Brevet FR2495806A1 — publié le 19820611

DISPOSITIF ELECTROCHROMIQUE D'AFFICHAGE, ET ENSEMBLE UTILISANT UN TEL DISPOSITIF. L'invention concerne un dispositif d'affichage. Le dispositif utilise un élément électrochrome - capable de chånger de spectre dabsorption lorsqu'il est chargé électriquement par un courant, sous une;tension donnée. L'utilisation d'un tel matériau à des fins daffichage, dans le cas de diphtalocyanines de terres rares, a été décrit par M. NICHOLSON et:R.V. GALIARDI dans l'article intitulé "A Multicolor Electrochromic Display" paru dans S.I.D. 78 Digest, pages 24 et 23; on se reportera aussi, à ce sujet, au brevet délivré aux Etats-Unis d!Amérique sous le numéro 4.184.751. Les diphtalocyanines de terres rares sont connus comme des colorants de très grande stabilité chimique. Sous réaction électro- chimique, les diphtalocyanimes de terres rares, notamment le lutécium, sont des matériaux électrochimiques réversibles. Ces matériaux sont des modulateurs de lumière. Le changement réversible dans le spectre d'absorption sous un effet d'oxydoréduction est observe avec ces composés déposés en couches minces ou en solution.Dans le cas du lutédurn, dans la plage - 1,3 volts, + 1,5 volts, on obtient les couleurs rouge, vert, bleu et violet notamment - La couleir est définie par l'état d'oxydoréduction ; cet état peut être modifié par le passage d'un courant sous une tension définie. - Les seuils de tension V (volts) correspondant aux différentes couleurs sont les suivantes V: inférieure : - 1, 3 : violet comprise entre : - 1, 3 et - O, 5 : bleu n -0,3 et O, 6 : vert " " : 0,6 et 0,8 gris supérieure à : O, 8 : rouge Les couleurs sont très nettement contrastées et correspondent bien aux formes d'oxydoréduction obtenues par la voie chimique. Lors du passage dun etat doxydoréduction à un autre, le comportement électrique du dispositif est capacitif. La couleur subsiste aussi longtemps que les charges accumulees sont maintenues. Le matériau présente une mémoire intrinsèque. Le changement réversible de couleur permet de façon simple l'utilisation du matériau pour l'affichage de données. Les données doit il s'agit sont, par exemple, des données fixes, comme celles constituées par les éléments de lecture de cadrans de toutes sortes ou par les signes et motifs divers de ces cadrans. Elles peuvent consister aussi en signes - que l'on désire faire apparaître sélectivement à un moment ou à un autre. Les éléments constitutifs de ces signes consistent en des fragments d'une électrode transparente mis sous tension au cours du fonctionnement du dispositif; ces fragments sont recouverts de produit ~électrochrome. L'ensemble est eclairé par transmission ou réflexion. L'invention sera décrite dans le cas de ces terres rares, et plus particulièrement dans le cas du lutécium, étant entendu qu'elle s'applique de façon générale au cas de tous les éIéments électrochromes, doués, en tant que tels, de la propriété énoncée. On citera parmi eux l'oxyde de tungstène, de formule chimique WO3, couramment utilisé également dans la pratique de l'affichageS et tous les oxydes des métaux de transistion de la classification périodique, teis que Ir 02, Ni ;;2 L'invention concerne un dispositif electrochromique dMaf- fichage, utilisant la propriété d'un matériau électrochrome de présenter une couleur donnée lorsque des charges électriques y sont accumulées sous une tension donnée, pour faire apparattre, sur une couche d'un tel matériau recouvrant un support, des signes, constitués par des électrodes conductrices en relief sous-jacentes à la couche, placées sur ce support et portées, par ;des conducteurs, à cette tension, par rapport à une contre-électrode, dans un bain d'électrolyte, caractérisé en ce que ce support est recouvert d'émail. L'invention sera mieux comprise en se reportant à la descri ption qui suit et à la figure jointe qui représente: Une vue en perspective d'un panneau de l'invention. Le dispositif de l'invention a une structure coplanaire ; il est à la fois mécaniquement solide et simple à fabriquer. La figure en montre, à titre non limitatif, un exemple de réalisation. On distingue, sur la figure ,une partie portant le repère 1, qui constitue le support du dispositif; ce support consiste en une plaque rectangulaire de métal, de 1 mm environ d'épaisseur. Sur cette plaque est déposée une couche 2 d'émail, de couleur blanche dans l'exemple ; cette couche une fois soumise à cuisson présente un aspect luisant et un grand pouvoir réflecteur, mis à profit dans l'invention pour améliorer, toutes choses étant égales par ailleurs, le contraste du matériau électrochrome au cours des lectures faites par réflexion de lumière sur cette couche. Cette lumière peut être la lumière ambiante ou celle d'une source - non représentée sur le dessin. La couche 2 est recouverte d'une couche conductrice de l'élec tricité, transparente, en un matériau tel que l'oxyde d'étain, Sn 02 > connu pour posséder ces deux propriétés, de transparence et de, conduction. La couche 2 est gravée de façon qu'il n'en subsiste que. les éléments constitutifs des signes à afficher, qui ne sont autres que les fragments d'électrodes dont il a été question plus haut ; la gravure a lieu en négatif et ces fragments apparaissent en relief, comme le montre la figure. Leur épaisseur, très exagérée - sur la figure, où de façon générale pour la clarté, les proportions n'ont pas été respectées, est en réalité faible, de l'ordre du millier d'angstroems ; ces éléments portent tous le repère 4; ils constituent les électrodes de travail ; ils sont munis chacun d'une connexion ; l'ensemble de ces connexions a été désigné par le repère 6. Une couche de matériau électrochrome, la diphtalocyanine de lutécium citée, recouvre la couche 2 et les éléments 4 ,sur une épaisseur du mome ordre, c'est-à-dire du millier d'angstroems ; cette couche est désignée dans son ensemble par le repère 5. Une contre-électrode est disposée sur la couche d'émail 2, à proximité des électrodes de travail à un endroit exempt de matériau électrochrome et de matériau conducteur ; elle occupe dans l'exemple la plus grande partie du pourtour du panneau, la région voisine des conducteurs 6 exceptée. L'ensemble baigne dans un électrolyte 7, par exemple une solution molaire de chlorure de potassium, KCI, contenu dans un capot 8 transparent scellé de façon étanche sur l'ensemble précédent; des orifices, bouchés ensuite, permettent le remplissage du dispositif. Les connexions des éiéments 4 consistent en des conducteurs isolés fixés sur la couche d'émail 2, (cas de la figure), ou en dépôts métalliques réalisés sur cette couche dans une partie exempte des matériaux conducteur et électrochrome. En fonctionnement, une tension est appliquée au bain d'électrolyte dans les conditions habituelles, l'un des pôles de la source de tension, une pile de 5 volts, par exemple, non représentée, étant relié par un système d'adressage, et de commutation de la tension appliquée, figuré par un trait interrompu, comme non spécifique de l'invention, aux conducteurs 6 des éléments 4, et l'autre à une électrode 9 plongeant dans le bain et en contact avec la contreélectrode 3, par les connexions 10 et 12.Le passage du courant entre la contre-électrode et les électrodes de travail a pour effet de diriger des charges vers les parties du matériau électrochrome qui recouvrent les portions d'électrodes 4 mises sous tension ; l1accu- mulation de ces charges, de l'ordre de 1 microcoulomb par centimètre carré, excite, sous la tension choisie, la couleur désirée de l'électrochrome à ltendroit de ces électrodes, et fait apparaître le caractère correspondant dans la couleur désirée sur le fond continu du reste de la couche 5. Cette visualisation se fait avec mémoire, les signes restant affichés tant que la tension est maintenue aux bornes des éléments 4 correspondants, et que les charges subsistent dans le matériau électrochrome qui les recouvre.Après une opé- ration d'effacement, qui ne nécessite généralement pas plus de 50 millisecondes, on procède à l'affichage suivant, dans la couleur désirée. La réalisation du dispositif a lieu selon toutes techniques appropriées. La plaque support 1 est enduite à froid sur l'une de ses faces corne couche de l'émail choisi, puis soumise a une cuisson. Sur la couche 2 ainsi obtenue, on évapore de l'oxyde d'étain, Sn 02, de manière à former une couche continue de l'épaisseur indiquée plus haut, dans laquelle sont gravés ensuite par une technique fine, comme la photogravure, les reliefs nécessaires à la constltution des signes.La couche délectochrome est déposée également par évaporation, sous un vide de 10-5 torr, à partir d'un creuset chauffé par effet Joule à 310 ec, l'ensemble sur lequel a lieu le dépôt étant maintenu à 80 environ; la couche 3 d'environ 1000 angstroems d'épaisseur est obtenue, dans ces conditions, en quelques minutes. La contre-électrode 3 est réalisée sous la forme d'un dépôt d'argent, par évaporation sous vide également, sur une partie de la couche d'e-mail épargnée au cours des opérations de dépôt précédentes. On a parlé d'émail blanc ; il est bien entendu que, suivant le besoin, et suivant le corps électrochrome utilisé, cet émail pourrait entre choisi de couleur différente. Dans une variante de la disposition précédente, la couche d'émail elle-meme est échancrée de façon à faire apparaître à nu la plaque support 1 le long d'une certaine ligne ; la partie ainsi mise à nu sur la plaque est utilisée comme contre-électrode. Comme on l'a dit, l'invention s'applique à la visualisation de signes divers affichés sur des cadrans ou panneaux de façon fixe ou sélective, avec une cadence rapide, comme par exemple les indics tions d'appareils de mesure numériques, les cadrans de montres et les cadrans de toutes sortes de tableaux de bord. L'invention couvre aussi les ensembles dans lesquels sont incorposés, à ces fins de visualisation, les dispositifs décrits. REVENDICATIONS 1. Dispositif électrochromique d'affichage, utilisant la pro priété d'un matériau électrochrome de présenter une couleur donnée lorsque des charges électriques y sont accumulées sous une tension donnée, pour faire apparaltre, sur une couche (S) d'un tel matériau recouvrant un support (1), des signes, constitués par des électrodes conductrices (4) en relief souFjacentes à la couche, places sur ce support et portées,par des conducteurs, à cette tension, par rapport à une contre-électrode (3) dans un bain d'électrolyte, caractérisé en ce que ce support est recouvert d'émail (2). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support (1) est une plaque métallique, les électrodes t4) sont obtenues par gravure en relief d'une couche en un matériau conducteur de l'électricité transparent, recouvrant l'émail (2), en ce que cette couche est elle-même recouverue d'une couche du matériau électrochrome (3), en ce que la contre-électrode (3) est disposee sur l'émail, et en ce que l'ensemble baigne dans un électrolyte contenu dans un capot transparent, exposé à la lumière, applique de façon étanche sur l'émail sur tout son pourtour et traversé, d'une part, par une série de conducteurs reliés chacun à l'une des électrodes (4) et à l'un des pales de la source de tension, par l'intermédiaire d'un ensemble d'adressage et de commutation et, d'autre part, par une électrode plongeant dans le bain d'électrolyte, reliée à l'autre pôle de la source et en contact avec la contre-électrode, ledit dispositif assurant l'affichage sélectif desdits signes. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérise en ce que le matériau électrochrome est la diphtalocyanine de lutécium, en ce que l'émail est de couleur blanche, en ce que l'électrolyte est une solution molaire de chlorure de potassium, et en ce que les conducteurs consistent en des dépôts métalliques faits sur l'émail dans une partie de celui-ci exempte de matériau électrochrome et de couche conductrice transparente. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la contre-électrode est constituée par une partie dénudée de la plaque support, conductrice. 3. Ensemble, appareil de mesure, indicateur numérique, notamment, caractérisé en ce qu'il comporte un cadran suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4.