WO2016175205A1

WO2016175205A1 - 電気泳動素子および表示装置

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Publication number: WO2016175205A1
Application number: PCT/JP2016/063048
Authority: WO
Inventors: 弘幸森脇; 加藤　浩巳
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2016-11-03
Also published as: US20180143503A1; US10386692B2

Abstract

本発明の実施形態による電気泳動素子は、互いに対向する第１基板および第２基板と、第１基板および第２基板の間に設けられた電気泳動層とを備え、複数の画素を有する。電気泳動層は、各画素において、分散媒と、分散媒中に分散された複数種類の電気泳動粒子とを有する。複数種類の電気泳動粒子は、互いに同じ極性で帯電し、互いに閾値特性が異なる第１電気泳動粒子および第２電気泳動粒子を含む。電気泳動素子は、各画素において、互いに異なる電位を与えられ得る少なくとも３つの電極を備える。電気泳動層の層法線方向から見たとき、少なくとも３つの電極は、第１基板の基板面に平行なある方向に沿って順に配置された第１電極、第２電極および第３電極を含み、第３電極は、各画素の開口領域に設けられている。

Description

電気泳動素子および表示装置

　本発明は、電気泳動素子に関する。また、本発明は、電気泳動素子を備えた表示装置にも関する。

　近年、電気泳動ディスプレイは、低消費電力性および視認性に優れた反射型表示装置として注目を集めている。特許文献１および非特許文献１には、白黒表示だけでなく、カラー表示を行うことができる電気泳動ディスプレイが開示されている。

　図３４に、特許文献１に開示されている電気泳動ディスプレイ７００を示す。図３４は、電気泳動ディスプレイ７００を模式的に示す断面図である。

　電気泳動ディスプレイ７００は、図３４に示すように、ＴＦＴ基板７１０と、ＴＦＴ基板７１０に対向する対向基板７２０と、ＴＦＴ基板７１０および対向基板７２０の間に設けられた電気泳動層７３０とを備える。

　ＴＦＴ基板７１０は、マトリクス状に配列された複数のＴＦＴ７１１と、各ＴＦＴ７１１に電気的に接続された画素電極７１２とを有する。複数のＴＦＴ７１１および画素電極７１２は、ガラス基板７１０ａによって支持されている。

　対向基板７２０は、画素電極７１２に対向するように設けられた対向電極７２２を有する。対向電極７２２は、ガラス基板７２０ａによって支持されている。

　電気泳動層７３０は、分散媒７３１と、分散媒７３１中に分散されたシアン色、マゼンタ色および黄色の電気泳動粒子（以下ではそれぞれ「シアン粒子」、「マゼンタ粒子」、「黄粒子」と呼ぶ）７３２Ｃ、７３２Ｍおよび７３２Ｙとを含む。また、電気泳動層７３０は、シアン粒子７３２Ｃ、マゼンタ粒子７３２Ｍおよび黄粒子７３２Ｙを保持するための白色の保持体７３３をさらに含む。

　シアン粒子７３２Ｃ、マゼンタ粒子７３２Ｍおよび黄粒子７３２Ｙは、互いに同じ極性で帯電し、且つ、互いに閾値電圧が異なる。保持体７３３は、シアン粒子７３２Ｃ、マゼンタ粒子７３２Ｍおよび黄粒子７３２Ｙとは異なる極性で帯電している。

　電気泳動ディスプレイ７００では、画素電極７１２と対向電極７２２との間に電圧が印加されたときに電気泳動層７３０に生成される縦電界を利用して、電気泳動層７３０の厚さ方向（セル厚方向）におけるシアン粒子７３２Ｃ、マゼンタ粒子７３２Ｍおよび黄粒子７３２Ｙの移動を行う。特許文献１では、電気泳動層７３０への印加電圧の大きさを適宜変えながら複数のサブフレームにわたって電圧印加を行うことによって、セル厚方向における各粒子の濃度分布を個別に制御し、それによって多階調表示を実現する手法が提案されている。

　図３５に、非特許文献１に提案されている電気泳動ディスプレイ８００を示す。図３５は、電気泳動ディスプレイ８００の１つの画素に対応した領域を模式的に示す断面図である。

　電気泳動ディスプレイ８００は、図３５に示すように、下部ガラス基板８０１および上部ガラス基板８０２と、これらの間に封入されたオイル８３１とを備える。オイル８３１中には、第１粒子８３２Ｐおよび第２粒子８３２Ｎが分散されている。第１粒子８３２Ｐは、正極性で帯電しており、第２粒子８３２Ｎは、負極性で帯電している。第１粒子８３２Ｐと第２粒子８３２Ｎとは、互いに補色の関係にある色（例えばマゼンタおよび緑）である。

　下部ガラス基板８０１上には、第１移動電極８１１および第２移動電極８１２と、ゲーティング電極８１３とが設けられている。第１移動電極８１１は、画素の一端部に配置されており、第２移動電極８１２は、画素の他端部に配置されている。ゲーティング電極８１３は、第１移動電極８１１と第２移動電極８１２との間に配置されている。ただし、ゲーティング電極８１３は、第１移動電極８１１の近傍に位置している。つまり、第１移動電極８１１とゲーティング電極８１３との間隔は、ゲーティング電極８１３と第２移動電極８１２との間隔よりも著しく狭い。第１移動電極８１１、第２移動電極８１２およびゲーティング電極８１３のうちの隣接する２つの電極間に電位差が存在すると、電極間に横電界が生成され、その横電界に応じて第１粒子８３２Ｐおよび／または第２粒子８３２Ｎが移動する。ゲーティング電極８１３と第２移動電極８１２との間の領域が、表示に寄与する領域（開口領域）となる。また、下部ガラス基板８０１の背面側には、背面反射材８５０が配置されている。

　ここで、図３６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）も参照しながら、電気泳動ディスプレイ８００の表示原理を説明する。

　電気泳動ディスプレイ８００では、第１移動電極８１１、第２移動電極８１２およびゲーティング電極８１３に与えられる電位の大小関係を制御することにより、図３５、図３６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す４つの状態が切り替えられる。

　図３５に示す状態では、ゲーティング電極８１３と第２移動電極８１２との間に、第１粒子８３２Ｐおよび第２粒子８３２Ｎの両方が位置している。そのため、この状態は、第１粒子８３２Ｐの色と第２粒子８３２Ｎの色との減法混色による表示、つまり、黒表示となる。

　図３６（ａ）に示す状態では、ゲーティング電極８１３と第２移動電極８１２との間に、第１粒子８３２Ｐおよび第２粒子８３２Ｎのいずれも位置していない。そのため、この状態は、背面反射材８５０によって反射された光による表示、つまり、白表示となる。

　図３６（ｂ）に示す状態では、ゲーティング電極８１３と第２移動電極８１２との間に、第１粒子８３２Ｐおよび第２粒子８３２Ｎのうちの第２粒子８３２Ｎのみが位置している。そのため、この状態は、第２粒子８３２Ｎの色（例えば緑）の表示となる。

　図３６（ｃ）に示す状態では、ゲーティング電極８１３と第２移動電極８１２との間に、第１粒子８３２Ｐおよび第２粒子８３２Ｎのうちの第１粒子８３２Ｐのみが位置している。そのため、この状態は、第１粒子８３２Ｐの色（例えばマゼンタ）の表示となる。

　このように、非特許文献１の電気泳動ディスプレイ８００では、横電界を生成する３つの電極８１１、８１２および８１３と、互いに異なる極性で帯電した２種類の粒子８３２Ｐおよび８３２Ｎとを用いることによってカラー表示を実現している。

特開２０１２－２２０６９３号公報

S. Mukherjee、外7名、"The Biprimary Color System for E-Paper: Doubling Color Performance Compared to RGBW"、SID Digest、2014年、pp. 869-872

　特許文献１の電気泳動ディスプレイ７００および非特許文献１の電気泳動ディスプレイ８００は、それぞれ以下のような問題を有している。

　特許文献１の電気泳動ディスプレイ７００は、画素全体に作用する縦電界を利用する方式であり、シアン粒子７３２Ｃ、マゼンタ粒子７３２Ｍおよび黄粒子７３２Ｙの移動を完全に独立に制御することは難しい。そのため、クロストーク（電気泳動層７３０に縦電界が印加されたときにシアン粒子７３２Ｃ、マゼンタ粒子７３２Ｍおよび黄粒子７３２Ｙが同時に動いてしまうこと）が発生してしまう。従って、細やかな階調表現を行うことはできない。

　また、特許文献１の電気泳動ディスプレイ７００では、開口領域（画素内で表示に寄与する領域）内にすべての粒子が位置しているので、本来表示に必要のない粒子まで表示に寄与してしまうという問題もある。

　非特許文献１の電気泳動ディスプレイ８００では、２種類の粒子の両方を所望の量ずつ開口領域に位置させようとしても、印加電界に応じて両方の粒子（互いに異なる極性で帯電している）が同時に動いてしまう。つまり、クロストークが発生してしまう。そのため、それぞれの粒子の量を個別に制御して階調表示を行うことはできない。

　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カラー表示が可能な電気泳動素子において、細やかな階調表現を実現することにある。

　本発明の実施形態による電気泳動素子は、互いに対向する第１基板および第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた電気泳動層と、を備え、前記電気泳動層から前面側に光が透過する開口領域をそれぞれが含む複数の画素を有する電気泳動素子であって、前記電気泳動層は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、分散媒と、前記分散媒中に分散された複数種類の電気泳動粒子とを有し、前記複数種類の電気泳動粒子は、互いに同じ極性で帯電した第１電気泳動粒子および第２電気泳動粒子であって、互いに閾値特性が異なる第１電気泳動粒子および第２電気泳動粒子を含み、前記電気泳動素子は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、互いに異なる電位を与えられ得る少なくとも３つの電極を備えており、前記電気泳動層の層法線方向から見たとき、前記少なくとも３つの電極は、前記第１基板の基板面に平行なある方向に沿って順に配置された第１電極、第２電極および第３電極を含み、前記第３電極は、前記開口領域に設けられている。

　ある実施形態において、前記電気泳動素子は、前記少なくとも３つの電極の電位を制御することによって、前記複数種類の電気泳動粒子のうちの１種類以上の電気泳動粒子を１種類ごとに所望の量ずつ前記開口領域に移動させ得る。

　ある実施形態において、前記電気泳動素子は、前記複数種類の電気泳動粒子のうちのある１種類の電気泳動粒子を前記開口領域に移動させる際、前記ある１種類の電気泳動粒子のみを前記第２電極上に位置させた後に前記開口領域に移動させる。

　ある実施形態において、前記所望の量は、前記開口領域における前記電気泳動層に印加される電界の強さ、および／または、前記開口領域における前記電気泳動層に電界が印加されている時間の長さを調節することによって制御される。

　ある実施形態において、前記電気泳動素子は、前記少なくとも３つの電極のそれぞれに電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのゲート電極に電気的に接続された走査線と、前記薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続された信号線とをさらに備え、アクティブマトリクス駆動を行うことができ、前記開口領域における前記電気泳動層に電界が印加されている時間の長さは、垂直走査期間のｎ倍（ｎは１以上の整数）に相当する長さである。

　ある実施形態において、前記開口領域における前記電気泳動層に印加される電界の強さは、前記信号線から前記薄膜トランジスタに供給されるソース電圧の大きさを調節することによって制御される。

　ある実施形態において、垂直走査周波数は、１５０Ｈｚ以下であり、前記複数種類の電気泳動粒子の応答速度は、１ｓｅｃ以上である。

　ある実施形態において、前記複数種類の電気泳動粒子は、前記第１電気泳動粒子および前記第２電気泳動粒子と同じ極性で帯電した第３電気泳動粒子であって、前記第１電気泳動粒子および前記第２電気泳動粒子と閾値特性が異なる第３電気泳動粒子をさらに含む。

　ある実施形態において、前記第１電気泳動粒子、前記第２電気泳動粒子および前記第３電気泳動粒子は、シアン色の電気泳動粒子、マゼンタ色の電気泳動粒子および黄色の電気泳動粒子である。

　ある実施形態において、前記複数種類の電気泳動粒子は、前記第１電気泳動粒子、前記第２電気泳動粒子および前記第３電気泳動粒子とは異なる極性で帯電した第４電気泳動粒子をさらに含む。

　ある実施形態において、前記第４電気泳動粒子は、黒色の電気泳動粒子である。

　ある実施形態において、前記少なくとも３つの電極は、第４電極をさらに含み、前記電気泳動層の層法線方向から見たとき、前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極および前記第４電極は、前記第１基板の基板面に平行な前記ある方向に沿ってこの順に配置されている。

　ある実施形態において、前記第３電極は、光反射性を有する反射電極である。

　ある実施形態において、前記電気泳動素子は、前記開口領域において前記電気泳動層よりも背面側に設けられた光反射層または光吸収層をさらに備える。

　ある実施形態において、前記第１基板は、前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極を有する。

　ある実施形態において、前記第１基板は、前記第１電極および前記第２電極を有し、前記第２基板は、前記第３電極を有する。

　本発明の実施形態による表示装置は、上述した構成を有する電気泳動素子を備える。

　本発明の実施形態によると、カラー表示が可能な電気泳動素子において、細やかな階調表現が実現される。

本発明の実施形態による電気泳動素子（表示装置）１００を模式的に示す断面図である。電気泳動素子１００の電気泳動層３０が有するシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍ、黄粒子３２Ｙおよび黒粒子３２Ｂの閾値特性の例を示すグラフである。（ａ）および（ｂ）は、電気泳動粒子３２の帯電量が異なることによって異なる閾値を発現させることができる理由を説明するための図である。（ａ）および（ｂ）は、白表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）および（ｂ）は、黒表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、シアン表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、マゼンタ表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｃ）は、黄表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｃ）は、緑表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、青表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｃ）は、赤表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、マゼンタ階調表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、赤階調表示の表示シーケンスを説明するための図である。アクティブマトリクス駆動型の電気泳動素子（表示装置）１００を模式的に示す図である。アクティブマトリクス駆動型の電気泳動素子１００を模式的に示す平面図である。（ａ）および（ｂ）は、アクティブマトリクス駆動型の電気泳動素子１００を模式的に示す図であり、それぞれ図１５中の１６Ａ－１６Ａ’線および１６Ｂ－１６Ｂ’線に沿った断面図である。（ａ）～（ｃ）は、特定の色の電気泳動粒子３２について、開口領域Ｒ１（第３電極１３上）への出力量が異なる３つの状態を模式的に示す図である。（ａ）は、最低階調を表示している状態を示し、（ｂ）は、ある中間階調（階調Ａ）を表示している状態を示し、（ｃ）は、階調Ａよりも高い中間階調（階調Ｂ）を表示している状態を示している。階調ＡおよびＢを実現するための、出力電圧（第３電極１３への印加電圧）の波形の例を示す図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、垂直走査周波数を約１２８Ｈｚとし、電気泳動粒子３２の応答速度を約２ｓｅｃとしたときの、６４階調表示、１２８階調表示および２５６階調表示を行うための出力電圧波形を示す図である。ある出力電圧に対して時間－反射率特性が非線形となる例を示す図である。出力電圧の調節により時間－反射率特性が線形となる例を示す図である。本発明の実施形態による電気泳動素子１００の他の構成を模式的に示す断面図である。本発明の実施形態による電気泳動素子１００のさらに他の構成を模式的に示す断面図である。本発明の実施形態による電気泳動素子（表示装置）２００を模式的に示す断面図である。電気泳動素子２００の電気泳動層３０が有するシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙの閾値特性の例を示すグラフである。白表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、シアン表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｅ）は、マゼンタ表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｅ）は、黄表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、緑表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、青表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｃ）は、赤表示の表示シーケンスを説明するための図である。（ａ）～（ｃ）は、黒表示の表示シーケンスを説明するための図である。特許文献１の電気泳動ディスプレイ７００の１つの画素Ｐｘを模式的に示す断面図である。非特許文献１の電気泳動ディスプレイ８００の１つの画素に対応した領域を模式的に示す断面図である。（ａ）～（ｃ）は、非特許文献１の電気泳動ディスプレイ８００の表示原理を説明するための図である。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

　（実施形態１）
　図１に、本実施形態における電気泳動素子（表示装置）１００を示す。図１は、電気泳動素子１００の１つの画素Ｐｘを模式的に示す断面図である。

　電気泳動素子１００は、図１に示すように、互いに対向する第１基板１０および第２基板２０と、第１基板１０および第２基板２０の間に設けられた電気泳動層３０とを備える。図１に示す例では、第１基板１０が背面側（観察者とは反対側）に配置されており、第２基板２０が前面側（観察者側）に配置されている。

　また、電気泳動素子１００は、複数の画素Ｐｘを有する。複数の画素Ｐｘのそれぞれは、開口領域Ｒ１を含む。開口領域Ｒ１は、電気泳動層３０から前面側に光が透過する領域である。各画素Ｐｘのそれぞれにおける開口領域Ｒ１以外の領域Ｒ２には、電気泳動層３０よりも前面側に位置する遮光層２１が設けられている。以下では、この領域Ｒ２を「遮光領域」と呼ぶこともある。

　電気泳動層３０は、各画素Ｐｘにおいて、分散媒３１と、分散媒３１中に分散された複数種類の電気泳動粒子３２とを有する。本実施形態では、複数種類の電気泳動粒子３２は、シアン色の電気泳動粒子（シアン粒子）３２Ｃ、マゼンタ色の電気泳動粒子（マゼンタ粒子）３２Ｍ、黄色の電気泳動粒子（黄粒子）３２Ｙおよび黒色の電気泳動粒子（黒粒子）３２Ｂを含む。

　シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙは、互いに同じ極性（ここでは正極性）で帯電し、且つ、互いに閾値特性が異なっている。黒粒子３２Ｂは、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙとは異なる極性（ここでは負極性）で帯電している。

　第１基板１０は、各画素Ｐｘにおいて、互いに異なる電位を与えられ得る４つ（４種類）の電極１１、１２、１３および１４を有する。上述した４つの電極、具体的には、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４は、透明基板１０ａによって支持されている。第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４を覆うように、絶縁層１９が形成されている。

　電気泳動層３０の層法線方向（第１基板１０の基板面法線方向）から見たとき、第１基板１０の基板面に平行なある方向（図１における左側から右側に向かう方向）に沿って、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４がこの順で配置されている。第１電極１１、第２電極１２および第４電極１４は、遮光領域Ｒ２に設けられている。これに対し、第３電極１３は、開口領域Ｒ１に設けられている。また、第３電極１３は、光反射性を有する反射電極である。

　第２基板２０は、透明基板２０ａを含む。ここでは、透明基板２０ａの電気泳動層３０側に、遮光層２１が配置されている。

　本実施形態における電気泳動素子１００は、４つの電極１１、１２、１３および１４の電位を制御することによって、電気泳動層３０に横電界を印加することができ、それによって複数種類の電気泳動粒子３２のうちの１種類以上の電気泳動粒子３２を１種類ごとに所望の量ずつ開口領域Ｒ１に移動させる（出力する）ことができる。以下、電気泳動素子１００の表示原理を説明する。まず、電気泳動粒子３２の閾値特性を説明する。

　［電気泳動粒子の閾値特性］
　図２に、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍ、黄粒子３２Ｙおよび黒粒子３２Ｂの閾値特性の例を示す。図２は、横軸に電界強度Ｅをとり、縦軸に粒子移動率Ｘをとったグラフである。図２中に示す電界強度＋Ｅ１、＋Ｅ２、＋Ｅ３、＋Ｅ４、－Ｅ１、－Ｅ２、－Ｅ３および－Ｅ４の絶対値｜Ｅ１｜、｜Ｅ２｜、｜Ｅ３｜および｜Ｅ４｜は、｜Ｅ１｜＜｜Ｅ２｜＜｜Ｅ３｜＜｜Ｅ４｜の関係を満足する。図２からわかるように、シアン粒子３２Ｃは、＋Ｅ３＜Ｅのときに正方向に移動し、Ｅ＜－Ｅ３のときに負方向に移動する。同様に、マゼンタ粒子３２Ｍは、＋Ｅ２＜Ｅのときに正方向に移動し、Ｅ＜－Ｅ２のときに負方向に移動し、黄粒子３２Ｙは、＋Ｅ１＜Ｅのときに正方向に移動し、Ｅ＜－Ｅ１のときに負方向に移動する。また、黒粒子３２Ｂは、＋Ｅ１＜Ｅのときに負方向に移動し、Ｅ＜－Ｅ１のときに正方向に移動する。本願明細書では、電気泳動粒子３２が移動を開始する電圧（電界強度）を、閾値電圧（閾値電界強度）と呼ぶこともある。

　このように、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙは、互いに同じ極性で帯電し、且つ、その閾値電圧が互いに異なっている。これは、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙの帯電量が互いに異なっているからである。

　ここで、図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、帯電量が異なることによって異なる閾値を発現させることができる理由を説明する。図３（ａ）は、電気泳動層３０に横電界が印加されている状態を模式的に示す断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中の点線で囲まれた領域を拡大して示す図である。

　電気泳動素子１００では、第１基板１０に、互いに異なる電位を与えられ得る４つの電極１１、１２、１３および１４が設けられているので、図３（ａ）に示すように、電気泳動層３０に、独立した３つの電界を生成することができる。具体的には、第１電極１１と第２電極１２との間に、それらの電位差に応じた電界（図３（ａ）中に両矢印Ｅａで表わしている）が生成される。また、第２電極１２と第３電極１３との間に、それらの電位差に応じた電界（図３（ａ）中に両矢印Ｅｂで表わしている）が生成され、第３電極１３と第４電極１４との間に、それらの電位差に応じた電界（図３（ａ）中に両矢印Ｅｃで表わしている）が生成される。

　ここで、電極上に位置する電気泳動粒子３２に働く２種類の力、つまり、電極上から電気泳動粒子３２を離脱させように働く静電気力Ｆｄと、電気泳動粒子３２と第１基板１０との間の引力（つまり電気泳動粒子３２を電極上に留め置こうとする力）Ｆａとをを考える。図３（ｂ）では、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが例示されている。

　上述した静電気力Ｆｄは、下記式（１）で表わされる。ここで、式（１）中のＱは、電気泳動粒子３２の電荷であり、Ｅは、電気泳動層３０に生成されている電場である。
　　Ｆｄ＝Ｑ・Ｅ　　　　　・・・（１）

　また、上述した引力Ｆａは、下記式（２）で表わされる。ここで、式（２）中のＦｖは、ファンデルワールス力であり、Ｆｉは、鏡像力であり、Ｆｓは、絶縁体（ここでは絶縁層１９）の電荷（または電極の電荷）と電気泳動粒子３２との間の静電気力である。
　Ｆａ＝Ｆｖ＋Ｆｉ＋Ｆｓ　　　　　・・・（２）

　鏡像力Ｆｉは、下記式（３）で表わされ、静電気力Ｆｓは、下記式（４）で表わされる。ここで、式（３）中のＣ₁は、定数であり、式（４）中のＣ₂は、定数であり、Ｑｓは絶縁体の電荷である。
　Ｆｉ＝Ｃ₁・Ｑ²　　　　　・・・（３）
　Ｆｓ＝Ｃ₂・Ｑ・Ｑｓ　　　　　・・・（４）

　ここで、電気泳動粒子３２の閾値電圧は、静電気力Ｆｄと引力Ｆａとが釣り合うとき（下記式（５）の場合）の電場Ｅｔｈに対応している。
　Ｆｄ＝Ｆａ　　　　　・・・（５）

　上記式（１）～（５）から、下記式（６）が得られるので、閾値電圧に対応する電場Ｅｔｈは、式（６）を変形した下記式（７）で表わされる。式（７）から、閾値電圧に対応する電場Ｅｔｈが、電気泳動粒子３２の電荷Ｑ、すなわち、帯電量に応じて異なることがわかる。
　Ｑ・Ｅｔｈ＝Ｆｖ＋Ｃ₁・Ｑ²＋Ｃ₂・Ｑ・Ｑｓ　　　　　・・・（６）
　Ｅｔｈ＝Ｆｖ／Ｑ＋Ｃ₁・Ｑ＋Ｃ₂・Ｑｓ　　　　　・・・（７）

　次に、白表示および黒表示の表示シーケンスを説明する。なお、以降の説明では、接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）の他に６つの電位レベルａ［Ｖ］、ｂ［Ｖ］、ｃ［Ｖ］、ｄ［Ｖ］、ｅ［Ｖ］およびｆ［Ｖ］に言及する。接地電位ＧＮＤおよびこれら６つの電位レベルは、ａ＜ｂ＜ｃ＜０＜ｄ＜ｅ＜ｆの関係を満足する。隣接する電極同士の電位のレベル差が１つの場合（例えば隣接する２つの電極にそれぞれａ［Ｖ］、ｂ［Ｖ］の電位を与えた場合）、それらの電極間には電界強度Ｅ２（＋Ｅ２または－Ｅ２）に対応する電位勾配が形成される。同様に、隣接する電極同士の電位レベルの差が２つの場合（例えば隣接する２つの電極にそれぞれａ［Ｖ］、ｃ［Ｖ］の電位を与えた場合）、それらの電極間には電界強度Ｅ３（＋Ｅ３または－Ｅ３）に対応する電位勾配が形成され、隣接する電極同士の電位レベルの差が３つの場合（例えば隣接する２つの電極にそれぞれａ［Ｖ］の電位および接地電位ＧＮＤを与えた場合）、それらの電極間には電界強度Ｅ４（＋Ｅ４または－Ｅ４）に対応する電位勾配が形成される。

　［白表示（リセット）］
　図４（ａ）および（ｂ）は、白表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図４（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２および第３電極１３の電位をａ［Ｖ］とし、第４電極１４の電位を接地電位ＧＮＤとする（ステップ１）。このとき、第３電極１３と第４電極１４との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙは、第１電極１１、第２電極１２および第３電極１３上に位置し、黒粒子３２Ｂは、第４電極１４上に位置する。

　その後、図４（ｂ）に示すように、第２電極１２および第３電極１３の電位を接地電位ＧＮＤとする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２および第３電極１３上のシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが、第１電極１１上に異動する。この状態では、開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に電気泳動粒子３２が位置しないので、観察者側から電気泳動層３０に入射した外光（周囲光）が第３電極１３で反射され、白表示が行われる。

　電気泳動素子１００では、ある色から別の色への表示の切り替えは、基本的には、この白表示状態を経て行われる。そのため、白表示は、リセット動作であるともいえる。

　［黒表示］
　図５（ａ）および（ｂ）は、黒表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図５（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　その後、図５（ｂ）に示すように、第２電極１２および第４電極１４の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ１）。このとき、第３電極１３と第４電極１４との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第４電極１４上の黒粒子３２Ｂが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。そのため、この状態では、黒表示が行われる。また、このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、開口領域Ｒ１に移動した黒粒子３２がさらに第２電極１２上に移動することが防止される。

　続いて、シアン、マゼンタ、黄の単色表示の表示シーケンスを説明する。

　［シアン表示］
　図６（ａ）～（ｄ）は、シアン表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図６（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　次に、図６（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をａ［Ｖ］とする（ステップ１）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成される。そのため、第１電極１１上のシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する。

　続いて、図６（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位をｂ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤとする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する（シアン粒子３２Ｃは第２電極１２上のままである）。

　その後、図６（ｄ）に示すように、第１電極１１の電位をｃ［Ｖ］にするとともに、第３電極１３の電位をａ［Ｖ］とする（ステップ３）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のシアン粒子３２Ｃが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。そのため、この状態では、シアン表示が行われる。

　［マゼンタ表示］
　図７（ａ）～（ｄ）は、マゼンタ表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図７（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　次に、図７（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｂ［Ｖ］とする（ステップ１）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（シアン粒子３２Ｃは第１電極１１上のままである）。

　続いて、図７（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位をｃ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する（マゼンタ粒子３２Ｍは第２電極１２上のままである）。

　その後、図７（ｄ）に示すように、第３電極１３の電位をｂ［Ｖ］とする（ステップ３）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のマゼンタ粒子３２Ｍが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。そのため、この状態では、マゼンタ表示が行われる。

　［黄表示］
　図８（ａ）～（ｃ）は、黄表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図８（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　次に、図８（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ１）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（シアン粒子３２Ｃおよびマゼンタ粒子３２Ｍは第１電極１１上のままである）。

　その後、図８（ｃ）に示すように、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第３電極１３の電位をｃ［Ｖ］にする（ステップ２）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。そのため、この状態では、黄表示が行われる。

　続いて、緑表示（シアンおよび黄の混色表示）、青表示（シアンおよびマゼンタの混色表示）、赤表示（マゼンタおよび黄の混色表示）の表示シーケンスを説明する。

　［緑表示］
　図９（ａ）～（ｃ）は、緑表示（つまりシアンおよび黄の混色表示）の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図９（ａ）に示すように、シアン表示の表示シーケンスと同様にして、シアン粒子３２Ｃを開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動させる（ステップ１：シアン出力）。

　次に、図９（ｂ）に示すように、第１電極１１および第３電極１３の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（マゼンタ粒子３２Ｍは第１電極１１上のままである）。

　その後、図９（ｃ）に示すように、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第３電極１３の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ３）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する（黄出力）。そのため、この状態では、シアンおよび黄の減法混色による緑表示が行われる。

　［青表示］
　図１０（ａ）～（ｄ）は、青表示（つまりシアンおよびマゼンタの混色表示）の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図１０（ａ）に示すように、シアン表示の表示シーケンスと同様にして、シアン粒子３２Ｃを開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動させる（ステップ１：シアン出力）。

　次に、図１０（ｂ）に示すように、第１電極１１および第３電極１３の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｂ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する。

　続いて、図１０（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位をｃ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤとする（ステップ３）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する（マゼンタ粒子３２Ｍは第２電極１２上のままである）。

　その後、図１０（ｄ）に示すように、第３電極１３の電位をｂ［Ｖ］とする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のマゼンタ粒子３２Ｍが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する（マゼンタ出力）。そのため、この状態では、シアンおよびマゼンタの減法混色による青表示が行われる。

　［赤表示］
　図１１（ａ）～（ｃ）は、赤表示（つまりマゼンタおよび黄の混色表示）の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図１１（ａ）に示すように、マゼンタ表示の表示シーケンスと同様にして、マゼンタ粒子３２Ｍを開口領域Ｒ１に移動させる（ステップ１：マゼンタ出力）。

　次に、図１１（ｂ）に示すように、第１電極１１および第３電極１３の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（シアン粒子３２Ｃは第１電極１１上のままである）。

　その後、図１１（ｃ）に示すように、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第３電極１３の電位をｃ［Ｖ］にする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する（黄出力）。そのため、この状態では、マゼンタおよび黄の減法混色による赤表示が行われる。

　［階調表示］
　ここで、マゼンタおよび赤を例として、階調表示の表示シーケンスを説明する。

　図１２（ａ）～（ｄ）は、マゼンタについての階調表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図１２（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　次に、図１２（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｂ［Ｖ］とする（ステップ１）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（シアン粒子３２Ｃは第１電極１１上のままである）。

　続いて、図１２（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位をｃ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する（マゼンタ粒子３２Ｍは第２電極１２上のままである）。

　その後、図１２（ｄ）に示すように、第３電極１３の電位をｂ［Ｖ］よりも高く、且つ、ｃ［Ｖ］よりも低くする（ステップ３）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２よりも強く、且つ、電界強度Ｅ３よりも弱い電界強度Ｅ（Ｅ２＜Ｅ＜Ｅ３の関係を満足するＥ）に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のマゼンタ粒子３２Ｍの一部（所望の量のマゼンタ粒子３２Ｍ）が開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。このようにして、マゼンタの階調表示を行うことができる。

　図１３（ａ）～（ｄ）は、赤についての階調表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図１３（ａ）に示すように、マゼンタの階調表示の表示シーケンスと同様にして、マゼンタ粒子３２Ｍの一部を開口領域Ｒ１に移動させる（ステップ１：マゼンタ出力）。

　次に、図１３（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位をｂ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上に残っていたマゼンタ粒子３２Ｍが第１電極１１上に移動する。

　続いて、図１３（ｃ）に示すように、第１電極１１および第３電極１３の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ３）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（第１電極１１上のシアン粒子３２Ｃおよびマゼンタ粒子３２Ｍはそのままである）。

　その後、図１３（ｄ）に示すように、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第３電極１３の電位をｃ［Ｖ］よりも高く、且つ、接地電位ＧＮＤよりも低くする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２よりも弱く、且つ、電界強度Ｅ１よりも強い電界強度Ｅ（Ｅ１＜Ｅ＜Ｅ２の関係を満足するＥ）に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙの一部（所望の量の黄粒子３２Ｙ）が開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。このようにして、赤の階調表示を行うことができる。

　上述したように、本実施形態における電気泳動素子１００では、第１基板１０が有する複数の電極１１、１２、１３および１４の電位を制御することにより、複数種類の電気泳動粒子３２のうちの任意の種類の電気泳動粒子３２を開口領域Ｒ１に位置させることができる。そのため、ある１種類の電気泳動粒子３２のみを開口領域Ｒ１に位置させた状態の表示（ここでは黒表示、シアン表示、マゼンタ表示および黄表示）を行うこともできるし、いずれの種類の電気泳動粒子３２も開口領域Ｒ１に位置しない状態の表示（ここでは白表示）を行うこともできる。さらに、本実施形態における電気泳動素子１００では、複数種類の電気泳動粒子３２のうちの２種類以上の電気泳動粒子３２を開口領域Ｒ１に位置させた状態の表示（例えば例示した緑表示、青表示および赤表示）を行うこともできる。つまり、並置混色（つまり画素Ｐｘ同士での混色）ではなく、１つの画素Ｐｘ内での減法混色（色の重ね合せ）が可能である。

　また、既に説明したように、本実施形態における電気泳動素子１００は、電気泳動粒子３２を１種類ごとに所望の量ずつ開口領域Ｒ１に移動させることができる。つまり、電気泳動粒子３２の開口領域Ｒ１への移動を１種類ごとに独立に制御することができるので、クロストークが発生しない。そのため、階調数を従来よりも格段に向上させることができ、細やかな階調表現を実現することができる。なお、このような効果が得られるのは、本実施形態では、横方向に（基板面に平行なある方向に沿って）配列された３つ以上の電極（ここでは４つの電極１１、１２、１３および１４）によって生成される横電界を利用するとともに、同極性で帯電し、且つ、閾値特性が異なる電気泳動粒子（ここではシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙ）を用いるからである。横方向に配列された３つ以上の電極を用いることにより、画素内の複数の領域のそれぞれに独立に横電界を生成することができるし、また、同極性で帯電し、且つ、閾値特性が異なる２種類以上の電気泳動粒子を用いると、適切な強さの電界を作用させることによって１種類の電気泳動粒子を選択的に移動させることができる。

　例示した表示シーケンスでは、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙのいずれかを開口領域Ｒ１に移動させる際、その電気泳動粒子３２のみを第２電極１２上に位置させた後に開口領域Ｒ１に移動させる。このように、開口領域Ｒ１に移動させるべき電気泳動粒子３２を、第３電極１３に隣接する電極（第２電極１２）上にいったん選別することにより、クロストークの発生をより確実に防止することができる。

　ある色の（つまりある種類の）電気泳動粒子３２の開口領域Ｒ１への出力量は、開口領域Ｒ１における電気泳動層３０に印加される電界の強さ、および／または、開口領域Ｒ１における電気泳動層３０に電界が印加されている時間（出力時間）の長さを調節することによって制御することができる。開口領域Ｒ１の電気泳動層３０に印加される電界の強さは、第３電極１３への印加電圧の大きさ（第３電極１３とそれに隣接する電極との電位差）によって決まる。出力時間の長さは、例えば後述するように、電気泳動粒子３２の出力を行うサブフレームの数によって決めることができる。

　なお、本実施形態では、電気泳動層３０が４種類の電気泳動粒子３２を有する場合を例示したが、電気泳動粒子３２の種類数は、４に限定されるものではない。電気泳動層３０には、互いに同じ極性で帯電し、互いに閾値特性が異なる２種類の電気泳動粒子が少なくとも含まれていればよい。

　また、本実施形態のように、複数種類の電気泳動粒子３２が、互いに同じ極性で帯電し、互いに閾値特性が異なる２種類以上の電気泳動粒子とは異なる極性で帯電したもう１種類の電気泳動粒子を含んでいると、電気泳動粒子３２の制御パラメータが増加するので、閾値制御される複数種類の電気泳動粒子３２間で発生するクロストークに対するマージンを大きくすることができる。

　本実施形態では、第１基板１０が各画素Ｐｘにおいて４つ（４種類）の電極１１、１２、１３および１４を有する場合を例示したが、後述する実施形態２のように、第１基板１０が各画素Ｐｘにおいて３つ（３種類）の電極を有していてもよいし、第１基板１０が各画素Ｐｘにおいて５つ（５種類）の電極（あるいは６つ以上（６種類以上）の電極）を有していてもよい。本実施形態のように、電気泳動層３０が４種類の電気泳動粒子３２を含む場合には、第１基板１０が各画素Ｐｘにおいて４つ（４種類）以上の電極を有することが好ましい。

　［アクティブマトリクス駆動を行うための具体的な構成の例］
　本実施形態における電気泳動素子（表示装置）１００は、典型的には、アクティブマトリクス駆動される。以下、アクティブマトリクス駆動型の表示装置１００の具体的な構成の例を説明する。

　図１４に、表示装置１００の具体的な構成の例を示す。図１４に示す例では、表示装置１００は、本体装置１０１、表示パネル１、ゲートドライバ（走査線駆動回路）２およびソースドライバ（信号線駆動回路）３を有する。また、表示装置１００は、補助容量配線駆動回路（ＣＳ配線駆動回路）４およびタイミングコントローラ５を有する。

　表示パネル１は、各画素Ｐｘに設けられた４つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ｔ１、ｔ２、ｔ３およびｔ４を有する。また、表示パネル１は、各画素行に１本ずつ設けられたゲート配線（走査線）ＧＬと、各画素列に４本ずつ設けられたソース配線（信号線）ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３およびＳＬ４と、各画素行に１本ずつ設けられた補助容量配線（ＣＳ配線）ＣＳＬを有する。図１１では、第ｎ画素行に対応するゲート配線ＧＬをＧＬ（ｎ）と表記しており、第ｎ画素列に対応するソース配線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３およびＳＬ４をＳＬ１（ｎ）、ＳＬ２（ｎ）、ＳＬ３（ｎ）およびＳＬ４（ｎ）と表記している。また、第ｎ画素行に対応するＣＳ配線ＣＳＬをＣＳＬ（ｎ）と表記している。

　ゲートドライバ２は、各ゲート配線ＧＬに走査信号電圧を供給する。ソースドライバ３は、本体装置１０１からタイミングコントローラ５を介して入力された映像信号から各画素Ｐｘに出力すべき電圧の値を算出し、算出された値の表示信号電圧を各ソース配線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３およびＳＬ４に供給する。

　ＣＳ配線駆動回路４は、タイミングコントローラ５から入力される信号に基づき、ＣＳ信号を各ＣＳ配線ＣＳＬに出力する。

　タイミングコントローラ５は、本体装置１０１から入力されたクロック信号、水平同期信号および垂直同期信号に基づき、ゲートドライバ２およびソースドライバ３が同期して動作するための基準となる信号をゲートドライバ２およびソースドライバ３に対して出力する。具体的には、タイミングコントローラ５は、ゲートドライバ２には、垂直同期信号に基づき、ゲートスタートパルス信号、ゲートクロック信号およびゲートアウトプットイネーブル信号を出力する。また、タイミングコントローラ５は、ソースドライバ３には、水平同期信号に基づきソーススタートパルス信号、ソースラッチストローブ信号およびソースクロック信号を出力する。

　ゲートドライバ２は、タイミングコントローラ５から受け取ったゲートスタートパルス信号を合図として表示パネル１の走査を開始し、ゲート配線ＧＬの選択状態をシフトさせていく信号であるゲートクロック信号に従って各ゲート配線ＧＬに順次オン電圧を印加していく。ソースドライバ３は、タイミングコントローラ５から受け取ったソーススタートパルス信号に基づき、入力された各画素の画像データをソースクロック信号に従ってレジスタに蓄える。そして、ソースドライバ３は、画像データを蓄えた後に、次のソースラッチストローブ信号に従って表示パネル１の各ソース配線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３およびＳＬ４に画像データを書き込む。画像データの書き込みには、例えば、ソースドライバ３が有するアナログアンプが用いられる。

　本体装置１０１は、表示パネル１の表示を制御するために、映像信号および映像同期信号をタイミングコントローラ５に送信する。

　続いて、図１５、図１６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、表示装置１００のより具体的な構成の例を説明する。図１５は、表示装置１００を模式的に示す平面図である。図１６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１５中の１６Ａ－１６Ａ’線および１６Ｂ－１６Ｂ’線に沿った断面図である。

　図１５に示すように、各画素Ｐｘにおいて４つのＴＦＴ、具体的には、第１ＴＦＴｔ１、第２ＴＦＴｔ２、第３ＴＦＴｔ３および第４ＴＦＴｔ４が設けられている。第１ＴＦＴｔ１、第２ＴＦＴｔ２、第３ＴＦＴｔ３および第４ＴＦＴｔ４のそれぞれは、図１５および図１６（ｂ）に示すように、ゲート電極ＧＥ、ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥおよび半導体層ＳＬを有する。

　第１ＴＦＴｔ１、第２ＴＦＴｔ２、第３ＴＦＴｔ３および第４ＴＦＴｔ４のゲート電極ＧＥは、共通のゲート配線ＧＬに電気的に接続されている。第１ＴＦＴｔ１、第２ＴＦＴｔ２、第３ＴＦＴｔ３および第４ＴＦＴｔ４のソース電極ＳＥは、それぞれ第１ソース配線ＳＬ１、第２ソース配線ＳＬ２、第３ソース配線ＳＬ３および第４ソース配線ＳＬ４に電気的に接続されている。第１ＴＦＴｔ１、第２ＴＦＴｔ２、第３ＴＦＴｔ３および第４ＴＦＴｔ４のドレイン電極ＤＥは、それぞれ第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４に電気的に接続されている。

　ドレイン電極ＤＥから延設された補助容量電極（ＣＳ電極）ＣＳＥ１と、ＣＳ配線ＣＳＬから延設された補助容量対向電極（ＣＳ対向電極）ＣＳＥ２と、これらの間に位置する絶縁層（後述するゲート絶縁層）１９ａとによって補助容量が構成される。

　第１基板１０が有する透明基板（例えばガラス基板）１０ａの電気泳動層３０側の表面上に、ゲート配線ＧＬ、ゲート電極ＧＥ、ＣＳ配線ＣＳＬおよびＣＳ対向電極ＣＳＥ２が形成されている。ゲート配線ＧＬ、ゲート電極ＧＥ、ＣＳ配線ＣＳＬおよびＣＳ対向電極ＣＳＥ２は、同一の金属膜をパターニングすることによって形成され得る。ゲート配線ＧＬやゲート電極ＧＥなどを覆うように、ゲート絶縁層（第１絶縁層）１９ａが形成されている。

　ゲート絶縁層１９ａ上に、島状の半導体層ＳＬが形成されている。半導体層ＳＬの材料としては、公知の種々の半導体材料を用いることができ、例えば、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、連続粒界結晶シリコン（ＣＧＳ：Continuous Grain Silicon）などを用いることができる。

　また、半導体層ＳＬは、酸化物半導体から形成された酸化物半導体層であってもよい。酸化物半導体層は、例えばＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体を含む。ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体は、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）の三元系酸化物であって、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの割合（組成比）は特に限定されず、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等を含む。Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質でもよい。結晶質のＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体としては、ｃ軸が層面に概ね垂直に配向したものが好ましい。このようなＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体の結晶構造は、例えば、特開２０１２－１３４４７５号公報に開示されている。参考のために、特開２０１２－１３４４７５号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体層を有するＴＦＴは、高い移動度（ａ－ＳｉＴＦＴに比べ２０倍超）および低いリーク電流（ａ－ＳｉＴＦＴに比べ１００分の１未満）を有している。従って、半導体層として、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体から形成された酸化物半導体層を用いると、オフリークが少ないので、消費電力のいっそうの低減を図ることができる。

　なお、酸化物半導体層は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体層に限定されない。酸化物半導体層は、例えばＺｎ－Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＺＯ）、Ｚｎ－Ｔｉ－Ｏ系半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ－Ｇｅ－Ｏ系半導体、Ｃｄ－Ｐｂ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（例えばＩｎ₂Ｏ₃－ＳｎＯ₂－ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｏ系半導体などを含んでいてもよい。

　半導体層ＳＬに重なるように、ソース電極ＳＥおよびドレイン電極ＤＥが形成されている。また、ゲート絶縁層１９ａ上には、ソース配線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４およびＣＳ電極ＣＳＥ１も形成されている。ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、ソース配線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４およびＣＳ電極ＣＳＥ１は、同一の金属膜をパターニングすることによって形成され得る。ソース電極ＳＥやドレイン電極ＤＥなどを覆うように、層間絶縁層（第２絶縁層）１９ｂが形成されている。

　層間絶縁層１９ｂ上に、平坦化膜（第３絶縁層）１９ｃが形成されている。平坦化膜１９ｃの材料は、例えば感光性アクリル樹脂である。

　平坦化膜１９ｃ上に、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４が形成されている。反射電極である第３電極１３は、高い反射率を有する金属材料（例えばアルミニウム）から形成された層を含む。第３電極１３は、異なる導電材料から形成された複数の層を含む多層構造を有していてもよい。例えば、第３電極１３は、チタン層、アルミニウム層およびＩＴＯ層が透明基板１０ａ側からこの順で積層された多層構造を有する。この構成におけるＩＴＯ層は、アルミニウム層の腐食を防止する役割を果たす。

　第３電極１３が反射電極であることにより、この反射電極（光反射層として機能する）の下に配線やＴＦＴ、補助容量などを配置することができるので、反射開口率が向上する。第３電極１３は、光を鏡面反射する鏡面反射電極であってもよいし、光を拡散反射する拡散反射電極であってもよい。第３電極１３として鏡面反射電極を用いる場合、電気泳動層３０よりも前面側に、光を拡散する光拡散層（例えば光拡散フィルム）が設けられていることが好ましい。第３電極１３として拡散反射電極を用いる場合、第３電極１３の直下に位置する絶縁層１９ｃの表面に凹凸形状を形成しておくことにより、第３電極１３の表面に凹凸形状（絶縁層１９ｃの表面の凹凸形状を反映している）を付与し、第３電極１３を拡散反射電極として機能させることができる。

　第１電極１１、第２電極１２および第４電極１４は、第３電極１３と同じ構成の反射電極であってもよいし、透明な導電材料から形成された透明電極であってもよい。層間絶縁層１９ｂおよび平坦化膜１９ｃには、コンタクトホールＣＨが形成されており、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４は、コンタクトホールＣＨにおいてＣＳ電極ＣＳＥ１に接続されており、ＣＳ電極ＣＳＥ１を介してドレイン電極ＤＥに電気的に接続されている。

　第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４を覆うように、絶縁層（第４絶縁層）１９ｄが形成されている。絶縁層１９ｄは、例えば、厚さ１００ｎｍのＳｉＮ層またはＳｉＯ₂層である。なお、絶縁層１９ｄは、省略されてもよい。絶縁層１９ｄが設けられていると、電気泳動粒子３２の第１基板１０への貼り付きや、電極間リークを防止することができる。

　第２基板２０が有する透明基板（例えばガラス基板）２０ａの電気泳動層３０側の表面上には、遮光領域Ｒ２に位置するように遮光層２１が形成されている。遮光層２１の材料は、例えば、黒色のアクリル樹脂や、低反射率の金属材料である。第１基板１０の第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４は、遮光層２１に重なるように（つまり遮光領域Ｒ２内に）配置されている。

　第１基板１０と第２基板２０との間には、電気泳動層３０を画素Ｐｘごとに隔てる隔壁３３が設けられている。隔壁３３は、例えばフォトレジストから形成される。隔壁３３の高さｈは、例えば１０μｍ～６０μｍであり、隔壁３３の幅ｔｈは、例えば１０μｍ～６０μｍである。

　分散媒３１は、絶縁性の無色透明な液体である。分散媒３１としては、例えば、炭化水素系溶媒であるイソパラフィン、トルエン、キシレン、ノルマンパラフィンや、シリコーンオイルを用いることができる。

　電気泳動粒子３２（シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍ、黄粒子３２Ｙおよび黒粒子３２Ｂ）としては、所望の色の顔料粒子や、所望の色の顔料または染料を含む樹脂粒子を用いることができる。顔料や染料としては、例えば、印刷インキやカラートナーに用いられる一般的な顔料や染料を用いることができる。電気泳動粒子３２の閾値特性（移動のために必要な印加電圧）は、帯電量、粒子径、粒子表面の形状や材質などを調整することによって決定することができる。例えば、特許第５３３３０４５号公報に開示されている手法により、複数種類の電気泳動粒子３２の閾値特性を互いに異ならせることができる。参考のために、特許第５３３３０４５号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。

　電気泳動粒子３２の平均粒径（ここでは体積平均径）は、典型的には、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であり、好ましくは０．０３μｍ以上３μｍ以下である。電気泳動粒子３２の体積平均径が０．０３μｍ未満であると、電気泳動粒子３２の帯電量が少なくなり、移動速度が遅くなるおそれがある。また、電気泳動粒子３２の体積平均径が３μｍ以上であると、移動速度は十分であるものの、自重による沈殿やメモリ性の低下が発生するおそれがある。

　なお、表示装置１００は、電気泳動層３０を画素Ｐｘごとに隔てる隔壁３３を備えていなくてもよい。表示装置１００は、１つの画素Ｐｘで減法混色を行うことができるので、従来の電気泳動ディスプレイのように各色に対応した画素を作り分ける必要がないからである。表示装置１００が隔壁３３を備えていないことにより、開口率を向上させることができる。

　隔壁３３が省略される場合、表示装置１００は、例えば、第１基板１０と第２基板２０との間に設けられ、電気泳動層３０を包囲するシール部と、第１基板１０と第２基板２０との間に設けられ、電気泳動層３０の厚さを規定する複数のスペーサとを備える。シール部およびスペーサは、液晶表示装置用のシール部およびスペーサと同様にして形成することができる。

　［出力サブフレーム数の調節による階調表示の実現］
　本願明細書では、ある画像を表示するために割り当てられる期間を「フレーム」と呼ぶ。ここでは、１フレームは、複数の垂直走査期間（サブフレーム）を含む。開口領域Ｒ１における電気泳動層３０に所定の電界が印加されている時間の長さを垂直走査期間のｎ倍（ｎは１以上の整数）に相当する長さ（つまりｎサブフレームに相当する長さ）に設定する、つまり、開口領域Ｒ１に電気泳動粒子３２を出力する期間（出力期間）に割り当てられるサブフレーム数を調節することにより、階調表示を好適に実現することができる。このように、アクティブマトリクス駆動における１垂直走査期間を最少単位として出力期間を調節することにより、階調表示を好適に実現することができる。

　図１７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、特定の色の電気泳動粒子３２について、開口領域Ｒ１（第３電極１３上）への出力量が異なる３つの状態を模式的に示している。図１７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示されている第２電極１２および第３電極１３の色の濃さは、その電極上に位置する特定の色の電気泳動粒子３２の量を表している。

　図１７（ａ）に示す状態では、特定の色の電気泳動粒子３２は、すべて遮光領域Ｒ２内の第２電極１２上に位置しており、開口領域Ｒ１内の第３電極１３上には位置していない。従って、図１７（ａ）に示す状態は、特定の色についての最低階調を表示している状態である。

　図１７（ｂ）に示す状態では、特定の色の電気泳動粒子３２の一部が第３電極１３上に位置している。従って、図１７（ｂ）に示す状態は、ある中間階調（階調Ａ）を表示している状態である。

　図１７（ｃ）に示す状態においても、特定の色の電気泳動粒子３２の一部が第３電極１３上に位置している。ただし、第３電極１３上への出力量は、図１７（ｂ）に示した状態よりも多い。従って、図１７（ｃ）に示す状態は、階調Ａよりも高い中間階調（階調Ｂ）を表示している状態である。

　図１８に、階調ＡおよびＢを実現するための、出力電圧（第３電極１３への印加電圧）の波形の例を示す。ここでは、ある出力電圧ｏｐＶに対して時間－反射率特性が線形となる場合を示している。

　図１８に示すように、階調Ａを表示する場合、１フレームに含まれる複数のサブフレーム（垂直走査期間）の一部を出力期間に割り当てる（残りのサブフレームは停止期間となる）ことにより、階調Ａに対応する反射率を得ることができる。また、階調Ｂを表示する場合には、階調Ａを表示する場合よりも多くのサブフレームを出力期間に割り当てることにより、階調Ｂに対応する反射率を得ることができる。

　上述したことからもわかるように、例えば、１フレームの長さを、ある出力電圧が第３電極１３に印加されて第２電極１２上のある色の電気泳動粒子３２が第３電極１３上に移動し始めてからその色のすべての電気泳動粒子３２が第３電極１３上に移動し終えるまでの時間（応答時間）とほぼ同じにすることにより、好適に階調表示を行うことができる。

　垂直走査周波数が低いほど、消費電力を低減することができる。ただし、垂直走査周波数を低くするほど、電気泳動粒子３２の応答時間を長く、つまり、応答速度を遅くする必要がある。そのため、低消費電力性と応答速度の両方を考慮して、垂直走査周波数を設定することが好ましい。

　低消費電力化の観点からは、具体的には、垂直走査周波数は、１５０Ｈｚ以下であることが好ましい。また、垂直走査周波数が１５０Ｈｚ以下であるとき、十分な階調数を実現する観点からは、電気泳動粒子３２の応答速度は、１ｓｅｃ以上であることが好ましい。

　例えば、垂直走査周波数を約１２８Ｈｚとし、電気泳動粒子３２の応答速度を約２ｓｅｃとすると、１フレーム（約２ｓｅｃ）が２５６サブフレームから構成されるので、２５６階調表示を実現することができる。図１９（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、垂直走査周波数を約１２８Ｈｚとし、電気泳動粒子３２の応答速度を約２ｓｅｃとしたときの、６４階調表示、１２８階調表示および２５６階調表示を行うための出力電圧波形を示している。図１９（ａ）に示すように、６４サブフレームを出力期間に割り当てることにより、６４階調に対応する反射率を得ることができ、６４階調表示を実現することができる。また、図１９（ｂ）に示すように、１２８サブフレームを出力期間に割り当てることにより、１２８階調に対応する反射率を得ることができ、１２８階調表示を実現することができる。さらに、図１９（ｃ）に示すように、２５６サブフレームを出力期間に割り当てることにより、２５６階調に対応する反射率を得ることができ、２５６階調表示を実現することができる。

　なお、図２０に示すように、ある出力電圧ｏｐＶに対して、時間－反射率特性が非線形となることもある。その場合、階調数に応じてサブフレーム数を設定しても、所望の反射率が実現できないおそれがある。例えば、階調ＡおよびＢのそれぞれを表示するべく出力期間の長さを階調数に応じたものとしても、得られる反射率は、それぞれ階調ＡおよびＢに対応したものとはならないことがある。つまり、サブフレーム数の増加に応じて均等に階調を設定することができない。

　これに対し、図２１に示すように、出力電圧の大きさを調節することにより、時間－反射率特性を線形にする（あるいは線形に近付ける）ことができる。図２１に示す例では、階調ＡおよびＢをそれぞれ表示する際、図２０に示した例における出力電圧ｏｐＶとは異なる出力電圧ｏｐＶ１およびｏｐＶ２とする。これにより、階調ＡおよびＢにそれぞれ対応した反射率を得ることができる。つまり、サブフレーム数の増加に応じて均等に階調を設定することができる。このように、開口領域Ｒ１の電気泳動層３０に印加される電界の強さを、ソース配線（信号線）から薄膜トランジスタに供給されるソース電圧の大きさを調節して制御することにより、より細やかな階調表現を実現することができる。

　［光反射層］
　これまでの説明では、第３電極１３が反射電極である構成を例示したが、本実施形態の電気泳動素子１００は、この構成に限定されるものではない。図２２に示すように、開口領域Ｒ１において電気泳動層３０よりも背面側に白色の光反射層４０を設け、第３電極１３として透明電極を用いてもよい。なお、図２２には、光反射層４０が透明基板１０ａの背面側に配置されている構成を例示しているが、光反射層４０は、透明基板１０ａの前面側（つまり透明基板１０ａと電気泳動層３０との間）に設けられていてもよい。また、光反射層４０は、光を拡散反射する拡散反射層であってもよいし、光を鏡面反射する鏡面反射層であってもよい。光反射層４０として鏡面反射層を用いる場合には、電気泳動層３０よりも前面側に設けられる光拡散層（前方拡散層）を組み合わせて用いることが好ましい。

　白色の光反射層４０としては、反射型の液晶表示装置用の拡散反射フィルム（例えばアルミニウム蒸着フィルムや銀蒸着フィルム）を用いることができる。また、拡散反射フィルムに代えて、拡散フィルムと鏡面反射フィルム（例えばアルミニウム蒸着フィルムや銀蒸着フィルム）との組み合わせを用いてもよい。さらに、液晶表示装置のバックライト用の白色反射板を用いることもできる。

　なお、光反射層４０の色は、例示した白色に限定されない。光反射層５０を、黒色や特定の有彩色（例えばシアン、マゼンタまたは黄）としてもよい。また、光反射層５０に代えて、光吸収層を設けてもよい。

　また、本実施形態では、第１基板１０が、第１電極１１、第２電極１２および第３電極１３および第４電極１４を有する構成を例示したが、図２３に示すように、第２基板２０が第３電極１３を有してもよい。図２３に示す例では、第２基板２０のガラス基板２０ａ上に、第３電極１３が設けられており、第３電極１３を覆うように絶縁層２９が形成されている。なお、図２３では、遮光層２１の図示を省略している。このように、開口領域Ｒ１に位置する第３電極１３は、第１基板１０側に設けられていてもよいし、第２基板２０側に設けられてもよい。第３電極１３が第２基板２０側に設けられている場合も、第１基板１０側に設けられている場合と同様に、第１電極１１、第２電極１２、第３電極１３および第４電極１４の電位を制御することにより、複数種類の電気泳動粒子３２のうちの１種類以上の電気泳動粒子３２を、１種類ごとに所望の量ずつ開口領域Ｒ１に移動させることができる。

　（実施形態２）
　図２４に、本実施形態における電気泳動素子（表示装置）２００を示す。図２４は、電気泳動素子２００の１つの画素Ｐｘを模式的に示す断面図である。

　電気泳動素子２００は、図２４に示すように、実施形態１における電気泳動素子１００の黒粒子３２Ｂおよび第４電極１４が省略された構成を有する。つまり、電気泳動素子２００の電気泳動層３２中の複数種類の電気泳動粒子３２は、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙを含み、黒粒子３２Ｂを含まない。また、電気泳動素子２００の第１基板１０は、第１電極１１、第２電極１２および第３電極１３の３つ（３種類）の電極を有する。

　本実施形態における電気泳動素子２００は、３つの電極１１、１２および１３の電位を制御することによって、電気泳動層３０に横電界を印加することができ、それによって複数種類の電気泳動粒子３２のうちの１種類以上の電気泳動粒子３２を１種類ごとに所望の量ずつ開口領域Ｒ１に移動させる（出力する）ことができる。以下、電気泳動素子２００の表示原理を説明する。まず、電気泳動粒子３２の閾値特性を説明する。

　［電気泳動粒子の閾値特性］
　図２５に、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙの閾値特性の例を示す。図２５は、横軸に電界強度Ｅをとり、縦軸に粒子移動率Ｘをとったグラフである。図２５からわかるように、シアン粒子３２Ｃは、＋Ｅ３＜Ｅのときに正方向に移動し、Ｅ＜－Ｅ３のときに負方向に移動する。同様に、マゼンタ粒子３２Ｍは、＋Ｅ２＜Ｅのときに正方向に移動し、Ｅ＜－Ｅ２のときに負方向に移動し、黄粒子３２Ｙは、＋Ｅ１＜Ｅのときに正方向に移動し、Ｅ＜－Ｅ１のときに負方向に移動する。

　次に、白表示の表示シーケンスを説明する。

　［白表示（リセット）］
　図２６は、白表示の表示シーケンスを説明するための図である。図２６に示すように、第１電極１１および第２電極１２の電位をａ［Ｖ］とし、第３電極１３の電位を接地電位ＧＮＤとする。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間には、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、シアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙは、第１電極１１および第２電極１２上に位置する。この状態では、開口領域Ｒ１に電気泳動粒子３２が位置しないので、観察者側から電気泳動層３０に入射した外光（周囲光）が光反射層３０で反射され、白表示が行われる。

　なお、電気泳動素子２００においても、ある色から別の色への表示の切り替えは、基本的には、この白表示状態を経て行われる。そのため、白表示は、リセット動作であるともいえる。

　［シアン表示］
　図２７（ａ）～（ｄ）は、シアン表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図２７（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２および第３電極１３に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　次に、図２７（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにする（ステップ１）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上のシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する。

　続いて、図２７（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位をｂ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤとする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する（第２電極１２上のシアン粒子３２Ｃはそのままである）。

　その後、図２７（ｄ）に示すように、第１電極１１の電位をｄ［Ｖ］またはｅ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位をｆ［Ｖ］とする（ステップ３）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に電界強度Ｅ２またはＥ３に対応した電位勾配が形成されるとともに、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のシアン粒子３２Ｃが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。そのため、この状態では、シアン表示が行われる。

　［マゼンタ表示］
　図２８（ａ）～（ｅ）は、マゼンタ表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図２８（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２および第３電極１３に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　次に、図２８（ｂ）に示すように、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにする（ステップ１）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する。

　続いて、図２８（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｂ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（第１電極１１上のシアン粒子３２Ｃはそのままである）。

　次に、図２８（ｄ）に示すように、第１電極１１の電位をｃ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤとする（ステップ３）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する（第２電極１２上のマゼンタ粒子３２Ｍはそのままである）。

　その後、図２８（ｅ）に示すように、第１電極１１の電位をｄ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位をｅ［Ｖ］とする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のマゼンタ粒子３２Ｍが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。そのため、この状態では、マゼンタ表示が行われる。

　［黄表示］
　図２９（ａ）～（ｅ）は、黄表示の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図２９（ａ）に示すように、第１電極１１、第２電極１２および第３電極１３に、白表示状態と同じ電位を与え、リセットを行う。

　次に、図２９（ｂ）に示すように、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにする（ステップ１）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ４に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のシアン粒子３２Ｃ、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する。

　続いて、図２９（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｃが第２電極１２上に移動する（第１電極１１上のシアン粒子３２Ｃおよびマゼンタ粒子３２Ｍはそのままである）。

　次に、図２９（ｄ）に示すように、第１電極１１の電位をｃ［Ｖ］にする（ステップ３）。このとき、隣接する電極間には電気泳動粒子３２を移動させるような電位勾配は形成されないので、シアン粒子３２Ｃおよびマゼンタ粒子３２Ｍは第１電極１１上、黄粒子３２Ｙは第２電極１２上にあるままである。

　その後、図２９（ｅ）に示すように、第１電極１１および第２電極１２の電位をｄ［Ｖ］にする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する。そのため、この状態では、黄表示が行われる。

　［緑表示］
　図３０（ａ）～（ｄ）は、緑表示（つまりシアンおよび黄の混色表示）の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図３０（ａ）に示すように、シアン表示の表示シーケンスと同様にして、シアン粒子３２Ｃを開口領域Ｒ１に移動させる（ステップ１：シアン出力）。

　次に、図３０（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位をｂ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤとする（ステップ２）。このとき、隣接する電極間には電気泳動粒子３２を移動させるような電位勾配は形成されないので、マゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙは第１電極１１上、シアン粒子３２Ｃは開口領域Ｒ１内にあるままである。

　続いて、図３０（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ３）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（第１電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍはそのままである）。

　その後、図３０（ｄ）に示すように、第２電極１２の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第３電極１３の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する（黄出力）。そのため、この状態では、シアンおよび黄の減法混色による緑表示が行われる。

　［青表示（シアンおよびマゼンタの混色表示）］
　図３１（ａ）～（ｄ）は、青表示（つまりシアンおよびマゼンタの混色表示）の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図３１（ａ）に示すように、シアン表示の表示シーケンスと同様にして、シアン粒子３２Ｃを開口領域Ｒ１に移動させる（ステップ１：シアン出力）。

　次に、図３１（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位をｄ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上のマゼンタ粒子３２Ｍおよび黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する。

　続いて、図３１（ｃ）に示すように、第１電極１１の電位をｂ［Ｖ］にする（ステップ３）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが第１電極１１上に移動する（第２電極１２上のマゼンタ粒子３２Ｍはそのままである）。

　その後、図３１（ｄ）に示すように、第１電極１１の電位をｄ［Ｖ］にするとともに、第２電極１２の電位をｅ［Ｖ］とする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ３に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上のマゼンタ粒子３２Ｍが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する（マゼンタ出力）。そのため、この状態では、シアンおよびマゼンタの減法混色による青表示が行われる。

　［赤表示（マゼンタおよび黄の混色表示）］
　図３２（ａ）～（ｃ）は、赤表示（つまりマゼンタおよび黄の混色表示）の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図３２（ａ）に示すように、マゼンタ表示の表示シーケンスと同様にして、マゼンタ粒子３２Ｍを開口領域Ｒ１に移動させる（ステップ１：マゼンタ出力）。

　次に、図３２（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ［Ｖ］とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する（第１電極１１上のシアン粒子３２Ｃはそのままである）。

　その後、図３２（ｃ）に示すように、第１電極１１および第２電極１２の電位をｄ［Ｖ］にする（ステップ４）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する（黄出力）。そのため、この状態では、マゼンタおよび黄の減法混色による赤表示が行われる。

　続いて、黒表示（シアン、マゼンタおよび黄の混色表示）の表示シーケンスを説明する。

　［黒表示］
　図３３（ａ）～（ｃ）は、黒表示（シアン、マゼンタおよび黄の混色表示）の表示シーケンスを説明するための図である。まず、図３３（ａ）に示すように、青表示の表示シーケンスと同様にして、シアン粒子３２Ｃおよびマゼンタ粒子３２Ｍを開口領域Ｒ１に移動させる（ステップ１：シアン・マゼンタ出力）。

　次に、図３３（ｂ）に示すように、第１電極１１の電位を接地電位ＧＮＤにするとともに、第２電極１２の電位をｃ[Ｖ]とする（ステップ２）。このとき、第１電極１１と第２電極１２との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第１電極１１上の黄粒子３２Ｙが第２電極１２上に移動する。

　その後、図３３（ｃ）に示すように、第１電極１１および第２電極１２の電位をｄ［Ｖ］にする（ステップ３：黄出力）。このとき、第２電極１２と第３電極１３との間に、電界強度Ｅ２に対応する電位勾配が形成されるので、第２電極１２上の黄粒子３２Ｙが開口領域Ｒ１（第３電極１３上）に移動する（黄出力）。そのため、この状態では、シアン、マゼンタおよび黄の減法混色による黒表示が行われる。

　上述したように、本実施形態における電気泳動素子２００では、第１基板１０が有する複数の電極１１、１２および１３の電位を制御することにより、複数種類の電気泳動粒子３２のうちの任意の種類の電気泳動粒子３２を開口領域Ｒ１に位置させることができる。そのため、ある１種類の電気泳動粒子３２のみを開口領域Ｒ１に位置させた状態の表示（ここではシアン表示、マゼンタ表示および黄表示）を行うこともできるし、いずれの種類の電気泳動粒子３２も開口領域Ｒ１に位置しない状態の表示（ここでは白表示）を行うこともできる。さらに、本実施形態における電気泳動素子１００では、複数種類の電気泳動粒子３２のうちの２種類以上の電気泳動粒子３２を開口領域Ｒ１に位置させた状態の表示（例えば例示した緑表示、青表示、赤表示および黒表示）を行うこともできる。つまり、並置混色（つまり画素Ｐｘ同士での混色）ではなく、１つの画素Ｐｘ内での減法混色（色の重ね合せ）が可能である。

　また、既に説明したように、本実施形態における電気泳動素子２００は、電気泳動粒子３２を１種類ごとに所望の量ずつ開口領域Ｒ１に移動させることができる。つまり、電気泳動粒子３２の開口領域Ｒ１への移動を１種類ごとに独立に制御することができるので、クロストークが発生しない。そのため、階調数を従来よりも格段に向上させることができ、細やかな階調表現を実現することができる。

　１０　　第１基板
　１０ａ　　透明基板
　１１　　第１電極
　１２　　第２電極
　１３　　第３電極
　１４　　第４電極
　１９　　絶縁層
　２０　　第２基板
　２０ａ　　透明基板
　２１　　遮光層
　２９　　絶縁層
　３０　　電気泳動層
　３１　　分散媒
　３２　　電気泳動粒子
　３２Ｃ　　シアン粒子
　３２Ｍ　　マゼンタ粒子
　３２Ｙ　　黄粒子
　３２Ｂ　　黒粒子
　３３　　隔壁
　４０　　光反射層
　１００、２００　　電気泳動素子（表示装置）
　Ｐｘ　　画素
　Ｒ１　　開口領域
　Ｒ２　　遮光領域

Claims

　互いに対向する第１基板および第２基板と、
　前記第１基板および前記第２基板の間に設けられた電気泳動層と、を備え、
　前記電気泳動層から前面側に光が透過する開口領域をそれぞれが含む複数の画素を有する電気泳動素子であって、
　前記電気泳動層は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、分散媒と、前記分散媒中に分散された複数種類の電気泳動粒子とを有し、
　前記複数種類の電気泳動粒子は、互いに同じ極性で帯電した第１電気泳動粒子および第２電気泳動粒子であって、互いに閾値特性が異なる第１電気泳動粒子および第２電気泳動粒子を含み、
　前記電気泳動素子は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、互いに異なる電位を与えられ得る少なくとも３つの電極を備えており、
　前記電気泳動層の層法線方向から見たとき、前記少なくとも３つの電極は、前記第１基板の基板面に平行なある方向に沿って順に配置された第１電極、第２電極および第３電極を含み、
　前記第３電極は、前記開口領域に設けられている電気泳動素子。
　前記少なくとも３つの電極の電位を制御することによって、前記複数種類の電気泳動粒子のうちの１種類以上の電気泳動粒子を１種類ごとに所望の量ずつ前記開口領域に移動させ得る請求項１に記載の電気泳動素子。
　前記複数種類の電気泳動粒子のうちのある１種類の電気泳動粒子を前記開口領域に移動させる際、前記ある１種類の電気泳動粒子のみを前記第２電極上に位置させた後に前記開口領域に移動させる請求項２に記載の電気泳動素子。
　前記所望の量は、前記開口領域における前記電気泳動層に印加される電界の強さ、および／または、前記開口領域における前記電気泳動層に電界が印加されている時間の長さを調節することによって制御される請求項２または３に記載の電気泳動素子。
　前記少なくとも３つの電極のそれぞれに電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのゲート電極に電気的に接続された走査線と、前記薄膜トランジスタのソース電極に電気的に接続された信号線とをさらに備え、アクティブマトリクス駆動を行うことができ、
　前記開口領域における前記電気泳動層に電界が印加されている時間の長さは、垂直走査期間のｎ倍（ｎは１以上の整数）に相当する長さである請求項４に記載の電気泳動素子。
　前記開口領域における前記電気泳動層に印加される電界の強さは、前記信号線から前記薄膜トランジスタに供給されるソース電圧の大きさを調節することによって制御される請求項５に記載の電気泳動素子。
　垂直走査周波数は、１５０Ｈｚ以下であり、前記複数種類の電気泳動粒子の応答速度は、１ｓｅｃ以上である請求項５または６に記載の電気泳動素子。
　前記複数種類の電気泳動粒子は、前記第１電気泳動粒子および前記第２電気泳動粒子と同じ極性で帯電した第３電気泳動粒子であって、前記第１電気泳動粒子および前記第２電気泳動粒子と閾値特性が異なる第３電気泳動粒子をさらに含む請求項１から７のいずれかに記載の電気泳動素子。
　前記第１電気泳動粒子、前記第２電気泳動粒子および前記第３電気泳動粒子は、シアン色の電気泳動粒子、マゼンタ色の電気泳動粒子および黄色の電気泳動粒子である請求項８に記載の電気泳動素子。
　前記複数種類の電気泳動粒子は、前記第１電気泳動粒子、前記第２電気泳動粒子および前記第３電気泳動粒子とは異なる極性で帯電した第４電気泳動粒子をさらに含む請求項８または９に記載の電気泳動素子。
　前記第４電気泳動粒子は、黒色の電気泳動粒子である請求項１０に記載の電気泳動素子。
　前記少なくとも３つの電極は、第４電極をさらに含み、
　前記電気泳動層の層法線方向から見たとき、前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極および前記第４電極は、前記第１基板の基板面に平行な前記ある方向に沿ってこの順に配置されている請求項１０または１１に記載の電気泳動素子。
　前記第３電極は、光反射性を有する反射電極である請求項１から１２のいずれかに記載の電気泳動素子。
　前記第１基板は、前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極を有する請求項１から１３のいずれかに記載の電気泳動素子。
　前記第１基板は、前記第１電極および前記第２電極を有し、
　前記第２基板は、前記第３電極を有する請求項１から１３のいずれかに記載の電気泳動素子。
　請求項１から１５のいずれかに記載の電気泳動素子を備えた表示装置。