Brevet FR2461319A1 — publié le 19810130

Il 9 La présente invention concerne un circuit d'attaque pour un dispositif d'affichage électrochromique, et elle porte plus particu- lièrement sur un circuit d'attaque destiné au transfert de charges électriques de coloration, d'un groupe de segments colorés vers un groupe de segments décolorés (ce qu'on appellera ci-après "attaque de transfert de charges") par l'application d'une tension entre le groupe de segments colorés et le groupe de segments décolorés du dis- positif d'affichage électrochromique. Dans l'art antérieur, on réalise l'opération de coloration/ décoloration d'un dispositif d'affichage électrochromique en changeant la polarité d'une impulsion de tension qui est appliquée entre une électrode d'affichage et une contre-électrode. La figure 1 montre une coupe du dispositif d'affichage électrochromique classique tandis que les figures 2A et 2B représentent des signaux de tension et de courant pour l'attaque du dispositif d'affichage électrochromique. Sur la figure 1, une électrode d'affichage 2 qui est constituée par une couche mince transparente consistant principalement en In203 ou SnO2 est placée sur un substrat de verre transparent 1, et une couche électrochromique 3, qui est constituée par une couche mince consistant essentiellement en W03 ou MoO jormée sur l'électrode d'affichage 2. Une couche isolante 4 peut être formée par évaporation de A1203 ou d'une substance analogue. Une contre-électrode 5 est formée par évaporation de Au-Cr sur un substrat de verre. Une entretoise 7 adhère aux périphéries du substrat de verre transparent et de l'autre substrat de verre, et un électrolyte est contenu de façon étanche à l'intérieur de l'entretoise. Une électrode négative d'une source de tension continue 9 est connectée à l'électrode d'affichage 2 et une 6lsctdeposEtdiddecette source est connectée à la contre-électrode 5. Une électrode positive d'une source de tension continue 10 est connectée à l'électrode trans- parente 2 et une électrode négative de la source 10 est connectée à la contre-électrode 5. En outre, des interrupteurs ll et 12 sont branchés à chaque source de tension. Avec la structure de circuit décrite ci-dessus, lorsque l'in- terrupteur ll est fermé, une impulsion de tension négative est appliquée à l'électrode d'affichage 2 pour colorer la couche électrochromique 3. L'état de coloration de cette couche se maintient même si on ouvre l'in- 2 4 613 19 terrupteur Il. Ainsi, le dispositif comporte une fonction de mémoire. Lorsqu'on ferme l'interrupteur 12, une impulsion de tension positive est appliquée à l'électrode d'affichage 2, pour décolorer la couche électrochromique 3. La figure 2A représente un signal de tension décrit ci-dessus qui a une valeur de crête de 1,5 V dans le sens positif comme dans le sens négatif. La figure 2B représente un signal de courant qui circule dans un panneau d'affichage électrochromique. Tout d'abord, il est nécessaire d'avoir une faible dissipation de puissance lorsque le dispositif d'affichage électrochromique est appliqué à de petits instruments portatifs, comme une montre électroni- que ou une calculatrice électronique. Dans ce cas, on parvient à diminuer la dissipation de puissance en utilisant un procédé d'affichage dans lequel le courant nécessaire au changement d'état entre la coloration et la décoloration n'est appliquée qu'au segment dont l'état d'affichage change, l'état de coloration/déco- loration précédent étant maintenu pour le groupe de segments dont l'état d'affichage ne change pas, en utilisant pour cela la fonction de mémoire du dispositif d'affichage électrochromique. Cependant, dans le procédé d'attaque classique, la densité de coloration est réduite dans le cas o il existe un grand nombre de segments colorés. De ce fait, il apparaît une différence entre la densité de coloration des segments dont l'état est conservé par la fonction de mémoire et la densité de coloration des segments qui viennent d'être colorés, ce qui entraîne un défaut d'uniformité de la densité de colora- tion entre les segments. Pour éliminer le défaut d'uniformité de la coloration, il existe un procédé dans lequel on modifie les conditions d'attaque en fonction du nombre de segments colorés, mais le circuit qui permet de mettre en oeuvre ce procédé est plus complexe. Du fait que la condition d'attaque dépend de la température ambiante, un circuit de compensation de température est nécessaire. Si on n'effectue pas l'opération de compensation de température, il apparait un défaut d'uniformité de la coloration des segments. Un but de l'invention est de supprimer les inconvénients men- tionnés ci-dessus, et de réaliser un circuit d'attaque dans lequel on puisse éviter l'apparition d'un défaut d'uniformité de la coloration des segments en attaquant le dispositif d'affichage électrochromique par 24 613 1 9 un nouveau procédé d'attaque, appelé "procédé de transfert de charges", ce circuit pouvant être réalisé de façon simple, sans circuit de com- pensation de température. L'invention a également pour but de réaliser un circuit d'atta- que pour un dispositif d'affichage électrochromique dans lequel les charges électriques destinées à la coloration d'un groupe de segments colorés sont transféréesvers un groupe de segments décolorés pour changer l'état d'affichage, par l'application d'une tension entre le groupe de segments colorés et le groupe de segments décolorés du dispositif d'af- fichage électrochromique. Ce circuit d'attaque comprend un circuit de commande de transfert de charges électriques qui ne produit un signal de transfert de charges électriques que lorsqu'une information d'affi- chage est changée, et un circuit de commande de temps de transfert de charges électriques qui commande le temps de transfert des charges électriques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe d'un panneau d'affichage électrochro- mique classique. Les figures 2A et 2B représentent les formes des signaux d'attaque du dispositif d'affichage électrochromique classique. La figure 3 est un schéma d'un circuit qui est destiné à facili- ter la compréhension du fonctionnement fondamental d'un système de trans- fert de charges électriques. Les figures 4A, 4B et 4C illustrent les signaux de tension/ courant pour le transfert de charges électriques. La figure 5 est un graphique qui montre la relation entre le temps de transfert des charges électriques et le nombre de segments. La figure 6 est un schéma synoptique d'un circuit d'attaque à transfert de charges électriques, correspondant à l'invention. La figure 7 représente un mode de réalisation d'un circuit d'attaque à transfert de charges électriques correspondant à l'invention. La figure 8 est un diagramme séquentiel relatif au circuit qui est représenté sur la figure 7. La figure 9 représente une caractéristique de température pour le temps de transfert des charges électriques. 2 461319 La figure 10 représente un mode de réalisation d'un circuit de commande de temps de transfert des charges électriques. La figure 11 représente un diagramme séquentiel relatif à un mode de réalisation du circuit de commande de temps de transfert des charges électriques. On va maintenant décrire l'invention en considérant la figure 3 qui est un schéma d'un dispositif d'affichage électrochromique destiné à l'explication du fonctionnement fondamental du procédé de transfert de charges. Les éléments de la figure 3 qui sont identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références, et on ne les décrira donc pas. Pour éviter de compliquer la figure, on n'a pas représenté un substrat de verre, une entretoise et une couche isolante qui ne sont pas nécessaires pour l'explication. Les références 3a-3e désignent des couches électrochromiques. Les références 2a-2e désignent des électro- des d'affichage transparentes. Des interrupteurs destinés à la colora- tion qui sont désignés par les références lla-lle sont connectés à une borne B et des interrupteurs destinés à la décoloration qui sont dési- gnés par les références 12a-12e sont connectés à une borne A. La borne positive de la-source de tension continue est connectée à la borne A et la borne négative de la source de tension continue est connectée à la borne B. La contre-électrode 5 est connectée à la borne négative de la source de tension continue par un interrupteur 13 et à la borne posi- tive de la source de tension continue par un interrupteur 14. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif d'affi- chage électrochromique construit de la manière décrite ci-dessus. On injecte tout d'abord dans le panneau d'affichage électro- chromique des charges électriques de coloration qui sont destinées à être transférées. En supposant que le segment 3a soit un segment auquel une charge électrique est injectée, lorsque l'interrupteur lla et l'interrupteur 14 sont fermés, la charge électrique est injectée - au segment 3a pour colorer ce segment. Une fois que le segment 3a a été coloré avec une densité prédéterminée, on ouvre l'interrupteur lla et l'interrupteur 14 pour mémoriser l'état d'affichage. On va maintenant expliquer comment s'effectue le transfert de charges électriques. Lorsque la charge électrique qui provoque la colo- 246 131 9 ration du segment 3a est transférée vers le segment 3d, l'interrupteur 12a et l'interrupteur lld sont fermés pour connecter la borne positive de la source de tension continue à l'électrode d'affichage 2a et pour connecter la borne négative de la source de tension continue à l'électrode d'affichage 2d. A ce moment, la charge électrique de colo- ration est émise par le segment 3a et elle est injectée au segment 3d par l'intermédiaire de l'électrolyte 8. De ce fait, le segment 3a change de condition de coloration pour passer de l'état coloré à l'état décoloré, tandis que le segment 3d est coloré, ce qui change le contenu de l'affichage. Les figures 4A, 4B et 4C montrent des signaux de tension et un signal de courant pour l'attaque par transfert de charges électriques. Le signal de tension qui est représenté sur la figure 4A est appliqué à l'électrode d'affi- chage 2a et le signal de tension qui est représenté sur la figure 4B est appliqué à l'électrode d'affichage 2d. Le signal de courant qui est représenté sur la figure 4C représente le courant qui circule entre l'électrode d'affichage 2a et l'électrode d'affichage 2d. Le courant nécessaire pour effectuer le transfert de charge électrique pour un segment circule pendant 0,3 s et aucun courant ne circule ensuite, même si la tension est appliquée pendant plus de 0,3 s. Les expériences effectuées par la demanderesse ont confirmé que la valeur de la charge électrique transférée obtenue par intégration du signal de courant est égale à la valeur de la charge électrique de coloration qui a été injectée initialement dans le segment 3a. Ce fait montre que seule la charge électrique injectée initialement est trans- férée entre les segments et qu'il ne se produit jamais d'injection de charges électriques à partir de l'extérieur du panneau d'affichage électrochromique, ni de fuite de charges électriques vers l'extérieur, pendant que les charges électriques sont transférées. Ainsi, si les aires des différents segments sont conçus de façon à être mutuellement égales, la densité de charge électrique pour la coloration est maintenue à une valeur prédéterminée, si bien que la densité de coloration devient constante. Bien que la description qui précède porte sur le cas dans lequel le nombre de segments auxquels la charge doit être transférée est égal à un, on se trouve en pratique dans le cas dans lequel la charge électrique doit être transférée à plusieurs segments à la fois. La figure 24 61319 représente des données expérimentales qui montrent la relation entre le nombre de segments et le temps de transfert. Le nombre de segments est porté sur l'axe des abscisses et le temps de transfert est porté sur l'axe des ordonnées. La figure montre que le temps de transfert augmente sous l'effet d'une augmentation du nombre de segments. Dans le procédé classique, ce fait entraîne un défaut d'uniformité de la densité de coloration. Cependant, conformé- ment au procédé de transfert de charges électriques de l'invention, du fait qu'on ne transfère qu'une valeur prédéterminée de charge électrique pour la coloration, la densité de coloration présente la valeur prédéterminée même si la tension est appliquée au panneau après la fin de l'opération de transfert. De ce fait, si on commande le temps de transfert de telle manière qu'il soit supérieur au temps de trans- fert maximal qui est imposé par le nombre maximal de segments auxquels la charge électrique de coloration doit être transférée, on peut facile- ment éviter l'apparition d'un défaut d'uniformité dans la densité de coloration. Bien que le temps de transfert dépende également de la tempéra- ture, si on commande dans ce cas le temps de transfert de manière qu'il soit supérieur-au temps de transfert maximal, en considérant non seule- ment le nombre maximal de segments, mais également la caractéristique de température pour une température basse, on peut facilement éviter l'apparition d'un défaut d'uniformité de la densité de coloration, sans compensation de température. La figure 6 est un schéma synoptique d'un circuit d'attaque pour un dispositif d'affichage électrochromique qui correspond à l'invention. Une montre électronique est représentée à titre d'exemple du système. La référence 15 désigne un oscillateur qui utilise un cristal qui fournit un signal de base de temps. Le signal de base de temps est appliqué à un diviseur de fréquence 16 pour diviser ce signal afin de donner le signal de temps approprié, après quoi le signal qui provient du diviseur 16 est appliqué à un compteur 17. Les signaux qui résultent du comptage par le compteur 17, comme un signal des secondes, un signal des minutes, un signal des heures, un signal des jours et un signal des mois sont appliqués à un circuit de commande de transfert de charges électriques 19 par l'intermédiaire d'un décodeur 18. Le circuit de commande de transfert de charges électriques 19 produit un signal 24 61319 de commande de transfert de charges électriques qui présente une lar- geur d'impulsion constante, en synchronisme avec les instants de changement de l'information d'affichage que produit le décodeur 18. La largeur d'impulsion du signal de commande de transfert de charges électriques est fixée par un circuit de commande de temps de transfert de charges électriques, 20. Le signal de commande de transfert de charges électriques qui provient du circuit de commande de transfert de charges électriques 19 est appliqué à un circuit d'attaque 21 et l'opération d'affichage d'un dispositif d'affichage électrochromique 22 est accomplie en utilisant un signal de sortie du circuit d'attaque 21. La figure 7 représente un mode de réalisation du circuit de commande de transfert de charges électriques 19 qui correspond à l'in- vention. Les circuits de commande de transfert de charges électriques sont désignés par les références 19a-19n et ils sont entourés en poin- tillés sur la figure 7. Du fait que tous ces circuits ont la même structure, on n'expliquera que le circuit l9a. Les bornes Da à Dn sont connectées à la borne de sortie du décodeur 18. La borne Da est connectée à une borne d'entrée de données d'une bascule de type D 23 et à une borne d'entrée d'un inverseur 24. Une borne d'entrée d'une porte NON-ET 25 est connectée à la borne de sortie de l'inverseur 24 et l'autre borne d'entrée de la porte NON-ET est connectée à une borne de sortie Q de la bascule de type D 23. Une borne d'entrée d'une porte NON-OU 26 est connectée à la borne de sortie de l'inverseur 24 et l'autre borne d'entrée de cette porte est connectée à la borne de sortie Q de la bascule de type D 23. La borne de sortie de la porte NON-ET 25 est connectée à la grille d'un transistor MOS à canal P 27. La borne de sortie de la porte NON-OU 26 est connectée à la grille d'un transistor MOS à canal N 28. L'électrode de source du transistor MOS à canal P 27 est connectée à la borne positive de la source de tension continue et l'électrode de drain de ce transistor est connectée à l'électrode d'affichage 2a. L'électrode de source du transistor MOS à canal N 28 est connectée à l'électrode négative de la source de tension continue et son électrode de drain est connectée à l'électrode d'affichage 2a.Le circuit d'attaque est constitué par le transistor MOS à canal P 27 et par le transistor MOS à canal N 28. Une borne d'entrée d'horloge de la 2 461319 bascule de type D 23 est connectée à une borne de sortie du circuit de commande de temps de transfert des charges électriques, 20. On va maintenant décrire le fonctionnement du circuit de com- mande de transfert de charges électriques, en considérant les diagrammes séquentiels qui sont représentés sur la figure 8. Un signal Qa apparaît sur la borne de sortie de la bascule de type D 23 lorsque le signal d'information d'affichage Da qui provient du décodeur 18 est appliqué sur la borne d'entrée de données de la bas- cule de type D 23 et lorsque le signal de commande de temps de transfert qui provient du circuit de commande de temps de transfert des charges électriques, 20, est appliqué sur la borne d'entrée d'horloge. Le signal Qa correspond au signal d'information d'affichage Da retardé de la moitié d'une période du signal de commande de temps de transfert. Ainsi, le signal Qa est un signal retardé d'une demi-période du signal d'horloge qui est appliqué à la bascule de type D 23. Lorsque le signal de sortie Qa de la bascule de type D 23 et un signal inversé à par rapport au signal d'information d'affichage sont appliqués à la porte NON- ET 25, un signal Pa apparaît sur la borne de sortie de cette porte. Lorsque ces signaux Qa et Dâ sont appliqués à la porte NON-OU 26, un signal Na apparaît sur sa borne de sortie. Le signal Pa est-un signal qui prend le niveau logique bas "B" pendant la'moitié de la période du signal de commande de temps de transfert, en synchronisme avec le front arrière du signal d'information d'affichage Da. Le signal de commande de transfert de charges électriques est constitué par le signal Na et par le signal Pa. Le transistor MOS à canal N 28 devient conducteur lorsque le signal Na est au niveau logique haut "H" et, à ce moment, l'électrode d'affichage 2a devient une élec- trode à laquelle la charge électrique de coloration est injectée. Le transistor MOS à canal P 27 devient conducteur lorsque le signal Pa est au niveau logique "B" et, à ce moment, l'électrode d'affichage 2a devient une électrode à partir de laquelle la charge électrique de colo- ration est émise. Conformément au procédé d'attaque décrit ci-dessus, l'opération de transfert de charges électriques n'est effectuée que pour le groupe de segments qui changent d'état d'affichage, et l'information d'affi- 2 4 6 13 1 9 chage est conservée par la fonction de mémoire de l'élément d'affichage électrochromique dans un autre groupe de segments. De ce fait, on peut rendre minimale la dissipation d'énergie qui est nécessaire pour le changement d'état d'affichage. La même opération est également accomplie dans d'autres circuits de commande de transfert de charges électriques 19m et 19n. Le tableau ciaprès montre le mouvement des charges électriques de coloration entre les électrodes d'affichage 2a, 2m et 2n, conformément aux diagrammes séquentiels qui sont représentés sur la figure 8. Tableau Dans le tableau ci-dessus, le symbole "O" désigne l'injection d'une charge électrique, et le symbole "X" désigne l'émission d'une charge électrique. Les flèches indiquent le sens du transfert des charges électriques. Bien que la description qui précède porte sur le cas dans lequel le nombre de segments devant faire l'objet d'un transfert est égal à un, on peut l'adapter au cas dans lequel le nombre de segments devant faire l'objet d'un transfert est supérieur à un. Conformément au système d'attaque décrit ci-dessus, on peut facilement déterminer le temps de transfert des charges électriques, à l'aide du circuit de commande de temps de transfert des charges électriques. Un mode de réalisation de l'invention consiste en un circuit d'attaque dans lequel la durée d'une demi-période du signal de commande de temps de transfert des charges électriques, qui est le signal de sortie du circuit de commande de temps de transfert de charges électriques 20, est choisie de façon à être supérieure au temps de transfert maximal, dans le cas d'une température basse et du nombre Electrode d'af- fchage 2a 2m 2n Instant défini par e signal d'horloge 4 0 E-- X X - X% 0 _ 2 4 6131 9 maximal de segments pour lequel on doit accomplir l'opération de trans- fert de charges électriques. La figure 9 représente une caractéristique de température du temps de transfert des charges électriques. Un autre mode de réalisation de l'invention consiste en un circuit d'attaque dans lequel le signal standard de plus faible poids pour l'affichage est utilisé en tant que signal de commande de temps de transfert de charges électriques. Par exemple, dans un affichage de montre électrique qui comporte les heures et les minutes, le chiffre de plus faible poids correspond à une position "une minute" et on uti- lise un signal d'une minute en tant que signal de commande du temps de transfert de charges électriques. La figure 10 représente une structure qui correspond à ce cas pour le circuit de commande de temps de transfert de charges électriques 20. Sur la figure 10, la référence 30 désigne un compteur de secondes et la référence 31 désigne un compteur des minutes. La réfé- rence 32 désigne un inverseur qui fait fonction de circuit de commande de temps de transfert de charges électriques. Le signal de report qui est transféré du compteur dE secondes 30 vers le compteur des minutes 31 est appliqué sur une borne d'entrée de l'inverseur 32. La figure h1 représente des diagrammes séquentiels qui corres- pondent à l'utilisation de l'inverseur 32 pour le circuit de commande de temps de transfert de charges électriques. Comme il a été décrit précédemment et conformément à l'invention, on peut fixer le temps de transfert des charges électriques à une valeur supérieure au temps de transfert maximal, en employant un circuit simple. L'invention permet d'obtenir les caractéristiques suivantes. (1) On peut facilement supprimer un défaut d'uniformité de coloration d'affichage, y compris celui qui résulte de la caractéristi- que de température, en employant un nouveau système d'attaque de dispo- sitif d'affichage électrochromique, appelé "attaque par transfert de charges électriques", dans lequel le temps de transfert des charges électriques est fixé à une valeur supérieure au temps de transfert maximal pour le nombre maximal de segments faisant l'objet du transfert, à basse température. Il n'est donc pas nécessaire d'employer un circuit de compensation de température. (2) Du fait que le circuit de commande de transfert des charges il électriques est conçu de telle manière que le signal destiné à transférer une charge électrique n'est produit que lorsque l'informa- tion d'affichage est changée, on peut utiliser pleinement la fonction de mémoire du dispositif d'affichage électrochromique. On peut ainsi réduire la dissipation de puissance dans le dispositif d'affichage électrochromique. Comme il a été décrit précédemment, il est possible de réaliser un circuit d'attaque pour un dispositif d'affichage électrochromique qui présente une dissipation de puissance faible et une excellente qualité de l'affichage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être appor- tées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 2 46 131 9 REVENDICATIONS 1. Circuit d'attaque pour un dispositif d'affichage électrochro- mique dans lequel des charges électriques destinées à la coloration. qui se trouvent dans un groupe de segments colorés sont transférées vers un groupe de segments décolorés pour changer l'état d'affichage, sous l'effet de l'application d'une tension entre le groupe de segments colorés et le groupe de segments décolorés du dispositif d'affichage électrochromique, caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de commande de transfert des charges électriques qui ne produit un signal de transfert des charges électriques qu'en cas de changement d'une information d'affichage; et un circuit de commande - du temps de transfert des charges électriques qui commande le temps de transfert des charges électriques. 2. Circuit d'attaque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande de temps de transfert des charges élec- triques commande le temps de transfert des charges électriques de façon qu'il soit supérieur au temps de transfert maximal dans le cas d'une température basse et du nombre maximal de segments pour lequel l'opération de transfert de-charges électriques doit être accompli. 3. Circuit d'attaque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande de temps de transfert des charges élec- triques commande le temps de transfert des charges électriques de façon qu'il soit égal à une période de changement de l'information affichée.