Brevet FR2467454A1 — publié le 19810417

La présente invention concerne un dispositif d'affichage qui emploie une substance électrochromique. L'invention porte plus particulièrement sur un dispositif de régénération qui est destiné à compenser une diminution de la densité de coloration dans un affichage électrochromique attaqué par le pro- cédé d'attaque qui est appelé "procédé d'attaque par transfert de charges électriques". Selon ce procédé, une tension est appliquée entre un groupe d'électrodes d'affichage électrochromique dans un état coloré et un groupe d'électrodes d'affichage électrochromique dans un état décoloré, afin de transférer vers le groupe d'électrodes à l'état décoloré une charge électrique de coloration qui est conservée dans le groupe d'électrodes à l'état coloré. Le procédé d'attaque par transfert de charges électriques pour un dispositif d'affichage électrochromique présente les avantages de ne nécessiter qu'une seule source d'alimentation pour l'attaque, d'assurer une coloration uniforme et de présenter une caractéristique de réponse rapide. La figure 1 représente schématiquement un disposi- tif d'affichage électrochromique pour faciliter la compréhension du fonctionnement de l'attaque par transfert de charges électriques. Dans le dispositif d'affichage électrochromique, des électro- des transparentes 2a à 2c sont formées sur une face plane d'un substrat transparent 1 par évaporation de In203 ou d'une substance ana- logue, cette face étant en contact avec un électrolyte 7. Dans le groupe d'électrodes transparentes, des couches électrochromiques 3a à 3c sont formées avec une configuration d'éléments d'affichage, par évaporation de W03 ou MoO3. De la poudre de TiO2 est mélangée à l'électrolyte 7 pour former un écran arrière blanc. Pour éviter une fuite de courant, une couche isolante est formée sur les électrodes conductrices de la région de configuration d'éléments d'affichage, c'est-à-dire sur la partie des électrodes transparentes 2a2c autre que celle qui correspond aux couches électrochromiques 3a-3c. Cependant, la couche isolante n'est pas re- présentée sur la figure 1. On désigne de façon générique par l'ex- pression "électrodes d'affichage A-C" les électrodes transparentes 2a-2c et les couches électrochromiques 3a-3c. Une entretoise 6 est placée entre les substrats 1 et 4 de façon à maintenir l'électrolyte entre eux. Une contre-électrode 5 en AuVa ia surace du substrat qui est en contact avec l'électrolyte 7. On va maintenant décrire un élément de circuit. Des inter- rupteurs de coloration 8a-8c sont branchés de façon à connecter chaque électrode transparente 2a-2c à une électrode négative d'une source de tension continue 11. Des interrupteurs de décoloration 9a-9c sont branchés de façon à connecter chaque électrode transparente 2a-2c à une électrode positive de la source de tension continue 11. La réfé- rence 10 désigne une interrupteur qui est destiné à injecter une charge électrique de coloration et l'interrupteur 10 est branché de façon à connecter la contre-électrode 5 à l'électrode positive de la source de tension continue 11. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif d'af- fichage électrochromique qui est constitué de la manière décrite ci- dessus. On injecte tout d'abord une charge électrique de coloration dans le dispositif d'affichage électrochromique. En supposant que l'électrode à laquelle la charge électrique est initialement injectée est l'électrode d'affichage A, lorsque les interrupteurs 8-a et 10 sont fermés, le courant circule de la contre-électrode 5 vers l'électrode d'affichage A. De ce fait, la couche électrochromique 3a est soumise à une réduction et devient colorée. Même si on ouvre les interrupteurs 8a et 10 après que la densité de coloration a atteint une valeur prédéterminée, l'état réduit de la couche électro- chromique 3a se maintient. Cette condition constitue ce qu'on appelle une action de mémoire et l'état d'affichage coloré est maintenu. On va maintenant décrire le transfert des charges électriques. Lorsque les interrupteurs 9a et 8c sont fermés de façon à connecter l'électrode positive de la source de tension continue à l'électrode d'affichage A et à connecter l'électrode négative de la source de tension continue à l'électrode d'affichage C, une charge électrique de coloration qui est emmagasinée dans l'électrode d'affichage A est transférée vers l'électrode d'affichage C. A ce moment, la charge électrique de coloration qui est émise par l'électrode d'affichage A est transférée par l'électrolyte 7 et est injectée dans l'électrode d'affichage C. De ce fait, l'électrode d'affichage A change d'état de couleur en passant d'un état coloré à un état décoloré, pour colo- rer maintenant l'électrode d'affichage C, et l'état d'affichage est changé. Bien que le principe de l'attaque par transfert de charges électriques corresponde à ce qu'on vient de décrire, dans le fonction- nement pratique de l'affichage, le nombre d'électrodes d'affichage qui doivent passer d'un état coloré à un état décoloré n'est pas tou- jours égal au nombre d'électrodes d'affichage qui doivent passer d'un état décoloré à un état coloré. On ne peut donc pas effectuer simple- ment l'opération qui est indiquée ci-dessus. Ainsi, lorsqu'on accomplit en pratique l'opération d'attaque par transfert de charges électriques, il est nécessaire d'ajouter en outre une électrode d'affichage fictive pour égaliser le nombre d'électrodes d'affichage qui doivent passer d'un état coloré à un état décoloré et le nombre d'électrodes d'affichage qui doivent pas- ser d'un état décoloré à un état coloré. Sur la figure 2, la combi- naison des états colorés/décolorés est représentée dans le cas de l'addition de l'électrode d'affichage fictive. La figure 2 montre une combinaison dans laquelle on affiche des chiffres à l'aide de sept électrodes d'affichage A à G qui sont disposées selon une configura- tion en ',-ii. L'électrode d'affichage fictive consiste en trois sortes d'électrodes fictives, à savoir une électrode fictive 1, une électrode fictive 2 et une électrode fictive 3. En supposant que l'aire de chaque électrode d'affichage A à G soit égale à 1, les électrodes fictives sont conçues de façon à avoir des aires d'affi- chage dans les rapports 1:2:2. La matière constitutive pour les trois sortes d'électrodes d'affichage fictives ( électrode fictive l à électrode fictive 3) est la même que celle des électrodes d'affichage A à G. Dans les conditions dans lesquelles on ajoute l'électrode d'af- fichage fictive qui est constituée par une telle matière et qui pré- sente une telle aire, les électrodes d'affichage qui prennent l'état coloré sont indiquées par le symbole "O", les électrodes d'affichage qui prennent l'état décoloré sont indiquées par le symbole "X"' et les électrodes d'affichage inchangées ne sont indiquées par aucun symbole. Dans tous les états d'affichage qui sont représentés sur la figure 2, le nombre d'électrodes d'affichage qui prennent l'état coloré est égal au nombre d'électrodes d'affichage qui prennent l'état déco- loré. De ce fait, l'opération de transfert de charges électriques peut être accomplie parfaitement. La figure 3 représente un dispositif d'affichage électrochro- mique avec une électrode d'affichage fictive. Dans les éléments qui sont représentés sur la figure 3, les parties identiques à celles de la figure 2 sont désignées par les mêmes références, et ces parties ne sont pas décrites de nouveau. Une électrode d'affichage fictive D est formée de marière qu' une électrode transparente 2D soit formée par évaporation à la surface d'un substrat 4 qui est en contact avec un électrolyte 7 et de manière qu'une couche électrochromique 3D soit formée- par évaporation sur l'électrode transparente 2D. Un interrupteur de coloration 8D est branché de façon à connecter l'électrode transparente 2D à l'électrode négative de la source de tension continue. Un interrupteur de décolo- ration 9D est branché de façon à connecter l'électrode transparente 2D à l'électrode positive de la source de tension continue. Du fait que dans le dispositif d'affichage électrochromique qui est représenté sur la figure 3 l'électrode d'affichage fictive D est masquée par la poudre blanche de TiO2 mélangée à l'électrolyte-7, l'électrode fictive D n'apparaît pas à la surface, ce qui fait que l'opération d'affichage peut être effectuée de façon claire. Cependant, il existe une légère perte de transfert des charges électriques dans l'opération pratique de transfert des charges élec- triques. De ce fait, la densité de coloration diminue lorsque le nombre d'opérations de transfert augmente. L'expérience a montré que la den- sité de coloration est notablement réduite lorsque le nombre d'opéra- tions de transfert est supérieur à 103. Ainsi, il existe un inconvénient qui consiste en l'apparition d'une différence de densité de colora- tion entre le groupe d'électrodes d'affichage dans lequel le nombre d'opérations de transfert est plus élevé, et le groupe d'électrodes d'affichage dans lequel le nombre d'opérations de transfert est plus faible. Ainsi, il apparaît un défaut d'uniformité de coloration et la densité de coloration d'ensemble diminue progressivement. L'invention permet de supprimer les inconvénients mentionnés ci-dessus et l'un de ses buts est de réaliser une régénération évitant la diminution de la densité de coloration. L'invention a également pour but d'accomplir indépendamment des variations de température l'opération de régénération qui main- tient une densité de coloration constante. L'invention a également pour but de réaliser un dispositif d'affichage électrochromique qui comporte deux substrats, un électro- lyte et une poudre blanche entre les deux substrats, un groupe d'électrodes d'affichage qui comportent une couche de matière électrochromique et qui sont formées à la surface d'un premier sub- strat qui est en contact avec l'électrolyte, plusieurs électrodes d'affichage fictives, une contre-électrode qui est formée sur une surface d'un second substrat, et des moyens qui appliquent une tension entre la contre-électrode et plusieurs électrodes qui font partie du groupe d'électrodes d'affichage fictives. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma d'un dispositif d'affichage électro- chromique qui est destiné à faciliter la compréhension du principe fondamental de transfert de charges électriques; la figure 2 est un tableau qui montre les combinaisons de trans- fert de charges électriques; la figure 3 est un schéma d'un dispositif d'affichage électro- chromique qui comporte une électrode d'affichage fictive; la figure 4 représente un mode de réalisation d'un dispositif d'affichage électrochromique qui est destiné à faciliter la compréhen- sion d'un procédé de régénération correspondant à l'invention; la figure 5 est un graphique qui montre la relation entre la durée d'injection d'une charge électrique de coloration et la tempéra- ture, conformément au procédé de régénération de l'invention; et la figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'in- vention. On va maintenant considérer la figure 4 qui représente un mode de réalisation d'un dispositif d'affichage électrochromique, destiné à faciliter la compréhension d'un procédé de régénération qui cor- respond à l'invention. Dans les éléments qui sont représentés sur la figure 4, les parties identiques à celles des figures 1 et 3 sont désignées par les mêmes références et on ne reprendra pas leur des- cription. Les références 2a-2g désignent des électrodes transparentes, et des électrodes d'affichage A-G sont formées par évaporation de couches électrochromiques 3a-3g sur chaque électrode transparente. Chaque électrode transparente 2a-2g est connectée à l'électrode néga- tive de la source de tension continue 1l par l'intermédiaire d'inter- rupteurs 8a-8g et à l'électrode positive de la source de tension continue 1l par l'intermédiaire d'interrupteurs 9a-9g. Les références 21D à 23D désignent des électrodes transparentes et des électrodes d'affichage fictives ID à 3D sont formées par évaporation de couches électrochromiques 31D à 33D sur chaque électrode transparente. Chaque électrode transparente 21B à 23D est connectée à l'électrode négative de la source de tension continue Il par l'inter- médiaire d'interrupteurs 81D à 83D et à l'électrode positive de la source de tension continue il par l'intermédiaire d'interrupteurs 91D à 93D. On va maintenant décrire l'opération de régénération qui est effectuée dans le dispositif d'affichage électrochromique présentant la structure décrite ci-dessus. Avant de commencer l'explication, on supposera que la durée de l'opération de régénération correspond à une période qui débute juste après le passage de l'affichage à l'état rlj et se termine juste avant le passage de l'affichage à l'état r2. G Après le passage de l'affichage à r1J, les électrodes d'affichage fictives 2D et 3D sont dans l'état coloré et ces états sont mémorisés. E L'interrupteur d'injection de charges électriques 10 et les interrupteurs 82D et 83D sont fermés tandis que les autres interrup- teurs représentés sur la figure 4 sont ouverts. A ce moment, une charge électrique n'est injectée que dans les électrodes d'affichage fictives 2D et 3D, à partir de la contre-électrode 5. O Une fois que la durée d'injection prédéterminée s'est écou- lée, l'interrupteur 10 et les interrupteurs 82D et 83Dsont ouverts. A ce moment, toutes les électrodes d'affichage A à G et les électrodes d'affichage fictives 1D à 3D passent dans l'état de mémorisation. O Les interrupteurs 8a, 8d, 8e et 8g et les interrupteurs 9c, 91D et 92D sont fermés pour faire passer l'affichage à l'état r2j t Conformément aux combinaisons de transfert de charges électriques qui sont représentées sur la figure 2, les interrupteurs sont ouverts ou fermés tour à tour pour changer périodiquement l'état d'affichage. La densité de coloration est toujours maintenue à la valeur prédéterminée en accomplissant l'opération qui correspond aux rubriques O à a O décrites ci-dessus. Les raisons en sont indiquées ci- après. La valeur de la charge électrique qui est injectée de la contre- électrode 5 vers les électrodes d'affichage fictives 2D et 3D dans l'opération de régénération mentionnée précédemment qui correspond à la rubrique fy est déterminée en fixant la durée pendant laquelle l'in- terrupteur Il' et 'es interrupteurs 82D et 83D sont fermés (c'est-à-dire la durée d'injection;, de façon que cette valeur soit égale à la valeur de la charge électrique qui est perdue dans toutes les électrodes d'af- fichage (les électrodes d'affichage A à G et les électrodes d'affichage fictives 1D à 3D), jusqu'à ce que l'opération de régénération soit accomplie. Ainsi, la valeur totale de la charge électrique de coloration qui est emmagasinée dans le dispositif d'affichage électrochromique est toujours maintenue constante au moment o l'opération de régénération de la rubrique est terminée. Ensuite, du fait que la charge électrique qui se trouve dans l'électrode d'affichage fictive 2D est transférée vers les électrodes d'affichage A, D, E et G, en compagnie de la charge électrique qui est emmagasinée dans l'électrode d'affichage fictive 1D et dans l'électrode d'affichage C, au cours de l'opération de régénération de la rubrique O, la charge électrique qui est injectée au cours de l'opération de régénération de la rubrique t est également répartie vers les électrodes d'affichage A, D, E et G. En outre, la charge électrique qui est injectée dans l'électrode d'affichage fictive 3D est également transférée et répartie vers l'électrode d'affichage fictive 1D et l'électrode d'affichage E dans l'état d'affichage 6. La charge électrique injectée qui est répartie dans l'état d'affichage r et 36, est répartie vers d'autres électrodes d'af- fichage chaque fois que l'état d'affichage est changé, conformément à la combinaison de transfert de charge électrique. La valeur de la charge électrique qui est emmagasinée dans-chaque électrode d'affichage est égalisée et l'opération de régénération est effectuée avec une densi- té de coloration constante. La figure 5 représente un exemple de données montrant la rela- tion entre la durée d'injection et la température, conformément au procédé de régénération. La caractéristique de la figure 5 correspond aux conditions dans lesquelles la tension appliquée est de 1,5 volt et l'aire totale des électrodes d'affichage fictives est égale à la somme de l'aire de 9 électrodes d'affichage. Lorsqu'on considère à titre d'exemple une montre électrique à affichage numérique dans laquelle l'information est constituée par des chiffres, avec un affichage à quatre chiffres pour les heures et les minutes, il est nécessaire d'employer neuf électrodes d'affichage fictives, ou une électrode d'affichage fictive dont l'aire corresponde à l'aire des dix-sept segments des électrodes d'affichage. Compte tenu de ce fait, on a relevé la courbe expérimen- tale qui est représentée sur la figure 5. La figure 5 permet de voir que la durée d'injection est cons- tante dans la plage de température allant de 00C à 500C. Ce fait montre que puisqu'on peut effectuer une opération de régénération constante indépendamment de la température, aucun élément ou circuit de compen- sation de température n'est nécessaire. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'in- vention. Dans un dispositif d'affichage électrochromique qui est re- présenté sur la figure 6, plusieurs électrodes d'affichage fictives ID et 2D sont placées sur la même surface d'un substrat 1 que des électrodes d'affichage A à F. et une plaque de masquage 15 est placée sur la surface du substrat 1 qui est opposée à la surface sur laquelle se trouvent les électrodes d'affichage fictives lD et 2D. La plaque 15 est placée juste au-dessus des électrodes d'affichage fictives lD et 2D de façon à couvrir ces électrodes. Les interrupteurs ne sont pas représentés pour éviter de compliquer la figure. Dans le cas de la figure 6, l'opération de régénération est accomplie de façon similaire entre les électrodes d'affichage fictives et la contre-électrode. Dans la description précédente, l'électrolyte utilisé est liquide (électrolyte 7), mais on peut également atteindre les buts de l'invention en utilisant un électrolyte solide. De plus, on peut utiliser à la fois le groupe d'électrodes d'affichage à l'état coloré et le groupe d'électrodes d'affichage fictives à l'état coloré pour effectuer la régération, bien que le dispositif d'affichage électrochromique utilise neuf électrodes d'affichage fictives dans la description ci-dessus. Le nombre d'élec- trodes qu'on utilise pour la régénération peut en outre fixé à une valeur arbitraire inférieure au nombre de toutes les électrodes qui sont à l'état coloré. L'invention permet d'obtenir les caractéristiques suivantes (1) Du fait que la durée d'injection de charges électriques qui est nécessaire pour compenser la densité de coloration est approxi- mativement constante dans la plage allant de 00C à 500C, on peut faire fonctionner le dispositif d'affichage électrochromique avec une densité de coloration constante, sans aucune compensation de température. (2) Du fait qu'on utilise plusieurs électrodes d'affichage fictives en tant qu'électrodes de compensation de la densité de colora- tion, aucune nouvelle configuration d'électrodes n'est nécessaire pour l'opération de régénération. De ce fait, on dispose de beaucoup de place pour la réalisation du dispositif d'affichage et pour la con- ception. (3) Du fait qu'on utilise plusieurs électrodes d'affichage fictives pour la compensation de la densité de coloration, il n'appa- raît pas d'augmentation momentanée de la densité de coloration à la surface d'affichage pendant l'opération de régénération, si bien que la qualité d'affichage n'est jamais réduite. Du fait qu'on peut entièrement compenser la diminution de la densité de coloration dans le dispositif d'affichage électrochromique, résultant de l'attaque par transfert de charges électriques, ainsi que le défaut d'uniformité de la coloration entre les différentes électro- des d'affichage, résultant d'une différence dans le nombre d'opérations de transfert, on peut réaliser un dispositif d'affichage électrochro- mique présentant une bonne qualité d'affichage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être appor- tées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'in- vention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage électrochromique comprenant deux substrats, un électrolyte et une poudre blanche entre les deux sub- strats, un groupe d'électrodes d'affichage comportant une couche de matière électrochromique, le groupe d'électrodes d'affichage étant formé sur une surface d'un premier substrat qui est en contact avec l'électrolyte, et une contre-électrode qui est formée sur une surface de l'un des deux substrats-qui est en contact avec l'électro- lyte, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs électrodes d'affichage fictives qui sont formées sur une surface de l'un des deux substrats qui est en contact-avec l'électrolyte, et des moyens qui appliquent une tension entre la contre-électrode et l'une au moins des électrodes d'affichage fictives. 2. Dispositif d'affichage électrochromique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les électrodes d'affichage fictives auxquelles on applique une tension sont dans l'état coloré. 3. Dispositif d'affichage électrochromique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens qui appliquent une tension établis- sent une tension ne dépassant pas 1,5 volt entre la contre-électrode et l'une au moins des électrodes d'affichage fictives. 4. Dispositif d'affichage électrochromique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens qui appliquent une tension appli- quent une tension positive à la contre-électrode et une tension néga- tive à l'une au moins des électrodes d'affichage fictives. 5. Dispositif d'affichage électrochromique comprenant deux sub- strats, un électrolyte et une poudre blanche entre les deux substrats, un groupe d'électrodes d'affichage comportant une couche de matière électrochromique, le groupe d'électrodes d'affichage étant formé sur une surface d'un premier substrat qui est en contact avec l'électrolyte, et une contre-électrode qui est formée sur une surface de l'un des deux substrats qui est en contact avec l'électrolyte, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs électrodes d'affichage fictives qui sont for- mées sur une surface de l'un des deux substrats qui est en contact avec l'électrolyte, et des moyens qui appliquent une tension entre la contre-électrode, d'une part, et l'une au moins des électrodes d'affi- chage fictives ainsi que l'une au moins des électrodes du groupe d'électrodes d'affichage, d'autre part.