Bauelement zur Darstellung von Symbolen und damit hergestellte optische Anzeigevorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Bauelement zur Darstellung von Symbolen mit einem Substrat und wenigstens einem beweglichen Blatt, das einen am Substrat befestigten Befestigungsabschnitt und einen beweglichen Abschnitt aufweist, der in eine natürliche Ruhelage vorgespannt ist, an den Befestigungsabschnitt angrenzt und vom Substrat beabstandet ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine aus derartigen Bauelementen zusammengesetzte, optische Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zur Inbetriebnahme des Bauelements oder der Anzeigevorrichtung.

Bauelemente der angegebenen Art können beispielsweise für Anzeigesysteme von in einem Fahrzeug befindlichen Instrumententafeln verwendet werden. Die Blätter dieser Bauelemente bilden z. B. mit den Mitteln der Mikrosystemtechnik hergestellte Mikrospiegel oder Mikroverschlüsse und nehmen in einer natürlichen Ruhelage einen eingerollten oder zumindest gegenüber dem Substrat verschwenkten Zustand ein. Aus dieser Ruhelage können sie durch elektrostatische Kräfte in eine vorgespannte Lage gebracht werden, wozu sowohl das Blatt als auch das Substrat mit wenigstens einer als Elektrode wirksamen Schicht aus einem elektrisch leitenden Material versehen sind (z. B. EP 1 008 885 Bl, EP 1 241 507 Bl, EP 1 318 426 Bl). Anstelle elektrostatischer Kräfte können auch magnetische Kräfte verwendet werden, um die Blätter aus einer natürlichen Ruhelage in die vorgespannte Lage zu überführen, in welchem Fall die Blätter und Substrate mit wenigstens einer Schicht aus einem magnetischen Material versehen sind (EP 1 026 535 Bl). Ahnliche Bauelemente und damit hergestellte Vorrichtungen sind zur Steuerung der Lichtdurchlässigkeit von Gebäudeflächen bekannt geworden (DE 103 58 812 B4, DE 103 58 967 B4).

Aus derartigen Blättern gebildete, aktuierbare optische Blenden oder Spiegel könnten auch zur Bildung der Pixel von optischen Symbologien nach Art von Barcodes oder zweidimensionalen Codes verwendet werden. Ein Vorteil derartiger Pixel würde darin bestehen, dass diese im Gegensatz zu den Strichen eines gedruckten Barcodes od. dgl. durch elektrische und/oder magnetische Steuerung in eine von zwei stabilen Lagen gebracht, dadurch codiert und bei Bedarf durch änderung der Lage umcodiert werden

können. Ein Nachteil von Bauelementen der beschriebenen Art wird jedoch darin gesehen, dass zu ihrer Aktuierung nicht nur eine elektrostatische oder magnetische Kraft benötigt wird, sondern dass diese Kraft auch permanent für alle diejenigen Blätter ausgeübt werden muss, die in die vorgespannte Lage gebracht und in dieser gehalten werden sollen. Ein Wechsel des Betriebszustands des Bauelements bzw. der Codierung einer Vielzahl von ein Anzeigeelement bildenden Bauelementen ist daher nur mittels einer dauerhaft vorhandenen elektrischen und/oder magnetischen Kraft möglich. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Haltekräfte aufgrund elektrischer Lecks od. dgl. im Laufe der Zeit kleiner werden und dadurch die vorgespannte Lage nicht mehr aufrecht erhalten werden kann, was mit einer Verfälschung der gespeicherten Information verbunden wäre. Diese Nachteile verhindern bisher eine breite Anwendung der eingangs bezeichneten Bauelemente in Anzeigenvorrichtungen wie Barcodes od. dgl., da bei solchen Anwendungen eine permanente elektrostatische und/oder magnetische Kraft in aller Regel nicht zur Verfügung steht.

Ausgehend davon besteht das technische Problem der vorliegenden Erfindung darin, das Bauelement der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass keine elektrostatische und/oder magnetische Kraft erforderlich ist, um zumindest einen einmaligen Wechsel des Betriebszustands der Bauelemente herbeizuführen.

Gelöst wird dieses Problem erfindungsgemäß dadurch, dass der bewegliche Abschnitt wenigstens einen schmalen, eine aufbrechbare Haltebrücke bildenden Streifen aufweist, der den beweglichen Abschnitt in einer von der Ruhelage verschiedenen, vorgespannten Lage hält, und dass die Anordnung so getroffen ist, dass das Blatt nach dem Aufbrechen der Haltebrücke selbsttätig in die Ruhelage überführt wird.

Außerdem umfasst die Erfindung eine aus derartigen Bauelementen gebildete, optische Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 26 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 29 zu deren Inbetriebnahme.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass eine Codierung der Bauelemente durch

bloßes Aufbrechen der Haltebrücken, gleich mit welchen Mitteln, möglich ist. Bevorzugt erfolgt das Aufbrechen der Haltebrücken jedoch berührungslos. Wird eine Haltebrücke aufgebrochen, dann wird das zugehörige Blatt automatisch in eine vom Substrat beabstandete Ruhelage überführt. Bleibt eine Haltebrücke erhalten, nimmt das zugehörige Blatt automatisch seine vorgespannte Lage am Substrat an. Eine elektrische und/oder magnetische Kraft zur Aufrechterhaltung dieser vorgespannten Lage ist nicht erforderlich. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Bauelemente fest an irgendeinem Gegenstand wie z. B. einer Arzneimittelflasche, einer Lebensmittelpackung od. dgl. angebracht werden können und erst danach aktuiert bzw. codiert werden brauchen. Ein üblicher Barcode muss dagegen stets zunächst gedruckt und dann an einem ihm speziell zugeordneten Gegenstand befestigt werden, was umständlich ist und Zuordnungsfehler nicht immer ausschließt.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen, mit einer Haltebrücke versehenen Bauelements;

Fig. 2 und 3 je einen Schnitt längs der Linie II - II der Fig. 1, wobei sich das Bauelement in unterschiedlichen Betriebszuständen befindet;

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, das mit mehreren Haltebrücken versehen ist;

Fig. 5 eine vergrößerte Detailansicht des Bauelements nach Fig. 1 bis 3 im Bereich eines Befestigungsabschnitts eines zweischichtigen Blatts;

Fig. 6 eine vergrößerte Detailansicht analog zu Fig. 5 bei Anwendung eines ein-

schichtigen Blatts;

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII - VIII der Fig. 7;

Fig. 9 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht eines vierten, mit einer Gegenelektrode versehenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements;

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, das vier durch Zwischenräume getrennte Segmente enthält;

Fig. 11 und 12 Schnitte längs der Linien XI - XI der Fig. 10, wobei sich das Bauele- ment in unterschiedlichen Betriebszuständen befindet;

Fig. 13 eine Draufsicht auf ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements;

Fig. 14 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, die aus einer Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Bauelementen nach Fig. 10 zusammengesetzt ist; und

Fig. 15 eine Detailansicht des Anzeigeelements nach Fig. 14 im Bereich eines Kreuzungspunktes von zwei Leiterbahnen.

Nach Fig. 1 bis 3 enthält ein erfindungsgemäßes Bauelement ein vorzugsweise plattenförmiges, im Wesentlichen starres Substrat 1. Das Substrat 1 hat z. B. eine in der Draufsicht rechteckige Umfangskontur und ist vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff hergestellt. Auf dem Substrat 1 liegt ein dünnes Blatt 2, das im Ausführungsbeispiel eine ebenfalls rechteckige, im Vergleich zum Substrat 1 aber etwas

kleinere Umfangskontur aufweist und längs eines ersten Befestigungsabschnitts 2a fest mit dem Substat 1 verbunden ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsabschnitt 2a ein über eine Schmalseite des Substrats 1 erstreckter Endabschnitt des Blatts 2, wie in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 3 angedeutet ist. Ein sich an den Befestigungsabschnitt 2a und die Linie 3 anschließender, beweglicher Abschnitt 2b des Blatts 2 liegt normalerweise frei auf dem Substrat 1 auf, so dass er sich relativ zu diesem bewegen kann.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die hier interessierenden, beweglichen Blätter 2 solche, die unter einer derartigen mechanischen Vorspannung stehen, dass ihr beweglicher Abschnitt 2b normalerweise eine aus Fig. 2 ersichtliche, eingerollte Ruhelage einzunehmen versucht, in welcher er vom Substrat 1 beabstandet ist. Allerdings braucht das Blatt 2 in seiner Ruhelage nicht unbedingt den aus Fig. 2 ersichtlichen, eingerollten Zustand einnehmen, da auch Varianten möglich sind, bei denen der Abschnitt 2b lediglich etwa längs der Linie 3 (Fig. 1) vom Substrat 1 weggeschwenkt und dadurch von diesem beabstandet ist.

Bauelemente dieser Art sind aus den eingangs bezeichneten Druckschriften allgemein bekannt, die hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen durch Referenz auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.

Die beschriebene mechanische Vorspannung bzw. Verspannung des Blatts 1 kann insbesondere durch einen während seiner Herstellung in dem Blattmaterial erzeugten, mechanischen Spannungsgradienten (Stress) bewirkt sein. Ein solcher Spannungs- gradient lässt sich z. B. durch den Aufbau und/oder die Behandlung des Blattmaterials erreichen. Auch thermische Einflüsse während der Herstellung können zu Materialverspannungen führen. Ein besonders hoher Stress kann erhalten werden, wenn das Blatt 2 als Mehrschichtkörper ausgebildet wird, der z. B. analog zu einem Bi-Metall- Streifen aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallschichten oder aus wenigstens einer Schicht aus einem Nichtmetall und wenigstens einer weiteren Schicht aus einem Metall zusammengesetzt wird. Im Ausführungsbeispiel besteht das Blatt 2 aus einem

Zweischicht-Körper, der auf einer unteren, dem Substrat 1 zugewandten Breitseite eine Schicht 4 aus Siliziumnitrit und Siliziumoxid (SiN/SiO) und auf der vom Substrat 1 abgewandten Seite eine Schicht 5 aus Metall, vorzugsweise Aluminium enthält, die z. B. durch übliche Abscheidungstechniken (Sputtern od. dgl.) aufgebracht werden.

Das erfindungsgemäße Bauelement zeichnet sich dadurch aus, dass das Blatt 2 in einem ursprünglichen Betriebszustand daran gehindert ist, seine Ruhelage nach Fig. 2 einzunehmen. Das Blatt 2 wird vielmehr durch eine aufbrechbare, als Sollbruchstelle wirksame Haltebrücke 6 in einer vorgespannten Lage gehalten, in welcher gemäß Fig. 3 im Wesentlichen die ganze Unterseite des beweglichen Abschnitts 2b auf der oberen Oberfläche des Substrats 1 aufliegt und allenfalls durch einen kleinen Luftspalt 7 von dieser beabstandet ist.

Um dies zu erreichen, wird das Blatt 2 auch auf einer dem ersten Befestigungs- abschnitt 2a gegenüber liegenden Seite mittels eines zweiten, zweckmäßig als End- abschnitt ausgebildeten Befestigungsabschnitts 2c fest mit dem Substrat 1 verbunden. Die Haltebrücke 6 wird durch einen im Vergleich zu den übrigen Abmessungen des Blatts 2 schmalen Streifen des Blatts 2 gebildet, der den zweiten Befestigungsabschnitt 2c mit dem diesem zugewandten Rand des beweglichen Abschnitts 2b verbindet und im derzeit für am besten gehaltenen Ausführungsbeispiel der Erfindung genau so wie der Abschnitt 2b durch den kleinen Luftspalt 7 von Substrat 1 getrennt ist, wie aus Fig. 1 klar ersichtlich ist. Wie weiter in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, erstreckt sich der zweite Befestigungsabschnitt 2c etwa bis zu einer in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Linie 8, wohingegen sich die Haltebrücke 6 von dieser Linie 8 bis zum bewegbaren Abschnitt 2b des Blatts 2 erstreckt. Unter dem Ausdruck "aufbrechbar" bezüglich der Haltebrücke 6 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der die Haltebrücke 6 bildende, schmale Materialstreifen mit an sich beliebigen Mitteln, wie weiter unten erläutert ist, gezielt und zu einem vorgewählten Zeitpunkt zerstört werden kann, wobei diese Mittel nach einer derzeit für am besten gehaltenen Aus- führungsform ein berührungsloses Aufbrechen der Haltebrücke 6 ermöglichen. Eine derartige Zerstörung hat zur Folge, dass der bewegliche Abschnitt 2b vom zweiten

Befestigungsabschnitt 2c getrennt wird und daraufhin aufgrund der ihm innewohnenden Verspannung aus dem aus Fig. 3 dargestellten Betriebszustand selbsttätig in den in Fig. 2 dargestellten Betriebszsutand übergeht. Mit anderen Worten bleibt der aus Fig. 3 ersichtliche Betriebszustand, mit dem die beschriebenen Bauelemente hergestellt, vertrieben und gegebenenfalls auf einem Gegenstand befestigt werden, solange erhalten, wie die Haltebrücken 6 unzerstört sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 bis 3 nur dadurch, dass der bewegliche Abschnitt 2b des Blatts 2 mittels zwei oder mehr Haltebrücken 6a, 6b und 6c mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 2c verbunden ist. Dieser erstreckt sich hier zweckmäßig über die ganze Schmalseite des Blatts 2, wie dies auch für den ersten Befestigungsabschnitt 2a gilt, während die Haltebrücken 6a, 6b und 6c aus schmalen Materialstreifen gebildet sind, die den zweiten Befestigungs- abschnitt 2c mit dem beweglichen Abschnitt 2b des Blatts verbinden und wie die Haltebrücke 6 zweckmäßig aus denselben Materialien wie das übrige Blatt 2 hergestellt sind. Ein Wechsel des Betriebszustands nach Fig. 3 in den Betriebszustand nach Fig. 2 setzt somit voraus, dass alle drei Haltebrücken 6a, 6b und 6c aufgebrochen werden.

Fig. 5 zeigt anhand einer vergrößerten Einzelheit die Verbindung des Blatts 2 mit dem Substrat 1. Diese Verbindung wird z. B. dadurch hergestellt, dass die das Blatt 2 bildenden Materialien mit Hilfe üblicher Abscheidungstechniken auf der Substratoberfläche abgeschieden werden und während dieses Vorgangs zunächst auf demjenigen Bereich der Substratoberfläche, über dem der bewegliche Abschnitt 2b und bevorzugt auch die Haltebrücken 6 und 6a bis 6c zu liegen kommen sollen, eine Opferschicht angebracht wird, die später entfernt werden kann, um den Luftspalt 7 zu bilden.

Fig. 6 zeigt in einer der Fig. 5 entsprechenden Ansicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Blatt 9 vorgesehen ist, das mittels eines Befestigungsabschnitts 9a am Substrat 1 befestigt ist und sich vom Blatt 2 dadurch unterscheidet, dass es aus nur einer

Schicht 10 gebildet ist. Diese Schicht 10 besteht z. B. aus einem elektrisch leitfähigen

Material wie Aluminium. Die erforderliche Vor- bzw. Verspannung lässt sich hier z. B. durch eine Inhomogenität im Blattmaterial erreichen. Eine solche Inhomogenität kann z. B. durch Gefügeänderungen, die sich während der verschiedenen Verfahrensschritte ergeben, oder dadurch verursacht werden, dass die Schicht 10, z. B. Alumini- um, durch Sputtern od. dgl. in unterschiedlichen Mengen aufgebracht wird.

Das Aufbrechen der Haltebrücken 6, 6a, 6b und 6c kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In den derzeit für am besten gehaltenen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 6 ist vorgesehen, die jeweils obere oder einzige Schicht 5 bzw. 10 des Blatts 2 bzw. 9 aus einem elektrisch gut leitenden Material herzustellen. Zum Aufbrechen der Haltebrücken 6, 6a, 6b, 6c werden dann, wie in Fig. 1 und 4 schematisch dargestellt ist, die beiden Seiten dieser Haltebrücken 6, 6a, 6b, 6c an eine Spannungsquelle 11 gelegt. Das hat zur Folge, dass die betreffenden Haltebrücken 6, 6a, 6b, 6c von einem elektrischen Strom durchflössen und dadurch erhitzt und zum Schmelzen gebracht bzw. aufgebrochen werden. Es ist lediglich erforderlich, die Stromstärke so an die jeweils vorhandenen Materialien, Brückendimensionen, Schichtenfolgen usw. anzupassen, dass die Haltebrücken 6, 6a, 6b, 6c schnell und sicher aufgebrochen werden, ohne dass andere Teile des Bauelements beschädigt werden. Zweckmäßig wird die Anordnung wie auch bei den weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen so getroffen, daß hierfür vergleichsweise kleine Spannungen von weniger als 100 mV ausreichen.

Alternativ ist es möglich, die Blätter 2, 9 zumindest im Bereich der Haltebrücken 6, 6a, 6b, 6c aus einem gut wärmeleitenden Material herzustellen und ihr Aufbrechen mit Hilfe einer Wärmequelle zu bewirken.

Anstelle elektrischer Ströme oder Wärmequellen können auch andere Mittel zum Aufbrechen der Haltebrücken vorgesehen sein. Beispielsweise können die Haltebrücken so ausgebildet werden, dass sie durch von außen einwirkende Kräfte aufge- brachen werden können. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 weist das Blatt 9 zu diesem Zweck z.B. zwei Segmente auf, die an entgegensetzten Enden je einen

Befestigungsabschnitt 9a, 9b und an einander zugewandten Enden je einen beweglichen Abschnitt 9c, 9d enthalten. Die beiden Abschnitte 9c, 9d sind in einem mittleren, verjüngten Bereich durch eine schmale Haltebrücke 6d miteinander verbunden. Die Haltebrücke 6d besteht hier aus einem nicht am Substrat 1 befestigten, jedoch mit einer zusätzlichen Masse 12 belegten Teil des Blatts 9. Diese Masse 12, die auch an einer anderen Stelle liegen könnte, wird so gewählt, dass die Haltebrücke 6d ganz oder teilweise eine vorgewählte, mechanische Resonanzfrequenz aufweist und im übrigen so eingerichtet ist, dass sie durch einen auf die Resonanzfrequenz abgestimmten mechanischen Schwingungserzeuger, elektromechanischen Sender od. dgl. in Vibration versetzt und dadurch aufgebrochen werden kann. In diesem Fall lässt sich das Bauelement mittels einer mechanischen, elektromechanischen, elektrischen oder elektromagnetischen Schwingungsquelle, die mit einer dem Bauelement einzeln zugeordneten Schwingungsfrequenz arbeitet und auf beiden Seiten der Haltebrücke 6d von dem Betriebszustand nach Fig. 8 in einen Betriebszustand entsprechend Fig. 2 überführen. Wegen der üblichen Abmessungen von Bauelmenten der hier interessierenden Art liegen die relevanten Resonanzfrequenzen im Wesentlichen im Bereich von einigen hundert Kilohertz bis zu einigen Gigahertz. Da die Haltebrücke 6d in der Mitte liegt, können die beiden beweglichen Abschnitte 9c und 9d einzeln in den eingerollten Zustand übergehen, so daß sich im Querschnitt etwa ein Zustand ent- sprechend der weiter unten beschriebenen Fig. 12 ergibt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Aufbrechen der Haltebrücke 6d berührungslos, d.h. ohne mechanische Berührung mit einem Werkzeug od. dgl..

Die anhand der Fig. 1 bis 8 beschriebenen Bauelemente eignen sich, ohne dass eine elektrostatische oder magnetische Kraft zu ihrer Aktuierung erforderlich ist, zum einmaligen Wechsel eines gegebenen Anzeige- bzw. Betriebszustands, vergleichbar mit einem WORM-Speicher (Write-Once-Read-Many-Times).

Ist es dagegen erwünscht, die Bauelemente nach dem übergang der beweglichen Blätter 2, 9 in ihre natürliche Ruhelage (Fig. 2) wieder zurück in den verspannten Zustand nach Fig. 3 zu überführen, wird zweckmäßig ein Bauelement nach Fig. 9

gewählt. Dieses Bauelement zeichnet sich gegenüber Fig. 3 dadurch aus, dass das Blatt 2 mit wenigstens einer elektrisch leitenden, als Elektrode wirksamen Schicht (z. B. 5) und das Substrat 1 auf der dem Blatt 2 zugewandten Seite mit einer ebenfalls aus einen elektrisch leitfähigen Metall bestehenden Gegenelektrode 14 versehen ist. Die Gegenelektrode 14 ist vorzugsweise in eine auf der Oberfläche des Substrats 1 angebrachte, elektrisch isolierende Schicht 15 eingebettet. Dadurch ist es möglich, das in seine natürliche Ruhelage (Fig. 2) überführte Blatt 2 in an sich bekannter Weise (z. B. EP 1 008 885 Bl) durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden 5 und 14 wieder auf das Substrat 1 zu legen, wie in Fig. 9 gezeigt ist, oder durch abwechselndes Anlegen oder Nichtanlegen der elektrischen Spannung wahlweise zwischen den aus Fig. 2 und 9 ersichtlichen Betriebszuständen hin und her zu bewegen. Um Berührungen des Blatts 2 mit dem Substrat 1 oder der Gegenelektrode 14 zu vermeiden, kann die Oberfläche des Substrats 1 statt mit der Schicht 15 auch mit geeigneten Abstandhaltern versehen werden.

Das Bauelement kann, um als optisches Anzeigeelement zu wirken, ein Substrat 1 aufweisen, das aus einem undurchsichtigen und gegebenenfalls farblich gestalteten und damit lichtabsorbierenden Material besteht oder mit einer aus einem solchen Material bestehenden Schicht versehen ist, die vorzugsweise auf der vom Blatt 2 abgewandten Seite angeordnet wird. Dagegen kann das Blatt 2 je nach Bedarf z. B. aus einem lichtabsorbierenden oder lichtreflektierenden Material bestehen. Vorzugsweise werden die verschiedenen Materialien so gewählt, dass sich - von der Betrachterseite her - zwischen den beiden Betriebszuständen ein ausreichend großer optischer Kontrast ergibt. Ein derartiges Bauelement wird vorzugsweise in Kunststoff oder Glas ge- kapselt, mit von außen her zugänglichen Kontakten oder sonstigen Mitteln für die Aktuierung bzw. das Aufbrechen der Haltebrücken 6 und 6a bis 6d versehen und durch Kleben od. dgl. an einem zu markierenden Gegenstand befestigt, der zu diesem Zweck vorzugsweise mit einer passenden Vertiefung od. dgl. versehen ist. Da Bauelemente dieser Art mit einer z. B. 1,5 mm bis 2 mm breiten und langen Grund- fläche und einer Einbautiefe von z. B. 2 mm vergleichsweise klein ausgebildet werden können, eignen sie sich zur Markierung zahlreicher Gegenstände wie z. B. von

Spritzen, Flaschen oder Blisterpackungen im Pharma- oder Lebensmittelbereich.

Die beschriebenen Bauelemente können in zahlreichen unterschiedlichen geometrischen Formen hergestellt werden, die insbesondere von der in Fig. 1 bis 9 dargestellten, rechteckigen (oder quadratischen) Form abweichen können. Außerdem ist es möglich, Bauelemente vorzusehen, die anders als in Fig. 7 und 8 eine Mehrzahl von Segmenten aufweisen, die durch Luftspalte oder andere isolierende Zwischenräume getrennt sind und einzeln oder gemeinsam aktuiert werden können.

Ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für ein Bauelement in einer solchen Segmentbauweise ist in Fig. 10 bis 12 gezeigt. Das in Fig. 10 grau dargestellte Substrat 1 hat eine quadratische Grundform, während ein weiß erscheinendes Blatt 16 zwar ebenfalls eine quadratische Grundform besitzt, jedoch längs der beiden Diagonalen dieses Quadrats in vier, als gleichschenklige Dreiecke ausgebildete Segmente 16a bis 16d unterteilt ist, die mit ihren Scheitelpunkten bis in die Nähe eines Mittelabschnitts des Quadrats reichen, ohne sich gegenseitig zu berühren. Jedes dieser Segmente 16a bis 16d ist analog zu Fig. 1 bis 9 längs eines ersten, an die Basis des jeweiligen Dreiecks grenzenden Befestigungsabschnitts 17a bis 17d mit dem Substrat 1 fest verbunden. In Richtung der Scheitelpunkte der Dreiecke sind diese Befestigungsabschnitte 17a bis 17d jeweils bis zu einer gestrichelten Linie 18 erstreckt, und daran anschließende, bis zum jeweiligen Scheitelpunkt erstreckte Abschnitte 19a bis 19d sind bewegliche Abschnitte analog zum Abschnitt 2b in Fig. 1 und den Abschnitten 9c und 9d in Fig. 7 und 8. Jeder dieser Abschnitte 19a bis 19d würde daher normalerweise eine durch die ihm innewohnende Verspannung herbeigeführte, eingerollte oder verschwenkte Ruhelage einnehmen, wie in Fig. 12 beispielhaft dargestellt ist.

Erfindungsgemäß wird dies zunächst dadurch verhindert, dass die beiden beweglichen Abschnitte 19a und 19b einerseits und die beiden beweglichen Abschnitte 19c und 19d andererseits jeweils durch je eine schmale Haltebrücke 20a, 20b miteinander ver- bunden werden. Durch diese Haltebrücken 20a und 20b werden die Segmente 16a bis 16d analog zum Blatt 2 in Fig. 1 in einem vorgespannten bzw. verspannten Zustand

gehalten, in dem sie - allenfalls unter Freilassung eines Luftspalts 21 - auf der Substratoberfläche aufliegen. Die Haltebrücken 20a, 20b bestehen aus vergleichsweise schmalen Materialstreifen und vorzugsweise aus demselben Material wie die Segmente 16a bis 16d. Wegen der senkrecht zueinander stehenden Befestigungsabschnitte 17a, 17b bzw. 17c, 17d sind hier den zweiten Befestigungsabschnitten 2c nach Fig. 1 entsprechende Befestigungsabschnitte selbst dann nicht erforderlich, wenn die Haltebrücken 20a, 20b frei oberhalb des Substrats 1 angeordnet sind (vgl. Fig. 11), da die Achsen, um welche die einzelnen Segmente 16a bis 16d in ihre natürliche Ruhelage schwenken wollen, ebenfalls quer zueinander angeordnet sind. Daher ergibt sich im noch nicht aktuierten Zustand der Segmente 16a bis 16d der aus Fig. 11 ersichtliche Betriebszustand. Alternativ wäre es aber auch möglich, die Haltebrücken 20a, 20b an mit dem Substrat 1 verbundenen Befestigungsabschnitten abzustützen.

Sollen die Segmente 16a bis 16d aktuiert, d. h. in ihren Betriebszustand nach Fig. 12 überführt werden, ist es erforderlich, die Haltebrücken 20a und/oder 20b aufzubrechen. Hierzu können alle oben anhand der Fig. 1 bis 8 beschriebenen Verfahren angewendet werden. Insbesondere wird für den Fall, dass die Segmente 16a bis 16d wenigstens eine elektrisch leitende Schicht aufweisen (z. B. 22 in Fig. 11), eine elektrische Spannungsquelle 23 verwendet, deren Elektroden z. B. mit den leitenden Schichten der Segmente 16a und 16b verbunden werden. Es kann dann, wie in Fig. 10 schematisch dargestellt ist, die Haltebrücke 20a von einem Strom I ₁ und die Haltebrücke 20b von einem Strom i ₂ durchflössen werden, die sich zu einem Gesamtstrom i addieren. Andere Ströme können nicht fließen, da die einzelnen Segmente 16a bis 16d jeweils durch längs der Diagonalen verlaufende Zwischenräume 24 in Form von Luftspalten od. dgl. getrennt und gegeneinander isoliert sind, durch die hindurch in Fig. 10 das grau dargestellte Substrat 1 sichtbar ist. Bei ausreichender Stromstärke führen die Ströme I ₁ und i ₂ analog zur obigen Beschreibung zu einem Aufbrechen der Brücken 20a, 20b und damit zur überführung der Segmente 16a bis 16d in den aus Fig. 12 ersichtlichen Betriebszustand. Dies ist jetzt deshalb möglich, weil die Zwischenräume 24 die einzelnen Segmente 16a bis 16d mit Ausnahme im Bereich der Haltebrücken 20a, 20b auch körperlich voneinander trennen.

Ein weiteres Ausfiihrungsbeispiel mit Segmentbauweise ist in Fig. 13 dargestellt. Die Grundform des Bauelements ist hier dieselbe wie in Fig. 10 bis 12. Allerdings sind die Segmente 16a und 16c durch je zwei weitere Zwischenräume oder Spalte 25a, 25b und 26a, 26b in je zwei Untersegmente 16al, 16a2 bzw. 16cl, 16c2 unterteilt, wobei die Zwischenräume 25 und 26 etwa parallel zu einer gedachten, auf den Basislinien errichteten und an den Scheitelpunkten der Dreiecke endenden Höhenlinien verlaufen. Im Bereich eines Mittelabschnitts 27 des Quadrats sind die sechs Segmente 16b, 16d und Untersegmente 16al, 16a2, 16cl, 16c2 analog zu Fig. 10 bis 12 durch schmale, aufbrechbare und vorzugsweise aus demselben Material wie die Segmente selbst hergestellte Haltebrücken 28 und 29 verbunden. Insbesondere sind hier die biegbaren Abschnitte von wenigstens zwei Segmenten 16a bis 16d durch eine gemeinsam aufbrechbare Haltebrücke 28, 29 verbunden. Im weiteren Unterschied zu den Fig. 10 bis 12 sind zwei Spannungsquellen 30, 31 vorgesehen. Eine Elektrode der Spannungsquelle 30 ist mit dem Untersegment 16al und eine Elektrode der Spannungsquelle 31 ist mit dem Untersegment 16a2 verbunden. Die beiden anderen Elektroden beider Spannungsquellen 30, 31 sind mittels eines zwischen den Zwischenräumen 25a, 25b erstreckten, leitenden Materialstreifen 32 mit dem Mittelabschnitt 27 verbunden. Daher kann die Spannungsquelle 30 einen Gesamtstrom I ₁ liefern, der sich aus Teilströmen i _la , i _lb und i _lc zusammensetzt, welche die das Segment 16b mit den Untersegmenten 16al und 16cl verbindenden Haltebrücken 28 durchfließen. Entsprechend kann die Spannungsquelle 31 einen Gesamtstrom i ₂ liefern, der sich aus Teilströmen i _2a , i _2b und i _2c zusammensetzt, welche die das Segment 16d mit den Untersegmenten 16a2 und 16c2 verbindenden Haltebrücken 29 durchfließen. Als Folge davon kann die Spannungsquelle 30 zum Aufbrechen der Haltebrücken 28 und die Spannungsquelle 31 zum davon unabhängigen Aufbrechen der Haltebrücken 29 benutzt werden. Je nach Bedarf können somit entweder nur die Segmente 16al, 16b undlόcl oder nur die Segmente 16a2, 16d und 16c2 oder alle diese Segmente gleichzeitig in ihre natürliche Ruhelage (z. B. Fig. 12) überführt werden. Der Mittelabschnitt 27 und der Materialstreifen 32 sind vorzugsweise fest mit dem Substrat verbunden.

Fig. 14 und 15 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, optischen

Anzeigevorrichtung, die eine Mehrzahl von Bauelementen Al bis A9 nach Fig. 10 bis 12 aufweist, die nach Art einer Matrix oder eines Array in Reihen und Spalten angeordnet sind. Zwischen den verschiedenen Bauelementen Al bis A9 sind in Richtung der Reihen erstreckte Leiterbahnen Bl bis B3 und in Richtung der Spalten erstreckte Leiterbahnen Cl bis C3 vorgesehen, die analog zu den Elektroden der Spannungsquellen 23 und 30, 31 in Fig. 10 und 13 mit zugeordneten Segmenten der Bauelemente Al bis A9 verbunden sind. In den Kreuzungspunkten, an denen jeweils vier Bauelemente aneinander grenzen (z. B. A4, A5, A7, A8), sind diese Leiterbahnen (z. B. B2 und C2) in zwei elektrisch getrennten Ebenen oder in anderer Weise isoliert voneinander angeordnet, so dass nur Ströme in Richtung der einen oder anderen Leiterbahn fließen können, wie in Fig. 15 schematisch und beispielhaft durch Pfeile angedeutet ist.

In der Vorrichtung nach Fig. 14 und 15 bildet jedes Bauelement Al bis A9 ein Pixel, dessen Betriebszustand mit Hilfe der Leiterbahnen B und C eingestellt werden kann. Im Anfangszustand nehmen alle Pixel Al bis A9 den aus Fig. 10 und 11 ersichtlichen, durch die Haltebrücken 28 und 29 festgelegten (gefesselten) Betriebszustand ein. Soll ein Bauelement bzw. Pixel Al bis A9 in Fig. 14 in die aus Fig. 12 ersichtliche Ruhelage gebracht werden, werden die diesem Bauelement zugeordneten Leiterbahnen B und C an eine Spannungsquelle gelegt. Wird z. B. an die Leiterbahnen B2 und C2 eine Spannung gelegt, dann fließen Ströme nur im Bauelement A5, wie in Fig. 14 schematisch durch Pfeile angedeutet ist, so dass allein die Haltebrücken des Bauelements A5 aufgebrochen werden. Auf diese Weise ist es möglich, die veschiedenen Bauelemente zu addressieren und analog zu einer üblichen, optischen Segment- Anzeige zusammenzufassen, um dadurch Symbole wie alphanumerische Zeichen od. dgl. darzustellen. Damit eignet sich die Vorrichtung nach Fig. 14 insbesondere zur Anzeige von Symbolen und Symbologien für automatische Identifikationstechniken, wobei die geometrische Form der verschiedenen Bauelemente, Blätter, Segmente und Untersegmente in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des Einzelfalls weitgehend beliebig gewählt werden kann. Ein anderes Anwendungsgebiet besteht z. B. in der Dokumentation von Temperatur-überschreitungen, die z. B. durch das Aufbrechen

zugeordneter Haltebrücken angezeigt werden, oder generell in dem Nachweis von aufgetretenen Umwelteinflüssen. Abgesehen davon können die beschriebenen Bauelemente mit bekannten Speicher- und Kommunikationstechniken (z. B. RFID) kombiniert werden. Je nach Ausbildung der Bauelemente können die durch änderung des Betriebszustands eingeprägten Informationen außerdem dauerhaft gespeichert (z. B. bei Anwendung eines Bauelements nach Fig. 1 bis 3) oder mehrfach geändert werden (z. B. bei Anwendung eines Bauelements nach Fig. 9).

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich beispielsweise dadurch, dass zwischen dem Blatt 2 und dem Substrat 1 wenigstens ein DBR-Spiegel angeordnet wird. Besonders vorteilhaft wäre es in diesem Zusammenhang, die Dicke des Luftspalts 7 (Fig. 3) ausreichend groß zu wählen, einen DBR-Spiegel am Substrat 1 und einen zweiten DBR-Spiegel am beweglichen Abschnitt 2b des Blatts 2 zu befestigen und zwischen den beiden DBR-Spiegeln eine Kavität mit vorgewählter Dicke anzuord- nen. Werden der bewegliche Abschnitt 2b und das Substrat 1 in diesem Fall beispielsweise transparent ausgebildet, dann können die DBR-Spiegel so eingerichtet werden, dass sie im Ursprungszustand des Bauelements nur Licht in einen vorgewählten Wellenlängenbereich durchlassen. Diese Selektivität geht jedoch verloren, wenn die Haltebrücke aufgebrochen wird, da die Kavität zwischen den beiden DBR-Spiegeln dadurch erheblich vergrößert wird.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Dies gilt insbesondere für die aus den Zeichnungen ersichtlichen Umfangskonturen der beweglichen Abschnitte der Blätter und die Lage und die Form der Haltebrücken. Auch die genannten Möglichkeiten zur Aktuierung der Bauelemente und insbesondere zum erstmaligen Aufbrechen der Haltebrücken stellen nur Ausführungsbeispiele dar, wobei berührungslos arbeitende Aktuierungen besonders bevorzugt werden. Im Hinblick auf die Herstellung und Dimensionierung der verschiedenen Schichten, deren Dicken vorzugsweise im Mikro- oder Nanometerbereich liegen, können die erfindungsgemäßen Bauelemente analog zu den eingangs genannten Druckschriften aufgebaut werden. Die Befestigung und

Haftung der Blätter 2, 9 und 16 am Substrat 1 erfolgt zweckmäßig durch Schicht- abscheidung. Dort wo keine Haftung erwünscht ist, sich also das Blatt heben soll, wird vor der Schichtabscheidung eine Opferschicht aufgebracht und strukturiert. Nach der Abscheidung der Blätter wird die Opferschicht durch ätzen entfernt. Typische Techniken der Schichtabscheidung sind physikalische und chemische Beschichtungs- techniken. Verbreitete physikalische Verfahren sind das Aufdampfen oder das Sputtern (Kathodenzerstäubern). Zu den chemischen Verfahren zählen u.a.: Chemical Vapor Deposition (CVD), Electrodeposition und Epitaxy. Viele weitere Beschichtungs- techniken können für diese Zwecke eingesetzt werden. Weiter betrifft die Erfindung nicht nur die Bauelemente selbst und die mit ihnen hergestellten Anzeigevorrichtungen, sondern auch das beschriebene Verfahren zu ihrer Inbetriebnahme durch gezieltes Aufbrechen der Haltebrücken ausgewählter Blätter in Abhängigkeit von den darzustellenden Symbolen. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.