Brevet FR2496907A1 — publié le 19820625

L'invention concerne une cellule pour élément d'affichage électro-optique comprenant au moins une paire de plaques non conductrices de l'électricité, qui sont liées l'une à l'autre le long de leurs arêtes, et des couches conductrices de l'électricité, l'une au moins desdites plaques étant transparente ainsi que l'une desdites couches conductrices, cette cellule comportant, entre lesdites plaques, un espace intermédiaire destiné à recevoir des systèmes à dispersion colloïdale ayant des pro- priétés de commande de la lumière. On connaît des éléments d'affichage-électro-optiques, ci-après brièvement appelés "afficheurs à colloides", qui comportent des systèmes à dispersion colloïdale ayant des propriétés de commande de la lumière. Les cellules pour afficheurs à colloides consistent de préfé- rence en deux plaques de verre planes agencées parallèlement, à faible distance l'une de l'autre, et munies de minces revêtements transparents conducteurs de l'électricité, lesquels sont raccordés à une source de courant ou tension. Les plaques sont assemblées l'une à l'autre, de façon hermétique, le long de leurs arêtes. Du fait de l'instabilité chimique de nombreux systèmes à dis- persion colloïdale, notamment des suspensions de colloides, les méthodes usuelles jusqu'alors connues pour construire des afficheurs à cristaux liquides ne conviennent pas à la fabrication de cellules pour afficheurs à colloides. C'est ainsi que les moyens d'assemblage des plaques tels que la fusion du verre à basse température (connue par exemple par la demande de brevet allemand DE-AS 21 59 165) diffusent des ions sodium dans le système colloïdal, et les agents d'assemblage constitués de colles époxy (connus par exemple par la demande de brevet européen publiée sous le numéro 0 013 875) libèrent des monomères incompatibles avec le système colloïdal, ce qui conduit à la décomposition par voie catalytique d'un système à dispersion colloïdale, à la coagulation des particules collol- dales et/ou à des changements de couleur, rendant inutilisable l'affi- cheur à colloides. Les polymères fluorés décrits comme agents d'assemblage pour cellules d'afficheurs à cristaux liquides dans le brevet américain numéro 3 871 746 exigent, pour être mis en oeuvre, des machines et outils de moulage à l'épreuve de la corrosion et donc onéreux, ainsi que d'importantes précautions quant à la sécurité. La présente invention a pour objet de réaliser, pour un affi- cheur à colloides, une cellule chimiquement et thermiquement stable, présentant une grande stabilité mécanique et d'étroites tolérances d'écartement, pouvant être fabriquée économiquement et simplement. Ceci est obtenu par le fait que les plaques sont assemblées l'une à l'autre au moyen d'une couche d'un polyester linéaire. Du fait de leur tenue aux solvants, de leur grande résistance mécanique et thermique, et de leur insensibilité à l'humidité ainsi que de leur résistance au vieillissement, les polyesters linéaires conviennent pour la construction de cellules d'afficheurs à colloides. Les poly(téréphtalates d'alkylène), notamment le poly(téré- phtalate d'éthylène), se sont avérés particulièrement adéquats. Le poly(téréphtalate d'éthylène) se distingue par son comportement "inerte" à l'égard des substances chimiques habituellement employées dans les afficheurs à colloides. Sur le plan du coût et de la mise en oeuvre, l'utilisation de feuilles de polyester de type courant, notamment de feuilles de poly(téré- phtalate d'éthylène), s'est avérée avantageuse. Ces feuilles se distinguent par une stabilité mécanique et électrique exceptionnellement élevée, elles sont flexibles et donc disponibles exemptes de plastifiant, ce qui réduit encore la possibilité d'influence de matières étrangères sur le système colloïdal. Les formes pulvérulentes et granulaires courantes de polyesters linéaires conviennent tout aussi bien pour l'assemblage des plaques d'afficheurs à colloides. Pour obtenir et maintenir une condition d'écartement déterminée pour les plaques des cellules d'afficheurs, on utilise des éléments d'écartement qui sont avantageusement agencés dans la couche de polyester assurant l'assemblage. Comme la cellule à fabriquer peut être exposée à des pressions et températures élevées pendant sa fabrication, il est nécessaire que les éléments d'écartement possèdent une dureté supérieure à celle de la couche de polyester placée entre les plaques et possèdent un. point de fusion plus élevé que celui du polyester linéaire utilisé. Comptés parmi les matières thermoplastiques et possédant des propriétés thermiques avantageuses, les polyesters linéaires sont utili- sables comme colles à chaud. Ces adhésifs sont des colles qui, à la tempé- rature ambiante, sont à l'état solide et que l'on fond avant de procéder au collage. Après refroidissement, la matière adhésive est de nouveau solide. Des cellules pour afficheurs à colloides peuvent être réalisées 249690. par assemblage de plaques fait par collage à chaud avec un polyester linéaire. Habituellement, les opérations de collage à chaud sont effec- tuées sous pression accrue, ce qui a souvent pour effet de réduire l'épaisseur des couches d'agent adhésif. Afin d'obtenir un écartement prédéterminé, il s'est avéré nécessaire, dans le cas de l'utilisation de feuilles de polyester, de recourir à des feuilles ayant une épaisseur d'une fois et demieà deux fois celle de l'écartement désiré entre les plaques. Cet écartement désiré entre les plaques est obtenu exactement en agençant et pressant une monocouche d'éléments d'écartement dans une feuille de polyester. Il est également possible de mélanger à des éléments d'écarte- ment une masse pulvérulente ou granulaire d'un polyester linéaire puis, par extrusion de cette masse, de former une feuille. L'opération de pressage des éléments d'écartement est alors supprimée. La feuille obtenue est posée, étroitement ajustée, sur l'une des plaques de l'affi- cheur, puis on dispose la deuxième plaque en position ajustée sur la feuille et l'on assemble ces composants sous température et pression élevées. Une autre procédure de collage à chaud selon l'invention, pour assembler des plaques d'afficheurs à colloides au moyen d'une couche de polyester linéairepeut être exécutée en utilisant une masse pulvérulente ou granulaire. Pour cela, celle-ci est mélangée avec un liquide volatil ou évaporable, puis appliquée sur au moins l'une des plaques, après quoi on évapore complètement le liquide et l'on assemble les éléments sous température et.pression élevées. Un assemblage étanche-particulièrement-fiable peut être obtenu si, après l'opération de collage à chaud, on refroidit lentement tout en maintenant le pressage. Les ouvertures se trouvant dans l'une des plaques de l'affi- cheur, ou dans la couche de polyester, ouvertures qui servent à intro- duire le système à dispersion colloïdale et à l'équilibrage de pression qui est alors nécessaire, sont ensuite avantageusement fermées avec des obturateurs en polyester linéaire. Le procédé selon l'invention permet de fabriquer des cellules pour afficheurs à colloides ayant n'importe quelles dimensions. La conservation d'un intervalle donné entre parois, dans la région médiane des cellules à grande surface, peut être assurée en agençant à cet endroit aussi une couche de polyester linéaire. De même, des cellules pour afficheurs à colloEdes peuvent être réalisées avec un nombre quelconque de cloisons intermédiaires, en appli- quant pour chacune, entre les plaques à assembler, une couche de polyester linéaire, le tout étant assemblé en un ensemble par collage à chaud. D'autres caractéristiques et avantages d'une cellule selon l'invention, pour élément d'affichage électro-optique, apparaîtront à la lecture d'exemples de réalisation non limitatifs décrits ci-après en se référant aux dessins joints o: - la figure 1 représente une vue en perspective d'une cellule d'un élément d'affichage électro-optique; et - la figure 2 représente une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Dans le cas des cellules d'affichage à colloides, représent6es sur les figures, il s'agit d'un type tel que, par exemple, celui décrit dans la demande de brevet allemand DE-OS 21 14 658, type dans lequel on opère avec une suspension de très petites particules dans un liquide. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, la cellule d'un élément d'affichage ilectro-optique 10, connu comme "afficheur à col- loides", présente deux plaques transparentes 20, 21 qui sont de pr6fé- rence en verre, matière plastique ou tout autre matériau transparent et robuste. Les plaques 20, 21 ont leurs faces internes munies de couches électro-conductrices 30, 31 qui constituent des électrodes de zones et peuvent être reliées à une source 40 de courant ou de tension, pour appliquer un potentiel d'excitation. Les plaques 20, 21 sont parallèles; elles sont assemblées l'une à l'autre sur leur pourtour, le long de leurs arêtes, au moyen d'une couche 50 d'un polyester linéaire et constituent une cellule pour recevoir une suspension colloïdale de particules 60 ayant des propriétés de commande de la lumière. Dans la couche 50 en polyester linéaire, est aménag6e une mono- couche d'éléments d'écartement 70, comme représenté sur la figure 2. Les éléments d'écartement peuvent être constitués par des billes de verre ou de quartz, des pigments inorganiques ou des matériaux analogues, de préférence non conducteurs. Pour pouvoir affronter la pression et la température lors du processus de collage à chaud décrit plus loin, les éléments d'écartement 70 doivent posséder une dureté supérieure à celle de la couche de polyester 50 et un point de fusion plus élevé que celui du polyester linéaire. Dans l'une des plaques 20, 21, se trouvent des ouvertures 80, 81 qui sont disposées à peu près en diagonale au voisinage des arêtes des plaques 20, 21 et qui servent l'une à l'introduction de la suspension de colloides 60, l'autre à l'équilibrage de pression qui est alors néces- saire. Après remplissage, les ouvertures 80, 81 sont fermées par des bouchons ou obturateurs 90, 91 en polyester linéaire. La fabrication d'une cellule d'affichage à colloides selon les caractéristiques de l'invention peut s'effectuer comme décrit ci-après. titre d'exemple. Une feuille de poly(téréphtalate d'éthylène) d'un type courant, ayant une épaisseur d'environ cent cinquante micromètres, est saupoudrée de billes de verre à diamètres de l'ordre de cent micromètres, triées par tami- sage. Lors de ce saupoudrage, on veille à réaliser une seule couche de grains, en évitant une superposition des particules. Les petites billes de verre sont enfoncées dans la matière par une pression de l'ordre de 1000 N/cm. Ensuite, on découpe, éventuellement à la presse, la feuille à la forme désirée. La feuille ainsi découpée est appliquée, en tant que moyen d'étanchéité à coller, sur une plaque de verre, puis on ajuste par- dessus la feuille une autre plaque de verre, et l'on presse ces éléments dans un châssis de serrage pour éviter tout déplacement relatif de l'un d'eux. L'ensemble est exposé, dans une presse de collage à chaud, pendant environ cinq minutes, à une température de l'ordre de deux cent soixante dix degrés Celsius et à une pression d'environ 50 N/cm2 rapportée à la surface de la feuille. Le poly(téréphtalate d'éthylène) fond alors et mouille ainsi les surfaces des plaques de verre, cela dans l'étendue désirée. Si l'on refroidit alors progressivement en maintenant la pression de serrage, le poly(téréphtalate d'éthylène) se solidifie et assemble les plaques en constituant une cellule étanche. Dans une autre procédure selon l'invention, un granulat de poly(téréphtalate d'éthylène) de type courant est mélangé à des petites billes de verre et extrudé sous forme de feuille que l'on met ensuite en oeuvre comme décrit ci-avant. De même, la matière plastique peut être appliquée par séri- graphie sur les plaques de verre. Pour cela, on. mélange un granulat de poly(téréphtalate d'éthylène) de type courant et un liquide volatil ou évaporable et des billes de verre, pour constituer une pâte que l'on applique, par l'intermédiaire d'une trame, sur une plaque de verre. On évapore le liquide par chauffage dans une étuve de séchage, puis on applique une autre plaque de verre et l'on assemble l'ensemble dans une presse de collage à chaud comme décrit plus haut. Après le remplissage de la cellule avec le système de colloides en dispersion, par exemple avec une suspension colloïdale, on ferme les ouvertures de remplissage avec des bouchons coniques en poly(téréphtalate d'éthylène). Ces bouchons peuvent être réalisés, par exemple, par extru- sion. Ensuite, on arrête ces bouchons avec une colle de contact usuelle qui peut être appliquée au moyen d'un pistolet de collage à chaud. Les bouchons peuvent tout aussi bien être arrêtés avec une colle à deux com- posants, par exemple une colle à base de résine époxy. Les éléments de cellule ainsi obtenus se distinguent par leur excellente résistance chimique et thermique, leur insensibilité aux agents atmosphériques et leur stabilité mécanique, et par l'étroitesse des tolérances de l'écartement entre plaques. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Cellule pour élément d'affichage électro-optique, comprenant au moins une paire de plaques non conductrices de l'électricité, qui sont liées l'une à l'autre le long de leurs arêtes, et des couches conduc- trices de l'électricité, l'une au moins desdites plaques étant transpa- rente ainsi que l'une desdites couches conductrices, cette cellule comportant, entre lesdites plaques, un espace intermédiaire destiné à recevoir des systèmes à dispersion colloidale ayant des propriétés de commande de la lumière et étant caractérisée en ce que les plaques (20, 21) sont assemblées l'une à l'autre au moyen d'une couche (50) d'un polyester linéaire. 2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le polyester linéaire est un poly(téréphtalate d'alkylène). 3. Cellule selon la revendication 2, caractérisée en ce que le poly(téréphtalate d'alkylène) est un poly(téréphtalate d'éthylène). 4. Cellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la cellule (10) est munie d'au moins une ouver- ture (80, 81) pour y introduire le système à dispersion colloidale, cette ouverture étant agencée dans l'une des plaques (20, 21) et/ou dans la couche (50) en polyester linéaire. 5. Cellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche (50) d'un polyester linéaire se trouvant entre les plaques (20, 21) est formée à partir d'une feuille. 6. Cellule selon l'une quelconque des revendications 1 à4, caractérisée en.ce que la couche (50) d'un polyester linéaire se trouvant entre les plaques (20, 21) est constituée à partit d'une masse d'un polyester linéaire sous forme de poudre ou de granulat. 7. Cellule selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisée en ce que les plaques (20, 21) sont agencées parallèlement l'une à l'autre et sont séparées par un intervalle défini qui est très petit. 8. Cellule selon la revendication 7, caractérisée en ce que des éléments d'écartement (70) sont agencés entre les plaques (20, 21). 9. Cellule selon la revendication 8, caractérisée en ce que les éléments d'écartement (70) sont agencés dans la couche (50) de polyester linéaire se trouvant entre les plaques (20, 21). 10. Cellule selon la revendication 9, caractérisée en ce que les éléments d'écartement (70) possèdent une dureté supérieure à celle de la couche (50) de polyester linéaire se trouvant entre les plaques (20, 21). 11. Cellule selon la revendication 9, caractérisée en ce que les éléments d'écartement (70) possèdent un point de fusion supérieur à celui du polyester linéaire situé entre les plaques (20, 21). 12. Procèdé de fabrication d'une cellule pour élément d'affi- chage glectro-optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on assemble les plaques par collage à chaud au moyen d'un polyester linéaire. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on applique, avec ajustement étroit sur l'une des plaques, une couche d'un polyester linéaire faite d'une feuille possédant une épaisseur d'une fois et demie à deux fois l'intervalle désiré entre les plaques, puis on applique sur cette couche la deuxième plaque que l'on positionne et l'on assemble ces éléments sous température et pression accrues, la pression de serrage étant maintenue pendant la période suivante de refroidissement lent. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'avant l'assemblage des plaques, on applique une couche unique d'glé- ments d'écartement sur la couche de polyester linéaire constituée par une feuille et l'on enfonce ces éléments d'écartement dans cette couche. 15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la couche de polyester linéaire constituée d'une feuille est réalisée par extrusion après mélange d'éléments d'écartement dans une masse pulvêru- lente ou granulaire d'un polyester linéaire. 16. Procèdé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on mélange une masse pulvérulente ou granulaire d'un polyester linéaire à un liquide êvaporable, puis on applique ce mélange sur au moins l'une des plaques, on évapore complètement le liquide et l'on assemble les éléments de la cellule sous température et pression accrues, la pression de serrage étant maintenue lors du refroidissement progressif qui suit. 17. Procéda selon l'une des revendications 13 ou 16, pour réaliser une cellule d'élément d'affichage électro-optique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'après l'introduction du système à dispersion colloïdale, on ferme les ouvertures avec des bouchons en polyester linéaire.