Brevet FR2530849A1 — publié le 19840127

La présente invention concerne des dispositifs- d'affichage électroscopique et, plus particulièrement à un nouveau dispositif d'affichage électroscopique ayant sa structure d'électrode fabriquée sur un substrat unique. On connait, dans l'art antérieurdes affichages électroscopiques constitués par des plaques métalliques mobiles dans une cellule remplie de fluide Cette forme d'affichage électroscopique nécessite cue chaque plaque soit capable de se déplacer, à partir d'une position de repos contiguë à un premier substrat vers une position ac- tive contiguë à un deuxième substrat espacé du premier substrat, à travers une couche de fluide, ayant classique- ment une épaisseur de l'ordre de 15 Pm Jusqu'à présent on a fabriqué des dispositifs d'affichage électroscopique avec la plaque conductrice fabriquée sur la surface intérieure de l'un des substrats (c'est-à-dire la surface intérieure du substrat arrière) avec une électrode fixe fabriquée sur la surface intérieure du substrat restant (c'est-à-dire la surface intérieure du substrat avant) Par exemple, figure 1, la cellule d'affichage de l'art antérieur utilise deux substrats transparents espacés 2 et 3, sur les surfaces intérieures desquelles on a fabriqué, respectivement, une électrode fixe 4, recouverte d'une fine couche de diélec- trique (non représentée), et une structure de plaque élec- trode comportant des parties conductrices 5 fixées à la surface intérieure du substrat 3 et une plaque conductrice mobile 6 reliée par des ressorts aux parties fixes 5 Une couche de fluide absorbant la lumière 8 remplit le volume entre les substrats On relie en série une source de tension 9 a à un interrupteur 9 b, entre l'électrode avant 4 et les parties fixes de l'électrode arrière Lorsqu'on ouvre l'interrupteur 9 b, il n'y a pas formation d'un champ entre les électrodes 4 et 6 et les ressorts 7 obligent la plaque 6 à s'appuyer contre la surface intérieure du substrat 3 (comme représenté à gauche de la figure 1) La lumière pénètre dans le substrat 2, passe à travers l'électrode pratiquement transparente 4 et est alors absorbée dans le liquide 8; la surface définie par la plaque 6 est relative- ment sombre Lorsqu'on ferme l'interrupteur 9 b, on applique une tension entre l'électrode 4 et la plaque 6 ' et cette dernière est attirée vers le haut vers l'électrode 4 (comme représenté à droite de la figure 1) La plaquette 6 ' s'étant déplacée vers une position contiguë à l'électrode 4, la lumière pénétrant dans le substrat 2 est transmise à travers l'électrode 4 et refléchie par la plaque 6 ' après avoir subi une atténuation relativement faible dans le liquide 8; la surface définie par la plaque 6 ' est une surface brillante visible à travers le substrat 2 Lorsqu'on ouvre l'interrupteur 9 b, on supprime le champ et l'énergie accu- mulée dans les ressorts 7 ' renvoie la plaque 6 ' vers une position de repos adjacente au substrat arrière 3. On remarquera que toute variation de l'espacement S entre l'électrode avant et les parties de plaque élec- trode arrière provoquera une variation dans les tensions nécessaires pour "allumer" et "éteindre" l'élément de cellule défini par une plaque particulière 6 Ce problème de variation de tension d'allumage et de fermeture se remarque particulièrement dans les affichages à grande surface et particulièrement dans les affichages utilisant un verre relativement peu coûteux pour les substrats Il est, en conséquence, très souhaitable de réaliser un dispositif d'affichage électroscopique ayant des caracté- ristiques de fonctionnement de la cellule d'affichage qui sont indépendantes de l'épaisseur de la cellule d'affichage. Selon l'invention, une cellule d'affichage élec- troscopique, ayant des caractéristiques de fonctionnement pratiquement indépendantes de l'épaisseur de la cellule, comprend * une électrode fixe fabriquée sur une surface intérieure d'un premier substrat; une couche de diélectri- que déposée sur l'électrode fixe; et une structure de plaque électrode mobile fabriquée pour être supportée par, et es- pacée de la couche de diélectrique L'écartement entre l'élec- trode fixe et la plaque électrode mobile, dans sa position de repos, est ainsi établi de manière constante, indépendamment de la présence ou de la situation d'un substrat arrière de la cellule On utilise le substrat arrière de la cellule seu- lement pour contenir une quantité de fluide absorbant la lumière, fluide qui remplit aussi le volume entre la couche diélectrique et la plaque mobile de la cellule ayant une structure opérationnelle à un seul substrat. Dans une réalisation actuellement recommandées on fabrique la plaqueélectrode mobile, le ressort et les parties fixes de support en masquant et ensuite en attaquant chimique- ment une série de couches conductrices formées successivement sur la surface de la couche diélectrique. En conséquence, la présente invention a pour but de réaliser un nouveau dispositif d'affichage électroscopique ayant des cellules d'affichage dans lesquelles on maintient pratiquement constant l'espacement des électrodes électros- copiques fixes et mobiles. Ce but et d'autres de la présente invention appa- raitront plus clairement à la lecture de la description - suivante qui se réfère aux figures annexées qui représentent, respectivement Figure 1, une vue-en coupe de côté diune partie d'un dispositif d'affichage électroscopique de l'art anté- rieur tel que décrit ci-dessus; et, Figure 2, une vue en coupe de côté d'une partie d'un nouveau dispositif d'affichage électroscopique selon les principes de la présente invention- En liaison avec la figure 2, on atténue les problèmes d'espacement concernant la réalisation de l'art antérieur de la figure 1 en faisant supporter tous les éléments qui définissent la condition optique de la cellule par seulement un des substrats dé la cellule Le dispositif d'affichage comprend un substrat avant 11 fabri- qué en un matériau transparent tel que le verre et analogue. On définit chaque cellule d'une série de cellules d'affi- chage par une électrode conductrice pratiquement transpa- rente 12, fabriquée sur la surface intérieure lia du subs- trat avant Chacune des électrodes fixes 12 a une forme prédéterminée, par exemple carr'ée et est isolée de chacune des autres électrodes fixes 12 Dans une matrice d'afficha- ge, chaque électrode transparente 12 est une bande ayant pour largeur celle d'une cellule d'affichage et une longueur égale à la longueur d'affichage, du plan du dessin. Des conducteurs appropriés 12 a peuventse prolonger à partir de chaque électrode 12 vers un bord de l'affichage, pour faciliter le raccordement électrique à chaque électrode transparente On peut fabriquer, de manière avantageuse, les électrodes transparentes et les conducteurs en un matériau tel que l'oxyde d'étain-indium en utilisant des techniques connues. Après la fabrication des électrodes 12 et des conducteurs 12 a, on fabrique une couche de matériau diélec- trique sur la totalité de la surface interne supportant l'électrode du substrat 11. Le support fixe 16, le ressort 18 et les parties mobiles de plaqueélectrode 20 sont fabriquées selon des méthodes connues Ainsi on applique une couche relativement épaisse d'un matériau attaquable chimiquement sur la surface 14 a de la couche de diélectrique la plus éloignée du substrat 11 On détermine l'épaisseur de la couche de matériau attaquable chimiquement par l'espacement voulu S' entre la surface i 4 a de la couche de diélectrique et la surface lui faisant face 20 a de la plaque mobile 20, dans sa position de repos (dans le même plan que les parties de support fixes 16) Par exemple, comme la couche de diélec- trique 14 sera relativement mince, on peut atteindre un espacement S' d'environ 15 micromètres avec une épaisseur de colonne de support de couche en cuivre 22 elle aussi d'environ 15 micromètres On dépose de manière avanta- geuse en premier une fine couche de base en cuivre 22 a sur la surface de la couche de diélectrique et on forme sur elle des couches supplémentaires 22 b et 22 c de matériau conducteur attaquable chimiquement Ce matériau peut être du cuivre formé par galvanoplastie jusqu'à avoir l'épaisseur souhaitée. Ensuite on fabrique une couche supérieure en un autre matériau conducteur, de préférence un matériau différent du matériau formant la couche à partir de laquelle on fabriquera les colonnes 22 p le plus loin possible-du substrat 11, cette cou- che formera la partie fixe 6, les ressorts 18 et les parties de plaque 20 On utilise les techniques de masquage photo- résistives et'd'attaque préférentielle ou de dépôt additionnel pour former les ressorts 18 e la partie fixe 16 de raccorde- ment et les parties de plaque 20 et la multiplicité d'ouver- tures 20 b formées dans chaque partie de plaque 20 On utilise aussi l'attaque chimique préférentielle pour enlever le matériau entre la surface 20 de la plaque et la surface 14 a de la couche de diélectrique en laissant seulement les colonnes 22 attachées entre chaque partie fixe 16 et une partie de la couche de diélectrique 14 qui ne comporte pas sur elle une électrode fixe 12. Après fabrication de la structure d'électrode de la cellule, structure supportée seulement par le substrat avant 11 D on termine le dispositif en plaçant un substrat arrière 24 pratiquement aligné avec le substrat avant il, en réalisant une étanchéité convenable (non représenté) entre les substrats 11 et 24 et en remplissant le volume compris entre ces deux substrats par un liquide absorbant la lumière 26 Le liquide passe à travers les ouvertures de la plaque 20 b et remplit le volume entre la surface 14 a du'diélectrique et la surface 20 a de la plaque ainsi que le volume entre les plaques 20 et le substrat arrière 24. On remarquera que le substrat arrière est suffisamment espacé des plaques 20 pour ne pas interférer avec le fonc- tionnement de chaque cellule d'affichage du dispositif et n'a pas besoin d'être parallèle avec le plan de la surface lla du substrat avant (réduisant ainsi le coût de fabrication du dispositif). En fonctionnement, on relie en série une source de tension 28 avec un interrupteur 29 entre le conducteur 12 a de l'électrode fixe avant et le système interconnecté de chaque cellule formé par le support 16, le ressort 18 et les parties de plaque 20; il peut y avoir une multipli- cité de cellules dans un dispositif d'affichage donné Lors- que l'interrupteur 29 est ouvert, il n'existe pas de champ électrique entre l'électrode fixe 12 et la plaque électrode , grâce à quoi les ressorts 18 maintiennent la plaque dans sa position normale de repos, dans le même plan que les supports 16 Un rayon de lumière incident 30 passe ainsi à travers le substrat avant transparent, l'électrode fixe transparente 12 et la couche diélectrique transparente 14, dans le fluide absorbant la lumière 26 On choisit l'épaisseur S' de la couche liquide 26 de sorte que prati- quement toute la lumière incidente soit absorbée dans la couche grâce à quoi aucune lumière n'est réfléchie à travers le substrat avant sous la forme d'un rayon lumineux réfléchi 32 Ainsi la cellule définie par la plaque 20 en position de repos est dans un état optique sombre. Lorsque l'interrupteur est ferrmé, comme repré- senté par l'interrupteur fermé 29 ', le champ électrique résultant agit sur la plaque et attire la plaque vers une position, représentée par la plaque 20 ', contiguë à la surface 14 a de la couche diélectrique Un faisceau lumineux incident 30 ' passe pratiquement sans entraves à travers le substrat avant 11, l'électrode 12 et la couche de diélec- trique 14 L'épaisseur-de la couche 261 de liquide absor- bant la lumière entre la couche de diélectrique 14 et la surface 20 a' de la plaque maintenant contiguë étant petite, une relativement faible absorption de la lumière a lieu avant la réflexion du rayon lumineux à la surface de la plaque 20 a' De même il y a une relativement faible absorp- tion du rayon lumineux réfléchi pendant la retransmission à travers la couche 26 ' de liquide, avant la transmission du rayon réfléchi à travers la couche de diélectrique 14, l'électrode 12 et le substrat avant 11 Ainsi le rayon réfléchi 32 est suffisamment important et la cellule définie par la plaque déplacée 201 se trouve dans un état optique lumineux La différence des états-optiques entre la cellule noire (plaque au repos) et la cellule lumineuse (plaque adjacente aux couches diélectriques) est facilement apparente pour un observateur On remarquera que le fonc- tionnement du dispositif d'affichage ne dépend, ni de lues- pacement entre les plaques 20 'et le substrat arrière 24, ni de l'épaisseur de la couche de liquide entre eux. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'affichage d'informations caracté- risé en ce qu'il comprend un substrat transparent ( 11) ayant une surface (lia); au moins une électrode conductrice ( 12) fabriquée sur la surface (lia) du substrat (lia); une couche ( 14) d'un matériau diélectrique fabri- quée sur au moins l'électrode conductrice ( 12); au moins une électrode conductrice supplémentaire ( 20) comprenant au moins un moyen de support ( 16), au moins une partie de plaque alignée avec une électrode ( 12) qui lui est associée et chacune ayant une extrémité, et un ressort ( 18) relié à chaque extrémité de partie de plaque ( 20) et au moyen de supports ( 16) pour maintenir mécaniquement chaque partie de plaque en position de repos; un moyen de support ( 22) pour maintenir la partie de plaque au repos de l'électrode ( 20) pratiquement parallèle à et à une distance prédéterminée de la couche de diélectrique ( 14); une quantité de matériau liquide absorbant la lumière ( 26); des moyens pour contenir le matériau liquide au moins entre la couche de diélectrique ( 14) et la partie de plaque de l'électrode conductrice ( 20);- chaque partie de plaque ( 20) pouvant se déplacer, en s'opposant à la force du ressort ( 18), vers une électrode ( 12) qui lui est associée, en réponse au raccordement d'une tension entre la partie de plaque ( 20) et l'électrode ( 12) qui lui est associée. 2 Dispositif d'affichage selon la revendication 1, -caractérisé en ce que le moyen de support ( 16) est fixé à chaque partie de support de l'électrode ( 20) et une surface (lia) de substrat ( 11) et la couche de diélectrique ( 14). 3 Dispositif d'affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de support comporte une colonne ( 22) en matériau rigide. 4 Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau de la colonne ( 22) est du cuivre. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat ( 11) est en verre. 6 Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode conductrice ( 12) est en oxyde d'étain-induim. 7 Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des conducteurs ( 12 a) pour permettre l'application d'une tension électrique à chacune des électrodes ( 12). 8 Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espacement entre la couche de diélec- trique ( 14) et la partie de plaque de l Pélectrode ( 20) est environ de 15 micromètres. 9 Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque partie de plaque ( 20) comporte une multiplicité d'ouvertures ( 20 b). Dispositif d'affichage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la partie de plaque ( 20) a pratiquement une forme carrée. 11 Dispositif d'affichage selon la revendication , caractérisé en ce que chaque électrode conductrice ( 12) a pratiquement une forme carrée. Dispositif d'affichage selon la revendication , caractérisé en ce que chaque électrode ( 12) est une bande placée en face avec une sérié de parties de plaque ( 20) alignées.