DE2814208A1

DE2814208A1 - Ansteuerschaltung fuer eine elektrochrome anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2814208A1
Application number: DE19782814208
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hamada; Yasuhiko Inami; Hiroshi Take; Hisashi Uede
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1978-10-12
Also published as: JPS53123699A; US4210907A; CH630195A5; JPS6024479B2; DE2814208C2

Description

Sharp K.K. - 1032-GER TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTER

BESCHREIBUNG

Gegenstand der Erfindung ist ein System oder eine Anordnung zur Ansteuerung einer elektrochromen Anzeigevorrichtung die ein zwischen zwei mit Elektroden beschichteten Platten eingebrachtes elektrochromes Material enthält, dessen Lichtabsorptionseigenschaften sich bei Zuführen eines Stroms reversibel ändern lassen.

Im allgemeinen unterscheidet man mindestens zwischen zwei Arten von elektrochromen Anzeigevorrichtungen (ECDs = Electro£hromic Displays). Bei der ersten Art von ECD-Zellen wird durch eine elektrisch induzierte chemische Reduktion einer farblosen Flüssigkeit ein farbiger unlöslicher Film an einer Elektrodenoberfläche erzeugt. Die zweite Art solcher ECD-Zellen weist einen auf die Elektroden aufgebrachten anorganischen festen Film auf, dessen Opazität oder Lichtdurchlässigkeit sich ändern läßt, was zu Farbänderungen führt.

Für den anorganischen festen Film bei der zweiten Art von ECD-Zellen werden Oxide eines Übergangsmetalls verwendet, etwa Wolframoxid (WO,). Dieser Film wirkt mit einem flüssigen Elektrolyten zusammen. Ein typisches System dieser zweiten Art von ECD-Zellen ist in RCA Review 36 , 177 (1975) durch D.W. Faughnan et al beschrieben worden.

Zur Ansteuerung von elektrochromen Anzeigevorrichtungen sind verschiedene Elektroden und Schaltungsanordnungen bekannt. Elektrochrome Anzeigen besitzen einen inhärenten Speichereffekt, durch den der Färbungszustand für mehrere Stunden bis zu mehreren Tagen auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn die Ansteuerspannung abgeschaltet also abgeklemmt worden ist.

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Sharp K.K. - 1032-GER

Um jedoch für viele netzunabhängige Anwendungszwecke den erwähnten Speichereffekt optimal ausnützen zu können, ist es erforderlich, den Leistungsverlust in der Ansteuerschaltung so klein wie möglich zu machen. Ein weiteres, bei vielen Anwendungszwecken noch nicht ganz befriedigend gelöstes Problem ist die Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Färbungsgrads für alle anzeigenden, also gefärbten Segmente einer solchen Anzeigevorrichtung.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde ein 0 Ansteuersystem für elektrochrome Anzeigevorrichtungen zu schaffen durch die sich die Lesbarkeit, also der Kontrast der Sichtanzeige verbessern und über lange Zeiträume gleichmäßig aufrechterhalten läßt, ohne daß eine größere Verlustleistung in Kauf genommen werden muß.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten technischen Aufgabe gibt der Patentanspruch 1 in kurzer Zusammenfassung an. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße und weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläuterte Ansteuersystem für ECD-Anzeigen eignet sich besonders für sogenannte Segmentanzeigen, bei denen die kombinierte Ansteuerung einzelner Segmente jeweils zur Anzeige eines bestimmten Musters, insbesondere einer Zahl führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die auf Färbungszustand gebrachten Anzeigesegmente während der nach folgenden Speicherperiode elektrisch miteinander verkoppelt, um einen gleichmäßigen Färbungsgrad für alle erregten Anzeigesegmente sicherzustellen. Bei einer verbesserten Ausführungsform ist außerdem noch eine

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Prüfeinrichtung vorgesehen, die das jeweilige Potential der gewählten, also erregten Anzeigesegmente, die auf Speicher-Färbungszustand stehen, abtastet. Der Färbungsvorgang wird erneut eingeleitet wenn das Potential der gewählten Anzeigesegmente über einen vorwählbaren Pegel ansteigt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Prinzip-Schnittdarstellung zur Erläuterung des

grundsätzlichen Aufbaus einer elektrochromen Anzeigevorrichtung für die sich das erfindungsgemäße Ansteuersystem eignet;
das Prinzipschaltbild einer sogenannten Konstantpotential-Ansteuerschaltung für ECDs;

Das Layout für ein typisches Sieben-Segment-

Ziffernanzeigemuster;

verdeutlicht die Kombination der einzelnen Segmente

in Fig. 3 zur Darstellung der Ziffern 1 bis 0; Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf von AuswahlSignalen

die den Segmentelektroden a bis g in Fig. 3 zuzuführen sind, um beispielsweise nacheinander die einzelnen in Fig. 4 angegebenen Ziffern darzustellen;

Fig. 6 verdeutlicht in graphischer Darstellung die Lichtabsorption einer Anzeigesegmentelektrode in einer elektrochromen Anzeige nach Fig. 1,aufgetragen über dem Elektrodenpotential;
Fig. 7 das Schaltbild einer typischen sogenannten Konstantstrom-Ansteuerschaltung für ECDs;

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Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5

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Fig. 8 das Schaltbild einer anderen Konstantstrom-

Ansteuerschaltung für ECDs; Fig. 9 das Schaltbild einer typischen Konstantspannungs-

Ansteuerschaltung für ECDs; Fig. 10 ein Beispiel für das Schaltbild einer Konstant-

spannungsquelle für eine Konstantspannungs-An-

steuerschaltung;
Fig. 11 das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer

Ansteuerschaltung gemäß der Erfindung; Fig. 12 die zeitbezogene Darstellung von verschiedenen

Signalen, die innerhalb der Ansteuerschaltung

nach Fig. 11 auftreten und Fig. 13 das Schaltbild einer Ausführungsform eines

Markierungssignalgenerators, der ein Tast- oder

Markierungssignal auf die Ansteuerschaltung nach

Fig. 11 gibt.

Die in Fig. 1 in Schnittdarstellung gezeigte elektrochrome Anzeigezelle enthält einen auf Elektroden ausgebildeten anorganischen festen Film sowie einen flüssigen Elektrolyten.

Die räumlichen Abmessungen der Anzeigezelle sind durch zwei transparente Substrate 1,etwa Glassubstrate begrenzt. Auf dem Substrat 1 ist eine transparente Anzeigeelektrode und auf dem anderen Substrat eine Gegenelektrode 3 sowie eine Bezugselektrode 4 ausgebildet. Die transparente Anzeigeelektrode 2 wird zum Teil durch einen Film aus einem elektrochromen Material 7 in bestimmter Musterverteilung überdeckt, während die Gegenelektrode 3 durch einen Film eines elektrochromen Materials 7' abgedeckt ist.

Auf der Anzeigeelektrode 2 sind die durch den Film 7 nicht abgedeckten Stellen mit einem isolierenden Film 8 überzogen. Die beiden so beschichteten Substrate 1 sind

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mittels eines Abstandstücks 5 auf gegenseitigen festgelegten Abstand miteinander verbunden und der Innenraum der so gebildeten Zelle ist durch einen flüssigen Elektrolyten 6 ausgefüllt.

Fließt ein elektrischer Strom von der Elektrode 3 durch die Zelle zur Anzeigeelektrode 2 so wird die letztere Elektrode unter bestimmten Bedingungen gefärbt. Der Färbungsgrad ist im wesentlichen proportional zur durch die Zelle fließenden Ladungsmenge. Fließt ein elektrischer Strom in Gegenrichtung, so wird die Anzeigeelektrode 2 wiederum gebleicht bzw. kehrt mit anderen Worten in ihren farblosen Zustand zurück.

Die Transmittanz oder Durchlässigkeit T (λ) der Anzeigeelektrode 2 für Lichtstrahlen der Wellenlänge λ läßt sich im Färbungszustarid wie folgt definieren:

- log TQ) = £ (λ) - C

worin mit

{F* die über eine Flächeneinheit fließende Ladungsmenge und mit

£ (λ) eine Proportionalitätskonstante bezeichnet

sind, die den "Lichtwiderstand" des elektrochromen Materials bei Licht mit der Wellenlängeλ angibt.

Besteht das elektrochrome Filmmaterial aus WO_, so läßt sich die Proportionalitätskonstante <£ (λ) für Licht mit der Wellenlänge 590 nm wie folgt angeben:

£(λ= 590 nm) =30-40 (cm²/Coulomb)

— 9 —

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WO-, + xM + xe

Der Färbungsvorgang läßt sich durch folgende reservible Gleichungsbezxehung veranschaulichen:

M ⁺ WO_,e ~¹ χ 3 χ (blau)

worin mit der Größe M die Ionen H , Li , Na , K usw. bezeichnet sind.

Die soweit beschriebene ECD-Zelle zeichnet sich durch folgende allgemeine Eigenschaften aus:

(1) der Sichtwinkel ist extrem weit; (2) der Kontrast ist sehr hoch, unabhängig vom Blickwinkel;

(3) niedrige Ansteuerspannung (weniger als einige Volt);

(4) es kann ein Speichereffekt erwartet werden, durch den sich der Färbungszustand während mehrerer Stunden bis zu mehreren Tagen nach dem Abklemmen der Färbungsspannung aufrechterhalten läßt, solange die ECD-Zelle im elektrisch offenen Zustand gehalten wird. Für die Aufrechterhaltung des Speichereffekts wird selbstverständlich keine Energiezufuhr von außen benötigt;

(5) der Färbungsgrad ist bestimmt durch die durch die

Zelle fließende Ladungsmenge und

(6) der Energieverbrauch ist proportional zur Anzeigegröße und zur Wiederholungsrate, d.h. zur Anzahl der Färbungs/Bleich-Zyklen.

ECD-Zellen eignen sich gut für Anzeigevorrichtungen in tragbaren elektronischen Geräten, da sehr niedrige Betriebsspannungen ausreichen, wie sie von einer einzelnen Stromversorgungszelle geliefert werden.

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Wie bereits erwähnt gibt es drei grundsätzliche Möglichkeiten zur Ansteuerung von ECD-Zellen, nämlich einmal die Konstant-Potentialansteuerung, zum andern die Konstant-Stromansteuerung und zum dritten die Konstant-Spannungsansteuerung. Diese unterschiedlichen Arten einer möglichen Ansteuerung von ECD-Zellen werden nachfolgend näher betrachtet:

1.) Konstant-Potentialansteuerung

Eine typische Ansteuerschaltung für diese erste Ansteuertechnik zeigt die Fig. 2. Bei der Konstant-Potentialansteuerung wird die die Gegenelektrode 3 beaufschlagende Spannung so gesteuert, daß die Spannungsdifferenz zwischen der Anzeigelektrode 2 und der Bezugselektrode 4 auf einem vorgegebenen Wert ü gehalten wird. Erreicht die Anzeigeelektrode 2 ein Potential das um einen bestimmten Wert, dem sogenannten Schwellenpegel E , tiefer liegt als das Potential an der Bezugselektrode 4, so wird der Färbungsvorgang eingeleitet. Wird die Anzeigeelektrode 2 andererseits durch ein Potential beaufschlagt, das um mehr als der Schwellenpegel E , über dem Potential der Bezugselektrode 4 liegt, so wird die Anzeigelektrode 2 gebleicht, d.h. der Anzeigezustand verlöscht.

Bei der Ansteuerschaltung nach Fig.2 werden die Anzeigeelektroden selektiv auf Massepotential geschaltet. Ist daher für den vorgegebenen Wert U ein positiver Wert maßgeblich, so wird das Potential auf der Anzeigeelektrode niedriger als das an der Bezugselektrode. Die Schaltung nach Fig. 2 enthält einen Linearverstärker 11 sowie Segmentauswahlschalter 12.

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Obgleich zur übersichtlicheren Darstellung bei der Schaltung nach Fig. 2 nur ein Segmentauswahlschalter 12 gezeigt ist, ist für den Fachmann offensichtlich, daß zur gewünschten Auswahl der Anzeigeelektroden für jedes ■* Anzeigesegment ein individueller Segmentauswahlschalter vorhanden sein muß.

Die Fig. 3 zeigt das Layout für ein typisches Sieben-Segment-Ziffernanzeigemuster; Fig. 4 verdeutlicht die auswahlweise Ansteuerung der einzelnen Segmente zur Darstellung der Ziffern 1 bis 0 und Fig. 5 veranschaulicht in Zuordnung auf die Ziffern der Fig. 4, die den Segmentelektroden der Fig. 3 zuzuführenden Signale.

In Fig. 6 ist der Zusammenhang zwischen dem Potential E an der Anzeigeelektrode 2 und den Lichtabsorptionseigenschäften A (= -log (Transmittanz)) für die Anzeigeelektrode 2 im Gleichgewichtszustand graphisch dargestellt.

Bei einem tatsächlichen Ansteuersystem dieser Art werden die Größe oder Amplitude der Färbungsspannung und der Bleichspannung größer gewählt als das Potential im Gleichgewichtszustand, um die Färbungs- und Bleichvorgänge zu beschleunigen, d.h. um rasche Anzeigeänderungen zu ermöglichen. Die Segmentauswahlschalter 12 werden zu einem bestimmten Zeitpunkt AUS-geschaltet, wenn bestimmte Färbungs- oder Bleichgrade erreicht sind. Danach verbleiben die gefärbten Segmentelektroden im Speicherzustand. Bei dieser Art der Ansteuerung läßt sich die Färbung einer bestimmten Segmentelektrode und das Bleichen oder Löschen einer anderen Segmentelektrode nicht gleichzeitig durchführen. Werden das Färbungspotential E und das Bleichpotential E mit Werten gewählt, die innerhalb des Bereichs liegen, bei dem noch keine Nebenreaktionen auftreten, so

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läßt sich die andernfalls zu beobachtende Zersetzung des flüssigen Elektrolyten und/oder die Verschlechterung des elektrochromen Materials und der Elektroden vermeiden. Werden die Grenzwerte _;ab denen Nebenreaktionen auftreten_; mit E ₁ und E ^ bezeichnet, so müssen für das Färbungspotential E und da:
Bedingungen gelten:

potential E und das Bleichpotential E die folgenden

^Es1 < ^Ew ' ^Ee < ^Es2·

Außerdem ist es erforderlich, die Reaktion an der Gegenelektrode 3 ausreichend unter Kontrolle zu halten, um eine Zersetzung des flüssigen Elektrolyten und damit eine Verschlechterung der Gegenelektrode 3 zu vermeiden. Diese Überwachung läßt sich vergleichsweise einfach durch Absenken der Quellenspannung des Linearverstärkers 11 erreichen. Für die soweit beschriebene Ansteuerschaltung wird außerdem ein Analogschaltkreis benötigt, der einen stabilen Betrieb bei vergleichsweise großen Strömen

(mehrere 10 Milliampere pro cm der Anzeigefläche) gewährleistet. Die Segmentauswahlschalter 12 können als Halbleiterschalter ausgeführt werden.

2.) KONSTANT-STROMANSTEUERUNG

Die Fig. 7 zeigt eine typische Ansteuerschaltung für diese Art der Ansteuerung. Teil der Schaltung ist eine Konstantstromquelle 21. Jeder Segmentelektrode 2 ist ein Wählschalter 22 zugeordnet, über die das Bleichen bzw. Färben der jeweiligen Segmentelektrode 2 bewirkt und der Speicherzustand eingestellt werden kann. Bei der Kontaktgabe des Schalters 22 an die dargestellten Klemmen W ist auf Färben, bei der Kontaktgabe mit den Klemmen E auf Bleichen und

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bei Kontaktgabe mit den freien Klemmen M auf Speicherfunktion eingestellt.

Die Konstantstromansteuerung hat den Vorteil, daß sich der Färbungsgrad auf einen gewünschten Wert einstellen läßt. Außerdem kann das Färben eines bestimmten Segments und das Bleichen oder Löschen eines anderen Segments gleichzeitig erfolgen, wenn getrennte Konstantspannungsquellen für die einzelnen Segmentelektroden vorgesehen werden.

Ein Beispiel einer Ansteuerschaltung für Konstantstromansteuerung ist in der deutschen Patentanmeldung P 27 23 412.4 der gleichen Anmelderin {entsprechend CH-Patentanmeldung Nr. 6407/77) beschrieben.

Die Fig. 8 zeigt ein anderes Beispiel für eine Konstantstrom-Ansteuerschaltung. Diese Schaltung enthält eine Konstantstromquelle 24, deren Ausgangsstrom sich in Abhängigkeit von einem Segmentanzahlsignal η ändert. Die Schaltung nach Fig. 8 enthält Segmentauswahlschalter und einen Zähler 23 zur Erfassung der Anzahl von Segmentelektroden, die durch Segmentsignale S angesteuert werden sollen. Ein Beispiel für eine Ansteuerschaltung dieser Art ist in der offengelegten deutschen Patentanmeldung P 27 23 413.5 der gleichen Anmelderin beschrieben.

Die während des Färbungs- und während des Bleichvorgangs fließende Ladungsmenge muß sehr genau auf einen konstanten Wert eingestellt werden, um einen stabilen Betrieb sicherstellen zu können. Ist die während der Färbung fließende Ladungsmenge größer als jene beim Löschen oder Bleichen der Anzeige, so tritt eine Ladungsansammlung bei sich wiederholenden Färbungs/Bleich-ümschaltungen ein. Diese sich langsam aufbauenden Ladungen führen zu einem unerwünschten Färben, selbst wenn einzelne Anzeigesegmente

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auf Bleichbedingung stehen sollten.

Ist umgekehrt die während des Bleichens fließende Ladungsmenge größer als die beim Färben, so treten unerwünschte Nebenreaktionen auf, die zu einer Zersetzung des flüssigen Elektrolyten und in jedem Fall zu einer Verschlechterung der Anzeigelektroden führen. Diese Nebenreaktionen lassen sich durch Überwachung des Änderungsbereichs des Spannungspegels für die Konstantstromquelle verhindern.

3.) KONSTANT-SPANNUNGSANSTEUERUNG

Die Fig. 9 zeigt ein typisches Beispiel einer Schaltung zur Konstant-Spannungssteuerung. Diese Schaltung enthält eine konstante Spannungsquelle 31 für den Färbungsvorgang, eine konstante Spannungsquelle 32 für das Bleichen sowie einen Wählschalter 33. Die Färbungsspannung V und die Bleichspannung V haben nicht notwendigerweise den gleichen Pegel.

Die Schaltung der Fig. 10 zeigt das Beispiel einer Konstant-Spannungsquelle bei der sich die Färbungsspannung V und die Bleichspannung V aus der gleichen Versorgungsquelle ableiten. Die Konstant-Spannungsquelle nach Fig. 10 eignet sich zur gleichzeitigen Färbung und Bleichung bei sehr kleinen Verlustleistungen. Als wesentliche Baugruppe enthält die Schaltung nach Fig. 10 einen Linearverstärker

Die Konstant-Spannungsansteuerung ist den beiden anderen Ansteuertechniken vor allem darin überlegen, daß die dafür erforderlichen Schaltungen vergleichsweise einfach aufgebaut sind und die Verlustleistung sehr klein gehalten werden kann.

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Wie bereits erwähnt, zeichnen sich elektrochrome Anzeigen durch den inhärenten Speichereffekt aus. Für eine Anzeige guter Qualität ist es jedoch von Bedeutung, daß jede erregte Segmentelektrode auf einem gleichbleibenden Färbungsniveau erregt wird und auf diesem Niveau gehalten werden kann, um eine gute Sichtbarkeit, d.h. einen guten Kontrast zu gewährleisten. Wird beispielsweise eine bereits erregte und im Färbungs-Speicherzustand gehaltene Anzeigeelektrode erneut auf Farbanzeige erregt, so wird die jetzt aufgefrischte Färbung überlagert, d.h. der Färbungsgrad wird höher als bei solchen Anzeigeelektroden, die zuvor gebleicht waren und jetzt in den Färbungszustand versetzt werden. Um diesen unerwünschten Überlagerungseffekt zu vermeiden sind zwei Verfahren vorgeschlagen worden:

(A) Die Technik der Gesamtlöschung:

Bei dieser Art der Ansteuerung werden sämtliche Anzeigesegmente beim Ändern oder Abschalten eines bestimmten Anzeigemusters gebleicht und sodann werden die jetzt gewünschten Anzeigesegmente gefärbt. Ein typisches System für diese Technik der vollständigen Löschung vor erneuter Erregung ist in der US-PS 3,950,936 beschrieben.

(B) Die Technik der Teillöschung:

Bei dieser Ansteuertechnik wird beim Wechsel von einem zu einem anderen Anzeigemuster das Spannungssignal nur jenen Anzeigesegmentelektroden zugeführt, die den beiden aufeinanderfolgenden Anzeigemustern nicht gemeinsam sind, während die übrigen Anzeigesegmentelektroden, die bei beiden Anzeigemustern benötigt werden, im vorherigen Zustand verbleiben, d.h. diesen Elektroden wird beim Zeitpunkt des Zeichenwechsels kein Spannungssignal zugeführt.

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Zur Verdeutlichung dieser Ansteuertechnik an einem Beispiel sei die in Fig. 3 gezeigte Segmentanzeige mit sieben Segmenten a bis g betrachtet und es sei ein Anzeigewechsel von der Ziffer "2" zur Ziffer "3" gewünscht. Aus den Pig. 3 bis 5 geht hervor, daß zur Anzeige der Ziffer "2" die Segmente a, b, d, e und g EIN-zuschalten sind_r während bei der Anzeige der Ziffer "3" die Segmente a, b, c, d und g zu erregen sind. Damit sind den beiden Ziffern die vier Segmente a, b, d und g gemeinsam _r während beim Anzeigewechsel das Segment e zu bleichen und das Segment c zu färben ist. Ersichtlicherweise läßt sich also bei dieser Ansteuertechnik die Anzahl der beim Zeichenwechsel· anzusteuernden Segmente erheblich reduzieren, was zu sehr günstigen Werten für die Verlustleistung führt.

Diese sogenannte partielle Löschtechnik ist in der offengelegten deutschen Patentanmeldung P 26 57 760.6 der gleichen Anmelderin (entsprechend CH-Patentanmeldung 15 937/76) in Einzelheiten beschrieben.

Die Erfindung läßt sich gut auf alle drei Ansteuerverfahren anwenden. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung mit Vorteil für die Konstant-Spannungsansteuerung in Verbindung mit der partiellen Löschtechnik eingesetzt werden.

Eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung wird nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 1,3 bis 5 sowie 11 bis 13 erläutert.

Die elektrochrome Anzeigezelle nach Fig. 1 wird in folgender Weise hergestellt:

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Die transparenten Substrate 1 bestehen aus Natron-Kalk (-Silikat)-Glas. Auf das Glassubstrat 1 ist als Anzeigeelektrode 2 eine In-O -Schicht mittels Elektronenstrahlverdampfungsteahnik in einer Schichtstärke von 0,2μπι aufgebracht. In analoger Weise wird als Gegenelektrode 3 und als Elektrode 4 ebenfalls eine In-O .,-Schicht in einer Stärke von 0,2 μια auf das andere Glassubstrat aufgebracht. Der Bahnwiderstand für die Anzeigelektrode 2, die Gegenelektrode 3 und die Bezugselektrode 4 beträgt 20 Ώ/Flächeneinheit.

Sodann werden auf der Anzeigeelektrode 2 und der Gegenelektrode 3 durch ein thermisches Verdampfungsverfahren die Filme 7 bzw. T aus WO₃ in einer Schichtstärke von 0,5 μι»aufgetragen. Die Verdampfungsbedingungen sind wie folgt-,

Substrat-Temperatur : : 350⁰C

Verdampfungs-und Auftraggeschwindigkeit: 1,0 nm/Sek.

-4 Druck : 5 χ 10 Torr

(0₂-Leck)

Der WO^-FiIm bedeckt im wesentlichen die gesamte Fläche der Gegenelektrode 3 und als Anzeigefläche unter Anwendung eines Verdampfungsverfahrens mit Maskenabdeckung die Anzeigeelektrode 2.

Anschließend wird die Anzeigelektrode 2 (In₀O -Schicht) durch ein Photoätzverfahren in die einzelnen Anzeigesegmente unterteilt, wobei das Ätzmittel FeCl., und HCl enthält. Die Zuleitungselektroden-Abschnitte für die Anzeigeelektrode 2 werden mit einem isolierenden Film 3 aus Silikonharz überdeckt, das in einem Siebdruckverfahren aufgebracht wird.

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Die beiden so vorbereiteten Glassubstrate 1 werden durch das Abstandstück 5 miteinander verbunden,das aus einem rechteckförmigen Glasstab mit einer Querschnittskantenlänge von etwa 1mm besteht. Der flüssige Elektrolyt 6 enthält CH₃COOC₂H₄OC₂H₅, das von der U.C.C. Company unter dem Begriff "Cellosolve Acetat" vertrieben wird, gemischt mit LiClO. in einer Konzentration von 1,0 Mol/l. Der flüssige Elektrolyt 6 wird außerdem mit BaSO₄ in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 vermischt, um einen weißen Kontrasthintergrund zu gewährleisten.

Um die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Ansteuersystems für elektrochrom^ Anzeigen zu untersuchen, wurde folgender Versuch durchgeführt:

Beim Färben wurde ein Segment mit einer Ladungsdichte von 5 mC/cm beaufschlagt. Das Segment wurde soweit gefärbt, daß sich ein Kontrastverhältnis von 3 : 1 ergab, wobei das Segmentelektrodenpotential im Speicherzustand in Bezug auf die Bezugselektrode auf -o,2 V verblieb. Sodann wurde ein anderes Segment mit einer Ladungsdichte von

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10 mC/cm beaufschlagt; für dieses Segment ergab sich ein Kontrastverhältnis von 8 : 1 und das Segmentelektrodenpotential lag im Speicherzustand bei -0,5 V gegenüber der Bezugselektrode. Die auf diese Weise gefärbten zwei Segmente wurden sodann elektrisch miteinander verbunden. Es fand ein Ladungsaustausch durch Fließen eines elektrischen Strom statt und die beiden Segmente erreichten einen gleichmäßigen Färbungsgrad. Die für den Ausgleichsvorgang benötigte Zeit lag bei etwa 1 Sekunde.

Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung nach Fig. 11 eignet sich zur Ansteuerung der Ziffernanzeige nach Fig. 3. Die Fig. 12 verdeutlicht mehrere Signalverläufe an unterschiedlichen Punkten der Schaltung nach Fig. 11.

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Die einzelnen Segmente 2 werden durch die in Fig. 5 angegebenen Segmentsignale S angesteuert, über einen monostabilen Multivibrator 42 wird in Abhängigkeit von der Rückflanke eines Taktimpulses C1 ein Einschreibimpuls W erzeugt, der die Zeitperiode festlegt, währendäer das betreffende Segment mit einer Färbungsspannung beaufschlagt wird. Zur Regenerierung des Speicherzustande wird zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Markierungssignal St erzeugt, bei dessen Auftreten sämtliche Segmente kurzzeitig gebleicht ο und die gewünschten Segmente anschließend wiederum gefärbt werden. Entsteht in der Schaltung nach Fig. 11 das Markierungssignal St, so wird zunächst ein Löschimpuls E erzeugt, gefolgt von einem Einschreibimpuls W.

Die soweit beschriebene Ansteuertechnik mit Markierungs-T5 impuls ist in Einzelheiten in der offengelegten deutschen Patentanmeldung P 26 57 760.6 der gleichen Anmelderin beschrieben (entsprechend CH-Patentanmeldung 15 937/76).

Ein Daten-Flip-Flop F/F liefert ein verzögertes Segmentsignal S', das dem Segmentsignal S des vorhergehenden Zyklus entspricht. Das so gewonnene verzögerte Segmentsignal S' wird gegen das momentane Segmentsignal S verglichen, um im gegebenen Fall das Segment 2 mit einer Färbungs-Spannungsquelle 31 nur dann zu verbinden, wenn das Segmentsignal S vom logischen Pegel "niedrig" auf den Pegel "hoch" umschaltet. Das Segmentsignal S wird in Synchronisation mit der Rückflanke des Taktimpulses C1 gesteuert.

Nach beendetem Färbungsvorgang werden die gefärbten Segmente durch Anschaltung an eine Speicherleitung 35 auf Speicherzustand geschaltet. Dies bedeutet, daß die gefärbten Segmente während der Speicherperiode über die Speicherleitung 35 miteinander verbunden sind, um einen einheitlichen Färbungsgrad für die einzelnen Segmente

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sicherzustellen. Erreicht das Segmentsignal S den logischen Pegel "niedrig", so wird das Segment 2 mit einer Bleich-Spannungsquelle 32 verbunden, um den Bleichvorgang einzuleiten.

Nimmt das Markierungssignal St den logischen Pegel "hoch" ein, so wird über einen monostabilen Multivibrator 41 ein Löschimpuls E erzeugt, um sämtliche Segmente zu löschen. Dieses Markierungssignal St muß so gesteuert sein, daß es seinen logischen Pegel während der Zeitperiode nicht ändert, zu der ein Schreibimpuls W oder der Löschimpuls E erzeugt werden.

Zur Verbindung der jeweiligen Segmente mit der Färbungs-Spannungsquelle 31, der Speicherleitung 35 und der Bleich-Spannungsquelle 32 in Übereinstimmung mit dem folgenden Segment-Einschreibsignal S , dem Segment-Speichersignal S und dem Segment-Löschsignal S gelten folgende logische Verknüpfungen:

s_w = s-w · (S"¹ + s_t)

^Sm ^{= S}w ^{+ S}e 20 S_e = S" + E

Das Markierungssignal St kann manuell oder nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls automatisch ausgelöst werden. Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung des Markierungssignals St zeigt die Fig. 13. Wie bereits erwähnt, ist der Färbungsgrad der Segmente proportional zum Spannungspegel an den jeweiligen Segmenten. Bei der

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Schaltung nach Fig. 13 wird der Spannungspegel auf der Speicherleitung 35 abgetastet, um das Markierungssignal St dann auszulösen, wenn der überprüfte Pegel in Bezug auf einen vorwählbaren Pegel positiv wird.

Beim zeitkorrelierten Signalschaubild nach Fig. 12 ist mit I der durch die ECD-Zelle fließende Strom und mit CR das Kontrastverhältnis zwischen Färbungs- und Bleichzustand bezeichnet.

Die soweit beschriebene ECD-Zelle befindet sich zur Zeit noch unter Lebensdauer-Test, seit mehr als 6 Monaten.

Bei einer Testanordnung ist die ECD-Zelle mit einem Zähler verbunden, um sequentiell die Ziffern 0 bis 9 anzuzeigen, wobei die nummerische Informationsanzeige nach jeweils 8 Sekunden geändert wird. Bei einer anderen Testanordnung ist die ECD-Zelle an einen Uhrenmodul angeschlossen, um die Stunden und Minuten anzuzeigen. Die Ansteuerbedxngungen sind dabei wie folgt:

(1) KONSTANT-SPANNUNGSANSTEUERUNG:

Einschreibspannung V = 0,5 V Einschreibperiode τ = 500 msec.

Löschspannung V = 2,5V

Löschperiode f bei Auffrischoder Markierungsbetrieb = 500 msec.

Unter diesen Betriebsbedingungen fließen elektrische

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Ladungen von mehr als 5 mC/cm durch die Zelle und das Kontrastverhältnis ist bei einer Wellenlänge von 590 nm besser als 3:1.

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(2) KONSTANT-POTENTIALANSTEUERUNG: Einschreibpotential V = 0,1 V Einschreibperiode ¹T" = 500 msec. Löschpotential V = -1,5 V Löschperiode n-' = 500 msec.

Die Färbung erfolgt ähnlich wie im obigen Fall (1).

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Claims

PATENTAHVvÄLTB

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D-8000 München 22 D-48OO Bielefeld ^Q -ι /Of)Q

Triftstraßo A Siekorwall 7

3. April 1978

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Mü/hm

Sharp Kabushiki Kaisha
22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka - Japan

Ansteuerschaltung für eine elektrochrome Anzeigevorrichtung

Priorität: 4. April 1977 - Japan - No. 38631/1977

PATENTANS PRÜCHE

/ 1. jAnsteuerschaltung für eine elektrochrorae Anzeigevor- ^—S richtung die ein elektrochromes Material und eine Anzahl von Anzeigeelektroden enthält, die in wählbarer Ansteuerkombination ein bestimmtes aus einer Mehrzahl von möglichen Zeichen anzeigen, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung zur Auslösung der Färbung bestimmter Anzeigeelektroden und

- eine Verbindungsschaltung (Fig. 11) zur elektrischen Durchverbindung der gewählten Anzeigeelektroden

(2) während einer Speicherperiode zur Gewährleistung eines gleichbleibenden Färbungsgrads der gewählten Anzeigeelektroden.

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ORIGINAL INSPECTED

TER MEER · MÜLLER · STE.NMEISTER ^SharP ^Κ'^Κ· ~ 1032-GER

H208

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsschaltung eine Speicherleitung (35) und Schalterelemente zur selektiven Anschaltung der Anzeigeelektroden (2) auf die Speicherleitung umfaßt.

3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

- eine Schaltungsgruppe (Fig. 13) zur Abtastung des Potentialpegels der Speicherleitung (35) und

- eine Regenerationsschaltung zur Regenerierung des Färbungszustande der gewählten Anzeigeelektroden wenn der Potentialpegel auf der Speicherleitung im Vergleich zu einem Vorgabepegel positiv wird.

4. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Regenerierungsschal'tung eine Schaltungsgruppe zur vorhergehenden Löschung durch Bleichung der gesamten Anzeigeelektroden und eine Schaltungsgruppe zur Einschreibung und zur erneuten Einfärbung der zuvor gewählten Anzeigeelektroden aufweist.

5. Ansteuerschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbungsexnrichtung während einer festgelegten Zeitperiode eine Färbungsspannung mit vorgebbarem Pegel auf die gewählten Anzeigeelektroden schaltet.

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6. Ansteuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Färbungsspannung einer bestimmten oder mehreren Anzeigeelektroden nur dann zuführbar ist, wenn deren Schaltzustand beim Übergang von der Anzeige eines speziellen Anzeigemusters zu einem anderen vom Bleich- in den Färbungszustand zu überführen ist.

7. Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch

eine Schaltungsgruppe zum Löschen bestimmter Anzeigezustände, die eine Bleichspannung beim Übergang von der Sichtanzeige eines bestimmten Musters zu einem anderen auf jene Anzeigeelektroden schaltet, deren Anzeigezustand von Färbung auf Bleichen zu ändern ist, während die mit Färbungsspannung zu beaufschlagenden Anzeigeelektroden mit der Verbindungsschaltung koppelbar sind, bis auf die betreffenden Anzeigeelektroden eine Bleichspannung geschaltet wird.

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