる結果、生じるものがある。イオン移動速度が違うため、結果として、媒体のバルク内の電荷分極の度合いが異なり得る。こうして、分極は、単一のディスプレイ構成要素であっても生じ得る。このような分極は、実質的に、事実上、局在化しているか、層全体にわたって分散しているかであり得る。

分極の第三のタイプ（「ＩＩＩ型」）として、分極は、任意の特定種類のイオンの電荷移動に対するバリアとなる任意の界面で、生じ得る。このような界面の重要な例は、微小空洞電気泳動ディスプレイにおいて、境界である。それは、懸濁媒体とパーティクルとを含む電気泳動懸濁液（「内側相」）、および、壁と粘着剤とバインダとを含む周囲の媒体（「外側相」）の間の境界である。多くの電気泳動ディスプレイにおいて、内側相は疎水液体であるのに対し、外側相はゼラチンのようなポリマーである。内側相に存在するイオンは、典型的には、外側相に不溶性で、不拡散性であり、また、その逆も成り立つ。このような界面に垂直な電界を印加すると、正負が逆の分極層は、その界面の両側に蓄積される。印加電界が除去されたとき、その結果得られる非平衡な電荷分布は、残留電圧電位として測定可能となる。この電位は、界面の両側の２つの相にあるイオン移動度によって、決定される緩和時間とともに、減衰する。

分極は、典型的には、駆動パルス時に生じる。典型的には、各像の更新は、残留電圧に影響を与えるイベントである。正の波形電圧は、電気光学媒体にわたる残留電圧を形成し得る。この残留電圧は、後述のように、特定の電気光学ディスプレイに応じて、同じ極性か反対の極性（あるいは、ほぼゼロ）である。

分極は、電気泳動ディスプレイまたは別の電気光学ディスプレイ内の多数の場所で生じ、主として界面および材料不均一個所で生じ、その各場所は、それ自身の減衰時間の特性スペクトルを有することは、先の議論で明らかになる。ここで、電気活性な構成要素（例えば、電気泳動懸濁液）に対する電圧源の配置（換言すれば、分極電荷分布）と、各種類の電荷分布間での電気的結合の度合いや懸濁液を介したパーティクルの動き、あるいは、その他の電気光学的活性度に依存して、様々な種類の分極が、多かれ少なかれ、悪影響を与える。電気泳動ディスプレイは、荷電パーティクルの動きによって、作動するので、本質的に、電気光学層の分極の原因となる。ある意味で、好ましい電気泳動ディスプレイとは、ディスプレイ内に存在する残留電圧が常にゼロであるディスプレイではなく、むしろ、残留電圧が望ましくない電気光学的挙動の原因とならないディスプレイである。理想的には、残留インパルスは最小とされ、残留電圧は１Ｖ未満に下げ、好ましくは０．２Ｖ未満であって、１秒以内であり、好ましくは５０ｍｓ以内である。これによって、像の更新の間に最小の休止（ｐａｕｓｅ）を導入することで、電気泳動ディスプレイは、残留電圧の影響を心配することなく、光学状態の間の全ての変移を達成し得る。電気泳動ディスプレイをビデオ速度で、あるいは、＋／−１５Ｖ未満で作動するためには、これらの理想的な値は、相応に下げられるべきである。同様の考え方は、他の種類の電気光学ディスプレイにおいても、適用する。

要約すると、現象としての残留電圧は、少なくとも、実質的に、ディスプレイ材料構成要素内で、その界面あるいは材料そのものの内部で、生じるイオン分極の結果である。このような分極は、概ね５０ｍｓから約１時間の間のメゾ時間スケールにわたって持続するとき、特に問題である。残留電圧は、様々な方法で生じる像のゴーストあるいは視覚的影響として、それ自身現れ得る。また、像の更新間の経過時間によって、その深刻度合いは変化し得る。また、残留電圧は、ＤＣ不均衡を形成することも、最終的なディスプレイ寿命を短くすることもあり得る。残留電圧の影響は、したがって、一般に、電気泳動デバイスまたは別の電気光学デバイスの品質に悪影響を及ぼす。したがって、残留電圧自身を最小化することと、残留電圧の影響がデバイスの光学状態に及ぼす感度を最小化することが望ましい。

残留電圧から生じるゴーストや視覚的影響の低減や除去に向けたアプローチが、前述のＥ Ｉｎｋの特許出願に記載されている。例えば、前述の第２００３／０１３７５２１号、および、２００４年６月２９日に出願した同時係属出願番号のＰＣＴ／ＵＳ２００４／２１０００号（対応する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００４／２１０００号も参照）には、いわゆる「レール安定」駆動スキームについて、記載している。その中で、電気光学媒体は、「光学レール」（電気光学媒体の両極端な光学状態）の１つに、周期的に駆動される（ｄｒｉｖｅｎ）。ここで、小さな残留電圧は、光学状態に明確な影響を与えない。２００４年４月３０日に出願した同時係属出願番号第１０／８３７，０６２号（対応する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００４／１３５７３号も参照）は、電気泳動媒体のカプセル高さと色素レベルの制御について述べている。これは、黒色と白色にスイッチするときに、小さな残留電圧によって、顕著な光学変化が生じないようにするためである。

このようなアプローチは、単色ディスプレイに有効であるが、残留電圧の根本原因を解決するものではない。さらに、グレースケールやカラーディスプレイに対しては、何らかの役に立つが、これらのアプローチは、システムをグレーレベルにアドレッシングする問題を完全に解決するには至らない。なぜなら、電気泳動ディスプレイのグレーレベルは、典型的には、パーティクル速度の差を修正する物理的壁の恩恵を受けることなく、白色パーティクルと黒色パーティクルの混合率に依存するからである。それゆえ、グレースケールのアドレッシングは、典型的には、目標波形と電気泳動媒体によって体験される実際の電圧との小さな差に、より影響を受けやすい。

前述した第２００３／０１３７５２１号に記載の方法で、残留電圧は測定され、残留電圧がゼロである状態を達成するために、均衡修正インパルス（ｃｏｒｒｅｃｔｉｖｅ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｉｍｐｕｌｓｅ）が各像変化の直後、あるいは、周期的に適用される。これは、単色アドレッシングの場合も、グレースケールアドレッシングの場合も有用である。しかしながら、前述の第２００３／０１３７５２１号に記載された方法を用いて残留電圧を測定するのは、常に、実用的であるとは限らない。

本発明が追求するのは、電気光学ディスプレイ用に、追加のアドレッシング方法論の提供である。この方法論は残留電圧によって生じるゴーストを減らすが、画素レベルの残留電圧の測定を必要としない。また、本発明が追求するのは、電気光学ディスプレイ用に、追加のアドレッシング方法論の提供である。この方法論は残留電圧を測定するが、前述した測定方法および残留電圧の代替の測定方法を改善する。本発明の方法は、電気泳動ディスプレイにおいてよりも、電気光学ディスプレイにおいて、有用であり得る。さらに、本発明が追求するのは、残留電圧を最小化する電気光学材料、製造方法、設計の提供である。残留電圧の削減は、ピーク残留電圧の削減、電圧減衰速度の加速、あるいは、これらの任意の組合せによって、達成され得る。

本発明は、残留電圧が生じる電気泳動ディスプレイおよび別の電気光学ディスプレイに、アドレッシングの改善方法を提供する。また、本発明は、残留電圧が生じる電気泳動ディスプレイおよび別の電気光学ディスプレイに、表示電子回路（ｄｉｓｐｌａｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）の改善を提供する。

一つの側面として、本発明は、複数の画素を有する双安定な電気光学ディスプレイの駆動方法を提供する。この画素のそれぞれは、少なくとも２つのグレーレベルを表示可能である。本方法は、ディスプレイの各画素に、その画素の初期グレーレベルと最終グレーレベルによって、決定された波形を適用することを包含する。特定の初期グレーレベルから、特定の最終グレーレベルへの少なくとも１つの変化において、少なくとも互いに異なる第一の波形と第二の波形が利用できる。本発明の本側面によると、変化が進行する画素の残留電圧は、変化前に決定され、第一の波形または第二の波形は、決定された残留電圧に依存する変化のために用いられる。

本発明の本側面は、以下、簡便のために、本発明の「波形選択」方法と称し得る。この波形選択方法の好ましい変種（以下、簡便のために、本発明の「滞留時間波形選択」方法と呼ぶ）として、特定化された変化に用いられる第一の波形または第二の波形の選択は、関連画素の滞留時間に基づくものである。すなわち、関連画素が変化前の初期グレーレベルであり続けた時間に基づくものである。画素が、所定インターバルより短い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、第一の波形が使われ、画素が、所定インターバルより長い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、第二の波形が使われる。滞留時間の波形選択方法は、２つを超える波形が、同じ変化する場合にも、当然用いられ得る。このように、滞留時間の波形選択方法の一形式において、関連する変化では、少なくとも、第一、第二および第三の波形で、全てがお互いに異なる波形が使われる。画素が、第一の所定インターバルより短い間、初期グレーレベルであり続ける場合、第一の波形が使われ、画素が、その第一の所定インターバルより長く、第二の所定インターバルより短い間、初期グレーレベルであり続ける場合、第二の波形が使われ、そして、画素が、第二の所定インターバルより長い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、第三の波形が使われる。第一と第二の所定インターバルは、用いられる特定の波形と電気光学ディスプレイよって、当然、異なってくる。しかしながら、第一の所定インターバルは約０．３秒〜約３秒の範囲であり、第二の所定インターバルは約１．５秒〜約１５秒の範囲であり得る。

本発明の波形選択方法は、前述の第２００３／０１３７５２１号に記載のように、ルックアップテーブルを用いて、実行され得る。このように、波形選択方法は、
画素のグレーレベル間で可能な変化のそれぞれにおいて、該変化のために使われる前記１つ以上の波形を表すデータを含むルックアップテーブルを格納することと、
各画素の少なくとも初期状態を表す初期状態データを格納することと、
各画素がその初期状態に留まっている期間を表す滞留時間データを格納することと、
該ディスプレイの少なくとも１画素の所望の最終状態を表す入力信号を受け取ることと、
該１画素の該初期状態から該１画素の該所望の最終状態に変換するために必要な波形を表し、該初期状態データ、該滞留時間データおよび該入力信号に依存する出力信号を該ルックアップテーブルから決定されるように生成することと
を包含し得る方法である。

本発明のこのような「ルックアップテーブル波形選択」方法は、ルックアップテーブル方法の選択的な局面の任意のものを用い得る。この点については、前述の第２００３／０１３７５２１号および第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／２１０００号、ならびに、同時係属中で２００４年３月３１日出願の第１０／／８１４，２０５号（対応する国際特許出願第ＷＯ２００４／０９０８５７号も参照）に記載されている。また、上述の一般的考え方に囚われることなく、この波形選択方法は、これら同時係属出願に記載のルックアップテーブル方法の前の状態、温度補償、および、寿命補償の局面を、特定的に利用し得る。このように、ルックアップテーブルの波形選択方法は、各画素の初期状態に先立つ該各画素の少なくとも１つ前の状態を表すデータを格納することと、該少なくとも該１つ前の状態と該関連画素の該初期状態の双方によって決まる出力信号を生成することとを包含し得る。また、ルックアップテーブルの波形選択方法は、前記ディスプレイの少なくとも１画素の温度を表す温度信号を受け取ることと、該温度信号に依存する出力信号を生成することとを包含し得る。さらに、ルックアップテーブル波形選択方法は、前記関連画素の作動時間を表す寿命信号を生成することと、該寿命信号に依存する出力信号を生成することとを包含し得る。

また、本発明は、本発明のルックアップテーブル波形選択方法を実行するために用いることと、こうして、複数の画素を有する双安定な電気光学ディスプレイを制御することとを意図するデバイス制御装置を提供する。ここで、画素のそれぞれは、少なくとも２つのグレーレベルを表示可能である。制御装置は、 画素のグレーレベル間の可能なそれぞれの変化において、少なくとも１つの変化は少なくとも２つの異なる関連した波形を有し、該変化のために使われる１つ以上の波形を表すルックアップテーブルデータを格納するようにアレンジされた格納手段で、
各画素の少なくとも初期状態を表す初期状態データと、各画素がその初期状態に留まる期間を表す滞留時間データとを格納するように、さらにアレンジされた格納手段と、
該ディスプレイの少なくとも１画素の所望の最終状態を表す入力信号を受け取る入力手段と、
該入力信号、該初期状態のデータ、該滞留時間、および、該ルックアップテーブルから、該所望の最終状態における該１画素の初期状態を変化するために必要とされる波形を決定する計算手段と、
該波形を表す出力信号を生成する出力手段と
を備える。

このような「ルックアップテーブル波形選択制御装置」において、格納手段は、各画素の初期状態に先立つ各画素の少なくとも１つ前の状態を表す前の状態のデータを格納するためにもアレンジされ得る。また、計算手段は、入力信号、初期状態データ、滞留時間データ、前の状態のデータおよびルックアップテーブルに依存する波形を決定するように、アレンジされ得る。入力手段は、ディスプレイの少なくとも１画素の温度を表す温度信号を受け取るように、アレンジされ得る。計算手段は、入力信号、初期状態データ、滞留時間データおよび温度信号に依存する波形を決定するように、アレンジされ得る。制御装置は、さらに、関連画素の作動時間を表す寿命信号を生成するようにアレンジされた寿命信号発生手段と、入力信号、初期状態データ、滞留時間データおよび寿命信号から波形を決定する計算手段とを備え得る。

別の側面として、本発明は、電気光学材料の層と、該電気光学材料の層にわたる任意の方向に所定値よりも大きくない電圧を印加するための電圧供給手段とを備える、電気光学ディスプレイを提供する。ここで、該電気光学材料はゼロより大きいが、該所定値の約３分の１未満である閾値電圧を有する。

本発明の本側面は、以下、簡便のために、本発明の「低閾値」ディスプレイと称し得る。このような低閾値ディスプレイは、ディスプレイにおける残留電圧の影響を減らすことを意図する。このような低閾値ディスプレイにおいて、電気光学材料は、閾値電圧が所定値の約５０分の１以上約３分の１未満を有し得る。このような低閾値ディスプレイの電気光学材料は、既述した種類の任意の材料であり得る。しかしながら、低閾値ディスプレイは、懸濁流体および複数の荷電パーティクルを備えるパーティクルベースの材料を用いることを意図する。この複数の荷電パーティクルは、懸濁流体の中に保たれ、電気光学材料の層にわたり電圧を印加すると、該懸濁流体を介して移動可能である。電気泳動材料は、例えば、カプセル封入電気泳動材料、ポリマー分散型電気泳動材料またはマイクロセル電気泳動材料であり得る。懸濁流体は、液体またはガス状であり得る。

別の側面として、本発明は、懸濁流体と、該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第一の種類の荷電パーティクルと、該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第二の種類の荷電パーティクルで、該第二の種類のパーティクルは、該第一の種類のパーティクルと反対の極性の電荷を有するパーティクルとを備える、電気泳動媒体を提供する。ここで、該第二の種類のパーティクルの総帯電量は、該第一の種類のパーティクルの総帯電量の約２分の１から約２倍の間にある。

本発明の本側面は、以下、簡便のために、本発明の「電荷均衡した２種類のパーティクル（ｃｈａｒｇｅ ｂａｌａｎｃｅｄ ｄｕａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ）による電気泳動媒体」ディスプレイと称し得る。電気泳動媒体は、例えば、カプセル封入電気泳動媒体、ポリマー分散型電気泳動媒体またはマイクロセル電気泳動媒体であり得る。懸濁流体は、液体またはガス状であり得る。そのような電荷均衡した２種類のパーティクルによる電気泳動媒体は、１５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、約１ボルト未満の残留電圧を、好ましくは約０．２ボルト未満の残留電圧を示すことが望ましい。

別の側面として、本発明は、懸濁流体と、該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第一の種類の荷電パーティクルと、該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第二の種類の荷電パーティクルで、該第二の種類のパーティクルは、該第一の種類のパーティクルと反対の極性の電荷を有するパーティクルとを備える、電気泳動媒体を提供する。ここで、この電気泳動媒体は、１５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、約１ボルト未満の残留電圧を示す。

本発明の本側面は、以下、簡便のために、本発明の「低残留電圧電気泳動媒体」と称し得る。このような媒体は、１５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、約０．２ボルト未満の残留電圧を示すことが望ましい。

別の側面として、本発明は、連続相に分散した懸濁流体の複数のディスクリートな小滴を備える、電気泳動媒体を提供する。ここで、該小滴は、該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により移動可能な複数の荷電パーティクルをさらに備える。また、該連続相は該小滴の体積抵抗率の約２分の１以下の体積抵抗率を有し、該連続相および該小滴の双方が約１０^１１Ωｃｍ未満の体積抵抗率を有する。本発明の本側面は、以下、本発明の「体積抵抗率均衡電気泳動媒体」と称し得る。また、本側面は、上記に議論した任意のタイプであり得る。このように、例えば、体積抵抗率均衡電気泳動媒体は、小滴を囲むカプセルとカプセルを囲むポリマーバインダとからなるカプセル封入媒体、ポリマー分散型電気泳動媒体、または、マイクロセル電気泳動媒体であり得る。

本発明は、また、電気光学媒体とディスプレイにおいて、特に、電気泳動ディスプレイと媒体において、残留電圧の影響を減らす更なる改善と設計技術を提供する。例えば、本発明は、低ピーク残留電圧の保持や残留電圧の迅速な減衰（要するに、低い残留インパルス）を可能なように、選択あるいは設計された電気泳動ディスプレイを提供する。また、本発明は、残留電圧を抱える能力を減らすために、ドーピング、処理、精製、あるいは、加工された材料を備える電気泳動ディスプレイを提供する。さらに、本発明は、バインダと積層粘着剤を備える電気泳動ディスプレイを提供する。バインダと積層粘着剤は、似たような組成、導電性、あるいは、イオン移動度である。さらに、本発明は、残留電圧を減らすために、少なくとも２つの隣接する構成要素間の界面が処理された電気泳動ディスプレイ、あるいは、残留電圧を減らすために、少なくとも一部に介在層が導入された電気泳動ディスプレイを提供する。本発明のこれらの側面は、以下、まとめて、「材料選択」発明と、称され得る。

さらに、本発明は、残留電圧を減らす目的で、ディスプレイ画素内に導電経路を備える電気泳動ディスプレイを提供する。本発明の本側面は、以下、「導電経路」発明と、称され得る。

さらに、本発明は、２種類の荷電パーティクルを備える電気泳動懸濁液を提供する。各パーティクル種類の総帯電量は残留電圧を減らすために、選択される。本発明の本側面は、以下、「ゼータ電位」発明と、称され得る。

さらに、本発明は、残留電圧を減らすために、懸濁流体に添加剤を備えた電気泳動懸濁液も提供する。本発明の本側面は、以下、「懸濁流体添加剤」発明と、称され得る。

また、本発明は、残留電圧を減らした微小空洞電気泳動ディスプレイ用外側相の材料をも提供する。本発明の本側面は、以下、「微小空洞外側材料」発明と、称され得る。

さらに、本発明は、残留電圧を減らした電気泳動ディスプレイおよび他の電気光学ディスプレイの製造方法、ならびに、残留電圧を測定する手段を備えるディスプレイを提供する。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
少なくとも２つのグレーレベルを表示可能な複数の画素を有する、双安定な電気光学ディスプレイの駆動方法であって、
該ディスプレイの各画素に、該画素の初期グレーレベルと最終グレーレベルによって決定される波形を適用することを包含し、該方法は、
特定の初期グレーレベルから特定の最終グレーレベルへの少なくとも１つの変化に対して、該画素が所定のインターバルより短い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、第一の波形が使われ、該画素が該所定インターバルより長い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、該第一の波形と異なる第二の波形が使われることを特徴とする、方法。
（項目２）
少なくとも１つの変化に対して、それぞれ互いに異なる第一の波形、第二の波形および第三の波形が使われ、
前記画素が第一の所定インターバルより短い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、該第一の波形が使われ、
前記画素が該第一の所定インターバルより長い間であるが、第二の所定インターバルより短い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、該第二の波形が使われ、
前記画素が該第二の所定インターバルより長い間、その初期グレーレベルであり続ける場合、該第三の波形が使われる、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第一の所定インターバルは０．３秒〜３秒の範囲であり、前記第二の所定インターバルは１．５秒〜１５秒の範囲である、項目２に記載の方法。
（項目４）
画素のグレーレベル間で可能な変化のそれぞれに対して、該変化のために使われる前記１つ以上の波形を表すデータを含むルックアップテーブルを格納することと、
各画素の少なくとも初期状態を表す初期状態データを格納することと、
各画素がその初期状態に留まっている期間を表す滞留時間データを格納することと、
該ディスプレイの少なくとも１画素の所望の最終状態を表す入力信号を受け取ることと、
該１画素の該初期状態から該１画素の所望の該最終状態に変換するために必要な波形を表す出力信号であって、該初期状態データ、該滞留時間データおよび該入力信号に依存する出力信号を、該ルックアップテーブルから決定されるように生成することと
を包含する、項目１に記載の方法。
（項目５）
各画素の初期状態に先立つ該各画素の少なくとも１つ前の状態を表すデータを格納することを、さらに包含し、
前記出力信号は、前記１画素の該少なくとも１つ前の状態および該初期状態の双方に依存して生成される、項目４に記載の方法。
（項目６）
前記ディスプレイの少なくとも１画素の温度を表す温度信号を受け取ることと、該温度信号に依存する前記出力信号を生成することとを包含する、項目４に記載の方法。
（項目７）
前記画素の動作時間を表す寿命信号を生成することと、該寿命信号に依存する前記出力信号を生成することとを包含する、項目４に記載の方法。
（項目８）
少なくとも２つのグレーレベルを表示可能な複数の画素を有する、双安定な電気光学ディスプレイを制御するデバイス制御装置であって、
該ディスプレイの少なくとも１画素の所望の最終状態を表す入力信号を受け取る入力手段と、
画素のグレーレベル間の可能なそれぞれの変化に対して、該変化のために使われる波形を表すルックアップテーブルデータを格納するようにアレンジされた格納手段であって、各画素の少なくとも初期状態を表す初期状態データを格納するようにもアレンジされた格納手段と、
該入力信号、該初期状態データおよび該ルックアップテーブルから、該１画素の該初期状態を該所望の最終状態に変化するために必要とされる波形を決定する計算手段と、
該波形を表す出力信号を生成する出力手段と
を備える、制御装置であって、
少なくとも１つの変化に対して、該格納手段は、少なくとも２つの異なる関連した波形と、各画素がその初期状態に留まる期間を表す滞留時間データとを格納することと、該計算手段は、該少なくとも２つの異なる波形のいずれが、該滞留時間に一部依存する変化のために使われるかを決定することを特徴とする、制御装置。
（項目９）
前記格納手段は、各画素の前記初期状態に先立つ各画素の少なくとも１つ前の状態を表す前の状態のデータを格納するようにもアレンジされ、前記計算手段は、前記入力信号、前記初期状態データ、前記滞留時間データ、該前の状態のデータおよび前記ルックアップテーブルに依存する前記波形を決定するようにアレンジされる、項目８に記載の制御装置。
（項目１０）
前記入力手段は、前記ディスプレイの少なくとも１つの画素の温度を表す温度信号を受け取るようにアレンジされ、前記計算手段は、前記入力信号、前記初期状態データ、前記滞留時間データおよび該温度信号に依存する前記波形を決定するようにアレンジされる、項目８に記載の制御装置。
（項目１１）
前記画素の動作時間を表す寿命信号を生成するようにアレンジされた寿命信号生成手段をさらに備え、前記計算手段は、前記入力信号、前記初期状態データ、前記滞留時間データおよび該寿命信号から前記波形を決定する、項目８に記載の制御装置。
（項目１２）
電気光学材料の層と、該電気光学材料の層にわたる任意の方向に所定値よりも大きくない電圧を印加するための電圧供給手段とを備える、電気光学ディスプレイであって、
該電気光学材料は、ゼロより大きく、該所定値の３分の１未満である閾値電圧を有することを特徴とする、ディスプレイ。
（項目１３）
前記電気光学材料は、前記所定値の１５分の１以上３分の１未満である閾値電圧を有する、項目１２に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１４）
前記電気光学材料は、懸濁流体と、該懸濁流体の中に保たれ、該電気光学材料の層にわたる電圧印加によって該懸濁流体を介して移動可能な複数の荷電パーティクルとを備える、パーティクルベースの電気泳動材料を備える、項目１３に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１５）
前記電気泳動材料が、カプセル封入電気泳動材料、ポリマー分散型電気泳動材料またはマイクロセル電気泳動材料である、項目１４に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１６）
前記懸濁流体がガス状である、項目１４に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１７）
電気泳動媒体であって、
懸濁流体と、
該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第一の種類の荷電パーティクルと、
該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第二の種類の荷電パーティクルであって、該第二の種類のパーティクルは、該第一の種類のパーティクルと反対の極性の電荷を有する、第二の種類の荷電パーティクルとを備え、該媒体は、
該第二の種類のパーティクルの総帯電量は、該第一の種類のパーティクルの総帯電量の２分の１から２倍の間にあることを特徴とする、電気泳動媒体。
（項目１８）
前記電気泳動媒体は、カプセル封入電気泳動媒体、ポリマー分散型電気泳動媒体またはマイクロセル電気泳動媒体である、項目１７に記載の電気泳動媒体。
（項目１９）
前記懸濁流体はガス状である、項目１７に記載の電気泳動媒体。
（項目２０）
１５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、１ボルト未満の残留電圧を示す、項目１７に記載の電気泳動媒体。
（項目２１）
１５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、０．２ボルト未満の残留電圧を示す、項目２０に記載の電気泳動媒体。
（項目２２）
電気泳動媒体であって、
懸濁流体と、
該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第一の種類の荷電パーティクルと、
該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第二の種類の荷電パーティクルであって、該第二の種類のパーティクルは、該第一の種類のパーティクルと反対の極性の電荷を有する、第二の種類の荷電パーティクルとを備え、該媒体は、
１５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、残留電圧が１ボルト未満であることを特徴とする、電気泳動媒体。
（項目２３）
１５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、残留電圧が０．２ボルト未満を示すことを特徴とする、項目２２に記載の電気泳動媒体。
（項目２４）
少なくとも２つのグレーレベルを表示可能な複数の画素を有する双安定な電気光学ディスプレイを駆動する方法であって、
該ディスプレイの各画素に、該画素の初期グレーレベルと最終グレーレベルによって決定された波形を適用することを包含し、該方法は、
特定の初期グレーレベルから特定の最終グレーレベルへの少なくとも１つの変化に対して、少なくともそれぞれ互いに異なる第一の波形および第二の波形が利用可能であり、該変化の進行する画素の残留電圧は、該変化の前に決定されることと、該第一の波形または該第二の波形は、該決定された残留電圧に依存する変化に使われることとを特徴とする、方法。
（項目２５）
連続相に分散した懸濁流体の複数のディスクリートな小滴を含む、電気泳動媒体であって、
該小滴は、該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により移動可能な複数の荷電パーティクルをさらに含み、
該媒体は、該連続相が該小滴の体積抵抗率の２分の１以下の体積抵抗率を有することと、該連続相と該小滴の双方が１０ ^１１ Ωｃｍ未満の体積抵抗率を有することとを特徴とする、媒体。

電気泳動媒体における、時間に対する残留電圧の減衰の典型的な曲線を示すグラフである。 カプセル封入電気泳動媒体のコーティング中に、カプセルと周囲の液体との間の接触円を示す模式的な側面図である。 カプセル封入電気泳動媒体のコーティング中に、疎にコーティングされたカプセルに働く力を示す模式的な側面図である。 図３Ａに似ているが、図３Ａに示す力が働いた結果、最終の乾燥カプセル層のカプセル形状を示す模式的な側面図である。 図３Ａに似ているが、密にコーティングされたカプセルに働く力を示す模式的な側面図である。 図３Ｂに似ているが、図４Ａに示す力が働いた結果、最終の乾燥カプセル層のカプセル形状を示す模式的な側面図である。

上述してきたように、本発明は、電気光学ディスプレイおよび媒体の幾つかの異なる改善、ならびに、このようなディスプレイを駆動する波形および制御装置の幾つかの異なる改善を提供する。本発明の様々な側面は、個別に（あるいは、関連するグループで）以下に記載されるが、単一のディスプレイや媒体であっても、本発明の一つのみならぬ側面での使われ得ることは、理解されるべきである。例えば、単一のディスプレイも、本発明の体積抵抗率の均衡の取れた電気泳動媒体を含むこと、および、本媒体を駆動する本発明の波形選択方法を使うことがあり得る。

（残留電圧の決定方法、および、残留電圧を示す電気光学ディスプレイ向けのアドレッシング方法と制御装置）
既に述べてきたように、電気光学ディスプレイの光学的性能に残留電圧は悪影響を及ぼすことを考慮すると、ディスプレイがこのような残留電圧に影響を受けやすいとき、残留電圧の影響を最小化するアドレッシング方法を用いることが、典型的には必要であり、あるいは、典型的には望ましい。

電気光学ディスプレイの所定の画素に対し、残留電圧の状態は、「像履歴」に非常に影響を受けやすい。すなわち、以前に印加された電界は、このように、用いられた波形、電界強度、および、連続する像更新の間に経過した時間などのパラメータによって影響を受ける。

前述した第２００３／０１３７５２１号および２００３年５月２３日に出願した米国特許出願番号第１０／２４９，９７３号（国際特許出願第ＷＯ０３／１０７３１５号も参照）に記載されたアドレッシング方法の一つの有効な分類のものは、前の像データの知識を使う。ルックアップテーブルが用いられる。例えば、黒色画素が白色にスイッチされるための波形は、黒色画素が前に白色であったか、前に灰色であったかによって、異なり得る。（灰色からの変化は、おそらく、残留電圧の異なる量によって形成されるであろう異なる波形である。）実際には、このような「ｎ前の状態（ｐｒｉｏｒ ｎ−ｓｔａｔｅ）のルックアップテーブル」が残留電圧に起因するゴーストを減らす傾向があることが分かってきた。

しかしながら、このアプローチにも、不利な点が幾つかある。第一に、前の光学状態を追跡している間、用いられるアルゴリズムは、それぞれの像変化（光学状態の変化）間の経過時間を考慮しない場合がある。そして、その結果として、ルックアップテーブルに選ばれる値は、例えば、毎秒平均１回の更新であるなど、使用モデルを考慮して、選択されなければならない。第二に、この方法は追加メモリを必要とする。また、高精度を達成するため、ルックアップテーブルのサイズを大きくしなければならないし、ｎが２から３へと増えるに従って、メモリ量を更に大きくすることが要求される。上述の適用で述べたように、場合によって、非常に大きなルックアップテーブルが必要とされるので、一部の場合では、携帯デバイスに適応させるには困難を伴い得る。

本発明の波形選択方法に従うと、代替的アプローチが、ここに提案される。それは、各画素の残留電圧が最初に決定され（あるいは、残留電圧に関連することで知られる様々なパラメータを利用して、推定され）、その後、２つ以上の波形のうちの１つが、決定または推定される残留電圧に少なくとも一部は基づいて、選択される。このような波形選択方法は、既知あるいは測定によるディスプレイ特性に基づく残留電圧の推定または予測に、幾つかの可能なアプローチとして、利用され得る。波形選択方法は、残留電圧の直接測定にも、関与し得る。

完全な方法において、各画素の完全な更新履歴には、印加電圧と像更新の間における経過時間の双方を含み得る。減衰モデルは、各前の更新時から残っている残留電圧を予測するために使われる。変化が考慮される前、十分長い時間（典型的には、約１０分）起こる更新は、無視され、その履歴は消され得る。なぜなら、残留電圧レベルへの寄与は、本質的にゼロに減らされるからである。画素の残留電圧は、それぞれの前の関連する更新から残留電圧の集合体として、モデル化され得る。

実用的には、より少ないメモリを要する好ましいアプローチは、各画素に対し、単一の残留電圧値とタイムスタンプを追跡することである。各像の更新前に、各画素の残留電圧はディスプレイの減衰関数により決定された量によって減少し、その画素のタイムスタンプは更新される。各更新の後、残留電圧の値は実際に使われている波形に基づく量によって増減され、タイムスタンプは更新される。このようにして、残留電圧は全期間にわたって追跡されるが、２つのデータ値のみが、１画素当たりに格納されなくてはならない。

減衰関数および変化関数は、任意の適切な様式で計算され得る。例えば、アナログ論理デバイスを介し、公式とデータパラメータに基づく論理計算によって、あるいは、ディスプレイアプリケーション用に適したグラデーションをともなうルックアップテーブルによって計算され得る。格納された残留電圧とタイムスタンプとの値の実際の更新は、例えば、双方の計算結果を組み合わせるシングルステップなど、任意の適切な様式で、起こり得る。像の更新に使われる波形が、長時間（例えば、３００〜１０００ミリ秒）にわたる連続パルスを含むのであれば、像の更新それ自体の間のインターバルに、残留電圧および／またはタイムスタンプの値を更新するにあたって有利であり得る。

所定のディスプレイにおける減衰関数は、そのディスプレイの材料、製造方法、システム設計の特徴など多数の要因に非常に敏感である。そのため、電気光学ディスプレイが異なれば、減衰関数や関数のパラメータを変化させることが必要である。実用的には、電気光学媒体およびディスプレイは複雑なので、印加電圧を連続的に与えたときの残留電圧の応答および減衰について、実験的にディスプレイシステムを測定し、その結果から、ルックアップテーブルを作成すること、あるいは、データに関数を合わすことが最も有効であることが分かってきた。製造プロセスにおいて、例えば、新たな材料セットに切り換えやバッチ変更の際に、この測定ステップを定期的に繰り返すことは、有益であり得る。また、ディスプレイ組み立て後に、各ディスプレイに対する減衰関数を個別に特性調査すること、および、ディスプレイ制御装置において、その結果得られたパラメータを記録することも有益であり得る。

所定のディスプレイにおける残留電圧減衰および応答関数は、温度や湿度のレベルのような環境要因によって影響を受け得る。センサまたはユーザによって選択可能な入力値が、これら要因を追跡するために、ディスプレイ（あるいはディスプレイを含むデバイス）に追加され得る。このように、これらの環境パラメータを見込んだ残留応答および減衰関数またはルックアップテーブルを使うことは有利となり得る。また、ディスプレイが更新されたかどうかに関わらず、残留電圧の値を周期的に（例えば、３０〜３００秒ごとに）更新して、格納された値が、温度や湿度などの環境変化を見込み、正確さを保つことも有利となり得る。

ディスプレイの画素が小さな場合、１つの画素の全残留電圧は、その近傍の画素の残留電圧によって大きな影響を受け得る。したがって、残留電圧を更新する関数は、外側の電界の影響を見込むように使われ得るか、あるいは、事前または事後処理アルゴリズムは、このような影響を見込んで導入され得る。この場合も、各画素において、その直近の画素の残留電圧の値に応答して、残留電圧の値を定期的に更新すること、および、これによって、現在の残留電圧の値を適切に正確な推定を行うことは、有利であり得る。

前述の議論は、システム入力と特性に基づいて、残留電圧を推定するための方法に焦点を絞ってきた。代替的なアプローチは、残留電圧の直接測定である。電気泳動ディスプレイの状態のセンシング技術は、米国特許第６，５１２，３５４号に記載されている。類似の技術も、他の電気光学ディスプレイの残留電圧のセンシングに用いられ得る。前述の第２００３／０１３７５２１号は、残留電圧を測定するためのコンパレータの使用について、特定的に記載している。残留電圧の直接測定は、像の更新ごとに、あるいは、周期的に、上述のデータ値を更新し、修正することで達成され得る。

推定方法と直接測定方法とは、一緒に使われ得る。例えば、推定方法がそれぞれの像更新時に用いられ得るが、残留電圧の値は、実際の測定に基づいて周期的に更新され得る。なぜなら、残留電圧の応答および減衰速度は、ディスプレイの作動寿命（数年の期間であり得る）とともに変化し得るので、ディスプレイ制御装置ソフトウェアにとって、こうした変化を追跡し、適応するアルゴリズム（例えば、現状のデータに基づいて、予測パラメータを更新するベースのアルゴリズム（Ｂａｙｅｓｉａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）など）を用いることは、有利であり得る。

同様に、各画素に対して推定方法が使われ、残留電圧の値は、１つ以上のテスト画素によって、直接センシングされ得る。そして、残りの画素に対する残留電圧の値は、テスト画素に対する推定残留電圧と測定残留電圧との差に少なくとも一部基づいて、調整される。テスト画素は、ディスプレイの観察者から見える画素であることも、見えない画素であることもあり得る。

少なくとも、幾つかの場合において、ディスプレイの残留電圧の特性は、ディスプレイの１つ以上の特定の層（例えば、粘着剤層）の電気的性質に非常に敏感であり得る。したがって、残留電圧を推定または測定する後述のアプローチは変更され得る。これは、残留電圧に大きな影響を与える特定の層（例えば、粘着剤層）の電気的特性を推定または測定するため、および、画素の残留値のために、アルゴリズムを適切に変更するためである。センサをディスプレイの特定の層のプロービングに使うこと、および、センサが見える画素と関連する材料をプロービングすること、または、プロービングしないことがあり得る。さらに、関連する層の材料の物理的サンプルが、センサの一部として、ディスプレイの外部で提供され得る。そのセンサの一部は、その時間に対する応答と変化を直接測定するために、その材料を組み込んでいる。

（波形とアドレッシング方法を認識する残留電圧）
本発明の波形選択方法に従って、上述の方法または上述以外の適切な方法で、残留電圧（または代理変数）の推定または測定すると、推定または測定された現在の残留電圧または代理変数の少なくとも一部に基づいて、アドレッシング方法が選択される。アドレッシング方法は、特定画素の残留電圧、その画素と周辺画素の残留電圧、あるいは、１画素とその直近の画素より大きなディスプレイの全体または部分にわたる残留電圧の全体に基づいて、選ばれ得る。

様々な方法が標準波形（すなわち、残留電圧が気付かない波形）を、特定の画素または特定の画素グループの残留電圧を見込むために、変更するために使われ得る。例えば、画素によって体験される実効波形が元々の所望の波形であるように、残留電圧は所望の波形から引かれ、減少した電圧が印加され得る。代替的に、倍率または他の変形が波形に適用され得る。代替的に、波形における電圧レベルが不変のままで維持され得るが、その継続時間が調整され得る。例えば、標準波形は１０Ｖで５０ｍｓのパルスが必要としても、画素が２Ｖの残留電圧を有すると、その代わりに、パルスは、１０Ｖで４０ｍｓ、８Ｖで５０ｍｓ、８．９４Ｖで４４．７ｍｓあるいは、０Ｖで１０ｍｓの中間での休止をともなった１０Ｖで２０ｍｓの２つのパルスになり得る（単純化のために、これらの例は２Ｖの残留電圧の減衰速度を考慮に入れていないが、初期値の２Ｖからの残留インパルスの予期される落ち込みに見合うよう、より正確に調整され得る）。これらの波形は、正味のインパルスが完全に一定であることが必ずしも理想的でないという事実を組み込んで調整され得る。なぜなら、電気光学媒体は小さな閾値を有することも、あるいは、波形において、パルス電圧または継続時間に対するその光学的応答が非対称となることも、あり得るからである。

このような様式の波形調整の直接計算は、ディスプレイ制御装置にかなりの処理量を課すことになり得る。こうした処理量を減らすために、制御装置はその代わりに、それぞれが残留電圧の値の範囲と関連する一連の選択肢から、アドレッシング波形、アルゴリズム、公式あるいはルックアップテーブルを選び得る。このようにして、本発明の波形選択方法は、２以上の本質的に同等な波形（波形が完了した後の画素の最終光学状態が、実質的に異ならない波形）からの選択に拡がる。これは、画素内で凝集した残留電圧の変化を最小とするため（すなわち、非常に低い残留電圧の波形を与えるため）である。最適波形は、電気光学媒体の減衰速度のモデル化によって、あるいは、直接の実験および波形の調整と最適化プロセスによって、決定され得る。本発明の波形選択方法は、同等あるいは最小でない残留電圧を生成する本質的に同等な波形から選択すること、任意の画素の正味の残留電圧をゼロの近くに持ってくる波形を選ぶことにも拡がる。このような波形は「オフセット残留電圧波形」と呼ばれ得る。

前述のＷＯ２００４／０９０８５７号およびＰＣＴ／ＵＳ２００４／２１０００号に記載したように、個々の変化で使われる波形がＤＣ均衡（全体の駆動スキームがＤＣ均衡しているのと対照的に）された波形である駆動スキームを用いることが可能であり、しばしば望ましい。他の場合において、たとえ全体の波形がＤＣ均衡されていなくとも、波形の特定部分はＤＣ均衡され得る。例えば、シェークアップパルス（ｓｈａｋｅ−ｕｐ ｐｕｌｓｅ）、ブランキングパルス（ｂｌａｎｋｉｎｇ ｐｕｌｓｅ）（以下参照）、および、多数のレール安定化（ｒａｉｌ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）アドレッシング方法である。このようなＤＣ均衡波形シークエンスの間、シークエンスの一部で画素をその両極端の光学状態（以下、簡便のために、黒色と白色とする）に導かれる画素を巻き添えにするのであるが、制御装置はどちらの方向に最初にスイッチすべきか、白色へ、または、黒色へかを選択し得る。一方の極端な光学状態へのスイッチに引き続き、他方の極端な光学状態へのスイッチが行われるとき、第二のスイッチは、通常、残留電圧に対して、より大きな影響を及ぼす。なぜなら、それは単に、時間的に遅れて起こり、残留電圧の影響が時間とともに減衰するからである。このように、ＤＣ均衡された波形のシークエンスにおいて、最初に黒色に向かうスイッチをするか、白色に向かうスイッチをするかの選択は、任意の画素に対しての残留電圧が少し増加したか、少し減少したかによって決定され得る。これが、本発明のオフセット残留電圧波形の別の例である。

駆動スキームにおいては、周期的（典型的には、毎１０分か毎１０分程度、または、像更新ごと）に両極端な光学状態に画素を導くブランキングパルスを必要とするものも幾つかある。例えば、前述の第２００３／０１３７５２１号参照。例えば、ブランキングパルスはディスプレイを全白色から全黒色に、あるいは、全黒色から全白色にスイッチし得る。本発明の波形選択方法に従うと、これら二者択一は、残留電圧を減らし、それによって、知覚されるゴーストを減らすことができるようにされる。代替的に、ディスプレイの画素が全体として有する残留電圧が正であるか負であるかを決定すると、像の更新時間を増やすことなく、適切なブランキングシークエンス（黒色／白色または白色／黒色）を選択することで、ディスプレイの全残留電圧は減らされ得る。バリエーションとして、どちらの光学レール（極端な光学状態）を最初にヒットするかの決定は、凝集した残留電圧に基づくのではなく、いずれかの方向に高い残留電圧を有する画素の数に基づく。より一般的に言えば、目的のアプリケーションを使うユーザの好みにおいて、残留電圧によるディスプレイの異常など目障りな影響を最小限にするために、媒体がどちらのレールに最初に導かれるのが良いかという任意の適切なアルゴリズムを決定するために使われ得る。

必要に応じて、残留電圧が一方向または両方向の極端であるとき、追加のブランキングシーケンス（白色−黒色−白色または白色−黒色−白色−黒色）の導入を、アルゴリズムは備え得る。各画素のブランキングパルスの電圧レベルは、その継続時間によって変更され得ることは明らかである。

本発明による波形選択方法は、さらに、電気光学媒体が既に極端な光学状態にある（すなわち、光学レールにある）間、電圧パルスの期間を延長することにまで、幅が拡がる。それゆえ、光学的変化の乱れなく、残留電圧を増減できる。このような電圧パルス延長の機会は、画素が極端な光学状態に運ばれた場合、毎回存在する。上述のブランキングパルスは、一例である。したがって、波形選択方法は、ブランキングパルス継続時間（または電圧）が画素ごとの方式によって変化することに備える。各画素の計算に基づいて、パルスをいずれかの方向に延長することで、正味の残留電圧構成要素が適用され、こうして、その画素に対する全残留電圧は減少または消去され得る。こうして、ブランキングパルスは、ディスプレイの全ての画素にわたって、明白な光学的影響を与えることなく、残留電圧を減らすために使われ得る。実用面では、パルスが延長された度合いは量子化され得る。すなわち、画素は残留電圧の範囲に基づくカテゴリに分類され、各カテゴリ内の全ての画素に、その同じ調整が適用され得る。

いわゆる「レール安定化」駆動スキームは、（前述の第２００３／０１３７５２１号、第ＷＯ２００４／０９０８５７号および第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／２１０００号で）既知であり、これは、任意の画素が光学レールに触れることなく、限られた数の変化のみを受けることを可能とし、こうして、頻繁なベースで、各画素がその極端な光学状態の一つにスイッチされることに備えるものである。例えば、画素が一つのグレーレベルから他のグレーレベルに変化するため、画素は最初に暗状態または白色状態に（おそらく、延長された期間）スイッチされ得、次いで、引き続きパルスが印加されて、所望のグレーレベルに到達する。画素が極端な光学状態に向けてアドレッシングされる期間が長いために、このような変化は、正または負の残留電圧を生成しやすい。本発明の波形選択方法に従うと、画素の残留電圧は、光学レールを使って変化させることで最小化され得る。スイッチの方向によって生成された残留電圧は、変化の直前に画素によって運ばれた残留電圧と正負が逆になる傾向がある。

レール安定化駆動スキームを使う一つの理由は、残留電圧の光学的影響を緩和することである。画素ごとの残留電圧レベルの測定予測は、上述のように、このようなレール安定化駆動スキームを使う必要性を減らし得る。ハイブリッドなアプローチは、残留電圧がかなり高い場合の画素に対しては、レール安定化方法を使うこと、しかし、残留電圧が低く、像に影響を与えそうにない場合は、所望の状態に直接スイッチすること（直接インパルス方法）である。

残留電圧を減らす他のアプローチは、残留電圧が極端な（すなわち、ある所定値を超す大きさを有する）画素を特定すること、そして、一般的な像の更新の前に、このような画素にその残留電圧を減らすためにオフセット電圧を印加すること、あるいは、ディスプレイ全体にわたる残留電圧レベルを事前に条件付けすることである。このような事前の条件付けは、レール安定化期間を短縮可能とし、認識される像更新時間の高速化を達成し得る。オフセット電圧が小さく、持続する時間にわたって印加された場合、あるいは、オフセット電圧が、パーティクルをレールから引き戻すより、レール安定化期間の延長に利く傾向の場合、残留電圧の減少は、目に見えるほど気になる影響なしに、達成され得る。

上述の議論は、正味の残留電圧を追跡し、かつ、残留電圧の減少に応じる適切なアルゴリズムを選択することに、焦点を当ててきた。画素またはディスプレイの像履歴の別のパラメータは、正味のＤＣ不均衡である。像技術に関する当業者にとって、上述の方法のほとんどは、任意の残留電圧の調整と組み合わせて、あるいは、単独で、ＤＣ不均衡を追跡し、修正するように変更され得ることは明らかである。例えば、上述のアプローチで、どちらの光学レールを最初に選択するか、また、どの事前条件付けがふさわしいかを決定するとき、ＤＣ不均衡が使われ得る。例えば、さらに、残留電圧が波形の変更で減少され得る場合においてでも、画素が既にＤＣ不均衡であって、残留電圧の調整後に不均衡が増大するとすれば、駆動スキームは、この修正を省略し得る。同様に、正味のＤＣ均衡を達成するためのディスプレイの任意の条件付け、あるいは、波形の任意の調整は、各画素にわたる残留電圧を推定するとき、許容される。

このように、本発明の波形選択方法は、残留電圧を示すのが可能な電気光学ディスプレイ用のアドレッシング方法として、一般化され得る。ここで、残留電圧に対応するデータ値は決定され、残留電圧の値に少なくともその一部は基づいて、アドレッシング波形は選択される。このような方法において、時間と残留電圧の値、あるいは、それぞれを表すデータは、典型的には追跡され得る。しかしながら、電気泳動ディスプレイおよび別の電気光学ディスプレイ用のアドレッシング波形は、時間と残留電圧の値を暗黙に、あるいは、近似に考慮し得ることは、理解されるべきである。例えば、前述の第２００３／０１３７５２１号、第ＷＯ２００４／０９０８５７号および第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／２１０００号、ならびに、上記に記載されたいわゆる「ｎ前の状態」アドレッシング方法論は、時間を追跡しないことがあるが、前の画素の光学状態の履歴は追跡する。これは、駆動スキームの設計者が、典型的な使用モデルや像更新間の通常の経過時間に関する知識を持っていれば、時間の代用（ｐｒｏｘｙ）となり得る。したがって、このような方法は、残留電圧を減らし、ゴースト挙動の改善を示す傾向があることが、今では認識されている。

このような方法が今まで使われてきた実際的な理由の一つは、多くの電気光学ディスプレイのディスプレイ制御装置は、像更新間の経過時間を追跡するクロック情報へのアクセスを有しないからである。なぜなら、おそらく、このような経過時間データは、双安定なディスプレイにおいて、最も有効であり、かつ、双安定なディスプレイは今まで、ほとんど市販されてこなかったからである。本発明の波形選択方法の好ましい一形式として、制御装置はクロック、または、これと同等の時間メカニズムを含む。代替的に、制御装置は、経過時間の値を生成し、制御装置にこの情報を提供する外部情報源（例えば、ディスプレイを出力デバイスとして用いるデバイス）と、論理交信中であり得る。例えば、デバイスは、ディスプレイ制御装置への関数呼び出しと一緒に、あるいは、それぞれの新たな像データのセットと一緒に、時間情報を提供し得る。このような時間情報は量子化（例えば、直後、０．５秒、１秒、２秒、１０秒、３０秒、６０秒、６０秒超）され得る。その結果、データの帯域幅を減らしながら、それでもなお、有用な情報を提供する。特に、量子化された時間の帯域が、残留電圧の実質的に指数関数的な減衰に対応するように選ばれたときにおいては、有用な情報を提供する。

一般的に、制御装置にとって、各画素に対する経過時間データを受け取ることは最も有益である。なぜなら、幾つかの画素は、更新中に変化しないこともあるからである。しかしながら、１セットの画素における最近の像更新、最近のブランキングパルス、あるいは、最近の更新からの経過時間に対応するデータを受け取ることは、それでも有益である。さらに、制御装置はディスプレイの有望な更新頻度を示すデータを、例えば、ユーザが現在テキスト入力していることを示すフラグを受け取り得る。テキストでは、ディスプレイ全体またはディスプレイの限られた領域において、速く連続的に更新を多く必要とし得る。

残留電圧の大雑把な補正の別の形式として、本発明による滞留時間波形選択方法が用いられる。この方法は、像変化を実行するため、多数の波形からの選択を提供する。ここで、多数の波形からの選択は、少なくとも一部は、初期グレー状態における関連画素の滞留時間、あるいは、この滞留時間の何らかの代理に基づいている。多数の波形からこのように時間依存した選択を行うことは、時間とともに残留電圧が減衰することを、暗黙に考慮に入れている。これは、たとえ、残留電圧が明確に追跡、推測または測定されることがなくてでもである。

例えば、本発明の特定の滞留時間選択方法は、全部で１６のエントリのある論理変化表に基づく駆動スキームを使う４つのグレーレベルを有するディスプレイの制御装置に適用され得る。各エントリは、１つのグレーレベル（０、１、２、３）から他のグレーレベル（０、１、２、３）への変化に対応する。エントリの選択は、所望の変化における初期と最終のグレーレベルの知識に基づいて行われる。各エントリにおいて、３つの波形が考えられる。制御装置は、前の像が更新されて１秒以内に像変化が生じる場合、第一の波形を選択し、前の像が更新されて１秒から５秒の間に像変化が生じる場合、第二の波形を選択し、そして、前の像が更新されて５秒を超えてから像変化が生じる場合、第三の波形を選択する。

滞留時間波形選択方法において、波形はルックアップテーブルによって表されること（上述のように）、環境条件の変化に対応するように変更され（あるいは、サブテーブルに分けられ）ること、および、ディスプレイ製造中に個々のディスプレイの特定のパラメータを含むように部分的または全体的に設定されることがあり得る。端的に言えば、この方法で使われる波形は、前述の第２００３／０１３７５２１号、第ＷＯ２００４／０９０８５７号および第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／２１０００号及び上記に記載された任意の選択的な構成要素やバリエーションを含み得る。

上述してきたことから、本発明による滞留時間の波形選択方法においては、残留電圧が明確に追跡されなくても、また、経過時間がディスプレイが更新されてからの経過時間に基づき、特定の画素が更新されてからの経過時間に基づかないことがあっても、滞留時間の波形選択方法は、残留電圧と画素更新経過時間の双方に、暗黙に近づき、それゆえ、従来技術の駆動スキームに比べ、ゴースト挙動は改善されることが、理解される。

（材料の選択）
既に述べたように、電気光学ディスプレイに用いる材料の選択は、残留電圧に大きな影響を与え得る。このようなディスプレイにおいては、残留電圧は、作動中において存在するので、このようなディスプレイの電気光学的性能に大きな影響を与え得る。

また、上記で議論してきたように、ある種の材料は、電気光学ディスプレイに用いた場合、残留電圧に寄与するＩ型の分極を示す。この分極は、構成材料の少なくとも１つを介して移動するイオンの移動度と濃度に、しばしば依存すると、考えられている。（しかし、本発明はこの考え方に決して囚われない）。

残留電圧の減衰速度は、材料が提案されたディスプレイにあるのと同じ界面と接するテストセルを準備することで、任意の材料において測定され得る。例えば、テストセルはＩＴＯ基板の上にコーティングされた積層粘着剤の厚さを制御して、準備され、電界がその積層粘着剤／ＩＴＯ界面にわたって印加される。残留電圧のピーク値と減衰は、次いで、電荷回路を開き、高インピーダンス電圧計で画素にわたる電圧をモニターして、測定された。

積層粘着剤のイオン移動度が高いものほど、残留電圧の減衰速度は速いことが分かってきた。積層粘着剤の体積抵抗率は約１０^１１Ωｃｍ未満であることが好ましい。

以前のＥ Ｉｎｋの特許出願、例えば、前述の第２００３／００１１８６７号および第２００３／００２５８５５号、ならびに、米国出願第１０／７０８，１２１号（２００４年２月１０日出願）は、抵抗率を制御した積層粘着剤、あるいは、異質性または異方性であって導電性ある積層粘着剤について、例えば、Ｚ軸粘着剤について記載している。このような粘着剤は、残留電圧を減らすという更なるメリットを提供し得る。

積層粘着剤は、また、ＩＩ型の分極を示し得る。テストセルにおいて、粘着剤の厚みを増すと、残留電圧が高くなることが分かってきた。界面での分極は、膜厚とは無関係であるはずなので、この結果は、内部電荷の分極サイトの存在、ＩＩ型の分極効果を示唆する。したがって、封入電気泳動ディスプレイにおいて、粘着剤の厚さ、そのカプセルの周りの形状を選択する場合、注意しなければならない。同じテスト積層粘着剤を加熱し、疑わしい不純物や結晶領域を追い出した。その後、残留電圧の減少が見られた。

Ｉ型分極は、材料で界面の存在するところであれば、ディスプレイのどこにおいても起こり得る。積層粘着剤とバインダに同じ材料を使う（つまり、カプセルの周りに使われ、密着層の中にカプセルを形成する材料、これらについては前述のＥ ＩｎｋとＭＩＴによる特許および特許出願の多くに記載されている）と、界面が除去され、残留電圧を低減されることが分かってきた。したがって、本発明は、微小空洞バインダと積層粘着剤とを備える電気泳動ディスプレイを提供する。ここで、これらの材料は、組成が同一または類似、あるいは、導電性またはイオン移動度が電気的等価のいずれかである。材料がその組成において異なる場合もあるが、界面の両面にイオン移動度が実質的に同一であることを達成できる導電性の低い材料をドープすることが望ましい。

ある種の界面におけるＩ型分極は、表面粗さによって影響を受け得る。平坦化あるいはある種の界面の表面模様（ｔｅｘｔｕｒｅ）導入によって、界面の両面に材料の相互浸透度を提供することは、利点をもたらし得る。これら技術も、特定の界面において分極を増減する結果になり得る。その増減いずれもが、考えている特定のディスプレイに依存して、メリットとなり得る。例えば、分極が一箇所で増加し、この分極がディスプレイの他の場所の分極をオフセットする場合、電気光学媒体にわたって、残留電圧低減の原因となり得る。典型的には、界面が、電気光学媒体と強く結びついた残留電圧の原因となるのであれば、界面における分極度合いを低減し、その減衰速度を低下することは、望ましい。

界面におけるＩ型分極は、表面清浄度によっても、影響を受ける場合があり得る。コーティングと積層の前に基板を清浄にすることが、一貫した電気的挙動を達成するために、望ましい。

（電気泳動層内の導電経路）
微小空洞電気泳動ディスプレイにおいては、電気泳動内側相（懸濁流体および荷電パーティクル）に電気的に平行であるセル壁（この語は本明細書で使う場合、カプセル封入ディスプレイのカプセル壁を含む）が存在する。荷電イオンの形の電流は、内側相またはセル壁を介して流れ得る。セル壁は、ゼラチンのようなポリマーまたは他の任意の適合する材料であり得る。セル壁は、典型的には、上述のように、さらにバインダによって囲まれている。したがって、電流の中には、電気泳動内側相を介さずに、バインダまたはセル壁を介してディスプレイの電極間を流れる電流もあり得る。このような電流は、ディスプレイまたはその画素の電気光学状態の変化に寄与することはない。

前述のＥ ＩｎｋおよびＭＩＴの特許および特許出願に記載された好ましい電気光学ディスプレイは、セル壁とバインダの導電性は、内側相の導電性より、典型的には少し高い。残留電圧の緩和は、このように、一部は、バインダとセル壁を介して生じ得る。

電気泳動媒体に電界印加中に、荷電パーティクルは、ディスプレイの２つの電極に向かって動く。前面電極（観察者が一般にディスプレイを見るときに介する電極）近傍の荷電パーティクルがある期間にわたってクラスター化する場合、対応する電子または逆に荷電されたイオンは、それに反応して、セル壁および／またはバインダを介して流れ得る。このようにして形成された荷電領域は、それに引き続く像更新に影響する残留電圧を形成し得る。その結果、セル壁とバインダの導電性とイオン移動度は重要であるし、また、それらの形態も重要である。

特定のセル／バインダ形態の残留電圧は、積層粘着剤に対して記載した方法と同様の方法で、測定され得る。本発明の体積抵抗率の均衡した電気泳動媒体の側面に従うと、バインダとセル壁は、電気泳動内部相の体積抵抗率の少なくとも２倍未満の体積抵抗率を有し、バインダとセル壁の双方が約１０^１１Ωｃｍ未満の体積抵抗率を有することが好ましい。より一般的には、電気泳動媒体が連続層（ポリマー分散型媒体の単一連続相、封入電気泳動媒体のセル壁とバインダの組合せ、あるいは、マイクロセル電気泳動媒体のセル壁のみの形式を有し得る）内に分散した懸濁流体の複数のディスクリートな小滴を備え、これらの小滴が、懸濁流体の中に保たれた複数の荷電パーティクルを備え、電気泳動媒体に電界を印加すると懸濁流体を介して移動可能であるとき、連続相は体積抵抗率が小滴の体積抵抗率の約１／２より大きくないこと、そして、連続相および小滴の双方が約１０^１１Ωｃｍ未満の体積抵抗率を有することが好ましい。好ましい実施形態においては、バインダとセル壁は、電気泳動媒体の体積百分率で約５％〜約２０％の間を占め（その残部が電気泳動内側相となる）、バインダはカプセル壁の間に均等に分配される。

（ゼータ電位の考慮、および、電荷均衡した２種類のパーティクル電気泳動媒体）
前述のＥ ＩｎｋとＭＩＴによる特許および特許出願の多くに記載された電気泳動媒体の好ましいタイプは、いわゆる「逆極性に帯電した二種のパーティクル」による媒体である。ここで、電気泳動内部相は、逆極性の電荷を有する２種類の異なるパーティクルを含む（例えば、前述の第２００２／０１７１９１０号に記載の様々なタイプの電気泳動媒体の議論を参照）。各パーティクルの帯電量は、例えば、前述の第２００２／０１８５３７８号および２００４年１０月７日に出願した同時係属出願番号第１０／７１１，８２９号（これに対応するＰＣＴ／ＵＳ２００４／３３１８８号も参照）に記載された表面変形によって、制御され得る。それぞれの微小空洞内のパーティクル数は、マイクロセルへの封入または埋め込み前に、電気泳動内側相に提供されるパーティクルの総量を選択することによって、予測可能な方法で、制御され得る。パーティクル当たりの平均帯電量に、微小空洞当たりの平均パーティクル数を乗じることで、微小空洞内のパーティクルの各種類ごとに総帯電量を推定することが可能となる。

逆極性に帯電した複数種類のパーティクルの総帯電量がほぼ均衡していない場合、特に大きな分極が、分極化した微小空洞で形成され、これにともなって、対応する大きく、ゆっくり減衰する分極が連続相の材料で生じることが分かってきた。複数種類のパーティクルの正味の総帯電量を変化させることで、電界が同じ符号の残留電圧を残す体制（逆方向への引き続き起こる更新が遅れるように）、つまり、残留電圧がほとんど生じない体制と、電界が逆符号の残留電圧を残す体制（逆方向への引き続き起こる更新が促進されるように）との間で、封入電気泳動ディスプレイを変化させることが可能である。

本発明の電荷均衡した二種のパーティクルの側面に従うと、１種類の電気泳動パーティクルが、他種類のパーティクルの総帯電量の約２倍を超えないことが好ましい。また、本発明の低残留電圧の電気泳動媒体の側面に従うと、逆極性に帯電した二種のパーティクルによる電気泳動ディスプレイにおいて、パーティクル帯電量、パーティクル質量、パーティクル移動度は、ディスプレイが「低残留電圧挙動」を示すように選択されることが好ましい。本明細書では、「低残留電圧挙動」とは、１５Ｖで３００ミリ秒の方形波ＤＣアドレッシングパルスを印加して、ちょうど１秒後に、約１Ｖ未満（望ましくは、約０．２Ｖ未満）の測定残留電圧を有するものと定義される。

逆極性に帯電した二種のパーティクルによる電気泳動内部相における電荷均衡を評価するためには、各パーティクルにおける帯電量をその質量に相対的な分析（なぜなら、質量は製造時に容易に測定され得るから）することは有効である。帯電量対質量の比は、以下の関係
ｑ／Ｍはζ／ｄ^２ に比例 （１）
ここで、
ｑ＝パーティクル帯電量、
Ｍ＝質量、
ζ＝ゼータ電位（ｍＶ）、
ｄ＝パーティクル直径
を用いて、推定され得ると考えられているが、本発明は決して、この考え方に決して拘束されない。

電気泳動内部相の正味の総帯電量は、パーティクル帯電量、パーティクル質量、パーティクル直径、および、ゼータ電位を注意深く同時に最適化して、望ましくは制御されるべきである。

低残留電圧挙動を示す実質的に電荷均衡した電気泳動媒体において（先に定義してある）、このような挙動は、典型的には、以下のいずれかが生じたときに終わり得る。（ａ）いずれの種類のパーティクルも平均帯電量が、約２０％から１００％変化する。（ｂ）１種類のパーティクルの相対質量が、約５０％から３００％変化する。（ｃ）１種類のパーティクルの平均直径が、約３０％から２００％変化する。（ｄ）１種類のパーティクルの平均移動度が、約２０％から１００％変化する。

（懸濁流体の添加剤）
電気泳動媒体の懸濁流体に界面活性剤を添加すると、残留電圧を減らし得ることが知られている。例えば、単一画素ディスプレイが、全く同じ２種類のパーティクルが逆極性に帯電した電気泳動媒体を用いた場合、但し、これに懸濁液の１つとしてソルビタントリオレート（ｓｏｒｂｉｔａｎ ｔｒｉｏｌｅａｔｅ）（Ｓｐａｎ ８０として市販）を添加して用いた場合、残留電圧が減少することが示された。

界面活性剤は、２種類の電気泳動パーティクルの相対的帯電量の均衡を変化させると、考えられているが、本発明においては、この考え方に決して囚われない。さらに、電気泳動内側相の帯電量緩和速度を変更すると、ＩＩＩ型分極を減らし、対応する外側相の緩和速度との均衡をよりよく保つことができると、考えられている。

このように、本発明は（上記に定義した）低残留電圧挙動を示す電気泳動ディスプレイを提供する。この挙動は、電気泳動内側相における界面活性剤または帯電制御剤の濃度が、約３０％から２００％変化された場合に、停止する。

（微小空洞電気泳動ディスプレイの外側相用の材料）
所望の残留電圧緩和速度を得るために、微小空洞電気泳動ディスプレイ用に外側相の材料を選択すること、あるいは、このような材料を混合、ドープまたは条件付けすることは可能である。上述のように、内側相の緩和速度は、電気泳動パーティクルの選択、および、界面活性剤や荷電制御剤の濃度を含む様々な要因によって影響を受け得る。本発明の一側面は、外側相の材料と内側相の材料とが、（ファクター２内で）緩和速度において、均衡される状況を提供する。

本発明の本側面は（上記に定義した）低残留電圧挙動を示す電気泳動ディスプレイを提供する。この挙動は、外側相の導電性が、約３０％から２００％変化された場合に、停止する。

典型的な封入電気泳動ディスプレイにおいて、重要な外側相材料は、ゼラチンカプセル壁である。壁の導電性は、湿度によって、非常に影響を受ける。好ましい実施形態において、電気泳動ディスプレイは、水分を含み、作動環境の相対湿度（ＲＨ）の変化に対する耐性を有する。さらに好ましい実施形態においては、（ディスプレイを均衡状態に達するまで制御された湿度環境に設置すること、および／または、制御された湿度環境でディスプレイを製造することによって）最終的なディスプレイで、電気泳動層が、２０％ＲＨと５５％ＲＨの間を達成するために、好ましくは、３５％ＲＨを達成するために、ディスプレイは調整される。

このように、本発明は、ディスプレイ材料のＲＨ調整を包含する電気泳動ディスプレイの製造方法を提供する。電気泳動ディスプレイは、また、水を通さない湿気バリアまたは基板を備え得る。

（低閾値電気光学ディスプレイ）
電気泳動ディスプレイまたは別の電気光学ディスプレイで、閾値を小さくするには、数多くの方法がある。閾値は、パーティクルと壁の間の引力、あるいは、パーティクル間の引力によって生じ得る。引力は、逆の極性に帯電したパーティクルなどから生じる電気的なものでも、表面張力など物理的なものでも、磁気的なものでもあり得る。閾値は、懸濁流体の性質から生じることもあり得る。その性質とは、非常にシェアシニング（ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｎｎｉｎｇ）であり得ること、あるいは、明確な降伏応力（例えば、ビンガム流体に対する）または電気レオロジ的特性を有し得ることである。更なる電界を、例えば、面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）電極または制御グリッドに印加することは、閾値の代用となり得る。

この印加の目的のために、閾値は、ある特定電圧レベルに存在していると考えられる。それは、１秒間続く方形波ＤＣパルスがその電圧レベルでディスプレイに印加されることによって、２Ｌ^＊未満の光学的変化を生じる場合である。

ディスプレイ技術において、電気光学媒体はパッシブなアドレッシングスキームの基礎として機能し得ることが知られている。典型的には、このようなスキームはスイッチング電圧の半分（「Ｖ／２」）に等しい閾値に基づく。駆動スキームにおいては、パッシブなアドレッシングはスイッチング電圧の３分の１（「Ｖ／３」）の最低閾値で達成され得るものもある。

これとは対照的に、上述のように、±１５Ｖのスイッチング電圧に比較し、１Ｖの小さな閾値は、電気光学性能において、残留電圧の影響を減らすのに有用であり得る。したがって、本発明による低閾値ディスプレイの側面は、±Ｖより大きくない電圧で作動する電気光学ディスプレイを提供する。ここで、電気光学材料は、ゼロより大きく、Ｖ／３より小さい閾値電圧を有する。

（低残留電圧を有する電気泳動ディスプレイ製造）
本発明の最後の局面は、残留電圧を減らすように製造されたディスプレイによって示される残留電圧を減らすために、電気泳動ディスプレイ製造に様々な改善を施すことに関する。

封入電気泳動ディスプレイの製造中、カプセルは典型的にはスラリに懸濁している。スラリは、カプセルとポリマーバインダを含み、さらに、水、可塑剤、ｐＨ調整剤、殺生剤、界面活性剤または帯電制御剤などの様々な添加剤も含み得る。本目的のために、このようなスラリは、カプセルを除き、スラリの不揮発性要素からなる「バインダ」を含むものと見なされ得る。場合によっては、バインダ材料は、スラリ準備中、輸送および貯蔵中に分離し得ることがあり、必ずしも、コーティング前に十分に混合され得ない。その結果、部分的に不均一な領域が存在し得る。これが、最終のディスプレイにおいて、ＩＩ型の分極問題を引き起こし得る。このような問題を少なくするために、このようなバインダ材料を完全に混合することが、例えば、長期間にわたって、プロペラブレード（ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ ｂｌａｄｅ）による混合またはロールミル（ｒｏｌｌ ｍｉｌｌ）上での混合などの適切な手段をとることが望ましい。

乾燥バインダ材料は、望ましくは均一な電気特性を有するべきである。これは、３００ｍｓにわたって１５Ｖの電圧パルス印加と１秒間のポーズの後、測定したバインダ材料自身の残留電圧は、約１Ｖ未満、好ましくは０．２Ｖ未満となるようにである。

上述のように、バインダで占められているカプセル間の空間はＩＩＩ型の分極に寄与し得るので、この空間量の制御することは望ましい。カプセル空間を直接制御するために、電着が使われ得る。これは、２００４年３月２４日に出願した同時係属出願番号第１０／８０７，５９４号（対応する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００９４２１号も参照）に記載されている。マイクロセル電気泳動ディスプレイまたはホトパターン化（ｐｈｏｔｏ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）電気泳動媒体において、微小空洞の間隔は、直接制御され得る。

コーティングされた封入電気泳動ディスプレイにおいて、乾燥カプセルの間隔や形態は、前述のＥ ＩｎｋとＭＩＴによる特許および特許出願の幾つかで議論された多数の制御可能な要因の結果からなる。要約すると、カプセルの形態は、カプセル壁の厚さや弾性、コーティングスラリの設計、基板から離れたコーティングダイ（ｃｏａｔｉｎｇ ｄｉｅ）の高さ、基板からダイに通過またはポンプ通過するコーティングスラリ量、基板ウェブの速度および湿式コーティングされた膜の乾燥条件（温度、継続時間および通気など）を変えることで、調整され得る。カプセル間隔や形態を制御するのに役立つ原則が以下に記される。

（Ａ：乾燥カプセル形状のカプセル壁の特性の影響）
カプセル壁の特性は、材料によって、また、カプセル封入のプロセス変数（とくに、混合速度）によって変化する。カプセル壁は、カプセル全体の高さと直径の比率が０．３３〜０．５の間であることが可能なように、十分弾性であるべきことが望ましい。しかしながら、また、カプセル壁は、理想的には、局部的なバリエーション（そのカプセルがコーティングされた基板上のカプセルの六方稠密構造における鋭角部で９０度近く曲がる半径（ｂｅｎｄ ｒａｄｉｕｓ））を可能とすべきである。これは、例えば、これは米国特許番号第６，０６７，１８５号および第６，３９２，７８５号に記載されている。

カプセル壁の弾性は、カプセル壁材料の架橋結合の強度（架橋結合が弱いほど、カプセル壁は柔軟性を増す）、および、カプセル壁の厚さによって影響を受け得ると、考えられている（しかし、この考え方に決して囚われない）。壁の厚さは、内側相の形成、ゼラチン／アラビアゴムレベルやプロセスパラメータによって影響される。任意のカプセル稠密パターンにおいて、壁厚を薄くすることは、媒体の「口径比」（すなわち、光学状態の変化が起こる電気泳動媒体の領域の部分；カプセル壁で占められた領域で、そのような変化が起こり得ない領域）を改善し得る。しかしながら、あまりにも薄い壁は、容易にバースト（ｂｕｒｓｔ）し得る。

壁厚に重要な影響を与えることが分かってきた幾つかのプロセスパラメータは、以下の表に示される。表に示す結果は、４Ｌスケールで行われたカプセル封入実験によって、得られた。また、表には、封入の標準作動手順と比較した壁厚に対する相対的な定性ランキングも示している。４Ｌカプセル封入において、標準的プロセス条件は、アラビアゴムレベル（標準レベルが１００％の指標）、ｐＨ（４．９５）、乳化処理温度（４０℃）、冷却速度（３時間）、および、内側相の速度である。表において、ランクの３は標準厚さの壁を、１は非常に薄い壁を、５は非常に厚い壁を意味する。

ｐＨは、壁の特性にとって重要なパラメータである。これは単に壁厚という意味だけでなく、コアセルベートの固体含有量と粘度は、ｐＨレベルによって非常に異なってくるからである。最後に、使用されたゼラチンとアラビアゴムの種類も、壁の特性に劇的な影響を及ぼし得る。

（Ｂ：乾燥カプセル形状を変えるメカニズムとしてのバインダ蒸発）
バインダ蒸発の影響は、コーティングされたスラリがまだ湿っている間に、カプセルがいかに近接して詰まっているかによって、変わってくる。同じカプセル直径で、同じバインダ比であっても、濡れたカプセルの近接性によって、平坦（扁楕円体）になったり、高く（実質的に角柱）なったりし得る。

図２は、カプセル／バインダスラリが基板１１０の上でコーティングされた状況を表している。カプセル１１２は、疎にコーティングされている。すなわち、カプセル１１２の直径に相当する間隔以上に、互いに離れている。図２に示すように、このような状況において、基板１１０から遠くにあるカプセル１１２の一部分が、キュアされていないバインダ１１４に、わずかに部分的に埋没されているだけである。こうして、カプセル１１２はバインダ１１４の層から突き出るようになる。そして、バインダと各カプセルの境界は、それぞれの実質的に球状であるカプセルの半径ｒ_ｃの円である。
乾燥中に、表面張力によって、カプセルに下向きの力が、
Ｆ＝２πσｒ_ｃｓｉｎψ_ｃ
で表されることは、理解される。ここで、
Ｆは、カプセルに働く下向きの力、
σは、カプセル周りの液体の表面張力、
ｒ_ｃは、図２に示されるように、液体がカプセルと作る接触円の直径、
ψ_ｃは、カプセル周りの液体の接触角の余角（つまり、９０°−接触角）である。

図２から、カプセルのサイズが大きくなるにつれて、周囲の液体レベルが下がるにつれて、ｒ_ｃは増加することは、明らかである。

この下向きの力の影響が両極端な場合を、添付図面の図３Ａ〜３Ｂおよび図４Ａ〜４Ｂに示す。図３Ａと図４Ａにおいて、矢印Ａは濡れたバインダからの水の蒸発を示し、矢印Ｂは表面張力の影響でカプセルに働く力を示す。図３Ｂと図４Ｂにおいて、「Ｃ」は乾燥したバインダを示す。（図３Ａ〜図４Ｂにおいて、図示された２つのカプセルの外にあるバインダの存在は無視されていることに注意。）図３Ａと図３Ｂは、疎にコーティングされた濡れたカプセルの下向きの力の影響を示している。カプセルは、隣接カプセル間に、カプセル直径に対し実質的にわずかな長さである間隔を残すようにコーティングされている。図３Ａと図３Ｂから、下向き力の影響で、元々の球形カプセルは平坦化され、扁楕円体となり、典型的には、最終の乾燥層において互いに接触し合うこと、しかしながら、これらの扁楕円体は、隣接カプセル間の接触によって、歪むことはほとんどないか、全くないことが明らかになる。これとは対照的に、図４Ａと図４Ｂは、密にコーティングされた濡れたカプセルの下向きの力の影響を示している。濡れたカプセルは、濡れたままで互いに接触している。図４Ａと図４Ｂから、下向きの力の影響は、カプセルが徐々により広い面積で互いに接触するようにする。最終の乾燥層において、カプセルは、幅よりも実質的に高さが大きい多角形の角柱の形となる。濡れたカプセルが六方稠密であれば、これが最も理想的であるが、乾燥したカプセルは、実質的に、六方晶角柱の形状を示す。カプセルが、あまりにも疎に詰まっていると、乾燥するにつれボイドがカプセル間に残され得ること、そして、クラスターの中に組み込まれ得ることには、注意すべきである。

（Ｃ：乾燥カプセル形状へのスラリ準備の影響）
カプセルのｐＨレベルは、乾燥カプセルの形状に影響を及ぼし得る。ｐＨが上がるにつれて、ゼラチンの帯電量は変化し、ゼラチンから基板（典型的にはＩＴＯ表面）への引力に影響を及ぼす。この基板の上にカプセルはコーティングされ、カプセル位置のシフトを困難または容易にする。基板を変えて、基板の表面エネルギを選択することで、この関係に影響を及ぼし得る。

界面活性剤のレベルは、カプセル互いの密着性（「粘着性」）に、そして、おそらくカプセルのバインダとの密着性（「粘着性」）に影響を及ぼす。表面がより活性な表面活性剤は、表面張力を弱め、乾燥中に、カプセルに作用する表面張力を減らすはずである。表面がより不活性な構成であれば、カプセルの平坦化に寄与し得る。

バインダ比は、乾燥カプセル形状に影響を及ぼす大きな要因である。バインダ比が低くなると、カプセルはより丸みを帯びてくる。２：１のバインダ比（つまり、バインダ重量１部に対し、カプセル重量２部、）は、乾燥したときに完全な球として、各カプセルを完全に取り囲むのに十分である。したがって、その結果、最も平坦でないカプセルとなる。バインダ比が低いと、乾燥したときに、バインダはカプセル間の隙間を埋めるのに十分である。８：１のバインダ比であれば、コーティング条件いかんで、平坦なカプセルも、高い（多角形の）カプセルも、形成するのに十分である。

（Ｄ：乾燥カプセル形状へのコーティングパラメータの影響）
上述してきたように、コーティングプロセスは、事前設定された距離を離して、濡れたカプセルを最適に堆積するべきである。このような所望の間隔を達成するのに重要なパラメータには、コーティング速度、ダイの種類、ダイの高さ、および、スラリ流速が含まれる。

実験的に、コーターへのスラリ流速を上げ、その間、他のパラメータを一定に保てば、コーティング重量が増える傾向にある。その結果、濡れたカプセルが、より一緒に近づき合って配置される。これは、幾つかのカプセルが、非常に近い間隔で存在する結果になり得るので、より平坦化されない／より高くなった乾燥カプセルになる。

関連するコーティング実験において、ダイにおけるギャップを低い値（例えば、４０〜５０μｍ）に減らすと、ダイの高さを使われる濡れたカプセルのサイズに匹敵する値となった。このダイ高さにおいて、カプセルの単層が事実上確保されるが、その詰め具合は通常、非常にタイトであった。より低いダイ高さでコーティングすると、結果として、乾燥カプセルはより高くなる傾向にある。理想的には、カプセルは「ほとんど一緒に接触」して、コーティングされるが、濡れているときは、一緒に詰め込まれない。

（Ｅ：乾燥カプセル形状への乾燥パラメータの影響）
実験的に、コンベヤオーブンで６０℃で２分間乾燥させると、平坦化され、高くなり、球形の乾燥カプセルを含む膜を生成することができる。カプセルを非常に速く乾燥させようとすると、バインダの上部に形成する「皮」を生じ得る。この皮はバインダの中に湿気を捕らえるので、膜の乾燥が非常に遅くなる原因となる。

乾燥時の通風速度は、蒸発速度に影響を及ぼし、蒸発性の気体がカプセルの間に捕捉されるか否かに影響を与える。十分な換気をしなければ、乾燥において、成功を収めることは難しい。バインダ全体への通風は有効である。

上記の記述で、本発明を電気泳動ディスプレイに適用することについて、力説してきた。このような電気泳動ディスプレイは、いかなるタイプでもあり得るし、それでもなお、本発明の少なくとも幾つかの側面からメリットを供し得る。このように、本ディスプレイに含み得るのは、カプセル封入、マイクロセル、マイクロカップおよびポリマー分散型ディスプレイなどの微小空洞電気泳動ディスプレイ、１種類以上のパーティクルを用いた電気泳動ディスプレイ（当然、本発明に特定な２種類のパーティクルによる電気泳動ディスプレイのこのような側面を除く）、クリアな懸濁流体または染めた懸濁流体を用いた電気泳動ディスプレイ、油性で気体の懸濁媒体を備える電気泳動ディスプレイ、柔軟で強固な電気泳動ディスプレイ、非線形デバイス（例えば、薄膜トランジスタ）、パッシブな手段（例えば、制御グリッド）および直接駆動でアドレッシングされた電気泳動ディスプレイ、電気泳動媒体の側面移動または面内移動、垂直移動または電極から電極への移動あるいはその任意の組合せで作動する電気泳動ディスプレイ、フルカラー、スポットカラーおよびモノクロ電気泳動ディスプレイなどである。

最後に、本発明は、電気泳動ディスプレイへの適用について、主として述べてきたが、この多数の側面は、残留電圧をともなう任意の電気光学ディスプレイまたは媒体に適用されること、特に重要なことに、双安定な電気光学ディスプレイに適用されることを再び力説する。

Claims (13)

1. 電気光学材料の層と、該電気光学材料の層にわたる任意の方向に所定値よりも大きくない電圧を印加するための電圧供給手段とを備える、電気光学ディスプレイであって、
   該電気光学材料は、ゼロより大きく、該所定値の３分の１未満である閾値電圧を有することを特徴とする、ディスプレイ。
2. 前記電気光学材料は、前記所定値の１５分の１以上３分の１未満である閾値電圧を有する、請求項１に記載の電気光学ディスプレイ。
3. 前記電気光学材料は、懸濁流体と、該懸濁流体の中に保たれ、該電気光学材料の層にわたる電圧印加によって該懸濁流体を介して移動可能な複数の荷電パーティクルとを備える、パーティクルベースの電気泳動材料を備える、請求項２に記載の電気光学ディスプレイ。
4. 前記電気泳動材料が、カプセル封入電気泳動材料、ポリマー分散型電気泳動材料またはマイクロセル電気泳動材料である、請求項３に記載の電気光学ディスプレイ。
5. 前記懸濁流体がガス状である、請求項３に記載の電気光学ディスプレイ。
6. 電気泳動媒体であって、
   懸濁流体と、
   該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第一の種類の荷電パーティクルと、
   該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第二の種類の荷電パーティクルであって、該第二の種類のパーティクルは、該第一の種類のパーティクルと反対の極性の電荷を有する、第二の種類の荷電パーティクルとを備え、該媒体は、
   該第二の種類のパーティクルの総帯電量は、該第一の種類のパーティクルの総帯電量の２分の１から２倍の間にあることを特徴とする、電気泳動媒体。
7. 前記電気泳動媒体は、カプセル封入電気泳動媒体、ポリマー分散型電気泳動媒体またはマイクロセル電気泳動媒体である、請求項６に記載の電気泳動媒体。
8. 前記懸濁流体はガス状である、請求項６に記載の電気泳動媒体。
9. １５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、１ボルト未満の残留電圧を示す、請求項６に記載の電気泳動媒体。
10. １５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、０．２ボルト未満の残留電圧を示す、請求項９に記載の電気泳動媒体。
11. 電気泳動媒体であって、
    懸濁流体と、
    該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第一の種類の荷電パーティクルと、
    該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により該懸濁流体を介して移動可能な複数の第二の種類の荷電パーティクルであって、該第二の種類のパーティクルは、該第一の種類のパーティクルと反対の極性の電荷を有する、第二の種類の荷電パーティクルとを備え、該媒体は、
    １５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、残留電圧が１ボルト未満であることを特徴とする、電気泳動媒体。
12. １５ボルトで３００ミリ秒の方形波アドレッシングパルスを印加した１秒後、残留電圧が０．２ボルト未満を示すことを特徴とする、請求項１１に記載の電気泳動媒体。
13. 連続相に分散した懸濁流体の複数のディスクリートな小滴を含む、電気泳動媒体であって、
    該小滴は、該懸濁流体の中に保たれ、該電気泳動媒体への電界印加により移動可能な複数の荷電パーティクルをさらに含み、
    該媒体は、該連続相が該小滴の体積抵抗率の２分の１以下の体積抵抗率を有することと、該連続相と該小滴の双方が１０^１１Ωｃｍ未満の体積抵抗率を有することとを特徴とする、媒体。

Images