DE602004006522T2

DE602004006522T2 - Display-einrichtung zum irreversiblen umschalten aus einem ersten zustand in einen zweiten zustand

Info

Publication number: DE602004006522T2
Application number: DE602004006522T
Authority: DE
Inventors: Knut c/o 3M Germa Schumacher; Anton c/o 3M Germa Kuepper; Gerhard Friedrich Walter c/o 3M Germa Schulze
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2003-09-27
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2024-08-14
Also published as: JP2007519028A; EP1664895B1; ATE362618T1; AU2004280905A1; EP1519212A1; EP1664895A1; US20070097276A1; DE602004006522D1; CN1856727A; WO2005036234A1; CA2539630A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine irreversible Display-Einrichtung, die von einem ersten Anzeigezustand zu einem zweiten Anzeigezustand irreversibel umschalten kann.
Beschreibung des Stands der Technik
Verschiedene Anzeige- oder Displayvorrichtungen unterschiedlicher Typen und Technologien sind gemäß dem früheren Stand der Technik bekannt. Unter diesen Typen von Anzeige- oder Display-Einrichtungen gibt es elektrochrome Display-Einrichtungen (siehe zum Beispiel DE-A-2 545 391 und DE-A-19 825 371 ), Elektrolumineszenz-Display-Einrichtungen (siehe zum Beispiel DE-A-10 042 500 ) und die weit verbreiteten Flüssigkristall-Display-Einrichtungen. Ferner sind Anzeigevorrichtungen bekannt, bei welchen der Wechsel eines Anzeigezustands aus einer chemisch bewirkten Farbänderung hervorgeht (siehe zum Beispiel EP-B-0 081 031 und DE-A-4 443 470 ).
Das Problem bei allen oben identifizierten Display-Einrichtungstypen besteht darin, dass das Aufrechterhalten des einen oder der zwei Anzeigezustände das Bereitstellen von Energie einer Stromversorgung erfordert. Sobald die Leistung nicht mehr zugeführt wird (das heißt aufgrund des Erschöpfens der Stromversorgung, wie zum Beispiel einer Batterie oder dergleichen), schaltet die Display-Einrichtung automatisch auf den Anzeigezustand um, der keine Leistung erfordert.
In US-A-4 156 559 sowie auch in DE-B-2 727 854 wird eine elektrolytische Displayzelle offenbart, die zwei parallele Platten aufweist, von welchen eine mit einer halbtransparenten Elektrode bedeckt ist und die andere eine Gegenelektrode trägt. Zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ist ein Elektrolyt angeordnet, der ein Metallsalz in einem Lösemittel aufgelöst enthält. Die Elektrode und die Gegenelektrode sind mit der positiven und der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle über einen Schalter verbunden, der das Verbinden jeder Klemme mit einer beliebigen der Elektroden erlaubt. Das Verbinden der Elektrode der elektrolytischen Display-Einrichtung mit der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle ergibt eine elektrolytische Ablagerung des Metallsalzes des Elektrolyts auf der halbtransparenten Elektrode, was zu einem Wechsel ihres Transmissionsgrads führt, der einen ersten Anzeigezustand definiert. Wenn die Elektrode mit der positiven Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden ist, löst sich das Metallsalz, das auf der halbtransparenten Elektrode abgelagert ist, in dem Elektrolyt auf. Das bedeutet, dass eine Anzeige auf der bekannten elektrolytischen Display-Einrichtung wieder gelöscht werden kann, was ein Nachteil ist, wenn der Schalter unbeabsichtigt betätigt wird, so dass wertvolle Information verloren gehen kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine irreversible bistabile Display-Einrichtung bereitzustellen, die zuverlässig innerhalb eines großen Temperaturbereichs und mit einem niedrigen Aktivierungsenergieverbrauch funktioniert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine irreversible bistabile Display-Einrichtung bereitzustellen, die mit niedrigen Produktionskosten hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird eine irreversible bistabile Display-Einrichtung bereitgestellt, die irreversibel von einem ersten Anzeigezustand zu einem zweiten Anzeigezustand umschalten kann, wobei die Display-Einrichtung Folgendes aufweist:

– eine Kammer, die eine elektrolytische Flüssigkeit enthält und mindestens eine Ausgangsöffnung hat, und
– mindestens zwei Elektroden, die sich in der Kammer und in Berührung mit der elektrolytischen Flüssigkeit befinden und einer elektrischen Spannung ausgesetzt werden können,
– wobei beim Anlegen der elektrischen Spannung eines vorbestimmten Niveaus an die Elektroden Gas in der Kammer erzeugt wird, das bewirkt, dass der Druck in der Kammer einen Schwellenwert überschreitet, so dass die Flüssigkeit irreversibel aus der Kammer durch die mindestens eine Ausgangsöffnung austritt und dadurch das Display irreversibel von einem ersten auf einen zweiten Anzeigezustand umschaltet.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Display-Einrichtung beruht auf dem Entladen von Flüssigkeit durch mindestens eine Ausgangsöffnung einer Kammer durch Steigern des Drucks innerhalb der Kammer bis zum Überschreiten eines Schwellenwerts. Ein spezifisches Merkmal der Erfindung ist, dass das Steigern des Drucks aus dem Erzeugen gasförmiger Komponenten hervorgeht, die durch eine Elektrolyse verursacht werden, die in der Kammer ausgeführt und beim Anlegen einer elektrischen Energie initiiert wird.
Die Kammer enthält daher eine elektrolytische Flüssigkeit und mindestens zwei Elektroden, die einer elektrischen Spannung ausgesetzt werden können. Beim Anlegen der elektrischen Spannung an die mindestens zwei Elektroden läuft Strom durch die elektrolytische Flüssigkeit und ergibt ein durch Elektrolyse erzeugtes Gas. Die elektrolytische Flüssigkeit weist Leitfähig keitsmodulatoren auf, wie zum Beispiel ein Salz oder andere Stoffe, die dem Fachmann grundlegend bekannt sind. Insbesondere kann die elektrolytische Flüssigkeit Tinte mit ausreichend elektrischer Leitfähigkeit sein, um als ein Elektrolyt zu funktionieren.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Display-Einrichtung ist der vergleichsweise niedrige Energieverbrauch zum Aktivieren der Display-Einrichtung, das heißt zum Entladen von Flüssigkeit aus der Kammer und dadurch irreversiblen Umschalten von einem ersten Anzeigezustand, in dem keine Flüssigkeit entladen wird, zu einem zweiten Anzeigezustand, bei dem Flüssigkeit entladen wird oder entladen wurde. Das Erzeugen gasförmiger Komponenten anhand eines Elektrolyseprozesses kann bereits durch das Anlegen einer relativ niedrigen elektrischen Spannung ausgelöst werden (zum Beispiel in der Größenordnung von bis zu 5 Volt) und die erforderliche elektrische Energie ist daher ziemlich niedrig. Insbesondere wenn die Geschwindigkeit des Umschaltens von dem ersten Anzeigezustand zu dem zweiten Anzeigezustand weniger wichtig ist, kann die Elektrolyse über eine Zeit von mehreren Sekunden stattfinden, was die erforderliche elektrische Leistung weiter verringert.
Anhand von Experimenten wurde festgestellt, dass zum Beispiel eine Spannung von etwa 3 Volt ausreichte, wenn sie an ein Volumen von 15 Nanoliter einer wässrigen Lösung angelegt wird, die ein Salz (zum Beispiel NaCl) sowie herkömmliche Tintenpartikel (zum Beispiel wie die, die in Tintenstrahldruckern verwendet werden) enthält, was einen Strom von etwa 0,7 mA verursacht sowie eine Umschaltzeit von etwa 20 Sekunden zum Entladen elektrolytischer Flüssigkeit aus der Kammer.
Die Konzeption der erfindungsgemäßen Display-Einrichtung braucht ferner nicht komplex zu sein und ihre Funktionsweise und ihr Betrieb können daher innerhalb eines großen Temperaturbereichs relativ zuverlässig sein, weil die Elektrolyse von der Temperatur der elektrolytischen Flüssigkeit relativ unabhängig ist.
Je nach dem Inhalt der Kammer kann entweder die elektrolytische Flüssigkeit oder eine andere Anzeigeflüssigkeit entladen werden. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kammer komplett mit einer elektrolytischen Flüssigkeit gefüllt, so dass diese Flüssigkeit aus der mindestens einen Ausgangsöffnung entladen wird. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kammer teilweise mit einer elektrolytischen Flüssigkeit innerhalb der Zone der zwei Elektroden gefüllt, jedoch innerhalb der Zone der mindestens einen Ausgangsöffnung mit einer anderen Anzeigeflüssigkeit. Wenn sich diese zwei Flüssigkeiten nicht vermischen können, können die zwei Flüssigkeiten einander direkt berühren. Als eine Alternative zu einer solchen Konzeption kann zwischen den beiden Flüssigkeiten eine Membran oder dergleichen angeordnet werden, die den Wandfilm, der die Kammer in zwei Teile teilt, flexibel trennt, wobei in dem einen Teil die mindestens zwei Elektroden und die elektrolytische Flüssigkeit angeordnet sind und in dem anderen Teil die mindestens eine Ausgangsöffnung sowie die Anzeigeflüssigkeit.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ferner die entladene Flüssigkeit von einem Aufnahmeraum aufgenommen, der zumindest teilweise von außen her sichtbar ist. Der Aufnahmeraum kann zu der Umgebung offen sein, so dass die Flüssigkeit austreten kann, oder der Aufnahmeraum kann geschlossen sein. In diesem letzteren Fall kann eine Belüftungsöffnung zum Austreten von Gas aus dem Aufnahmeraum in die Umgebung, wenn Flüssigkeit in den Aufnahmeraum eintritt, in dem Aufnahmeraum angeordnet sein. Eine Belüftungsöffnung ist jedoch nicht erforderlich, weil das in dem Aufnahmeraum enthaltene Gas komprimiert werden kann, wenn die Flüssigkeit in den Aufnahmeraum eintritt. Schließlich kann der Aufnahmeraum eine Ausdehnungswand haben, so dass sich der Aufnahmeraum ausdehnen kann, wenn Flüssigkeit eintritt. Ferner kann ein Aufnahmeraum verwendet werden, der die Mechanismen des Belüftens und/oder Komprimierens und/oder Ausdehnens kombiniert verwenden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein poriges Element innerhalb des Aufnahmeraums zum Aufsaugen der Flüssigkeit vorgesehen, die aus der mindestens einen Ausgangsöffnung entladen wird und in den Aufnahmeraum eintritt. Vorzugsweise tritt das Aufsaugen der Flüssigkeit durch Kapillarkräfte auf, die innerhalb des porigen Elements erzeugt werden. Vorzugsweise ist das porige Element ein Stoff und insbesondere ein Vlies.
Es wird vorgezogen, dass mindestens zwei Elektroden vorhanden sind und dass jede der Ausgangsöffnungen von der anderen so weit wie möglich entfernt ist. Bei einem solchen Konzept drückt das Gas, wenn es erzeugt wird und der Druck während mindestens der ersten Phase des Entladeprozesses steigt, Flüssigkeit aus der mindestens einen Ausgangsöffnung, bevor vielleicht das Gas selbst durch die mindestens eine Ausgangsöffnung fließt.
Verschiedene Formen der Kammer zwischen den mindestens zwei Elektroden und der mindestens einen Ausgangsöffnung sind möglich. Die Kammer kann zum Beispiel wie ein Kanal konzipiert sein, der zwei entgegen gesetzte Enden aufweist, wobei das eine Ende mit den Elektroden versehen ist und das andere Ende mit der mindestens einen Ausgangsöffnung. Ferner kann ein solcher Kanal im Wesentlichen geradlinig oder gewellt oder spiralförmig gewunden sein.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die mindestens eine Ausgangsöffnung ein Mittel auf, um das unbeabsichtigte Austreten von Flüssigkeit zu verhindern. Dieses Mittel kann ein Kapillarstopp sein, das heißt eine verjüngte Zone, durch die die Flüssigkeit in der Kammer aufgrund von Oberflächenspannungserscheinungen nicht austritt. Ferner kann ein Kapillarstopp durch eine hydrophobe Oberfläche der Kammer innerhalb der Zone der mindestens einen Ausgangsöffnung bereitgestellt werden. Geeignete unterschiedliche Konzepte von Kapillarstopps sind dem Fachmann der Mikrofluidsysteme bekannt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Kammer der Display-Einrichtung mindestens eine geschwächte Stelle auf, die bricht, wenn der Druck innerhalb der Kammer einen Schwellenwert überschreitet. Die gebrochene geschwächte Stelle stellt eine Ausgangsöffnung für die Flüssigkeit bereit.
Eine Alternative zum Bereitstellen einer geschwächten Stelle ist das Bilden eines dünnen Abschnitts innerhalb der Wand der Kammer, nämlich ein Loch in der Kammer, das durch eine Folie bedeckt ist, die bricht, wenn der Druck innerhalb der Kammer einen Schwellenwert überschreitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben, in welchen:
1 eine Querschnittansicht einer Display-Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in ihrem ersten Anzeigezustand zeigt,
2 eine Draufsicht der Display-Einrichtung der 1 mit abgenommener Abdeckung zeigt,
3 eine Querschnittansicht der Display-Einrichtung zeigt, wenn Flüssigkeit von einer Kammer zu einer benachbarten Kammer transferiert wird, wodurch von dem ersten auf den zweiten Anzeigezustand umgeschaltet wird,
4 eine Draufsicht einer Display-Einrichtung mit abgenommener Abdeckung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
5 eine Draufsicht einer Display-Einrichtung mit abgenommener Abdeckung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
6 eine Querschnittansicht einer Display-Einrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
7 eine Draufsicht einer Display-Einrichtung mit abgenommener Abdeckung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
8 eine Querschnittansicht einer Display-Einrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Figuren sind verschiedene erfindungsgemäße Display-Einrichtungen gezeigt, wobei Teile der einzelnen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen tragen.
Das Funktionskonzept der Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erklärt, die eine erste Ausführungsform einer irreversiblen bistabilen Display-Einrichtung 10 zeigen. Die Display-Einrichtung 10 weist einen Träger 12 auf, der aus einem nicht leitenden Werkstoff, wie zum Beispiel geformten Kunststoff, einer Folie oder Glas besteht. Vorzugsweise weist der Träger 12 ein elektrisch isolierendes Material auf. Innerhalb des Trägers 12 ist eine Kammer 14 bereitgestellt, die eine Elektrolytlösung 16 enthält. Wie aus den 1 und 3 ersichtlich, ist die Kammer 14 auf der Oberseite 18 des Trägers 12 offen. Innerhalb der Kammer 14 und vorzugsweise auf ihrem Boden 20, sind zwei Elektroden 22, 24 angeordnet, die mit einer Spannungsquelle 26 über einen Schalter 28 verbunden sind.
Neben der Kammer 14 innerhalb der Oberseite 18 des Trägers 12 ist eine weitere Vertiefung 30 eingerichtet, die mit einem porigen Element 32 gefüllt ist, das als ein Vliesstoff 34 bereitgestellt ist. Dieser Vliesstoff enthält Kunstfasern, wie zum Beispiel Polypropylen- oder Polyethylenfasern. Andere Fasern sind aber ebenso möglich. Andere porige Elemente 32 sind ebenfalls möglich, wie zum Beispiel aufgeschäumte Elemente. Wie unten beschrieben, wird das porige Element 32 ausgewählt, um eine Struktur bereitzustellen, die durch Kapillarwirkung Flüssigkeit aus der Kammer 14 aufsaugen und gleichmäßig innerhalb der Vertiefung 30 verteilen kann.
Typisch hat die Kammer 14 einen Durchmesser von weniger als 10 mm, und die Seiten der Vertiefung 30 haben eine Länge in dem Bereich von etwa 5 bis 12 mm.
Die Oberseite 18 des Trägers 12 ist mit einer Folie 36 bedeckt, die die Kammer 14 und die Vertiefung 30 abdeckt. Die Folie 36 ist innerhalb ihrer die Vertiefung 30 abdeckenden Zone durchsichtig und innerhalb ihrer restlichen Zone undurchsichtig und daher insbesondere innerhalb der Zone, die die Kammer 14 abdeckt. Innerhalb ihrer undurchsichtigen Zonen kann die Folie 36 mit einer Beschichtung 38 versehen werden. Die Folie 36 wird auf dem Träger 12 mit einer Klebstoffschicht 40 befestigt. Die Folie 36 und die Klebstoffschicht 40 können zum Beispiel aus einem herkömmlichen durchsichtigen Klebeband bestehen, das über den Träger 12 angelegt wird.
Die Kammer 14 und die Vertiefung 30 sind durch eine gebogene schmale Kante 42 getrennt, an welcher die Folie 36 ebenfalls mit der Klebstoffschicht 40 haftet. Wenn der Druck innerhalb der Kammer 14 steigt, unterliegt die Folie 36 einer Abschälkraft um die Kante der Vertiefung 30. Die Abschälkraft wirkt vorzugsweise an der Kante 42 aufgrund der Krümmung Letzterer und, sobald sie die Klebekraft zwischen der Folie 36 und der Klebstoffschicht 40 oder zwischen der Kante 42 und der Klebstoffschicht 40 an dieser Stelle überschreitet, schält sich die Folie 36 von der Kante 42 ab.
1 zeigt die Display-Einrichtung 10 in ihrem ersten Anzeigezustand, in dem die Kammer 14 komplett mit elektrolytischer Flüssigkeit 16 gefüllt und von der Folie 36 verschlossen ist. In 3 ist die Situation gezeigt, in der sich die Display-Einrichtung 10 in ihrem zweiten Anzeigezustand befindet, der unten erklärt wird.
Um die Display-Einrichtung 10 von ihrem ersten Anzeigezustand der 1 auf ihren zweiten Anzeigezustand der 3 zu transferieren, wird eine Betriebsspannung an die Elektroden 22 und 24 durch Schließen des Schalters 28 angelegt. Da die elektrolytische Flüssigkeit 16 elektrisch leitend ist, fließt ein Strom durch sie. Das F1ießen des Stroms durch die elektrolytische Flüssigkeit 16 ergibt eine Elektrolyse, die Gasblasen 44 erzeugt. Das Erzeugen von O₂- und H-Gas ist bei der Elektrolyse ein normaler Vorgang. Diese gasförmigen Komponenten steigern den Druck innerhalb der Kammer 14. Die Kraft, die auf die Folie an ihrer Schnittstelle mit der Kante 42 einwirkt, verringert daher die Klebekraft dazwischen, so dass die Folie 36 über ein kleines Maß hochspringt und eine Ausgangsöffnung 46 für die Kammer 14 bereitstellt. Mit anderen Worten stellt die Kante 42 gemeinsam mit der Folie 36 eine geschwächte Stelle 48 bereit, die bricht, wenn der Druck in der Kammer 14 einen Schwellenwert überschreitet. Aufgrund der schmalen Konzeption der Kante 42 wird die Folie 36 in der Zone der Kante 42 und nicht innerhalb einer anderen Zone der Oberseite 18 des Trägers 12 freigegeben. Es ist möglich, dass mehrere kleinere Durchgänge über der Kante 42, nämlich mehrere Ausgangsöffnungen 46 beim Steigern des Drucks innerhalb der Kammer 14 bereitgestellt werden.
Infolge des Bildens der Ausgangsöffnung 46 tritt Flüssigkeit 16 aus der Kammer 14 in die Vertiefung 30 aus, die als ein Aufnahmeraum 50 für die Flüssigkeit 16 dient. Die Flüssigkeit 16, die in den Vliesstoff 34 eindringt, wird von diesem aufgesaugt, so dass der Vliesstoff 34 mit der Flüssigkeit 16 gefüllt ist. Bei einer farbigen Flüssigkeit 16, das heißt einer elektrolytischen Tinte, ändert der Vliesstoff 34 seine Farbe, wenn er mit der Tinte getränkt wird, so dass das Umschalten von dem ersten Anzeigezustand, in dem der Vliesstoff 34 die Farbe seiner Fasern hat, auf den zweiten Anzeigezustand, in dem der Vliesstoff 34 von der Tinte gefärbt ist, sichtbar wird.
Verschiedene unterschiedliche Konzepte der Elektroden 22, 24, der Kante 42, die die Kammer 14 von dem Aufnahmeraum 50 trennt und der Anordnung dieser zwei Kammern sind in den 4 bis 9 gezeigt.
Insbesondere ist die Ausführungsform 60 der 4 mit einem Substrat 12 versehen, das in Molded Interconnect Device-Technik (MID) hergestellt ist. Diese Technik ist dem Fachmann dafür bekannt, dass sie dreidimensionale Leiterplatten bildet. Die Elektroden 22, 24 können als elektrisch leitende Pisten entlang der Oberfläche 18 des Trägers 12 und in die Kammer 14 hinunter ausgebildet werden. Wie in den 1 bis 3 ist die Kante 42 zwischen der Kammer 14 und dem Aufnahmeraum 50 (Vertiefung 30) an der Oberseite 18 des Trägers 12 zu der Kammer 14 gebogen, was eine Konzentration der Kräfte zum Freigeben der Folie 36 von der Kante 42 ergibt.
In 5 ist eine Ausführungsform einer Display-Einrichtung 70 gezeigt, in der ein ringförmiger Kanal 72 um die Kammer 14 eingerichtet ist, wobei der ringförmige Kanal 72 in Flüssigkeitskommunikation mit dem Aufnahmeraum 50 ist. Die Kante 42 zwischen der Kammer 14 und dem Aufnahmeraum 50 ist ringförmig. Aufgrund des umgebenden Kanals 72 und ungeachtet der Stelle, an der die Folie 36 von der Kante 42 freikommt, wird die Flüssigkeit 16 von der Kammer 14 über den Kanal 72 von dem Aufnahmeraum 50 empfangen. Der Träger 12 der Display-Einrichtung 70 ist auch hier wieder in MID-Technik hergestellt.
In 6 ist eine Display-Einrichtung 80 gezeigt, die benachbart zu der Kante 42 mit einem Kanal 82 versehen ist, der zu dem Aufnahmeraum 50 führt. Der Vorteil dieses Konzepts besteht darin, dass die Flüssigkeit 16 durch den Kanal 82, der entsprechend bemessen ist, durch Kapillarkräfte fließen kann. Das unterstützt das Austreten der Flüssigkeit 16 aus der Kammer 14, auch wenn die Folie 36 nur leicht von der Kante 42 getrennt ist.
7 zeigt ein Konzept einer Vorrichtung 90, bei der der Aufnahmeraum 50 als ein ringförmiger Raum um die Kammer 14 angeordnet ist. Die Kante 42, die die Kammer 14 von dem Aufnahmeraum 50 trennt, ist ringförmig.
In 8 ist ein anderes Konzept der Display-Einrichtung 100 gezeigt. Die Kammer 14 dieser Display-Einrichtung 100 hat die Form eines geradlinigen Kanals mit zwei entgegen gesetzten Enden, wobei die Elektroden 22, 24 in der Nähe eines Endes und die Ausgangsöffnung 46 an dem anderen Ende angeordnet ist. Das derartige Beabstanden der Elektroden 22, 24 von der Ausgangsöffnung 46 kann unter bestimmten Umständen nützlich sein, weil es Gasblasen, die während der Elektrolyse in der Flüssigkeit 16 gebildet werden, daran hindert, in den Aufnahmeraum 50 einzutreten. Wenn es erforderlich ist, die Länge der kanalförmigen Kammer 14 zu steigern, kann es erforderlich sein, einen Kanal zu verwenden, der einem welligen oder spiraligen Weg folgt (an Stelle eines geradlinigen), um ein unerwünschtes Steigern der Länge der Display-Einrichtung 100 zu vermeiden.
Die Ausgangsöffnung 46 der Kammer 14 der Display-Einheit 100 ist so konzipiert, dass die Flüssigkeit 16 der Kammer 14 nicht unter normalen Druckbedingungen austritt. Mit anderen Worten bildet die Ausgangsöffnung 46 einen Kapillarstopp, der die Flüssigkeit 16 daran hindert, aus der Kammer 14 zu fließen. Die Kapillarstoppfunktion kann in der Display-Einrichtung 100 durch Steigern des Drucks innerhalb der Kammer 14, wenn die Elektrolyse stattfindet, überwunden werden. In diesem Fall wird die Flüssigkeit 16 über die Ausgangsöffnung 46 in den benachbarten Aufnahmeraum 50 ausgelassen.
In Zusammenhang mit 8 wird eine weitere Alternative der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, die ebenfalls in den Ausführungsformen der 1 bis 7 verwendet werden kann.
Wie in 8 sichtbar, ist die Kammer 14 mit zwei unterschiedlichen Flüssigkeiten 16 und 102 gefüllt. Die Flüssigkeit 16, die mit den Elektroden 22 und 24 in Berührung ist, ist ein Elektrolyt wie oben beschrieben. Die andere Flüssigkeit 102 ist nicht notwendigerweise ein Elektrolyt und befindet sich innerhalb des Teils des Volumens der Kammer 14, der sich zwischen dem Elektrolyt 16 und der Ausgangsöffnung 46 befindet. Das Steigern des Drucks des Elektrolyts 16 aufgrund der Elektrolyse ergibt eine Kraft, die auf das Volumen der Flüssigkeit 102 einwirkt und die Flüssigkeit 102 veranlasst, aus der Kammer 14 in den Aufnahmeraum 50 auszutreten.
Die Schnittstelle zwischen beiden Flüssigkeiten 16 und 102 trägt in 8 das Bezugszeichen 104. Die beiden Flüssigkeiten können einander direkt berühren, wenn sie nicht mischbar sind. Um ein Nichtmischen der zwei Flüssigkeiten zu garantieren, kann an der Schnittstelle 104 zwischen ihnen eine biegsame Membran (nicht gezeigt) angeordnet werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische veranschaulichte Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurde, ist sie nicht auf diese veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt. Der Fachmann erkennt, dass Varianten und Änderungen erfolgen können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen. Die Erfindung enthält daher alle solchen Varianten und Änderungen, die in den Geltungsbereich der anliegenden Ansprüche fallen.

Claims

Display-Einrichtung, aufweisend: – ein Display, das eine Kammer (14) aufweist, die eine elektrolytische Flüssigkeit (16) enthält und mindestens eine Ausgangsöffnung (46) hat, und – mindestens zwei Elektroden (22, 24), die sich in der Kammer (14) und in Berührung mit der elektrolytischen Flüssigkeit (16) befinden und einer elektrischen Spannung ausgesetzt werden können, – wobei beim Anlegen der elektrischen Spannung eines vorbestimmten Niveaus an die Elektroden (22, 24) Gas in der Kammer (14) erzeugt wird, das bewirkt, dass der Druck in der Kammer (14) einen Schwellenwert überschreitet, so dass Flüssigkeit irreversibel aus der Kammer (14) durch die mindestens eine Ausgangsöffnung (46) austritt und dadurch das Display irreversibel von einem ersten auf einen zweiten Anzeigezustand umschaltet.
Display-Einrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Aufnahmeraum (50) zum Aufnehmen der Flüssigkeit (16), die die Kammer (14) durch die mindestens eine Öffnung (46) verlässt, wenn der Druck darin den Schwellenwert überschreitet, aufweist.
Display-Einrichtung nach Anspruch 2, die ferner ein poriges Element (32) aufweist, das in dem Aufnahmeraum (50) angeordnet ist und zum Aufsaugen von Flüssigkeit (16), die in den Aufnahmeraum (50) aus der Kammer (14) eintritt.
Display-Einrichtung nach Anspruch 3, wobei das porige Element (32) ein Stoff, insbesondere ein Vlies (34) ist.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Elektroden (22, 24) und die mindestens eine Ausgangsöffnung (46) der Kammer (14) voneinander möglichst weit beabstandet sind.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kammer (14) wie ein Kanal geformt ist, der zwei entgegengesetzte Enden aufweist, die voneinander beabstandet sind, wobei die Elektroden (22, 24) in der Nähe eines Endes angeordnet sind und die mindestens eine Ausgangsöffnung (46) in der Nähe des anderen Endes des Kanals angeordnet ist.
Display-Einrichtung nach Anspruch 6, wobei der Kanal im Wesentlichen geradlinig ist.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kammer geschlossen ist und wobei eine geschwächte Stelle (48) in einer Wand der Kammer (14) angeordnet ist, wobei die geschwächte Stelle (48) brechen kann, wenn der Druck in der Kammer (14) den Schwellenwert überschreitet.
Display-Einrichtung nach Anspruch 8, wobei die geschwächte Stelle (48) durch einen dünneren Abschnitt der Wand der geschlossenen Kammer (14) gebildet ist.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner ein Substrat (12), eine Vertiefung ausgebildet in einer Außenfläche (18) des Substrats (12) und eine Deckschicht (36) aufweist, die die Vertiefung abdeckt und mit der Außenfläche des Substrats durch ein Klebematerial (40) befestigt ist, um die geschlossene Kammer (14) zu bilden, wobei die geschwächte Stelle (48) durch eine verengte Region (42) in der Zone ausgebildet ist, in der die Deckschicht (36) an der Außenfläche (18) des Substrats (12) haftet.
Display-Einrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vertiefung zumindest teilweise von einer Kante (42), die die verengte Region bildet, umgeben ist.
Display-Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kante (42) gebogen ist.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Substrat (12) eine weitere Vertiefung (30) neben der Kante (42) aufweist und den Aufnahmeraum (50) bildet.
Display-Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die Deckschicht (36) beide Vertiefungen (50) abdeckt.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei sich die Kante (42) entlang eines Kreises erstreckt und wobei sich der Aufnahmeraum (50) um die Kante (42) erstreckt.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Kapillarstopp in der mindestens einen Ausgangsöffnung (46) angeordnet ist.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Kammer (14) mit der elektrolytischen Flüssigkeit (16) bis zu der mindestens einen Ausgangsöffnung (46) gefüllt ist und wobei die elektrolytische Flüssigkeit (16) durch die mindestens eine Ausgangsöffnung (46) austritt, wenn der Druck in der Kammer (14) den Schwellenwert überschreitet.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei in der Kammer (14) zwischen der elektrolytischen Flüssigkeit (16) und der mindestens ei nen Ausgangsöffnung (46) eine Anzeigeflüssigkeit (102) angeordnet ist, die durch die mindestens eine Ausgangsöffnung (46) austritt, wenn der Druck in der Kammer (14) den Schwellenwert überschreitet.
Display-Einrichtung nach Anspruch 18, wobei die Anzeigeflüssigkeit (102) mit der elektrolytischen Flüssigkeit (16) unvermischbar ist.
Display-Einrichtung nach den Ansprüchen 18 oder 19, wobei die Anzeigeflüssigkeit (102) und die elektrolytische Flüssigkeit (16) durch eine biegsame Membran getrennt sind.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Flüssigkeit (16), die durch die mindestens eine Ausgangsöffnung (46) austritt, wenn der Druck in der Kammer (14) den Schwellenwert überschreitet, farbig ist.
Display-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Display ein elektrochromes Display, Elektrolumineszenzdisplay oder ein Flüssigkristalldisplay (LCD) aufweist.