DE2752191C2 - Elektrophoretische Bildwiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,
daß eine transparente Isolierschicht (7) auf jeder segmentierten Elektrode (3) angebracht ist, und daß jeweils eine Maschenelektrode (8), die mit dem bloßen Auge kaum sichtbare öffnungen aufweist, in Form der zugehörigen segmentierten Elektrode (3) auf der transparenten Isolierschicht (7) angebracht ist, wobei entweder die Maschenelektrode (8) oder die segmentierten Elektroden (3) aus einem lichtreflektierenden Metall bestehen und die Vorrichtung elektrische Mittel umfaßt, mit deren Hilfe eine umkehrbare Spannung zwischen jeder Maschenelektrode (8) und der zugehörigen segmentierten Elektrode (3) angelegt werden kann.

2. Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die segmentierte Elektrode (3) transparent ist.

3. Bildwiedergabe vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die segmentierte Elektrode (3) auf einem transparenten elektrisch isolierenden Substrat (4) befindet.

4. Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Maschenelektrode (8) aus Aluminium besteht.

5. Bild wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine undurchsichtige Maske (12) auf der ersten transparenten Elektrode (1) angebracht ist, wobei diese undurchsichtige Maske (12) lichtdurchlässige Gebiete in Form der segmentierten Elektrode (3) aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrophoretische Bildwiedergabevorrichtung, die enthält:
eine elektrophoretische Suspension, die aus einer Dispersion von Pigmentteilchen und einem Ladungsmaterial zum Laden der Pigmentteilchen in einer dielektrischen Suspensionsflüssigkeit besteht;
eine erste transparente Elektrode auf einem ersten transparenten Substrat, und

mindestens eine segmentierte Elektrode auf einem zweiten Substrat, wobei der Raum zwischen den beiden Substraten eine Zelle zur Aufnahme der elektrophoretischen Suspensionen bildet.

Elektrophoretische Bildwiedergabevorrichtungen, die nachstehend als EPI D-Zellen bezeichnet werden (Electrophoretic Image Display), dieser Art sind bereits

bekannt(siehe US-PS36 12 758 und US-PS36 68 10b).

Im allgemeinen enthält eine EPlD-ZeIIp zunächst eine Dispersion von Pigmentteilchen in einem flüssigen dielektrischen Suspensionsmedium, dem ein Farbstoff zugesetzt wird, um zu bewirken, daß das Dispersionsmedium eine kontrastierende Farbe in bezug auf die Farbe der Pigmentteilchen enthält, und ein Ladungsmaterial zum Laden der Pigmentteilchen.

Die Dispersion befindet sich in einer Zelle, die durch zwei nahe beieinander liegende Elektroden gebildet wird, die mittels eines dünnen Abstandhalters aus Isoliermaterial miteinander verbunden sind. Eine der Elektroden — die vordere oder Frontelektrode — ist transparent und die hintere Elektrode, die derart ausgebildet ist, daß sie dem (den) gewünschten wiederzugebenden Bild(ern) entspricht, kann gegebenenfalls transparent sein.

Ein elektrisches Feld wird über der Suspension mit Hilfe einer Gleichspannung erzeugt, die an die vordere und die hintere Elektrode angelegt wird.

In Abhängigkeit von der Ladung der Pigmentteilchen und dtr Polarität der Elektroden werden die Pigmentteilchen entweder zu der vorderen oder zu der hinteren Elektrode hin gezogen.

Wenn die Pigmentteilchen negativ geladen sind, die vorder**. Elektrode positiv und die hintere Elektrode negativ ist, werden die Pigmentteilchen zu der vorderen Elektrode in Form der hinteren Elektrode gezogen. Der Beobachter sieht ein Bild in der Farbe des Pigments gegen die Farbe des Dispersionsmediums als Hintergrund. Umkehr der Polarität zwischen den Elektroden hat zur Folge, daß sich das Pigment zu der hinteren Elektrode bewegt, wo es hinter dem Dispersionsmedium verborgen wird.

Die Abschaltung des elektrischen Feldes führt nicht zu einer Unterbrechung des Bildes, weil die Pigmentteilchen während einer gewissen Zeitspanne in der vorher aktivierten Lage bleiben. Auf diese Weise hat die Zelle eine gewisse Speicherwirkung.

Bei den bekannten EPID-Zelien ergibt sich u. a. das Problem, daß sie verhältnismäßig lange Schaltzeiten aufweisen, d. h., daß die Zeit, die Pigmentteilchen benötigen, um sich von der vorderen zu der hinteren Elektrode zu bewegen oder umgekehrt, verhältnismäßig lang ist. Die Beziehung zwischen der Schaltzeit einerseits und dem Abstand und der angelegten Spannung zwischen den Elektroden andererseits wird gemäß der Formel

t =

ef,

bestimmt, in der t die Schaltzeit, d den Abstand zwischen den vorderen und der hinteren Elektrode, ε die Dielektrizitätskonstante und η die Viskosität des Suspensionsmediums darstellen, während ^das Zetapotential (vgl. Römpps Chemie Lexikon 7. Aufl., S. 3975) und Vdie angelegte Spannung ist.

Wie sich erkennen läßt, hängt die Schaltzeit in erheblichem Maße von dem Abstand zwischen den Elektroden ab, derart, daß sie gemäß einer quadratischen Funktion dieses Abstandes zunimmt.

Aus praktischen Gründen ist dem Abstand zwischen den Elektroden eine minimale Grenze gesetzt, so daß die minimale Schaltzeit für einen bestimmten Potentialunterschied für eine bestimmte Suspension beschränkt ist.

Für viele Anwendungen ist eine Schaltzeit, die kürzer als die Schaltzeit der bisher bekannten EPID-Zellen ist,

sehr gewünscht.

Ein weiteres Problem ist die Notwendigkeit, Farbstoffe in der Suspension oder eine poröse Trennschicht zu verwenden, um das Pigment dem Auge zu entziehen, wenn es sich auf der hinteren Elektrode befindet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine EPl D-Zelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine kürzere Schaltzeit als die bereits bekannten EPID-Zellen aufweist Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Weiter ergibt die Erfindung eine EPI D-Zelle, die bei einer herabgesetzten Spannung arbeiten kann.

Außerdem wird durch die Erfindung, eine EPID-Zelle geschaffen, in der die Suspension frei von Farbstoffen sein kann.

Bei Elektrochrcmie-Bildwiedergabevorrichtungen ist es bekannt, die segmentierten Elektroden und die gemeinsame erste Elektrode in einer Ebene anzuordnen (US-PS 37 36 043,39 30 717).

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die EPID-Zelle nach der Erfindung wirkt wie folgt:
Wenn eine reflektierende Maschenelektrode und ein schwarzes negativ geladenes, in einer klären Flüssigkeit suspendiertes Pigment verwendet werden, wobei die hintere und die vordere Elektrode in bezug auf die Maschenelektrode negativ sind, ist die ganze Pigmentmenge auf der Maschenelektrode abgelagert und sieht der durch die transparente Elektrods hindurchblickende Beobachter nur Scharz, weil die Maschenlöcher schasz erscheinen.

Wenn die Polarität der Maschenelektrode und der hinteren Elektrode umgekehrt werden, wird das Pigment in den Maschenöffnungen abgelagert und sieht der Beobachter das freigelegte reflektierende Metall der Masche.

Infolge der Tatsache, daß sich das Pigment nur zwischen der Maschinoberfläche und den Öffnungen zu bewegen und nicht den viel größeren Abstand zwischen der vorderen Elektrode und der hinteren Elektrode zurückzulegen braucht, um den Schaltvorgang auszulösen, wird die Schaltzeit in den EPID-Zellen nach der Erfindung erheblich verkürzt.

Die zum Betreiben der Zelle erforderliche Spannung wird ebenfalls erheblich herabgesetzt, weil das Pigment zum Auslösen des Schaltvorgangs einen viel geringeren Abstand zurückzu-'egen braucht.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen Querschnitt durch eine EPID-Zelle nach der Erfindung zeigt.

In der Zeichnung liegt einer vorderen transparenten Elektrode 1, die z. B. aus Indiumoxid besteht, eine Dicke von etwa 1000 Ä aufweist und sich auf einem transparenten z. B. aus Glas oder Methylmethacrylatharz bestehenden Substrat 2 befindet, eine hintere transparente Elektrode 3 gegenüber, die z. B. aus Indiumoxid besteht und eine Dicke von etwa 0,1 μτη aufweist.

Die hinteren segmentierten Elektroden 3 befinden sich auf einem transparenten Substrat 4, das aus Glas oder einem anderen geeigneten nichtleitenden transparenten Material bestehen kann. Die hintere Oberfläche des Substrats 4 wird mit Hilfe einer Schicht aus schwarzer Farbe 5 schwarzgefärbt.

Die vordere Elektrode 1 und die hinteren Elektroden 3 sind durch eine 50 μιτι dicke Abdichtung 6 aus Epoxydharz voneinander getrennt.

Auf der Oberfläche der hinteren Elektroden 3, die der vorderen Elektrode 1 zugekehrt sind, liegt eine dünne transparente dielektrische Schicht 7, die aus einem Photoresistmaterial, wie AZ 1350], hergestellt von Shipley Co., mit einer Dicke von 0,5 μπι besteht Die Oberfläche der dielektrischen Schicht 7, die der vorderen Elektrode 1 zugekehrt ist, ist über jeder segmentierten Elektrode 3 mit einem dünnen Maschengitter 8 aus reflektierendem Aluminium oder einem anderen reflektierenden Metall überzogen. Das Maschengitter 8 weist Öffnungen mit einem Durchmesser von 8 μηι in Mittelabständen von

Eine undurchsichtige Maske 12, die aus einer dünnen Schicht aus scharzer Farbe besteht, befindet sich auf der Oberfläche der vorderen Elektrode 1, die den hinteren Elektroden 3 gegenüber liegt.

Das Metallmaschengitter wird dadurch erhalten, daß eine dünne Aluminiumschicht auf die dielektrische Schicht 7 aufgedapft und dann die Aluminiumschicht mit einem Ätzmittel, wie Phosphor- und Salpetersäure, über eine Photoresistmaske geätzt wird, um die Öffnungen in der Aluminiumschicht und das resultierende Maschengitter 8 zu bilden.

Eine elektrophoretische Suspension, die ein Gemisch von Perchloräthylen und Xylol in einem Volumenverhältnis von 7 :3 enthält dem 2 Gew.-°/o Diarylid (gelbes Pigment) und 1 Gew.-% »Chevron OLOA-370« zugesetzt werden, um die Dispersion zu stabilisieren und das Pigment negativ aufzuladen, wurde in die Zelle injiziert, die dann abgedichtet wurde. Gleichspannungen wurden über Leitungen 9,10 und 11 an die hinteren, die vordere bzw. die Maschenelektroden angelegt.

Das Anlegen einer Spannung von —100 V an eine Maschenelektrode 8 und die vordere Elektrode 1 in bezug auf Erde (die hintere Elektrode 3) hatte zur Folge, daß sich das negativ geladene Pigment größtenteils in den Maschenöffnungen befand, wodurch die reflektierende Oberfläche der Maschenelektrode 8 durch die vordere Elektrode 1 hindurch sichtbar war. Wenn die Polarität zwischen der Elektrode 3 und dem Maschengitter 8 derart umgekehrt wurde, daß die vordere Elektrode 1 und die hintere Elektrode 3 an —100 V lagen und die Maschenelektrode 8 an Erde lag, bedeckten die meisten Pigmentteilchen die Aluminiumoberfläche der Maschenelektrode 8, wodurch diese Elektrode durch die vordere Elektrode 1 hindurch nicht mehr sichtbar war. Wiederholte Änderungen der Polarität zwischen den Elektroden 3 und 8 führten zu wiederholten Änderungen der Reflexionsfähigkeit der Maschenelektrode 8.
Die Vorrichtung arbeitete mit Erfolg mit Spannungen von sogar nur 20 V.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektrophoretische Bildwiedergabevorrichtung, die enthält:

— eine elektrophoretische Suspension, die aus einer Suspension von Pigmentteilchen und einem Material zum Laden der Pigmentteilchen in einer dielektrischen Suspensionsflüssigkeit besteht;

— eine erste transparente Elektrode (1) auf einem ersten transparenten Substrat (2) und

— mindestens eine segmentierte Elektrode (3) auf einem zweiten Substrat (4), wobei der Raum zwischen den beiden Substraten eina Zelle zur Aufnahme der elektrophoretischen Suspension bildet,