DE2756551A1 - ELECTROCHROME DISPLAY - Google Patents
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Description
ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION, El Segundo, Kalifornien, V.St.A.ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION, El Segundo, California, V.St.A.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch steuerbare Anzeigen bzw. Anzeigevorrichtungen, und zwar insbesondere auf elektrochrome Anzeigen.The invention relates to electrically controllable displays or display devices, in particular to electrochromic To sue.
Für elektrisch steuerbare Anzeigevorrichtungen gibt es viele Verwendungen. Eine Anzahl solcher Vorrichtungen ist bereits seit einiger Zeit im Gebrauch. Zu diesen Anzeigevorrichtungen gehören Flüssigkristall-Anzeigen, Anzeigen mit lichtemittierenden Dioden, Plasmaanzeigen, usw. Anzeigevorrichtungen mit lichtemittierenden Dioden und Plasmaanzeigen haben beide den Nachteil, daß sie aktive lichtemittierende Vorrichtungen sind, die für ihren Betrieb eine beträchtliche Leistung benötigen. Darüber hinaus ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, lichtemittierende Diodenanzeigen derart herzustellen, daß sie bei heller Umgebungsbeleuchtung leicht unterscheidbar sind. Flüssigkristall-Anzeigen haben den Nachteil, daß sie nur über einen begrenzten Temperaturbereich hinweg betrieben werden können und das Flüssigkristallmaterial im wesentlichen keine Speicherfähigkeit besitzt. Ferner wird die Sichtbarkeit vieler Flüssigkeitskristallanzeigen schlechter, wenn der Betrachter nicht genau axial daraufschaut.There are many uses for electrically controllable display devices. A number of such devices are already in place in use for some time. These display devices include liquid crystal displays, displays with light emitting Diodes, Plasma Displays, etc. Light emitting diode displays and plasma displays both have this Disadvantage that they are active light emitting devices that require considerable power to operate. In addition, it is difficult, if not impossible, to fabricate light emitting diode displays that can with brighter ambient lighting are easily distinguishable. Liquid crystal displays have the disadvantage that they can only be operated over a limited temperature range and the liquid crystal material has essentially no storage capacity. Furthermore, the visibility of many liquid crystal displays worse if the viewer does not look exactly axially at it.
Elektrochrome Anzeigen wurden entwickelt, um Information durch einen Farbwechsel von Teilen der Anzeige darzustellen, und zwarElectrochromic displays have been developed to present information by changing the color of parts of the display
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über die Elektroabscheidung eines aktiven Materials zur Erreichung einer Farbänderung. Im allgemeinen erfolgt diese Farbänderung von Weiß auf eine Farbe, wie beispielsweise Blau. Wegen des (elektrolytischen)Elektroabscheidungsmechanismus machen solche Anzeigen eine beträchtliche Leistung sowie Zeit erforderlich, um zu schreiben oder um angezeigte Information zu löschen. Die erforderlichen Leistungsmengen sind insbesondere beim Batteriebetrieb unerwünscht hoch, und die zur Änderung der angezeigten Information erforderliche Zeit macht solche Materialien für viele Anzeige-Anwendungsfälle unbrauchbar. Keine dieser Anzeigen verwendet mehr als eine einzige Farbe gegenüber einem Hintergrund. Dies beschränkt die Anwendbarkeit solcher Anzeigen, da die Farbe eines Zeichens nicht zur Übermittlung von Information verwendet werden kann.via the electrodeposition of an active material to achieve a color change. Generally, this color change is from white to a color such as blue. Because of the electrodeposition (electrolytic) mechanism, such displays render considerable power as well as time required to write or to delete information displayed. The required output quantities are in particular undesirably high on battery power and the time required to change the information displayed makes such materials useless for many display applications. Neither of these ads uses more than a single color opposite a background. This limits the applicability of such advertisements, since the color of a character is not for transmission can be used by information.
Die Diphthalocyanine seltener Erden besitzen elektrochrome Eigenschaften, wobei sich die Farbe des Diphthalocyanins über eine Periode von acht Sekunden hinweg bein. Anlegen einer Potentialdifferenz an eine elektrochemische Zelle ändern kann, die auf einer der Elektroden einen Diphthalocyaninfilm trägt. Vergleiche die folgende Literaturstellen: P. N. Moskalev und I. S. Kirin in "Effect of the Electrode Potential on the Absorption Spectrum of a Rare-Earth Diphthalocyanine Layer" , Opt, i Spektrosk, 29, 414 (1970)und P. N. Moskalev und I. S. Kirin, "The Elektrochromism of Lanthanide Diphthalocyanines", Russian J. Phys. Chem., 46, 1019 (1972). Die Diphthalocyanine erfordern keine großen Leistungsmengen zur Bewirkung der Farbänderung, aber die für die Farbänderung erforderliche lange Zeitperiode macht die bekannten Diphthalocyanin-Arbeitseigenschaften hinsichtlich Anzeigeerfordernissen unbrauchbar.The rare earth diphthalocyanines have electrochromic properties, with the color of the diphthalocyanine changing over a period of eight seconds. Applying a potential difference to an electrochemical cell that carries a diphthalocyanine film on one of the electrodes can change. Compare the following references: PN Moskalev and IS Kirin in "Effect of the Electrode Potential on the Absorption Spectrum of a Rare-Earth Diphthalocyanine Layer", Opt, i Spektrosk, 29, 414 (1970) and PN Moskalev and IS Kirin, "The Elektrochromism of Lanthanide Diphthalocyanines ", Russian J. Phys. Chem. , 46, 1019 (1972). The diphthalocyanines do not require large amounts of power to effect the color change, but the long period of time required for the color change renders the known diphthalocyanine working properties useless in terms of display requirements.
Was benötigt wird, ist eine Anzeigevorrichtung, die schnell umgeschaltet wird, mehrere Farben erzeugt, ihre Speicherfähigkeit bei abgeschaltener Leistung beibehält, unter einem großen Bereich von Umgebungslichtbedingungen und Sichtwinkeln leicht gelesen werden kann und für ihren Betrieb keine großen Leistungsmengen erforderlich macht. What is needed is a display device that switches quickly, produces multiple colors, its memory capacity maintains power off, easily under a wide range of ambient lighting conditions and viewing angles can be read and does not require large amounts of power to operate.
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Zusammenfassung der Erfindung. Die erfindungsgemäße Anzeige oder Anzeigevorrichtung löst die Probleme des Standes der Technik durch die Verwendung von Metaldiphthalocyaninkomplexen als das elektrochromaktive Material in einer elektrochromen Anzeigezelle. Es werden dabei schnelle Farbänderungen in weniger als 50 Millisekunden erreicht, wodurch die langsame Schaltzeit für Diphthalocyaninkomplexe seltener Erden vermieden wird. Die Leistungsanforderungen sind gering wegen der Niedrigleistungsschalteigenschaften des Anzeigematerials und deshalb, weil die Anzeige abhängig von ihrem Aufbau einen offenen Kreisspeicher (open circuit memory) von mehreren Minuten bis zu mehreren Stunden besitzt. Eine mehrfarbige, d.h. mehr als zwei Farben aufweisende, Anzeige wird erhalten durch die Verwendung eines Bereichs von zwischen Anzeige- und Gegen-Elektroden angelegten Spannungen. Eine Farbumkehr der angezeigten Information und des Hintergrundes, gegenüber welchem die Anzeige erfolgt, wird erreicht durch Verwendung von Anzeigeelektroden in den Hintergrundteilen der Betrachtungszone wie auch in den Zeichensegmenten. Sowohl die Mehrfarbenanzeige als auch die Möglichkeiten der Farbumkehr erhöhen die Informationsübertragungsfähigkeit der Anzeige gegenüber üblichen Anzeigevorrichtungen.Summary of the invention. The display according to the invention or display device solves the problems of the prior art through the use of metal diphthalocyanine complexes as the electrochromic active material in an electrochromic display cell. There will be quick color changes in less than 50 milliseconds, which avoids the slow switching time for rare earth diphthalocyanine complexes. the Power requirements are low because of the low power switching properties of the display material and because the display, depending on its structure, has an open circular memory (open circuit memory) from several minutes to several hours. A multicolored one, i.e. more than two colors display is obtained through the use of an area of electrodes applied between display and counter electrodes Tensions. A color reversal of the information displayed and of the background against which the display takes place is achieved by using display electrodes in the background parts of the viewing zone as well as in the character segments. Both the multicolor display and the possibilities of color reversal increase the information transmission capability of the Display compared to conventional display devices.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:Further advantages, objectives and details of the invention emerge in particular from the claims and from the description of embodiments based on the drawing; in the drawing shows:
Fig. 1 den wahrscheinlichen Aufbau eines Metall-Diphthalocyaninkomplexmoleküls; Fig. 1 shows the likely structure of a metal diphthalocyanine complex molecule;
Fig. 2-5 Querschnitte durch verschiedene Ausbildungen von erfindungsgemäßen Anzeigezellen;Fig. 2-5 cross sections through various designs of the invention Display cells;
Fig. 6 eine Bauart einer Farbsteuerschaltung; Fig. 7 den erfindungsgemäßen Farbumkehraspekt.Fig. 6 shows a type of color control circuit; 7 shows the color reversal aspect of the invention.
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Die wahrscheinliche Struktur der Metall-Diphthalocyaninkomplexe ist allgemein bei 100 in Fig. 1 dargestellt. Dieses Molekül weist zwei Phthalocyanin-Ringgebilde 102 und 104 auf, von denen angenommen wird, daß sie in im wesentlichen parallelen Ebenen mit einem Metall-Ion 106 (M) liegen, welches zwischen den von den Phthalocyanin-Ringen eingenommenen Ebenen liegt.Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Metall im Komplex vorzugsweise Yttrium, Scandium oder eine seltene Erde der Lanthanid-Reihe. Es können jedoch auch andere Metalle verwendet werden, deren Diphthalocyaninkomplexe elektrochrom sind.The likely structure of the metal diphthalocyanine complexes is shown generally at 100 in FIG. This molecule has two phthalocyanine ring formations 102 and 104, one of which is assumed becomes that they lie in substantially parallel planes with a metal ion 106 (M) which is located between the Phthalocyanine rings ingested levels. When preferred Embodiment of the invention, the metal in the complex is preferably Yttrium, scandium or a rare earth of the lanthanide series. However, other metals can also be used, whose diphthalocyanine complexes are electrochromic.
Es wird angenommen, daß die Bindungen von jedem Phthalocyaninring zu dem seltenen Erden-Ion die Verbindung des Gebildes miteinander als ein Molekül bewirken. Der detaillierte innere Mechanismus, der einen Metall-Diphthalocyaninkomplex elektrochrom macht, ist nicht völlig klar, obwohl das Vorhandensein des Effektes deutlich ist; es wird angenommen, daß der durch das Bezugszeichen 108 bezeichnete Wasserstoff eine Rolle spielt. Für die Anwendung bei der Erfindung geeignete Metall-Diphthalocyaninkomplexe können durch in der Literatur beschriebene Verfahren synthetisiert werden. Vorzugsweise werden die Metall-Diphthalocyaninkomplexe durch Vakuumsublimation gereinigt, um hochreine Filme aus Diphthalocyaninkomplexen in Anzeigenzellen zu erhalten. Der Diphthalocyaninfilm einer Anzeigezelle wird vorzugsweise durch Vakuumsublimation eines Diphthalocyanins bei Drücken in der Größenordnung von 10 mm bis 10 inm Hg abgeschieden. Während der Sublimation des Diphthalocyanins wird die Diphthalocyaninquelle auf einer Temperatur gehalten, die eine vernünftige Abscheidungsrate ohne Zerstörung des Komplexes liefert. Diese Temperatur kann vorzugsweise im Bereich von ungefähr 3000C bis 4OO°C liegen.It is believed that the bonds from each phthalocyanine ring to the rare earth ion cause the entity to bond together as a molecule. The detailed internal mechanism that makes a metal diphthalocyanine complex electrochromic is not entirely clear, although the existence of the effect is evident; it is believed that hydrogen denoted by reference numeral 108 plays a role. Metal diphthalocyanine complexes suitable for use in the invention can be synthesized by methods described in the literature. The metal diphthalocyanine complexes are preferably purified by vacuum sublimation in order to obtain highly pure films of diphthalocyanine complexes in display cells. The diphthalocyanine film of a display cell is preferably deposited by vacuum sublimation of a diphthalocyanine at pressures on the order of 10 mm to 10 mm Hg. During the sublimation of the diphthalocyanine, the diphthalocyanine source is maintained at a temperature that will provide a reasonable rate of deposition without destroying the complex. This temperature may be preferably in the range of about 300 0 C to 4OO ° C.
Die erfindungsgemäßen Anzeigezellen können in zwei allgemeine Gruppen unterteilt werden. Zur ersten Gruppe gehören diejenigen Zellen, die nur durch reflektiertes Licht betrachtet werden können. Aus Gründen der Einfachheit können diese Zellen als reflektierende Anzeigezellen bezeichnet werden. Zur zweiten Gruppe gehören diejenigen Zellen, die so aufgebaut sind, daß sie mit The display cells according to the invention can be divided into two general groups. The first group, those cells that can be viewed only by reflected light are. For the sake of simplicity, these cells may be referred to as reflective display cells. The second group includes those cells that are built up in such a way that they with
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durchgehendem Licht betrachtet werden. Aus Gründen der Einfachheit können diese Zellen als Durchlassanzeigezellen bezeichnet werden. Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Durchlaßanzeigezellen sind jedoch derart, daß die durch viele Durchlasszellen angezeigte Information ohne weiteres bei Reflexionsbeleuchtung unterschieden werden kann, wenn keine Quelle für Durchlaßbeleuchtung aktiv ist oder beim Vorhandensein von Umgebungsbeleuchtung hoher Intensität. In Fig. 2 ist bei 10 eine gemäß der Erfindung ausgebildete bevorzugte Reflexionsanzeigezelle dargestellt. Die Anzeigezelle 10 besitzt ein Gehäuse 12, welches eine transparente Stirnplatte 14 trägt, die die Betrachtungsoberfläche oder -zone der Anzeigezelle bildet. Gehäuse 12 und Stirnplatte 14 bilden miteinander vorzugsweise eine abgedichtete Kammer 16,innerhalb welcher das elektrochrome Material, die Zellenelektroden und ein Elektrolyt enthalten sind. Eine Vielzahl von transparenten Anzeigeelektroden ist vorzugsweise an der Innenseite oder Innenoberfläche der Stirnplatte 14 abgeschieden. Die Anzeigeelektroden weisen Zeichensegmente 20 auf, deren Zahl und Anordnung entsprechend der Menge und der Arten der Information bestimmt ist, wie sie durch die Zelle angezeigt werden soll und wie dies bereits bekannt ist. Die Anzeigeelektroden weisen vorzugsweise auch Hintergrundsegmente 26 auf, deren Zweck im folgenden erläutert wird. Eine dünne Lage 30 aus einem elektrochromen Metall-Diphthalocyanin ist auf den Anzeigeelektroden, und zwar sowohl den Zeichensegmenten 20 als auch den Hintergrundsegmenten 26, angeordnet, um dem Elektrolyten 18 ausgesetzt zu sein.Der Metall-Diphthalocyaninfilm 3O weist das elektrochrome Material der Anzeigezelle auf. Eine Gegenelektrode 22 ist vorzugsweise an einem Teil des Gehäuses 12,der die Rückseite des Hohlraums 16 bildet, angeordnet, wie dies auch für eine gesonderte Bezugselektrode 24 gilt.continuous light. For the sake of simplicity these cells can be referred to as passage indicator cells. The properties of the transmission display cells according to the invention however, are such that the information displayed by many transmission cells is readily available with reflective illumination can be distinguished when no source of transmitted lighting is active or when there is high intensity ambient lighting. In Fig. 2 is at 10 according to The preferred reflective display cell constructed according to the invention is shown. The display cell 10 has a housing 12 which supports a transparent faceplate 14 which defines the viewing surface or zone of the display cell. Housing 12 and Front plate 14 together preferably form a sealed chamber 16, within which the electrochromic material, the Cell electrodes and an electrolyte are included. A plurality of transparent display electrodes are preferably on the inside or inside surface of the face plate 14 deposited. The display electrodes have character segments 20 whose The number and arrangement is determined according to the amount and types of information as displayed by the cell should and as is already known. The display electrodes also preferably have background segments 26, the purpose of which is will be explained below. A thin layer 30 of an electrochromic metal diphthalocyanine is on the display electrodes, and both the character segments 20 and the background segments 26, arranged to be exposed to the electrolyte 18 The metal diphthalocyanine film 3O has the electrochromic Display cell material. A counter electrode 22 is preferably on a portion of the housing 12 which is the back of the Forms cavity 16, as is also the case for a separate reference electrode 24.
Bei einer durch reflektiertes Licht betrachteten Anzeige ist der Elektrolyt 18 vorzugsweise ein System, welches einen inerten weißen, porösen Feststoff aufweist, wie beispielsweise Calciumsulfatdihydrat-Gips (CaSO4 · 2H3O) (allgemein als Stuckgips bekannt), und zwar gesättigt mit einem inerten Elektrolyten, wie beispielsweise einer wässrigen Lösung von Kaliumchlorid (KCl). Ein weißer Gips wird bevorzugt, damit der Gips die durch ·For a display viewed by reflected light, the electrolyte 18 is preferably a system comprising an inert white, porous solid, such as calcium sulfate dihydrate gypsum (CaSO 4 · 2H 3 O) (commonly known as stucco), saturated with an inert one Electrolytes, such as an aqueous solution of potassium chloride (KCl). A white plaster of paris is preferred, so that the plaster of paris
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den elektrochromen Film erzeugten Farben nicht nachteilig beeinflußt und einen nicht spiegelnden Hintergrund bildet, der die Gleichförmigkeit der Anzeige über einen großen Bereich von Betrachtungswinkeln vergrößert. Um eine effiziente, ästhetisch angenehme Zelle zu erhalten, wird bevorzugt, daß das Elektrolytsystem vollständig den Teil der Kammer (Hohlraum) 16 füllt, der nicht von den Elektroden und dem elektrochromen Film 30 besetzt ist. Zu diesem Zweck wird es als bevorzugt angesehen, die Anordnung der Zelle bis zu dem Punkt zu vollenden, wo das Gehäuse, die Stirnplatte, die Elektroden und der elektrochrome Film in ihren Endpositionen vorhanden sind, worauf dann der Hohlraum mit einer Wasseraufschlemmung von teilweise dehydriertem Calciumsulfat angefüllt wird. Darauf läßt man den Gips aushärten. Nachdem der Gips erhärtet und hinreichend getrocknet ist, wird die Kaliumchloridlösung in den Hohlraum eingeführt, um die Poren des Gipses anzufüllen und um eine dünne Lage zwischen dem Gips und dem elektrochromen Film durch Kapillarwirkung zu bilden. Zur Erzeugung einer Zelle mit guten Betriebseigenschaften und langer Betriebslebensdauer wird vorgezogen, den Gips vollständig mit der Elektrolytlösung zu sättigen, wodurch im wesentlichen gleichförmige Elektrolyteigenschaften durch die ganze Zelle hindurch sichergestellt werden und die Möglichkeit des Einfangens von Gasen innerhalb der Zelle minimiert wird.does not adversely affect colors produced by the electrochromic film and provides a non-reflective background that maintains the uniformity of the display over a wide range of viewing angles enlarged. In order to obtain an efficient, aesthetically pleasing cell, it is preferred that the electrolyte system completely fills the part of the chamber (cavity) 16 which is not occupied by the electrodes and the electrochromic film 30 is. For this purpose it is considered preferable to complete the arrangement of the cell to the point where the housing, the faceplate, the electrodes and the electrochromic film are in their final positions, whereupon the cavity with a water slurry of partially dehydrated calcium sulfate is filled. The plaster of paris is then left to harden. After the plaster of paris has hardened and dried sufficiently, the Potassium chloride solution introduced into the cavity to fill the pores of the plaster of paris and to create a thin layer between the plaster of paris and to form the electrochromic film by capillary action. To produce a cell with good operating properties and long service life is preferred to completely saturate the gypsum with the electrolyte solution, thereby essentially uniform electrolyte properties are ensured throughout the cell and the possibility of trapping of gases within the cell is minimized.
Wenn ein Kaliumchloridelektrolyt verwendet wird, so kann die Bezugselektrode vorzugsweise aus Silber, Blei oder Quecksilber bestehen und f\it dem Chlorid davon überzogen sein. Es können für die Bezugselektrode jedoch auch viele andere Materialien verwendet werden, und der Chloridüberzug ist nicht wesentlich, wobei aber die Tendenz zu seiner Bildung innerhalb der Zelle besteht. If a potassium chloride electrolyte is used, the reference electrode can preferably be made of silver, lead or mercury exist and be coated with it for the chloride. It can however, many other materials can be used for the reference electrode and the chloride coating is not essential, but there is a tendency for its formation within the cell.
Bei vielen Anzeigen sind wegen der anzuzeigenden Informationsarten, wie beispielsweise nummerischen Daten, beträchtliche Flächen oder Zonen der Anzeige Hintergrundzonen oder -flächen gewidment, gegenüber welchen Information enthaltende Bilder angezeigt oder dargestellt werden. Zusätzlich zu diesen "gewidmeten" Hintergrundzonen gibt es selektiv aktivierbare Zeichensegmente, die aktiviert werden können, um Information übertra-Many displays are substantial because of the types of information to be displayed, such as numeric data Areas or zones of display are devoted to background zones or areas against which information-containing images displayed or represented. In addition to these "dedicated" background zones, there are selectively activatable character segments, which can be activated to transmit information
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gende Bilder, wie beispielsweise Buchstaben, Zahlen und Int.erpunktionssymbole, zu bilden.Es wird im allgemeinen als zweckmäßig erachtet, diese selektiv aktivierbaren Segmente visuell mit den gewidmeten Hintergrundzonen zu verschmelzen, mit der Ausnahme dann, wenn die Aktivierung erfolgte, um so eine Anzeige mit maximaler ästhetischer Wirkung und Informationsklarheit zu erhalten. Zur Klarstellung der folgenden Diskussion seien die als Hintergrundzonen gewidmeten Flächen oder Zonen der Anzeige als Hintergrundsegmente bezeichnet, wohingegen die zur Bildung von Information übertragenden Bildern selektiv aktivierbaren Segmente als Zeichensegmente bezeichnet werden. Zeichensegmente und Hintergrundsegmente einer sieben Segmente aufweisenden nummerischen Anzeige sind in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 7 sind die einzelnen Zeichensegmente 20 im Teil 704 mit den Buchstaben a bis g bezeichnet, während die Hintergrundsegmente 26 im Teil 702 mit den Buchstaben h, i und j bezeichnet sind. Die spezielle Zahl und Anordnung der Zeichensegmente und Hintergrundsegmente wird entsprechend der anzuzeigenden Information ausgewählt.ubiquitous images, such as letters, numbers and punctuation symbols, It is generally considered convenient to visually match these selectively activatable segments with the dedicated ones Background zones to merge, with the exception of when the activation occurred, so as to display a maximum to maintain aesthetic impact and clarity of information. To clarify the following discussion, let these serve as background zones Areas or zones dedicated to the display are referred to as background segments, whereas those dedicated to the formation of information transferring images selectively activatable segments are referred to as character segments. Character segments and background segments a seven segment numeric display are shown in FIG. In Fig. 7 are the individual character segments 20 in part 704 with the letters a to g, while the background segments 26 in part 702 with the letters h, i and j are designated. The specific number and arrangement of the character segments and background segments are determined according to the information to be displayed is selected.
Wenn keine Information angezeigt wird, so sollte die gesamte Anzeigefläche oder -zone, d.h. sowohl die Hintergrundsegmente als auch die Zeichensegmente, eine einzige gleichförmige Farbe zeigen. Infolgedessen ist es erwünscht, daß die Hintergrundsegmente der Anzeige die "Anzeige-aus"-Farbe der Zeichensegmente als einen Hintergrund aufweisen, in den hinein sich die nicht aktivierten Zeichensegmente vereinigen und gegenüber welchem die aktivierten Zeichensegmente konstrastmäßig hervortreten. Es ist theoretisch möglich, eine Hintergrundfarbe vorzusehen, die genau mit der Anzeige-aus-Farbe der Zeichensegmente übereinstimmt, und zwar durch Aufbringen eines entsprechenden Pigmentes auf die Hintergrundzonen der Anzeigestirnplatte. Es ist jedoch schwer, wenn nicht unmöglich, eine vollkommene Farbanpassung oder -übereinstimung bei allen Beleuchtungsbedingungen für sämtliche Betrachtungswinkel über die Lebensdauer der Anzeige hinweg zu erreichen. Wenn die Farbübereinstimmung jedoch nicht bei allenIf no information is displayed, the entire display area or zone, i.e. both the background segments as well as the character segments, show a single uniform color. As a result, it is desirable that the background segments of the display have the "display-off" color of the character segments as a background into which they do not Combine activated character segments and against which the activated character segments stand out in contrast. It is theoretically possible to provide a background color that exactly matches the display-off color of the character segments, by applying an appropriate pigment to the background areas of the display faceplate. However, it is difficult, if not impossible, to achieve perfect color matching or matching in all lighting conditions for all Achieve viewing angles over the life of the display. However, if the color match is not at all
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Beleuchtungsbedingungen vollkonunen ist, so können nicht aktivierte Zeichensegmente im Aus-Zustand sichtbar werden, wodurch eine ästhetisch störende und möglicherweise Verwirrung hervorrufende Anzeige entsteht.If lighting conditions are fully conuned, they can not be activated Character segments become visible in the off state, creating an aesthetically disruptive and possibly confusing Advertisement is created.
Die Erfindung vermeidet das Problem der Pigmentanpassung oder -Übereinstimmung durch das Vorsehen von Hintergrundanzeigeelektrodensegmenten 26 überall an der Stirnplatte 14, mit der Ausnahme dort, wo die einzelnen Zeichenelektrodensegmente 20 lokalisiert sind, und mit der Ausnahme einer schmalen elektrodenlosen Region 28, die jede Anzeigeelektrode umgibt. Die elektrodenlosen Regionen 28 verhindern das Kurzschließen einzelner Anzeigeelektroden miteinander.The invention avoids the problem of pigment matching or matching by providing background display electrode segments 26 everywhere on the faceplate 14, with the exception of where the individual drawing electrode segments 20 are located and with the exception of a narrow electrodeless region 28 surrounding each display electrode. The electrodeless ones Regions 28 prevent individual display electrodes from shorting together.
Erfindungsgemäß gestattet das Vorhandensein der Hintergrundanzeige-Elektrodensegmente die elektrische Steuerung der Farbe der Hintergrundzone, um die Anpassung oder Übereinstimmung mit der Anzeige-aus-Farbe der Zeichensegmente zu erreichen. Zusätzliche Vorteile erhält man dadurch, daß man das Potential der Hintergrundsegmente extern wählbar macht, um die Hintergrundfarbe ändern zu können und die gewählte Farbe der "ein"-Zeichensegmente in Kontrast damit zu bringen. Bei einer Mehrfarben-Anzeige ist eine beträchtliche Anzahl von Hintergrundfarbe/aktivierte Zeichensegmentfarbe-Kombinationen möglich. Die möglichen Kombinationen umfassen die Umkehr (Wechsel) der Hintergrundfarbe mit der aktiven Zeichensegmentfarbe (Farbe des aktivierten Zeichensegments). In gleicher Weise können bei einer Zwei farben-Anzeige, wie beispielsweise einer, bei der Zeichensegmente die eine oder andere von zwei Farben annehmen können, die Hintergrundfarbe und die aktive Zeichensegmentfarbe umgekehrt (ausgewechselt) werden. Somit kann bei einer Zweifarben-Anzeige, wie beispielsweise eine, bei der die Zeichensegmente entweder Rot oder Grün gemacht werden können, die Information in roten Zeichen auf einem grünen Hintergrund angezeigt werden oder aber in grünen Zeichen auf einem roten Hintergrund. Demgemäß kann entsprechend der Verwendung der Anzeige eine Zweifarben-Anzeige oder -Anzeigenvorrichtung in einer Rot-auf-Grün-Betriebsart unter Normalbedingungen verwendet werden, wohingegen In accordance with the present invention, the presence of the background display electrode segments allows the color of the background zone to be electrically controlled to match or match the display-off color of the character segments. Additional advantages are obtained by making the potential of the background segments externally selectable in order to be able to change the background color and to contrast the selected color of the "on" character segments with it. With a multicolor display, a considerable number of background color / activated character segment color combinations are possible. The possible combinations include reversing (changing) the background color with the active character segment color (color of the activated character segment). Similarly, in a two-color display, such as one in which character segments can assume one or the other of two colors, the background color and the active character segment color can be reversed (exchanged). Thus , in a two-color display such as one in which the character segments can be made either red or green, the information can be displayed in red characters on a green background or in green characters on a red background. Accordingly, according to the use of the display, a two-color display or display device can be used in a red-on- green mode under normal conditions, whereas
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die Verwendung in einer Grün-auf-Rot-Betriebsart bei totfällen, Zuständen hoher Priorität oder anderen ausgewählten Bedingungen erfolgt, um so die Aufmerksamkeit einer Bedienungsperson oder eines anderen Betrachters anzuziehen. In ähnlicher Weise kann bei einer Rechenmaschine, einem Thermometer oder einer anderen Vorrichtung für die Anzeige von sowohl positiven als auch negativen Zahlen die Anzeige von negativen Zahlen dadurch angezeigt werden, daß die Anzeigefarben bei einer zweifarbigen Anzeige umgekehrt werden.use in a green-on-red mode of operation in the event of death, High priority states or other selected conditions so as to attract the attention of an operator or to attract another beholder. Similarly, a calculating machine, thermometer, or other Apparatus for displaying both positive and negative numbers by displaying negative numbers that the display colors are reversed in a two-color display.
Das erfindungsgemäße Farbumkehrverfahren ist in Fig. 7 dargestellt, wobei dort zwei sieben Segmente verwendende nummerische Zeichenanzeigen abgebildet sind. Im linken Teil, dem Teil 7O2 der Fig. 7, ist das Zeichen "8" in einer ersten Farbe, beispielsweise Rot, gegenüber einem Hintergrund einer zweiten Farbe, wie beispielsweise Grün, gezeigt. Der rechte Teil, nämlich der Teil 7O4 der Fig. 7, zeigt das Zeichen 8 in einer Farbumkehr, wie beispielsweise Grün gegenüber einem roten Hintergrund. Da die Patentzeichnungen nur schwarz und weiß sind und lediglich zur Darstellung der Farbe schraffiert wurden, läßt sich die volle Wirkung der Farbumkehr nicht gut veranschaulichen, obwohl der Wechsel von einer Zeichendarstellung Rot auf Grün zu Grün auf Rot augenblicklich einem nicht farbenblinden Betrachter deutlich wird, wohingegen dies bei der Schwarz-Weiß-Darstellung nicht so klar ist. Damit das Farbumkehrverfahren am wirkungsvollsten ist, muß jedes angezeigte Zeichen durch steuerbare Hintergrundfläche umgeben sein, um eine wahre Farbumkehr vorzusehen, d.h. von Grün auf Rot, von Rot auf Grün, um so die augenblickliche Wirkung des angezeigten Zeichens auf einen menschlichen Betrachter zu maximieren.The color reversal process according to the invention is shown in FIG. 7, there are shown two numeric character displays using seven segments. In the left part, the part 7O2 7, the character "8" is in a first color, e.g. red, against a background of a second color, such as green, is shown. The right part, namely the part 704 of FIG. 7, shows the character 8 in a color reversal, such as green against a red background. Because the patent drawings are only black and white and only have been hatched to represent the color, the full effect of the color reversal cannot be clearly illustrated, although the change from a character representation from red to green to green to red is immediately apparent to a non-color-blind observer becomes, whereas this is not so clear with the black and white representation. So that the color reversal process is most effective each displayed character must be surrounded by a controllable background area in order to provide a true color inversion, i.e. from green to red, from red to green, so as to determine the instantaneous effect of the displayed character on you to maximize the human viewer.
Ein ähnliches Verfahren kann bei Mehrfarben-Anzeigen verwendet werden oder es kann eine ausgewählte Farbe (n) umgekehrt werden, um spezielle Zustände anzuzeigen, wie beispielsweise negative Zahlen, Not- oder Hochprioritäts-Situationen, usw., um auf diese Weise die Aufmerksamkeit eines Benutzers oder Betrachters zu erregen.A similar process can be used with multicolor displays or a selected color (s) can be reversed, to indicate special conditions, such as negative numbers, emergency or high priority situations, etc., in order to respond to them Way to attract the attention of a user or viewer.
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Die Möglichkeit der Umkehr der Anzeigefarben und/oder die Möglichkeit/eine mehrfarbige Anzeige vorzusehen, erhöht die durch die Anzeige übertragbare Informationsmenge gegenüber dem Anzeigebetrieb des Standes der Technik, da die Farbe der Anzeige Information übertragen kann, die anderenfalls das Vorhandensein zusätzlicher Zeichen erforderlich machen würde.The possibility of reversing the display colors and / or the possibility / a Providing a multicolor display increases the amount of information that can be transmitted by the display compared to the display mode of the prior art, since the color of the display can convey information that otherwise the presence of additional information Sign would require.
Es sei wiederum auf die Anzeige 10 der Fig. 2 Bezug genommen, wo die Zeichensegmente 20 bzw. Gegenelektrode 22 bzw. Bezugselektrode 24 bzw. Hintergrundsegmente 26 jeweils mit einem nach aussen führenden Leiter 40 bzw. 42 bzw. 44 bzw. 46 versehen sind, deren jeder jede Elektrode mit einer externen Treiberschaltung verbindet. Wenn mehr als ein Hintergrundsegment vorhanden ist, so können, wenn gewünscht, die Hintergrundsegmente entweder mit einzelnen externen Leitern oder einem gemeinsamen externen Leiter ausgestattet sein.Reference is again made to the display 10 of FIG. 2, where the character segments 20 or counter electrode 22 or reference electrode 24 or background segments 26 are each provided with an outwardly leading conductor 40 or 42 or 44 or 46, the each connects each electrode to an external driver circuit. If there is more than one background segment, then if desired, the background segments either have individual external conductors or a common external conductor be.
Sämtliche Anzeigeelektroden, sowohl die Zeichensegmente 20 als auch die Hintergrundsegemente 26, sind vorzugsweise gleichzeitig ausgebildet, und zwar durch Abscheidung eines einzigen kontinuierlichen Films aus transparentem, leitendem Material. Die Segmente 20 und 26 werden dann durch Entfernung des leitenden Materials zur Bildung der Isolierregionen 28 definiert, welche die einzelnen Anzeigeelektroden voneinander trennen. Die elektrochromen Lagen 30 werden ebenfalls vorzugsweise als ein einziger Film ausgebildet. Dieses Verfahren zur Bildung der Elektroden und des Filmes bewirkt, daß die Elektroden und die Filme im wesentlichen identische elektrische und optische Eigenschaften besitzen, welches es ermöglichen, daß sich die Hintergrundsegmente und Zeichensegmente visuell dann vereinigen, wenn sie sich beide im gleichen optischen Zustand befinden. In welchem optischen Zustand eine Anzeigeelektrode und ihr zugehöriger elektrochromer Film sich befindet, wird durch das an die Anzeigeelektrode angelegte Potential gesteuert. Wenn somit ein Hintergrundelektrodensegment 26 auf dem gleichen Potential wie ein Zeichenelektrodensegment 20 eines nicht ausgewählten oder "aus"-Zeichensegments gehalten wird, so sind die nicht ausgewählten Zeichensegmente von den Hintergrundsegmenten im wesentlichen ununterscheidbar. Wenn eine KontrastAll of the display electrodes, both the character segments 20 and the background segments 26, are preferably simultaneous formed by depositing a single continuous film of transparent conductive material. The segments 20 and 26 are then defined by removing the conductive material to form the isolating regions 28 which comprise the individual Separate display electrodes from one another. The electrochromic layers 30 are also preferably formed as a single film. This process of forming the electrodes and the film causes the electrodes and the films to substantially have identical electrical and optical properties which enable the background segments and character segments to be mutually exclusive then unite visually when they are both in the same optical state. In what optical condition a display electrode and its associated electrochromic film is located is applied to the display electrode by the Controlled potential. Thus, when a background electrode segment 26 is at the same potential as a drawing electrode segment 20 of an unselected or "off" character segment is held, the unselected character segments are from the background segments essentially indistinguishable. If a contrast
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hervorrufende Spannung an ausgewählte oder "ein"-Zeichensegmente angelegt wird, so kontrastieren die ausgewählten Zeichensegmente mit diesem gemeinsamen Hintergrund, wodurch die ausgewählten Zeichensegmente für einen Betrachter klar sichtbar sind, solange die Beleuchtung ausreicht, um die Anzeigefläche sichtbar zu machen.evoking voltage is applied to selected or "on" character segments, the selected character segments will contrast with this common background, whereby the selected character segments are clearly visible to a viewer, as long as the lighting is sufficient to make the display area visible.
Der elektrochrome Film kann ein einziger kontinuierlicher Film sein, der nach der Abgrenzung der einzelnen Anzeigeelektroden abgeschieden wird und der sowohl auf den elektrodenlosen Regionen 28 als auch auf den Elektroden abgeschieden wird, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Alternativ kann der elektrochrome Film in gesonderte Segmente dadurch getrennt sein, daß Zonen 28 ohne elektrochromen Film übrigbleiben, wie dies in Fig. 3 (die weiter unten diskutiert wird) dargestellt ist. Wenn der elektrochrome Film die Region 28 bedeckt, so hat er die Tendenz, seine ursprüngliche Farbe in diesen Regionen beizubehalten, selbst wenn an eine oder beide der benachbarten Elektroden ein Signal angelegt ist, welches eine unterschiedliche Farbe induziert oder hervorruft. Die durch die nicht aktivierbaren Grenzregionen 28 hervorgerufene visuelle Störung oder Ablenkung kann minimiert werden, wenn die Hintergrundsegmente 26 auf einer Farbe nahe derjenigen des ursprünglichen elektrochromen Films während des Betriebs der Anzeige gehalten werden oder aber wenn kein elektrochromer Film sich in den Regionen 28 befindet, wie dies in Fig. gezeigt ist.The electrochromic film can be a single continuous film after the delimitation of the individual display electrodes and which is deposited on both the electrodeless regions 28 and the electrodes, as shown in FIG Fig. 2 is shown. Alternatively, the electrochromic film can be separated into separate segments in that zones 28 without electrochromic film is left as shown in Fig. 3 (discussed below). When the electrochromic Film covers region 28, it has a tendency to retain its original color in those regions even if a signal is applied to one or both of the adjacent electrodes which induces a different color or evokes. The visual disturbance or distraction caused by the non-activatable border regions 28 can be minimized when the background segments 26 are on a color close to that of of the original electrochromic film can be maintained during the operation of the display or else when not electrochromic Film is in regions 28 as shown in FIG.
Die Diphthalocyaninfxlmdicke sollte im Bereich von ungefähr 0,2 bis 1,0 Mikron liegen, und zwar abhängig von der gewünschten Farbintensität. Zur Erhöhung der Gebrauchslebensdauer der Anzeige kann nach der Vakuumabseheidung in den Diphthalocyaninfilm ein durchsichtiges poröses Bindemittel, wie beispielsweise Zellulosenitrat oder ein Polycarbonatharz, eingebaut werden. Das Bindemittel kann dadurch aufgebracht werden, daß man den vakuumabgeschiedenen Film mit einer Lösung des Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Methylisobutylketon, in Berührung bringt, wobei das Lösungsmittel das Diphthalocyanin nicht schnell genug auflöst, ohne ein Problem zu sein.The diphthalocyanine film thickness should range from about 0.2 to 1.0 microns, depending on the one desired Color intensity. In order to increase the service life of the display, a diphthalocyanine film can be applied after vacuum deposition transparent porous binder, such as cellulose nitrate or a polycarbonate resin, can be incorporated. The binder can be applied by treating the vacuum deposited film with a solution of the binder in an organic Bringing solvent, such as methyl isobutyl ketone, into contact, the solvent being the diphthalocyanine does not resolve quickly enough without being a problem.
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Das transparente leitende Material, aus dem die Elektroden gebildet sind, kann stöchiometrisches, nicht stöchiometrisches oder dotiertes Zinnoxid, eine Zusammensetzung aus Indiumoxid und Zinnoxid oder irgendein anderes Material von ähnlicher optischer Transparenz und elektrischer Leitfähigkeit sein, welches in dem Elektrolyten stabil ist.The transparent conductive material from which the electrodes are formed can be stoichiometric, non-stoichiometric or doped tin oxide, a composition of indium oxide and tin oxide, or any other material of similar optical quality Transparency and electrical conductivity, which is stable in the electrolyte.
Die zur Änderung der Farbe der Anzeige erforderliche Schaltzeit ist durch die Schein-RC-Zeitkonstante des Gesamtgebildes gesteuert, welches folgendes aufweist: Die geschaltete (n) Anzeigeelektrode (η) , den elektrochromen Film darauf, das Elektrolytsystem, die Gegenelektrode und die Leiter von der Gegenelektrode und der bzw. den Anzeigeelektrode(n) zu der externen Steuerschaltung. Dieses Gebilde zeigt eine scheinbare Kapazität (Scheinkapazität) und einen scheinbaren Widerstand, welche die Schaltzeit steuern oder bestimmen. Weil die Gegenelektrode und der Leiter von dieser zu der externen Schaltung außerhalb der betrachtbaren Fläche der Anzeige liegen können, kann deren Leitfähigkeit sehr hoch durch Verwendung von Metall-Leitern gemacht werden, ohne die visuellen Eigenschaften der Anzeige nachteilig zu beeinflussen. Infolgedessen wird bei einer ordnungsgemäß konstruierten Zelle die Gegenelektrode und ihr Leiter zur externen Schaltung hinreichend leitend sein, daß nahezu nichts zum scheinbaren Widerstand des Zellengebildes beigetragen wird. Wenn transparente Elektroden angeordnet werden, wo Betrachtungslicht durch diese hindurchlaufen muß, so werden die transparenten Elektroden im allgemeinen der dominante Faktor beim scheinbaren Widerstand des Zellengebildes sein. Transparente Leiter innerhalb der sichtbaren Zone der Anzeige, die von der externen Schaltung zu den Anzeigeelektrodensegmenten führen, werden oftmals der begrenzende Teil des Transparentelektroden-Widerstands sein. Um eine Schaltzeit von weniger als 50 Millisekunden mitThe switching time required to change the color of the display is controlled by the apparent RC time constant of the overall picture, which comprises: the switched display electrode (η), the electrochromic film on it, the electrolyte system, the counter electrode and the conductors from the counter electrode and the display electrode (s) to the external control circuit. This structure shows an apparent capacity (apparent capacity) and an apparent resistance, which control or determine the switching time. Because the counter electrode and the conductor from this to the external circuit outside the viewable area of the display, its conductivity can be made very high by using metal conductors without adversely affecting the visual properties of the display. As a result, a properly constructed cell, the counter electrode and its conductor to the external circuit be sufficiently conductive that almost nothing contributes to the apparent resistance of the cell structure. If transparent electrodes are placed where viewing light must pass through them, the transparent ones become Electrodes will generally be the dominant factor in the apparent resistance of the cell structure. Transparent ladder within the visible zone of the display leading from the external circuit to the display electrode segments are often be the limiting part of the transparent electrode resistance. With a switching time of less than 50 milliseconds
2 einer Anzeigefläche in der Größenordnung von 5 cm zu erhaltent sollte der Flächenwiderstand des transparenten Leiters kleiner als ungefähr 15 Ohm pro Quadrat sein, und der Widerstand der transparenten Leiter sollte kleiner als ungefähr 30 Ohm sein. Eine Schaltzeit von weniger als ungefähr 200 Millisekunden wird als 2 of a display surface in the order of 5 cm to obtain t, the sheet resistance of the transparent conductor should be less than about 15 ohms per square and the resistance of the transparent conductor should be less than about 30 ohms. A switching time of less than approximately 200 milliseconds is called
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zweckmäßig erachtet, damit der Farbwechsel dem menschlichen Beobachter augenblicklich in Erscheinung tritt. Schaltzeiten in dieser Größenordnung können selbst mit RC-Zeitkonstanten bis zu einer Sekunde erreicht werden.deemed expedient to allow the color change to the human observer instantly appears. Switching times of this order of magnitude can be up to, even with RC time constants one second.
Eine bevorzugte Durchlaßanzeigezelle der Erfindung ist bei 310 in Fig. 3 gezeigt. Die Anzeigezelle 310 besitzt ein Gehäuse 312, welches eine transparente Stirnplatte 314 und eine lichtdurchlässige Rückplatte 315 trägt, welch letztere sich in optischer Ausrichtung mit der Stirnplatte 314, befindet. Das Gehäuse 312, die transparente Stirnplatte 314 und die durchlässige Rückplatte 315 bilden miteinander eine bevorzugterweise abgedichtete Kammer 316, in der das elektrochrome Material, die Zellenelektroden und ein Elektrolyt 318 enthalten sind. Die transparenten Anzeigeelektroden-Zeichensegmente 32Ο und die Hintergrundsegmente 326 sind vorzugsweise auf der Innenoberfläche oder Innenseite der Stirnplatte 314 angeordnet. Einzelne Anzeigeelektrodensegmente sind durch schmale elektrodenlose Zonen 328 von anderen Anzeigeelektrodensegmenten isoliert oder getrennt. Ein elektrochromer Film 330 ist über den Anzeigeelektroden auf der Seite angeordnet, die zum Elektrolyt 318 hinweist. Die Rückplatte 315 befindet sich in optischer Ausrichtung mit der Stirnplatte 314, wenn durch die Rückplatte 315 in die Zelle eintretendes Licht die Anzeigeelektroden von hinten her beleuchtet, wodurch die Anzeige deutlich sichtbar durch das durchtretende Licht gemacht werden kann, und zwar selbst beim Nichtvorhandensein einer hinreichenden Umgebungsbeleuchtung, um so die Anzeige leicht verständlich durch reflektiertes Licht zu machen.A preferred transmission display cell of the invention is shown at 310 in FIG. The display cell 310 has a housing 312, which carries a transparent face plate 314 and a translucent back plate 315, the latter being optically Alignment with face plate 314 is located. The housing 312, the transparent face plate 314 and the transparent back plate 315 together form a preferably sealed chamber 316 in which the electrochromic material, the cell electrodes and an electrolyte 318 are included. The transparent display electrode character segments 32Ο and the background segments 326 are preferably arranged on the inside surface or inside of the face plate 314. Individual display electrode segments are isolated or separated from other display electrode segments by narrow electrodeless zones 328. An electrochromic film 330 is disposed over the display electrodes on the side facing the electrolyte 318. The back plate 315 is in optical alignment with faceplate 314 when entering the cell through backplate 315 Light illuminates the display electrodes from behind, making the display clearly visible through the penetrating light Light can be made, even in the absence of it Sufficient ambient lighting to make the display easy to understand through reflected light.
Eine der Zeichensegment- oder Hintergrund-Farben kann ohne Anlegen einer externen elektrischen Leistung erreicht werden, wenn eine kombinierte Bezugs/Gegen-Elektrode 322 anstelle gesonderter Gegen- und Bezugselektroden (wie bei Zelle 10 in Fig. 2) verwendet werden, und wenn die Bezugs/Gegen-Elektrode aus einem Material ausgebildet ist, welches ein stabiles elektrochemisches Potential in dem Elektrolyt 318 besitzt, wodurch die Erzeugung der ausgewählten Farbe hervorgerufen wird, wenn ein Anzeigeelektrodensegment mit der Bezugs/Gegen-Elektrode kurzgeschlossen ist. WegenOne of the character segment or background colors can be used without creating an external electrical power can be achieved if a combined reference / counter electrode 322 instead of separate Counter and reference electrodes (as in cell 10 in Fig. 2) can be used, and if the reference / counter electrode is made of one material is formed, which has a stable electrochemical potential in the electrolyte 318, thereby generating the selected Color is produced when a display electrode segment is shorted to the reference / counter electrode. Because
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der Speichereigenschaften der Anzeigezelle ist es normalerweise nicht erforderlich, eine Treiberspannung (oder einen Kurzschluß) langer als augenblicklich anzulegen, um eine verbleibende Farbänderung zu erreichen. Infolgedessen wird es zur Minimierung des Leistungsverbrauchs und zur möglichen Verlängerung der Lebensdauer der Anzeige als bevorzugt erachtet, eine stetige Anzeige durch periodisches momentanes Anlegen von Treiberpotentialen aufrechtzuerhalten, wobei die Periode zwischen dem Anlegen der Treiberpotentiale derart gewählt ist, daß sich die Farbe der Anzeige zwischen den Treiberanlegvorgängen nicht in feststellbarer Weise ändert.the storage properties of the display cell usually it is no need to apply a drive voltage (or short circuit) longer than instant to see any remaining color change to reach. As a result, it becomes to minimize power consumption and possibly extend service life the display is considered to be preferred, a continuous display by periodic momentary application of driver potentials maintain, the period between the application of the Driver potentials is chosen such that the color of the display between the driver application processes cannot be determined Way changes.
Die Gegenelektrode 322 ist vorzugsweise an der Innenseite der Rückplatte 315 außerhalb der sichtbaren Anzeigefläche angeordnet. Alternativ kann gemäß dem Aufbau dieser Zelle die Gegenelektrode an einem Teil des Gehäuses 312 oder einem Teil der Stirnplatte 314 angeordnet sein. Die Rückplatte 315 kann dann transparent sein, wenn die Anzeige durch eine diffuse Lichtquelle von hinten beleuchtet >?ird. Eine solche diffuse Lichtquelle kann eine von Natur aus diffuse Lichtquelle sein oder aber eine von Natur aus nicht diffuse Lichtquelle, die aber dadurch diffus gemacht wird, daß man ein geeignetes durchscheinendes Material zwischen der Lichtquelle und der Anzeigezelle anordnet. Wenn die Anzeigezelle mit einer nicht diffusen Lichtquelle verwendet wird, so wird die Rückplatte 315 vorzugsweise durchscheinend gemacht/ um die Anzeigebeleuchtung diffus zu machen. Es sei bemerkt, daß eine Anzeigezelle mit einer durchscheinenden Rückplatte 315 auch zusammen mit einer diffusen Lichtquelle verwendet werden kann.The counter electrode 322 is preferably arranged on the inside of the back plate 315 outside the visible display area. Alternatively, according to the structure of this cell, the counter electrode can be attached to a part of the housing 312 or a part of the End plate 314 be arranged. The back plate 315 may then be transparent when the display is through a diffuse light source backlit>? ird. Such a diffuse light source can be a naturally diffuse light source or a naturally non-diffuse light source, which is therefore diffuse is done by placing a suitable translucent material between the light source and the display cell. If the Display cell with a non-diffuse light source is used, the backplate 315 is preferably made translucent / to make the display lighting diffuse. It should be noted that a display cell having a translucent back plate 315 can also be used together with a diffuse light source.
In einer Anzeigezelle mit dem Aufbau gemäß Zelle 31o in Fig. 3 kann ein durchscheinender Elektrolyt, wie beispielsweise ein Gel gesättigt mit einer ,/ässrigen Kaliumchloridlösung, verwendet werden, um die diffuse Beleuchtung der Anzeigeflächen vorzusehen, auf welche Weise die Notwendigkeit für andere Diffusionselemente minimiert wird. Wenn ein durchscheinender Elektrolyt verwendet wird, dann ist die Rückplatte 315 vorzugsweise transparent, um den Durchlässigkeitswirkungsgrad der Anzeigezelle zu maximieren.In a display cell having the structure of cell 31o in FIG. 3, a translucent electrolyte such as a Gel saturated with an aqueous potassium chloride solution is used in order to provide the diffuse illumination of the display surfaces, in which way the need for other diffusion elements is minimized. If a translucent electrolyte is used, then the back plate 315 is preferably transparent to to maximize the transmission efficiency of the display cell.
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Wenn jedoch der Durchlässigkeitswirkungsgrad der Zelle kein Problem ist, dann kann die Rückplatte 315 selbst dann durchscheinend sein, wenn ein durchscheinender Elektrolyt verwendet wird.However, if the transmission efficiency of the cell is not an issue, then even then the backplate 315 can be translucent when a translucent electrolyte is used.
Die Bezugs/Gegen-Elektrode 322 kann aus irgendeinem hinreichend leitendem Material bestehen, welches ein stabiles elektrochemisches Potential in Berührung mit dem Elektrolyten 318 aufbaut, um einen definierten Bezugspegel in der Anzeigezelle vorzusehen, und wobei dieses das stabile Potential mit nur kleineren Abweichungen während des Durchgangs von Strom durch die Zelle aufrechterhält, der zur Erzeugung der Farbanzeige erforderlich ist. Wie zuvor erwähnt, wird bevorzugt, daß die Bezugs/Gegen-Elektrode ein elektrochemisches Potential in der Elektrode besitzt, welches bewirkt daß eine der gewünschten Anzeigefarben durch eine mit einem elektrochromen Film überzogene Elektrode, die mit der Bezugselektrode kurzgeschlossen ist, gezeigt wird. Unter solchen Umständen oder Bedingungen ist keine von aussen gelieferte elektrische Leistung, erforderlich, um die Anzeige in dem (Färb)Zustand,verbunden mit dem kurzgeschlossenen Zustand der Elektrode, zu halten. In vielen Anwendungsfällen werden die Hintergrundsegmente und die Zeichensegmente, die ausgeschaltet sind, eine wesentlich größere kumulative Fläche besitzen, als die kumulative Fläche der Zeichensegmente, die eingeschaltet sind. Wenn es infolgedessen wichtig ist, die durch die Anzeige verbrauchte Leistung zu minimieren, so ist vorzugsweise die Farbe bei kurzgeschlossener Elektrode die Hintergrundfarbe, da dies die durch die Anzeige verbrauchte Leistung minimiert. Wenn der Leistungsverbrauch kein wichtiger Punkt ist, so kann aus Gründen der Ästhetik oder Konvention eine unterschiedliche Wahl der Hintergrundfarbe (Spannung) erforderlich sein. In einigen Fällen kann es selbst dann, wenn der Leistungsverbrauch von Wichtigkeit ist, aus Gründen der Ästhetik, aus Gründen visueller Erfordernisse oder aus Gründen der Konvention erforderlich sein, nicht die Konstruktion für minimale Leistung auszuwählen.The reference / counter electrode 322 can be made of any sufficiently conductive material that is a stable electrochemical Potential in contact with the electrolyte 318 builds up in order to provide a defined reference level in the display cell, and wherein this maintains the stable potential with only minor deviations during the passage of current through the cell, which is required to generate the color display. As previously mentioned, it is preferred that the reference / counter electrode has an electrochemical potential in the electrode which causes one of the desired display colors by an electrode coated with an electrochromic film short-circuited with the reference electrode. Under such circumstances or conditions, no externally supplied electrical power is required to operate the display in the (coloring) state associated with the short-circuited state the electrode. In many use cases, the background segments and the character segments are turned off have a much larger cumulative area than the cumulative area of the character segments that are switched on are. As a result, if it is important to minimize the power consumed by the display, it is preferred the color when the electrode is shorted, the background color, as this minimizes the power consumed by the display. If power consumption isn't an important issue, so do A different choice of background color (tension) may be required for reasons of aesthetics or convention. In some cases, even if power consumption is an issue, for aesthetic reasons, for reasons visual requirements or by convention, not design for minimum performance to select.
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Die in den Fig. 2 bzw. 3 gezeigten Anzeigezellen 10 bzw. 310 zeigen, wie bereits erwähnt, eine Anzahl zweckmäßiger Merkmale. Zu diesen gehört ein Hintergrund, der koplanar mit der Anzeige verläuft, aus dem gleichen elektrochromen Material besteht und dessen Farbe elektrisch steuerbar ist. Die elektrische Steuerung von sowohl Hintergrundsegment- als auch Zeichensegment-Farbe liefert eine exakte Farbübereinstinunung im Löschzustand. Die koplanare Anordnung minimiert jede Änderung des Aussehens abhängig vom Anzeigebetrachtungswinkel, was infolge der Paralaxe der Anzeigen auftreten kann, wenn Hintergrundfläche und Zeichensegmentflächen in unterschiedlichen Ebenen liegen. Zudem erzeugt das weiße Gips-Elektrolyt-System 18 der Zelle 10 einen gleichförmigen Hintergrund, vor dem sowohl Anzeige- als auch Hintergrundfarben gesehen werden. Die weiße Natur dieses Gipses verbessert die Betrachtungseigenschaften der Anzeigefarben. Ferner sind die erfindungsgemäßen Anzeigezellen über einen großen Temperaturbereich hinweg betreibbar, und zwar ohne schädliche Wirkungen auf die visuellen Eigenschaften der Anzeige. Die erfindungsgemäßen Anzeigezellen wurden über einen Temperaturbereich von 5°C bis 65°C hinweg betrieben, ohne daß irgendeine Änderung in den Betriebseigenschaften auftrat. Derzeit wird angenommen, daß die Grenze des Betriebstemperaturbereichs der Gefrierpunkt des Elektrolyten und die Temperatur sind, bei der der Dampfdruck des Elektrolyten übermäßig groß wird. Die ausgezeichneten Betriebseigenschaften bei niedriger Temperatur werden auf die Tatsache zurückgeführt, daß die erfindungsgemäße Anzeigezelle nicht die Diffusion großer Materialmengen erforderlich macht, wie dies bei bekannten, durch Elektroabscheidung hergestellten elektrochromen .Anzeigesystemen der Fall ist.The display cells 10 and 310 shown in FIGS. 2 and 3, respectively show, as already mentioned, a number of useful features. These include a background that is coplanar with the display runs, consists of the same electrochromic material and whose color is electrically controllable. The electrical control of both background segment and character segment colors provide an exact color match in the erased state. The coplanar Arrangement minimizes any change in appearance depending on the viewing angle of the display, which is due to the parallax of the displays can occur if the background area and the character segment areas are in different planes. In addition, that generates white gypsum electrolyte system 18 of cell 10 has a uniform background against which both display and background colors be seen. The white nature of this plaster of paris improves the viewing properties of the display colors. Furthermore, the Display cells according to the invention over a wide temperature range operable across the board without deleterious effects on the visual properties of the display. The invention Display cells were operated over a temperature range of 5 ° C to 65 ° C without any change occurred in the operational properties. It is currently believed that the limit of the operating temperature range is the freezing point of the electrolyte and the temperature at which the vapor pressure the electrolyte becomes excessively large. The excellent operating characteristics at low temperature are on attributed the fact that the display cell of the present invention does not require the diffusion of large amounts of material makes, as is the case with known electrochromic display systems produced by electrodeposition.
Die Verwendung einer kombinierten Bezugs/Gegen-Elektrode wie in Zelle 310 vereinfacht den Zellenaufbau und die Treiberschaltung. Ferner kann dann, wenn der elektrochrome Film ein Lutetiumdiphthalocyanin ist, eine Bleiplatte als kombinierte Bezugs/Gegen-Elektrode die Leistungserfordernisse der Anzeige reduzieren, da das Bleielektrodenpotential in einer CaSO,-KCl-Umgebung eine helle grüne Farbe ergibt, wenn eine mit Lutetiumdiphthalocyanin überzogene Anzeigeelektrode mit einer Bleibezuge/ The use of a combined reference / counter electrode as in cell 310 simplifies cell construction and driver circuitry. Furthermore, if the electrochromic film is a lutetium diphthalocyanine, a lead plate as a combined reference / counter electrode can reduce the power requirements of the display , since the lead electrode potential in a CaSO, -KCl environment gives a bright green color when a display electrode coated with lutetium diphthalocyanine with a residence /
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Gegenelektrode kurzgeschlossen wird. Dieses KurzschLießen kann vorzugsweise gelegentlich erfolgen, wie es zum Auffrischen der Farbe erforderlich ist. Die helle grüne Farbe von Lutetiumdiphthalocyanin kann dadurch aufrechterhalten werden, daß man das Auffrischen einmal alle 24 Stunden oder sogar noch weniger häufig vornimmt. Infolgedessen wird der kurzgeschlossene Elektrodenzustand als der Hintergrundzustand dann ausgewählt, wenn minimaler Leistungsverbrauch wichtig ist. Folglich wird von aussen zugeführte Leistung nur zum Schreiben der Anzeige erforderlich, und nicht zu deren Löschen und zu deren Aufrechterhaltung in der Hintergrundfarbe (mit Ausnahme zum Schalten der Verbindung der Elektrode anfangs und für die 'darauffolgende Auffrischung) . Der Leistungsverbrauch dieser Anzeigezellen kann ferner dadurch vermindert werden, daß man eine dünnere Elektrolytlage, eine höhere Elektrolytkonzentration und eine leitendere transparente Elektrode verwendet.Counter electrode is short-circuited. This short circuit can preferably done occasionally as needed to refresh the color. The bright green color of lutetium diphthalocyanine can be maintained by refreshes once every 24 hours or even less frequently. As a result, the shorted electrode condition is selected as the background condition when minimum power consumption is important. Consequently, it is from the outside Supplied service only required to write the advertisement, and not to delete it and maintain it in the background color (with the exception of switching the electrode connection initially and for the subsequent refreshment). The power consumption of these display cells can also be reduced can be reduced that you have a thinner electrolyte layer, a higher electrolyte concentration and a more conductive transparent Electrode used.
Ein alternatives reflektierendes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anzeigenzelle ist bei 41O in Fig. 4 dargestellt. Die Zelle 410 besitzt viele Ähnlichkeiten mit der Zelle 10 der Fig. 2. Die Anzeigezelle 410 besitzt ein Gehäuse 412 und eine Stirnplatte 414, die zusammen einen Hohlraum 416 bilden, in dem die Zellenelektroden, das elektrochrome Material und der Elektrolyt angeordnet sind. Anzeigeelektroden (Zeichensegmente 420 und Hintergrundsegmente 426) sind auf der Rückseite des Hohlraums 416 angeordnet. Wenn es sich bei dem Material des Gehäuses 412 um ein geeignetes Material handelt, so kann das Gehäuse 412 die Rückseite des Hohlraums bilden und die Elektroden können darauf angeordnet sein. Wenn jedoch das Material des Gehäuses 412 nicht für das Bilden einer nicht spiegelnden gleichförmigen Anzeige geeignet ist, so kann eine Lage aus einem geeigneten Material 450, wie beispielsweise aus weißem Glas, in Berührung mit der Innenrückseite des Gehäuses 412 angeordnet werden, um die Rückseite des Hohlraums 416 zu bilden. Unter diesen Umständen sind die Zeichen- und Hintergrundsegmente 420 bzw. 426 auf dem weißen Glas 450 angeordnet. Die Gegen/Bezugselektrode 422 ist innerhalb des Hohlraums 416 vorzugsweise ausserhalb der Sichtzone oder Fläche der Anzeige angeordnet. Gegen/ Bezugs-Elektrode 422 ist angeordnet auf der Innenseite der Stirn-An alternative reflective embodiment of a display cell according to the invention is shown at 410 in FIG. Cell 410 has many similarities to cell 10 of FIG. 2. Display cell 410 has a housing 412 and an end plate 414 which together form a cavity 416 in which the cell electrodes, the electrochromic material and the electrolyte are arranged. Display electrodes (character segments 420 and background segments 426) are arranged on the rear side of the cavity 416. If it is the material of the housing 412 is a suitable material, so can the housing 412 form the back of the cavity and the electrodes can be placed thereon. However, if the material of the housing 412 is not suitable for forming a non-specular uniform display, a layer of a suitable material 450, such as white glass, in contact with the inside back of housing 412 to form the back of cavity 416. In this circumstance, the character and background segments are 420 and 426 are arranged on the white glass 450, respectively. The counter / reference electrode 422 is arranged within the cavity 416, preferably outside the viewing zone or surface of the display. Against/ Reference electrode 422 is arranged on the inside of the forehead
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platte 414 dargestellt, kann aber auch alternativ in Berührung mit der Rückseite des Hohlraums 416 oder in Berührung mit einem Teil des Gehäuses 412, welches eine Begrenzung des Hohlraums bildet, angeordnet werden.Plate 414 shown, but may alternatively be in contact with the back of the cavity 416 or in contact with a Part of the housing 412, which forms a delimitation of the cavity, are arranged.
Eine Lage 4 30 aus Diphthalocyaninmaterial ist auf den Oberflächen der Anzeigeelektroden (sowohl Zeichensegmenten 420 als auch Hintergrundsegmenten 426) angeordnet, die im Hohlraum 416 freiliegen und einen Teil der sichtbaren Zone oder Fläche der Anzeige bilden. Der Teil des Hohlraums 416, der nicht durch die Elektroden, das elektrochromatische Material oder das weiße Hintergrundmaterial 450 eingenommen ist, wird durch einen Elektrolyt 418 angefüllt. Nach aussen führende Leiter 440, 442, und 446 sind für die Zeichensegmente 420 bzw. die Gegen/Bezugs-Elektrode 422 bzw. die Hintergrundsegmente 426 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Elektrolyt 418 vorzugsweise transparent, um klar definierte Kanten der verschiedenen Anzeigesegmente und ein angemessenes Ausmaß bei der Gesamtreflektivität der Zelle vorzusehen. Wenn der Elektrolyt nicht transparent wäre, so würde die Reflektivität oder das Reflexionsvermögen der Zelle reduziert und/oder die Kanten der Zeichensegmente würden nicht klar für einen Betrachter begrenzt sein, und zwar deshalb, weil das Bild diffus ist, was sich durch die Verwendung eines durchscheinenden Elektrolyten ergibt.A layer 4 30 of diphthalocyanine material is disposed on the surfaces of the display electrodes (both character segments 420 and background segments 426) that are exposed in cavity 416 and form part of the visible zone or area of the display. The part of the cavity 416 which is not occupied by the electrodes, the electrochromatic material or the white background material 450 is filled by an electrolyte 418. Outwardly leading conductors 440, 442, and 446 are provided for the character segments 420 or the counter / reference electrode 422 or the background segments 426. In this embodiment, the electrolyte 418 is preferably transparent to provide well-defined edges of the various display segments and a reasonable amount of the overall reflectivity of the cell. If the electrolyte were not transparent, the reflectivity or reflectivity of the cell would be reduced and / or the edges of the character segments would not be clearly delimited to a viewer because the image is diffuse, which is evident from the use of a translucent Results in electrolytes.
Die reflektierende Anzeigezelle 410 ähnelt der reflektierenden Anzeigezelle 10 in vielen Beziehungen, wurde aber derart modifiziert, daß die Anzeigeelektroden (Zeichensegmente und Hintergrundsegmente) je auf einer unterschiedlichen Oberfläche des Anzeigezellenhohlraums angeordnet sind. Die durchlässige Anzeigezelle 310 kann in ähnlicher Weise abgewandelt sein. Bei einer derartig abgewandelten durchlässigen Zelle wird vorzugsweise ein transparenter Elektrolyt aus den oben unter Bezugnahme auf Zelle 410 erwähnten Gründen verwendet.The reflective display cell 410 is similar to the reflective display cell 10 in many respects, but has been modified so that the display electrodes (character segments and background segments) are each located on a different surface of the display cell cavity. The transmissive display cell 310 can be modified in a similar manner. In such a modified permeable cell, a transparent electrolyte is preferably used for the reasons mentioned above with reference to cell 410.
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Bei den in den Figuren 2-4 gezeigten Anzeigezellen müssen sämtliche innerhalb des Hohlraums der Anzeigezelle angeordneten Komponenten chemisch kompatibel sein. Dies kann die Verwendung von Materialien verhindern, die anderenfalls zur Verwendung in der Zellenanzeige zweckmäßig wären. Wenn es zweckmäßig ist, ein Material zu verwenden, welches mit einem anderen Material inkompatibel ist, so kann das Problem der Inkompatibilität dadurch umgangen werden, daß man eine ionenselektive Barriere oder eine Diffusionsbarriere oder Sperre innerhalb der Anzeigezelle verwendet. Eine Anzeigezelle zur Betrachtung bei durchgehendem Licht ist in Fig. 5 gezeigt, und zwar mit einer ionenselektiven oder Diffusionssperre, welche chemisch inkompatible Materialien trennt. Die Komponenten dieser Zelle sind größtenteils ähnlich denjenigen der Zelle 310 der Fig. 3. Es wurden die gleichen Bezugszeichen mit der Ausnahme verwendet, daß sie hier im Fünfhunderter-Bereich und nicht wie bei Fig. 3 im Dreihunderter-Bereich liegen. Die poröse ionenselektive oder Diffusions-Sperre ist durch Bezugszeichen 552 bezeichnet. Diese Sperre ist außerhalb der Betrachtungszone angeordnet und unterteilt den Hohlraum 516 der Anzeigezelle in mindestens zwei Sub-Hohlräume 516A und 516B. Der Hohlraum 516A weist das Anzeigegesichtfeld auf und umfaßt die Anzeigeelektroden (sowohl Zeichen- als auch Hintergrund-Segmente) , einen Teil des Zellenelektrolyten und den Anzeige-Elektrochromfilm. Der Hohlraum 516B kann vorzugsweise konzentrisch mit dem Hohlraum 516A angeordnet sein und enthält die Gegen/Bezugs-Elektrode 522, von der für die Zwecke dieser Figur angenommen wird, daß sie einen schädlichen Effekt auf den Elektrolyten, die Anzeigeelektroden oder den Diphthalocyanin-Elektrochromfilm, angeordnet im Hohlraum 516A, ausübt. Durch die Verwendung einer ionenselektiven oder Diffusions-Sperre, die den Transport von schädlichen chemischen Stoffen, die innerhalb des Hohlraums 516B vorhanden sein können, in den Hohlraum 516A verhindert, verhindert der Aufbau der Zelle 510 die Verunreinigung der Sichtzone der Anzeige durch inkompatible Materialien im Seitenhohlraum 516B.In the display cells shown in Figures 2-4, all be chemically compatible components arranged within the cavity of the display cell. This can be the use of Avoid materials that would otherwise be suitable for use in the cell display. If it is appropriate, a material to use which is incompatible with another material, the problem of incompatibility can thereby be avoided may involve using an ion selective barrier or a diffusion barrier or barrier within the display cell. A display cell for viewing in transmitted light is shown in Figure 5 with an ion selective one or diffusion barrier, which is chemically incompatible materials separates. The components of this cell are largely similar to those of cell 310 of Figure 3. They became the same Reference numerals are used with the exception that they are here in the five hundred range and not, as in FIG. 3, in the three hundred range lie. The porous ion selective or diffusion barrier is denoted by reference numeral 552. This lock is outside of the viewing zone and divides the cavity 516 of the display cell into at least two sub-cavities 516A and 516B. The cavity 516A has the display field of view and includes the display electrodes (both character and background segments), a portion of the cell electrolyte, and the display electrochromic film. The cavity 516B may preferably be concentric with the cavity 516A and contain the counter / reference electrode 522 which for the purposes of this figure is believed to have a deleterious effect the electrolyte, display electrodes or diphthalocyanine electrochromic film, located in cavity 516A. Through the Use of an ion selective or diffusion barrier that prevents the Prevents the transport of harmful chemical substances that may be present within cavity 516B into cavity 516A, The construction of cell 510 prevents contamination of the viewing zone of the display from incompatible materials in the side cavity 516B.
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Eine poröse ionenselektive Sperre 552 kann aus einem Material wie beispielsweise einem Ionenaustauschharz hergestellt sein. Ein Ionenaustauschharz stört nicht die Fortpflanzung des elektrischen Stromes durch die Zelle, sondern verhindert, daß sich jedwedes störende Material, welches sich in dem Elektrolyten 518B des Hohlraums 516B von der Gegenelektrode 522 auflösen könnte, durch die Sperre 552 und in den Elektrolyt 518 A läuft und so in Berührung mit einem Material im Hohlraum 516A kommt, welches nicht kompatibel ist (oder sein kann).A porous ion selective barrier 552 can be made from a material such as an ion exchange resin. An ion exchange resin does not interfere with the propagation of the electrical Current through the cell, but prevents any interfering material that is in the electrolyte 518B of cavity 516B from counter electrode 522, running through barrier 552 and into electrolyte 518A and so on comes into contact with a material in cavity 516A that is (or may be) incompatible.
Eine Diffusionssperre dient einem ähnlichen Zweck durch Dazwischenlegung eines langen und schwierigen Diffusionspfades zwischen den Abteilen, die die Sperre trennt. Eine Diffusionssperre oder -barriere könnte ein Polypropylenfilzmaterial oder ein mikroporöser Zellophanfilm sein. Der Filz oder der mikroporöse Film verzögert die Diffusion, hat aber nicht die chemische Spezifität einer Ionenaustauschbarriere. Wenn es bevorzugt wird, den Hohlraum in eine vordere Hälfte und eine hintere Hälfte zu unterteilen, so daß die Barriere 552 in einem Gesichtsfeld angeordnet ist, dann müssen die Eigenschaften des Barrierenmaterials mit der Anordnung in einem Gesichtsfeld kompatibel sein. Für eine Zelle, die durch durchgelassenes Licht betrachtet werden soll, bedeutet dies, daß die Barriere transparent oder durchscheinend, vorzugsweise farblos sein müßte. Wenn in ähnlicher Weise die Anzeigezelle durch reflektiertes Licht betrachtet werden soll, so ist vorzugsweise das Sperrenmaterial weiß oder besitzt eine gleichförmige Farbe, um einen guten Hintergrund zur Betrachtung der Anzeige zu geben, oder aber das Material muß zur Verwendung in einer durchlässigen Zelle geeignet sein und einen weißen Hintergrund dahinter besitzen.A diffusion barrier serves a similar purpose by interposing it a long and difficult diffusion path between the compartments that the barrier separates. A diffusion barrier could be a polypropylene felt material or be a microporous cellophane film. The felt or the microporous Film retards diffusion, but does not have the chemical specificity of an ion exchange barrier. If preferred is to divide the cavity into a front half and a rear half so that the barrier 552 is arranged in a field of view is then the properties of the barrier material be compatible with the arrangement in a field of view. For a cell to be viewed through transmitted light, this means that the barrier should be transparent or translucent, preferably colorless. If similarly the display cell is to be viewed by reflected light, the barrier material is preferably white or uniform Color to provide a good background for viewing the display, or the material must be for use in a permeable cell and have a white background behind it.
Obwohl Fig. 5 im Hinblick auf eine Gegen/Bezugs-Elektrode diskutiert wurde, die inkompatibel mit dem Diphthalocyanin oder dem Elektrolyten ist, würde das Verfahren gleichfalls auch anwendbar sein auf eine gesonderte Bezugselektrode oder gesonderte Gegenelektrode, die inkompatibel war, oder auf irgendeine andere Komponente des Systems, die inkompatibel mit einer unterschiedlichen Komponente des Systems war, von dem diese durch eine solche Barriere getrennt werden kann, ohne das System nachteilig zu be-Although Fig. 5 is discussed in terms of a counter / reference electrode which is incompatible with the diphthalocyanine or the electrolyte, the method would also be applicable be on a separate reference electrode or counter electrode that was incompatible, or on some other component of the system that was incompatible with a different component of the system from which this was replaced by such Barrier can be separated without adversely affecting the system
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Die zur Steuerung der Anzeigezelle erforderliche Schaltung hängt von der Anzeigezellenform ab. Wenn eine kombinierte Gegen/Bezugselektrode verwendet wird, so ist die Anzeigesteuerung verhältnismäßig einfach. Zwei gesonderte Spannungen werden zum Ansteuern oder Betreiben der Anzeige vorgesehen, und beide werden mit der Gegen/Bezugselektrode (vgl. Fig. 3) in Bezug gesetzt. Die erste der Spannungen V^ wird zur Erzeugung der Hintergrundfarbe gewählt, wenn eine Hintergrundelektrode damit verbunden ist. Die zweite Spannung V« wird derart gewählt, daß dann, wenn ein Zeichensegment damit verbunden ist, die gewünschte gewählte Zeichensegmentfarbe erzeugt wird. Bei dieser Konfiguration sind die Hintergrundelektrodensegmente und jegliche nicht ausgewählten Zeichenelektrodensegmente mit Spannungsversorgung V1 verbunden, und alle die Zeichensegmente, die ausgewählt oder "EIN" sind, sind mit der Spannungsversorgung V2 verbunden. Die Farbe der ausgewählten Zeichensegmente, des Hintergrunds und der nicht ausgewählten Zeichensegmente können umgekehrt (ausgetauscht) werden, und zwar durch Umkehr des zweipoligen Farbumkehrschalters 356, der die Verbindung der Batterien mit den entsprechenden Elektroden ändert.The circuitry required to control the display cell depends on the shape of the display cell. When a combined counter / reference electrode is used, display control is relatively simple. Two separate voltages are provided for driving or operating the display, and both are related to the counter / reference electrode (see FIG. 3). The first of the voltages V ^ is chosen to generate the background color when a background electrode is connected to it. The second voltage V ″ is chosen such that when a character segment is connected to it, the desired selected character segment color is produced. In this configuration, the background electrode segments and any unselected character electrode segments are connected to power supply V 1 , and all of the character segments that are selected or "ON" are connected to power supply V 2 . The color of the selected character segments, the background, and the unselected character segments can be reversed (exchanged) by reversing the two-pole color reversal switch 356 which changes the connection of the batteries to the appropriate electrodes.
Wenn ein Gegenelektrodenmaterial ausgewählt wird, welches die Erzeugung einer gewünschten Farbe (entweder der Hintergrundfarbe oder der Anzeige "EIN"-Farbe) zur Folge hat, wenn eine Elektrode mit der Gegenelektrode kurzgeschlossen ist, dann kann die entsprechende Spannung V1 oder V2 einfach ein Kurzschluß sein, wodurch die Anzeige nur eine einzige Spannungsquelle zur Steuerung der Farbanzeige benötigt. Wie zuvor erwähnt, werden vorzugsweise die Spannungen V1 und V2 an die entsprechenden Elektroden periodisch auf einer augenblicklichen Basis und nicht kontinuierlich angelegt.Wenn die Anzeigezellen gesonderte Gegen- und Bezugs-Elektroden aufweisen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, so ist eine kompliziertere Steuerschaltung erforderlich, um die richtige Steuerung der Anzeige vorzusehen. Eine der vielen elektrischen Schaltungen, mit der dies erreicht werden kann, ist in Fig. 6 gezeigt. Bei dieser Schaltung wird die Spannung zwischenIf a counter electrode material is selected which results in the creation of a desired color (either the background color or the display "ON" color) when an electrode is shorted to the counter electrode, then the corresponding voltage V 1 or V 2 can simply be on Be short circuit, whereby the display only requires a single voltage source to control the color display. As previously mentioned, the voltages V 1 and V 2 are preferably applied to the respective electrodes periodically on an instantaneous basis rather than continuously. If the display cells have separate counter and reference electrodes, as shown in FIG more complex control circuitry is required to provide proper control of the display. One of the many electrical circuits that can accomplish this is shown in FIG. In this circuit, the voltage is between
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der Bezugselektrode 624 und der Anzeigeelektrode 620 derart gesteuert, daß sie gleich einer an die Eingangsklemme 622 angelegten Steuerspannung ist. Der den Zustand des Diphthalocyanin-elektrochromen Materials steuernde Strom fließt durch die Zelle zwischen der Anzeigeelektrode 620 und der Gegenelektrode 622. Eine zwischen der Bezugselektrode 624 und der Anzeigeelektrode 620 angelegte Spannung wird durch einen Hochimpedanz-Spannungsfolger 670 abgefühlt, der über einen Widerstand 672 mit einer Eingangsklemme 674 eines Operationsverstärkers 676 verbunden ist. Ein Widerstand 678 verbindet die Eingangsklemmen mit der gleichen Eingangsklemme des Verstärkers 676. Ein Leistungsverstärker 680 verstärkt die Ausgangsgröße des Verstärkers 676 und betreibt die Anzeigezelle. Der Leistungsverstärker kann dann weggelassen werden, wenn der Verstärker 676 in der Lage ist, eine hinreichende Ausgangsleistung und Signaldurchlauf zum Betrieb der gesamten Anzeigezelle zu liefern. Der Zustand des elektrochromen Anzeigematerials in diesem Ausführungsbeispiel kann durch Änderung der an die Eingangssteuerklemme 662 angelegten Spannung verändert werden. Diese Zellensteuerschaltung ist besonders für diejenigen Anzeigezellen zweckmäßig, die in der Lage sind, eine Vielzahl von unterschiedlichen Farben infolge des Anlegens von unterschiedlichen Spannungen zu erzeugen. Bei solchen Anzeigezellen kann die Farbe der Anzeige geändert werden durch Änderung der an die Eingangsklemme 662 angelegten Steuerspannung. Wenn es nicht erwünscht ist, die Farbe der "EIN"-Zeichensegmente zu ändern, sondern wenn es vielmehr gewünscht ist zu ändern, welche Zeichensegmente "EIN" sind, so können Schalter vorgesehen sein, um die einzelnen Zeichensegmente vom Ausgang des Verstärkers 680 auf den Ausgang eines ähnlichen Verstärkers oder eine feste Quelle umzuschalten, welche das Potential zur Steuerung der Anzeige-aus-oder Hintergrundfarbe liefert. Bei Mehrfarbenanzeigezellen, wo die Darstellung von mehr als zwei Farben zu einer Zeit gewünscht ist, kann es zweckmäßig sein, eine gesonderte Steuerschaltung für jede Farbe vorzusehen und die Anzeigesegmente mit dem Ausgang der Steuerschaltung zu verbinden, die die gewünschte Farbe induziert.the reference electrode 624 and the display electrode 620 are controlled to be equal to one applied to the input terminal 622 Control voltage is. The state of the diphthalocyanine electrochromic Material controlling current flows through the cell between the display electrode 620 and the counter electrode 622. A voltage applied between the reference electrode 624 and the display electrode 620 is determined by a high-impedance voltage follower 670, which is connected via a resistor 672 to an input terminal 674 of an operational amplifier 676 is. Resistor 678 connects the input terminals to the same input terminal of amplifier 676. A power amplifier 680 amplifies the output of amplifier 676 and operates the display cell. The power amplifier can then be omitted if amplifier 676 is able to provide adequate output power and signal throughput to supply the operation of the entire display cell. The state of the electrochromic display material in this embodiment can be changed by changing the voltage applied to input control terminal 662. This cell control circuit is special useful for those display cells that are able to display a variety of different colors as a result of the Applying different voltages to generate. With such display cells, the color of the display can be changed by changing the control voltage applied to input terminal 662. If not desired, the color of the "ON" character segments to change, but if you rather want to change which character segments are "ON", you can Switches may be provided to switch the individual character segments from the output of amplifier 680 to the output of a similar amplifier or to switch to a fixed source which supplies the potential for controlling the display-off or background color. at Multi-color display cells, where the display of more than two colors at a time is desired, it can be useful to provide a separate control circuit for each color and to connect the display segments to the output of the control circuit, which induces the desired color.
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Eine elektrochrome Anzeigezelle, welche ein leitendes Substrat aus nicht-stöchiometrischem oder dotierten Zinnoxid auf Glas verwendet, ein Produkt der Corning Glass Company, wurde als eine Stiftplatte für die Anzeigezelle verwendet. Die Anzeigezelle wurde in der in Fig. 3 gezeigten Weise aufgebaut, und zwar mit einer Silberbezugselektrode mit einem Film aus Silberchlorid darauf und einem wässrigen Kaliumchloridelektrolyten. Durch Anlegen von Spannungen im Bereich von -1,2 Volt bis 1,0 Volt der Ag/AgCl-Skala an die Anzeigeelektroden wurden Farben in der angegebenen Reihenfolge bei den angegebenen Potentialen erreicht: Lavendel (Blauviolett) -1,2 Volt; Blau -1,0 Volt; Türkis -0,8 Volt; Grün -0,3 Voltj Braun +0,7 Volt und Rot + 1,0 Volt. Somit kann ohne weiteres eine farbliche Unterscheidung der Information durch Steuerung der an die Anzeigeelektroden angelegten Spannung erhalten werden. Die scheinbare Kapazität des Anzeigelements ergab sich mit ungefähr 300 Mikrofarad pro cm . Infolgedessen muß bei diesem Ausführungsbeispiel der Widerstandswert eines elektrischen Leiters zur Anzeigeelektrode bei einer schaltbaren Fläche von 1 cm unterhalb ungefähr 300 0hm gehalten werden, um eine Farbanderungsansprechzeit von weniger als 1OO Millisekunden beizubehalten. Die zum Schalten erforderliche Energie für dieAn electrochromic display cell comprising a conductive substrate of non-stoichiometric or doped tin oxide on glass , a product of the Corning Glass Company, was used as a pin plate for the display cell. The display cell was constructed as shown in Figure 3 with a silver reference electrode having a film of silver chloride thereon and an aqueous potassium chloride electrolyte. By applying voltages in the range from -1.2 volts to 1.0 volts of the Ag / AgCl scale on the display electrodes were in the specified colors Sequence achieved at the indicated potentials: Lavender (blue-violet) -1.2 volts; Blue -1.0 volts; Turquoise -0.8 Volt; Green -0.3 volts, brown +0.7 volts and red + 1.0 volts. Consequently can easily distinguish the information by color by controlling the voltage applied to the display electrodes can be obtained. The apparent capacitance of the display element was found to be approximately 300 microfarads per cm. As a result, must In this exemplary embodiment, the resistance value of an electrical conductor to the display electrode in the case of a switchable one An area of 1 cm below approximately 300 ohms can be maintained for a color change response time of less than 100 milliseconds to maintain. The energy required for switching for the
Anzeige von Grün auf Rot ist ungefähr 0,5 mJ/cm aktiver geschalteter Fläche. Diese Anzeigezelle wurde über einen Betriebsbereich von 5° bis 65°C hinweg erfolgreich betrieben, und zwar ohne sichtbare Änderung der Betriebseigenschaften . Es wird erwartet, daß die Betriebstemperatur der Zelle nur durch den Gefrierpunkt des Elektrolyten bei abnehmender Temperatur begrenzt ist, und durch einen übermäßigen Dampfdruck bei sich erhöhender Temperatur.The display from green to red is approximately 0.5 mJ / cm more active Area. This display cell has been operated successfully over an operating range of 5 ° to 65 ° C with no visible ones Change in operational characteristics. It is expected that the operating temperature of the cell will only be limited by the freezing point of the Electrolyte is limited with decreasing temperature, and by excessive vapor pressure with increasing temperature.
Die Verwendung einer Gegenelektrode, wie beispielsweise Blei, ist zweckmäßig, weil sie mit einer schnellen reversiblen faradischen (Elektronenübertragungs-) Reaktion arbeitet. Aus diesem Grund kann sie elektrisch vielmals zyklisch betätigt werden, wie bei einer wiederaufladbaren Batterie, ohne übermäßige Verschlechterung zu erleiden. Eine faradische Gegenelektrode kann auch alsThe use of a counter electrode, such as lead, is expedient because it has a fast reversible faradic (Electron transfer) reaction is working. For this reason, it can be cycled electrically many times, such as with a rechargeable battery, without undue deterioration to suffer. A faradic counter electrode can also be used as a
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eine Bezugselektrode, wie zuvor erwähnt, dienen. Eine andere Art von Gegenelektrode, die mit einem kapazitiven und nicht einem faradischen Mechanismus arbeitet, ist für Anzeigezellen geeignet, die mittels einer gesonderten Bezugselektrode gesteuert werden. Ein Beispiel einer kapazitiven Elektrode ist eine poröse Kohlenstoffplatte, wie beispielsweise die als Elektroden in Brennstoffzellen verwendeten Platten. Eine poröse Kohlenstoffelektrode kann ausgebildet sein, um beträchtliche Stromdichten zu führen, und zwar ohne eine signifikante Änderung des Potentials, weil das wahre Oberflächengebiet der Elektrode um viele Größenordnungen größer ist als die scheinbare (projizierte) Fläche, und zwar infolge der hohen Porosität des Materials. Die kapazitive Elektrode hat den Vorteil, daß sie kein faradisches Reaktionsprodukt in den Elektrolyten einzuführen hat. a reference electrode, as previously mentioned, serve. Another type of counter electrode that uses a capacitive rather than one Faradic mechanism works, is suitable for display cells that are controlled by means of a separate reference electrode will. An example of a capacitive electrode is a porous carbon plate, such as those used as electrodes in FIG Fuel cells used plates. A porous carbon electrode can be designed to carry considerable current densities without a significant change in potential, because the true surface area of the electrode is many orders of magnitude is larger than the apparent (projected) area due to the high porosity of the material. The capacitive The electrode has the advantage that it does not have to introduce a faradic reaction product into the electrolyte.
Bei einigen Anzeigezellengebilden, wie beispielsweise denjenigen mit segmentierten alphanumerischen Zeichen, werden die elektrischen Leiter 40 zu den Zeichensegmenten innerhalb des Blicks des Betrachters angeordnet sein. In solchen Fällen sollten die Leiter 40 aus hochleitendem Material hergestellt sein, und sie sollten eine Minimalbreite konsistent mit der für die Anzeige erforderlichen Ansprechzeit aufweisen. Die Leiter 40 sollten elektrisch von der Elektrolytlösung isoliert sein, und auch von dem elektrochromen Film in der unmittelbaren Nachbarschaft der Leiter. Die kleine Breite dieser Leiter und ihre elektrische Isolierung von dem Film ergibt eine minimale Sichtbarkeit der Leiter. Bei einer bevorzugten Konstruktion sind die isolierten Leiter 40 unter dem leitenden Substrat angeordnet, das die Hintergrundelektrodensegmente bildet. Diese Leiter verschwinden dann praktisch außer Sicht, wenn der elektrochrome Film auf der Oberseite des Hintergrundelektrodensegments abgeschieden ist.In some display cell structures, such as those with segmented alphanumeric characters, the electrical Conductor 40 to the character segments may be positioned within the viewer's gaze. In such cases the ladder should 40 should be made of highly conductive material and should have a minimum width consistent with that required for the display Have response time. The conductors 40 should be electrically isolated from the electrolyte solution, and also from the electrochromic Film in the immediate vicinity of the ladder. The small width of these conductors and their electrical isolation from the film results in minimal visibility of the ladder. In a preferred construction, the insulated conductors 40 are below the conductive one Arranged substrate that forms the background electrode segments. These ladders then practically disappear from sight, when the electrochromic film is on top of the background electrode segment is deposited.
Obwohl die Anzeigezellen anhand von transparenten Anzeigeelektro-^ den und transparenten zu diesen führenden Leitern behandelt wurden, so ist doch darauf hinzuweisen, daß transparente Anzeigeelektroden in der Anzeigezellenform 410 der Fig. 4 nicht wesentlich sind, wenn das Betrachtungslicht nicht durch die Anzeigeelektroden laufen muß, um die zu betrachtende AnzeigeinformationAlthough the display cells are based on transparent display electrical ^ the and transparent to these leading conductors have been treated, it should be noted that transparent display electrodes in the display cell shape 410 of Fig. 4 are not essential when the viewing light is not through the display electrodes must run to view the display information
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anzuzeigen. Ferner sind auch dort transparente Anzeioelektroden nicht absolut erforderlich, wenn das Betrachtungslicht durch die Elektroden laufen muß, solange nur die Anzeigelektroden hinreichend lichtdurchlässig sind, daß die durch die Anzeigezelle angezeigte Information ohne weiteres verständlich ist. Ferner kann anstelle der als Elektrolyt erwähnten wässrigen Kaliumchloridlösung auch irgendein anderer kompatibler Elektrolyt verwendet werden. Zu diesen Elektrolyten gehört Na3SO4 und NaClO.. Eine Blei-, Bleisulphat-Bezugselektrode kann zusammen mit einem Natriumsulphatelektrolyten verwendet werden.to display. Furthermore, there, too, transparent display electrodes are not absolutely necessary if the viewing light has to pass through the electrodes, as long as the display electrodes are sufficiently transparent for the information displayed by the display cell to be readily understandable. Further, any other compatible electrolyte may be used in place of the aqueous potassium chloride solution mentioned as the electrolyte. These electrolytes include Na 3 SO 4 and NaClO .. A lead, lead sulphate reference electrode can be used together with a sodium sulphate electrolyte.
Zusammenfassend sieht die Erfindung somit eine elektrochemische Anzeigevorrichtung vor, welche einen Metall-Diphthalocyaninkomplex als elektrochromes Material verwendet. Dabei kann die Informationsumschaltung in weniger als1OO Millisekunden erfolgen. Die Anzeigevorrichtung besitzt die Möglichkeiten der Mehrfarbenanzeige und der Farbumkehr.In summary, the invention thus provides an electrochemical display device which contains a metal-diphthalocyanine complex used as an electrochromic material. The information can be switched in less than 100 milliseconds. The display device has the capabilities of multicolor display and color reversal.
- Patentansprüche -- patent claims -
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