DE3238860C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochrome Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine elektrochrome Anzeigevorrichtung mit dem Aufbau gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus "Electronics", 11. Aug. 1981, Seiten 65 und 66, bekannt. Der segmentierte Aufbau beider EC-Materialschichten läßt sich aus allgemeinen Angaben in der genannten Entgegenhaltung erschließen, jedoch ist der genaue Aufbau der segmentierten Anzeigevorrichtung nicht dargestellt. Auch fehlt eine Angabe über das Herstellverfahren.

Bei elektrochromen Anzeigevorrichtungen mit einer festen Elektrolytschicht bemüht man sich, die beiden EC-Materialschichten und die dazwischenliegende feste Elektrolytschicht möglichst gut passend zueinander auszubilden. Das Herstellen dieser drei Schichten wie auch der Isolierschicht erfolgte bisher in separaten Herstellschritten und unter Verwendung individueller Masken durch Auftragen und anschließendes gebietsweises Wegätzen von Material. Durch die Verwendung der verschiedenen Masken war es sehr schwierig, die verschiedenen Schichten genau aufeinander auszurichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochrome Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit sehr genau aufeinander ausgerichteten Schichten ausgebildet ist.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die zwei elektrochromen Schichten und die feste Elektrolytschicht an den jeweiligen Segmenträndern der Isolierschicht überlappungs- und abstandsfrei anliegen. Dadurch sind die drei Schichten exakt zueinander ausgerichtet in den von der Isolierschicht freigelassenen Segmenten angeordnet. Das Herstellen erfolgt z. B. dadurch, daß entweder zunächst die Isolierschicht mit ausgesparten Segmenten hergestellt wird, dann die drei elektrochrom wirksamen Schichten aufgebracht werden und schließlich die drei Schichten oberhalb der Isolierschicht zusammen mit dort noch vorhandenem Resistmaterial ausgewaschen werden, oder daß umgekehrt zunächst die drei elektrochrom wirksamen Schichten mit Segmenten hergestellt werden und dann die Isolierschicht aufgebracht und selektiv oberhalb der drei Schichten wieder entfernt wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 7 aufeinanderfolgenden Produktionsschritten bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen ECD-Vorrichtung entsprechende Querschnittsdarstellungen.

Die ECD-Vorrichtung (Elektrochrome Anzeigevorrichtung) enthält zwischen einer ersten und zweiten EC-Materialschicht eine feste Elektrolytschicht und in den nicht von diesen drei Schichten ausgefüllten Bereichen eine Isolierschicht. Von den als Anzeigeelektrode bzw. Gegenelektrode ausgenutzten EC-Materialschichten sind vorzugsweise die erste EC-Schicht aus einem Oxidations-Farbmaterial und die zweite EC-Schicht aus einem Reduktions-Farbmaterial gebildet.

Abhängig davon, ob eine feste oder eine flüssige Elektrolytschicht für die Bereitstellung der für die elektrochrome Reaktion erforderlichen Ionen vorhanden ist, wird von einem durchweg festen bzw. einem fest/flüssigen EC-Materialtyp gesprochen.

Die im vorliegenden Fall verwendete feste Elektrolytschicht zur Lieferung der Ionen für die elektrochrome Reaktion kann auch als dielektrische Dünnschicht ausgebildet sein.

Bei den üblichen EC-Materialien ist zwischen einfarbigen (Transparent-Färbung) und mehrfarbigen Typen zu unterscheiden; und bei den einfarbigen Typen kommen einerseits sich bei Reduktion und andererseits sich bei Oxidation färbende Materialien zur Anwendung. Es werden beispielsweise verwendet:

WO₃ - ein anorganisches Material für einfarbige Typen, das sich durch Reduktion färbt und sowohl für durchweg feste als auch für fest/flüssige Zellentypen geeignet ist;
IrO₂ - ein anorganisches Material für einfarbige Typen, das sich durch Oxidation färbt und sowohl für durchweg feste als auch für fest/flüssige Zellentypen geeignet ist;
- ein organisches Material für einfarbige Typen, das sich durch Reduktion färbt und als Ausfällmittel zur Bildung eines unlöslichen Farbniederschlags auf einer Kathode durch Reduktion einer farblosen Flüssigkeit bei einer elektrochemischen Reaktion verwendet wird.

Bei den ECD-Anzeigevorrichtungen ist ferner zwischen Positiv- und Negativ-Anzeigetypen sowie zwischen transparenten und reflektierenden Anzeigezellentypen zu unterscheiden. Bei den reflektierenden Anzeigezellen wird jeweils eine transparente Elektrode mit einer reflektierenden Metallelektrode oder mit einer Hintergrundschicht auf der Zelleninnenseite kombiniert.

Die Resist-Schicht wird als Abhebeschicht zur Konturengestaltung der aus den beiden EC-Materialschichten mit dazwischenliegender fester Elektrolytschicht gebildeten Anzeigesegment- oder Farbschichten ausgenutzt. Im Verfahrensverlauf wird der Bereich der Resist-Schicht, der mit Farbschichten (oder alternativ mit Isolierschicht) überzogen war, mit dem Überzug wieder entfernt.

Die beschriebenen Herstellverfahren machen es möglich, daß die Ränder der Farbschichten präzise, überlappungs- und abstandsfrei an den zugeordneten Rändern der Isolierschicht anliegen, weil unter Ausnutzung derselben und einzigen Resist-Schicht beispielsweise nacheinander die zwei EC-Materialschichten mit der dazwischenliegenden festen Elektrolytschicht aufgetragen werden, so daß sie alle dieselben genauen Randkonturen erhalten wie die Isolierschicht.

Nachstehend werden in Verbindung mit Fig. 1 bis 7 sieben Schritte A bis G eines Verfahrens zum Herstellen einer ECD-Vorrichtung erläutert.

In dem ersten Schritt A (Fig. 1) wird auf ein z. B. aus einem Polymer bestehendes Substrat 1 eine erste Elektrode 2 in Form eines leitenden Films wie beispielsweise ITO-Films mit In₂O₃ oder NESA-Films mit SnO₂ als Hauptbestandteil aufgebracht und entweder durch Naßätzen (ITO-Film) oder durch eine Abhebemethode (NESA-Film) formgestaltet.

Beim zweiten Schritt B (Fig. 2) wird durch chemisches Aufdampfen (CVD-Methode), Spritzen, galvanische Ionenübertragung oder thermische Zersetzung die ganze Oberfläche der ersten Elektrode 2 und des Substrats 1 mit einer Isolierschicht 3 aus z. B. SiO₂ oder Si₃N₄ überzogen.

Im folgenden Schritt C (Fig. 3) werden bestimmte Bereiche der Isolierschicht 3, wo diese zur Bildung von Anschlüssen u. dgl. erhalten bleiben soll, mit einem z. B. mittels Siebdruck mit sehr genauen Segment-Konturen aufgetragenen und vorzugsweise anorganischen Resist 4 abgedeckt.

Das hier benutzte Resist-Material ist im Verarbeitungszustand eine Paste, die einen aus anorganischem Pulvermaterial wie Kohle-Metallpulver od. dgl. bestehenden Füllstoff, Lösungsmittel und Harzmaterialien enthält und so beschaffen ist, daß sie bei Erhitzung über etwa 300°C nicht karbonisiert, so daß nur der Füllstoff übrigbleibt, und die mittels Wasser, verdünnter Säure od. dgl. wieder entfernt werden kann. Vorzugsweise wird ein anorganisches Resist mit BaCO₃ und CaCO₃ als Hauptbestandteilen verwendet.

Das Resist 4 wird zuerst etwa eine Stunde lang bei etwa 150°C vorgebrannt und danach zwecks Beseitigung von Gaseinschlüssen, die den späteren Verfahrensschritt E (Auftragen der EC-Materialschichten) ungünstig beeinflussen könnten, ca. 1,5 Stunden lang bei etwa 350°C gebrannt.

Organische Resistmaterialien sind hier ungeeignet, weil sie hauptsächlich aus Harzmaterial bestehen, deshalb wenig Wärme vertragen, beim Brennen karbonisieren und dann nicht mehr entfernt werden können. Ferner würde aus einem organischen Resist beim Auftragen der EC-Materialien Gas austreten und die Eigenschaften der ECD-Zelle ungünstig beeinflussen.

In einem Schritt D (Fig. 4) wird trocken unter Anwendung des Ätzgases CF₄ der nicht durch das Resist 4 abgedeckte Teilbereich der Isolierschicht 3 entfernt und dabei ein entsprechender Bereich der ersten Elektrode 2 freilegt. Das Ätzgas CF₄ beseitigt nur die SiO₂-Isolierschicht 3 und greift das Material der ersten Elektrode 2 nicht an.

In dem nächsten Schritt E (Fig. 5) wird mittels einer Maske der Anschlußelektrodenbereich abgedeckt, und danach werden durch Vakuum-Aufdampfen, Spritzen, Ionenablagerung (galvanisch) od. dgl. die erste EC-Materialschicht 5, die feste Elektrolytschicht 6 und die zweite EC-Materialschicht 7 nacheinander und übereinander in dem von der Maske ausgesparten Bereich aufgebracht. Von den EC-Materialschichten 5 und 7 besteht jeweils die eine aus einem Reduktions-Farbmaterial wie WO₃ oder MoO₃ und die andere aus Oxidations-Farbmaterial wie NiO oder IrO₂. Die für die Bereitstellung der für die elektrochrome Reaktion notwendigen Ionen erforderliche feste Elektrolytschicht 6 besteht aus einem den reinen festen Elektrolyt Li₃N od. dgl. und einem aufgedampften porösen dielektrischen Dünnfilm aus SiO₂, CaF₂, MgF₂ od. dgl., welcher aus absorbierter Feuchtigkeit erzeugte H⁺ und OH^--Ionen abgibt, die für das Erzeugen des elektrochromen Effekts erforderlich sind.

Die Schichten 5, 6 und 7 sind durch die Resist-Abschnitte 4 begrenzt und in Segmente unterteilt.

In dem nächsten Schritt F (Fig. 6) werden durch Entfernen des Resists 4 mittels verdünnter Salzsäure die gewünschten und jeweils aus den EC-Materialschichten 5 und 7 mit der dazwischenliegenden Elektrolytschicht 6 bestehenden Segmente gebildet.

Im letzten Schritt G (Fig. 7) wird die Oberfläche des Zwischenfabrikats aus Fig. 6 mit einer in Kontakt mit der zweiten EC- Materialschicht 7 verbleibenden zweiten Elektrode 8 beschichtet, und damit ist die ECD-Zelle fertig. Alle aus den Schichten 5, 6 und 7 gebildeten Segmente darin sind durch dazwischenliegende Abschnitte der Isolierschicht 3 präzise begrenzt und voneinander isoliert. Deshalb wird für die zweite Elektrode 8, die noch durch eine darübergelegte Harzschicht oder eine darauf befestigte Schutzplatte geschützt sein kann, keine besondere detaillierte Formgestaltung benötigt.

In der fertigen Zelle sind auch alle einzelnen Elektrolytschichten 6 durch die Isolierschicht 3 voneinander isoliert.

Die Verwendung einer gemeinsamen durchgehenden festen Elektrolytschicht zwischen den EC-Materialschichten 5 und 7 benachbarter Segmente hätte den Nachteil, daß eine auf Grund von Farbtiefe-Unterschieden zwischen benachbarten Schichten 5 oder 7 erzeugte EMK einen Stromfluß durch die gemeinsame Elektrolytschicht verursachen und zur Färbung von zu entfärbenden Schichten führen würde. Eine solche Farb-Streumöglichkeit wird durch die erfindungsgemäße Unterteilung in durch die Isolierschicht 3 voneinander isolierte Abschnitte der Elektrolytschicht 6 grundsätzlich ausgeschlossen.

Bei einer transparenten ECD-Ausführung sind das Substrat 1 und beide Elektroden 2 und 8 transparent ausgebildet, so daß das vorhandene Anzeigemuster von beiden Seiten der ECD-Zelle betrachtet werden kann.

Bei einer reflektierenden ECD-Ausführung wird ein durch Beimischen eines entsprechenden Farbstoffs zu dem Glas- oder Keramikmaterial weiß oder blaßfarben eingefärbtes Substrat 1 benutzt, und außerdem besteht eine der Elektroden 2, 8 aus Metall. Bei nicht-segmentierten Anzeigemustern können das Substrat 1 und die erste Elektrode 2 durch eine Metallplatte ersetzt werden. Bei reflektierenden ECD-Ausführungen sind der Anzeigeabschnitt und der Hintergrund zwecks Erzielung einer guten Lesbarkeit möglichst eng benachbart.

Als Abwandlung zu dem vorstehend erläuterten Verfahrensablauf, bei dem erst die Isolierschicht 3 durch Trockenätzung entfernt oder gestaltet wird, kann auch so vorgegangen werden, daß zuerst die Schichten 5, 6 und 7 aufgetragen und durch Trockenätzen geformt und erst danach die Isolierschicht 3 aufgebracht und deren überflüssige Abschnitte durch die Abhebemethode beseitigt werden. In diesem Fall wird die Resistschicht 4 oberhalb der zweiten EC-Materialschicht 7 aufgetragen.

Bei dem zuvor beschriebenen Herstellverfahren werden die erste EC-Materialschicht 5, die feste Elektrolytschicht 6, die zweite EC-Materialschicht 7 und die Isolierschicht 3 mittels einer einzigen Resistschicht 4 geformt und mit präzise verlaufenden Konturen versehen. Dabei werden als Beispiel vorzugsweise folgende Schichtdicken vorgeschlagen:

Claims (3)

1. Elektrochrome Anzeigevorrichtung mit

• - einem Substrat (1),
• - einer ersten Elektrodenschicht (2) auf dem Substrat zum Kontaktieren
  einer ersten segmentierten EC-(elektrochromen)Materialschicht (5),
• - einer festen Elektrolytschicht (6),
• - einer zweiten segmentierten EC-Materialschicht (7),
• - einer zweiten Elektrodenschicht (8) zum Kontaktieren der zweiten EC-Materialschicht, und
• - einer Isolierschicht (3), die die Segmente für die erste EC-Materialschicht freiläßt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die zwei EC-Materialschichten (5 und 7) mit der dazwischenliegenden Elektrolytschicht (6) an den jeweiligen Segmenträndern der Isolierschicht (3) überlappungs- und abstandsfrei anliegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden EC-Materialschichten (5 oder 7) aus einem sich durch Oxidation verfärbenden und die andere aus einem sich durch Reduktion verfärbenden elektrochromen Material besteht.