Brevet FR2486283A1 — publié le 19820108

I La présente invention concerne un disposi- tif d'affichage électrolytique en clair sur fond som- bre. L'invention trouve une application en optoélec- tronique et notamment dans l'affichage de caractères alphanumériques. En général, un dispositif d'affichage élec- trolytique comprend une source lumineuse éclairant une cellule formée de deux parois isolantes entre lesquel- les est intercalé un électrolyte. L'une de ces parois est munie d'une électrode constituée par exemple de plusieurs segments servant à l'affichage, l'autre pa- roi d'une contre-électrode placée en regard de l'élec- trode. Ce dispositif comprend de plus, des moyens d'alimentation électriques reliés auxdites élec- trodes. L'affichage sur un tel dispositif est obtenu en provoquant sur l'électrode, par réaction électro- chimique, le dépôt ou la dissolution d'une couche dont les propriétés optiques (réflexion, transmission ou absorption) sont susceptibles de faire naître un signe (caractères, courbes, segments, etc...). Dans certains dispositifs, la couche dépo- sée par réaction électrochimique est une couche métal- lique absorbante (c'est le cas notamment des couches d'argent). Dans d'autres, il s'agit d'une couche orga- nique absorbante (c'est le cas notamment du diheptyl viologène). Dans de tels dispositifs, c'est le dépôt de la couche métallique ou organique, de couleur sombre, qui définit l'affichage des caractères alphanuméri- ques sur un fond clair pouvant être coloré. Pour améliorer l'affichage et en particu- lier pour éviter une trop grande luminosité du panneau d'affichage (cas du tableau de bord dans les applica- tions automobiles ou aéronautiques), on envisage un affichage dit "inversé", c'est-à-dire défini en clair sur fond sombre. Cet aspect est déjà obtenu dans des dispositifs à cristaux liquides (effets obtenus par inversion des polariseurs dans les cristaux liquides), et dans des afficheurs électromécaniques. Actuelle- ment, on ne conna!t pas de dispositif à affichage électrolytique réalisant un affichage inversé. La présente invention permet d'obtenir un affichage électrolytique en clair sur fond sombre. Ce dispositif d'affichage électrolytique du genre de ceux qui ont été décrits précédemment com- prend: - des moyens pour donner aux segments excités de l'électrode un premier aspect sombre, - des moyens pour donner aux segments non excités de l'électrode un aspect clair, ces segments étant ceux que l'on désire voir affichés, et - des moyens pour donner, à toute la surface de l'électrode dépourvue de segments, un second aspect sombre identique au premier. Selon un mode préféré de l'invention, les moyens pour donner le premier aspect sombre sont cons- titués d'un premier dépôt sombre, obtenu par réaction électrochimique à partir des ions contenus dans l'électrolyte. Ce premier dépôt sombre est constitué de préférence par de l'argent absorbant comme présenté dans la demande de brevet français n0 EN 76 15103 dé- posée par le demandeur le 19 mai 1976 et intitulée "Dispositif d'affichage électrolytique à dépôt absor- bant". Selon un autre mode préféré de l'invention, les moyens pour donner l'aspect clair sont constitués d'un écran poreux uniformément coloré, disposé devant la couche conductrice associée à la seconde paroi et au contact de l'électrolyte. Un tel écran poreux est présenté dans la de- mande de brevet français n0 EN 77 16676 déposée le ler juin 1977 par le demandeur et intitulée "Cellule d'affichage électrolytique à écran poreux". Selon un autre mode préféré de l'invention, les moyens pour donner le second aspect sombre sont constitués d'un second dépôt sombre conducteur. Ce se- cond dépôt conducteur est de préférence en argent ab- sorbant ou en platine, ce dernier étant déposé en atmosphère d'oxygène. Selon un autre mode préféré de l'invention, les moyens pour donner le second aspect sombre sont constitués d'un second dépôt sombre isolant constitué d'un oxyde choisi dans le groupe comprenant A1203 x et Ta2O3x, o x est un nombre inférieur à 3. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va sui- vre donnée à titre purement illustratif et non limita- tif, en référence aux figures annexées, dans lesquel- les: - la figure.1 représente schématiquement une vue en coupe d'un premier mode de réalisation du dis- positif selon l'invention, - la figure 2 représente schématiquement le gravage des segments constituant l'électrode, - la figure 3 représente schématiquement une vue en perspective du dispositif de la figure 1, - la figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'in- vention, - la figure 5 représente schématiquement un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 6 représente schématiquement un quatrième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 7 représente schématiquement un cinquième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 8 représente schématiquement un Saffichage obtenu selon le dispositif de l'invention. Le dispositif d'affichage électrolytique représenté sur la figure 1 comprend une source lumi- neuse 2 qui éclaire une cellule 4 constituée par un électrolyte 6 intercalé entre deux parois isolantes, lOune première paroi transparente 8 et une seconde paroi 10. Les deux parois 8 et 10 sont recouvertes d'une couche conductrice respectivement 12 et 14 placées en regard l'une de l'autre. Dans ce mode de réalisation, la couche 12 forme une électrode transparente et possède une struc- ture appropriée à l'affichage (matrice de points, seg- ments,...) qui sera décrite ultérieurement; la couche 14 forme une contre- électrode. Cette contre-électrode 14 peut être transparente ou non, suivant que le dis- positif d'affichage travaille en réflexion ou en transmission (se référer à la demande de brevet n EN 76 15103 déjà citée). Des cales d'épaisseur 16, isolantes, permettent de maintenir écartées l'une de l'autre les deux parois 8 et 10. Les couches conduc- trices 12 et 14 sont reliées à une source de tension 18 par l'intermédiaire d'un commutateur 20 qui permet d'appliquer entre lesdites couches 12 et 14 une diffé- rence de potentiel continu dans un sens ou dans l'au- tre. Des réactions électrochimiques d'oxydoré- duction entraînent le dépôt ou la dissolution sur l'électrode 12 (selon la polarité) d'un premier dépôt sombre conducteur 22 qui est de préférence constitué par de l'argent absorbant. De plus, selon l'invention, la cellule 4 comprend en outre un écran clair 24, poreux aux ions et uniformément coloré, disposé devant là contre-élec- trode 14 et au contact de l'électrolyte 6. Ce fait d'utiliser un écran 24 clair permet d'obtenir un affi- chage clair sur fond sombre. L'électrode 12 de forme adaptée à l'afficha- ge est représentée de façon plus détaillée sur la fi- gure 2. Cette électrode 12 est réalisée par exemple par une couche d'oxyde conducteur, munie de sillons 26 de 30 à 50y de large (figure 2a) gravés dans l'élec- trode de façon à isoler les unes des autres les zones d'amenée de courant 28. Dans ce premier mode de réalisation, l'élec- trode est recouverte d'une couche isolante 30 (figure 2b) de préférence de la silice, gravée suivant les motifs à afficher 32. Cette couche de silice 30 peut présenter une épaisseur supérieure à l'épaisseur du premier dépôt 22. Les motifs 32 présentent ici la forme de segments, mais toute autre forme pourraît être envisa- gée. Des contacts électriques 34 permettent d'alimen- ter en courant les différents segments 32 par l'inter- médiaire de la source de tension 18. Un exemple d'une telle électrode est décrit dans la demande de brevet français n0 EN 79 16740 déposée par le demandeur le 28 juin 1979 et intitulée "Systèmes d'électrodes de commande pour afficheur numérique à sept segments". Dans ce premier mode de réalisation du dis- positif selon l'invention, la couche isolante 30 est recouverte d'une couche d'oxyde conductrice 36, repré- sentée sur les figures 1 et 3. Cette couche d'oxyde 36 est déposée suivant le complément 38 des motifs 32 gravés dans la couche isolante 30 et de façon à lais- ser un liseré isolant 40 entre l'électrode 12 et la couche d'oxyde 36 (figure 3). Ceci permet de bien iso- ler chaque motif du segment 32 de la partie complémen- taire 38 (figure 2b). Pour obtenir un affichage électrolytique en clair sur fond sombre, il est nécessaire de déposer un second dépôt sombre 42 (figure 1) qui dans ce premier mode de réalisation est constitué comme le premier dé- pôt sombre 22 par de l'argent absorbant. A cet effet, la couche d'oxyde conductrice 36 est excitée par la tension d'affichage, de la même façon que les segments 32a non affichés; les segments affichés 32b, non excités, demeurent transparents et laissent apparaître pour l'observateur l'écran clair 24. La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Pour sim- plifier la description, on n'a représenté que la par- tie du dispositif modifiée par rapport au premier mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le second dépôt sombre référencé 44 est déposé directement sur l'élec- trode 12 gravée comme précédemment (figure 2a). Ce se- cond dépôt 44 gravé suivant les motifs à afficher (fi- gure 2b) est constitué par un oxyde du type A1203-x ou Ta2O3x, o x est un nombre inférieur à 3. Ces oxydes jouent à la fois le rôle de dépôt sombre de façon à obtenir un affichage clair sur fond sombre comme l'écran poreux 24, et le rôle d'isolant comme précé- demment la couche isolante 30 du premier mode de réa- lisation. Dans le cas o le rôle isolant de la couche 44 serait insuffisant, on peut ajouter une couche iso- lante telle que la couche 48 du troisième mode de réa- lisation. Du point de vue optique, l'affichage obtenu est meilleur que celui que l'on obtient dans le pre- mier mode de réalisation, du fait que le premier dépôt sombre 22 déposé par réaction électrochimique a lieu au même niveau que le second dépôt sombre 44. Bien que la nature de ce second dépôt 44 soit différente de celle qui constitue le premier dé- pôt 22 en argent absorbant, l'aspect optique de ces deux dépôts est identique. La figure 5 représente un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, le second dépôt sombre, référencé 46, est déposé directement sur l'électrode 12 et le premier dépôt sombre 22 a lieu au même niveau que ce second dépôt 46. Dans ce mode de réalisation, le second dépôt som- bre 46 est réalisé par une couche métallique conduc- -trice et de préférence en platine oxygéné. En effet, le platine est déposé en atmosphè- re d'oxygène, ce qui lui confère un aspect moins bril- lant par rapport au platine pur, et ce qui favorise sa ressemblance avec le premier dépôt sombre 22 en argent absorbant. Il est à noter que la ressemblance entre le platine oxygéné et l'argent déposé par électrochimie est meilleure que celle que l'on obtient entre l'ar- gent déposé par sérigraphie et déposé électrolytique- ment. Comme précédemment, ce second dépôt 46 en platine doit être gravé (figure 2b) de façon à éviter tout court-circuit entre les différentes zones d'ame- née de courant 28. Comme le platine est conducteur, il est né- cessaire de le recouvrir d'une couche isolante 48 de préférence en silice, pour éviter qu'un dépôt électro- lytique ne se produise sur sa surface. La figure 6 représente un quatrième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le second dépôt sombre référencé 49 est appliqué directement sur la première paroi iso- lante 8 et gravé comme précédemment (figure 2b). Ce second dépôt 49 réalisé en platine oxygéné est recou- vert d'une couche isolante 50, de préférence en sili- ce. Cette couche isolante 50 est recouverte par l'électrode 12 gravée comme précédemment (figure 2a), ladite électrode étant elle-même recouverte par la couche isolante 30 en silice gravée comme sur la figu- re 2b. Dans ce mode de réalisation, le premier dépôt sombre 22 a lieu au même niveau que la couche isolante 30. La figure 7 représente un cinquième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, comme dans le premier mode de réalisation, la paroi isolante 8 est recouverte par l'électrode 12 puis par la couche isolante 30 gravée suivant les motifs à afficher 32. La contre-électrode 14 recouvrant la paroi isolante 10 est constituée par de l'argent et, comme précédemment, l'écran clair 24 est disposé devant ladite contre-électrode. Le second dépôt sombre référencé 52 déposé sur l'écran clair 24 peut être réalisé comme précédem- ment, sous forme d'un dépôt d'oxyde ou d'un dépôt de platine. Ce second dépôt sombre 52 est gravé comme précédemment selon les motifs à afficher (figure 2b), le dépôt sombre 52 peut également être déposé directe- ment par sérigraphie selon la géométrie désirée. Les différents modes de réalisation décrits ci-dessus permettent d'obtenir un affichage électro- lytique en clair sur fond sombre comme schématisé sur la figure 8. La zone 56 représentant toute la partie de l'électrode dépourvue de segments 32 présente un aspect sombre obtenu par les différents dépôts sombres 42, 44, 46, 49 et 52. Les segments excités 32a présen- tent le même aspect sombre. Cet aspect sombre est ob- tenu par dépôt de l'argent absorbant par réaction électrochimique. Les segments non excités 32b appa- raissent en clair sur le dispositif d'affichage. Cet aspect clair est donné par la présence de l'écran po- reux 24. Lorsque celui-ci est uniformément coloré, les segments non excités 32b, donc l'affichage, apparais- sent colorés. La composition d'un écran coloré est présentée dans la demande de brevet n0 EN 77 16676 déjà citée. Un exemple de fabrication du dispositif d'affichage va être maintenant décrit. Cette fabrica- tion concerne le quatrième mode de réalisation (figure 6). Le second dépôt sombre en platine est pulvérisé en atmosphère d'argon et d'oxygène sur une lame de verre constituant la première paroi de la cellule. On peut faire varier les concentrations en oxygène et argon ainsi que les temps de pulvérisation du platine oxygé- né de façon à obtenir un dépôt ayant des propriétés optiques (aspect) les plus voisines possibles des pro- priétés optiques de l'argent absorbant (premier dépôt sombre) déposé électrolytiquement. Puis on grave les motifs à afficher dans le dépôt de platine en éliminant les zones correspondant aux segments. La couche isolante de silice est ensuite déposée sur le dépôt de platine par dépôt chimique en phase vapeur (Chemical Vapor Deposite en littérature anglosaxonne). Le reste de la face avant (dépôt d'oxy- de conducteur, dépôt de la couche isolante, gravure de la couche isolante pour faire disparaître les zones correspondant aux segments), l'assemblage de la cellu- le et le remplissage de celle-ci sont réalisés comme dans le mode opératoire d'un dispositif d'affichage classique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage électrolytique en clair sur fond sombre du genre de ceux qui comprennent une source lumineuse (2) éclairant une cellule (4) formée de deux parois isolantes, une première paroi transparente (8) et une seconde paroi (10) maintenues écartées l'une de l'autre, l'une des parois (8, 10) étant munie d'une première couche conductrice (12) formant électrode et transparente, constituée de plu- sieurs segments (32) servant à l'affichage, l'autre paroi (10, 8) d'une seconde couche conductrice (14) formant contre-électrode, placée en regard de l'élec- trode, un électrolyte (6) contenant des ions et inter- calé entre l'électrode et la contre-électrode, et des moyens d'alimentation électriques (18, 20) reliés à l'électrode (12) et à la contre-électrode (14), carac- térisé en ce qu'il comprend en outre: - des moyens (22) pour donner aux segments excités (32a) de l'électrode (12) un premier aspect sombre, - des moyens (24) pour donner aux segments non excités (32b) de l'électrode (12) un aspect clair, ces seg- ments étant ceux que l'on désire voir affichés, et - des moyens (42, 44, 46, 49, 52) pour donner à toute la surface de l'électrode dépourvue de segments (56) un second aspect sombre identique au premier. 2. Dispositif d'affichage selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les moyens pour donner le premier aspect sombre sont constitués d'un premier dépôt sombre (22) obtenu par réaction électrochimique à partir des ions contenus dans l'électrolyte (6). 3. Dispositif d'affichage selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que le premier dépôt som- bre (22) est de l'argent absorbant. 4. Dispositif d'affichage selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens pour donner l'aspect clair sont constitués d'un écran poreux (24) uniformément coloré, disposé devant la couche conductrice associée à la seconde paroi (10) et au contact de l'électrolyte (6). 5. Dispositif d'affichage selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour donner le second aspect sombre sont constitués d'un second dépôt sombre conducteur (42, 46, 49, 52). 6. Dispositif d'affichage selon la revendi- cation 5, caractérisé en ce que le second dépôt con- ducteur est de l'argent absorbant (42) obtenu par réaction électrochimique à partir des ions contenus dans l'électrolyte (6). 7. Dispositif d'affichage selon la revendi- cation 5, caractérisé en ce que le second dépôt con- ducteur est du platine (46, 49, 52) déposé en at- mosphère d'oxygène. 8. Dispositif d'affichage selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour donner le second aspect sombre sont constitués d'un second dépôt sombre isolant (44). 9. Dispositif d'affichage selon la revendi- cation 8, caractérisé en ce que le second dépôt iso- lant (44) est un oxyde choisi dans le groupe compre- nant Al203_x et Ta203-x, o x est un nombre inférieur à 3. 10. Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le second dépôt sombre est recouvert d'une premiè- re couche isolante transparente (48, 50). 11. Dispositif d'affichage selon les reven- dications 5 et 8, caractérisé en ce que le second dé- pôt sombre (42, 44, 46, 49, 52) est réalisé sélective- ment en dehors des segments (32) de l'électrode (12). 12. Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'électrode (12) est recouverte d'une seconde couche isolante transparente (30) gravée suivant la forme des segments (32) de ladite électrode. 13. Dispositif d'affichage selon les reven- dications 6 et 12, caractérisé en ce que la seconde couche isolante (30) est recouverte d'une couche d'oxyde conductrice et transparente (36) disposée sur la surface de l'électrode dépourvue de segments (56), ladite couche conductrice étant munie d'un liseré iso- lant (40) situé entre l'électrode (12) et la couche d'oxyde conductrice (36> et en ce que le second dépôt sombre (42) est disposé sur ladite couche conductrice. 14. Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le second dépôt sombre (44, 46) est situé directe- ment sur l'électrode (12). 15. Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 5, 7, 8, 11, 12, carac- térisé en ce que le second dép8t sombre (49) est dis- posé entre l'électrode (12) et la paroi correspondan- te (8). 16. Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 5, 7, 8, 11, 12, carac- térisé en ce que le second dépôt sombre (52) est situé sur l'écran poreux (24). 17. Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 8 et 12, caractérisé en ce que la première couche isolante (48, 50) et la se- conde couche isolante (30) sont en silice.