DE102012110663A1

DE102012110663A1 - Electrofluidic display element, has pixel chamber which is fluidically connected with reservoir volume, where width of reservoir volume is slightly greater than or equal to height of pixel chamber

Info

Publication number: DE102012110663A1
Application number: DE201210110663
Authority: DE
Inventors: Markus Rawert; Andriy Bitman; Dieter Jerosch; Oliver Müller-Marc
Original assignee: Advanced Display Technology AG
Current assignee: Advanced Display Technology AG
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-11-08
Also published as: DE102012110663B4

Abstract

The electrofluidic display element has a pixel chamber (1) which is fluidically connected with a reservoir volume (2). An electrically conductive or polar liquid (3) is movable to and fro between the pixel chamber and the reservoir volume. The pixel camera has a height and a pixel chamber width (B) and the reservoir volume has a reservoir width (D) and a length. The width of the reservoir volume is slightly greater than or equal to the height of the pixel chamber. The length of the reservoir volume is greater or equal to the width of the pixel chamber.

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidisches, insbesondere ein elektrofluidisches Anzeigeelement, mit mindestens einer Pixelkammer, die mit mindestens einem Reservoirvolumen fluidisch verbunden ist, wobei eine elektrisch leitende und/polare Flüssigkeit zwischen der Pixelkammer und dem Reservoirvolumen hin und her bewegbar ist, und wobei die Pixelkammer eine Höhe und eine Pixelkammerbreite, und das Reservoirvolumen mindestens eine Reservoirbreite und eine Länge aufweist. Die Breite des Reservoirvolumens kann konstant sein, sie kann jedoch auch über die Länge variieren. Alternative verjüngt sich das Reservoirvolumen konisch über die Länge.The invention relates to a fluidic, in particular an electro-fluidic display element, having at least one pixel chamber, which is fluidically connected to at least one reservoir volume, wherein an electrically conductive and / polar liquid between the pixel chamber and the reservoir volume is movable back and forth, and wherein the pixel chamber a Height and a pixel chamber width, and the reservoir volume has at least one reservoir width and a length. The width of the reservoir volume may be constant, but it may vary over the length. Alternatively, the reservoir volume tapers conically over the length.

Aus dem Stand der Technik sind Anzeigeelemente bekannt, die Reservoirvolumen mit unterschiedlichsten Geometrien aufweisen, und bei denen die Reservoirvolumen auf unterschiedlichste Weise in Bezug auf die Pixelkammer angeordnet sind. So sind beispielsweise Anzeigeelemente mit einem oder mehreren Reservoirvolumen im sichtbaren Bereich des Anzeigeelements bekannt, oder Anzeigeelemente mit einem oder mehreren Reservoirvolumen in einer zusätzlichen Ebene, die beispielsweise unterhalb der Pixelkammerebene liegen kann. Bei der Auswahl der Reservoirvolumengeometrie in der Ebene der Pixelkammer wird stets versucht, die dafür erforderliche Fläche aus optischen Gründen so klein wie möglich zu halten. In den meisten Fällen ist das Reservoirvolumen von einem zylindrischen Topf gebildet, welcher über seine offene Seite in die Pixelkammer mündet.Display elements are known from the prior art, which have reservoir volumes with very different geometries, and in which the reservoir volumes are arranged in different ways with respect to the pixel chamber. Thus, for example, display elements with one or more reservoir volumes in the visible region of the display element are known, or display elements with one or more reservoir volumes in an additional plane, which can be below the pixel chamber plane, for example. In the selection of the reservoir volume geometry in the plane of the pixel chamber is always trying to keep the space required for optical reasons as small as possible. In most cases, the reservoir volume is formed by a cylindrical pot which opens into the pixel chamber via its open side.

Gattungsgemäße Anzeigeelemente sind aus der WO 2009/036272 A1 und aus der WO 2011/120494 A1 bekannt. Bei den bekannten Anzeigeelementen ist das Reservoirvolumen in der Pixelebene angeordnet und damit vom Betrachter permanent sichtbar. Das Reservoirvolumen ist derart dimensioniert, dass die elektrisch leitende und/oder polare Flüssigkeit ein Volumen aufweist, das sowohl dem Reservoirvolumen als auch dem Volumen der Pixelkammer entspricht. Das Flüssigkeitsvolumen kann beispielsweise unter Zuhilfenahme des Elektrowetting-Effektes zwischen der Pixelkammer und dem Reservoirvolumen hin und her bewegt werden, wozu die Pixelkammer über eine wahlweise mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbare Ansteuerelektrode mit einem elektrischen Feld durchsetzt werden kann.Generic display elements are from the WO 2009/036272 A1 and from the WO 2011/120494 A1 known. In the known display elements, the reservoir volume is arranged in the pixel plane and thus permanently visible to the viewer. The reservoir volume is dimensioned such that the electrically conductive and / or polar liquid has a volume that corresponds to both the reservoir volume and the volume of the pixel chamber. The liquid volume can, for example, be moved back and forth between the pixel chamber and the reservoir volume with the aid of the electrowetting effect, for which purpose the pixel chamber can be penetrated by an electric field via an activation electrode which can be acted upon optionally by an electrical voltage.

Bei den bekannten Anzeigeelementen ist die Breite des Reservoirvolumens (beispielsweise der Durchmesser eines zylindertopfförmigen Reservoirs) viel größer als die Höhe der Pixelkammer, um zu gewährleisten, dass die Flüssigkeit im spannungslosen Zustand der Ansteuerelektrode aufgrund des Young-Laplace-Druckes, welcher aufgrund der vorgenannten Randbedingungen im Reservoirvolumen wesentlich geringer als in der Pixelkammer ist, im Reservoirvolumen gehalten wird. Das Verhältnis zwischen der Breite des Reservoirvolumens und der Höhe der Pixelkammer ist gerade ein Maß für die Energie, welche dafür benötigt wird, um die in dem Reservoirvolumen im spannungslosen Zustand der Ansteuerelektrode vorgehaltene Flüssigkeit entgegen dem Young-Laplace-Druck in die Pixelkammer zu bewegen. Je größer der Radius des Reservoirvolumens ist, desto größer ist die für die Bewegung notwendige und über die Ansteuerelektrode bereitzustellende Energie.In the known display elements, the width of the reservoir volume (for example, the diameter of a cylindrical pot-shaped reservoir) is much greater than the height of the pixel chamber to ensure that the liquid in the de-energized state of the drive electrode due to the Young-Laplace pressure, due to the aforementioned boundary conditions is significantly lower in the reservoir volume than in the pixel chamber, is held in the reservoir volume. The ratio between the width of the reservoir volume and the height of the pixel chamber is just a measure of the energy needed to move the liquid held in the reservoir volume in the de-energized state of the drive electrode against the Young-Laplace pressure into the pixel chamber. The larger the radius of the reservoir volume, the greater is the energy required for the movement and to be provided via the drive electrode.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Anzeigeelement derart weiter zu entwickeln, dass es einerseits die sichere Rückhaltung der elektrisch leitenden und/oder polaren Flüssigkeit in dem Reservoirvolumen ermöglicht, wenn sich eine Ansteuerelektrode des Anzeigeelements im spannungslosen Zustand befindet, und andererseits die für die Bewegung der Flüssigkeit aus dem Reservoirvolumen in die Pixelkammer hinein aufzuwendende Energie möglichst gering ist.It is therefore an object of the invention to further develop a generic display element such that on the one hand enables the safe retention of the electrically conductive and / or polar liquid in the reservoir volume when a drive electrode of the display element is in a de-energized state, and on the other hand for the energy to be expended from the reservoir volume into the pixel chamber is as low as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Anzeigeelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 9 betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.This object is achieved by a display element with the features of claim 1 or claim 10. The dependent claims 2 to 9 each relate to advantageous embodiments of the invention.

Das erfindungsgemäße Anzeigeelement zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Breite des Reservoirvolumens geringfügig größer oder gleich der Höhe der Pixelkammer ist. Vorzugsweise ist die Länge des Reservoirvolumens größer oder gleich der Breite der Pixelkammer. Bei auf diese Weise dimensionierter Pixelkammer beziehungsweise Reservoirvolumen weist die Flüssigkeit stets annähernd dieselbe Energie auf, unabhängig davon, ob sie sich in dem Reservoirvolumen oder in der Pixelkammer befindet. Damit wird die Energie, die für die Bewegung der Flüssigkeit aus dem Reservoirvolumen in das Pixelvolumen benötigt wird, auf ein Minimum reduziert, und letztlich die Schaltdauer deutlich verkürzt. Derselbe Effekt kann auch dadurch erreicht werden, wenn für Reservoirvolumina, die eine gewisse Mindesthöhe aufweisen, die Länge des Reservoirvolumens geringfügig kürzer als die Pixellänge ist.The display element according to the invention is characterized in that the at least one width of the reservoir volume is slightly greater than or equal to the height of the pixel chamber. Preferably, the length of the reservoir volume is greater than or equal to the width of the pixel chamber. When dimensioned in this way pixel chamber or reservoir volume, the liquid always has approximately the same energy, regardless of whether it is in the reservoir volume or in the pixel chamber. This minimizes the energy required to move the fluid from the reservoir volume to the pixel volume and ultimately shortens the switching time significantly. The same effect can also be achieved if, for reservoir volumes having a certain minimum height, the length of the reservoir volume is slightly shorter than the pixel length.

Wenn bei der vorliegenden Anmeldung angegeben ist, dass die Breite des Reservoirvolumens „geringfügig größer” als die Höhe der Pixelkammer ist, ist damit gemeint, dass die mindestens eine Breite des Reservoirvolumens nicht mehr als 50%, vorzugsweise nicht mehr als 25% und besonders bevorzugt nicht mehr als 10% größer als die Höhe der Pixelkammer ist.When it is stated in the present application that the width of the reservoir volume is "slightly larger" than the height of the pixel chamber, it is meant that the at least one width of the reservoir volume is not more than 50%, preferably not more than 25% and more preferably not more than 10% larger than the height of the pixel chamber.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Reservoirvolumen kanalförmig ausgebildet, wobei die Länge des Reservoirvolumens mindestens dem fünffachen, vorzugsweise mindestens dem zehnfachen und besonders bevorzugt mindestens dem zwanzigfachen der mindestens einen Breite des Reservoirvolumens entspricht. Die Länge des Reservoirvolumens soll sich erfindungsgemäß parallel zur Pixelebene erstrecken, so dass das jeweilige Reservoirvolumen entlang einer seiner Längsseiten in die Pixelkammer mündet.In one embodiment of the invention, this is at least one reservoir volume Channel-shaped, wherein the length of the reservoir volume corresponds to at least five times, preferably at least ten times and more preferably at least twenty times the at least one width of the reservoir volume. According to the invention, the length of the reservoir volume should extend parallel to the pixel plane so that the respective reservoir volume opens along one of its longitudinal sides into the pixel chamber.

Bei einer anderen Ausführungsform weist das Anzeigeelement mindestens zwei benachbarte Pixelkammern aufweist, wobei mindestens ein mit mindestens einem der Pixelkammern fluidisch verbundenes Reservoirvolumen als Trennkanal zwischen den benachbarten Pixelkammern ausgebildet ist, so dass die benachbarten Pixelkammern mindestens und vorzugsweise genau um die Breite des Reservoirvolumens voneinander beabstandet sind.In another embodiment, the display element has at least two adjacent pixel chambers, wherein at least one reservoir volume fluidly connected to at least one of the pixel chambers is formed as a separation channel between the adjacent pixel chambers, so that the adjacent pixel chambers are at least and preferably exactly spaced apart by the width of the reservoir volume ,

Für die möglichst einfache Graustufendarstellung ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass mindestens eine Pixelkammer mit mindestens zwei fluidisch voneinander getrennten oder fluidisch miteinander verbundenen Reservoirvolumina mit unterschiedlicher Breite fluidisch verbunden ist. Vorzugsweise können dabei die Reservoirvolumina als lineare oder als nicht-lineare Kanäle mit derselben Länge ausgeführt sein.For the simplest possible representation of gray scale, it is provided in one embodiment of the invention that at least one pixel chamber is fluidically connected to at least two reservoir volumes with different widths that are fluidically separated from one another or are fluidly connected to one another. Preferably, the reservoir volumes can be designed as linear or as non-linear channels of the same length.

Durch die unterschiedlichen Breiten der Reservoirvolumens wird erreicht, dass sich die jeweilige Flüssigkeit in den Reservoirvolumina auf unterschiedlichen Energieniveaus befindet, so dass unterschiedliche Energien benötigt werden, um die jeweilige Flüssigkeit aus ihrem jeweiligen Reservoirvolumen in die Pixelkammer zu bewegen. Dies hat zur Folge, dass bei elektrofluidischen Anzeigeelementen durch entsprechende Spannungsbeaufschlagung der Ansteuerelektrode die Flüssigkeiten selektiv aus einem oder aus mehreren Reservoirvolumina in die Pixelkammer bewegt werden können. Die Einzelheiten dieser Ausführungsform sind weiter unten im Detail erläutert.Due to the different widths of the reservoir volume is achieved that the respective liquid is in the reservoir volumes at different energy levels, so that different energies are needed to move the respective liquid from its respective reservoir volume in the pixel chamber. As a result, in the case of electrofluidic display elements, the fluids can be selectively moved from one or more reservoir volumes into the pixel chamber by appropriate application of voltage to the drive electrode. The details of this embodiment are explained in detail below.

Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Anzeigeelements, bei denen mindestens eine Pixelkammer mit mindestens zwei fluidisch miteinander verbundenen Reservoirvolumina fluidisch verbunden ist, können die Reservoirvolumina auf unterschiedlichste Weise zueinander angeordnet sein. So ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass sich die Reservoirvolumina in einem Punkt kreuzen. Dies können beispielsweise zwei kanalförmige Reservoirvolumina sein, welche sich im Wesentlichen rechtwinklig kreuzen. Alternativ können jedoch auch mindestens drei Reservoirvolumina vorgesehen sein, die sich in einem Punkt kreuzen, wobei jeweils zwei kanalförmige Reservoirvolumina senkrecht aufeinander stehen. Weist die Pixelkammer eine im Wesentlichen rechteckige, beispielsweise quadratische, Grundfläche auf, kann sich beispielsweise jeweils ein Reservoirvolumen zwischen diagonal gegenüberliegenden Eckpunkten der Pixelkammer erstrecken. Wahlweise kann sich auch jeweils mindestens ein Reservoirvolumen zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden der rechteckigen Pixelkammer und vorzugsweise senkrecht zu diesen erstrecken. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich eine Mehrzahl Reservoirvolumina derselben oder unterschiedlicher Länge zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden einer rechteckigen Pixelkammer, wobei die Reservoirvolumina parallel voneinander beabstandet sind.In embodiments of the display element according to the invention, in which at least one pixel chamber is fluidically connected to at least two fluidically interconnected reservoir volumes, the reservoir volumes can be arranged in different ways to each other. Thus, in one embodiment of the invention, it is provided that the reservoir volumes intersect at a point. These may be, for example, two channel-shaped reservoir volumes which intersect at substantially right angles. Alternatively, however, at least three reservoir volumes may be provided, which intersect at one point, wherein two channel-shaped reservoir volumes are perpendicular to each other. If the pixel chamber has a substantially rectangular, for example square, base area, a reservoir volume, for example, can extend in each case between diagonally opposite corner points of the pixel chamber. Optionally, in each case at least one reservoir volume between opposite side walls of the rectangular pixel chamber and preferably extend perpendicular to this. In one embodiment, a plurality of reservoir volumes of the same or different lengths extend between opposite sidewalls of a rectangular pixel chamber, the reservoir volumes being spaced apart in parallel.

Bei einer anderen Ausführungsform ist wiederum mindestens eine Pixekammer mit mindestens zwei fluidisch voneinander getrennten oder fluidisch miteinander verbundenen Reservoirvolumina fluidisch verbunden, wobei die Reservoirvolumina mäanderförmig oder zick-zack-förmig aneinander gereiht sind.In another embodiment, in turn, at least one pixel chamber is in fluid communication with at least two fluidically separated or fluidly interconnected reservoir volumes, wherein the reservoir volumes are arranged in a meandering or zigzag pattern.

Die erfindungsgemäßen Anzeigeelemente sollen jedoch nicht auf solche mit kanalförmigen Reservoirvolumina beschränkt sein. Vielmehr ist auch eine Ausführungsform vorgesehen, bei welcher mindestens eine Pixelkammer mit mindestens zwei zylindrischen, fluidisch voneinander getrennten Reservoirvolumina fluidisch verbunden ist, wobei die mindestens eine Reservoirbreite einem Durchmesser der Reservoirvolumina entspricht und wobei die Reservoirvolumina eine unterschiedliche oder dieselbe Breite aufweisen.However, the display elements according to the invention should not be limited to those with channel-shaped reservoir volumes. Rather, an embodiment is provided in which at least one pixel chamber is fluidically connected to at least two cylindrical, fluidly separated reservoir volumes, wherein the at least one reservoir width corresponds to a diameter of the reservoir volumes and wherein the reservoir volumes have a different or the same width.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei fluidisch voneinander getrennte Pixelkammern mit mindestens einem gemeinsamen Reservoirvolumen fluidisch verbunden. Das gemeinsame Reservoir bildet somit ein Zentralreservoir, welches dadurch ausgebildet sein kann, dass Reservoirvolumina, die mehreren, beispielsweise benachbarten, Pixelkammern zugeordnet sind, zu einem gemeinsamen Reservoirvolumen verbunden werden.In a further embodiment of the invention, at least two fluidically separated pixel chambers are fluidically connected to at least one common reservoir volume. The common reservoir thus forms a central reservoir, which can be formed in that reservoir volumes which are assigned to a plurality of, for example, adjacent, pixel chambers are connected to a common reservoir volume.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein fluidisches, insbesondere ein elektrofluidisches Anzeigeelement gelöst, mit mindestens einer Pixelkammer, das mit mindestens zwei Sätzen Reservoirvolumina, die jeweils mindestens zwei gleichartige Reservoirvolumina aufweisen, fluidisch verbunden ist, wobei eine elektrisch leitende und/oder polare Flüssigkeit zwischen jedem der Reservoirvolumina und der Pixelkammer hin und her bewegbar ist, wobei die Pixelkammer eine Höhe und die Reservoirvolumina eine Breite aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Reservoirvolumina des ersten Satzes Reservoirvolumina eine erste Reservoirbreite aufweisen, und dass mindestens die Reservoirvolumina eines zweiten Satzes Reservoirvolumina eine von der ersten Reservoirbreite abweichende zweite Reservoirbreite aufweisen, wobei die Breiten der Reservoirvolumina geringfügig größer oder gleich der Höhe der Pixelkammer sind.The object underlying the invention is also achieved by a fluidic, in particular an electro-fluid display element, having at least one pixel chamber, which is fluidly connected to at least two sets of reservoir volumes, each having at least two similar reservoir volumes, wherein an electrically conductive and / or polar Liquid between each of the reservoir volumes and the pixel chamber is movable back and forth, wherein the pixel chamber has a height and the reservoir volumes have a width, characterized in that the reservoir volumes of the first set of reservoir volumes have a first reservoir width, and that at least the reservoir volumes of a second set of reservoir volumes have a second reservoir width different from the first reservoir width, wherein the widths of the reservoir volumes are slightly greater than or equal to the height of the pixel chamber.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:Further details of the invention will be explained with reference to the following figures. Showing:

1 eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten eines Anzeigeelements gemäß dem Stand der Technik; 1 a plan view and two cross-sectional views of a display element according to the prior art;

2 eine Draufsicht und zwei Querschnittsansichten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements; 2 a plan view and two cross-sectional views of a first embodiment of a display element according to the invention;

3 Draufsichten auf sechs verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Anzeigeelements mit sich unterscheidender Anordnung der Reservoirkanäle; 3 Top views of six different embodiments of the display element according to the invention with a different arrangement of Reservoir channels;

4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigeelements, bei dem mehrere Reservoirskanäle mit unterschiedlicher Breite mit einer Pixelkammer verbunden sind; und 4 a plan view of an embodiment of the display element according to the invention, in which a plurality of reservoir channels with different widths are connected to a pixel chamber; and

5 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigeelements, bei dem im Querschnitt kreisrunde Reservoirtöpfe unterschiedlicher Durchmesser mit einer Pixelkammer fluidisch verbunden sind. 5 a further embodiment of the display element according to the invention, in which circular in cross-section reservoir nozzles of different diameters are fluidly connected to a pixel chamber.

Die obere und die mittlere der in 1 gezeigten Ansichten des Anzeigeelements gemäß dem Stand der Technik zeigen das Anzeigeelement im spannungslosen Zustand, was dadurch zu erkennen ist, dass sich die elektrisch leitende und/oder polare Flüssigkeit 3 in dem Reservoirvolumen 2 befindet, während die Pixelkammer 1 zumindest größtenteils entleert ist oder mit einer transparenten, nicht elektrisch leitenden und/oder polaren Flüssigkeit gefüllt ist. Es ist zu erkennen, dass die Höhe H der Pixelkammer 1 viel kleiner als die Breite D des Reservoirvolumens 2 ist, wobei die Reservoirbreite D gerade dem Durchmesser des im Querschnitt kreisrunden Reservoirtopfes 2 entspricht. Der Durchmesser D des Reservoirvolumens 2 beträgt mindestens dem fünffachen der Höhe H der Pixelkammer 1. Darüber hinaus ist die Breite B des Pixelvolumen 1 annähernd dreimal so groß, wie eine gedachte Länge L des Reservoirvolumens 2, welche gerade aufgrund der kreisrunden Geometrie des Reservoirvolumens 2 ebenfalls dem Durchmesser des Reservoirvolumens 2 und damit der Reservoirbreite D entspricht. Die zuvor beschriebenen Abmessungsverhältnisse zwischen dem Reservoirvolumen und der Pixelkammer haben zur Folge, dass für den Transport der Flüssigkeit 3 aus dem Reservoirvolumen 2 in die Pixelkammer 1 ein erheblicher Young-Laplace-Druck überwunden werden muss. Im Falle eines elektrofluidischen Anzeigeelements muss die dazu notwendige Energie durch eine entsprechend hohe Spannungsbeaufschlagung einer Ansteuerelektrode, mit Hilfe welcher die Pixelkammer 1 mit einem elektrischen Feld durchsetzt wird, bereitgestellt werden.The upper and the middle of the 1 shown views of the display element according to the prior art, the display element in the de-energized state, which can be seen that the electrically conductive and / or polar liquid 3 in the reservoir volume 2 is located while the pixel chamber 1 at least for the most part is emptied or filled with a transparent, non-electrically conductive and / or polar liquid. It can be seen that the height H of the pixel chamber 1 much smaller than the width D of the reservoir volume 2 is, wherein the reservoir width D just the diameter of the circular in cross-section Reservoir pot 2 equivalent. The diameter D of the reservoir volume 2 is at least five times the height H of the pixel chamber 1 , In addition, the width B of the pixel volume 1 approximately three times as large as an imaginary length L of the reservoir volume 2 which due to the circular geometry of the reservoir volume 2 also the diameter of the reservoir volume 2 and thus the reservoir width D corresponds. The above-described dimensional ratios between the reservoir volume and the pixel chamber have the consequence that for the transport of the liquid 3 from the reservoir volume 2 into the pixel chamber 1 a significant Young-Laplace pressure has to be overcome. In the case of an electrofluidic display element, the energy required for this purpose must be provided by a correspondingly high voltage application to a drive electrode, with the aid of which the pixel chamber 1 provided with an electric field.

Die untere Querschnittsansicht in 1 zeigt das Anzeigeelement im spannungsbeaufschlagten Zustand, d. h. wenn sich die Flüssigkeit 3 im Wesentlichen vollständig in der Pixelkammer 1 befindet. Die Zusammenschau der Darstellungen gemäß 1 lässt erkennen, dass die Flüssigkeit 3 für den Transport zwischen dem Reservoirvolumen 2 und der Pixelkammer 1 eine nicht unerhebliche Deformation und insbesondere eine starke Vergrößerung ihrer Oberfläche erfährt, was den vergleichsweise hohen Energieaufwand für den Transport der Flüssigkeit 3 aus dem Reservoirvolumen 2 in der Pixelkammer 1 erklärt.The lower cross-sectional view in 1 shows the display element in the energized state, ie when the liquid 3 essentially completely in the pixel chamber 1 located. The synopsis of the representations according to 1 lets recognize that the liquid 3 for transport between the reservoir volume 2 and the pixel chamber 1 a not inconsiderable deformation and in particular a strong increase in their surface experiences what the comparatively high energy consumption for the transport of the liquid 3 from the reservoir volume 2 in the pixel chamber 1 explained.

2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigeelements, bei dem einer Pixelkammer 1 genau zwei Reservoirvolumina 2 zugeordnet sind, welche sich mittig kreuzen. Während das Pixelvolumen 1 im Wesentlichen quadratisch ausgebildet ist, erstrecken sich die Reservoirvolumina 2 zwischen gegenüberliegenden Ecken des Pixelvolumen 1. Wäre das Pixelvolumen 1 nicht quadratisch, könnten sich die Reservoirvolumina auch nicht rechtwinklig kreuzen, um sich weiterhin zwischen den gegenüberliegenden Ecken der Pixelkammer 1 zu erstrecken. Die in 1 dargestellte Anordnung der Reservoirvolumina 2 hat zur Folge, dass diese eine Länge L aufweisen können, welche größer als die Breite B der Pixelkammer 1 ist. Die Zusammenschau der Darstellungen gemäß 2 lässt weiterhin erkennen, dass die Reservoirvolumina 2 gerade kanalförmig ausgebildet sind und eine Breite D aufweisen, welche im Wesentlichen der Höhe H der Pixelkiammer 1 entspricht. Die Querschnittsansichten der 2 zeigen, dass die Flüssigkeit 3 während ihres Transportes zwischen dem Reservoirvolumen 2 und der Pixelkammer 1 lediglich eine geringfügige Deformation beziehungsweise Veränderung ihrer Oberfläche erfährt, so dass im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Anzeigeelementen bei den erfindungsgemäßen Anzeigeelementen eine wesentlich geringere Energie aufgebracht werden muss, um die Flüssigkeit zwischen dem Reservoirvolumen 2 und der Pixelkammer 1 zu bewegen. 2 shows an embodiment of the display element according to the invention, in which a pixel chamber 1 exactly two reservoir volumes 2 are assigned, which cross in the middle. While the pixel volume 1 is formed substantially square, the reservoir volumes extend 2 between opposite corners of the pixel volume 1 , Would be the pixel volume 1 not square, the reservoir volumes also could not intersect at right angles to continue between the opposite corners of the pixel chamber 1 to extend. In the 1 illustrated arrangement of the reservoir volumes 2 As a result, they may have a length L which is greater than the width B of the pixel chamber 1 is. The synopsis of the representations according to 2 lets continue to realize that the reservoir volumes 2 are straight channel-shaped and have a width D, which is substantially the height H of the Pixelkiammer 1 equivalent. The cross-sectional views of 2 show that the liquid 3 during their transport between the reservoir volume 2 and the pixel chamber 1 only a slight deformation or change in their surface experiences, so that in comparison to the known from the prior art display elements in the display elements according to the invention a much lower energy must be applied to the liquid between the reservoir volume 2 and the pixel chamber 1 to move.

Die 3 zeigt mögliche relative Anordnungen der Reservoirvolumina zueinander, wenn einer Pixelkammer 1 mindestens zwei Reservoirvolumina 2 zugeordnet sind. Die Reservoirvolumina können bei im Wesentlichen identischen geometrischen Abmessungen, insbesondere hinsichtlich ihrer Breite D und ihrer Länge L, gemäß Variante a parallel beabstandet zueinander angeordnet sein und bei Variante b kreuzen sich zwei Reservoirkanäle 2 rechtwinklig und auf jeweils halber Lunge, wobei sich die Reservoirkanäle 2 jeweils zwischen gegenüberliegenden Ecken der Pixelkammer 1 erstrecken. Bei Variante c wurden die Reservoirvolumina 2 gemäß Variante b um zwei weitere Reservoirvolumina 2 ergänzt, welche sich wiederum rechtwinklig zueinander und zwischen den jeweils gegenüberliegenden Seiten der Pixelkammer erstrecken. Bei der Variante d sind die Reservoirvolumina 2 über ihre Enden zick-zack-förmig aneinander gereiht, wobei sich jedes Reservoirvolumen 2 nicht-rechtwinklig zwischen gegenüberliegenden Seiten der Pixelkammer 1 erstreckt, so dass die Reservoirvolumina 2 eine Länge L aufweisen können, welche zumindest der Breite B der Pixelkammer 1 entspricht.The 3 shows possible relative arrangements of the reservoir volumes to each other when a pixel chamber 1 at least two reservoir volumes 2 assigned. The reservoir volumes can be parallel with substantially identical geometric dimensions, in particular with respect to their width D and their length L, according to variant a spaced apart from each other and in variant b, two reservoir channels intersect 2 at right angles and on each half lung, whereby the Reservoir channels 2 each between opposite corners of the pixel chamber 1 extend. In variant c, the reservoir volumes 2 according to variant b by two more reservoir volumes 2 added, which in turn extend at right angles to each other and between the respective opposite sides of the pixel chamber. In variant d, the reservoir volumes 2 lined up along their ends in a zig-zag, each reservoir volume 2 non-perpendicular between opposite sides of the pixel chamber 1 extends so that the reservoir volumes 2 may have a length L which is at least the width B of the pixel chamber 1 equivalent.

Die Variante e ergänzt die Variante b um Reservoirvolumina 2, welche sich entlang der vier äußeren Begrenzungskanten der Pixelkammer 1 erstrecken. Die Enden der sich diagonal erstreckenden Reservoirvolumina 2 sind unter einem Abstand zu den die Pixelkammer 1 berandenden Reservoirvolumina 2 angeordnet. Um eine noch bessere Befüllung der Pixelkammer 1 zu erreichen, sind bei der Variante f die sich diagonal erstreckenden Reservoirvolumina 2 bis in den Eckbereich der Pixelkammer 1 und bis an die berandenden Reservoirvolumina 2 geführt.Variant e supplements variant b with reservoir volumes 2 , which extend along the four outer boundary edges of the pixel chamber 1 extend. The ends of the diagonally extending reservoir volumes 2 are at a distance from the pixel chamber 1 bounding reservoir volumes 2 arranged. For an even better filling of the pixel chamber 1 to achieve, are in the variant f, the diagonally extending reservoir volumes 2 to the corner of the pixel chamber 1 and to the bounding reservoir volumes 2 guided.

Um eine möglichst einfache Graustufendarstellung zu erreichen, ist bei der Ausführungsform gemäß 4 vorgesehen, dass mehrere parallel beabstandete Reservoirvolumina 2 einer Pixelkammer 1 zugeordnet sind, wobei sämtliche Reservoirvolumina 2 dieselbe Länge L, jedoch unterschiedliche Breiten D aufweisen. Da sich die Breiten D der Reservoirvolumina unterscheiden, werden unterschiedliche Energien benötigt, um die Flüssigkeiten aus den jeweiligen Reservoirvolumina in die Pixelkammer 1 zu befördern. Bei einem elektrofluidischen Anzeigeelement kann daher durch Beaufschlagung der Ansteuerelektrode mit einer geeigneten Spannung vorgegeben werden, aus wie vielen Reservoirvolumina 2 sich die jeweilige Flüssigkeit 3 in die Pixelkammer 1 bewegen soll. Das schmalste Reservoirvolumen kann mit der niedrigsten Energie entleert werden. Die gesamte Pixelkammer 1 kann beispielsweise mit den Flüssigkeiten 3 aus bis zu fünf Reservoirvolumina 2 eingefärbt werden. Die Breite jedes Reservoirvolumens 2 bestimmt eine jeweilige Spannungsschwelle U_S, welche mindestens aufgebracht werden muss, um die jeweilige Flüssigkeit 3 aus dem jeweiligen Reservoirvolumen 2 in die Pixelkammer 1 zu befördern. Wird eine Spannung eingestellt, die größer als U_S1 und kleiner als U_S2 ist, tritt lediglich die Flüssigkeit aus dem schmalsten Reservoirvolumen aus. Bei einer Spannung die größer als U_S3 und kleiner als U_S4 ist, tritt die Flüssigkeit aus den drei schmalsten Reservoirvolumina 2 aus, während die Flüssigkeiten aus den beiden Reservoirvolumina 2 mit größerer Breite D aufgrund des nicht vollständig kompensierten Young-Laplace-Druckes innerhalb ihres Reservoirvolumens 2 zurückbleiben.In order to achieve the simplest possible gray scale representation is in the embodiment according to 4 provided that a plurality of parallel-spaced reservoir volumes 2 a pixel chamber 1 are assigned, with all reservoir volumes 2 have the same length L, but different widths D. Since the widths D of the reservoir volumes differ, different energies are needed to transfer the liquids from the respective reservoir volumes into the pixel chamber 1 to transport. In the case of an electrofluidic display element, therefore, it can be predetermined by applying the drive electrode with a suitable voltage, from how many reservoir volumes 2 the respective liquid 3 into the pixel chamber 1 to move. The narrowest reservoir volume can be emptied with the lowest energy. The entire pixel chamber 1 For example, with the liquids 3 from up to five reservoir volumes 2 be colored. The width of each reservoir volume 2 determines a respective voltage threshold U _S , which must be applied at least to the respective liquid 3 from the respective reservoir volume 2 into the pixel chamber 1 to transport. If a voltage is set which is greater than U _S1 and smaller than U _S2 , only the liquid exits from the narrowest reservoir volume. At a voltage greater than U _S3 and less than U _S4 , the fluid emerges from the three narrowest reservoir volumes 2 off, while the fluids from the two reservoir volumes 2 with larger width D due to the incompletely compensated Young-Laplace pressure within its reservoir volume 2 remain.

Die 5 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Anzeigeelements, bei dem zur Vermeidung von Reservoirvolumina 2, welche eine Breite D aufweisen, die wesentlich größer als die Höhe H der Pixelkammer 1 ist (vgl. 1), die Verwendung mehrerer Reservoirvolumina 2 mit einheitlicher, jedoch geringerer Breite D, auf welche die Flüssigkeit 3 aufgeteilt ist, vorgesehen ist. Dadurch kann ebenfalls erreicht werden, dass für den Transport der Flüssigkeit 3 aus den Reservoirvolumina 2 in die Pixelkammer 1 eine vergleichsweise geringe Energie notwendig ist. Analog zu der Ausführungsform gemäß 4 können weitere Reservoirvolumina 2 vorgesehen sein, welche sich durch ihre Breite D voneinander unterscheiden, um eine möglichst einfach Graustufendarstellung zu erreichen. Die Ausführungsform gemäß 5 weist vier Sätze Reservoirvolumina auf, die jeweils vier gleichartige Reservoirvolumina aufweisen. Die Reservoirvolumina jedes Satzes weisen dieselbe Breite D1, D2, D3, D4 auf, wobei sich die Breiten D1, D2, D3, D4 unterscheiden. Sämtliche Breiten D1, D2, D3, D4 sind geringfügig größer oder gleich der Höhe H der Pixelkammer 1.The 5 shows a variant of the display element according to the invention, in which to avoid reservoir volumes 2 which have a width D substantially larger than the height H of the pixel chamber 1 is (cf. 1 ), the use of multiple reservoir volumes 2 with uniform, but smaller width D, to which the liquid 3 is divided, is provided. This can also be achieved that for the transport of the liquid 3 from the reservoir volumes 2 into the pixel chamber 1 a comparatively low energy is necessary. Analogous to the embodiment according to FIG 4 can add more reservoir volumes 2 be provided, which differ by their width D from each other in order to achieve the simplest possible grayscale representation. The embodiment according to 5 has four sets of reservoir volumes, each having four similar reservoir volumes. The reservoir volumes of each set have the same width D1, D2, D3, D4, with the widths D1, D2, D3, D4 differing. All widths D1, D2, D3, D4 are slightly greater than or equal to the height H of the pixel chamber 1 ,

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawing and in the claims may be essential for the realization of the invention both individually and in any desired combination.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/036272 A1 [0003]
WO 2011/120494 A1 [0003]

Claims

Fluidic, in particular electro-fluidic display element, with at least one pixel chamber ( 1 ) with at least one reservoir volume ( 2 ) is fluidly connected, wherein an electrically conductive and / or polar liquid ( 3 ) between the pixel chamber ( 1 ) and the reservoir volume ( 2 ) is movable back and forth, wherein the pixel chamber ( 1 ) a height (H) and a pixel chamber width (B), and the reservoir volume (B) 2 ) has a reservoir width (D) and a length (L), characterized in that the width (D) of the reservoir volume ( 2 ) is slightly greater than or equal to the height (H) of the pixel chamber ( 1 ).

Display element according to Claim 1, in which the length (L) of the reservoir volume ( 2 ) greater than or equal to the width (B) of the pixel chamber ( 1 ).

Display element according to claim 1 or 2, wherein the at least one reservoir volume ( 2 ) is channel-shaped, wherein the length (L) of the reservoir volume ( 2 ) at least five times, preferably at least ten times, and more preferably at least twenty times the width (D) of the reservoir volume ( 2 ) corresponds.

Display element according to claim 1, comprising at least two adjacent pixel chambers ( 1 ), wherein at least one with at least one of the pixel chambers ( 1 ) fluidically connected reservoir volume ( 2 ) as a separation channel between the adjacent pixel chambers ( 1 ) is formed so that the adjacent pixel chambers ( 1 ) are at least the width (D) of the reservoir volume spaced from each other.

Display element according to Claim 1 or 2, in which at least one pixel chamber ( 1 ) with at least two fluidically separated or fluidly interconnected reservoir volumes ( 2 ) is fluidly connected to different reservoir width (D).

Display element according to Claim 5, in which the reservoir volumes ( 2 ) are designed as linear or non-linear channels of the same length (L).

Display element according to one of the preceding claims, in which at least two reservoir volumes ( 2 ) intersect in at least one cross point and are fluidically interconnected in at least one of the cross points, the reservoir volumes ( 2 ) with a common pixel chamber ( 1 ) are fluidly connected.

Display element according to one of the preceding claims, wherein at least one pixel chamber ( 1 ) with at least two reservoir volumes ( 2 ) is fluidically connected, wherein the reservoir volumes ( 2 ) extend parallel to each other.

Display element according to one of the preceding claims, wherein at least one pixel chamber ( 1 ) with at least two reservoir volumes ( 2 ) is fluidically connected, wherein the reservoir volumes ( 2 ) are meandering or zig-zagged together.

Display element according to Claim 1, in which at least one pixel chamber ( 1 ) with at least two cylindrical, reservoir volumes ( 2 ), wherein the reservoir width (D) is a diameter of the reservoir volumes ( 2 ), and wherein at least two of the reservoir volumes ( 2 ) have a different or the same width (D).

Display element according to one of the preceding claims, wherein at least two fluidically separated pixel chambers ( 1 ) with at least one common reservoir volume ( 2 ) are fluidly connected.

Fluidic, in particular electro-fluidic display element, with at least one pixel chamber ( 1 ) containing at least a first and a second set of reservoir volumes ( 2 ) is fluidically connected, wherein between each of the reservoir volumes ( 2 ) and the pixel chamber ( 1 ) an electrically conductive and / or polar liquid ( 3 ) is movable back and forth, wherein the pixel chamber ( 1 ) a height (H) and the reservoir volumes ( 2 ) have a width (D1, D2), characterized in that the reservoir volumes ( 2 ) of the first set of reservoir volumes ( 2 ) have a first reservoir width (D1), and that at least the reservoir volumes of a second set of reservoir volumes have a second reservoir width (D2) different from the first reservoir width (D1), the reservoir widths (D1, D2) of the reservoir volumes (D1) 2 ) is slightly greater than or equal to the height (H) of the pixel chamber ( 1 ) are.