DE102006001487A1

DE102006001487A1 - Elektrisch steuerbare Anzeigevorrichung mit elektrisch beheizbarer thermochromer Schicht

Info

Publication number: DE102006001487A1
Application number: DE102006001487A
Authority: DE
Inventors: Erwin Yacoub-George; Gerhard Klink; Arno Seeboth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-07-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch ansteuerbare Anzeigevorrichtung zum Anzeigen einer darzustellenden Struktur. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Anzeigevorrichtung, bei der auf einem Träger mindestens eine thermochrome Schicht aufgebracht ist, die bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche optische Eigenschaften hat. Um eine verbesserte elektrische steuerbare Anzeigevorrichtung auf der Basis thermochromer Schichten anzugeben, die aktiv ansteuerbar ist, eine größtmögliche Flexibilität bei der Konzipierung und eine kostengünstige Herstellbarkeit bietet, weist die Anzeigevorrichtung weiterhin mindestens ein elektrisches Heizelement zum Heizen definierter Bereiche der Anzeigevorrichtung auf, wobei die geometrische Form der darzustellenden Struktur durch die Form des mindestens einen Heizelements definiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch steuerbare Anzeigevorrichtung zum Anzeigen einer darzustellenden Struktur. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Anzeigevorrichtung, bei der auf einem Träger mindestens eine thermochrome Schicht aufgebracht ist, die bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche optische Eigenschaften hat.

Als zentrale Schnittstelle zwischen Mensch und digitaler Welt kommt der Anzeigetechnik eine zentrale Rolle in der Informations- und Kommunikationstechnik zu. Ihre Bedeutung wird mit zunehmender Verbreitung moderner Informationssysteme weiter stark anwachsen. Die Displaytechnik konzentriert sich gegenwärtig auf die klassische Kathodenstrahlröhre und auf die so genannte TFT-LCD- (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display-) Technik. Neuere Techniken, die zum Teil andere physikalische Effekte nutzen, haben ebenfalls Einzug in den Markt gehalten, auch wenn sie vom Volumen her zur Zeit immer noch als Nischenprodukte bezeichnet werden müssen. Foliendisplays auf der Basis organischer Leuchtdioden, die so genannten OLED- (Organic Light Emitting Diode-) Displays, werden heute bereits kommerziell in Mobiltelefonen oder Autoradios eingesetzt. Neben den klassischen Displays kommt im Zuge des ubiquitären Computings immer mehr die Forderung nach intelligenten Etiketten auf, die einfachere Informationen, z. B. einen Schriftzug, auf Anforderung sichtbar machen können.

Thermochromie beinhaltet die Eigenschaft eines Materials, in Abhängigkeit der Temperatur reversibel oder irreversibel seine optischen Eigenschaften, insbesondere seine Farbe, zu ändern. Dies kann sowohl durch Änderung der Intensität und/oder des Wellenlängenmaximums erfolgen. Umfassend werden Beispiele und theoretische Hintergründe beschrieben in Peter Bamfield: „Chromic Phenomena" (The Royal Society of Chemistry, 2001) oder in A. Seeboth und D. Lötzsch: „Thermochromic Polymers" (Encyclopedia of Polymer Science and Technology, John Wiley & Sons, Inc. 2003).

Werden thermochrome Materialien über eine durch die chemische Zusammensetzung des Systems definierte Schalttemperatur erwärmt, ändert sich die Farbe. Sinkt die Temperatur unter diesen Wert, bildet sich bei den reversiblen thermochromen Systemen die Farbe wieder zurück, während bei den irreversiblen thermochromen Systemen die angenommene Farbe erhalten bleibt. Es sind sowohl anorganische thermochrome Materialien als auch organische thermochrome Formulierungen bekannt. Moderne reversible thermochrome Systeme erreichen mehrere Hundert Schaltzyklen.

Organische thermochrome Formulierungen bestehen in der Regel aus einem Leukofarbstoff, einem Entwickler und einem Schmelzmittel und werden häufig als thermochromes Komposit bezeichnet. Da dieses Stoffsystem sehr anfällig gegenüber Störungen durch chemische Reaktion ist, wird es in der Regel für den Einsatz in Farben, Lacken oder Kunststoffen mikroverkapselt. Diese thermochromen Mikrokapseln können als Farbpigmente gesehen werden, die in der Lack- oder Farbenbasis oder dem Kunststoff suspendiert sind. Eine derartige thermochrome Formulierung ist beispielsweise in der DE 103 12 464 A1 gezeigt.

Thermochrome Farben und Lacke werden kommerziell von verschiedenen Herstellern angeboten, beispielsweise von Chromazone UK, Temperature Measurement Ltd. UK, B + H Colour Change Color Ltd. UK, Colour-Therm Ltd. UK und Color Change Corporation, USA. Basis sind anorganische thermochrome Materialien und organische thermochrome Materialien, die sich je nach Formulierung reversibel oder irreversibel verfärben.

Auf der Basis von thermochromen Farben und Lacken werden thermochrome passive Etiketten hergestellt, mit denen Temperaturen, z. B. auf der Oberfläche von Gefäßen, gemessen werden können, wie dies beispielsweise in der EP 14140368 B1 oder der DE 103 03 914 A1 gezeigt ist. Derartige Etiketten sind weit verbreitet und werden sowohl zur Messung von Temperaturprofilen in technischen Anwendungen, beispielsweise bei der Überwachung von Anlagen, Triebwerken, Autoklavierprozessen, Kühl- und Gefrierschränken, als auch Effektfarben in Consumerbereich, beispielsweise bei Kleidung, Spielzeug oder Temperaturetiketten, wie Raumtemperatur und Körpertemperatur, eingesetzt.

Weiterhin ist bekannt, den Ladezustand von Batterien mittels eines Teststreifens abzuschätzen, bei dem ein Heizwiderstand so mit der Batterie verschaltet ist, dass er den entsprechend dem Ladezustand der Batterie durch ihn hindurch fließenden Strom in eine Erwärmung und eine damit einhergehende Umfärbung einer thermochromen Schicht umsetzt. Eine derartige Batteriezustandsanzeigevorrichtung ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 5,841,285 oder der Patentschrift US 4,835,475 bekannt. Dabei ist das Heizelement in Kontakt mit einem visuellen Indikator, dessen Sichtbarkeit sich mit der erzeugten Temperatur ändert. Die geometrische Form der dargestellten Information wird dabei durch die Struktur des Indikatorelements oder aber des thermochromen Materials festgelegt. Damit ist ein derartiges Batterietesteretikett im weiteren Sinne als passives Anzeigeelement zu interpretieren, bei dem die Struktur des Heizelements aus den physikalischen Wandlereigenschaften als Stromsensor festgelegt ist.

In der europäischen offengelegten Patentanmeldung EP 1489614 A2 wird ein Verfahren zum Beschriften von Datenträgern, beispielsweise CDs oder DVDs, beschrieben. Dies geschieht mittels eines Lasers, der thermisch leitende Strukturen, die sich in Kontakt mit einer thermochromen Beschichtung befinden, erwärmt.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine verbesserte elektrische steuerbare Anzeigevorrichtung auf der Basis thermochromer Schichten anzugeben, die aktiv ansteuerbar ist, eine größtmögliche Flexibilität bei der Konzipierung und eine kostengünstige Herstellbarkeit bietet. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Dabei basiert die vorliegende Erfindung auf der Idee, dass die geometrische Form einer darzustellenden Struktur durch die Form der in der Anzeige vorgesehenen Heizelemente definiert ist und dass mit Hilfe der aktiv ansteuerbaren Heizerstruktur die Anzeigevorrichtung gezielt an definierten Stellen erwärmt wird, um so durch lokale Farbänderungen Informationen darzustellen.

Stehen thermochrome Materialien als Folien oder dünne Schichten zur Verfügung, lassen sich in Kombination mit einer planaren elektrischen Heizerstruktur, die ebenfalls als Folie oder dünne Schicht ausgebildet ist, flache und flexible, elektrisch aktiv ansteuerbare Anzeigeelemente erzeugen. Dabei ist ein Vorteil der thermochrom arbeitenden Anzeigeeinrichtung auch darin zu sehen, dass die Sichtbarkeit in einem weiten Betrachtungswinkel gewährleistet ist.

Erfolgt die Farbänderung irreversibel, d. h., dass die Farbänderung auch nach dem Abkühlen unter die Schalttemperatur erhalten bleibt, kann die Anzeigevorrichtung als Sicherheits- oder Kontrollmerkmal eingesetzt werden. Eine beispielhafte Anwendung ist die intelligente Eintrittskarte, die beim Durchgang durch eine Sperre automatisch entwertet wird. In Verbindung mit einer gedruckten Antennenstruktur lassen sich z. B. Etiketten erzeugen, deren Schriftbild erst beim Durchzug durch ein geeignetes Lesegerät sichtbar gemacht wird.

Weiterhin lässt sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung ein Display mittels matrixförmiger einzeln ansteuerbarer Heizerstrukturen in Kombination mit einer reversiblen thermochromen Schicht realisieren.

Für den Einsatz in Folien oder dünnen Schichten eignen sich insbesondere die bereits oben genannten thermochromen Komposite, die aus einem Leukofarbstoff, dem Entwickler und einem Schmelzmittel bestehen und reversibel ihre Farbe än dern. Sie lassen sich direkt in Folien einarbeiten oder über eine saugfähige, flächige Trägermatrix, z. B. Papier oder Vlies, in Form flexibler Bögen bereitstellen. Werden derartige thermochrome Folien oder Trägermatrizes in engen Kontakt mit dem elektrischen Heizelement gebracht, ändern sie beim Anlegen eines Stroms die Farbe, wenn die Schalttemperatur in der thermochromen Schicht erreicht wird.

Planare Heizerstrukturen lassen sich in vielen Formen auf bekannte Weise kostengünstig auf flexiblen Substraten, wie Folien oder Papier, erzeugen. Werden derartige Substrate zusätzlich mit einer thermochromen Schicht versehen, beispielsweise durch das Auflaminieren einer thermochromen Folie, entstehen einfache Anzeigeelemente. Beim Anlegen eines Stroms erwärmt sich das Heizelement und es kommt zu einer lokalen Farbänderung in der thermochromen Schicht. Die Struktur des Heizelements wird erfindungsgemäß auf der thermochromen Schicht abgebildet. Bildet die Heizstruktur z. B. einen Schriftzug nach, wird dieser Schriftzug durch das Anlegen des Stroms sichtbar. Sind die Heizstrukturen punktförmig als Matrix angeordnet und separat elektrisch ansteuerbar, kann eine Displayfunktionalität erreicht werden.

Eine irreversible Farbänderung wird bei den organischen thermochromen Kompositen erreicht, wenn nach dem Überschreiten der Schalttemperatur das Zusammenwirken der Bestandteile des thermochromen Komposits so gestört wird, dass sich der Farbstoffentwicklerkomplex nach dem Abkühlen nicht wieder ausbilden kann. Da viele Stoffe (Lösemittel, Polymere, Basen) den gebildeten Farbstoffentwicklerkomplex zerstören können oder seine Ausbildung verhindern, muss eine Applikationsform gefunden werden, die eine Reaktion zwischen Komposit und Störstoff erst nach dem Überschreiten der Schalttemperatur erlaubt. Unterhalb der Schalttemperatur darf die Reaktion nicht stattfinden, da sonst ein Verblassen des Komposits beobachtet wird. Wird eine solche irreversible thermochrome Schicht oder Folie auf eine planare Heizstruktur aufgebracht, kommt es nach dem Anlegen des Stroms im Bereich der Heizstruktur ebenfalls zu einer lokalen Farbänderung. Anders als bei den rever siblen thermochromen Materialien bleibt die lokale Farbänderung nach dem Abschalten des Stroms aber erhalten.

Für Anwendungen als aktiv ansteuerbare Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise thermochrome Systeme mit Schalttemperaturen von weniger als 100°C geeignet, da mit zunehmender Schalttemperatur der Energieverbrauch ansteigt.

Planare Heizstrukturen auf flexiblen Substraten lassen sich beispielsweise mittels Siebdruck auf Folien oder Papier oder mittels subtraktiver Techniken, wie sie auch in der Leiterplattenfabrikation verwendet werden, herstellen. Je nach Design und Anordnung der einzelnen Heizelementstrukturen können unterschiedlich geformte heizbare Flächen auf dem Substrat erzeugt werden. Die Stromversorgung der Heizelemente kann über nach außen geführte Leiterbahnen oder über aufgedruckte Antennenstrukturen, über die drahtlos Energie eingekoppelt wird, erfolgen. Im Folgenden wird das flexible Substrat oder Trägermaterial mit den aufgedruckten Heizelementstrukturen auch als Basissubstrat bezeichnet.

Auf dem Basissubstrat wird je nach Anwendung auf der Vorder- oder Rückseite eine zweite Folie oder Schicht mit thermochromen Eigenschaften aufgebracht, so dass alle Heizstrukturen flächig überdeckt werden. Das aus dem Basissubstrat und der thermochromen Schicht bestehende System kann erforderlichenfalls zusätzlich mit einer Schutzfolie überzogen werden oder zwischen zwei Schutzfolien, die vorzugsweise transparent sind, eingeschweißt werden.

Als Variante kann als Basissubstrat mit Heizerstrukturen auch direkt eine thermochrome Folie oder eine mit thermochromem Komposit getränkte Trägermatrix dienen. Durch die Kombination von unterschiedlich gefärbten thermochromen Folien oder Schichten, die auch verschiedene Schalttemperaturen haben können, lassen sich verschiedene visuelle Effekte erzielen. Dazu werden zwei oder mehr thermo chrome Folien oder Schichten nebeneinander oder übereinander auf dem Basissubstrat aufgebracht.

Um eine irreversible Anzeigefunktionalität zu erreichen, ist eine weitere Schicht nötig, die in direktem Kontakt mit der thermochromen Schicht stehen muss und diese vollflächig überdeckt. Vorteilhafterweise wird diese zweite Schicht zwischen dem Basissubstrat und der thermochromen Schicht angeordnet, so dass ein Sandwich-Aufbau entsteht. Die zweite Schicht besteht aus einer Substanz oder enthält eine Substanz, die nach dem Überschreiten der Schalttemperatur den thermochromen Effekt in der thermochromen Schicht aufhebt. Dies kann z. B. eine Substanz sein, die bei Überschreiten der Schalttemperatur in den flüssigen Aggregatszustand übergeht, beispielsweise durch Schmelzen, und dann mit dem thermochromen Komposit in Kontakt kommt und ihn durch chemische Reaktion zerstört, so dass der Farbeffekt irreversibel verschwindet. Da die Zerstörung des thermochromen Materials nur lokal im Bereich der Heizelemente stattfindet, prägt sich die Form der erfindungsgemäßen Heizelemente dauerhaft und visuell gut sichtbar in die thermochrome Schicht ein.

Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kommen besonders zum Tragen, wenn die Anzeigevorrichtung mit einer Antenne zum drahtlosen Kommunizieren mit externen elektronischen Komponenten, wie z. B. Scannern und Lesegeräten ausgestattet ist und optional mit einer internen Steuereinheit zum Ansteuern des mindestens einen Heizelements versehen ist. Dann kann die Anzeigevorrichtung in einer Chipkarte integriert sein, die somit die zusätzliche Funktionalität eines Displays aufweist. Nimmt man beispielsweise das Umfeld eines Selbstbedienungsrestaurants an, bei dem die konsumierten Speisen und Getränke auf eine Chipkarte gebucht und beim Verlassen des Restaurants ausgelesen und bezahlt werden, so könnte eine solche Chipkarte mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung einen Hinweis darstellen, dass ein bestelltes Gericht an der Theke abzuholen ist.

Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail erläutert werden. Dabei sind die dargestellten Ausführungsformen lediglich beispielhafte Realisierungen der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Ähnliche oder gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen.

1 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

2 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

3 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;

4 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung mit irreversibler Anzeigefunktion;

5 eine schematische Darstellung eines Heizelements mit Schriftzugcharakter;

6 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung in Form einer Chipkarte.

1 zeigt eine vereinfachte Prinzipskizze einer reversiblen Anzeigevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Als Trägerschicht 102 dient eine Folie, die beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) bestehen kann. In einem Siebdruckverfahren werden in einem zweistufigen Prozess die Heizelemente 104 und die Zuleitungen 106 aufgebracht. Dabei bestehen die Heizelemente 104 gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Widerstandspaste auf Kohlenstoffbasis und die Zuleitungen aus einer Silberleitpaste. Es ist aber klar, dass alle für einen Fachmann üblichen Materialien zur Herstellung strukturierter Heizelemente, beispielsweise auch Widerstandsmaterialien mit positivem Temperaturkoeffizienten, so genannte PTC-Elemente, verwendet werden können.
Die mit den Heizelementen 104 und den Zuleitungen 106 beschichtete Folie 102 bildet das Basissubstrat. Dabei kann zweckmäßigerweise die Herstellung der Heizelemente auf der in 1 nach unten weisenden, der thermochromen Schicht gegenüberliegenden Oberfläche 102 erfolgen. Die thermochrome Schicht 108 besteht beispielsweise aus einer roten thermochromen Polypropylenfolie, deren Herstellung beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 39 442 A1 beschrieben wird, und die mittels eines handelsüblichen Heißklebers 110 auf das Basissubstrat aufgeklebt wird. Selbstverständlich können aber auch laminierte Schichtaufbauten in einem Reel-to-Reel-Verfahren hergestellt werden.
Erfindungsgemäß definiert die Form der Heizelemente 104 die Stellen, an denen bei Anlegen eines Stromes die rote Färbung der thermochromen Schicht 108 verschwindet. Nach Abschalten des Stromes bildet sich die rote Färbung wieder zurück.
Obwohl in 1 nur zwei Heizelemente 104 dargestellt sind, ist für einen Fachmann jedoch klar, dass eine weitgehend beliebige Anzahl von einzeln ansteuerbaren Heizelementen vorgesehen werden kann, die matrixartig angeordnet sind, und auf diese Weise die Ausbildung einer durch die Form der Heizelemente, die jeweils beheizt sind, definierten Anzeige ermöglicht. Erfindungsgemäß kann aber auch nur eine geringere Anzahl an Heizelementen 104 vorgesehen sein, deren Struktur als Ganzes so geformt ist, dass sie einer visuell darzustellenden Struktur entspricht. Ein derartiger Schriftzug ist beispielsweise schematisch in der 5 gezeigt.
Mit Bezug auf 2 soll nunmehr eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden elektrisch steuerbaren Anzeigevorrichtung erläutert werden. Dabei ist wiederum als Trägermaterial 102 eine PET-Folie vorgesehen. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 1 sind aber die Heizelemente 104 gemäß dieser Ausführungsform aus dünnen mäanderförmigen in subtraktiver Technik hergestellten Metal lisierungen gebildet. Da dünne Metallleiterbahnen gegenüber Widerstandsschichten einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand besitzen (ihr Flächenwiderstand liegt typischerweise unter 100 mΩ/⎕) müssen zur Erzeugung effektiver Heizelemente lange Leiterbahnen mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Breite hergestellt werden. Um dies bei einer festgelegten Heizfläche realisieren zu können, muss die Leiterbahn über die zu heizende Fläche in Form eines Mäanders geführt werden. Zur Erzielung einer möglichst hohen Temperaturhomogenität sollte der Abstand zwischen den Mäanderschleifen möglichst gering gewählt werden. Die Herstellung der Heizelemente 104 in Form von strukturierten Metallisierungen hat den Vorteil, dass auf Techniken zurückgegriffen werden kann, wie sie bei der Leiterplattenherstellung, z. B. zur Strukturierung von Kupfermetallisierungen, etabliert sind.
Allerdings kann mit Hilfe der subtraktiven Strukturierungstechnik auch eine Widerstandsschicht, z. B. das dem Fachmann geläufige Kanthal^®, verwendet werden. Die Strukturierung kann dabei nach allen geläufigen Strukturierungsverfahren, wie beispielsweise einem Ätzverfahren, erfolgen.
Eine weitere Ausführungsform einer elektrisch steuerbaren Anzeigevorrichtung mit reversibler Anzeigefunktion zeigt 3. Dabei ist die nicht transparente lösemittelbeständige thermochrome Folie 108 gleichzeitig das Trägersubstrat, auf dessen Rückseite die Heizelemente 104 sowie die Zuleitung und die Anschlusspads 106 ausgebildet sind. Die Heizelemente 104 bestehen in der hier gezeigten Ausführungsform aus einer Widerstandspaste und die Zuleitung und die Kontaktpads aus einem Silberleitkleber. Optional kann auch noch das Einbetten in eine transparente Schutzumhüllung vorgesehen sein.
4 zeigt eine mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Anzeigefunktion nicht reversibel ist. Derartige nicht reversible Anzeigen können in Anwendungsfällen von Bedeutung sein, bei denen beispielsweise eine Entwertung oder ein von außen angesteuerter Warnhinweis angezeigt werden sollen. Bei der in 4 gezeigten nicht reversiblen Anzeigevorrichtung werden auf der Rückseite ei ner PET-Folie 102, die als Trägersubstanz dient, die Heizelemente 104 sowie die Zuleitung und die Kontaktanschlüsse ausgebildet. Als thermochrome Schicht 108 dient beispielsweise ein Papierstreifen, der mit einem tiefblauen thermochromen organischen Komposit, das eine Schalttemperatur von 60°C besitzt, getränkt ist. Als Störschicht 112 wird zwischen die Heizelemente 104 und die thermochrome Schicht 108 ein Papierstreifen eingefügt, der mit Polyethylenglykol (MW 2000) mit einer Schmelztemperatur von 54°C getränkt ist. Das Basissubstrat 102, die thermochrome Schicht 108 und die dazwischen liegende Störschicht 112 werden zwischen zwei kommerzielle transparente Laminierfolien 114, 116 einlaminiert, wobei die Anschlusspads 107 offen liegen.
Nach einem kurzzeitigen Anlegen eines elektrischen Stroms, wobei die Stromflussdauer im Bereich von 5 bis 20 Sekunden liegt, zeichnet die Form der Heizelemente 104 dauerhaft als weiße Struktur auf blauem Grund ab. Will man z. B. die Ungültigkeit einer Eintrittskarte anzeigen, so kann man beispielsweise die in 5 gezeigte Struktur als Heizelemente 104 verwenden und als Entwerter ein Gerät einsetzen, das den erforderlichen Stromfluss entweder durch Kontaktieren der Kontaktpads 107 oder aber durch kontaktlose Einkopplung mittels einer ebenfalls vorgesehenen Antennenstruktur durchführt. Alternativ kann aber auch eine Vielzahl von matrixförmig angeordneten Heizelementen 104 die darzustellende Struktur, die die Entwertung signalisiert, bilden.
6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 100. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Anzeigevorrichtung mit einer Antenne zur kontaktlosen Kommunikation 118, beispielsweise wie in der europäischen Patentschrift EP 1 201 007 B1 gezeigt, ausgerüstet. Die Beheizung erfolgt über ein nur schematisch dargestelltes Array 122 von matrixförmig angeordneten Heizelementen. Optional kann eine Steuervorrichtung 120 zum Ansteuern der Heizelementmatrix 122 in der Anzeigevorrichtung 100 vorgesehen sein. Dies kann ein Chip sein, wie er bei bekannten Chipkarten und RFID- (Radio Frequency Identification-) Tags verwendet wird.
Diese Chipkarte könnte beispielsweise in einem Selbstbedienungsrestaurant verwendet werden, um die konsumierten Speisen und Getränke darauf zu speichern, so dass sie beim Verlassen des Restaurants ausgelesen und bezahlt werden können. Mit der Hilfe der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann eine solche Chipkarte einen Hinweis darstellen, dass ein bestelltes Gericht an der Theke abzuholen ist. Dabei kann dieser Hinweis auch durch einen durch die Strukturierung des Heizelements 104 fest vorgegebenen Schriftzug dargestellt sein.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind für eine Massenfertigung, z. B. mit Hilfe bekannter Rolle-zu-Rolle-Techniken geeignet und lassen sich, wie mit Bezug auf 6 bereits angedeutet, mit bekannten kontaktlosen RFID-Tags kombinieren. Auf diese Weise lassen sich (Einmal-) Etiketten mit aktiver Anzeigefunktionalität in sehr großen Stückzahlen kostengünstig produzieren. Diese Etiketten können überall dort eingesetzt werden, wo eine herkömmliche Anzeigetechnik zu aufwändig und zu teuer ist. Mögliche Anwendungsgebiete sind Eintrittskarten, Sicherheitsetiketten, aber auch Rubbellose und Werbeträger. Die voranstehend erläuterten Ausführungsformen lassen sich selbstverständlich in beliebiger Weise gemäß der vorliegenden Erfindung kombinieren. So kann die Heizelementmatrix 122 selbstverständlich auch durch einen vorgeformten Schriftzug gemäß 5 ersetzt werden.

Claims

Elektrisch steuerbare Anzeigevorrichtung zum Anzeigen einer darzustellenden Struktur, wobei die Anzeigevorrichtung (100) einen Träger (102) und mindestens eine thermochrome Schicht (108), die bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche optische Eigenschaften hat, aufweist, wobei die Anzeigevorrichtung weiterhin mindestens ein elektrisches Heizelement (104) zum Heizen definierter Bereiche der Anzeigevorrichtung aufweist, und wobei die geometrische Form der darzustellenden Struktur durch die Form des mindestens einen Heizelements definiert ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Heizelement (104) durch eine strukturierte Widerstandsheizschicht gebildet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine Heizelement (104) mindestens einen Widerstandsdraht, eine Leiterbahn aus Widerstandspaste, ein PTC-Element oder einen leitenden Kunststoff aufweist.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine matrixförmig angeordnete Vielzahl von separat ansteuerbaren Heizelementen (104) umfasst, wobei die geometrische Form der darzustellenden Struktur durch die jeweils beheizten Heizelemente gebildet ist.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die mindestens eine Antenne (118) zur kontaktlosen Kommunikation mit mindestens einer externen elektronischen Komponente aufweist.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine Steuervorrichtung (120) zum Ansteuern des mindestens einen Heizelements (104) umfasst.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die thermochrome Schicht (108) infolge einer Temperaturänderung eine reversible Farbänderung erfährt.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die thermochrome Schicht (108) infolge einer Temperaturänderung eine irreversible Farbänderung erfährt.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine zusätzliche Störschicht (112) vorgesehen ist, die infolge einer Temperaturänderung in den flüssigen Aggregatszustand übergeht, mit der thermochromen Schicht (108) in Kontakt kommt und durch chemische Reaktion die irreversible Farbänderung auslöst.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die als Etikett ausgeführt ist.
Anzeigevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die als Chipkarte ausgeführt ist.
Verfahren zum Anzeigen einer darzustellenden Struktur mittels einer elektrisch steuerbaren Anzeigevorrichtung mit den folgenden Schritten: Ansteuern mindestens eines elektrischen Heizelements zum Heizen definierter Bereiche der Anzeigevorrichtung; Ausbilden einer Änderung optischer Eigenschaften einer thermochromen Schicht in Antwort auf das Beheizen des mindestens einen elektrischen Heizelements; wobei die geometrische Form der darzustellenden Struktur durch die Form des mindestens einen Heizelements definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Ansteuerns das separate Ansteuern mindestens eines Teils einer matrixförmig angeordneten Vielzahl von Heizelementen umfasst, wobei die geometrische Form der darzustellenden Struktur durch die jeweils beheizten Heizelemente gebildet ist.
Herstellungsverfahren für eine elektrisch steuerbaren Anzeigevorrichtung zum Anzeigen einer darzustellenden Struktur mit den folgenden Schritten: Erzeugen mindestens eines Heizelements als planare Schicht auf einem Träger; Ausbilden mindestens einer thermochromen Schicht, die bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche optische Eigenschaften hat, so dass sie von dem mindestens einen Heizelement in definierten Bereichen heizbar ist, wobei das mindestens eine Heizelement so strukturiert wird, dass die geometrische Form darzustellenden Struktur durch die Form des mindestens einen Heizelements definiert ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei das mindestens eine Heizelement in einem Siebdruckverfahren hergestellt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei das mindestens eine Heizelement in einem subtraktiven Strukturierungsverfahren hergestellt wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Träger durch eine mit einem thermochromen Komposit getränkte Trägermatrix gebildet ist.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die thermochrome Schicht als thermochrome Folie auflaminiert wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, weiterhin umfassend den folgenden Schritt: Ausbilden einer Antennenstruktur, die mit dem mindestens einen Heizelement elektrisch leitend verbunden ist.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, weiterhin unfassend den folgenden Schritt: Ausbilden mindestens einer transparenten Abdeckschicht.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei das mindestens eine Heizelement mindestens einen Widerstandsdraht, eine Leiterbahn aus Widerstandspaste, ein PTC-Element oder einen leitenden Kunststoff aufweist.