Brevet FR2625817A1 — publié le 19890713

La présente invention concerne de façon générale des perfectionnements aux montres-bracelets de type "analo- gique" qui sont éclairées afin qu'elles indiquent l'heure dans l'obscurité. Plus précisément, elle concerne un cadran éclairé perfectionné destiné à une montre analogique. Des dispositifs électroluminescents ont été préten- dument proposés par G. Destrau, London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine, Series 7, volume 38, N 285 p. 170-737, octobre 1947. Il existe un certain nombre de brevets des Etats-Unis d'Amérique tels que les brevets n 2 988 161, 2 928 974 et 3 749 977 qui décrivent une lampe électroluminescente fondamentale. Une telle lampe peut comporter une feuille de verre ou de matière plastique ayant une couche conductrice qui joue le rôle d'une première électrode, une couche électroluminescente conte- nant une matière électroluminescente placée dans un liant tel qu'une résine époxyde, et une feuille conductrice placée sur l'autre face de la couche électroluminescente contenant une matière électroluminescente placée dans un liant tel qu'une résine époxyde, et une feuille conductrice placée sur l'autre face de la couche électroluminescente et jouant le rôle d'une seconde électrode. Le dispositif élec- troluminescent résultant est essentiellement un élément capacitif de circuit et, lorsqu'une tension alternative ou pulsée est appliquée entre les deux électrodes, la matière électroluminescente s'éclaire ou émet de la lumière de diverses couleurs suivant la matière utilisée. On a déjà proposé l'utilisation de dispositifs élec- troluminescents dans des montres dans deux buts. La première proposition concerne l'utilisation du dispositif électroluminescent comme lampe destinée à servir de lampe de fond d'un dispositif transparent d'affichage électro-optique, tel qu'un dispositif d'affichage à cris- taux liquides. Le dispositif électroluminescent n'a aucune autre fonction pour l'indication de l'heure que celle d'une source de lumière du dispositif d'affichage électro-optique qui indique l'heure. Des exemples de procédés illustrant cette utilisation sont les brevets des Etats-Unis d'Amé- rique n' 4 208 809, 4 238 793 et 4 500 173. La seconde proposition d'utilisation de dispositifs électroluminescents dans une montre est entièrement diffé- rente et suggère l'utilisation d'un groupe de segments radiaux ou espacés circonférentiellement qui peuvent être excités séparément et sélectivement afin qu'ils indiquent l'heure. Des exemples de brevets mettant en oeuvre des segments électroluminescents excités sélectivement sont les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 194 003, 3 258 906 et 3 276 200 et le brevet français n 1 316 428. On sait aussi qu'un dispositif d'affichage à cris- taux liquides ayant un trou central peut être utilisé dans une capacité double comme cadran d'une montre-bracelet ayant des aiguilles classiques, comme représenté par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4 488 818. En outre, on connaît l'utilisation de dispo- sitifs électroluminescents comme lampes de fond pour des nombres imprimés directement sur le dispositif électrolumi- nescent lui-même comme représenté dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 4 532 395 qui concerne des boutons- poussoirs souples éclairés. L'une des difficultés rencontrées dans le passé lors de l'utilisation des dispositifs électroluminescents dans les montres a été la nécessité de l'utilisation d'une haute tension pour la production d'une quantité suffisante de lumière par le dispositif alors que les montres électro- niques modernes travaillent à basse tension, à l'aide d'une simple pile de 1,5 V seulement. Ceci nécessite des circuits spéciaux pour l'élévation de la tension afin que la tension d'alimentation fournie au dispositif électroluminescent soit accrue, et ceci provoque une consommation supplémen- taire d'énergie. Cependant, on sait que les pertes peuvent être réduites et qu'on peut encore obtenir une luminosité acceptable dans des panneaux relativement grands de 0,1 m2 par connexion au panneau capacitif d'un élément inductif formant un circuit résonant, la fréquence d'une source alternative étant ajustée sur la fréquence de la résonance du circuit, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 749 977. Dans ce brevet, le substrat et le film électroluminescent sont tous deux placés entre les électrodes et sont choisis de manière qu'ils présentent des caractéristiques équivalentes de pertes électriques qui ne dépassent pas un facteur spécifié. L'invention concerne un dispositif électrolumines- cent perfectionné destiné à une montre analogique classique et permettant la lecture de l'heure la nuit. L'invention concerne aussi un tel dispositif élec- troluminescent destiné à être utilisé dans une montre qui travaille à basse tension. L'invention concerne aussi un cadran perfectionné destiné à la lecture d'une montre analogique la nuit et un procédé de fabrication d'un tel cadran. En résumé, l'invention met en oeuvre un dispositif électroluminescent destiné à constituer le cadran d'une montre analogique classique, le cadran ayant une ouverture centrale pour le passage d'un axe portant une aiguille de la montre et ayant, à sa surface supérieure, des signes classiques de représentation de l'heure, sous forme ins- crite, si bien que l'heure peut être lue comme sur un cadran normal de montre. Le dispositif électroluminescent est en outre des- tiné à former un cadran éclairé de montre par formation d'un circuit de commande placé dans la montre, avec un dispositif de connexion de ce circuit au dispositif élec- troluminescent. Le dispositif électroluminescent est de préférence construit à partir d'un substrat isolant trans- parent ayant des signes indiquant l'heure sur une face et une première couche conductrice de l'électricité sur l'autre face, une seconde couche collée à la couche conduc- trice de l'électricité et comprenant un mélange électrolu- minescent de particules d'une matière électroluminescente dispersées dans un liant formé d'une résine polymère, une troiième couche mince d'un matériau isolant formant une barrière résistant à l'humidité et collée sur la seconde couche, et une quatrième couche d'une matière conductrice de l'électricité et formée d'un métal réfléchissant, adhé- rant à la troisième couche. La plage de dimensions de la matière électroluminescente est choisie par rapport à la distance minimale comprise entre les couches conductrices afin que la tension nécessaire à l'excitation du cadran électroluminescent soit réduite. Le liant de résine poly- mère de la seconde couche est de préférence une résine époxyde. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en plan d'une montre analogique; la figure 2 est une vue en plan du cadran retiré de la montre; la figure 3 est une vue de bout du cadran retiré de la montre; et la figure 4 est une coupe schématique suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 1 représente une montre sous forme d'une montre-bracelet 1 ayant un boîtier classique 2 et compor- tant une aiguille 3 des minutes et une aiguille 4 des heures montées sur des axes rotatifs et entraînées par un mouvement classique dont les détails n'entrent pas dans le cadre de l'invention. Un bouton 5 est utilisé pour le réglage de la position des aiguilles 3, 4 indiquant l'heure, alors qu'un organe 6 de manoeuvre à bouton- poussoir est connecté de manière qu'il commande des con- tacts de commutation (non représentés) placés à l'intérieur du boîtier de la montre. Un cadran 17 est placé sous les aiguilles et a des signes représentatifs de l'heure, par exemple des repères des heures et des minutes 8 et des nombres 9. Les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en plan et une vue de bout du cadran 7 retiré de la montre et elles indiquent qu'il s'agit d'un organe plat et mince découpé à la forme d'un cadran de montre et ayant un trou central 22 pour le passage de l'axe de la montre. On se réfère maintenant à la-coupe de la figure 4; les aiguilles 3, 4 sont montées sur des axes rotatifs coaxiaux 10, 11 qui sont placés au centre et raccordés de manière qu'ils soient entrainés en rotation ou qu'ils avan- cent périodiquement par pas sous la commande du mouvement 12. Celui-ci peut comporter par exemple un moteur pas à pas excité par un circuit intégré ayant une base de temps à quartz et commandant un train d'engrenages finalement rac- cordé aux axes 10, 11 de manière bien connue dans la tech- nique. Le boîtier ou corps 2 a un verre transparent 13 permettant l'observation des aiguilles 3, 4 et leur posi- tion par rapport aux signes 8, 9 placés sur le cadran 7. Un circuit 14 d'excitation d'une matière électrolu- minescente est aussi placé dans le boîtier 2 et transmet des impulsions d'excitation par des fils 15 de sortie lors- qu'il est commandé par l'organe externe 6 de manoeuvre à bouton-poussoir. Un circuit intégré qui convient à cet effet est représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique n 4 527 096. Bien que les circuits correspondants soient décrits comme étant utiles pour l'excitation des lampes électroluminescentes utilisées comme lampe de fond pour dispositif d'affichage à cristaux liquides de montre, ils conviennent aussi pour la commande du cadran électrolu- minescent selon l'invention. Le cadran 7 est monté dans un boîtier 2 par l'inter- médiaire d'une garniture isolante 16 qui supporte le cadran 7 autour de sa périphérie. La garniture 16 assure la pro- tection contre la fissuration ou la rupture du cadran 7 et l'isole aussi électriquement bar rapport au boîtier 2. Le cadran 7, qui n'est pas représenté à l'échelle sur la figure 4 mais dont l'épaisseur a été fortement exa- gérée par raison de clarté, comporte un substrat transpa- rent 17, une première couche 18 d'un matériau conducteur de l'électricité, une seconde couche 19 d'un matériau électro- luminescent, une troisième couche mince 20 d'un matériau isolant formant une barrière résistant à l'humidité, et une quatrième couche 21 d'un matériau conducteur de l'électri- cité. Le substrat 17 et les couches 18 à 21 forment un ensemble feuilleté qui est en réalité très mince et ne dépasse pas une épaisseur d'environ 0, 46 mm, lorsque le substrat est formé de verre, ou de 0,25 mm, lorsque le substrat est formé d'un film de matière plastique. Une petite partie des couches 19, 20 et 21 est retirée par raclage afin que la couche conductrice 18 soit exposée comme indiquée par la référence 18a. Dans une variante, la zone 18a peut être masquée pendant l'application des couches 19, 20, 21. Cette couche exposée 18a permet l'exé- cution d'une connexion électrique 15a avec la seconde couche conductrice 18. Une connexion électrique convenable b est formée avec la quatrième couche conductrice 21. Des fils 15 sont fixés aux connexions 15a, 15b qui peuvent être simplement formées par un adhésif conducteur, tel qu'une résine époxyde chargée d'argent. Enfin, l'ensemble feuil- leté a un trou central 22 destiné au passage des axes rota- tifs 10, 11. Les caractéristiques préférées des éléments 17 à 21 constituant l'ensemble électroluminescent feuilleté sont les suivantes. Le substrat 17 est un substrat transparent qui peut être formé de verre rigide ou d'un film souple de matière plastique tel que le "Mylar" (marque de fabrique de du Pont de Nemours & Co). Comme le substrat 17 n'est pas placé entre les électrodes, on peut utiliser un substrat de toute épaisseur commode convenant à un cadran de montre. La première couche 18 est un mince film conducteur de l'élec- tricité, habituellement formé d'oxyde d'étain et d'indium, collé au substrat 17. Du verre ou du "Mylar" ayant une telle couche conductrice déjà appliquée est un produit disponible dans le commerce. La seconde couche 19 est un mélange électrolumines- cent de particules d'une matière électroluminescente dis- persées uniformément dans un liant polymère. Les matières électroluminescente sont soigneusement tamisées à une di- mension comprise entre 10 et 25 pm. Le liant polymère est choisi parmi des résines époxydes qui ont de faibles pertes électriques et des qualités de résistance à l'humidité lorsqu'elles sont polymérisées. On a constaté qu'un excel- lent liant à cet effet était constitué d'une résine époxyde de la catégorie du bisphénol-A, ayant une constante diélec- trique modérée de l'ordre de 5. La résistance à l'humidité, en particulier, est un facteur primordial selon l'inven- tion, car l'ensemble feuilleté n'est pas enrobé et les bords de la couche 19 sont exposés à la fois à la périphé- rie du cadran et à l'intérieur du trou 22. L'épaisseur de la couche électroluminescente est de préférence de l'ordre de 38 pum et elle ne doit pas dépasser 62 pm, afin que la tension nécessaire à l'excitation du dispositif électrolu- minescent soit réduite tout en donnant une quantité accep- table de lumière. La couche 19 peut être appliquée par raclage ou à la tournette. La troisième couche 20 est un matériau isolant for- mant une barrière résistant à l'humidité qui est destinée à isoler physiquement et électriquement la couche appliquée ensuite en la séparant de la couche électroluminescente afin qu'une interaction chimique soit évitée et que les cavités et interstices du liant de résine polymère soient remplis.- Ces cavités et interstices pourraient permettre l'entrée d'humidité capable de dégrader les cristaux de la matière électroluminescente et de provoquer un court- circuit entre les électrodes ou les couches conductrices. La troisième couche 20 peut aussi avoir une constante diélectrique modérée de l'ordre de 3 à 4. Elle peut être formée par pulvérisation ou par application par des tech- niques classiques de dépôt sous vide en phase vapeur. Enfin, la quatrième couche 21 est une couche métal- lique conductrice de l'électricité, adhérant à la couche 20. Elle peut être formée d'une résine époxyde thermodur- cissable chargée d'argent, appliquée à la brosse ou avec une lame de raclage, ou elle peut être formée d'aluminium appliqué sous forme de particules dans un véhicule qui s'évapore, ou elle peut être appliquée par dépôt sous vide en phase vapeur par exemple. Il est préférable d'utiliser un matériau limpide ou transparent comme couche isolante 20 et une substance réfléchissante, brillante ou scintillante telle que l'argent ou l'aluminium pour la couche 21, afin que la lumière soit réfléchie vers le haut à travers le substrat transparent et afin qu'un fond lumineux soit formé pour les signes représentatifs de l'heure portés par le cadran, lorsque la matière électroluminescente n'est pas activée. Un trou 22 est formé par sablage ou perçage au laser lorsque le substrat est formé de verre, ou il peut être perforé ou percé de manière classique lorsqu'il est formé d'un film de matière plastique. Les signes 9 représentatifs de l'heure sont imprimés sur la surface supérieure opposée ou non conductrice du substrat par impression par report ou sérigraphie, à l'aide de techniques classiques du type actuellement utilisé pour la fabrication des cadrans des montres classiques. EXEMPLE 1 Un substrat de verre ayant une couche conductrice d'oxyde d'étain et d'indium, dont l'épaisseur totale est d'environ 0,28 mm, a été découpée à la configuration conve- nant à un cadran, puis rectifiée et nettoyée. Un mélange de liant et d'une matière électroluminescente contenant 2,5 parties en poids de la matière électroluminescente n0 727 de GTE Sylvania,. tamisée et classée à des dimensions parti- culaires comprises entre 10 et 25 pm, a été mélangée à une partie en volume d'un liant thermodurcissable à base d'une résine époxyde de bisphénol-A, disponible dans le commerce sous la dénomination "Abelbond" 681-14 de Abelstick Labora- tories. Le mélange a été revêtu à la tournette avec une épaisseur de 38 pm et a pu durcir dans un four. Une couche isolante de protection résistant à l'humidité, formée d'une résine acrylique transparente et disponible dans le com- merce sous le nom du revêtement à pulvériser no 1302 "Krylon" disponible auprès de Borden, Inc. a été pulvérisée et séchée à l'air. Ensuite, une couche conductrice d'une peinture conductrice n 3068 "E-Kote" à base de résine époxyde et d'argent, disponible auprès de Allied Chemical and Insulation Co a été ajoutée par raclage. Après séchage, un trou central a été percé par sablage et la zone de contact électrique a été réalisée par grattage. Une presse de report a appliqué un dessin de cadran de montre à la face avant du substrat de verre si bien que l'opération a été terminée, et un cadran électroluminescent rigide de montre de 0,46 mm d'épaisseur a été ainsi réalisé. EXEMPLE 2 Un substrat formé de film de "Mylar" disponible dans le commerce de 0,18 mm d'épaisseur, revêtu sur une face d'oxyde d'étain et d'indium qui est conducteur de l'élec- tricité, a été revêtu du même mélange de liant et d'une matière électroluminescente que dans l'exemple 1, sous forme d'une couche de 38 Vm d'épaisseur. Une couche iso- lante de protection résistant à l'humidité, formée de tita- nate de baryum, a été appliquée par dépôt sous vide, et de l'aluminium métallique a ensuite été appliqué par dépôt en phase vapeur afin qu'il forme la couche conductrice. L'épaisseur globale de l'ensemble feuilleté n'était que de 0,25 mm. Les nombres et signes du cadran ont été appliqués par sérigraphie et des cadrans ont ensuite été découpés & la configuration voulue et le trou central a été formé dans une opération de poinçonnage. Le cadran de l'exemple 1 formait un cadran rigide constitué sur un substrat de verre, nécessitant une protec- tion supplémentaire dans le boitier et relativement sujet à présenter une fissuration ou une détérioration des couches appliquées, lors de la manutention. Le cadran de l'exemple 2 est souple et peu coûteux, et il peut être facilement mis à la configuration voulue notamment lors de la formation du trou central et il convient bien à la production en série des cadrans de montre. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux cadrans qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 26258 1 7 REVENDICATIONS 1. Cadran électroluminescent destiné à une montre- bracelet, du type qui comporte au moins un axe rotatif (10, 11) portant une aiguille (3, 4) indicatrice de l'heure, le cadran électroluminescent (7) étant caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble électroluminescent mince feuilleté (17- 21) découpé à la configuration d'un cadran de montre et ayant un trou central (22) qui y est délimité pour le pas- sage de l'axe rotatif, l'ensemble électroluminescent feuilleté (17-21) ayant des signes (8, 9) représentatifs de l'heure appliqués à sa face supérieure, si bien que l'ensemble électrolumi- nescent feuilleté joue toujours le rôle d'un cadran de montre et constitue le dispositif de lecture des signes représentatifs de l'heure à l'obscurité, lorsque l'ensemble électroluminescent feuilleté est activé. 2. Cadran selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble électroluminescent feuilleté (17-21) comporte successivement un substrat transparent (17), une couche conductrice et transparente (18), une couche (19) contenant un mélange de particules électroluminescentes dispersées dans un liant polymère, une mince couche iso- lante (20) de protection résistant à l'humidité, et une couche métallique conductrice (21), l'épaisseur totale de l'ensemble étant de l'ordre de 0,25 à 0,46 mm. 3. Cadran électroluminescent pour montre-bracelet du type qui comporte au moins un axe rotatif (22) portant une aiguille (3, 4) représentative de l'heure, le cadran élec- troluminescent (7) comprenant: un substrat isolant transparent (17) réalisé à la forme d'un cadran de montre et ayant des signes (8, 9) représentatifs de l'heure imprimés sur l'une de ses faces tournée vers l'aiguille et ayant une première couche (18) contenant un matériau conducteur de l'électricité collée à son autre face, une seconde couche (19) constituant un mélange élec- troluminescent collée à la première couche, le mélange contenant des particules électroluminescentes dispersées uniformément dans un liant de résine époxyde, une troisième couche (20) constituée d'un matériau isolant de protection résistant à l'humidité et collée sous forme mince à la seconde couche, une quatrième couche (21) constituée d'un matériau conducteur de l'électricité et adhérant à la troisième couche, un dispositif (15a, 15b) destiné à assurer des con- nexions électriques avec la première et la quatrième couche, le cadran électroluminescent (7) délimitant en outre un trou central (22) traversant le substrat et les couches afin qu'il puisse loger l'axe rotatif. 4. Cadran selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde couche (19) est un mélange électrolumi- nescent de particules électroluminescentes dont la dimen- sion est comprise entre 10 et 25 Vm, dispersées dans un liant époxyde, la seconde couche ayant une épaisseur de l'ordre d'une valeur comprise entre 38 et 62 pm. 5. Cadran selon la revendication 4, caractérisé en ce que le substrat (17) et la première couche (18) sont constitués de verre revêtu d'oxyde d'étain et d'indium sur une face. 6. Cadran selon la revendication 4, caractérisé en ce que le substrat (17) et la première couche (18) sont formés de "Mylar" revêtu d'oxyde d'étain et d'indium sur une face. 7. Cadran selon la revendication 4, caractérisé en ce que la troisième couche (20) est formée de titanate de baryum déposé sous vide. 8. Cadran selon la revendication 4, caractérisé en ce que la troisième couche (20) est formée d'une résine acrylique transparente déposée par pulvérisation. 9. Cadran selon la revendication 4, caractérisé en ce que la quatrième couche (21) est un mélange de parti- cules d'argent dispersées dans une résine époxyde. 10. Cadran selon la revendication 4, caractérisé en ce que la quatrième couche (21) est un film mince d'alumi- nium déposé sous vide. 11. Cadran selon la revendication 4, caractérisé en ce que le liant époxyde de la seconde couche est le bisphénol-A.