JP4035550B2 - Display device - Google Patents

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Description

本発明は、画像を表示する表示装置に関し、特に微細な粒子が電極間を移動することにより画像表示を行う薄型でフレキシブルな表示装置に関する。   The present invention relates to a display device that displays an image, and more particularly to a thin and flexible display device that displays an image by moving fine particles between electrodes.

近年、対向する一対の基板間に充填された液相中において電気泳動粒子が電極間を移動することによって画像表示を行う電気泳動表示装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。このような電気泳動表示装置は、微細な粒子を用いて表示を行うため、薄型で、しかもフレキシブルな構造にすることが可能である。   In recent years, there has been proposed an electrophoretic display device that displays an image by moving electrophoretic particles between electrodes in a liquid phase filled between a pair of opposing substrates (see, for example, Patent Document 1). . Since such an electrophoretic display device performs display using fine particles, the electrophoretic display device can have a thin and flexible structure.

しかしながら、前述したような電気泳動表示装置の場合、電気泳動粒子が液相中を移動するときの液体の抵抗が大きいために応答が遅いという問題があった。そこで、応答速度の向上を図るべく、対向する一対の基板間に設けられた気相中で粒子を移動させることにより画像表示を行う表示装置が提案されている。このような表示装置の場合、粒子は気相中を移動することになるため、電気泳動表示装置の場合と比べて応答を速くすることができる。現状では電気泳動表示装置における粒子の応答速度が100msec程度であるのに対して、気相中を粒子が移動する表示装置における粒子の応答速度が1msec以下である。   However, in the case of the electrophoretic display device as described above, there is a problem that the response is slow because the resistance of the liquid when the electrophoretic particles move in the liquid phase is large. Therefore, in order to improve the response speed, a display device that displays an image by moving particles in a gas phase provided between a pair of opposing substrates has been proposed. In such a display device, since the particles move in the gas phase, the response can be made faster than in the case of the electrophoretic display device. At present, the response speed of particles in an electrophoretic display device is about 100 msec, whereas the response speed of particles in a display device in which particles move in a gas phase is 1 msec or less.

前述したように気相中で粒子を移動させて画像表示を行う表示装置としては、例えば特許文献2及び特許文献3に開示されているものがある。図1(A)は、特許文献2に開示された従来の表示装置の構成および黒表示のときの表示動作を示す模式図である。また図1(B)は、同じく従来の表示装置の構成および白表示のときの表示動作を示す模式図である。図1(A)及び図1(B)に示すように、画像表示媒体は、観察側に配置され光を透過させる第1の基板20と、第1の基板20に対向して配置された第2の基板21とを備えている。第1及び第2の基板20,21の内面には、それぞれ電極22,23と、電荷輸送層24,25とが順に配設されている。そして、第1の基板20と第2の基板21との間の空間には、正に帯電した黒色粒子26と、負に帯電した白色粒子27とが封入されている。   As described above, examples of display devices that perform image display by moving particles in the gas phase include those disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3. FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration of a conventional display device disclosed in Patent Document 2 and a display operation during black display. FIG. 1B is also a schematic diagram showing the configuration of the conventional display device and the display operation during white display. As shown in FIGS. 1A and 1B, the image display medium includes a first substrate 20 that is disposed on the observation side and transmits light, and a first substrate that is disposed to face the first substrate 20. 2 substrates 21. On the inner surfaces of the first and second substrates 20 and 21, electrodes 22 and 23 and charge transport layers 24 and 25 are sequentially arranged, respectively. In the space between the first substrate 20 and the second substrate 21, positively charged black particles 26 and negatively charged white particles 27 are enclosed.

以上のように構成された従来の表示装置では、画像に応じた電圧が、電極22と電極23との間に印加される。ここで、黒表示のときと白表示のときとでは、印加される電圧が逆極性となる。まず、図1(A)を参照しながら、黒表示のときの当該表示装置の動作について説明する。まず、電源から電極22,23間に電圧が印加され、それによって、電極22が負極となり電極23が正極となる。そして、電極22,23間に生じた電界により、基板20,21間に存在する黒色粒子26及び白色粒子27が、クーロン力によってそれぞれ移動する。この場合、正に帯電した黒色粒子26が、負極である電極22側に移動し、一方、負に帯電した白色粒子27が、正極である電極23側に移動する。このように黒色粒子26が第1の基板20側に集まるとともに、白色粒子27が第2の基板21側に集まった状態で、観察者が第1の基板20側から表示装置を観察すると、黒表示が観察される。一方、図1(B)に示すように、白表示のときには、電源から電極22,23に、前述の黒表示時とは逆極性の電圧が印加される。それにより、電極22が正極となり、電極23が負極となる。したがって、この場合においては、正に帯電した黒色粒子26が電極23側に移動し、一方、負に帯電した白色粒子27が電極22側に移動する。このように黒色粒子26が第2の基板21側に集まるとともに、白色粒子27が第1の基板20側に集まった状態で、観察者が第1の基板20側から画像表示媒体を観察すると、白表示が観察される。以上のような原理により、所望の画像を表示することが可能となる。
特開平11−202804号公報 特開2001−312225号公報 特開2002−72256号公報
In the conventional display device configured as described above, a voltage corresponding to an image is applied between the electrode 22 and the electrode 23. Here, the applied voltage has a reverse polarity between black display and white display. First, the operation of the display device during black display will be described with reference to FIG. First, a voltage is applied between the electrodes 22 and 23 from the power source, whereby the electrode 22 becomes a negative electrode and the electrode 23 becomes a positive electrode. Then, due to the electric field generated between the electrodes 22 and 23, the black particles 26 and the white particles 27 existing between the substrates 20 and 21 move by Coulomb force, respectively. In this case, the positively charged black particles 26 move to the negative electrode 22 side, while the negatively charged white particles 27 move to the positive electrode 23 side. When the black particles 26 are collected on the first substrate 20 side and the white particles 27 are collected on the second substrate 21 side in this manner, the observer observes the display device from the first substrate 20 side. The display is observed. On the other hand, as shown in FIG. 1B, during white display, a voltage having a polarity opposite to that during black display is applied from the power source to the electrodes 22 and 23. Thereby, the electrode 22 becomes a positive electrode and the electrode 23 becomes a negative electrode. Therefore, in this case, the positively charged black particles 26 move to the electrode 23 side, while the negatively charged white particles 27 move to the electrode 22 side. When the observer observes the image display medium from the first substrate 20 side with the black particles 26 gathering on the second substrate 21 side and the white particles 27 gathering on the first substrate 20 side in this way, A white display is observed. A desired image can be displayed based on the principle as described above.
JP-A-11-202804 JP 2001-31225 A JP 2002-72256 A

しかしながら、前述したような従来の表示装置の場合、2種類の着色粒子26,27が移動を開始するためには電極22および電極23の間に50V程度の電圧を印加する必要があり、さらにほとんどの着色粒子26,27を移動させて白色または黒色を表示するためには同じく200V乃至300V程度の電圧を印加しなければならなかった。これに対して、前述した電気泳動表示装置の場合では、白色または黒色を表示するためには100V以下の駆動電圧で足りる。このように気相中で粒子を移動させる表示装置の場合は駆動電圧が高くなるため、省電力化を図ることが困難であるという問題があった。   However, in the case of the conventional display device as described above, it is necessary to apply a voltage of about 50 V between the electrode 22 and the electrode 23 in order for the two kinds of colored particles 26 and 27 to start moving, and most of them. In order to move the colored particles 26 and 27 to display white or black, a voltage of about 200 V to 300 V had to be applied. In contrast, in the case of the electrophoretic display device described above, a driving voltage of 100 V or less is sufficient to display white or black. Thus, in the case of a display device that moves particles in the gas phase, the drive voltage is high, and thus there is a problem that it is difficult to save power.

本発明はこのような事情に鑑みてなされており、その目的は、粒子をスムーズに移動させることによって、駆動電圧の低減化を図ることができる表示装置を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the display apparatus which can aim at reduction of a drive voltage by moving a particle | grains smoothly.

この目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第1電極および第2電極と、画像信号に応じた電圧を前記第1電極および前記第2電極に印加する電圧印加部とを備え、前記第1電極および前記第2電極の少なくとも何れか一方の表面には、水を媒体としてアナタース形結晶構造を有する酸化チタン微粒子が分散されたコーティング材で形成された複数の凹凸を有する凹凸層が形成されており、前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第1電極と前記第2電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている。 In order to achieve this object, a display device according to the present invention is arranged in a matrix with a pair of opposing substrates, at least one of which is transparent, a plurality of charged particles contained between the pair of substrates. A first electrode and a second electrode that are provided for each pixel and that drive the charged particles; and a voltage application unit that applies a voltage corresponding to an image signal to the first electrode and the second electrode. On the surface of at least one of the electrode and the second electrode, a concavo-convex layer having a plurality of concavo-convex layers formed of a coating material in which titanium oxide fine particles having an anatase-type crystal structure are dispersed using water as a medium is formed. In addition, the charged particles move between the first electrode and the second electrode in accordance with the voltage applied by the voltage application unit, thereby displaying an image corresponding to the image signal. It is configured so that.

また、前記発明に係る表示装置において、前記複数の凹凸は、略均一な形状をなしていることが好ましい。   In the display device according to the invention, it is preferable that the plurality of irregularities have a substantially uniform shape.

また、前記発明に係る表示装置において、前記微粒子の粒径は、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。   In the display device according to the invention, it is preferable that a particle diameter of the fine particles is smaller than an average particle diameter of the charged particles.

本発明の前記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。   The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

本発明の表示装置は、粒子をスムーズに移動させることによって、駆動電圧の低減化を図ることができる。   The display device of the present invention can reduce the driving voltage by smoothly moving the particles.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図3は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の構成を示すブロック図である。また、図2(A)は、白表示を行っている場合の本発明の実施の形態1に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図であり、図2(B)は、図2(A)のA-A線における断面図である。また、図4(A)は、黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態1に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図であり、図4(B)は、図4(A)のA-A線における断面図である。なお、説明の便宜上、図中のX方向、Y方向をそれぞれ表示部の横方向、縦方向とし、Z方向を表示部の上方向とする。
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the display device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A is a perspective plan view showing the main configuration of the display unit included in the display device according to Embodiment 1 of the present invention when white display is performed, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A is a perspective plan view showing the main structure of the display unit included in the display device according to Embodiment 1 of the present invention when black display is performed, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. For convenience of explanation, the X direction and Y direction in the figure are the horizontal direction and vertical direction of the display unit, respectively, and the Z direction is the upward direction of the display unit.

図3に示すように、表示装置100は、表示部が画像表示媒体34から構成される。画像表示媒体34は、図2(A)及び図2(B)に示すように、下側に配置された基板であるアクティブマトリクス基板(以下、TFTアレイ基板と呼ぶ)102と、該TFTアレイ基板2と対向するように上側に配置された対向基板101とを有し、該TFTアレイ基板102と対向基板101との間に形成された空気層10に、負に帯電させた黒色粒子11および正に帯電させた白色粒子12が封入されて構成されている。   As shown in FIG. 3, in the display device 100, the display unit includes an image display medium 34. As shown in FIGS. 2A and 2B, the image display medium 34 includes an active matrix substrate (hereinafter referred to as a TFT array substrate) 102 which is a substrate disposed on the lower side, and the TFT array substrate. 2, the black substrate 11 and the positive particles negatively charged in the air layer 10 formed between the TFT array substrate 102 and the counter substrate 101. The white particles 12 are charged and sealed.

TFTアレイ基板102および対向基板101は、0.1mm乃至0.5mm程度の透明樹脂製のフィルムで構成されている。なお、いわゆる電子ペーパーと呼ばれるような折り曲げ可能な表示装置を実現するためには、TFTアレイ基板102および対向基板101の厚さが0.1mm乃至0.2mm程度であることが好ましい。   The TFT array substrate 102 and the counter substrate 101 are made of a transparent resin film of about 0.1 mm to 0.5 mm. In order to realize a foldable display device called a so-called electronic paper, it is preferable that the thickness of the TFT array substrate 102 and the counter substrate 101 is about 0.1 mm to 0.2 mm.

黒色粒子11は、アクリル粒子、ブラックカーボンなどから合成された球状の粒子であり、その粒径は1μm乃至10μm程度である。また、白色粒子12は、アクリル粒子、TiO2などから合成された球状の粒子であり、その粒径は1μm乃至10μm程度である。なお、粒子同士が凝集するのを防止するため、黒色粒子11および白色粒子12の粒径は均一であることが好ましい。   The black particles 11 are spherical particles synthesized from acrylic particles, black carbon, or the like, and the particle size is about 1 μm to 10 μm. The white particles 12 are spherical particles synthesized from acrylic particles, TiO 2 or the like, and the particle size is about 1 μm to 10 μm. In order to prevent the particles from aggregating, the black particles 11 and the white particles 12 preferably have a uniform particle size.

また、黒色粒子11および白色粒子12は、比重が小さく流動性に優れているものが好ましい。そのための具体的な構造を作製するために、直径5μmの真球状アクリル粒子の表層全面に、直径30nmの真球状シリカ微粒子をメカノケミカルなどの方法により固定化処理する。ここでシリカ微粒子は帯電処理を施したものを使用し、粒子全体として帯電性を有するものとした。比重をさらに小さくするためには、アクリル粒子は中空状または多孔質のものがより望ましい。このような構造により、粒子の流動性は向上するため、粒子が移動するときの摩擦抵抗が小さくなり、かつ、粒子の移動に必要な運動エネルギーが小さくなる。したがって、応答速度が高速になるとともに低電圧での駆動が可能となる。   The black particles 11 and the white particles 12 are preferably those having a small specific gravity and excellent fluidity. In order to produce a specific structure for this purpose, the spherical silica fine particles with a diameter of 30 nm are fixed on the entire surface of the spherical acrylic particles with a diameter of 5 μm by a method such as mechanochemical. Here, the silica fine particles were subjected to charging treatment, and the particles as a whole had charging properties. In order to further reduce the specific gravity, the acrylic particles are more preferably hollow or porous. With such a structure, the fluidity of the particles is improved, so that the frictional resistance when the particles move is reduced, and the kinetic energy required for the movement of the particles is reduced. Therefore, the response speed is increased and driving with a low voltage is possible.

図3に示すように、TFTアレイ基板102には、平面視において互いに直交する複数の走査信号線5および映像信号線7が配設されており、該走査信号線5および映像信号線7で区画された領域が一画素35を構成している。このような画素35がマトリクス状に複数形成されて画像表示媒体34が形成されている。そして、図示を省略しているが、TFTアレイ基板102には、画素35毎にスイッチング素子として、周知の薄膜トランジスタ(TFT)が配設されている。該TFTのドレイン領域には、TFTアレイ基板102側に設けられた第1電極4が接続されている。このように、本実施の形態の表示装置は、画素35毎にTFTが形成されたアクティブ駆動型である。   As shown in FIG. 3, the TFT array substrate 102 is provided with a plurality of scanning signal lines 5 and video signal lines 7 that are orthogonal to each other in plan view, and is divided by the scanning signal lines 5 and the video signal lines 7. The region formed constitutes one pixel 35. A plurality of such pixels 35 are formed in a matrix to form an image display medium 34. Although not shown, the TFT array substrate 102 is provided with a well-known thin film transistor (TFT) as a switching element for each pixel 35. A first electrode 4 provided on the TFT array substrate 102 side is connected to the drain region of the TFT. Thus, the display device of this embodiment is an active drive type in which a TFT is formed for each pixel 35.

画像表示媒体34の周囲部には、映像信号線7を駆動させるためのソースドライバ33が配設されるとともに、走査信号線5を駆動させるためのゲートドライバ32が配設されている。さらに、該ソースドライバ33及びゲートドライバ32を外部から入力される画像信号に応じて制御する制御部31が配設されている。   A source driver 33 for driving the video signal line 7 and a gate driver 32 for driving the scanning signal line 5 are disposed around the image display medium 34. Further, a control unit 31 that controls the source driver 33 and the gate driver 32 according to an image signal input from the outside is provided.

また、TFTは、TFTアレイ基板102上に形成されたゲート電極と、このゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜、TFTアレイ基板102上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、チャネル領域を形成するための有機半導体層とを含んで構成される。TFTは、有機材料を用いて印刷等によって形成されるため、TFTアレイ基板2のフレキシブル性は損なわれない。なお、TFTのゲート電極には、走査信号線5が接続され、TFTのソース電極には、映像信号線7が接続されている。   The TFT includes a gate electrode formed on the TFT array substrate 102, a gate insulating film formed on the gate electrode, a gate insulating film, and a source electrode and a drain electrode formed on the TFT array substrate 102. And an organic semiconductor layer for forming a channel region. Since the TFT is formed by printing or the like using an organic material, the flexibility of the TFT array substrate 2 is not impaired. The scanning signal line 5 is connected to the gate electrode of the TFT, and the video signal line 7 is connected to the source electrode of the TFT.

図2(A)、図2(B)、図4(A)、および図4(B)に示すように、対向基板101は、支持体1の下面に、矩形状の第1電極3が画素ごとに形成されて構成されている。ここで、第1電極3はITO(Indium Tin Oxide)などで構成された透明導電体である。そして、その第1電極3を覆うようにして、第1電極3と粒子との間に作用する吸着力を抑制し、第1電極3と粒子との吸着を防止するための表面処理層9が形成されている。また、TFTアレイ基板102は、支持体2の上面に、走査信号線5および絶縁層6が積層され、さらにその上に第2電極4,映像信号線7、およびTFT8が積層されて構成されている。そして、これらの第2電極4,映像信号線7、およびTFT8を覆うようにして、第2電極4と粒子との間に作用する吸着力を抑制することにより第2電極4と粒子とが吸着することを防止するための表面処理層9が形成されている。   2A, FIG. 2B, FIG. 4A, and FIG. 4B, the counter substrate 101 has a rectangular first electrode 3 on the lower surface of the support 1 and a pixel. Each is formed and configured. Here, the first electrode 3 is a transparent conductor made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like. A surface treatment layer 9 for covering the first electrode 3 to suppress the adsorption force acting between the first electrode 3 and the particles and preventing the adsorption between the first electrode 3 and the particles is provided. Is formed. Further, the TFT array substrate 102 is constructed by laminating the scanning signal line 5 and the insulating layer 6 on the upper surface of the support 2, and further laminating the second electrode 4, the video signal line 7 and the TFT 8 thereon. Yes. Then, the second electrode 4 and the particles are adsorbed by covering the second electrode 4, the video signal line 7 and the TFT 8 and suppressing the adsorption force acting between the second electrode 4 and the particles. A surface treatment layer 9 for preventing this is formed.

なお、この表面処理層9の詳細については後述する。   The details of the surface treatment layer 9 will be described later.

前述したスペーサによって維持されている空気層10のギャップGは25μm程度である。そして、黒色粒子11および白色粒子12の充填率は、空気層10に対して、体積換算で10%乃至30%程度としている。黒色粒子11および白色粒子12を空気層10に充填した後、上側基板1および下側基板2の周縁部はエポキシ系の接着剤などによって気密封止される。   The gap G of the air layer 10 maintained by the spacer described above is about 25 μm. The filling rate of the black particles 11 and the white particles 12 is about 10% to 30% in terms of volume with respect to the air layer 10. After the black particles 11 and the white particles 12 are filled in the air layer 10, the peripheral portions of the upper substrate 1 and the lower substrate 2 are hermetically sealed with an epoxy adhesive or the like.

このように構成された表示装置100では、制御部31が、外部から信号入力部30に入力された画像信号に応じて、ゲートドライバ32及びソースドライバ33にそれぞれ制御信号を出力する。これにより、ゲートドライバ32が走査信号線5にゲート信号を出力して各画素35のスイッチング素子(TFT)を順次オンさせ、一方、ソースドライバ33が、それにタイミングを合わせて映像信号線7を通じて映像信号を各画素35に順次入力する。その結果、後述するように、各画素35において、TFTアレイ基板2と対向基板1との間の空気層10内を、黒色粒子11および白色粒子12が移動する。これにより、表示装置100を観察する人の目に、映像信号に対応する映像が映る。   In the display device 100 configured as described above, the control unit 31 outputs control signals to the gate driver 32 and the source driver 33 in accordance with an image signal input to the signal input unit 30 from the outside. As a result, the gate driver 32 outputs a gate signal to the scanning signal line 5 to sequentially turn on the switching elements (TFTs) of the respective pixels 35, while the source driver 33 matches the timing with the video signal line 7 for video. A signal is sequentially input to each pixel 35. As a result, as will be described later, in each pixel 35, the black particles 11 and the white particles 12 move in the air layer 10 between the TFT array substrate 2 and the counter substrate 1. As a result, an image corresponding to the video signal appears in the eyes of a person observing the display device 100.

画素35における白表示は次のようにして実現される。制御部31から出力された制御信号に応じて、第1電極3が負極となり、第2電極4が正極となるように第1電極3および第2電極4間に画像に応じた電圧が印加される。前述したように、白色粒子12は正に帯電されているため、図2(A)および図2(B)に示すように、白色粒子12は第1電極3に引き寄せられて移動し第1電極3近傍の表面処理層9に付着する。ここで、第1電極3は前述したように透明導電体で構成されているため、観察者からは白色粒子12が観察され、白表示が実現されることになる。   White display in the pixel 35 is realized as follows. In accordance with a control signal output from the control unit 31, a voltage corresponding to an image is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4 so that the first electrode 3 becomes a negative electrode and the second electrode 4 becomes a positive electrode. The As described above, since the white particles 12 are positively charged, as shown in FIGS. 2A and 2B, the white particles 12 are attracted to the first electrode 3 and moved to move to the first electrode. 3 adheres to the surface treatment layer 9 in the vicinity. Here, since the first electrode 3 is made of the transparent conductor as described above, the white particles 12 are observed by the observer, and white display is realized.

一方、画素35における黒表示は次のようにして実現される。制御部31から出力された制御信号に応じて、第1電極3が正極となり、第2電極4が負極となるように第1電極3および第2電極4間に画像に応じた電圧が印加される。前述したように、黒色粒子11は負に帯電されているため、図4(A)および図4(B)に示すように、黒色粒子11は第1電極3に引き寄せられて移動し第1電極3近傍の表面処理層9に付着する。その結果、観察者からは黒色粒子11が観察され、黒表示が実現されることになる。   On the other hand, black display in the pixel 35 is realized as follows. In accordance with a control signal output from the control unit 31, a voltage corresponding to an image is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4 so that the first electrode 3 becomes a positive electrode and the second electrode 4 becomes a negative electrode. The As described above, since the black particles 11 are negatively charged, as shown in FIGS. 4A and 4B, the black particles 11 are attracted to the first electrode 3 and moved to move to the first electrode. 3 adheres to the surface treatment layer 9 in the vicinity. As a result, black particles 11 are observed from the observer, and black display is realized.

白表示から黒表示へ、または黒表示から白表示へ変化させるには、第1電極3と第2電極4との間に発生させる電界によって電極近傍の表面処理層9に付着されている粒子を引き剥がす必要がある。本実施の形態においては、表面処理層9の存在により、電極と粒子との間の生じる付着力の低減化を図っている。その結果、後述するように、画像表示に必要な電圧を低減化させることができる。   In order to change from white display to black display or from black display to white display, particles attached to the surface treatment layer 9 in the vicinity of the electrode by an electric field generated between the first electrode 3 and the second electrode 4 are changed. It must be peeled off. In the present embodiment, the presence of the surface treatment layer 9 reduces the adhesion force generated between the electrode and the particles. As a result, as will be described later, the voltage required for image display can be reduced.

以下に述べる電圧特性とは、粒子が電極から剥離し始める閾値電圧Vc、すべての粒子が完全に剥離し終える飽和電圧Vs、および閾値電圧Vcから飽和電圧Vsに至るまでの電圧差のことである。この電圧特性は、電極間に電圧を印加したときに粒子に作用するクーロン力、重力、影像力、ファンデルワールス力、および粒子と電極との付着力の均衡に依存する。本実施の形態の表示装置100の場合、閾値電圧Vcは影像力に、飽和電圧Vsはファンデルワールス力に対してそれぞれ支配的であることが確かめられている。TiO2粒子はポリカーボネートおよびアクリル等の樹脂材料に比べ電気抵抗が小さく、かつ、ITOおよびAl等の導電体に比べ電気抵抗が大きい、いわば半導体的な電気特性を有する。TiO2の他、電気抵抗の小さい導電性物質、または電気抵抗の大きい絶縁性物質を用いることにより、粒子と電極表面との帯電特性が良好になり、閾値電圧Vcを下げることができる。また、以下に述べるように、表面処理層9を用いることにより、ファンデルワールス力を小さくし飽和電圧Vsを下げることができる。 The voltage characteristics described below are a threshold voltage Vc at which particles start to peel from the electrode, a saturation voltage Vs at which all particles have completely peeled off, and a voltage difference from the threshold voltage Vc to the saturation voltage Vs. . This voltage characteristic depends on the balance of the Coulomb force acting on the particles when a voltage is applied between the electrodes, gravity, image force, van der Waals force, and the adhesion force between the particles and the electrode. In the case of the display device 100 of the present embodiment, it has been confirmed that the threshold voltage Vc is dominant over the image power and the saturation voltage Vs is dominant over the van der Waals force. TiO 2 particles have a semiconductor-like electrical characteristic that has a lower electrical resistance than resin materials such as polycarbonate and acrylic, and a higher electrical resistance than conductors such as ITO and Al. By using a conductive material having a low electric resistance or an insulating material having a high electric resistance in addition to TiO 2 , the charging characteristics between the particles and the electrode surface can be improved, and the threshold voltage Vc can be lowered. Further, as described below, by using the surface treatment layer 9, the van der Waals force can be reduced and the saturation voltage Vs can be lowered.

図5は、本発明の実施の形態1に係る表示装置100が備えるTFTアレイ基板102の表面近傍の構成の例を模式的に示す断面図である。図5に示すように、表面処理層9は微小な凹凸が形成された構成である。本実施の形態において、表面処理層9は、黒色粒子11、白色粒子12より小さな粒径30nmのアナタース形結晶構造を有するTiO2微粒子を用いて構成されている。ここで、TiO2微粒子の粒径を30nmとしたのは、表面処理層9の凹凸が黒色粒子11、白色粒子12の粒径である例えば5μmよりも大きい場合には、これらの着色粒子自身が凹凸にそって付着してしまい、ファンデルワールス力を低減させる効果が無くなるので、凹凸を形成するTiO2微粒子の粒径は黒色粒子11、白色粒子12の粒径よりも小さいことが望ましいからである。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration in the vicinity of the surface of the TFT array substrate 102 provided in the display device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 5, the surface treatment layer 9 has a structure in which minute irregularities are formed. In the present embodiment, the surface treatment layer 9 is composed of TiO 2 fine particles having an anatase crystal structure having a particle diameter of 30 nm smaller than that of the black particles 11 and the white particles 12. Here, the particle diameter of the TiO 2 fine particles was set to 30 nm because when the unevenness of the surface treatment layer 9 is larger than the particle diameter of the black particles 11 and the white particles 12, for example, 5 μm, these colored particles themselves Since it adheres along the unevenness and the effect of reducing van der Waals force is lost, it is desirable that the particle diameter of the TiO 2 fine particles forming the unevenness is smaller than the particle diameter of the black particles 11 and the white particles 12. is there.

図5に示すように、表面処理層9を構成するTiO2微粒子により形成される凸部と凸部との間隔、すなわち表面処理層9の凹凸のピッチpは、表示用の帯電粒子である黒色粒子11(白色粒子12)の平均粒径よりも小さい。これは、表面処理層9の凹凸のピッチpが、黒色粒子11(白色粒子12)の平均粒径と同じかそれ以上である場合、黒色粒子11(白色粒子12)が表面処理層9の凹凸に沿って付着してしまい、ファンデルワールス力を低減させる効果が望めなくなるためである。 As shown in FIG. 5, the interval between the protrusions formed by the TiO 2 fine particles constituting the surface treatment layer 9, that is, the pitch p of the unevenness of the surface treatment layer 9 is black which is a charged particle for display. It is smaller than the average particle diameter of the particles 11 (white particles 12). This is because when the unevenness pitch p of the surface treatment layer 9 is equal to or larger than the average particle diameter of the black particles 11 (white particles 12), the black particles 11 (white particles 12) are unevenness of the surface treatment layer 9. This is because the effect of reducing the van der Waals force cannot be expected.

なお、本実施の形態において、対向基板101側に形成されている表面処理層9も上記と同一の構成としている。   In the present embodiment, the surface treatment layer 9 formed on the counter substrate 101 side has the same configuration as described above.

このTiO2微粒子からなる表面処理層9は水を媒体とし、TiO2微粒子を分散したスラリーを塗布後、乾燥させることによって、高い膜硬度で、かつ高透過率の層を得ることができる。この製法により得られる表面処理層9は、TiO2微粒子の凝集が比較的少なく粒径分布の揃った粒子が積層された厚み100nm程度の均一な層であり、表面処理層9の凹凸は略均一な形状をなしている。したがって、基板側の電気抵抗、帯電性、及び形状等の条件がほぼ均一になるため、電極に付着した着色粒子はほぼ同じ電圧特性を有することになり、全体として良好な電圧特性を得ることができる。 Surface treatment layer 9 made of the TiO 2 fine particles and the medium of water, after coating a slurry prepared by dispersing TiO 2 particulates, by drying, can be at a high film hardness and obtain a layer of high permeability. The surface treatment layer 9 obtained by this manufacturing method is a uniform layer having a thickness of about 100 nm in which particles having a relatively small aggregation of TiO 2 fine particles and a uniform particle size distribution are laminated, and the unevenness of the surface treatment layer 9 is substantially uniform. It has a nice shape. Accordingly, conditions such as electrical resistance, chargeability, and shape on the substrate side are almost uniform, and the colored particles attached to the electrodes have almost the same voltage characteristics, and as a whole, good voltage characteristics can be obtained. it can.

なお、表面処理層9の凹凸を形成するために本実施の形態ではTiO微粒子を用いているが、これに限られるわけではなく、例えばSiO(シリカ)、ZnO(酸化亜鉛)等の微粒子を用いてもよい。これらを用いた場合であっても、電極表面に高透明性の凹凸層を形成することができる。より具体的には、平均粒径が15nm乃至30nm程度のSiO微粒子(またはZnO微粒子)をイソプロピルアルコール等の溶剤に分散させ、スラリー状のものを形成する。そして、このスラリーを、本実施の形態の場合と同様にして基板に塗布し、その後乾燥させることにより、高い膜硬度で、しかも高透過率の凹凸層を形成することができる。このようにしてSiO微粒子(またはZnO微粒子)を用いて形成された凹凸層の場合、TiO微粒子を用いて形成された凹凸層と比べて、導電率が低く、電極表面により大きな帯電性を付与することができるという利点がある。 In this embodiment, TiO 2 fine particles are used to form the unevenness of the surface treatment layer 9, but the present invention is not limited to this. For example, fine particles such as SiO 2 (silica) and ZnO (zinc oxide) are used. May be used. Even when these are used, a highly transparent uneven layer can be formed on the electrode surface. More specifically, SiO 2 fine particles (or ZnO fine particles) having an average particle diameter of about 15 nm to 30 nm are dispersed in a solvent such as isopropyl alcohol to form a slurry. Then, by applying this slurry to the substrate in the same manner as in the present embodiment and then drying it, it is possible to form an uneven layer with high film hardness and high transmittance. In the case of the concavo-convex layer formed using the SiO 2 fine particles (or ZnO fine particles) in this way, the conductivity is lower than that of the concavo-convex layer formed using the TiO 2 fine particles, and the electrode surface has a larger chargeability. There is an advantage that it can be granted.

本発明者等によって、表示用の粒子およびその粒子が付着される側の材質に関し種々の組合せで実験、評価を行った結果、本実施の形態のように、粒子の構成材料にアクリル樹脂(PMMA)を用い、表面処理層9にTiO2を用いた場合が良好であり、電圧特性は飛躍的に向上した。具体的には、表面処理層9が形成されていない構成において黒から白に表示させるのに必要な飽和電圧が150Vだったのに対し、本実施の形態における構成においては80Vにまで低減することができた。これは、TiO2微粒子の微導電特性により帯電特性の関係が良好になったのに加え、表面処理層9と粒子との吸着力に対してはファンデルワールス力が支配的であるところ、粒子と表面処理層9との接触面が極小化することにより、作用するファンデルワールス力が低減するという効果によるものである。 As a result of experiments and evaluations by various combinations of display particles and materials to which the particles are attached by the present inventors, acrylic resin (PMMA) is used as a constituent material of the particles as in this embodiment. ) And TiO 2 was used for the surface treatment layer 9, and the voltage characteristics were dramatically improved. Specifically, the saturation voltage necessary for displaying from black to white in the configuration in which the surface treatment layer 9 is not formed is 150 V, whereas in the configuration in this embodiment, the saturation voltage is reduced to 80 V. I was able to. This is because the relationship between the charging characteristics is improved due to the microconductive characteristics of the TiO 2 fine particles, and the van der Waals force is dominant for the adsorption force between the surface treatment layer 9 and the particles. This is because the van der Waals force acting is reduced by minimizing the contact surface between the surface treatment layer 9 and the surface treatment layer 9.

図8は、本発明の実施の形態1に係る表示装置100における、ファンデルワールス力と表面処理層9の凹凸のピッチとの関係を示すグラフである。なお、このグラフは、黒色粒子11が直径5μmの母粒子11aと直径16nmの子粒子11bとから構成される場合に、黒色粒子11と表面処理層9との間に生じるファンデルワールス力と表面処理層9の凹凸のピッチの大きさとの関係を示している。なお、この関係は、最近接距離を0.4mmと仮定したときの理論式に基づいて得られた計算結果に基づいている。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the van der Waals force and the uneven pitch of the surface treatment layer 9 in the display device 100 according to the first embodiment of the present invention. This graph shows the van der Waals force generated between the black particles 11 and the surface treatment layer 9 and the surface when the black particles 11 are composed of mother particles 11a having a diameter of 5 μm and child particles 11b having a diameter of 16 nm. The relationship with the magnitude | size of the unevenness | corrugation of the process layer 9 is shown. This relationship is based on the calculation result obtained based on the theoretical formula when the closest distance is assumed to be 0.4 mm.

図8に示すように、表面処理層9の凹凸のピッチが7nm程度までの場合は凹凸のピッチが小さいほどファンデルワールス力を低減する効果が大きい。また、表面処理層9の凹凸のピッチが7nm程度よりも大きくなるとファンデルワールス力が徐々に大きくなっていく。この結果を考慮すれば、表面処理層9の凹凸のピッチは5nm乃至50nm程度が好ましく、7nm程度がより好ましいといえる。   As shown in FIG. 8, when the unevenness pitch of the surface treatment layer 9 is up to about 7 nm, the effect of reducing the van der Waals force is larger as the unevenness pitch is smaller. In addition, when the uneven pitch of the surface treatment layer 9 is larger than about 7 nm, the van der Waals force gradually increases. Considering this result, it can be said that the uneven pitch of the surface treatment layer 9 is preferably about 5 nm to 50 nm, and more preferably about 7 nm.

なお、他の良好な組合せとして、粒子の構成材料にアクリル樹脂(PMMA)を用い、表面処理層9にポリカーボネートを用いた場合があった。具体的には、環状エーテル系溶剤THFに絶縁性樹脂粉末であるポリカーボネート粉末を溶融させた媒体にTiO2微粒子を分散させたコーティング剤により表面処理層9を形成する。このような組合せにより電圧特性が向上させることができるのは、ポリカーボネートがアクリルに比較的近い帯電特性を有する絶縁材料だからである。 As another good combination, acrylic resin (PMMA) was used as the constituent material of the particles, and polycarbonate was used as the surface treatment layer 9. Specifically, the surface treatment layer 9 is formed by a coating agent in which TiO 2 fine particles are dispersed in a medium obtained by melting polycarbonate powder which is an insulating resin powder in a cyclic ether solvent THF. The voltage characteristics can be improved by such a combination because polycarbonate is an insulating material having charging characteristics relatively close to acrylic.

ところで、表面処理層9における凹凸を形成する方法としては、前述した場合の他にも、例えば基板上にPMMA等の透明樹脂層を形成し、その後凹凸構造が設けられた金型によりプレス加工を行う方法、同じくPMMA等の透明樹脂層を形成し、その後ケミカルエッチング等により表面に凹凸を形成する方法がある。さらに、基板上に感光性樹脂を塗布した後、露光によって所定のパターンを形成し、そのパターンに対して100℃程度の温度で熱処理を施すことにより、所定の球状を有する凹凸を形成するようにしても良い。   By the way, as a method for forming the unevenness in the surface treatment layer 9, in addition to the case described above, for example, a transparent resin layer such as PMMA is formed on the substrate, and then press working is performed with a mold provided with the uneven structure. There is a method of forming a transparent resin layer such as PMMA, and then forming irregularities on the surface by chemical etching or the like. Further, after applying a photosensitive resin on the substrate, a predetermined pattern is formed by exposure, and the pattern is subjected to heat treatment at a temperature of about 100 ° C., thereby forming irregularities having a predetermined spherical shape. May be.

[変形例1]
図6は、本発明の実施の形態1に係る表示装置100が備えるTFTアレイ基板102の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。表面処理層9は、凹凸を形成するためのTiO2微粒子層9aと、最表面に露出するポリカーボネートからなる絶縁層9bとから構成される。この場合、TiO2微粒子は必ずしもアナタース形の結晶構造である必要は無く、有機物を媒体とする場合はルチル形やアモルファスのものでもかまわない。このような構成においては、さらに良好な電圧特性を得ることができ、飽和電圧を60Vまで低減することができた。
[Modification 1]
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing another example of the configuration in the vicinity of the surface of the TFT array substrate 102 included in the display device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The surface treatment layer 9 includes a TiO 2 fine particle layer 9a for forming unevenness and an insulating layer 9b made of polycarbonate exposed on the outermost surface. In this case, the TiO 2 fine particles do not necessarily have an anatase type crystal structure, and when an organic substance is used as a medium, a rutile type or amorphous type may be used. In such a configuration, even better voltage characteristics could be obtained, and the saturation voltage could be reduced to 60V.

[変形例2]
また、図7は、本発明の実施の形態1に係る表示装置100が備えるTFTアレイ基板102の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。この図7に示す例において、表面処理層9は図5に示す場合と同様に構成されている。なお、図6に示す場合と同様に構成されていてもよい。
[Modification 2]
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing another example of the configuration in the vicinity of the surface of the TFT array substrate 102 provided in the display device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. In the example shown in FIG. 7, the surface treatment layer 9 is configured similarly to the case shown in FIG. In addition, you may be comprised similarly to the case shown in FIG.

この図7に示す例においては、黒色粒子11を母粒子11aと子粒子11bとから構成されている。電圧特性を向上させるためには、黒色粒子11の比重が小さく流動性に優れているものが好ましい。そこで、このように黒色粒子11を母粒子11aおよび子粒子11bからなる複合化構成とすることにより、母粒子11aの粒径ではなく子粒子11bの粒径に流動性は依存する。その結果、黒色粒子11間あるいは黒色粒子11と表面処理層9との間に作用するファンデルワールス力が小さくなるため、流動性が良くなり電圧特性はさらに向上する。   In the example shown in FIG. 7, the black particles 11 are composed of mother particles 11a and child particles 11b. In order to improve the voltage characteristics, it is preferable that the black particles 11 have a small specific gravity and excellent fluidity. Therefore, by making the black particles 11 into a composite structure composed of the mother particles 11a and the child particles 11b in this way, the fluidity depends on the particle size of the child particles 11b, not the particle size of the mother particles 11a. As a result, the van der Waals force acting between the black particles 11 or between the black particles 11 and the surface treatment layer 9 is reduced, so that the fluidity is improved and the voltage characteristics are further improved.

この例においては、母粒子11aには直径5μmの真球状アクリル粒子を、また、子粒子11bには帯電処理を施した直径16nmの真球状シリカ微粒子を使用し、黒色粒子11全体として帯電性を有するものとした。母粒子11aに使用する材料としてはスチレン系、メラミン系など他の樹脂材料でもかまわない。また、子粒子11bにシリカを使用したのはシランカップリング剤等により安定でかつ大きな帯電量を得られる帯電処理が可能だからである。母粒子11aはアクリル製なので真比重が1.2g/cm3と小さく、かつ軟化点が低い。 In this example, spherical acrylic particles having a diameter of 5 μm are used as the mother particles 11a, and spherical silica particles having a diameter of 16 nm that have been subjected to charging treatment are used as the child particles 11b. It was supposed to have. As the material used for the mother particles 11a, other resin materials such as styrene and melamine may be used. Moreover, the reason why silica is used for the child particles 11b is that it is possible to perform a charging process which is stable and can obtain a large charge amount by a silane coupling agent or the like. Since the mother particles 11a are made of acrylic, the true specific gravity is as small as 1.2 g / cm 3 and the softening point is low.

一方、子粒子11bは母粒子11aに比べれば2.1g/cm3と真比重が大きいものの、その配合比が小さいので、粒子全体としての影響は小さい。また、母粒子11aにくらべれば軟化点が高いため、メカノケミカルなどの方法で母粒子11aに固着しやすい。 On the other hand, the child particle 11b has a large true specific gravity of 2.1 g / cm 3 as compared with the mother particle 11a, but its blending ratio is small, so that the influence of the whole particle is small. Further, since the softening point is higher than that of the mother particle 11a, it is easily fixed to the mother particle 11a by a method such as mechanochemical.

母粒子11aの表面の略全面を覆うように、子粒子11bをメカノケミカルの一種である高速気流中衝撃法により固定化処理する。母粒子11aの表面の略全面に子粒子11bを被覆するための配合比は、母粒子11a:子粒子11bの重量比で100:3ないし100:5とし、理論配合比よりもやや多めにする。ここで、理論配合比とは、母粒子11aの表面全体を子粒子11bの1層で被覆すると仮定したときの計算値である。この例において、配合比を理論値よりも多めにしたのは、高速気流中衝撃法では子粒子11bの層を均一にするのには限界があり、母粒子11aの表面の全面を子粒子11bの1層で覆うことが難しいためである。   The child particles 11b are fixed by a high-speed air current impact method, which is a kind of mechanochemical, so as to cover substantially the entire surface of the mother particles 11a. The blending ratio for coating the child particles 11b on almost the entire surface of the mother particles 11a is 100: 3 to 100: 5 in terms of the weight ratio of the mother particles 11a: child particles 11b, and is slightly larger than the theoretical blending ratio. . Here, the theoretical blending ratio is a calculated value when it is assumed that the entire surface of the mother particle 11a is covered with one layer of the child particles 11b. In this example, the reason why the compounding ratio is made larger than the theoretical value is that there is a limit in making the layer of the child particles 11b uniform in the high-speed airflow impact method, and the entire surface of the mother particle 11a is covered with the child particles 11b. This is because it is difficult to cover with one layer.

上記のように、母粒子11aの表面の略全面に子粒子11bを被覆した構成とすると、子粒子の被覆のない従来構造のアクリル製重合トナーに比べ、耐湿度特性は飛躍的に向上した。すなわち、雰囲気温度45℃で湿度が50%から90%に上昇した場合、従来構造の重合トナーでは帯電量が初期に比べて55%も低下したが、本実施の形態の複合粒子の場合は15%程度の低下に留まった。   As described above, when the child particles 11b are coated on almost the entire surface of the mother particles 11a, the humidity resistance is dramatically improved as compared with the conventional acrylic polymerized toner without the child particles. That is, when the humidity is increased from 50% to 90% at an atmospheric temperature of 45 ° C., the charge amount of the conventional polymerized toner is reduced by 55% compared to the initial value, but in the case of the composite particles of the present embodiment, 15%. Only a decrease of about%.

したがって、対向基板101およびTFTアレイ基板102に使用する樹脂フィルムには特別な耐防湿処理を必要とせず、PETフィルムのような安価な市販品を使用することもできる。   Therefore, the resin film used for the counter substrate 101 and the TFT array substrate 102 does not require a special moisture-proof treatment, and an inexpensive commercial product such as a PET film can also be used.

このような複合粒子を作製する方法としては、母粒子を作製した後に子粒子を固着させるメカノケミカルのような方法の他、懸濁重合法のように一回のプロセスで作製する方法もある。ただし、この場合、作製した複合粒子の子粒子表面には界面活性剤等、製造プロセスで使用する添加物からなる被膜が形成されるため、高速気流中衝撃法等の処理により被膜を剥離しないと複合粒子の流動性は向上しない。   As a method of producing such composite particles, there is a method of producing by a single process such as a suspension polymerization method in addition to a method such as mechanochemical in which child particles are fixed after producing mother particles. However, in this case, a film made of an additive used in the manufacturing process, such as a surfactant, is formed on the child particle surface of the produced composite particle. The fluidity of the composite particles is not improved.

なお、ここではTFTアレイ基板102の表面近傍での粒子の挙動を例として説明したが、対向基板101の表面近傍でも同様の挙動が得られることは言うまでもない。また、白色粒子12も黒色粒子11と同様に複合化構成とすることが望ましいことは勿論である。   Here, the behavior of particles near the surface of the TFT array substrate 102 has been described as an example, but it goes without saying that the same behavior can be obtained near the surface of the counter substrate 101. Of course, it is desirable that the white particles 12 have a composite structure as in the case of the black particles 11.

また、本実施の形態においては、縦電界が作用する場合の構成について説明したが、同一基板側に第1電極3、第2電極4の両方を設けることによって生じる横電界を利用する構成についても適用することができる。この場合、本実施の形態のように2種類の帯電粒子を用いるのではなく、1種類の帯電粒子のみで表示することができ、より低電圧化を図ることができる。なお、このような横電界を利用する構成については後述する実施の形態5において詳細を説明する。   Further, in the present embodiment, the configuration in the case where the vertical electric field acts has been described, but the configuration using the horizontal electric field generated by providing both the first electrode 3 and the second electrode 4 on the same substrate side is also applicable. Can be applied. In this case, instead of using two types of charged particles as in the present embodiment, display can be made with only one type of charged particles, and a lower voltage can be achieved. The configuration using such a lateral electric field will be described in detail in a fifth embodiment to be described later.

さらに本実施の形態においては、アクティブマトリクス駆動の例を用いて説明したが、閾値電圧が20V乃至30V程度であり、5インチ程度のサイズの小型の表示装置ならば単純マトリクス駆動でも適用することができる。この場合、アクティブマトリクス駆動型の場合と比べて安価な表示装置を提供することが可能となる。   Further, although an example of active matrix driving has been described in this embodiment mode, simple matrix driving can be applied to a small display device having a threshold voltage of about 20 V to 30 V and a size of about 5 inches. it can. In this case, it is possible to provide an inexpensive display device as compared with the active matrix driving type.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る表示装置は、一対の電極の帯電列を異ならせることにより、表示用の粒子とその粒子が付着する電極との間に反発する力が作用するように構成されたものである。
(Embodiment 2)
The display device according to Embodiment 2 of the present invention is configured such that a repulsive force acts between the display particles and the electrode to which the particles adhere by changing the charge train of the pair of electrodes. It is a thing.

図9は、本発明の実施の形態2に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図9に示すように、第1の基板41および第2の基板42は、スペーサ43を介して対向して配置されており、これらの第1の基板41と第2の基板42との間に形成された空気層44には、負に帯電させた複数の黒色粒子45および正に帯電させた複数の白色粒子46が充填されている。ここで、粒子群には予め撹拌などによる帯電処理を行ってもよいし、空気層44に充填された後に帯電処理として電界をかけることによって帯電させてもよく、超音波をかけて粒子同士を摩擦、撹拌させることにより帯電させるようにしてもよい。   FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display device according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 9, the first substrate 41 and the second substrate 42 are disposed to face each other with a spacer 43 interposed therebetween, and between the first substrate 41 and the second substrate 42. The formed air layer 44 is filled with a plurality of negatively charged black particles 45 and a plurality of positively charged white particles 46. Here, the particle group may be preliminarily charged by stirring or the like, or may be charged by applying an electric field as a charging process after being filled in the air layer 44. It may be charged by friction and stirring.

なお、空気層44に粒子を充填する率により、画像表示の際の表示速度およびコントラストが変化する。体積換算で80%以上の充填率の場合、表示特性は良いが、粒子同士の存在が障壁となって粒子の移動が妨げられることになるため、粒子を移動させるために必要となる電圧が高くなるという問題が生じる。そのため、体積換算で50〜60%程度の充填率であることが好ましい。   In addition, the display speed and contrast at the time of image display change with the rates with which the air layer 44 is filled with particles. In the case of a packing rate of 80% or more in terms of volume, the display characteristics are good, but the presence of particles becomes a barrier and the movement of the particles is hindered, so the voltage required to move the particles is high. Problem arises. Therefore, the filling rate is preferably about 50 to 60% in terms of volume.

スペーサ43は絶縁性の材料で構成される。本実施の形態においては、スペーサ43の素材としてPET(ポリエチレンテレフタレート)シートが用いられている。画像表示部の適宜の位置に穿設された孔にスペーサ43となるPETシートが配設されることによりセルが形成されている。なお、スペーサ43の材料としては、PETシート以外にも、例えば融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたもの、またはスピンコートした光感受性の樹脂材料に対してマスクを介してフォト工程を施し、パターン化した後に硬化させたものなどを用いることも可能である。その他、PETシートではなく、ゴムまたはプラスチックのシートを用いることも可能である。また、スペーサ43の高さにばらつきがある場合、そのばらつきに起因して表示むらが生じるため、その高さをそろえることができるものが望ましい。   The spacer 43 is made of an insulating material. In the present embodiment, a PET (polyethylene terephthalate) sheet is used as a material for the spacer 43. A cell is formed by disposing a PET sheet serving as the spacer 43 in a hole formed at an appropriate position of the image display unit. In addition to the PET sheet, the spacer 43 may be made of, for example, a resin material having a low melting point that is pattern-printed at a predetermined interval by screen printing and heat-cured, or a light-sensitive resin material that is spin-coated. It is also possible to use a material that has been subjected to a photo process through a mask and patterned and then cured. In addition, it is also possible to use a rubber or plastic sheet instead of the PET sheet. Further, when there is a variation in the height of the spacer 43, display unevenness occurs due to the variation, and therefore it is desirable that the height can be uniformed.

また、黒色粒子45および白色粒子46は、スチレン、アクリル酸メチル、ビニルエチルエーテルなどの熱可塑性樹脂、またはメラミン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂で構成されている。その樹脂の中に、着色剤として、カーボンブラック、酸化チタン、酸化マグネシウム、またはアゾ系色素などを混合する。   Further, the black particles 45 and the white particles 46 are made of a thermoplastic resin such as styrene, methyl acrylate, or vinyl ethyl ether, or a thermosetting resin such as a melamine resin or a phenol resin. Carbon black, titanium oxide, magnesium oxide, or an azo dye is mixed as a colorant in the resin.

なお、本実施の形態では黒色粒子と白色粒子とを用いてモノクロ表示を実現しているが、他の色の着色剤を用いて粒子を構成することにより、カラー表示を実現することも可能である。一般に、酸素を主鎖内に多く持つポリエステルが良好なマイナス荷電性を示す。荷電性を制御するために極性基を付加する場合、プラス荷電付与にはアミノ基が用いられる。また、荷電制御剤を用いることもできる。プラス荷電付与の場合はニグロシン系染料、4級アンモニウム塩などが用いられ、マイナス荷電付与の場合はアゾ系含金染料、サリチル酸含金染料、フッ化物などが用いられる。その他にも、粒子の外側に予めシリカまたはアルミナを添加することにより粒子の流動性を向上させ、その粒子に対してシランカップリング剤で有機物処理を施すようにしてもよい。   In this embodiment, monochrome display is realized using black particles and white particles, but color display can also be realized by configuring particles using colorants of other colors. is there. In general, polyester having a large amount of oxygen in the main chain exhibits good negative chargeability. When a polar group is added to control chargeability, an amino group is used for imparting positive charge. A charge control agent can also be used. In the case of imparting a positive charge, a nigrosine dye, a quaternary ammonium salt, or the like is used. In the case of imparting a negative charge, an azo metal-containing dye, a salicylic acid metal-containing dye, a fluoride, or the like is used. In addition, the fluidity of the particles may be improved by adding silica or alumina in advance to the outside of the particles, and the particles may be treated with an organic substance with a silane coupling agent.

前述した第1の基板41は、支持体47の上面に第1の電極49が形成されて構成されている。また、第2の基板42は、支持体48の下面に第2の電極50およびコート層52がこの順に積層されて構成されている。なお、本実施の形態の場合、第2の基板42側から観察者が観察することとする。また、コート層52の詳細については後述する。   The first substrate 41 described above is configured by forming the first electrode 49 on the upper surface of the support 47. The second substrate 42 is configured by laminating the second electrode 50 and the coat layer 52 in this order on the lower surface of the support 48. In the case of the present embodiment, the observer observes from the second substrate 42 side. Details of the coat layer 52 will be described later.

支持体47および48は、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などで構成されている。特に観察される側の支持体48は、光を透過する材料で構成されていることが好ましい。   The supports 47 and 48 are made of glass, acrylic resin, polycarbonate resin, or the like. In particular, the support 48 on the side to be observed is preferably made of a material that transmits light.

また、第1の電極49および第2の電極50は、ITO、アルミニウム、金、ポリチオフェンなどで構成されている。第2の電極50は、支持体48の場合と同様に、光を透過する材料で構成されていることが好ましい。   The first electrode 49 and the second electrode 50 are made of ITO, aluminum, gold, polythiophene, or the like. As in the case of the support 48, the second electrode 50 is preferably made of a material that transmits light.

以上のように構成された本実施の形態の表示装置において、第1の電極49がマイナス、第2の電極50がプラスになるように第1の電極49および第2の電極50に電圧を印加した場合、プラス側の第2の電極50にマイナスに帯電した黒色粒子45が付着する。これにより、観察者が第2の基板42側から観察すると、第2の電極50の表面に付着された複数の黒色粒子45が観察され、黒色の画像表示が実現される。一方、第1の電極49がプラス、第2の電極50がマイナスになるように第1の電極49および第2の電極50に電圧を印加した場合、マイナス側の第2の電極50にプラスに帯電した白色粒子46が付着する。これにより、観察者が第2の基板42側から観察すると、第2の電極50の表面に付着された複数の白色粒子46が観察され、白色の画像表示が実現される。   In the display device of the present embodiment configured as described above, a voltage is applied to the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the first electrode 49 is negative and the second electrode 50 is positive. In this case, the negatively charged black particles 45 adhere to the second electrode 50 on the plus side. Thereby, when an observer observes from the 2nd board | substrate 42 side, the several black particle 45 adhering to the surface of the 2nd electrode 50 is observed, and a black image display is implement | achieved. On the other hand, when a voltage is applied to the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the first electrode 49 is positive and the second electrode 50 is negative, the negative second electrode 50 is positive. Charged white particles 46 adhere. Thereby, when an observer observes from the 2nd board | substrate 42 side, the several white particle 46 adhering to the surface of the 2nd electrode 50 is observed, and a white image display is implement | achieved.

本発明者等は、本実施の形態の表示装置の構成からコート層52を除いた構成、すなわち一対の電極の何れにもコート層が形成されていない構成の表示装置(以下、構成Aの表示装置という)と、第2の電極50の表面にポリカーボネートのコート層52をスピンコートにより形成した本実施の形態の表示装置(以下、構成Bの表示装置という)とを用いて比較実験を行った。なお、両表示装置とも、上下の基板41,42間の間隔(セルギャップ)を100μmとした。このとき、第2の電極50がプラスとなるように第1の電極49および第2の電極50間に+300Vの電圧を印加して黒色粒子45を第2の電極50へ付着させた。このときの反射濃度を反射濃度計で測定したところ1.5であった。   The inventors of the present invention have a configuration in which the coat layer 52 is removed from the configuration of the display device of the present embodiment, that is, a display device in which no coat layer is formed on any of the pair of electrodes (hereinafter, the display of the configuration A). And a display device of the present embodiment in which a polycarbonate coat layer 52 is formed on the surface of the second electrode 50 by spin coating (hereinafter referred to as a display device of configuration B). . In both display devices, the distance (cell gap) between the upper and lower substrates 41 and 42 was set to 100 μm. At this time, a voltage of +300 V was applied between the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the second electrode 50 was positive, and the black particles 45 were attached to the second electrode 50. When the reflection density at this time was measured with a reflection densitometer, it was 1.5.

図11は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。なお、このグラフにおいて、構成Aの表示装置における当該関係をAで示し、構成Bの表示装置における当該関係をBで示している。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the reflection density and the applied voltage in the display unit of the display device. In this graph, the relationship in the display device of configuration A is indicated by A, and the relationship in the display device of configuration B is indicated by B.

両表示装置において、第2の電極50がマイナスとなるように第1の電極49および第2の電極50間に電圧を印加する。その結果、図11に示すように、構成Aの表示装置の場合は、電極間に−100Vを印加したあたりから黒色粒子45が第2の電極50から剥がれ始めて白色粒子46と置き換わりだし、−200V程度で飽和した。このときの反射濃度は0.4であった。これに対して、構成Bの表示装置の場合では、−50V付近で黒色粒子45が白色粒子46と置き換わり始め、−100V付近で飽和した。このときの反射濃度は0.3であり、構成Aの表示装置の場合と比べて良好なコントラストが得られた。   In both display devices, a voltage is applied between the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the second electrode 50 is negative. As a result, as shown in FIG. 11, in the case of the display device of configuration A, the black particles 45 start to be peeled off from the second electrode 50 around −100 V applied between the electrodes, and are replaced with the white particles 46. Saturated in degree. The reflection density at this time was 0.4. On the other hand, in the case of the display device of configuration B, the black particles 45 began to be replaced with the white particles 46 in the vicinity of −50V and became saturated in the vicinity of −100V. The reflection density at this time was 0.3, and a good contrast was obtained as compared with the case of the display device of configuration A.

以上のように、電極表面の材質を変えることにより、飽和電圧(すべての粒子が完全に剥離し終えるために要する印加電圧)を半分にすることができ、しかも白の反射濃度を向上させることができる。これは、帯電列としてのマイナス側がITOよりポリカーボネートへ移行し、プラスに帯電した白色粒子46と引き合ったため、低電圧で白色粒子46が移動したと考えられる。一方、マイナスに帯電した黒色粒子45の場合、ポリカーボネートのコート層52から両方ともマイナス側となるため反発して離れやすくなっており、しかも黒色粒子45の付着力がITOからなる第2の電極50に対してより小さくなったため、低電圧で黒色粒子45が移動したと考えられる。   As described above, by changing the material of the electrode surface, the saturation voltage (applied voltage required for complete removal of all particles) can be halved, and the white reflection density can be improved. it can. This is presumably because the negative side of the charge train moved from ITO to polycarbonate and attracted positively charged white particles 46, and the white particles 46 moved at a low voltage. On the other hand, in the case of the negatively charged black particles 45, both of them are on the negative side from the polycarbonate coating layer 52, so that they are repelled and easily separated, and the adhesion of the black particles 45 is the second electrode 50 made of ITO. Therefore, it is considered that the black particles 45 moved at a low voltage.

以上では黒表示から白表示へ変化させる場合について説明した。同様の駆動方法で白表示から黒表示へ変化させる場合、第2の電極50表面のポリカーボネートのコート層12と白色粒子46との間に作用する吸着力が大きいため、白色粒子46が移動を始めるためには100V以上の電圧を電極間に印加する必要があった。また、黒色粒子45の場合も帯電列がマイナス側のポリカーボネートのコート層12には付着しにくく、白色粒子46も換算にはコート層12から脱離しにくいため、印加電圧が250V付近のときに黒の反射濃度は1.3となった。このため、本実施の形態の表示装置におけるコントラストが、比較例の場合と比べて低下した。   The case where the display is changed from black display to white display has been described above. When changing from white display to black display by the same driving method, the white particles 46 start to move because the adsorption force acting between the polycarbonate coat layer 12 on the surface of the second electrode 50 and the white particles 46 is large. For this purpose, a voltage of 100 V or more had to be applied between the electrodes. Also, in the case of the black particles 45, the charged column is difficult to adhere to the minus-side polycarbonate coat layer 12, and the white particles 46 are also unlikely to be detached from the coat layer 12 in terms of conversion. The reflection density was 1.3. For this reason, the contrast in the display apparatus of this Embodiment fell compared with the case of a comparative example.

そこで、黒表示から白表示への変化を容易にするために、常に黒表示にリセットした後に白表示を行うという駆動方法が考えられる。   Therefore, in order to facilitate the change from black display to white display, a driving method of always performing white display after resetting to black display is conceivable.

図12は、本発明の実施の形態2に係る表示装置の駆動方法を説明するためのグラフである。なお、このグラフにおいて、縦軸は電極間に印加される電圧を、横軸は時間をそれぞれ示している。   FIG. 12 is a graph for explaining a driving method of the display device according to the second embodiment of the present invention. In this graph, the vertical axis represents the voltage applied between the electrodes, and the horizontal axis represents time.

図12に示すように、まず、第2の電極50がプラスとなるように電極間に+300Vの電圧を0.5ms印加する(符号Eを参照)。以下、このような操作をリセット操作と呼ぶ。このリセット操作の後、図12における符号FおよびGのように、第2の電極50がマイナスとなるように0.5msのパルス波形を駆動電圧として電極間に印加する。これにより、白色粒子46は第2の基板42側へ移動する。ここで、白色粒子46はポリカーボネートのコート層12に引きつけられやすいため、−50Vから−100V程度の範囲で印加電圧を変化させることにより黒表示から白表示までの反射濃度を変えることができる。   As shown in FIG. 12, first, a voltage of +300 V is applied between the electrodes for 0.5 ms so that the second electrode 50 becomes positive (see symbol E). Hereinafter, such an operation is referred to as a reset operation. After this reset operation, as indicated by symbols F and G in FIG. 12, a pulse waveform of 0.5 ms is applied between the electrodes as a drive voltage so that the second electrode 50 becomes negative. As a result, the white particles 46 move to the second substrate 42 side. Here, since the white particles 46 are easily attracted to the polycarbonate coat layer 12, the reflection density from black display to white display can be changed by changing the applied voltage in the range of about -50V to -100V.

このような駆動方法の場合、常にコート層52の表面において黒色粒子45と白色粒子4とを移動させることになるため、コート層52の表面への各粒子の吸着を防止することができ、再現性が向上し、低電圧で高コントラストの表示を実現することができる。なお、この駆動方法におけるパルス幅、リセット電圧、駆動波形等は、前記のものに限定されるわけではなく、各セルに最適なものと選択することができる。   In the case of such a driving method, since the black particles 45 and the white particles 4 are always moved on the surface of the coat layer 52, the adsorption of each particle to the surface of the coat layer 52 can be prevented and reproduced. Therefore, a high-contrast display can be realized at a low voltage. Note that the pulse width, reset voltage, drive waveform, and the like in this driving method are not limited to those described above, and can be selected to be optimal for each cell.

なお、本実施の形態の場合、コート層を第2の基板42側にのみ形成しているが、同様にして第1の基板41側に形成してもよい。このように第1の電極49の表面にもポリカーボネートで構成されたコート層を設けている表示装置の場合であっても、このようなコート層が両電極の表面に形成されていない比較例のような従来の表示装置と比べると、表示用の粒子が移動しやくなり、駆動電圧の低減化を図ることができる。   In the present embodiment, the coat layer is formed only on the second substrate 42 side, but may be formed on the first substrate 41 side in the same manner. Thus, even in the case of a display device in which the surface of the first electrode 49 is provided with a coat layer made of polycarbonate, a comparative example in which such a coat layer is not formed on the surfaces of both electrodes. Compared with such a conventional display device, the display particles move easily, and the drive voltage can be reduced.

また、本実施の形態の場合とは異なり、コート層を第1の基板41側のみに形成した場合であっても、前述した場合と同様にして表示用の粒子が移動しやくなり、駆動電圧の低減化を図ることができることは言うまでもない。   Further, unlike the case of the present embodiment, even when the coat layer is formed only on the first substrate 41 side, the display particles are easily moved in the same manner as described above, and the drive voltage Needless to say, this can be reduced.

(実施の形態3)
実施の形態2の場合、片方の基板側にポリカーボネートのコート層を設けることで、一対の電極表面の帯電列が異なる構成を実現している。これに対し、本発明の実施の形態3に係る表示装置では、一対の電極表面の双方にコート層を設け、一方にプラス荷電制御剤、他方にマイナス荷電制御剤を用いる。
(Embodiment 3)
In the case of Embodiment 2, by providing a polycarbonate coat layer on one substrate side, a configuration in which the charged columns on the pair of electrode surfaces are different is realized. On the other hand, in the display device according to Embodiment 3 of the present invention, a coat layer is provided on both the surfaces of the pair of electrodes, and a positive charge control agent is used on one side and a negative charge control agent is used on the other side.

図10は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図10に示すように、第1の基板41側の第1の電極49の表面にはコート層61が、第2の基板42側の第2の電極50の表面にはコート層62がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態の表示装置のその他の構成については、実施の形態2の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。   FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display device according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 10, a coat layer 61 is formed on the surface of the first electrode 49 on the first substrate 41 side, and a coat layer 62 is formed on the surface of the second electrode 50 on the second substrate 42 side. Has been. Note that other configurations of the display device of the present embodiment are the same as those of the second embodiment, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

コート層62は、プラス荷電制御剤を用いて構成されている。具体的には、スチレンアクリル樹脂を主体とし、アンモニウム塩を付加したプラス荷電制御剤を第2の電極50の表面にトルエンで溶解して塗布し、その後加熱して溶剤を気化させることによりコート層62が形成されている。   The coat layer 62 is configured using a positive charge control agent. Specifically, a positive charge control agent mainly composed of styrene acrylic resin and added with an ammonium salt is dissolved and applied to the surface of the second electrode 50 with toluene, and then heated to evaporate the solvent. 62 is formed.

一方、コート層61は、マイナス荷電制御剤を用いて構成されている。具体的には、カルボン酸基を付加したスチレンアクリル樹脂をマイナス荷電制御剤として用いて、コート層62の場合と同様にして形成されている。   On the other hand, the coat layer 61 is configured using a negative charge control agent. Specifically, it is formed in the same manner as in the case of the coat layer 62 using a styrene acrylic resin with a carboxylic acid group added as a negative charge control agent.

本発明者等は、以上のように構成された本実施の形態の表示装置(以下、構成Cの表示装置という)と、コート層が両方ともマイナス荷電制御剤を用いて形成されていることを除いて構成Cと同様の構成である表示装置(以下、構成Dの表示装置という)と、コート層が何れの基板側にも設けられていない構成の表示装置(以下、構成Eの表示装置という)とを用いて比較実験を行った。なお、これらの構成CからEの表示装置において、上下の基板41,42間の間隔(セルギャップ)を100μmとした。このとき、第2の電極50がプラスとなるように第1の電極49および第2の電極50間に−150Vの電圧を印加して白色粒子46を第2の電極50へ付着させた。このときの反射濃度を反射濃度計で測定したところ0.35であった。   The present inventors have confirmed that both the display device of the present embodiment configured as described above (hereinafter referred to as the display device of configuration C) and the coat layer are formed using a negative charge control agent. Except for the display device having the same configuration as the configuration C (hereinafter referred to as the display device of the configuration D) and the display device having a configuration in which the coat layer is not provided on any substrate side (hereinafter referred to as the display device of the configuration E). ) And a comparative experiment. In the display devices of these configurations C to E, the distance (cell gap) between the upper and lower substrates 41 and 42 was set to 100 μm. At this time, a voltage of −150 V was applied between the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the second electrode 50 was positive, and the white particles 46 were adhered to the second electrode 50. When the reflection density at this time was measured with a reflection densitometer, it was 0.35.

図13は、表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。なお、このグラフにおいて、構成C、構成D、構成Eの表示装置における当該関係をC,D,Eでそれぞれ示している。   FIG. 13 is a graph showing the relationship between the reflection density and the applied voltage in the display unit of the display device. In this graph, the relationships in the display devices of configurations C, D, and E are indicated by C, D, and E, respectively.

これらの構成CからEの表示装置において、第2の電極50がプラスとなるように第1の電極49および第2の電極50間に電圧を印加する。その結果、図13に示すように、構成Cの表示装置の場合、電極間に+50Vを印加したあたりから白色粒子46が第2の電極50から剥がれ始めて黒色粒子45と置き換わりだし、+100V程度で飽和した。このときの反射濃度は1.5であった。   In the display devices of these configurations C to E, a voltage is applied between the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the second electrode 50 becomes positive. As a result, as shown in FIG. 13, in the case of the display device of configuration C, the white particles 46 start to be peeled off from the second electrode 50 around the time when + 50V is applied between the electrodes and are replaced with the black particles 45, and are saturated at about + 100V. did. The reflection density at this time was 1.5.

また、構成Dの表示装置の場合、第2の電極50がプラスの電圧となったとしても、白色粒子46とマイナス荷電制御剤を用いて形成されているコート層62との間に作用する吸着力が、構成Cの表示装置の場合と比べて大きくなるため、白色粒子46は黒色粒子45に置き換わり始めるのに+100V以上の電圧が必要となり、+200V程度で飽和した。また、粒子の置き換えが不十分であるため、飽和した場合の黒の反射濃度は1.4となり、構成Cの表示装置の場合と比べるとコントラストが低下した。   Further, in the case of the display device of configuration D, even if the second electrode 50 has a positive voltage, the adsorption acting between the white particles 46 and the coat layer 62 formed using the negative charge control agent. Since the force becomes larger than that of the display device of the configuration C, the white particles 46 need a voltage of +100 V or more to start to be replaced with the black particles 45, and are saturated at about + 200V. Further, since the replacement of the particles was insufficient, the black reflection density when saturated was 1.4, and the contrast was lower than in the case of the display device of configuration C.

さらに、構成Eの表示装置の場合、第2の電極50がプラスの電圧となったとしても、白色粒子46と第2の電極50の表面との間に作用する吸着力が、構成CおよびDの表示装置の場合と比べて大きくなるため、白色粒子46が黒色粒子45に置き換わり始めるのに+150V以上の電圧が必要となり、+300V程度で飽和した。また、粒子の置き換えが不純分であるため、飽和した場合の黒の反射濃度は1.2程度となり、構成CおよびDの表示装置の場合と比べるとコントラストが低下した。   Further, in the case of the display device of configuration E, even if the second electrode 50 has a positive voltage, the adsorptive force acting between the white particles 46 and the surface of the second electrode 50 is the configuration C and D. Therefore, a voltage of +150 V or more is required to replace the white particles 46 with the black particles 45, and the voltage is saturated at about + 300V. Further, since the replacement of particles is impure, the reflection density of black when saturated is about 1.2, and the contrast is lowered as compared with the display devices of configurations C and D.

このように、電極表面の材質にプラスおよびマイナスの荷電制御剤を用いて帯電列を変えることにより、飽和電圧を半分にすることができ、さらに黒の反射濃度が上がるためコントラストの向上を図ることができる。また、荷電制御剤は、耐熱性、耐湿性に優れており、長期保存しても帯電特性が変化しにくいため、安定した特性を維持することが可能である。換言すれば、本実施の形態の表示装置は、電圧印加後に、その表示を保持できる機能を有している。これは、主に表示用の粒子群と電極表面との吸着力によるものである。さらに、保存後に保存前と同様な表示機能を確保するためには、粒子群の帯電量を保つ必要がある。そこで、本実施の形態のように、粒子群と接触する電極表面に荷電制御剤を塗布することによって、絶縁効果および耐湿性に優れる表示装置を実現することができ、粒子群の帯電量を十分に維持することができるようになる。   In this way, by changing the charge train using positive and negative charge control agents on the electrode surface material, the saturation voltage can be halved, and the black reflection density is increased, thereby improving the contrast. Can do. In addition, the charge control agent is excellent in heat resistance and moisture resistance, and since the charging characteristics hardly change even after long-term storage, it is possible to maintain stable characteristics. In other words, the display device in this embodiment has a function of holding the display after voltage application. This is mainly due to the adsorption force between the display particles and the electrode surface. Furthermore, in order to ensure the same display function as before storage after storage, it is necessary to maintain the charge amount of the particle group. Therefore, as in this embodiment, by applying a charge control agent to the electrode surface in contact with the particle group, a display device excellent in insulation effect and moisture resistance can be realized, and the charge amount of the particle group is sufficient. To be able to maintain.

なお、構成Dの表示装置のように、両方のコート層がマイナスの荷電制御剤を用いて形成されている場合であっても、構成Eのようにそのようなコート層がまったく形成されていない場合と比べて、低電圧でコントラストが高い良好な表示装置を実現することができる。   Even when both coat layers are formed using a negative charge control agent as in the display device of configuration D, no such coat layer is formed as in configuration E. Compared to the case, a good display device with low voltage and high contrast can be realized.

また、荷電制御剤を一方の電極表面にのみコート層が設けられ、他方の電極表面にはコート層が設けられていない場合であっても、互いの電極表面の帯電列が異なるため、粒子と電極表面との吸着力を変えることができる。ところで、第1の電極49は観察側ではないため、透明電極である必要はない。そこで、アルミ二ウムを蒸着した電極を第1の電極49とすることができる。アルミニウムはITOと同様、帯電列がプラス側なので、対向する第2の電極50をITOで構成してマイナス荷電制御剤をコート層62に用いる。これにより、コート層62と正に帯電する白色粒子46との付着力が高まり、黒表示から白表示へ移る場合には低電圧化が可能となった。また、アルミニウムで構成された第1の電極49の表面にマイナス荷電制御剤を塗布してコート層61を形成した場合であれば、白色粒子46とコート層61との付着力が大きくなり、ITOからなる第2の電極50から白色粒子46が剥がれやすくなるため、白表示から黒表示への移行を低電圧により実現することができるようになる。   In addition, even when the charge control agent is provided only on one electrode surface and the other electrode surface is not provided with a coat layer, the charge trains on the electrode surfaces are different. The adsorption force with the electrode surface can be changed. Incidentally, since the first electrode 49 is not on the observation side, it does not have to be a transparent electrode. Therefore, the electrode on which aluminum is deposited can be used as the first electrode 49. Aluminum, like ITO, has a positive charge column, so that the opposing second electrode 50 is made of ITO and a negative charge control agent is used for the coat layer 62. As a result, the adhesion between the coat layer 62 and the positively charged white particles 46 is increased, and the voltage can be lowered when the display is shifted from black display to white display. Further, if the coating layer 61 is formed by applying a negative charge control agent to the surface of the first electrode 49 made of aluminum, the adhesion between the white particles 46 and the coating layer 61 is increased, and the ITO Since the white particles 46 are easily peeled off from the second electrode 50 made of the material, the transition from white display to black display can be realized with a low voltage.

白表示から黒表示への移行の場合、白地に黒の画像を表示することになるため、観察者が画像を確認しやすいという特徴がある。そこで、画素をまず白表示させて、表示部位のみ黒表示に移行させるように表示装置を駆動することが好ましい。そこで、実施の形態2に示した場合と同様の方法で、毎回表示前に全画素を白表示にリセットした後に駆動波形の電圧を印加することにより、再現よく画像表示を行うことが可能となる。   In the case of transition from white display to black display, a black image is displayed on a white background, so that the observer can easily confirm the image. Therefore, it is preferable to drive the display device so that the pixels are first displayed in white and only the display region is shifted to black display. In view of this, it is possible to display images with good reproducibility by applying the voltage of the drive waveform after resetting all pixels to white display before display each time in the same manner as in the second embodiment. .

なお、白色および黒色以外の色で着色された粒子を用いることによりカラー表示を実現することが可能であるが、そのようなカラー表示の場合であっても、同様にして白表示後にカラーを表示するようにすることによって、高コントラストの画像表示を実現することができるようになる。   Although color display can be realized by using particles colored with colors other than white and black, even in the case of such color display, the color is similarly displayed after white display. By doing so, a high-contrast image display can be realized.

(実施の形態4)
実施の形態2および3の場合では、スペーサの素材にPET(ポリエチレンテレフタレート)シートを用い、画像表示部に穿設された孔を用いて配置することによりセルを作製している。しかし、この場合、セルを作製するときにPETの端に白色粒子が付着する現象が見られることを発明者等は確認した。これは、PETの帯電列が著しくマイナス側であるため、正に帯電した白色粒子と引き合ってしまうことが原因であると考えられる。
(Embodiment 4)
In the case of Embodiments 2 and 3, a cell is manufactured by using a PET (polyethylene terephthalate) sheet as a material of the spacer and arranging it using holes formed in the image display unit. However, in this case, the inventors have confirmed that a phenomenon in which white particles adhere to the edge of the PET when the cell is produced is observed. This is considered to be caused by attracting positively charged white particles because the PET charge train is extremely negative.

そこで、本発明の実施の形態3に係る表示装置では、PETの代わりにスチレン樹脂を用いてスペーサを形成した。これにより、スペーサに対する白色粒子の付着が見られなくなり、実施の形態2および3の場合と比べて表示特性がより向上した。これは、スペーサに接触した白色粒子が逆帯電したり、張り付いて動かなくなったりすることを防止することができたためであると考えられる。   Therefore, in the display device according to Embodiment 3 of the present invention, the spacer is formed using styrene resin instead of PET. As a result, adhesion of white particles to the spacer was not observed, and the display characteristics were further improved as compared with the cases of the second and third embodiments. This is considered to be because it was possible to prevent the white particles coming into contact with the spacer from being reversely charged or stuck and stuck.

なお、本実施の形態の表示装置の構成は実施の形態2の場合と同様であるので説明を省略する。以下では、図9を参照しながら説明する。   Note that the configuration of the display device of the present embodiment is the same as that of the second embodiment, and a description thereof will be omitted. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

本実施の形態において、スペーサ43表面の帯電列を2種類の表示用の粒子45,46の帯電列の中間とすることで、これらの粒子45,46がスペーサ43に引きつけ付けられて移動しにくくなることを防止することができる。なお、スペーサ43の部位は粒子45,46が凝集しやすい場所であるため、可能な限り粒子45,46がスペーサ43に付着することを回避する必要があり、本実施の形態ではそれを実現することができる。   In the present embodiment, the charged row on the surface of the spacer 43 is set to the middle of the charged row of the two types of display particles 45 and 46, so that these particles 45 and 46 are attracted to the spacer 43 and hardly move. Can be prevented. In addition, since the part of the spacer 43 is a place where the particles 45 and 46 tend to aggregate, it is necessary to avoid the particles 45 and 46 from adhering to the spacer 43 as much as possible, and this embodiment realizes this. be able to.

スペーサ43の材料としては、例えば融点の低い樹脂材料をスクリーン印刷により一定間隔にパターン印刷して加熱硬化させたもの、またはスピンコートした光感受性の樹脂材料に対してマスクを介してフォト工程を施し、パターン化した後に硬化させたものなどを用いることも可能である。その他、ゴムまたはプラスチックのシートを用いることも可能である。また、スペーサ43の高さにばらつきがある場合、そのばらつきに起因して表示むらが生じるため、その高さをそろえることができるものが望ましい。なお、スペーサ43の材料の帯電列がPETのように粒子45,46の帯電列より外側にある場合、その表面にスチレン樹脂などのコート層を形成するようにしてもよい。   As a material for the spacer 43, for example, a resin material having a low melting point is printed by pattern printing at a predetermined interval by screen printing and heat-cured, or a photo-sensitive resin material subjected to spin coating is subjected to a photo process through a mask. It is also possible to use a material cured after patterning. In addition, rubber or plastic sheets can be used. Further, when there is a variation in the height of the spacer 43, display unevenness occurs due to the variation, and therefore it is desirable that the height can be uniformed. When the charged column of the material of the spacer 43 is outside the charged column of the particles 45 and 46 as in PET, a coat layer such as styrene resin may be formed on the surface.

(実施の形態5)
実施の形態1から4までにおいては、表示用の粒子を2種類用いる表示装置について述べたが、1種類の粒子であっても画像表示を行うことは可能である。本発明の実施の形態5に係る表示装置は、同一基板側に第1電極、第2電極の両方を設けることによって生じる横電界を利用して粒子を移動させるように構成されたものである。
(Embodiment 5)
In Embodiments 1 to 4, a display device using two types of display particles has been described, but it is possible to perform image display even with one type of particle. The display device according to Embodiment 5 of the present invention is configured to move particles using a lateral electric field generated by providing both the first electrode and the second electrode on the same substrate side.

図14は、本発明の実施の形態5に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図14に示すように、第1の基板41および第2の基板42は、スペーサ43を介して対向して配置されており、これらの第1の基板41と第2の基板42との間に形成された空気層44には、負に帯電させた複数の黒色粒子45が充填されている。なお、実施の形態2の場合と同様に、第2の基板42は透明な材料で構成されている。   FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the display device according to Embodiment 5 of the present invention. As shown in FIG. 14, the first substrate 41 and the second substrate 42 are disposed to face each other with a spacer 43 interposed therebetween, and between the first substrate 41 and the second substrate 42. The formed air layer 44 is filled with a plurality of negatively charged black particles 45. As in the case of the second embodiment, the second substrate 42 is made of a transparent material.

第1の基板41の上面には、アルミニウムで構成された矩形状の第1の電極49および第2の電極50が所定の距離だけ離されて形成されている。なお、これらの第1の電極49および第2の電極50の表面には、実施の形態2と同様のコート層を形成するようにしてもよい。本実施の形態においては、第2の電極50の表面を覆うようにしてコート層52が形成されている。   A rectangular first electrode 49 and a second electrode 50 made of aluminum are formed on the upper surface of the first substrate 41 with a predetermined distance therebetween. A coat layer similar to that of the second embodiment may be formed on the surfaces of the first electrode 49 and the second electrode 50. In the present embodiment, the coat layer 52 is formed so as to cover the surface of the second electrode 50.

また、第2の基板42の下面には、平面視において第1の電極49と重なる位置に、その第1の電極49よりも幅広の遮蔽層53が形成されている。この遮蔽層53は、黒色であって光を透過させない材料で構成されている。したがって、観察者が第2の基板42側から表示装置を観察した場合、第1の電極49は遮蔽層53に遮られることになるため、観察者によって第1の電極49が観察されることはなく、第2の電極50を覆っているコート層52のみが観察される。ここで、コート層52を白色とすることにより、白表示を実現することができる。なお、コート層52が形成されていない場合においては、アルミニウムで構成された第2の電極10の表面を荒らすことにより、白表示を実現するようにすればよい。   In addition, a shielding layer 53 wider than the first electrode 49 is formed on the lower surface of the second substrate 42 at a position overlapping the first electrode 49 in plan view. The shielding layer 53 is made of a black material that does not transmit light. Therefore, when the observer observes the display device from the second substrate 42 side, the first electrode 49 is blocked by the shielding layer 53, and therefore the observer observes the first electrode 49. Only the coat layer 52 covering the second electrode 50 is observed. Here, white display can be realized by making the coat layer 52 white. In the case where the coat layer 52 is not formed, white display may be realized by roughening the surface of the second electrode 10 made of aluminum.

以上のように構成された本実施の形態の表示装置において、第1の電極49がマイナス、第2の電極50がプラスになるように第1の電極49および第2の電極50に電圧を印加した場合、プラス側の第2の電極50にマイナスに帯電した黒色粒子45が付着する。これにより、観察者が第2の基板42側から観察すると、第2の電極50の表面(コート層52)に付着された複数の黒色粒子45が観察され、黒色の画像表示が実現される。一方、第1の電極49がプラス、第2の電極50がマイナスになるように第1の電極49および第2の電極50に電圧を印加した場合、プラス側の第1の電極49にマイナスに帯電した黒色粒子45が付着する。これにより、観察者が第2の基板42側から観察すると、第2の電極50の表面(コート層52)が観察され、白色の画像表示が実現される。   In the display device of the present embodiment configured as described above, a voltage is applied to the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the first electrode 49 is negative and the second electrode 50 is positive. In this case, the negatively charged black particles 45 adhere to the second electrode 50 on the plus side. Thereby, when an observer observes from the 2nd board | substrate 42 side, the several black particle 45 adhering to the surface (coat layer 52) of the 2nd electrode 50 is observed, and a black image display is implement | achieved. On the other hand, when a voltage is applied to the first electrode 49 and the second electrode 50 so that the first electrode 49 is positive and the second electrode 50 is negative, the positive first electrode 49 is negative. Charged black particles 45 adhere. Thereby, when an observer observes from the 2nd board | substrate 42 side, the surface (coat layer 52) of the 2nd electrode 50 is observed, and a white image display is implement | achieved.

アルミニウムを蒸着することにより第1の電極49および第2の電極50を作製し、第2の電極50の表面にのみ、例えば帯電列がプラス側のアクリル樹脂を用いてコート層52を形成した場合であれば、黒色粒子45と第2の電極50の表面との間の吸着力を高くすることができる。その結果、低電圧で黒色粒子45を第1の電極49から第2の電極50へ移動させることができるようになる。逆に、第1の電極49にマイナス側の帯電列であるポリカーボネートを用いてコート層を形成した場合では、黒色粒子45と第1の電極49の表面との間の吸着力を小さくすることができるため、同様にして低電圧で黒色粒子45を第1の電極49から第2の電極50へ移動させることができるようになる。   When the first electrode 49 and the second electrode 50 are produced by vapor-depositing aluminum, and the coat layer 52 is formed only on the surface of the second electrode 50 using, for example, an acrylic resin with a positive charge column If so, the adsorption force between the black particles 45 and the surface of the second electrode 50 can be increased. As a result, the black particles 45 can be moved from the first electrode 49 to the second electrode 50 with a low voltage. On the contrary, when the coating layer is formed on the first electrode 49 using polycarbonate, which is a negative-side charged column, the adsorption force between the black particles 45 and the surface of the first electrode 49 can be reduced. Therefore, similarly, the black particles 45 can be moved from the first electrode 49 to the second electrode 50 at a low voltage.

また、第2の基板42の表面をポリカーボネートでコートした場合、第2の基板42に黒色粒子45が引き付けられたり付着したりすることを防止することができ、均一な表示を行うことが可能となる。また、実施の形態4の場合と同様にして、スペーサ43の表面の材料を帯電列が黒色粒子45の帯電列に近いPETを用いることにより、黒色粒子45がスペーサ43に付着することを防止することができる。   In addition, when the surface of the second substrate 42 is coated with polycarbonate, it is possible to prevent the black particles 45 from being attracted or adhered to the second substrate 42 and to perform uniform display. Become. Further, as in the case of the fourth embodiment, the material of the surface of the spacer 43 is made of PET whose charged column is close to the charged column of the black particles 45, thereby preventing the black particles 45 from adhering to the spacer 43. be able to.

なお、本実施の形態では、1種類の表示用の粒子である黒色粒子45を用いているが、この黒色粒子45の代わりに白色粒子を用いるような構成でもよく、その他の色の粒子を用いてカラー表示が可能な構成としてもよいことは言うまでもない。   In this embodiment, the black particles 45, which are one kind of display particles, are used. However, instead of the black particles 45, white particles may be used, and other color particles are used. Needless to say, a configuration capable of color display is also possible.

(その他の実施の形態)
以上の各実施の形態に係る表示装置は、対向する一対の基板間に形成された空気層に表示用の粒子を封入し、その粒子が空気層内を移動することによって画像表示を行うものである。しかしながら、本発明の表示装置は、このような気相内を粒子が移動するものに限定されるわけではない。したがって、対向する一対の基板間に充填された液相中に粒子を封入し、その粒子が液相内を移動することによって画像表示を行うような、いわゆる電気泳動表示装置であってもよい。
(Other embodiments)
The display device according to each of the above embodiments performs display of images by enclosing display particles in an air layer formed between a pair of opposing substrates and moving the particles in the air layer. is there. However, the display device of the present invention is not limited to the one in which particles move in such a gas phase. Therefore, a so-called electrophoretic display device in which particles are enclosed in a liquid phase filled between a pair of opposing substrates and the particles move in the liquid phase to perform image display may be used.

なお、表示装置の用途等に応じて前述した実施形態のうちのいくつかを適宜組み合わせることによって種々の表示装置を実現することが可能である。そのため、例えば、図7を参照して説明したように、表示用の粒子が母粒子と子粒子とからなる複合化構成であるものを、実施の形態2乃至5に用いるようにしてもよい。   Note that various display devices can be realized by appropriately combining some of the above-described embodiments in accordance with the use of the display device. Therefore, for example, as described with reference to FIG. 7, display particles having a composite configuration in which display particles include mother particles and child particles may be used in the second to fifth embodiments.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明に係る表示装置は、薄型で、フレキシブルな表示装置として有用である。   The display device according to the present invention is useful as a thin and flexible display device.

従来の表示装置の構成および黒表示のときの表示動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional display apparatus, and the display operation at the time of black display. 従来の表示装置の構成および白表示のときの表示動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional display apparatus, and the display operation at the time of white display. 白表示を行っている場合の本発明の実施の形態1に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図である。It is a perspective top view which shows the main structures of the display part with which the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention in case of performing white display is provided. 図2(A)のA-A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA of FIG. 本発明の実施の形態1に係る表示装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 黒表示を行っている場合の本発明の実施の形態1に係る表示装置が備える表示部の主要な構成を示す透視的な平面図である。It is a perspective top view which shows the main structures of the display part with which the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention in the case of performing black display is provided. 図4(A)のA-A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA of FIG. 4 (A). 本発明の実施の形態1に係る表示装置が備えるTFTアレイ基板の表面近傍の構成の例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the example of a structure of the surface vicinity of the TFT array substrate with which the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention is provided. 本発明の実施の形態1に係る表示装置が備えるTFTアレイ基板の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the other example of the structure of the surface vicinity of the TFT array substrate with which the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention is provided. 本発明の実施の形態1に係る表示装置が備えるTFTアレイ基板の表面近傍の構成の他の例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the other example of the structure of the surface vicinity of the TFT array substrate with which the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention is provided. 本発明の実施の形態1に係る表示装置における、ファンデルワールス力と表面処理層の凹凸のピッチとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the van der Waals force and the pitch of the unevenness | corrugation of a surface treatment layer in the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reflection density in the display part of a display apparatus, and an applied voltage. 本発明の実施の形態2に係る表示装置の駆動方法を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the drive method of the display apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 表示装置の表示部における反射濃度と印加電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reflection density in the display part of a display apparatus, and an applied voltage. 本発明の実施の形態5に係る表示装置の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

3 第1電極
4 第2電極
5 走査信号線
6 絶縁層
7 映像信号線
8 TFT
9 表面処理層
9a TiO2微粒子層
10 空気層
11 黒色粒子
11a 母粒子
11b 子粒子
12 白色粒子
31 制御部
32 ゲートドライバ
33 ソースドライバ
34 画像表示媒体
35 画素
100 表示装置
101 対向基板
102 TFTアレイ基板
3 First electrode 4 Second electrode 5 Scanning signal line 6 Insulating layer 7 Video signal line 8 TFT
9 surface treatment layer 9a TiO 2 particulate layer 10 air layer 11 black particles 11a mother particles 11b subparticles 12 white particles 31 control unit 32 gate driver 33 source driver 34 image display medium 35 pixels 100 display device 101 counter substrate 102 TFT array substrate

Claims (3)

少なくとも一方が透明である対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に内在される複数の帯電粒子と、
マトリクス状に配置された画素ごとに設けられ、前記帯電粒子を駆動する第1電極および第2電極と、
画像信号に応じた電圧を前記第1電極および前記第2電極に印加する電圧印加部とを備え、
前記第1電極および前記第2電極の少なくとも何れか一方の表面には、水を媒体としてアナタース形結晶構造を有する酸化チタン微粒子が分散されたコーティング材で形成された複数の凹凸を有する凹凸層が形成されており、
前記電圧印加部によって印加された電圧にしたがって、前記第1電極と前記第2電極との間を前記帯電粒子が移動することにより前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている表示装置。
A pair of opposing substrates, at least one of which is transparent;
A plurality of charged particles contained between the pair of substrates;
A first electrode and a second electrode which are provided for each pixel arranged in a matrix and drive the charged particles;
A voltage application unit that applies a voltage according to an image signal to the first electrode and the second electrode;
On the surface of at least one of the first electrode and the second electrode, there is a concavo-convex layer having a plurality of concavities and convexities formed of a coating material in which titanium oxide fine particles having an anatase crystal structure are dispersed using water as a medium. Formed,
A display configured to display an image according to the image signal by moving the charged particles between the first electrode and the second electrode in accordance with a voltage applied by the voltage application unit. apparatus.
前記複数の凹凸は、略均一な形状をなしている、請求項1に記載の表示装置。  The display device according to claim 1, wherein the plurality of irregularities have a substantially uniform shape. 前記微粒子の粒径は、前記帯電粒子の平均粒径よりも小さい、請求項1に記載の表示装置。  The display device according to claim 1, wherein a particle diameter of the fine particles is smaller than an average particle diameter of the charged particles.
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