DE69311104T2

DE69311104T2 - Elektrochrome vorrichtung zur lichtmodulation insbesondere für schirm und anzeige

Info

Publication number: DE69311104T2
Application number: DE69311104T
Authority: DE
Inventors: Andre Giraud
Original assignee: COGIDEV
Current assignee: COGIDEV
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2013-04-09
Also published as: FR2689983B1; CA2117802A1; EP0635144A1; JPH07508356A; WO1993021558A1; KR950701088A; US5585958A; EP0635144B1; DE69311104D1; FR2689983A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrochrom-Vorrichtungen für Lichtmodulation, insbesondere Vorrichtungen für variable Lichtreflexion, für variable Lichttransmission, zur Anzeige von Signalen und Bildern, beispielsweise alphanumerischer oder grafischer Informationen. Als Beispiel für solche Vorrichtungen sind Anzeigetafeln und -bildschirme verschiedenster Abmessungen und Formen zu nennen, Fenster, Vitrinen, Bildschirme, Windschutzscheiben, Brillen mit variabler Transparenz, Spiegel mit variablem Reflexionsvermögen etc..
Es sind zahlreiche elektrochemische Verfahren vorgeschlagen und beschrieben worden zur Modulation von Licht bei der Transmission oder Reflexion, zur Anzeige von Signalen und Bildern und somit zur Bildung von Anzeigeeinrichtungen, Bildschirmen, Spiegeln oder anderen Objekten, die das Licht gemäß Befehlen, die ihnen auf elektrischem Wege übermittelt werden, ganz oder teilweise reflektieren oder durchlassen.
Diese elektrochemischen Verfahren beruhen auf den Gesetzen der reversiblen Elektrolyse und nutzen die reversible Änderung der Farbe und/oder optischen Dichte, die durch elektrochemische Redoxreaktion eines als "Elektrochrom" bezeichneten Materials erreicht wird, dessen oxidierte Form und dessen reduzierte Form unterschiedliche Farben und/oder optische Dichten haben.
Grundsätzlich weist eine Elementarzelle zur Lichtmodulation, die nach einem elektrochemischen Verfahren arbeitet, zwei Elektroden auf, die durch ein elektrolytisches Milieu mit ein oder mehreren Schichten getrennt sind. Wenigstens eine der Elektroden (im Fall der Reflexion) muß transparent sein und wird durch ein transparentes Substrat gebildet, das mit einer hinreichend transparenten leitenden Schicht überzogen ist.
Zu diesen drei Grundelementen kommen verschiedene dem Fachmann bekannte Einrichtungen hinzu, die dazu bestimmt sind, die Elektroden zu schützen, die Elektrolytschicht(en) zu schützen, die geometrische Form der Zelle zu gewährleisten, etc.. Das französische Patent FR-B-2 618 567 beschreibt eine solche Vorrichtung zur Lichtmodulation.
Die elektrochemischen Verfahren zur Lichtmodulation weisen eine Gruppe von Merkmalen auf, die für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein können, und die häufig angeführt worden sind, insbesondere die folgenden:
- Möglichkeit der Speicherung bei offenem Stromkreis;
- geringe Steuerspannung;
- hinreichend große Toleranz hinsichtlich des Abstands zwischen den Elektroden;
- Energieverbrauch, der auf Zustandsänderungen des elektrolytischen Milieus begrenzt ist und aus diesem Grund für bestimmte Anwendungen reduziert werden kann.
Wenn es sich um Anwendungen zu Anzeigezwecken handelt, ist es bei einigen dieser Verfahren möglich, selbst bei seitlicher Ansicht unter einem größeren Winkel einen ausgezeichneten Kontrast zu erreichen. Im Gegensatz zu gewissen Verfahren, die mit Transmission von polarisiertem Licht arbeiten und deren Sichtbarkeit bei Tageslicht schlecht ist, eignen sich diese sehr gut für elektrochemische Anzeigeeinrichtungen, die mit Reflexion arbeiten, selbst wenn sie bei starker Sonneneinstrahlung im Freien angeordnet sind. Die praktische Ausnutzung dieser Vorteile setzt jedoch die Überwindung gewisser Schwierigkeiten bei der Herstellung voraus, die durch die verschiedenen vorgeschlagenen Verfahren vermindert werden sollen.
So ist beispielsweise die Notwendigkeit, die Veränderung oder gar das Entweichen des elektrolytischen Milieus zu vermeiden, was zu einer Beeinträchtigung und einer unzureichenden Lebensdauer der Zelle führen würde, der Ursprung einer großen Anzahl von Vorschlägen, die die Auswahl der Elektrolytschicht(en) sowie die praktische Ausführung von absolut dichten Zellen betreffen. Andere Probleme betreffen die praktische Schwierigkeit, die Komponenten des elektrolytischen Milieus zu installieren. Beispielsweise ist es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, mit einem Flüssigelektrolyten Elektrochromzellen mit sehr kleinen Abmessungen oder, im Gegenteil, sehr großen Abmessungen herzustellen (infolge der Differenz des hydrostatischen Druckes zwischen dem oberen und dem unteren Bereich der Zelle). Bei anderen Verfahren ergibt sich die Schwierigkeit aus den Kosten für die Herstellung der Elektrolytschicht(en), die kostspielige Verfahren zu ihrer Anbringung erfordern, beispielsweise durch Abscheidung unter Vakuum. In anderen Fällen sind es die elektrischen Eigenschaften der Zelle, die ihre möglichen Anwendungen begrenzen: wenn beispielsweise die Zelle keinen Schwellenwert für die Schreibspannung besitzt, eignet sie sich nicht für den Aufbau einer Gruppe, die ein Schreib-Multiplexing in Matrixform gestattet.
Die oben in Erinnerung gerufenen Eigenarten der elektrochemischen Verfahren führen natürlich zu dem Wunsch, Bildschirme oder Anzeigen zu schaffen, die aus kleinen Zellen (oder Pixeln) in großer Zahl aufgebaut sind, die in einem Matrix-Multiplexverfahren ("Zeilen" und "Spalten") gesteuert werden können. Hierfür ist es zweckmäßig, ein Verfahren auszuwählen, das schon an sich insbesondere die geeigneten Qualitäten im Hinblick auf die verschiedenen oben genannten Schwierigkeiten aufweist (Schreibschwelle, Beständigkeit des elektrolytischen Systems, Lebensdauer der Zelle, hinreichende Reaktionsgeschwindigkeit, etc.). Jedoch wird die Herstellung des Bildschirms oder der Anzeige noch durch die Notwendigkeit erschwert, die Elektroden hinreichend fein in feinen Linien und gut gegen ihre Nachbarn isoliert herzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht man gegenwärtig wie folgt vor, insbesondere im Fall von Bildschirmen oder Anzeigen mit kleinen Pixeln, die aus transparenten "Spalten" und im Grunde nichttransparenten "Zeilen" aufgebaut sind:
Die transparente Elektrode wird aus einer transparenten leitenden Schicht gebildet, die ihrerseits auf einem transparenten Substrat angebracht ist, etwa auf Glas oder einem transparenten Kunststoff. Diese transparente leitende Schicht ist aus einem oder mehreren Metallen oder Oxiden zusammengesetzt, wie beispielsweise Gold, Silber, Zinnoxid (TO), Zinn-Indium-Mischoxid (ITO), Zinkoxid und Cadmiumstannat, etc., die in der Literatur genannt werden. Um transparent zu bleiben, müssen diese Schichten sehr dünn sein (einige 100 bis einige 1000 Angström). Wirtschaftlicherweise verwendet man daher zur Abscheidung dieser Schichten verschiedene bekannte Verfahren wie etwa die Zerstäubung von jpulvern oder Flüssigkeiten, die sich auf dem heißen Substrat zersetzen, chemische Dampfniederschlagsverfahren (CVD), Vakuumniederschlag oder auch chemische Ausfällungen. Jedoch gestattet es die geforderte geringe Dicke nicht, eine große Leitfähigkeit der Schicht zu erreichen, die für ein gegebenes Metall oder Oxid und für ein gegebenes Abscheidungsverfahren proportional zur Dicke ist. Es muß ein Kompromiß zwischen Transparenz und Dicke gewählt werden.
Im übrigen stellt man diese transparenten Elektroden in der Form feiner gegeneinander isolierter Linien her (die die "Spalten" des Bildschirms oder der Anzeige bilden), sei es durch Niederschlag einer durchgehenden transparenten leitenden Schicht auf der gesamten Oberfläche des transparenten Substrats und anschließendes "Gravieren" mit in der Fotolithographie gebräuchlichen Verfahren, sei es durch Bedecken der Oberfläche des transparenten Substrats mit einer geeigneten Maske und anschließendem Niederschlag des leitenden Metalls oder Oxids, wobei der Niederschlag nur an den Stellen der Spalten erfolgt, die von der Maske zugänglich gelassen werden, die danach entfernt wird.
Es gelingt somit, durch bekannte Techniken transparente Elektroden mit der gewünschten Feinheit herzustellen, jedoch besteht ein Problem, wenn der Bildschirm sehr große Abmessungen haben soll und wenn das elektrochemische Verfahren einen geringen Ohmschen Spannungsabfall und einen relativ hohen Strom erfordert. Der Widerstand der Spalte, die den Befehl weiterleitet, ist dann zu hoch, und es reicht nicht aus, den Strom an beiden Enden der Spalte zuzuführen. Es bietet sich an, zusätzliche Stromzuführungen zu der transparenten Elektrode zwischen den beiden Enden der Spalte zu schaffen, das heißt, inmitten des Bildschirms. Nebenbei ist zu bemerken, daß sich dieses Problem auch bei Bildschirmen oder Anzeigen mit kleinen transparenten Pixeln stellt, das heißt, bei denen die "Zeilen" auf dieselbe Weise wie die Spalten erhalten werden, in welchem Fall man ebenfalls gezwungen sein kann, den Spalten mit großen Abmessungen zusätzlich Strom zuzuführen. Ein analoges Problem stellt sich bei Anzeigen oder allgemein bei Lichtmodulatoren, transparenten oder nichttransparenten, die Pixel mit sehr großen Abmessungen haben, deren Form beispielsweise im Fall von nichttransparenten Anzeigen denjenigen der Buchstaben entspricht, bzw. denjenigen des Modulators selbst, beispielsweise im Fall von Fensterscheiben mit elektrisch gesteuerter Verdunkelung, wobei dann die Aufgabe darin besteht, den Strom im Inneren des großdimensionierten Pixels zu verteilen.
Es sind andere Lösungen für die soeben angeführten Probleme vorgeschlagen worden, sie sind jedoch sämtlich unpraktisch.
Einige bestehen darin, auf der Rückseite des Bildschirms eine sehr leitfähige "Gegenspalte" zu bilden, und sie an bestimmten Punkten durch eine Art von "Nägeln" oder "Nieten" mit der beispielsweise aus ITO gebildeten Spalte zu verbinden, unter Durchquerung des die "Zeilen" tragenden Films und durch die Elektrolytschicht(en) hindurch. Diese Operation ist schwierig und kostspielig, weil der sehr kleine "Nagel" mit hoher Präzision positioniert werden muß. Außerdem kann des davon mehrere pro Spalte geben, und es kann einige hundert Spalten geben.
Der "Nagel" muß in dem Teil, der die Elektrolytschicht(en) durchquert, isoliert sein. Andererseits muß er jedoch mit der transparenten leitenden Schicht in Kontakt stehen, die aus einem nicht korrodierenden leitenden Material hergestellt ist (oder auch an der Kontaktstelle gut gegen Korrosion geschützt ist). Schließlich muß er mit der Gegenspalte in Kontakt stehen, was präzise und schwierige Löt- oder Kleboperationen erfordert.
Eine andere Lösung besteht darin, längs der Spalte einen Faden zu befestigen, der sehr fein ist, damit er praktisch unsichtbar ist, leitfähig ist, um den Strom zuzuführen, mit der leitenden Schicht in Kontakt steht und korrosionsfest oder gegen Korrosion geschützt ist. Man weiß nämlich, daß die Sichtbarkeit einer Linie praktisch null ist, wenn sie unter einem Winkel erscheint, der von einigen zehn Bogensekunden bis einer Bogenminute reicht. Dieser sehr feine Faden muß mit hoher Präzision von oben nach unten an der Spalte befestigt werden.
Bei Bildschirmen oder Anzeigen mit kleinen Pixeln ist die Herstellung der nichttransparenten Elektroden (in der vorliegenden Beschreibung auch als "Gegenelektroden" bezeichnet), im Prinzip einfacher, weil man keinen durch die Transparenz verlangten Grenzwert für die Dicke einzuhalten braucht. Wenn es sich um die Bildung großer Pixel handelt, ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, für die Gegenelektroden Materialien zu verwenden, die die Form von Blättern oder Schichten mit geringer Dicke haben.
Diejenigen elektrochromen Prozesse, die am interessantesten sind, arbeiten jedoch mit elektrolytischen Materialien, die mehr oder weniger korrosiv, manchmal sehr korrosiv sind, und die Auswahl des für die Herstellung der Gegenelektrode benutzten Materials ist nicht gleichgültig. Sie muß den Strom leiten und darf doch weder in Ruhe noch im Betrieb durch den Elektrolyten korrodierbar sein. Zu diesem Zweck sind deshalb weiche Blätter aus pyrolytischem Graphit vorgeschlagen worden, einem mit Kohlenstoff- oder Metallpartikeln versetztem Kunststoff, gewisse leitende Siebdruckpasten oder Gewebe oder Bahnen aus Graphit oder Kohlenstoff.
Wenn man einen Bildschirm mit vielen sehr kleinen Pixeln herstellen will, müssen die Gegenelektroden, die die "Zeilen" des Bildschirms bilden sollen, in der Form feiner gegeneinander isolierter Bänder hergestellt werden. Hierzu hat man vorgeschlagen, ein leitendes Blatt der im vorstehenden Absatz genannten Art in feine Bänder zu zerschneiden, die dann nebeneinander, durch ein schmales Intervall getrennt, auf einen geeigneten Träger aufgeklebt werden müssen. Wenn das Blatt beispielsweise aus leitendem Metall herstellt ist, das mit einem Schutzlack überzogen ist, muß man nach dem Zuschneiden auch die Schnittkante mit einem Schutzlack versehen, wenn man vermeiden will, daß das (oder die) elektrolytischen Milieu(s) die Gegenelektrode an der Schnittkante angreifen. Man erkennt, daß ein solches Verfahren von einem bestimmten Grad der für die "Zeilen" geforderten Feinheit ab kostspielig, wenn nicht gar unausführbar wird.
Aus diesem Grund sind andere Methoden vorgeschlagen worden, die darauf beruhen, das die Gegenelektrode bildende Material durch ein Druckverfahren anzubringen, etwa durch Siebdruck oder Tintenstrahldruck. Doch diese Verfahren leiden selbst an gewissen Schwierigkeiten, die die Herstellung sehr feiner und nicht korrodierender leitender Gegenelektroden schwierig, wenn nicht unmöglich machen. So eignet sich beispielsweise die Genauigkeit, die mit Siebdruck erreichbar ist, sehr schlecht für die Anbringung durch aufeinanderfolgendes Auftragen mehrerer Schichten, von denen bestimmte - etwa Silberpaste - die Leitfähigkeit der Zeile gewährleisten sollen und andere - etwa graphithaltige Tinte - den Schutz dieser Zeile gegen Korrosion gewährleisten sollen. Das andere Verfahren, das die gewünschte Feinheit bieten könnte, das Tintenstrahlverfahren, eignet sich schlecht für chemische Zusammensetzungen, die Partikel oder Micellen enthalten, die abgelagert werden müssen, weil diese Partikel oder Micellen die Abgabedüse verstopfen oder die Aufteilung des Strahls in hinreichend feine Tröpfchen behindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile bei der Herstellung von nach einem elektrochemischen Verfahren arbeitenden Lichtmodulationsvorrichtungen zu überwinden, die, wenn sie Bildschirme oder Anzeigen mit einer großen Zahl kleiner Zellen bilden, die nach einem Matrix-Multiplexverfahren gesteuert werden, die Herstellung hinreichend feiner Zeilen und Spalten erfordern, wobei die "Spalten" beispielsweise auf der transparenten Vorderseite des Bildschirms oder der Anzeige angeordnet sind und die "Zeilen" auf der nichttransparenten Rückseite, unter Zwischenfügung des elektrolytischen Milieus, das je nach Verfahren unterschiedlich ist und mehrere Schichten aufweisen und stark korrosiv sein kann, und die, im Fall von Spalten mit großer Länge, die Bildung von Stromzuführungen an anderen Stellen als an den Enden erfordern können, wobei diese Aufgabe der zusätzlichen Stromzufuhr auch für Modulatoren der oben genannten Art gilt, bei denen die Gegenelektroden ebenfalls transparent sind, sowie für die vorstehend genannten Modulatoren, die Pixel mit großen Abmessungen haben.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, das Raster der Gegenelektroden aus feinen Linien und/oder die Einrichtung zur zusätzlichen Stromzufuhr im Mittelbereich des Modulators für die im vorstehenden Absatz genannten Arten von Modulatoren in der Form eines Verbandes, nach einem geeigneten Schema, aus faden- oder faserförmigen Leitern herzustellen, die isoliert und/oder in Position gehalten sind durch andere nichtleitende Fäden, wobei dieser Verband durch Techniken herstellt wird, die eine sehr hohe Produktivität zulassen und die von in der Textilindustrie erprobten Technologien abgeleitet sind.
Im Fall des Rasters der Gegenelektroden aus feinen Linien werden zahlreiche Möglichkeiten von Verbänden angeboten, wie nachstehend dargestellt wird, und die Regelmäßigkeit der Fäden und die Präzisionseigenschaften und die Leistung der Textilmaschinen gestatten es, unter sehr wirtschaftlichen Bedingungen ein Gewebe oder Vlies herzustellen, das aus leitenden und nichtleitenden Fäden zusammengesetzt ist, die mit Präzision die gewünschten feinen leitenden Zeilen bilden, perfekt gegeneinander isoliert, mit einem Zwischenraum von großer Feinheit und großer Regelmäßigkeit. Im Fall der Einrichtung zur zusätzlichen Stromzufuhr hat der erfindungsgemäße Verband vorteilhafterweise die Form eines Gitters aus leitenden Schußfäden und nichtleitenden Kettfäden oder umgekehrt. Man kann so in einem Zug eine Gruppe von leitenden Fäden zur zusätzlichen Stromzufuhr positionieren, was die Herstellung aller Arten von Modulatoren erleichtert, wobei sich in diesem Fall der zusätzliche Vorteil einer präzisen relativen Positionierung des Gitters in bezug auf das feine Raster der transparenten Spaltenelektroden oder gegebenenfalls der transparenten Gegenelektroden der Bildschirme oder Anzeigen mit kleinen Pixeln bietet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit das neue industrielle Produkt, das eine nach einem Elektrochrom-Verfahren arbeitende Vorrichtung zur Lichtmodulation bildet, mit:
- einem transparenten oder im wesentlichen transparenten ersten Substrat, das wenigstens eine Arbeitselektrode in der Form einer dünnen, transparenten oder im wesentlichen transparenten und elektrisch leitenden Schicht trägt,
- einem zweiten Substrat, das quer zu dem ersten Substrat beabstandet ist und wenigstens eine elektrisch leitende Gegenelektrode trägt, wobei das zweite Substrat und die zugehörige(n) Gegenelektrode(n) transparent oder im wesentlichen transparent sein kann (können);
wobei die Konfiguration der Elektroden und Gegenelektroden auf ihren jeweiligen Substraten und ihre relative Anordnung so gewählt ist, daß eine Zelle oder ein Feld nebeneinanderliegender Zellen zur Lichtmodulation gebildet wird;
- wenigstens einer Schicht aus elektrolytischem Material zwischen den Arbeits- und Gegenelektroden, dessen Zusammensetzung Elektrochromie ermöglicht;
- Mitteln zur elektrischen Stromzufuhr zu den Enden der Arbeits- und Gegenelektroden, die ergänzt sein können durch Mittel zur elektrischen Stromzufuhr im Mittelbereich der Arbeits- und/oder Gegenelektrode(n), sofern diese transparent oder im wesentlichen transparent ist (sind), wobei im Fall eines Feldes von Zellen Adressiermittel zur selektiven Steuerung derselben vorgesehen sein können;
- Mitteln zum Schutz der Arbeits- und Gegenelektroden und Mitteln zum Schutz der Schicht(en) aus elektrolytischem Material,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Rasters aus Gegenelektroden, das die Form feiner Linien haben muß, und/oder zur Bildung der Mittel zur zusätzlichen Stromzufuhr zu den Elektroden und/oder den Gegenelektroden, sofern letztere transparent oder im wesentlichen transparent sind, ein Verband aus leitenden Fäden und nichtleitenden Fäden gebildet wird, von der Art eines Gewebes, Vlieses oder Gitters, wobei die nichtleitenden Fäden relativ zu den leitenden Fäden angeordnet sind, um eine Trennung zwischen diesen zu gewährleisten und/oder um zur Festigkeit des Verbandes beizutragen.
Zur Bildung des Rasters der Gegenelektroden verwendet man einen korrosionsfesten leitenden Faden, beispielsweise eine Kohlefaser (es ist zweckmäßig, vorzugsweise Fasern mit hoher Leitfähigkeit zu wählen) oder einen Faden aus Metall oder einer Metallegierung, das oder die durch das gewählte elektrolytische Milieu nicht korrodiert wird, auch nicht, wenn Strom in der Zelle fließt (dies kann beispielsweise Stahl des Typs Inox 18-10 oder in bestimmten Fällen Titan, Wolfram oder Chrom etc. sein) oder auch ein Faden aus leitendem Metall, der durch einen sinnvollerweise leitenden Lack gegen Berührung mit dem elektrolytischen Milieu geschützt ist, der beispielsweise durch Graphitpartikel in einem polymerisierbaren Bindemittel gebildet wird, wie im Handel erhältlich.
Zur Bildung eines Verbandes zur zusätzlichen Stromzufuhr zum Mittelbereich einer Elektrode oder eines Rasters aus Arbeitselektroden oder einer Gegenelektrode oder eines Rasters aus transparenten Gegenelektroden verwendet man einen leitenden Faden desselben Typs wie zuvor, mit sehr guter Leitfähigkeit; wenn er aus korrodierbarem Metall besteht, ist er vorteilhafterweise mit einer Hülle aus thermoplastischem Material versehen, die durch Anwendung von Druck und Wärme zum Fließen gebracht werden kann, wenn sie mit der Elektrode oder den Elektroden oder der Gegenelektrode oder den Gegenelektroden in Berührung gebracht wird, um den Leiter längs der Berührungs-Mantellinien freizulegen.
Die nichtleitenden Fäden eines Verbandes werden durch nichtleitende Fasern gebildet, etwa aus Glas, Polyester und Polyamid, etc., die eine thermoplastische äußere Umhüllung aufweisen können, so daß der Verband einer Heißkalandrierung unterzogen werden kann, die ihm eine bessere Festigkeit gibt. Die durch diese Fäden gewährleistete elektrische Isolierung ist jedoch nur in der Richtung senkrecht zu ihrer Achse notwendig, so daß man als nichtleitende Fäden auch Metallfäden oder leitende Fasern einsetzen kann, die von einer isolierenden Hülle umgeben sind, vorausgesetzt, daß diese letztere den Behandlungen widersteht, die zu den höchsten Temperaturen führen, die bei der Konfektionierung oder dem Gebrauch Anzeige oder des Bildschirms eingesetzt werden.
Wenn die Elektroden und Gegenelektroden im Hinblick auf die Steuerung der Vorrichtung nach einem Matrix-Multiplexverfahren als feine Linien ausgebildet sind, wird das Raster der Gegenelektroden vorteilhafterweise durch die leitenden Fäden einer Kette gebildet, die durch Schären einer Wechselfolge aus n benachbarten leitenden Fäden und p benachbarten nichtleitenden Fäden erhalten wird, wobei n und p jeweils wenigstens gleich l sind, wobei die Gruppen benachbarter Fäden durch Bänder ersetzt werden können, die jeweils durch Walzen eines Fadens mit größerem Querschnitt erhalten werden.
Gemäß einer ersten Variante wird die durch Schären erhaltene Kette an ihrer Oberfläche, die der mit dem elektrolytischen Milieu in Kontakt kommenden Oberfläche entgegengesetzt ist, verfestigt durch Verwendung einer Klebefolie, die das Basissubstrat bildet; gemäß einer zweiten Variante wird der Verband der Kettfäden durch einen Schuß aus nichtleitenden Fäden gehalten, deren Abstand gleich der Pixelgröße längs der Kettfäden oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.
Ein leitender Lack und/oder bestimmte Schichten, die das elektrolytische Milieu bilden, kann (oder können) vor der Bildung des Verbandes durch Schären auf die einzelnen leitenden Fäden oder Bänder dieser Gegenelektrodenraster aufgebracht werden oder auf Vliese aus diesen leitenden Fäden aufgebracht werden, die beim Schären auf Kämmen oder entsprechenden Organen geordnet werden, durch Führen dieser Vliese durch ein Bad mit der Zusammensetzung der Umhüllung, dann durch eine Polymerisations-Trocknungszone, bevor diese Vliese sich vereinigen, um sich aneinander anzulagern.
Wenn die Lichtmodulationsvorrichtung einen Farbbildschirm bildet, der nach einem Matrix-Multiplexverfahren gesteuert wird, bei dem die Pixel nach einem regelmäßigen Muster verteilt sind, das wenigstens drei Grundfarben aufweist, die regelmäßig längs der "Zeilen" und der "Spalten" verteilt sind, ist es interessant, daß die Schichten, die die Farbpigmente enthalten, auf die Vliese der leitenden Fäden aufgebracht werden, die beim Schären auf den Kämmen oder entsprechenden Organen geordnet werden, durch Flexodruck (impression par flexogravure) oder irgend ein anderes Verfahren, wobei die Fäden desselben Vlieses aufeinanderfolgende Queraufdrucke erhalten, deren Breite derjenigen eines Pixels entspricht, und die mit der erforderlichen Farbpixelfolge gebildet werden, wobei die Aufdrucke auf den verschiedenen Vliesen so versetzt sind, daß die gewünschte regelmäßige Verteilung der gefärbten Pixel auf dem endgültigen Vlies erscheint, das erhalten wird, wenn die verschiedenen Vliese sich vereinigen, um sich aneinander anzulagern.
Die Mittel zur zusätzlichen Stromzufuhr zum Mittelbereich der Arbeits- oder Gegenelektrode(n), wenn sie transparent ist (sind), bestehen vorteilhafterweise aus einem Gitter, dessen Schußfäden leitende Fäden sind und dessen Kettfäden nichtleitende Fäden sind oder umgekehrt, wobei dieses Gitter an der oder den zugehörigen Arbeits- oder Gegenelektroden angebracht und befestigt wird und der Kontakt vorteilhafterweise längs feiner Bänder erfolgt. Zu diesem Zweck kann es interessant sein, leitende Fäden mit rechteckigem Querschnitt zu verwenden.
Außerdem, wenn die leitenden Fäden des Gitters eine Hülle aus fließfähigem Kunststoff aufweisen und die nichtleitenden Fäden durch leitende Fäden desselben Typs gebildet werden, jedoch mit einer isolierenden Umhüllung, wird die fließfähige Hülle der leitenden Fäden aus einem thermoplastischen Material gewählt, und die Hülle, die dazu dient, die anderen Fäden in Querrichtung nichtleitend zu machen, wird aus einem emailleartigen oder bei hoher Temperatur thermohärtbaren Material gewählt, das der Hitze standhält.
Im Fall einer Vorrichtung zur Lichtmodulation, bei der die Arbeitselektroden und die Gegenelektroden in Form eines Rasters aus feinen Linien angeordnet sind, unter Bildung von "Spalten" und "Zeilen" im Hinblick auf die Steuerung der Vorrichtung nach einem Matrix-Multiplexverfahren, werden die leitenden Fäden so angeordnet, daß sie mit den leitenden Teilen in Kontakt stehen, und die nichtleitenden Fäden werden so angeordnet, daß sie nichtleitenden Teilen gegenüberliegen und die "Zeilen" des Rasters der Gegenelektroden trennen, wobei der Abstand zwischen den nichtleitenden Fäden dem Rastermaß der "Zeilen" oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht.
In einer speziellen Ausführungsform sind die leitenden Fäden so angeordnet, daß sie mit jedem der leitenden Teile in Kontakt stehen, längs ihrer beiden Ränder, wobei zwei benachbarte leitende Fäden, die dazu bestimmt sind, sich an zwei benachbarte leitende Teile anzulegen, durch wenigstens einen anderen, parallelen nichtleitenden Faden verbunden sind.
Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Herstellung eines Rasters von Gegenelektroden aus feinen Linien und dem zugehörigen Substrat, das aus einem Verband der oben genannten Art besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Schärvorrichtung besteht, in der die leitenden Fäden und die nichtleitenden Fäden auf Kämmen oder entsprechenden Organen zu Vliesen geordnet werden, dann die Vliese zu einem endgültigen Vlies vereinigt werden, wobei die leitenden und nichtleitenden Fäden mit der gewählten Wechselfolge auf einem mit Kerben versehenen Zylinder aneinander angelagert werden und das endgültige Vlies dann auf die Trommel der Schärvorrichtung aufgewickelt wird, gegebenenfalls gesammelt auf einem Klebefilm, wobei wenigstens eine Umhüllungsstation und/oder wenigstens eine Station zum Bedrucken der leitenden Fäden an der Bewegungsbahn der auf den Kämmen oder entsprechenden Organen geordneten Vliese angeordnet sein kann.
Wenn es nicht notwendig ist, eine präzise Positionierung des Gitters in bezug auf die transparente Elektrode oder Gegenelektrode zu gewährleisten, kann man das Gitter auf der transparenten Platte fixieren, die mit ihrer leitenden Schicht überzogen ist, beispielsweise durch einen Heißwalzvorgang, der die thermoplastische Hülle zum Fließen bringt. Wenn jedoch eine präzise Positionierung notwendig ist, kann diese Vorrichtung unzureichend sein, weshalb sich die Erfindung auch auf eine Anlage zur Herstellung eines Rasters von transparenten oder im wesentlichen transparenten Elektroden oder Gegenelektroden in der Form einer dünnen Schicht und in feinen Linien bezieht, der ein Gitter zur zusätzlichen Stromzufuhr zugeordnet ist, wie oben angegeben, die die Herstellung des endgültigen Verbandes eines Bildschirms oder einer Anzeige ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:
- einen Arbeitstisch, der von Löchern durchsetzt ist, die entsprechend dem Raster des Gitters angeordnet sind;
- eine unter dem Arbeitstisch und parallel zu diesem angeordnete Platte, die Nadeln trägt, deren Querschnitt im wesentlichen den Abmessungen einer Gittermasche entspricht, welche Platte sich Anheben und Absenken kann, um die Nadeln jeweils durch die Löcher des Arbeitstisches vorstehen zu lassen, damit das Gitter darauf positioniert werden kann, und um sie zurückzuziehen, damit auf dem so positionierten Gitter das transparente Substrat angebracht werden kann, auf dem zuvor die Elektroden oder Gegenelektroden angeordnet worden sind;
- Mittel, die das genannte transparente Substrat abstützen und in der Lage sind, es auf das Gitter in Position auf dem Arbeitstisch abzusenken und wieder anzuheben, wenn es mit dem Gitter verbunden worden ist;
- an dem Arbeitstisch und/oder den Stützmitteln angebrachte Einstellmittel zur Gewährleistung einer exakten Positionierung der leitenden Fäden des Gitters längs der leitenden Linien des Rasters der Elektroden oder Gegenelektroden; und
- Mittel zur Ausübung von Wärme und Druck auf das Gitter-Substrat-Gebilde, sofern die leitenden Fäden eine thermoplastische Hülle haben;
wobei der Arbeitstisch, wenn das Gebilde einmal Gitterelektroden oder Gegenelektroden erhalten hat, dazu dienen kann, das Raster der Gegenelektroden und sein Substrat und die zwischenliegende(n) Elektrolytschicht(en) aufzunehmen, wobei die Stützmittel, die das zuvor genannte Gitterelektroden oder Gegenelektroden-Gebilde tragen, dann zur Endmontage des Bildschirms oder der Anzeige auf den Tisch abgesenkt werden.
Zum besseren Verständnis des Gegenstands der vorliegenden Erfindung werden nachstehend als nicht beschränkendes Beispiel mehrere Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 bis 3 je eine perspektivische Teilansicht, in vergrößertem Maßstab, einer Ausführungsform eines Gegenelektrodenrasters und seines Substrates für eine elektrochemische Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4 u. 5 schematische Ansichten einer Anlage zur Herstellung eines Gegenelektrodenrasters der in Figur 2 gezeigten Art in einer Ansicht von oben bzw von der Seite;
- Fig. 6 eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab, entsprechend der Linie VI-VI in Figur 4, eines mit Kerben versehenen Zylinders der Anlage nach Figuren 4 und 5;
- Fig. 7 ein Schema, das die Bildung eines Gegenelektrodenrasters für eine Farbanzeigeeinrichtung, mit Hilfe einer Vorrichtung der in Figuren 4 und 5 gezeigten Art, und Figur 8 zeigt, ebenfalls schematisch, das so erhaltene Raster;
- Fig. 9 eine perspektivische Expiosions-Teilansicht einer elektrochromen Lichtmodulationsvorrichtung mit dem Gegenelektrodenraster nach Figur 2;
- Fig. 10 eine Ansicht entsprechend Figur 9, die die elektrochrome Vorrichtung mit einem Gitter zur zusätzlichen Stromzufuhr zu dem Raster der transparenten Elektroden der Vorrichtung zeigt;
- Fig. 11 eine Seiten-Teilansicht der Vorrichtung nach Figur 10 in zusammengebautem Zustand;
- Fig. 12 eine schematische perspektivische Teilansicht eines transparenten Substrats mit einem Gitter gemäß einer Variante zu dem Gitter nach Figuren 10 und 11;
- Fig. 13 eine schematische perspektivische Ansicht einer Anlage, die zur Montage der Vorrichtung nach Figur 11 verwendet werden kann, wobei die Nadeln zur Positionierung des Gitters nach Figuren 10 und 11 in zurückgezogener Position sind;
- Fig. 14 eine Detailansicht des Arbeitstisches der Anlage nach Figur 13 in vergrößertem Maßstab, wobei das Gitter im Verlauf der Positionierung gezeigt ist und seine Position durch die vorgenannten Nadeln fixiert wird, die über den Arbeitstisch hinaus vorspringen.
In Figur 1 erkennt man einen gewebeartigen Verband 1, dessen Kette durch gegeneinandergedrückte Fäden gebildet wird, die in einer Wechselfolge aus n leitenden Fäden 2 und p nichtleitenden Fäden 3 angeordnet sind, und deren Schuß durch nichtleitende Fäden 4 gebildet wird, die gleichmäßig in einem Abstand e zueinander angeordnet sind, wobei ein Schußfaden 4 über den Gruppen aus n benachbarten leitenden Fäden 2 der Kette und unter den Gruppen aus p nichtleitenden Fäden 3 verläuft, während der benachbarte Schußfaden 4 umgekehrt verläuft, so daß man die Fünfpunktanordnung erhält, wie sie in Figur 1 gezeigt ist.
Die leitenden Fäden 2 bilden das Gegenelektrodenraster der Lichtmodulationsvorrichtungen, die weiter unten anhand der Figuren 9 und 10 beschrieben werden, und die nichtleitenden Fäden 3 und 4 gewährleisten den Halt der Fäden 2 in einem Raster aus regelmäßigen Bändern, deren Breite von den charakteristischen Merkmalen der zu bildenden Lichtmodulationsvorrichtung abhängig ist. Der Abstand zwischen den Schußfäden 4 ist ebenfalls von diesen charakteristischen Merkmalen abhängig.
Wenn bei dem gezeigten Beispiel Pixel mit einer Breite von 300 µm und einer Höhe von 400 µm gebildet werden sollen, wobei der Abstand zwischen den Gegenelektroden 100 µm ist, kann man Fäden 2, 3 und 4 mit einem Durchmesser von 50 µm wählen, und in diesem Fall ist n = 8, p = 2 und e ist gleich 0,3 mm oder ein ganzzahliges Vielfaches von 0,3 mm.
Die in Figur 2 gezeigte Variante unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 dadurch, daß keine Schußfäden 4 vorgesehen sind und die leitenden Fäden 2 abwechselnd mit den nichtleitenden Fäden 3 auf einer Klebefolie 5 angebracht sind, die die erforderliche Regelmäßigkeit aufrechterhält.
Was die in Figur 3 gezeigte Variante betrifft, so geht sie aus derjenigen nach Figur 2 dadurch hervor, daß jede Gruppe aus n leitenden Fäden 2 durch ein leitendes Band 6 ersetzt wird, das durch Walzen eines Fadens mit größerem Querschnitt erhalten wird. So ist im Vergleich zu dem Beispiel nach Figur 1 jede Gruppe aus acht leitenden Fäden durch ein Band mit einer Breite von 400 µm und einer Dicke von 50 µm ersetzt, das durch Walzen eines Fadens mit einem Durchmesser von ungefähr 16/100 mm erhalten wird.
Die schematisch in Figuren 4 und 5 gezeigte Schärvorrichtung ermöglicht die Bildung des vliesartigen Verbandes 1A nach Figur 2; der Verband 1B nach Figur 3 wird nach dem gleichen Prinzip gebildet; hinsichtlich des gewebeartigen Verbandes 1 wird die Kette auf der Schärvorrichtung erhalten, und der Schuß wird mit Hilfe von in der Textilindustrie bekannten Einrichtungen (Fachbereich Weben) gebildet.
Die Schärvorrichtung 7 weist in herkömmlicher Weise Gatter 8 auf, an denen Spindeln 9 angebracht sind. Die verschiedenen Spulen 10 mit den Fäden 2 und 3 sind auf die Spindeln 9 aufgespult, die Spannung der Fäden 2 und 3 wird gemäß ihren natürlichen Eigenschaften eingestellt, wobei die Elastizität der nichtleitenden Fäden 3 nicht zwangsläufig gleich derjenigen der leitenden Fäden (oder Bänder) 2 sein muß. Die Fäden 2 und 3 werden zu Vliesen 11 geordnet (zu drei Vliesen im gezeigten Beispiel), indem sie durch eine mit Ösen oder Schlitzen durchsetzte Führungsplatte 12 und anschließend über Kämme 13 geführt werden. Nach dem Durchlauf über oder unter Führungszylindern 14 werden sie unter Verschachtelung vereinigt, um das endgültige Vlies 15 zu bilden, bei dem die leitenden Fäden 2 und die nichtleitenden Fäden 3 in der gewünschten Wechselfolge auf einem mit Kerben 17 versehenen Zylinder 16 aneinander angelagert sind, wie im Schnitt in Figur 6 zu erkennen ist. Das endgültige Vlies 15 wird dann auf die Trommel 18 der Schärvorrichtung aufgewickelt, die sie gleichzeitig die Klebefolie 5 aufnimmt, die sich auf einem Zylinder 19 befindet, und so die Fäden 2 und 3 Seite an Seite in der vorgesehenen Anordnung fixiert.
Wie oben in Verbindung mit Figur 3 erwähnt wurde, kann man auf der Schärvorrichtung 7 die benachbarten Gruppen von Fäden durch ein Band ersetzen, wobei vorwiegend die Gruppen aus n leitenden Fäden 2 durch Bänder 6 ersetzt worden sind. Wie weiterhin oben in Verbindung mit Figur 1 angegeben wurde, kann man die Klebefolie 5 bei der Schärvorrichtung 7 weglassen und stattdessen durch einen entsprechenden Webvorgang in herkömmlicher Weise nichtleitende Schußfäden 4 anbringen.
Außerdem können, wie oben erwähnt wurde, die leitenden Fäden (oder Bänder) 2, 6 vorab mit bestimmten Schichten ummantelt werden, die bei Anwendung des gewählten elektrochromen Prozesses erforderlich sind. Diese Ummantelung kann jedoch auch unmittelbar während des Schärvorgangs erfolgen. Hierzu genügt es, an der Bewegungsbahn der geeignet gebildeten Vliese 11, bevor sie auf dem Zylinder 16 vereinigt und aneinander angelagert werden, eine Beschichtungseinrichtung einzufügen, die in Figuren 4 und 5 mit 20 bezeichnet ist und die je nach Art des Fadens und der Beschichtung sehr verschiedene Formen annehmen kann. Um beispielsweise einen mit Graphit versetzten Lack anzubringen, kann man die Fäden durch ein Bad des flüssigen, polymerisierbaren Bindemittels laufen lassen, das Graphitpartikel enthält, und dann durch eine Zone zur Polymerisationstrocknung durch Wärme oder dergleichen. Die durch die Schärvorrichtung ermöglichte Trennung der Vliese eignet sich außerdem sehr gut dazu, bestimmte Schichten, beispielsweise solche mit Farbpigmenten aufzudrucken, die mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung auf den benachbarten Pixeln verteilt werden sollen.
Es ist bekannt, daß bei einem Farbbildschirm die Pixel nach einem regelmäßigen Raster verteilt sind, das drei oder vier Grundfarben aufweist, die regelmäßig längs der "Zeilen" und "Spalten" verteilt sind. Ein bestimmtes Pixel hat eine andere Farbe als diejenigen Pixel, die es umgeben.
In der Schärvorrichtung kann man Vliese 11 aus leitenden Fäden (oder Bändern) 2, 6 bilden, die all den Pixeln entsprechen, die auf einer bestimmten Zeile dieselbe Farbe haben. Wenn die Vliese zwischen den Zylindern durch eine Färbeeinrichtung 21, beispielsweise für Flexodruck, verlaufen, wie sie gestrichelt in Figuren 4 und 5 eingezeichnet ist, erhalten diese Vlies 11 Aufdrucke von feinen Linien 22, deren Breite der Breite eines Pixels entspricht. Die beim Drucken geforderte Genauigkeit betrifft nur die Breite der Linie, weil die benachbarten Fäden (oder Bänder), die ihrerseits eine andere Farbe erhalten sollen, in diesem speziellen Augenblick Teil eines anderen Vlieses 11 sind, das zwischen anderen Zylindern 21 durchläuft. Die perfekte Synchronisation der Drucke ist durch ein Getriebe erreichbar, das die Bewegungen der verschiedenen Zylinder koppelt.
In Figuren 7 und 8 ist das Prinzip der Bildung dieser Pixel in drei Farben,
illustriert, die jeweils blaue, grüne und rote Pixel repräsentieren. Die Pixel werden aus drei Vliesen 11 gebildet, die bei ihrem Durchlauf durch die Einrichtung 21 aufeinanderfolgende Linien 22 in den drei abwechselnden Farben erhalten, mit einem Versatz der Farben zwischen den drei Vliesen, und die dann auf dem Zylinder 16 so aneinander angelagert werden, daß auf dem endgültigen Vlies 15 das gewünschte Farbmuster entsteht.
Außerdem kann man gewünschtenfalls den Verbänden 1, 1A, 1B eine größere Festigkeit verleihen, indem man für die nichtleitenden Fäden 3, 4 eine Faser mit einer thermoplastischen Umhüllung verwendet, und indem man den Verband zwischen zwei Walzen durchlaufen läßt, deren Temperatur in der Nähe der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials liegt, entsprechend der in der Textilindustrie eingesetzten Kalandertechnik.
Der Verband 1A aus Gegenelektroden 2 und ihrem zugehörigen Substrat, das durch die Fäden 3 und die stützende Klebefolie 5 gebildet wird, ist in Figur 9 zusammen mit dem Raster aus transparenten Elektroden 23 gezeigt, die durch Anbringung feiner Linien aus beispielsweise ITO auf einer Glasplatte 24 gebildet werden, mit zwischengefügten Elektrolytschichten 25, 26. Als Beispiel können Elektrolytschichten angebracht werden, wie sie in dem französischen Patent Nr. 2 618 571 beschrieben werden, von denen beispielsweise eine ein Weißpigment wie etwa Titandioxid enthält. Man kann jedoch auch das Verfahren gemäß anderen Elektrochromsystemen einsetzen, die in der Literatur beschrieben werden (siehe zum Beispiel SAE Technical Paper Series 910542; 910545 - International Congress and Exposition Detroit, Michigan, 25. Februar bis 1. März 1991), etwa solche, die Redoxmaterialien verwenden wie etwa Viologen (viologène), Preußisch Blau, elektroaktive Polymere (Polypyrrol, Polythiophen) oder andere organische Materialien oder auch Systeme, die Übergangsmetalloxide enthalten wie etwa WO&sub3;, MoO&sub3;, TiO&sub2;, V&sub2;O&sub5;, Bi&sub2;O&sub3;, PbO&sub2;, CuOx, Ni(OH)&sub2;, IrO&sub2;, CoOx und allgemein alle anderen Elektrochromsysteme, die in der Literatur beschrieben werden.
Figuren 10 und 11 zeigen schematisch einen Bildschirm oder eine Anzeige gemäß der Erfindung, die ebenfalls aus einer großen Anzahl von Pixeln aufgebaut ist, die nach einem Matrix-Multiplexverfahren ("Zeilen" und "Spalten") gesteuert werden, wobei dieser Bildschirm oder diese Anzeige erfindungsgemäße Mittel zur Lösung des Problems der Stromzufuhr zu Punkten der Spalten aufweist, zusätzlich zu der Stromzufuhr an den beiden Enden. Diese Mittel bilden ein Gitter 27, deren Schußfäden 28 leitend und deren Kettfäden 29 nichtleitend sind (oder umgekehrt) und deren Maschengröße der Pixelgröße entspricht. (Die Kettfäden - oder Schußfäden- könnten jedoch auch in einem Abstand angeordnet sein, der gleich einem Vielfachen des Höhen-Rastermaßes der Pixel ist). Diese Gitter 27 wird dann auf eine Glasplatte 24 aufgebracht, auf der die "Spalten" 23 bereits in der transparenten leitenden Schicht gezogen worden sind, beispielsweise durch Vakuumniederschlag von ITO. Da das Gitter 27 eine gewisse Festigkeit hat, wird die präzise Anbringung der leitenden Fäden 28 längs jeder "Spalte" 23 erleichtert. Statt jeden Faden positionieren zu müssen, ist es hier möglich, die Gesamtheit der Fäden in einem Zug zu positionieren, wobei das Gitter 27 danach beispielsweise durch einige Klebepunkte in Position gehalten wird. Das nachfolgende Beispiel beschreibt ein praktisches Verfahren, mit dem sich dieses Resultat erzielen läßt.
Es ist erwünscht, einen leitenden Faden 28 zu verwenden, der so fein wie möglich ist, und folglich, für einen gegebenen zuzuführenden Strom, einen Faden aus einem Material mit kleinstmöglichem Widerstand. Besonders bieten sich Silber oder Kupfer an. Wenn der Leiter 18 aus einem Metall besteht, das durch den Elektrolyten korrodiert werden kann, muß er geschützt werden, indem zwischen ihm und dem Elektrolyten 25, 26 eine Hülle eingefügt wird. Es müssen jedoch Kontaktpunkte zwischen der leitenden Schicht 23 und dem leitenden Faden 28 bestehen bleiben, die dazu dienen, die vom Rand des Bildschirm entfernten Bereiche der "Spalte" mit Strom zu versorgen. Eine einfache Möglichkeit, dieses Resultat zu erreichen, besteht darin, daß für die Herstellung des Gitters 27 ein leitender Faden 28 verwendet wird, der, sofern er korrodierbar ist, mit einer thermoplastischen Hülle 28a überzogen wird. Dies ist in Figur 11 gezeigt. Um den elektrischen Kontakt zwischen dem Faden 28 und dem Streifen der transparenten leitenden Schicht 23 zu gewährleisten, den er versorgen soll, genügt es, einen Druck auf das Gitter 27 auszuüben, nachdem es in Position gebracht wurde, und dabei die transparente Platte 24 zu erhitzen: die thermoplastische Hülle 28a verläuft und legt das Metall längs der Berührungs-Mantellinie frei.
Die Fäden des Gitters 27 können vorteilhaft einen recheckigen Querschnitt haben, wie in Figuren 10 und 11 gezeigt ist, wodurch ein besserer Kontakt zwischen den leitenden Fäden 28 und den transparenten Elektroden 23 ermöglicht wird.
Wie außerdem in Figur 12 gezeigt ist, kann man das Gitter 27 durch ein Gitter 27A ersetzen, dessen Schußfäden durch zwei leitende Fäden 28A gebildet werden, die durch einen parallelen nichtleitenden Faden 29A verbunden sind. Die beiden Fäden 28A legen sich jeweils an den Rand von zwei benachbarten "Spalten" 23 an, während sich der dazwischenliegende Faden 29A an den nichtleitenden Teil des Substrats 24 anlegt. Die Fäden 28A können auch eine Hülle 28a aufweisen.
So kann die praktische Herstellung eines solchen Bildschirms insgesamt beispielsweise nach dem Verfahren erfolgen, das nachstehend unter Bezugnahme auf Figuren 13 und 14 beschrieben wird:
1 - Man webt ein Gitter 27, das wie beschrieben aufgebaut ist.
2 - Man installiert einen Arbeitstisch 30, der von einem Raster aus Löchern durchsetzt ist, durch die Nadeln 31 hindurchtreten können, deren Querschnitt (mit Ausnahme des zugespitzten Endes) etwas kleiner ist als die Abmessungen eines Pixels, wobei die Löcher entsprechend dem Raster des Gitters 27 angeordnet sind. Die Nadeln 31 sind durch eine zweite Platte 32 gehalten, die unterhalb des Arbeitstisches 30 parallel zu diesem angeordnet ist. Diese Platte 32 weist eine Einrichtung auf, mit der sie angehoben und abgesenkt werden kann, um die Nadeln 31 durch den Arbeitstisch 30 hindurch vorstehen zu lassen oder sie zurückzuziehen.
3 - Während die Nadeln 31 leicht ausgefahren sind, wird das Gitter 27 in Position gebracht, indem die Nadeln 31 in die entsprechenden Maschen eingefädelt werden; dann wird das Gitter 27 abgesenkt, bis es auf dem Arbeitstisch 30 aufliegt. Auf dem Gitter 27 werden einige Klebepunkte angebracht.
4 - Die Glasplatte 24, auf der nach einem der oben genannten Verfahren die "Spalten" 23 in der Form leitender Schichten angebracht worden sind, wird dann mit der leitenden Schicht nach unten zugeführt, mit Hilfe einer pneumatischen Vorrichtung oder dergleichen (Saugnäpfe 33 in Figur 12), die sie oberhalb des Arbeitstisches 30 und parallel zu diesem hält. Sie wird auf das Gitter 27 abgesenkt, wohingegen sich die Nadeln 31 durch den Arbeitstisch 30 hindurch zurückziehen. Diese Absenkbewegung wird in X und Y-Richtung durch eine Mikrometer-Stelleinrichtung (mit 34 und 35 angegeben) gesteuert, die entweder den Arbeitstisch 30 oder die Einrichtung 33 steuert, die die Glasplatte 24 hält. Auf diese Weise ist es möglich, die Glasplatte 24 auf dem Gitter 27 zu justieren und anzukleben, so daß die leitenden Fäden 28 exakt längs den "Spalten" 23 angeordnet sind.
5 - Gegebenenfalls wird Druck auf die Glasplatte 24 ausgeübt, während die Oberfläche mit einem Infrarotstrahler überstrichen wird, der den Zweck hat, die thermoplastische Hülle 28a der leitenden Fäden 28 des Gitters 27 zum Fließen zu bringen.
6 - Separat wird das die Gegenelektroden des Bildschirms tragende Substrat hergestellt, das die Basisschicht desselben bildet, beispielsweise der Verband nach einer der Figuren 1 bis 3. Nachdem er auf einem Folienträger abgelegt worden ist, bringt man auf ihm die Schichten 25, 26 an, die das elektrolytische Milieu bilden, und gegebenenfalls die Schichten aus Elektrochrom-Material. Man wird sich erinnern, daß gewisse dieser Schichten vor dem Schären direkt auf den Fäden angebracht worden sein können oder während des Schärens auf dem Verband 1, 1A oder 1B angebracht worden sein können.
7 - Nachdem die Glasplatte 24 mit Hilfe der Halteeinrichtung angehoben worden ist (das damit nun verbundene Gitter 27 wird ebenfalls angehoben), legt man den nach Schritt 6 gebildeten Schichtstapel auf den Arbeitstisch 30. Anschließend senkt man die Glasplatte 24 wieder ab, um das "Sandwich" zu erzeugen, das die Bildschirmplatte bildet.
8 - Es ist zweckmäßig, dann die Schnittflächen zu versiegeln und die elektrischen Anschlüsse herzustellen. Dies geschieht für die "Spalten" 23 durch Anschluß an die leitenden Fäden 28 des Gitters 27 und für die "Zeilen" durch Anschluß an die leitenden Fäden 2 des Verbandes 1, 1A oder 1B. Es kann vorteilhaft sein, als Folienträger (wie oben in Schritt 5 angegeben) eine Substratkarte einer gedruckten Schaltung zu verwenden, auf der die Steuerschaltung des Bildschirms direkt eingraviert oder aufgedruckt ist.
Es versteht sich, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen in keiner Weise beschränkend sind und in jeder gewünschten Weise abgewandelt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Lichtmodulation, die nach einem Elektrochrom-Verfahren arbeitet, mit:

- einem transparenten oder im wesentlichen transparenten ersten Substrat (24), das wenigstens eine Arbeitselektrode (23) in der Form einer dünnen, transparenten oder im wesentlichen transparenten und elektrisch leitenden Schicht trägt,

- einem zweiten Substrat (5, 3, 4), das quer zu dem ersten Substrat (24) beabstandet ist und wenigstens eine elektrisch leitende Gegenelektrode (2, 6) trägt, wobei das zweite Substrat und die zugehörige(n) Gegenelektrode(n) transparent oder im wesentlichen transparent sein kann (können);

wobei die Konfiguration der Elektroden (23) und Gegenelektroden (2, 6) auf ihren jeweiligen Substraten und ihre relative Anordnung so gewählt ist, daß eine Zelle oder ein Feld nebeneinanderliegender Zellen zur Lichtmodulation gebildet wird;

- wenigstens einer Schicht (25, 26) aus elektrolytischem Material zwischen den Arbeits- (23) und Gegenelektroden (2, 6), dessen Zusammensetzung Elektrochromie ermöglicht;

- Mitteln zur elektrischen Stromzufuhr zu den Enden der Arbeits- (23) und Gegenelektroden (2, 6), die ergänzt sein können durch Mittel zur elektrischen Stromzufuhr im Mittelbereich der Arbeits- (23) und/oder Gegenelektrode(n), sofern diese transparent oder im wesentlichen transparent ist (sind), wobei im Fall eines Feldes von Zellen Adressiermittel zur selektiven Steuerung derselben vorgesehen sein können;

- Mitteln zum Schutz der Arbeits- (23) und Gegenelektroden (2, 6) und Mitteln zum Schutz der Schicht(en) (25, 26) aus elektrolytischem Material,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Rasters aus Gegenelektroden, das die Form feiner Linien haben muß, und/oder zur Bildung der Mittel zur zusätzlichen Stromzufuhr zu den Elektroden und/oder den Gegenelektroden, sofern letztere transparent oder im wesentlichen transparent sind, ein Verband aus leitenden Fäden (2, 6, 28, 28A) und nichtleitenden Fäden (3, 4, 29, 29A) gebildet wird, von der Art eines Gewebes, Vlieses oder Gitters, wobei die nichtleitenden Fäden (3, 4, 29, 29A) relativ zu den leitenden Fäden (2, 6, 28, 28A) angeordnet sind, um eine Trennung zwischen diesen zu gewährleisten und/oder um zur Festigkeit des Verbandes beizutragen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Gegenelektrodenrasters (2, 6) ein nicht korrodierbarer leitender Faden verwendet wird, beispielsweise eine Kohlefaser oder einen Faden aus Metall oder einer Legierung, die durch das gewählte elektrolytische Milieu nicht korrodierbar ist, auch nicht, wenn Strom in der Zelle fließt, oder auch ein Faden aus leitendem Metall, der gegen Berührung mit dem elektrolytischen Milieu durch einen leitenden Lack geschützt ist, der beispielsweise durch Graphitpartikel in einem polymerisierbaren Bindemittel gebildet wird, und daß zur Bildung eines Verbandes (27) zur zusätzlichen Stromzufuhr zum Mittelbereich einer Elektrode oder eines Rasters von Arbeitselektroden (23) oder einer Gegenelektrode oder eines Rasters aus transparenten Gegenelektroden ein leitender Faden von derselben Art wie zuvor verwendet wird, der, wenn er aus korrodierbarem Metall besteht, mit einer Hülle (28a) aus Kunststoff versehen ist, die, wenn sie mit der oder den Elektrode(n) (23) oder Gegenelektrode(n) in Berührung gebracht wird, durch Anwendung von Wärme und Druck zerfließen kann, um den Leiter längs der Berührungs-Mantellinien freizulegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitenden Fäden eines Verbandes durch nichtleitende Fasern gebildet werden, etwa aus Glas, Polyester oder Polyamid, die eine äußere thermoplastische Umhüllung von der Art aufweisen können, daß der Verband einer Heißkalandrierung unterzogen werden kann, die ihm eine bessere Festigkeit verleiht, wobei die nichtleitenden Fäden auch durch Metallfäden oder leitende Fasern gebildet sein können, die mit einer isolierenden Hülle überzogen sind, vorausgesetzt, daß die letztere den höchsten Temperaturen widersteht, die bei der Herstellung oder dem Gebrauch dieser Vorrichtung auftreten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Elektroden (23) und die Gegenelektroden (2, 6) in feinen Linien angeordnet sind, Im Hinblick auf die Steuerung der Vorrichtung nach einem Matrix-Multiplexverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenelektrodenraster (2) durch die leitenden Fäden (2) einer Kette gebildet wird, die durch Schären einer Wechselfolge aus n benachbarten leitenden Fäden und p benachbarten nichtleitenden Fäden (3) gebildet wird, wobei n und p jeweils wenigstens gleich 1 sind, wobei die Gruppen benachbarter Fäden durch Bänder (6) ersetzt sein können, die jeweils durch Walzen eines Fadens mit größerem Querschnitt erhalten werden, wobei diese Kette (2-3) verfestigt sein kann durch Verwendung einer das Basissubstrat bildenden Klebefolie (5) auf der Oberfläche derselben, die der mit dem elektrolytischem Milieu (26, 25) in Berührung kommenden Oberfläche entgegengesetzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verband der Kettfäden (2-3) durch nichtleitende Schußfäden (4) gehalten wird, die durch eine Art Webvorgang angebracht werden und deren Abstand gleich dem Rastermaß der Pixel längs der Kettfäden (2-3) oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lack und/oder bestimmte Schichten, die das leitende elektrolytische Milieu bilden, auf den einzelnen leitenden Fäden (2, 6) angebracht ist oder sind, bevor sie durch Schären verbunden werden, oder auf Vliesen (11) aus diesen leitenden Fäden (2, 6) angebracht ist oder sind, die beim Schären durch Kämme oder ähnliche Organe (12, 13) geordnet werden, durch Führen dieser Vliese (11) durch ein Bad mit der Umhüllungzusammensetzung und dann durch eine Polymerisations-Trocknungszone (bei 20), bevor diese Vliese (11) sich vereinigen und aneinander angelagert werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bestehend aus einem Farbbildschirm, der nach einem Matrix-Multiplexverfahren gesteuert wird, bei dem die Zellen oder Pixel gemäß einem regelmäßigen Raster verteilt sind, das wenigstens drei Grundfarben aufweist, die regelmäßig längs der "Zeilen" und "Spalten" verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbpigmente enthaltenden Schichten auf den Vliesen (11) der leitenden Fäden angebracht sind, die beim Schären auf Kämmen oder entsprechenden Organen (12, 13) geordnet werden, wobei die Anbringung durch Flexodruck oder irgend ein anderes Druckverfahren erfolgt (bei 21), die Fäden desselben Vlieses (11) aufeinanderfolgende querverlaufende Aufdrucke (22) erhalten, deren Breite derjenigen eines Pixels entspricht und die in der geforderten Wechselfolge der Farben gebildet werden, wobei die Aufdrucke auf den verschiedenen Vliesen (11) so versetzt sind, daß sich aus dem endgültigen Vlies (15) die gewünschte regelmäßige Verteilung der gefärbten Pixel ergibt, wenn die verschiedenen Vliese (11) sich vereinigen und aneinander angelagert werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur zusätzlichen Stromzufuhr zum Mittelbereich der Arbeitselektrode(n) (23) oder der Gegenelektrode(n), sofern sie transparent ist (sind) aus einem Gitter (27) bestehen, dessen Schußfäden leitende Fäden (28, 28A) sind und dessen Kettfäden nichtleitende Fäden (29) sind oder umgekehrt, wobei das Gitter (27) an der oder den zugehörigen Elektrode(n) (23) oder der oder den zugehörigen Gegenelektrode(n) angebracht und fixiert ist und der Kontakt vorteilhafterweise längs feiner Streifen erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die leitenden Fäden (28, 28A) des Gitters eine Umhüllung (28a) aus schmelzbarem Kunststoff aufweisen und die nichtleitenden Fäden (29) durch leitende Fäden desselben Typs gebildet werden, jedoch mit einer isolierenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die schmelzbare Hülle aus einem thermoplastischen Material gewählt ist und daß die Hülle, die dazu dient, die Fäden (29) in Querrichtung nichtleitend zu machen, aus einem wärmebeständigen Material gewählt ist, von der Art eines Emails oder eines bei hoher Temperatur wärmehärtenden Materials.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Arbeitselektroden (23) und die Gegenelektroden (2, 6) in einem Raster aus feinen Linien angeordnet sind und jeweils "Spalten" und "Zeilen" im Hinblick auf die Steuerung der Vorrichtung nach einem Matrix-Multiplexverfahren bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Fäden (28, 28A) so angeordnet sind, daß sie mit den leitenden Teilen in Berührung stehen und die nichtleitenden Fäden (29) so angebracht sind, daß sie nichtleitenden Teilen (3) gegenüberliegen, die die "Zeilen" des Rasters der Gegenelektroden (2, 6) trennen, wobei der Abstand zwischen den nichtleitenden Fäden (29) dem Rastermaß der "Zeilen" oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Fäden (28, 28A) so angeordnet sind, daß sie mit jedem der leitenden Teile längs ihrer beiden Ränder in Kontakt stehen, wobei zwei benachbarte leitende Fäden (28A), die dazu bestimmt sind, sich an zwei benachbarte leitende Teile anzulegen, durch wenigstens einen anderen, parallelen nichtleitenden Faden (29A) verbunden sind.

12. Anlage zur Herstellung eines Rasters von Gegenelektroden aus feinen Linien und dem zugehörigen Substrat, das aus einem Verband nach einem der Ansprüche 4 bis 7 besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Schärvorrichtung (7) besteht, in der die leitenden Fäden (2, 6) und die nichtleitenden Fäden (3) auf Kämmen oder entsprechenden Organen (12, 13) zu Vliesen (11) geordnet werden, dann die Vliese (11) zu einem endgültigen Vlies (15) vereinigt werden, wobei die leitenden (2, 6) und nichtleitenden Fäden (3) mit der gewählten Wechselfolge auf einem mit Kerben versehenen Zylinder (16) aneinander angelagert werden und das endgültige Vlies (15) dann auf die Trommel (18) der Schärvorrichtung (7) aufgewickelt wird, gegebenenfalls gesammelt auf einerm Klebefilm (5), wobei wenigstens eine Umhüllungsstation (20) und/oder wenigstens eine Station (21) zum Bedrucken der leitenden Fäden (2, 6) an der Bewegungsbahn der auf den Kämmen oder entsprechenden Organen (12, 13) geordneten Vliese (11) angeordnet sein kann.

13. Anlage zur Herstellung eines Rasters von transparenten oder im wesentlichen transparenten Elektroden oder Gegenelektroden in der Form einer dünnen Schicht und in feinen Linien, dem ein Gitter zur zusätzlichen Stromzufuhr zugeordnet ist, nach einem der Ansprüche 8 bis 11, und die die Herstellung des endgültigen Verbandes eines Bildschirms oder einer Anzeige ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

- einen Arbeitstisch (30), der von Löchern durchsetzt ist, die entsprechend dem Raster des Gitters (27) angeordnet sind;

- eine unter dem Arbeitstisch (30) und parallel zu diesem angeordnete Platte (32), die Nadeln (31) trägt, deren Querschnitt im wesentlichen den Abmessungen einer Gittermasche entspricht, welche Platte (32) sich Anheben und Absenken kann, um die Nadeln (31) jeweils durch die Löcher des Arbeitstisches (30) vorstehen zu lassen, damit das Gitter (27) darauf positioniert werden kann, und um sie zurückzuziehen, damit auf dem so positionierten Gitter (27) das transparente Substrat angebracht werden kann, auf dem zuvor die Elektroden oder Gegenelektroden angeordnet worden sind;

- Mittel (33), die das genannte transparente Substrat (24) abstützen und in der Lage sind, es auf das Gitter (27) in Position auf dem Arbeitstisch (30) abzusenken und wieder anzuheben, wenn es mit dem Gitter (27) verbunden worden ist;

- an dem Arbeitstisch (30) und/oder den Stützmitteln (33) angebrachte Einstellmittel (34, 35) zur Gewährleistung einer exakten Positionierung der leitenden Fäden (28, 28A) des Gitters (27) längs der leitenden Linien des Rasters der Elektroden oder Gegenelektroden; und

- Mittel zur Ausübung von Wärme und Druck auf das Gitter-Substrat-Gebilde, sofern die leitenden Fäden (28, 28A) eine thermoplastische Hülle haben;

wobei der Arbeitstisch (30), wenn das Gebilde einmal Gitterelektroden oder Gegenelektroden erhalten hat, dazu dienen kann, das Raster der Gegenelektroden oder der Elektroden und sein Substrat und die zwischenliegende(n) Elektrolytschicht(en) (25, 26) aufzunehmen, wobei die Stützmittel (33), die das zuvor genannte Gitterelektroden- oder Gegenelektroden-Gebilde tragen, dann zur Endmontage des Bildschirms oder der Anzeige auf den Tisch (30) abgesenkt werden.