DE2902511C2 - Elektrochrome Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Hinweiszeichen (14, 18, 19) auf einer in an sich bekannter Welse zwischen dem Elektrodenpaar (2, 3) eingebrachten t-.rösen Keramikplatte (15, 17, 20) aufgedruckt sind und daß die Keramikplatte (IS, 17, 20) ohne Berührung mit den Anzeigcelektroden (2) Im Zelleninncnraum angeordnet Ist.

2. Eleklrochromc Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Hinweiszeichen (14, 18, 19) so auf die Keramikplatte (15, 17, 20) aufgebracht sind, daß ein Minimalabstand von der Oberfläche der Anzeigeelektroden (2) des Elektrodenpaares (2, 3) eingehalten 1st.

3. Elektrochrome Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Hinweiszeichen (14, 18, 19) in einer bestimmten Farbe auf die Keramikplatte (15, 17, 20) aufgedruckt sind.

Die Erfindung betrifft eine elektrochrome Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine solche elektrochrome Anzeigevorrichtung 1st aus der US-PS 38 39 857 zur Erhöhung der Informationsvielfalt für Uhren schon bekannt, wobei die Ziffern auf ein gehäuseseitiges Teil oder auf das Decksubstrat der Anzeigevorrichtung aufgedruckt sind und die Zeltanzeige durch selektiv erregbare, auf die einzelnen Ziffern hinweisende Anzeigesegmente In Kombination mit einer für die Minutenanzeige umlaufenden erregbaren Anzeige dargestellt sind. Bei der bekannten elektrochromen Anzeige mit einerseits feststehend aufgedruckten Hinweiszeichen und variabel veränderbaren, selektiv erregbaren Anzeigeelement andererseits werden jedoch die feststehenden Hinwelszeichen auf der Außen- oder Innenseite des frontseitigen Decksubstrats aufgedruckt, das In der Regel aus Glas besteht, und dann in einem Wärmebehandlungsverfahren bei bis zu 1000° ecslntert. d. h. fest haftend mit der Unterlage verbunden. Diese bekannte Lösung für eine Kombinationsanzeige hat jedoch folgende Nachteile: Beim außenseitigen Aufdrucken der feststehenden Hinweiszeichen auf das Substrat der Ansichtsseite führt dies bei

s längerem Gebrauch zu Schwierigkeiten, da die Farbe abgetragen wird oder leicht abspringt. Werden die Zeichen andererseits auf der Innenseite des Frontsubstrats aufgebracht, so ist zur Vermeidung von Sekundärreaktionen der aufgedruckten Farbe mit dem Dek-

!0 trolyten und unerwünschten Einflüssen auf das empfindliche Redox-System im Inneren der Zelle ein Einbrennen und Umwandeln der in der Regel für die gedruckten Hinweiszeichen verwendeten Metallverbindungen unvermeidlich.

is Dies bedingt die erwähnte Wärmebehandlung bei ca. 1000°, was jedoch zu unerwünschten Reaktionen Im Glas, vom Verziehen einerseits bis zu einer unerwünschten Erhöhung des Widerslands bei Verwendung des üblicherweise häufig eingesetzten sogenannten

2i) Nesa-Glases andererseits führt.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochrome Anzeigevorrichtung zu schaffen, bei der Beschädigungen der Hinweiszeichen durch äußere Einflüsse vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die feststehenden Hinweiszeichen auf einer in an sich bekannter Weise zwischen dem Elektrodenpaar eingebrachten porösen Keramikplatte aufgedruckt sind und daß die Keramikplatte ohne Berührung mit den Anzeigeelektroden Im Zellenlnnenraum angeordnet ist.

Eine elektrochrome Anzeigevorrichtung mit einer zwischen dem Elektrodenpaar eingebrachten porösen Keramikplatte Ist zwar bereits aus der DE-OS 2702 251 bekannt, jedoch sind bei dieser Anzeigevorrichtung

is einerseits keine feststehenden Hinweiszeichen vorgesehen und andererseits hat die Keramikplatte eine Berührung mit beiden Elektroden des Elcktrodenpaarcs, um den Zellenlnnenraum ganz auszufüllen und dadurch eine Erhöhung der mechanischen Fes'-l^keit zu bewlrken.

Da die feststehenden Zeichen bei der erfindungsgemäßen elektrochromen Anzeigevorrichtung im Zellenlnnenraum angeordnet sind, besteht keinerlei Gefahr, daß diese Zeichen, Symbole usw. aufgrund von äußeren Einflüssen abgenutzt werden, ausbleichen oder beschädigt werden. Damit läßt sich eine genaue, gut ablesbare und stabile Anzeige auch über lange Zeitperioden gewährleisten.
Da die erfindungsgemäße elektrochrome Anzelgevorrichtung außerdem vergleichsweise leicht herstellbar ist und eine Keramikplatte als Hintergrundplatte verwendet wird, wird eine Schutzschicht für die Anzeigezelle nicht benötigt, so daß die Gesamtheit der erforderlichen Komponenten kleiner ist. Die erfindungsgemäße elektrochrome Anzeigevorrichtung ist weiterhin voll kompatibel mit den unterschiedlichsten Anzeigemustern, Anzeigearten und Layouts.

Ein weiterer Vorteil der Anzeigevorrichtung besteht darin, daß sie frei von der Sichtwinkelabhängigkeit Ist

W) wie sie bei LCD-Anzeigen beobachtet wird. Weiterhin ergibt sich bei einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 eine weltgehende Unterdrückung des Parallaxenfehlers Infolge der Annäherung der Hinweiszeichen und der Anzeigeelektroden an dieselbe Ebene, wie dies bereits für einen Informationsträger für Projektionszwecke aus der DE-OS 2163 684 zur Vermeidung unscharfer Projektionen bei feststehenden und variablen Zeichen bekannt ist.

In vorteilhafter Welse erfolgt bei der elektrochromen Anzeigevorrichtung eine Sichtanzeige in Verbindung mit gedruckten oder anderweitig aufgebrachten festen Mustern, wie Buchstaben, Ziffern, Anzeigeelementen in unterschiedlichen Farbstufen, wobei das Elektrochromle-Phänomen zwischen dem Elektrodenpaar stattfindet, das dem stationären Anzclgemuster auf der Keramikplatte zugeordnet Ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Niveau- oder Pegeldifferenz zwischen den uuf die Keramikplatte aufgedruckten Zeichen und dem selektiv auswählbaren Färbungsbereich der Anzeigeelektrode durch geeignete Auswahl des Abstands zwischen der porösen Keramikplatte und der Anzeigeelektrode auf ein Minimum gebracht.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden is nachfolgend unter bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausfuhrungsformen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Schnittdarstellung den grundsätzlichen Aufbau eines ECD-Elements;

Fig. 2 die Draufsicht auf eine ECD-Zelle gemäß dem Ausgangspunkt der Erfindung in Anwendung auf eine Armbanduhr;

Fig.3 die Schnittdarstellung der ECD-Zeile von Fig. 2 im Verlauf der Linie A-A';

Fig. 4 die Draufsicht auf eine poröse Keramikplatte, wie sie in der ECD-Zelle der Fig.2 Verwendung findet;

Fig. 5 die Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer ECD-Zelle gemäß der Erfindung in Anwendung für eine Armbanduhr;

Flg.6 die Schnittdarstellung der ECD-Zelle der Fi g. 5 Im Verlauf der Linie B-B';

FI g. 7 die Draufsicht auf eine poröse Keramikplatte Innerhalb der ECD-Zelle nach Fig. 5 zur Verdeutlichung bestimmter Einzelheiten;

F i g. 8 die Draufsicht auf eine noch andere bevorzugte Ausführungsform einer ECD-Zelle gemäß der Erfindung in Anwendung auf ein Thermometer;

Fig. 9 die Draufsicht auf eine für die ECD-Zelle der Fl g. 8 vorgesehenen porösen Keramikplatte; 4(1

Fig. 10 die Draufsicht auf eine andere bevorzugte Ausführungsform einer porösen Keramikplatte In Verbindung mit der.Erflndung und

Fig. 11 eine Teilvergrößerung eines Ausschnitts aus Fig. 10.

Anhand der Fig. \ wird zunächst sin Beispiel einer ECD-Zelle sowie deren grundsätzlicher Aufbau und Funktionsweise beschrieben:

Die ECD-Zeile nach Flg. 1 enthält Wolframoxid (WOj) als elektrochrom« Material. Eine Front-Glas- so platte 1 und eine rückseitige Glasplatte 1' sind auf sehr schmalen Abstand voneinander fixiert und die Frontplatte 1 ist mit einer oder mehreren Anzeigeelektroden 2 versehen, während die rückseitige Platte Γ eine Gegenelektrode 3 und eine Bezugselektrode 4 trägt. Die beiden Platten 1 und Γ sind mittels eines Abstandsstücks S entlang des Randes miteinander verbunden und versiegelt. Den Innenraum der Anzeigezeile füllt ein Injizierter Elektrolyt 6, der Zellosolveacetai und LiCIO« sowie vorzugsweise einen Zusatz von BaSO₄ hi enthalten kann, um einen guten weißen Hintergrund zu gewährleisten. Ein dünner Film eines elektrochromen Materials 7 (beispielsweise WO₃) Ist auf der Anzeigeelektrode 2 sowie auf der Gegenelektrode 3 niedergeschlagen.

Diese soweit beschriebene ECD-Anzelgezelle arbeitet wie folgt:

Bei Auslösung eines Stromflusses von der Gegenelek

trode 3 zur Anzcigeelektrode 2 wird eine durch die folgende Formel definlerbare Reaktion ausgelöst, die zum Färbungsphänomen führt, wobei sich die mit dem dünnen WO₃-FHm 7 beschichtete Anzeigeeiektrode 2 verfärbt:

xM⁺ +WO₃ +xe -MxWO₃

worin mit M Wasserstoff oder ein Metall bezeichnet sind.

Es wird angenommen, daß sowohl positive Ionen als auch Elektronen In den dünnen WOi-FiIm 7 Injiziert werden und dabei Wolframbronze erzeugen, was zum Färbungsphänomen führt bzw. dazu beiträgt.

Fließt umgekehrt ein Strom von der Anzeigeelektrode 2 zur Gegenelektrode 3, also In umgekehrter Richtung, so wird das Bletchphänomen ausgelöst, d. h., die Anzeigeeiektrode 2 wird im Verlauf einer tür Gleichung (1) entgegengesetzten Reaktion gebleicht. Eine Sichtanzeige durch die ECD-Zelle läßt sich also durch reversibel ablaufende Reaktionen gemäß der Gkj.hung U) auslösen.

Die Bezugselektrode 4 dient zur Abtastung einer Potentialdifferenz in bezug auf die Anzeigeelektrode 2. Eine (nicht gezeigte) Rückkopplungs- oder Rückführschaltun,? beaufschlagt die Anzeigeelektrode 2 mit einer Spannung derart, daß die Potentialdifferenz zwischen der Bezugselektrode 4 und der Anzeigeelektrode' 2 vermindert wird, um dadurch die Lebensdauer der Anzeigezelle erheblich zu erhöhen. Für den Fall nämlich, daß an der Anzeigeelektrode 2 beim Färbungsvorgang eine zu hohe Spannung liegt, werden unerwünschte Reaktionen etwa Elektrolysevorgänge ausgelöst, die nicht mehr der Gleichung (1) entsprechen, wodurch die Lebensdauer der Anzeigezelle stark vermindert wird. Wird andererseits die Spannung an der Anzeigeelektrode 2 auch nach der vollständigen Bleichung des Färbungsmaterials aufrecht erhalten, so werden wiederum unerwünschte Reaktionen ausgelöst, die die Eigenschaft der Reversibilität der oben erläuterten Reaktionsgleichung (1) verschlechtern. Mit der Bezugselektrode 4 lassen sich diese unerwünschten Reaktionen von vornherein vermeiden.

Um den oben erwähnten Vorteil einer größeren Diversifikation der Informationsanzeige mittels ECD-Anzeigen zu ermöglichen, ist es erforderlich, verschiedene Anzeigemuster per se vorzusehen, etwa Zeichen, Ziffern oder Zahlen verschiedener Größe, Kurvenelementen usw. Die Fig. 2 zeigt als ein Beispiel ein Anzeigefeld einer mit einer ECD-Zelle versehenen Armbanduhr. Die Fig. 3 verdeutlicht dieselbe Anzeigezelle In Schnittdiirstellung. Mit dieser ECD-Zelle lassen sich nicht nur Stunden und Minuten, sondern gleichzeitig auch Wochentage angeben. Zu diesem Zweck sind auf der transparenten Glasplatte 1 Zeichen 8 (Im gewühlten Beispiel Buchstaben) mittels bekannter Druckverfahren, etwa mittels Siebdruck oder durch ein PrefJdruckverfahren zur Anzeige der Wochentage aufgebracht. Die Kalendnranzelge erfolgt durch Kombination eines dieser aufgedruckten Zeichen 8 und einer bestimmten ausgewählten aus der Mehrzahl der Anzeigeeleklroden 9, die dem Kalenderzeichen entspricht, wobei die gewählte Anzeigeelektrode 9 als Sichtmarkierung für den Wochentag dient. Beim Beispiel der Flg. 2 ist der Dlen'tag (Tuesday) der aufgedruckten Zeichen 8 durch das selektiv aktivierte Element der Anzeigeelektrode 9 markiert. Ein Zlffernanzelgeberelch 10 In Flg. 2 dient zur Anzeige von Stunden und Minu-

ten mittels einer herkömmlichen Segmentelektrodenanordnung. Wie sich aus FI g. 3 ersehen ISBt, sind die frontseitige Glasplatte 1 und die rückseitige Glasplatte Γ mittels einer Klebesubstanz U fest miteinander verbunden und der durch die Platten umgrenzte Hohlraum ist mit einem Elektrolyten 6 gefüllt. Die fronlseltige Glasplatte 1 trägt auf der gegenüberliegenden Oberfläche eine oder mehrere Anzeigeelektroden 2 aus Indiumoxid (In₂O)) in dünner Schicht sowie einen dünnen WoSframoxidfllm 7 als elektrochromes Material, um die optische auswahlweise Anzeige von Stunden, Minuten und Wochentagen zu ermöglichen. Die rückseitige Platte 1 Ist auf der gegenüberliegenden Oberfläche mit der Gegenelektrode 3 versehen. Zwischen der Anzeigeelektrode 2 und der Gegenelektrode 3 Ist die In Flg. 4 dargestellte poröse Keramikplatte 12 angeordnet. Wie bereits erwähnt, sind auf der Frontplatte 1 die den Kalender anzeigenden Zeichen 8 auf der Außenfläche aufgetragen. Wie sich aus Fig. 3 ersehen iaßt, sind die den Kalendertag angebenden Zeichen 8 um die Stärke der Frontglasplatte 1 (beispielsweise 0,7 bis 1,5 mm) von der Anzeigeelektrode 2 entfernt, so daß sich dazwischen eine Pcgeldlfferenz ergibt. Eine solche Pegeldifferenz beeinflußt allerdings bis zu einem gewissen Grad die oben erwähnte Unabhängigkeit der Anzcigcinformallon der IXl)-ZcIIc von Änderungen des Blickwinkels. AuUcrdcm besteht die Gefahr, dall diese /eichen, Symbole utc. abgenutzt werden, ausbleichen, beschädigt werden usw. durch äußere Einflüsse.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ECD-Anzelge für eine Armbanduhr; Flg. 6 zeigt die Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B' in Fi g. 5, und die Fig. 7 läßt Einzelheiten einer für die ECD-Anzeige nach F i g. 5 gut geeigneten porösen Keramikplatte erkennen.

Auch bei der Anzeige tier F i g. 5 ist ein in Einzeisegmente unterteilter Ziffernanzeigeberelch 10 zur Anzeige der Stunden und Minuten sowie ein Kalenderanzeigebereich 13 vorgesehen, durch den sich mittels selektiv ansteuerbarer Färbungselektroden der jeweilige Wochentag anzeigen läßt. Wie sich am besten aus Fig. 6 ersehen läßt, besteht die ECD-Zelle aus der Front-Glasplatte I und einer schüsselartigen rückseitigen Unterlage Γ, die entlang ihrer Umrandung mittels eines Klebemittels 11 fest miteinander verbunden sind, um die Außcnhülle der An/cigczclle festzulegen. Auf der der Unterlage Γ gegenüberliegenden Oberfläche der Front-Glasplatte 1 sind die lichtdurchlässige Anzeigeelektrode 2 aus Indiumoxid, Zinnoxid und dergleichen sowie der dünne Film 7 des elektrochromen Materials, ζ. B. Wolframoxid aufgebracht, um in üblicher Welse durch auswahlweise Ansteuerung von Anzeigesegmenten die Stunden und Minuten sichtbar anzuzeigen und um außerdem eine sichtbare Markierung für den Wochentag zu ermöglichen. Die rückseitige Unterlage Γ trägt auf der der Frontplatte 1 gegenüberliegenden Seite die Gegenelektrode 3. Zwischen der Anzeigeelektrode 2 und der Gegenelektrode 3 ist eine peröse Keramikplatte 15. die im wesentlichen aus Aluminiumoxid (AIjO₃) besteht und mit Zeichen 14 zur Anzeige der Wochentage bedruckt ist, und ein Filter 16 aus Glas, Zellulose oder synthetischen Fasern eingebracht und mit dem Elektrolyten 6 imprägniert. Der Innenraum der Zelle ist im wesentlichen ganz mit Elektrolyt 6 gefGüt.

Für den Druck der auf die poröse Keramikplatte 15 zur Kalenderanzeige aufzubringenden Zeichen wird eine K-irh\iibstan/ verwendet, die als wesentliche Zusätze Chromoxid und Kaolin enthält und bei einer Temperatur von 1100° C gesintert, anschließend fein pulverisiert und mit einem Fließmittel aus Blel-Borslllkatglas gemischt wird. Die so erhaltene Paste wird In ge wünschtcr Weise auf die poröse Keramikplatte 15 etwa mittels Siebdruck aufgedruckt und dann bei einer Temperatur von 800 bis 1000° C eingebrannt. Die zur Kalenderanzeige dienenden Zeichen 14 erscheinen dann In grün auf der porösen Keramikplatte 15, wie sie In

in Fig. 7 dargestellt 1st. Die Pegeldlfferenz zwischen den

Kalenderanzelgezeichen 14 und der Anzeigeelektrode 2

wird aus den oben erläuterten Gründen so niedrig wie möglich gewählt.

Die Fig. 8 zeigt die Draufsicht auf eine andere

i< Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf ein klinisches Thermometer und Fig. 9 verdeutlicht eine poröse Keramikplatte für die ECD-Zelle nach Flg. 8. Die poröse Keramikplatte 17 Ist mit Temperaturhinweiszeichen i8 und Markierungen 19 !n Einheiten von jeweils Γ C bedruckt. Beispielsweise sind die Zahlenangaben 18 in grün und die Markierungen 19 bis zu 36° C In blau und alle Markierungen 19 über 36° C In rot aufgedruckt. Es sei betont, daß die auf der porösen Keramikplatte

?< aufzubringenden Ziffern, Zeichen usw. In unterschiedlichen Karben aufgedruckt werden können durch geeignete Auswahl des als llaupt/usalz der Druckfarbe verwendet«.,- Metalloxids. Beispielsweise wird der Aufdruck bei der Verwendung von Antimonoxiden

mi gelb, rot bei der Verwendung von Gußzinnbronze, Selenoxid und Eisenoxid, blau, wenn Kobaltoxide verwendet werden und purpur bei Mischungen von Gußzlnnbronze und Kobaltoxid usw. Die Flg. 10 zeigt die Draufsicht auf eine poröse Keramikplatte, die mittels einer Vielzahl von Farbpunkten koloriert Ist. Die Fig. 11 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 10. Durch Aufbringen einer großen Vielzahl von Farbpunkten, verteilt über die Oberfläche der porösen Keramikplatte

4U 20, kann diese gleichförmig gefärbt erscheinen, ohne daß die Porosität des Materials nennenswert beeinträchtigt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektrochrome Anzeigevorrichtung mit

- einem Paar von einander gegenüberstehend angeordneten Elektroden, von denen die eine in eine Mehrzahl von selektiv ansteuerbaren Anzeigeelektroden unterteilt ist und die andere Elektrode als eine den Anzeigeelektroden gemeinsam zugeordnete Gegenelektrode gegenübersteht,

- einem zwischen das Elcklrodenpaar In einen abgeschlossenen Zcllenraum eingebrachten clektrochromen Material, durch das In Abhängigkeit von einer zwischen den Elektroden angelegten Spannung das Elektrochromie-Phänomen auslösbar ist und mit

- einer Mehrzahl von feststehenden, auf ein von der Ansicniseite sichtbares Teil der Anzeigevorrichtung angebrachten Hinweiszeichen, die zueinander und in Kombination mit einer selektiv ober auswahlweise Ansteuerung der Anzeigeelektroden durch Elektrochromieerregung bewirkte Anzeige eine gewünschte veränderbare Informationsanzeige liefern,