DE2739613C2

DE2739613C2 - Elektrochromatische Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2739613C2
Application number: DE2739613A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tenri Hamada; Yasuhiko Tenri Inami; Hiroshi Nara Nakauchi; Hisashi Wakayama Uede
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1982-04-15
Also published as: DE2739613A1; CH619552A5; US4217579A; JPS5331994A; JPS5922949B2

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochromatische Anzeigevorrichtung mit einer elektrochromatischen Anzeigezelle, welche eine Gegenelektrode, eine Mehrzahl von Anzeigeelektroden und einen Elektrolyten aufweist, wobei die Gegenelektrode und die Anzeigeelektroden mit einem elektrochromatischen Material versehen sind, sowie mit einer Spannungsquelle, die durch eine Schaltereinrichtung an die elektrochromatische Anzeigezelle angekoppelt ist, und zwar so, daß diejenigen Anzeigeelektroden, die gelöscht werden sollen, eine mit Bezug auf die Gegenelektrode vorbestimmte positive Spannung eingeprägt erhalten.

In neuerer Zeit ist der Anwendung von elektrochromatischen Anzeigevorrichtungen (ECD), die bei niedriger Spannung betrieben bzw. mit niedriger Spannung ausgesteuert werden können, als Anzeigevorrichtung speziell für batteriebetriebene, transportierbare elektronische Geräte, Einrichtungen und dergleichen besondere Beachtung und besonderes Interesse zugewandt worden.

Aus der DE-OS 26 06 056 sowie aus den US-PSen 38 07 832, 35 78 843 und 34 53 038 und den US-Zeitschriften IEEE Tr. on Consumer Elects Band CE-21, Nr. 5, Aug. 1975, Seiten 4 bis 6, und IEEE Tr. on Electron Devices, Band ED-22, Nr. 9, Sept 1975, Seiten 749 bis 758, und außerdem aus der Druckschrift »4. Internationaler Kongreß für Reprographie und Information 1975«, 1975, Seiten 115 bis 119, sind elektrochromatische Anzeigevorrichtungen bekanntgeworden, bei denen

ίο Anzeige- und Gegenelektroden vorgesehen sind und das Löschen der Anzeigen mit Hilfe eines gegenüber der Gegenelektrode positiven Potentials erreicht wird.

Insbesondere ist durch die vorgenannte DE-OS

26 06 056 eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art bekannt

Jedoch ist in der Anzeigephase ebenso wie in der Löschphase eine Spannung zwischen Anzeige- und Gegenelektrode gelegt, und zwar in der Anzeigephase entgegengesetzt mit Bezug auf die Löschphase. Auf diese Weise ergibt sich eine verhältnismäßig komplizierte Schaltungsanordnung.

Die vorerwähnte US-PS 35 78 843 betrifft eine elektrochromatische Anzeigevorrichtung vom Festkörpertyp, und auch bei dieser Anzeigevorrichtung werden im allgemeinen unterschiedliche Spannungen zum Färben und Löschen benötigt, so daß sich auch hier eine relativ komplizierte Schaltungsanordnung ergibt Wenn auch ein Löschen grundsätzlich beim Kurzschluß der beiden Elektroden möglich ist, nimmt dieses doch eine erhebliche Zeitspanne, nämlich mehrere Stunden, in Anspruch, so daß die Schaltung trotzdem nicht vereinfacht werden kann, weil ein solches sehr langzeitiges Löschen in der Praxis nicht akzeptabel ist.

Die weiteren, obengenannten Druckschriften betreffen Konstantpotential- sowie Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahren, insbesondere mit Polaritätsumkehr, deren Nachteile anhand der nachstehenden, allgemeinen, systematischen Übersicht über bekannte elektrochromatische Anzeigevorrichtungen und Aussteuerungsverfahren erläutert sind.

Bei den ECD gibt es allgemein zwei bekannte Arten, d. h. eine Art, in der EC-Substanz von flüssiger Phase elektrochemisch oxydiert oder reduziert wird, um ein Reaktionsprodukt auf der Elektrode abzulagern, und die andere Art, in der EC-Substanz von fester Phase, die auf der Elektrodenoberfläche vorgesehen ist, zur Änderung ihrer Charakteristika der Absorption sichtbaren Lichts zum Zwecke der Anzeige oxydiert oder reduziert wird. Die letztere Art umfaßt z. B. ein System, bei dem ein Film von Übergangsmetalloxid, wie WO3 (Wolframoxid), zusammen mit einem Elektrolyten angewandt wird und wie es in RCA review, 36,177 (1975), von B. W. Faughnan et al. beschrieben ist.
Nachfolgend werden zunächst bekannte elektrochromatische Anzeigevorrichtungen und bei ihnen angewandte Aussteuerungsverfahren anhand der F i g. 1 bis 6 der Zeichnung dargelegt, während die Erfindung dann weiter unten unter Bezugnahme auf die F i g. 7 und 8 anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert wird.

In der Zeichnung, in deren Figuren gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die den grundsätzlichen Aufbau einer elektrochromatischen Anzeigezelle (ECD) veranschaulicht, der in einer Aussteuerungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird;

Fig.2 ein elektrisches Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau für die Durchführung eines konventionel-

len Konstantpotential-Aussteuerungsverfahrens einer ECD zeigt;

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines ECD-Segmentmusters, in vergrößertem Maßstab;

Fig.4 eine Kurvendarstellung, die die Beziehung zwischen dem Gleichgewichtspotential von Anzeigeelektroden und dem Absorptionsgrad zeigt;

F i g. 5 ein schematisches Schaltbild, das den Schaltungsaufbau für die Durchführung eines konventionellen Konstantstrom-Aussteuerungsverfahrens einer ECD zeigt.·

Fig.6 ein elektrisches Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau für die Durchführung eines konventionellen Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahrens einer ECD zeigt;

Fig.7 ein elektrisches Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau für eine elektrochromatische Anzeigevorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und

F i g. 8 eine Kurvendarstellung, welche <*\e Beziehung zwischen den Potentialen an den jeweiligen Elektroden und dem Absorptionsgrad zeigt, wie sie sich für die Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ergibt.

In Fig. 1 ist schematisch eine Darstellung gegeben, die den grundsätzlichen Aufbau einer derartigen ECD-Zelle veranschaulicht, die im einzelnen ein Paar gegenüberliegender Substrate 1 aus isolierendem Material umfaßt, sowie eine Anzeigeelektrode 2, die auf die innere Oberfläche eines der Substrate 1 aufgebracht ist, eine Gegenelektrode 3, die auf die innere Oberfläche des anderen der Substrate 1 in einer Position angebracht ist, in der sie sich benachbart einer Bezugselektrode 4 befindet; Abstandshalter 5, die zwischen den Substraten 1 vorgesehen sind, einen Elektrolyten 6, der in einem Raum zwischen den Substraten 1 aufgenommen ist, Filme 7 aus EC-Substanz, die auf den Elektroden 2 und 3 ausgebildet sind, und isolierende Filme 8, die auf der Anzeigeelektrode 2 ausgebildet sind, so daß sie den Film 7 aus EC-Substanz umgeben.

Wenn bei der Einrichtung nach Fig. 1 ein Stromfluß von der Gegenelektrode 3 zur Anzeigeelektrode 2 bewirkt wird, dann wird die ECD entsprechend dem Betrag der elektrischen Ladung, der zum Strömen gebracht worden ist (nachstehend als »Schreiben« bezeichnet), gefärbt, und wenn der gleiche Betrag an elektrischer Ladung in entgegengesetzter Richtung zur vorerwähnten Richtung zum Fließen gebracht wird, dann wird die ECD wieder in ihren ursprünglichen, so nichtgefärbten Zustand zurückgebracht (nachstehend als »Löschen« bezeichnet). Wenn das Färben nicht in sehr hoher Intensität erfolgt, dann wird die Beziehung zwischen dem Transmissionsgrad Τ(λ) bei einer gegebenen Wellenlänge und dem Ladungsbetrag σ, der pro Flächeneinheit geflossen ist, durch die folgende Gleichung repräsentiert:

= ε(λ)- σ

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worin der Wert ε (λ) eine Wellenlängenabhängigkeit besitzt, die der EC-Substanz inhärent ist, und es wurde gefunden, daß dieser Wert gemäß der Messung, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgenommen wurde und bei der Wolframoxid WO3 als EC-Substanz benutzt worden ist, im folgenden Bereich liegt:

ε(λ = 590nm) = 30 -40(cm²/Coulomb).

Es ist zu beachten, daß dann, wenn die einmal gefärbte ECD nachfolgend elektrisch von der Aussteuerungsschaltung abgeschaltet wird, wobei eine hohe Impedanz zwischen der Anzeigeelektrode und der Gegenelektrode 3 aufrechterhalten wird, der gefärbte Zustand von einigen Stunden bis zu mehreren Tagen ohne Verbrauch an Energie aufrechterhalten werden kann. Die Vorteile der ECD können summarisch wie folgt angegeben werden:

(a) Die ECD hat einen außerordentlich weiten Betrachtungswinkel.

(b) Die ECD hat einen guten Kontrast, der nicht vom Betrachtungswinkel abhängt

(c) Die ECD kann mit niedriger Spannung betrieben bzw. ausgesteuert werden (weniger als einige Volt).

(d) Der gefärbte Zustand der ECD wird zwischen mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen aufrechterhalten, selbst nach Wegnahme der aufgeprägten Spannung (Speichereffekt).

(e) In der ECD wird die Dichte der Färbung allein durch die Menge an elektrischer Ladung, die zum Fließen gebracht worden ist, bestimmt.

In der ECD ist der Energieverbrauch proportional der Anzeigefläche und der Anzahl der Zyklen des Färbens und des Löschens der Farbe. Der Mechanismus des Färbens erklärt sich im Falle von WO₃ wie folgt:

WO₃ + IM⁺ + Ie" ; *

(ungefärbt)

M⁺: H⁺ -Li⁺-Na⁺K⁺etc.

(blau)

Zum Aussteuern der ECD können die folgenden drei Verfahren angewandt werden:

(1) Konstan cpotential-Aussteuerungsverfahren

In Fig.2 ist der plus-Eingang eines Verstärkers 11 über die Anschlüsse U, an die eine Spannung eines festgesetzten Werts angelegt wird, mit Masse verbunden, während der minus-Eingang des Verstärkers 11 an die Bezugselektrode 4 der ECD angekoppelt ist, wobei der Ausgang des gleichen Verstärkers mit der Gegenelektrode 3 verbunden ist. Die Anzeigeelektrode 2 ist als Mehrzahl von Segmenten bzw. Abschnitten ausgebildet, von denen jeder durch einen Segmentwählschalter 12 mit Masse verbindbar ist. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn eine Mehrzahl von Anzeigeelektroden 2 ausgebildet ist, damit diese Elektroden in richtiger Weise zum Zwecke des Färbens für die Anzeige von Ziffern, Symbolen, Buchstaben etc. gefärbt werden können, jede dieser Anzeigeelektroden 2 hier als die Segmente bezeichnet wird. In F i g. 3 ist ein Beispiel eines Musters veranschaulicht, bei dem sieben Segmente a, b, c, d, e, /und g zum Anzeigen von Ziffern von Null bis Neun verwendet werden.

Bei dieser Anordnung wird die Spannung, welche der Gegenelektrode 3 aufgeprägt wird, so gesteuert, daß die Potentialdifferenz zwischen der Anzeigeelektrode 2 und der Bezugselektrode 4 gleich der eingestellten bzw. festgelegten Spannung an den Anschlüssen U wird. Im obigen Falle wird, wenn das Potential der Anzeigeelektrode 2 bezüglich der Bezugselektrode 4 auf einem vorbestimmten Wert E_w (niedriger als der Schwellwert, der durch E_th repräsentiert wird) gehalten wird, die Färbung der ECD begonnen, während die Farbe der ECD gebleicht wird, wenn das Potential der Anzeige-

elektrode 2 bezüglich der Bezugselektrode 4 auf dem vorbestimmten Wert E_e gehalten wird, der höher als der erwähnte Wert £,/, ist. In Fig.2 wird, da die Anzeigeelektrode 2 mit Masse verbunden ist, das Potential der Anzeigeelektrode 2 bezüglich der Bezugselektrode 4 niedrig gemacht, wenn die Spannung an den Anschlüssen i/positiv ist.

In F i g. 4 ist die Beziehung zwischen dem Gleichgewichtspotential E der Anzeigeelektrode 2 und dem Absorptionsgrad A [der gleich —log (Lichttransmissionsgrad) ist] dargestellt.

Zum tatsächlichen Aussteuern der ECD ist es nicht praktisch, das Schreibpotential E_n auf das Gleichgewichtspotential E_a das der Färbungsdichte entspricht, festzusetzen, da eine übermäßig lange Zeitdauer erforderlich ist, bevor der Gleichgewichtszustand erreicht wird. Demgemäß wird das Potential zur Zeit des Schreibens auf einem Potential ^(positiver als der Wert an den Anschlüssen U) aufrechterhalten, der niedriger als das Gleichgewichtspotential E_c ist, welches der gewünschten Färbungsdichte entspricht, während zur Zeit des Löschens das Potential auf einem Potential Ee (negativer als der Wert an den Anschlüssen U) aufrechterhalten wird, das höher als das Schwellwertpotential Eih ist, und wenn die Färbungsdichte beim Fließen des Stroms die vorbestimmte Dichte erreicht hat, dann wird der Strom unterbrochen, wobei der Segmentwählschalter 12 zum Aufrechterhalten des Speicherzustands geöffnet wird. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn der Segmentwählschalter 12 während des Aussteuerns offengehalten wird, der gefärbte Zustand oder der gebleichte Zustand so beibehalten wird, wie er ist, selbst wenn andere Segmente ausgesteuert werden. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß es jedoch in dieser Art der Anzeige unmöglich ist, andere Segmente während des Färbens eines Segments zu löschen, so daß das Schreiben und Löschen zu unterschiedlichen Zeitphasen erfolgen muß.

Das Verfahren, das vorstehend erläutert worden ist. hat den Vorteil, daß die Zersetzung des Elektrolyts und die Verschlechterung der EC-Substanz oder der Elektroden dadurch verhindert werden können, daß man das Schreibpotential E_a und das Löschpotential E_e so wählt, daß es in einem Potentialbereich liegt in dem unerwünschte Nebenreaktionen nicht hervorgerufen werden. Im einzelnen werden bei der obigen Auswahl das Schreibpotential £_u und das Löschpotential E_e gemäß den folgenden Beziehungen gewählt: E₁ \ <E_U und E_e < E_f 2, worin £,i und £,2 die Potentiale sind, bei denen Nebenreaktionen verursacht werden. Wenn hingegen bei dem vorstehend erläuterten Verfahren das Potential an der Gegenelektrode nicht in der genannten Weise kontrolliert wird dann werden Mängel wie z. B. Zersetzung des Elektrolyts, Verschlechterung der Gegenelektrode 3 eto, aufgrund der Anwendung überschüssig hoher Spannung verursacht, wenn das Laden und Entladen nicht durch richtige Wahl des Reaktionssystems in der Gegenelektrode sanft bewirkt werden. Die Schwierigkeiten, wie sie vorstehend erläutert worden sind, können jedoch dadurch verhindert werden, daß man den Bereich der an die Gegenelektrode 3 anzulegenden Spannung durch Herabsetzung der Stromquellenspannung am Verstärker 11 etc. beschränkt Zusätzlich ist es vom Gesichtspunkt des Schaltungsaufbaus erforderlich, eine Analogschaltung vorzusehen, die in der Lage ist einen großen elektrischen Strom bis zu einem gewissen Ausmaß (mehrere Zehner an mA/cm² der Anzeigefläehe) zu liefern. Es sei darauf hingewiesen, daß die Wählschalter 12 durch äquivalente Halbleiterschalter zum Zweck des elektronischen Umschaltens bei dem Konstantpotential-Aussteuerungsverfahren der F i g. 2 5 oder in einem Konstantstrom-Aussteuerungsverfahren und einem Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahren, wie sie nachstehend erläutert sind, ersetzt werden können.

(2) Konstantstrom-Aussteuerungsverfahren

Bei dem Konstantstrom-Aussteuerungsverfahren nach F i g. 5 ist die ECD an eine Konstantstromquelle 21 angekoppelt, und zwar über Kontakte IV für das Schreiben, Mfür Speichern und £für Löschen, und über Kontaktgeber eines Umschalters 22, die wahlweise mit den entsprechenden Schreib- und Löschkontakten VV und E nur während des Schreibens und Löschens verbunden werden können und die während des Speicherns abgeschaltet werden. Das vorstehende Schreibverfahren, in dem der Ladungsbetrag, der fließen soll, auf den gewünschten Betrag eingestellt wird, hat den Vorteil, daß die Färbungsdichte auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden kann, selbst wenn ein Spannungsabfall aufgrund des Widerstandes der Ableitungsteile der Elektrode oder einer Abweichung in den Charakteristika der EC-Substanz vorhanden ist. Zusätzlich ist es, wenn die Gegenelektrode 3 mit einer Konstantstromquelle, die für jedes der Segmente 2 vorgesehen ist, mit Masse verbunden ist, möglich, einige der Segmente 2 zu färben, während andere Segmente gleichzeitig gelöscht werden.

Die Schaltung nach Fig. 5 kann so abgewandelt werden, daß eine Konstantstromquelle angewandt wird, die in der Lage ist, einen Stromwert zu liefern, der in Abhängigkeit von der Anzahl der auszusteuernden Segmente (Anzeigefläche) variiert.

In der vorbeschriebenen Anordnung wird, wenn irgendein leichter Unterschied im Einstellen des Ladungsbetrags für das Schreiben und Löschen vorhanden ist, dieser Fehler bei jeder Wiederholung des Schreib- und Löschzyklus akkumuliert, wobei die Reaktion in einer Richtung abweicht Außerdem wird ^bei nahezu vollendetem Löschen das Potential an der

Anzeigeelektrode plötzlich erhöht welche Tatsache zu unerwünschten Nebenreaktionen führt

(3) Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahren

Bei dem Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahren gemäß F i g. 6 ist die Konstantstromquelle 21 gemäß der F i g. 5 durch eine Schreib-Konstantspannungsquel-Ie 31 und eine Lösch-Konstantspannungsquelle 32 ersetzt die mit der Gegenelektrode 3 und außerdem über einen Umschalter 33 zum Umschalten zwischen dem Schreibkontakt W, dem Speicherkontakt M und dem Löschkontakt E mit der Anzeigeelektrode oder dem Segment 2 verbunden sind. Es sei darauf hingewiesen, daß hier die Schreibspannung Vw der Spannungsquelle 31 nicht notwendigerweise gleich der Löschspannung Ve der Spannungsquelle 32 gemacht zu werden braucht Obwohl die Schreibspannungsquelle 31 und die Löschspannungsquelle 32 in der Anordnung nach Fig.6 getrennt vorgesehen sind, kann der Schaltungsaufbau auch so abgewandelt sein, daß die niedrigere Spannung von einer Konstantspannungsquelle höherer Spannung durch geeignete Teilung mittels eines Widerstands erhalten wird, wobei die Polarität mittels des Umschalters gewechselt wird.
Im Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahren, wie

es oben erläutert ist, muß auch eine hohe Spannung aufgeprägt werden, wenn das Laden und Entladen an der Gegenelektrode 3 nicht glatt bzw. sanft bewirkt wird, so daß auf diese Weise die Möglichkeit von unerwünschten Nebenreaktionen vorhanden ist. Hingegen ist das Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahren vorteilhaft, wenn ein geringer Leistungsverbrauch gefordert wird, wie es z. B. bei der Anwendung der ECD bei elektronischen Geräten, Einrichtungen oder dergleichen, die mit Batterien betrieben werden, der Fall ist, da der Schaltungsaufbau für die Durchführung des Konstanlspannungs-Aussteuerungsverfahrens im Vergleich mit den Schaltungsanordnungen für die Durchführung der weiter oben erläuterten Konstantpoiential- und Konstantstrom-Aussteuerungsverfahren bei höchster Benutzungsrate der Stromquellenenergie einfach ist.

Das Konstantspannungs-Aussteuerungsverfahren hat jedoch den Nachteil, daß dann, wenn das gleiche Material als EC-Substanz, das für die Anzeigeelektrode angewandt wird, als Reaktionssubstanz an der Gegenelektrode verwendet wird, die Dichte des Färbens der Anzeigeelektrode 2 von der Dichte des Färbens der EC-Substanz an der Gegenelektrode 3 abhängt, selbst wenn die gleiche Aussteuerungsspannung angewandt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es angesichts dieses Standes der Technik, die eingangs genannte, durch die DE-OS 26 06 056 bekannte elektrochromatische Anzeigevorrichtung so weiterzubilden, daß sie frei von Ungleichmäßigkeiten in der Dichte der Färbung für die Anzeige ist und gleichzeitig einen einfachen Schaltungsaurbau mit stabilem Funktionieren ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schaltereinrichtung 33" in einer solchen Weise an die elektrochromatische Anzeigezelle angekoppelt ist, daß diejenigen Anzeigeelektroden 2, die gefärbt werden sollen, mit der Gegenelektrode 3 verbunden sind (Fig. 7).

Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine gleichförmige Dichte der Färbung für die Anzeige und ein einfacher Aufbau erreicht, so daß derartige Anzeigevorrichtungen insbesondere für transportable elektronische Geräte, Einrichtungen oder dergleichen geeignet sind, welche mit Batterien betrieben werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Zunächst wurde die ECD, die nach der vorliegenden Erfindung angewandt worden ist wie folgt hergestellt

Auf einem Substrat das aus Soda-Glas hergestellt worden war, wurde In2Ü3 durch Elektronenstrahiverdampfung abgelagert und zwar bis zu einer Filmdicke von 0,2 Mikron, um auf dem Substrat einen transparenten, leitfähigen Film mit einem Oberflächenwiderstand \'on 20 Ohm/Flächeneinheit auszubilden.

Danach wurde WO3 als EC-Substanz weiterhin durch thermische Verdampfung unter den Ablagerungsbedingungen einer Substrattemperatur von 350° C, einer Filmdicke von 0,5 Mikron, einer Ablagerungsgeschwindigkeit von 10~³ Mikron/sec und einem Druck von 0,0665 pa (O₂ Leck) abgelagert

WO3 wurde über die gesamte Oberfläche des Substrats für die Gegenelektrode 3 abgelagert, während eine Maskenablagerung nur in dem Segmentteil bzw. den Segmentbereichen des Substrats für die Anzeigeelektrode 2 durchgeführt wurde, bei der In₂O3 weiterhin durch das bekannte Photo-Älzverfahren in Segmente unterteilt wurde, und zwar mit einer Lösung, die durch Lösen von FeCIj in HCl hergestellt worden war, als Ätzlösung für In₂Oj. Nachfolgend wurde Epoxyharz auf

■> die Ableitungsteile der Segmente zu Schutzzwecken mittels Siebdruck aufgebracht. Das Substrat für die Gegenelektrode 3 und das Substrat für die Anzeigeelektrode 2, die in der vorbestimmten Weise präpariert worden waren, wurden durch Abstandshalter aus 1 mm

ι» quadratischem Glasstab miteiander verbunden, wobei der Elektrolyt 6 in dem Raum zwischen den Elektroden 3 und 2 eingeschlossen wurde. Der angewandte Elekirolyt wurde durch Mischen von BaSO₄ für einen weißen Hintergrund in einem Gewichtsverhältnis von > 1:1 mit einer Lösung hergestellt, die ihrerseits durch Auflösen von LiClO₄ in Cellosolveacetat (CHICOOC₂H₄OCjHs) (die Bezeichnung wird im Handel benutzt) in einer Konzentration von 1,0 Mol/l erhalten wurde, woraufhin die sich ergebende Mischung zu einer pastenartigen Form geknetet wurde. Im obigen Falle besteht der Grund für die Anwendung des weißen Hintergrunds darin, daß die Färbung der Gegenelektrode 3 von der Seite der Anzeigeelektrode 2 unsichtbar gemacht werden soll, und weiterhin darin, das Kontrastverhällnis zu verbessern, wenn das Schreiben mit dem gleichen Ladungsbetrag durchgeführt wird. Um aktuell ein gewisses Kontrastverhältnis zu erzielen, beträgt das Verhältnis der erforderlichen Ladungsdichte pro Einheit an Anzeigefläche zwischen Transmissions- bzw. Durchlaßtyp, spiegelnd reflektierendem Typ und diffus reflektierendem Typ jeweils 1 :0,5 : 0,3 0,4, wobei das Kontrastverhältnis als das Verhältnis der Lichtdurchlässigkeil oder -reflexion zwischen dem Siehbefinden im gefärbten Zustand und im farbgelöschten Zustand definiert ist. Aus den obigen Ausführungen läßt sich erkennen, daß der diffusiv bzw. zerstreuend reflektierende Typ dem Durchlaßtyp oder dem spiegelnd reflektierenden Typ überlegen ist. Es sei hier darauf hingewiesen, daß im Falle des diffusiv bzw. zerstreuend reflektierenden Typs das Kontrastverhältnis in Abhängigkeit von der Beschaffenheit bzw. Eigenschaft der diffusiven bzw. zerstreuenden Reflexionsoberfläche verändert wird.

Es sei nun auf Fi g. 7 Bezug genommen, in der eine Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist womit die ECD-Zelle, die in der oben beschriebenen Weise präpariert worden war, betrieben bzw. ausgesteuert wird. Gemäß F i g. 7 ist der negative Anschluß einer Spannungsquelle (Konstantspannungsquelle) 34' mit der Gegenelektrode 3 und dem Schreibkontakt W verbunden, während der positive Anschluß der gleichen Konstantspannungsquelle 34' an die Anzeigeelektroden (Segmente) 2 angekoppeli isi, die durch die Sciiälierciiinchtung (Segmentwählschalter) 33" ausgewählt werden und von denen jede zwischen dem Löschkontakt E und dem Schreibkontakt W umschaltbar ist Gemäß dem Schaltungsaufbau nach F i g. 7 wird eine vorbestimmte positive Spannung V der Konstantspannungsquelle 34' an die nichtgewählten Segmente 2 angelegt um diese im farbgelöschten Zustand zu halten, während die Gegenelektrode 3 im geeignet bzw. richtig gefärbten Zustand gehalten wird. Danach wird das Segment wenn die Schaltereinrichtung 33" für das Segment, an dem ein Schreiben ausgeführt werden soll, umgeschaltet so daß das einzelne bzw. jeweilige Segment mit der Gegenelektrode verbunden ist und das gleiche Potential wie die Gegenelektrode 3 erhält und schnell mit der gleichen Dichte, wie es diejenige in der Gegenelektrode

3 ist, gefärbt wird. In diesem Fall kann, wenn die Fläche der Gegenelektrode 3 mehrere Male so groß wie die Anzeigefläche der Segmente gemacht wird, der Unterschied der Färbungsdichte aufgrund der Anzahl der gewählten Segmente vernachlässigt werden. Es sei hier darauf hingewiesen, daß selbst dann, wenn die Löschspannung Vkontinuierlich an den nichlgewählten Segmenten anliegt, der Leistungsverbrauch unbedeutend ist, weil der Reststromfluß sehr klein ist, nachdem das Löschen vollständig stattgefunden hat. Dieser Reststrom ist angenommenerweise von einem solchen Ausmaß, daß er die Entfärbung der Gegenelektrode 3 aufgrund von Leckstrom und restlichem Sauerstoff etc. in dem Elektrolyten kompensiert.

Es sei nun außerdem auf F i g. 8 Bezug genommen, in der die Beziehung zwischen dem Absorptionsgrad und den Gleichgewichtspotentialen an den jeweiligen Elektroden veranschaulicht ist. In Fig. 8 wird das Schwellwertpotential durch ff,/, repräsentiert, das Potential der Gegenelektrode durch E_n die Potentiale der Segmente in den gefärbten und gelöschten Zuständen durch E_cm bzw. E_am und die Spannung von der Konstantspannungsquelle durch V. Aufgrund der Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden sind, wurde gefunden, daß die Spannung V, die für die Konstantspannungsquelle geeignet ist, im Bereich von 2 bis 3 V liegt, wobei die Ansprechzeiten sowohl für das Schreiben als auch für das Löschen geringer als 300 msec und das

Kontrastverhältnis größer als 5 : 1 waren. Eine Abschätzung bzw. Bestimmung der Lebensdauer im Rahmen der Untersuchungen für die vorliegende Erfindung wurde laufend fortgesetzt und ist inzwischen bei mehr als 10^b Zyklen angelangt. Inzwischen wurde außerdem im Rahmen der obigen Untersuchungen gefunden, daß der Restslrom nach dem Vollenden des Löschens bei 2,5 V weniger als ΙΟμΑ/cm² betrug. Es sei hier darauf hingewiesen, daß das Kontrastverhältnis, das früher bereits erwähnt wurde, das Verhältnis der integrierten Intensität von diffusem bzw. zerstreutem Reflexionslicht im gefärbten Zustand zu demjenigen im nichtgefärbten Zustand repräsentiert, wenn monochromatisches Licht von 590 nm senkrecht auf die Oberfläche der Anzeigeelektrode einfällt.

Es sei weiterhin hier darauf hingewiesen, daß die Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie sie unter Bezugnahme auf die F i g. 7 und 8 erläutert worden ist, äquivalent der Tatsache ist, daß man bei dem Konstantspannungsaussteuerungsverfahren, das unter Bezugnahme auf F i g. 6 erläutert worden ist, die Schreibspannung zu Null macht, und durch diese Anordnung kann die Anzahl der Segmentunischalter in der Schaltereinrichtung herabgesetzt werden, wobei nur eine Konstantspannungsquelle erforderlich ist, während die Dichte der Färbung vorteilhafterweise gleichförmig gemacht wird, so daß auf diese Weise eine bemerkenswerte Wirkung durch einen einfachen Aufbau erzielt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrochromatische Anzeigevorrichtung mit einer elektrochromatischen Anzeigezelle, welche eine Gegenelektrode, eine Mehrzahl von Anzeigeelektroden und einen Elektrolyten aufweist, wobei die Gegenelektrode und die Anzeigeelektrcden mit einem elektrochromatischen Material versehen sind, sowie mit einer Spannungsquelle, die durch eine Schaltereinrichtung an die elektrochromatische Anzeigezelle angekoppelt ist, und zwar so, daß diejenigen Anzeigeelektroden, die gelöscht werden sollen, eine mit Bezug auf die Gegenelektrode vorbesthnmte positive Spannung eingeprägt erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (33") in einer solchen Weise an die elektrechromatische Anzeigezelle angekoppelt ist, daß diejenigen Anzeigeelektroden (2), die gefärbt werden sollen, mit der Gegenelektrode (3) verbunden sind (F i g. 7).

2. Elektrochromatische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung (33") ein, vorzugsweise mechanischer, Umschalter ist (F i g. 7).

3. Elektrochromatische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung (33") ein elektronischer Schalter, insbesondere ein Halbleiterschalter, ist (F i g. 7).

4. Elektrochromatische Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Gegenelektrode (3) mehrmals so groß wie die gesamte Anzeigefläche der Anzeigeelektroden (2) ist.

5. Elektrochromatische Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelektroden (2), die gelöscht werden sollen, die vorbestimmte positive Spannung kontinuierlich erhalten, bis sie zu ihrer Färbung mit der Gegenelektrode (3) verbunden werden.

6. Elektrochromatische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte positive Spannung im Bereich von 2 bis 3 Volt liegt.