Brevet FR2983771A1 — publié le 20130614

TEXTILE ELECTROLUMINESCENT ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL TEXTILE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un textile électroluminescent, et à un textile électroluminescent ainsi obtenu. ETAT DE LA TECHNIQUE De manière générale, un corps électroluminescent est apte à émettre de la lumière lorsqu'il est soumis à un courant ou un champ électrique. Il existe différentes solutions permettant de réaliser des structures flexibles électroluminescentes. Par exemple, une feuille électroluminescente peut être obtenue par impression de diverses couches successives, dont une couche chargée en phosphore, sur un support en plastique. La feuille électroluminescente se présente notamment sous la forme d'un assemblage de couches comprenant notamment une feuille de polyester conductrice, une couche de particules électroluminescentes, ainsi que d'autres fines strates isolantes et conductrices. Ces films électroluminescents trouvent notamment leur application dans le domaine de l'affichage publicitaire. Un tel film électroluminescent peut notamment être fixé sur un textile par collage ou par l'intermédiaire de ruban auto-agrippant. En raison de la structure fibreuse à trois dimensions d'un textile, outre de sa grande flexibilité, les techniques d'impression connues dans le domaine des feuilles en matière plastique ne sont pas envisageables. En effet, il n'est pas possible d'imprimer de fines couches homogènes sur une telle structure. De plus, ces couches ne résistent pas lors du pliage - dépliage du textile : elles cassent ou s'effritent. En outre, il est possible d'obtenir un textile électroluminescent en réalisant un tissage de fils classiques avec des fibres optiques, ou un tissage de fils classiques avec des fils électriquement conducteurs sur lesquels on soude des composants électroniques de type diodes électroluminescentes (ou LEDs). EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention propose donc un nouveau procédé de fabrication d'une structure textile électroluminescente. Ce procédé comprend les étapes suivantes : - dépôt, sur une face d'un support textile électriquement conducteur, d'une couche d'un matériau diélectrique, ladite face du support textile présentant au moins deux zones distinctes électriquement conductrices, ladite couche diélectrique recouvrant une partie de l'une des zones conductrices du support textile ; - dépôt sur la couche diélectrique d'une couche électroluminescente ; et - dépôt d'une couche supérieure électriquement conductrice sur la couche électroluminescente, cette couche supérieure conductrice étant transparente ou translucide, et recouvrant en outre une partie de l'autre zone conductrice. En d'autres termes, le textile électroluminescent ainsi obtenu se présente sous la forme d'un assemblage de couches successives déposées sur un textile présentant des zones électriquement conductrices. Ces zones sont électriquement isolées entre elles, et l'une d'elles est reliée électriquement à la couche conductrice supérieure. La couche électroluminescente disposée sur la couche diélectrique se retrouve ainsi en sandwich entre le support textile conducteur et la couche conductrice supérieure. En appliquant une tension électrique entre les électrodes formées par ces zones conductrices, la couche électroluminescente émet de la lumière sous l'action du champ électrique ainsi généré. Les avantages obtenus par le procédé de fabrication de l'invention sont notamment : - la possibilité d'imprimer un motif électroluminescent directement sur le textile ; - une très grande flexibilité et une robustesse apportées en particulier par la couche diélectrique ; Cet effet résulte de la nature du matériau utilisé qui est très flexible et en outre de la quantité limitée de la charge en particules utilisées pour augmenter la permittivité diélectrique de la couche correspondante ; - une émission de bruit parasite fortement réduite par rapport à l'impression sur un support rigide. Il convient en effet de rappeler que la structure électroluminescente se comporte comme un condensateur électrique ; ainsi, les forces électriques entre les deux plans du condensateur les font se rapprocher à la fréquence de la tension électrique entre 100Hz et 10 KHz, ce qui provoque un bruit surtout si le support est rigide, un support souple absorbe les déformation et ne les transmet pas à l'air. - La structure électroluminescente imprimée sur textile offre une meilleure tolérance à la perforation et au court - circuit entre les deux plans conducteurs. Dans le cas de feuilles réalisées en matière plastique, la couche transparente conductrice utilisée est souvent de l'ITO, qui, en cas de court - circuit, propage la combustion. Dans le cas de textile à base de PEDOT :PSS, outre qu'une telle structure est plus souple, elle est susceptible de rapidement se dégrader en cas de court-circuit sans induire la propagation du court-circuit et donc de la combustion. Le support textile peut être de toute nature, et notamment un tissé, un non tissé, voire un 10 tricot, réalisé à partir de fibres mono-filament ou multi-filaments. Selon un mode de réalisation de l'invention, le support textile électriquement conducteur peut être obtenu par tissage ou tricotage de fibres électriquement conductrices. En d'autres termes, le support textile est de préférence réalisé par tissage ou tricotage de fibres 15 électriquement conductrices et de fibres textiles classiques non électriquement conductrices. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le support textile électriquement conducteur peut être obtenu par dépôt d'une couche d'un matériau électriquement 20 conducteur sur une face d'un textile non électriquement conducteur. Avantageusement, le procédé de fabrication peut en outre comprendre une étape de dépôt d'une couche de protection transparente ou translucide sur la couche supérieure conductrice. 25 Le procédé de fabrication peut également comprendre une étape de dépôt d'une autre couche de protection sur l'autre face du support textile. Ces couches de protection permettent d'assurer à la fois une protection mécanique, une 30 étanchéité ainsi qu'une isolation électrique de la structure ainsi obtenue. De préférence, la couche électroluminescente est constituée d'un matériau liant contenant des particules électroluminescentes. Le procédé de fabrication peut en outre comprendre la fixation de moyens de connexion électrique sur le support textile, ces moyens de connexion étant destinés à être connectés à un dispositif d'alimentation électrique ou à tout autre système électronique. Ces moyens de connexion sont de préférence fixés sur les parties libres des zones conductrices, c'est-à-dire sur les parties exemptes de couches diélectrique, électroluminescente et conductrice supérieure. Ces moyens de connexion électrique peuvent être constitués par des fils électriques fixés par exemple par collage ou soudage, mais peuvent également être des moyens de fixation 10 ou de fermeture de type bouton pression. L'invention a également pour objet un textile électroluminescent réalisé selon le procédé décrit précédemment. Ce textile comprend : - un support textile électriquement conducteur présentant sur au moins l'une de ses 15 faces, au moins deux zones distinctes électriquement conductrices ; - une couche diélectrique recouvrant une partie de l'une des zones conductrices du support textile ; et - une couche électroluminescente entre la couche diélectrique et une couche supérieure électriquement conductrice, cette couche conductrice supérieure étant transparente ou 20 translucide et recouvrant la couche électroluminescente et une partie de l'autre zone conductrice du support textile. De préférence, le textile comprend en outre une couche de protection sur la couche conductrice supérieure et/ou une autre couche de protection sur l'autre face du support 25 textile. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la 30 description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en éclatée et en perspective d'une portion d'un textile électroluminescent selon un mode de réalisation de l'invention ; et - les figures 2 à 6 sont des représentations schématiques, vues de dessus, des étapes de fabrication d'un textile électroluminescent selon le mode de réalisation de l'invention. EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, un textile électroluminescent se compose d'un assemblage de couches successives déposées sur un support textile électriquement conducteur. Le support textile 1 présente, sur au moins l'une de ses faces 10, 11, deux zones 20, 21 10 distinctes électriquement conductrices. Une couche diélectrique 3 recouvre partiellement l'une 21 de ces zones conductrices 20, 21. En d'autres termes, l'une 21 des zones est recouverte partiellement par la couche diélectrique 3, tandis que l'autre zone 20 est dépourvue de couche diélectrique 3. 15 Le textile électroluminescent comprend en outre une couche électroluminescente 4 appliquée sur la couche diélectrique 3, et recouverte par une couche conductrice supérieure 5. Cette couche conductrice supérieure 5 est transparente ou translucide afin de laisser passer la lumière générée lors de l'activation de la couche électroluminescente 4. 20 En outre, contrairement aux couches diélectrique 3 et électroluminescente 4, cette couche conductrice supérieure 5 recouvre non seulement la couche électroluminescente 4 mais également l'autre zone 20 conductrice du support textile 1. La couche électroluminescente 4 et la couche diélectrique 3 se retrouvent ainsi en sandwich entre deux couches 25 électriquement conductrices, chacune de ces couches conductrices formant une électrode. De ce fait, l'application d'un courant électrique entre ces électrodes permet de générer un champ électrique et donc l'émission de lumière par la couche électroluminescente. Le procédé de fabrication d'un tel textile électroluminescent comprend notamment les 30 étapes suivantes : le dépôt (figure 3), sur une face 11 du support textile 1 (figure 2), d'une couche de matériau diélectrique, de sorte que cette couche diélectrique 3 recouvre partiellement l'une 21 des zones conductrices du support textile 1, sans toutefois être en contact avec l'autre zone conductrice 20 ; - le dépôt (figure 4) sur cette couche diélectrique 3 d'une couche réalisée en un matériau électroluminescent, tel que par exemple un liant chargé en particules électroluminescentes ; - le dépôt (figure 5) d'une couche supérieure d'un matériau électriquement conducteur sur la couche électroluminescente 4, cette couche supérieure conductrice 5 étant transparente ou translucide, et recouvrant en outre une partie de l'autre zone conductrice 20 ; et - le dépôt (figure 6) d'une couche de protection transparente ou translucide sur la couche supérieure conductrice 5 et/ou le dépôt d'une autre couche de protection sur l'autre face 10 du support textile 1. Le support textile peut être constitué d'un tissé, d'un non tissé, ou encore d'un tricot, réalisé à partir de fibres mono-filament ou multi-filaments. Par ailleurs, le support textile peut avoir été préalablement préparé par flambage, rasage, et calandrage, si nécessaire. Il est également possible de prévoir, avant le dépôt des couches successives, un prétraitement pour le rendre hydrophobe ou hydrophile, ou pour améliorer l'accroche des 20 différentes couches à déposer sur ce support textile. En outre, il est également possible de prévoir, préalablement au dépôt des différentes couches de matériau, le dépôt d'une couche d'interface sur le support textile. La mise en oeuvre d'une telle couche d'interface permet de planéifier la structure textile pour faciliter 25 l'impression de fines couches et ainsi d'obtenir une meilleures accroche des couches suivantes, Cette couche d'interface peut également servir de sous couche de protection. Cette couche d'interface peut par exemple être à base d'époxy, d'acrylique ou de polyuréthane. 30 Le support textile électriquement conducteur peut être obtenu par tissage ou tricotage de fibres électriquement conductrices et de fibres textiles classiques non électriquement conductrices. Ces fibres conductrices peuvent être en polymère intrinsèquement conducteur, en polymère chargé de particules conductrices, en acier inoxydable, en carbone, ou encore être constituées de fibres enrobées d'une gaine métallique en platine, argent, or ou nickel par exemple. Le support textile électriquement conducteur peut également être obtenu par un dépôt d'une couche d'un matériau électriquement conducteur sur une face d'un textile non électriquement conducteur, de manière à former les zones 20, 21 électriquement conductrices. Ces zones peuvent présenter une forme particulière comme illustré sur la figure 2, ou toute autre forme adaptée à l'application envisagée. Avantageusement, une encre conductrice peut être déposée sur le textile ou sur la couche d'interface du textile, par exemple par imprégnation, pulvérisation, impression cadre, impression « mille-point », impression directe telle que dépôt par seringue, projection plasma ou jet d'encre. De préférence, la couche d'encre conductrice présente une épaisseur inférieure à 500 micromètres, par exemple entre 5 et 40 micromètres. L'encre conductrice peut être composée d'un polymère conducteur, par exemple de type PEDOT:PSS (mélange de deux polymères, le polyéthylènedioxythiophène et le polystyrène sulfonate de sodium). L'encre conductrice peut également être composée d'un liant (tel que acrylate, polyuréthane, époxy, silicone, chlorure de polyvinyle ou PVC, etc...) chargé en particules ou nanoparticules conductrices (telles que carbones, graphène, argent, nickel, aluminium, etc...). Les zones 20, 21 électriquement conductrices du support textile peuvent également être obtenues par un dépôt électro-catalytique de métaux, un dépôt plasma de métaux, une réaction d'oxydoréduction en surface du textile, ou par un dépôt de type électropulvérisation de particules conductrices, mieux connue sous l'expression anglo-saxonne « electro-sputtering ». La couche diélectrique 3 peut être déposée par imprégnation, enduction, pulvérisation, impression cadre, impression directe telle que dépôt par seringue, impression « mille-point », projection plasma ou j et d' encre. Cette couche diélectrique 3 peut être un matériau à base de polyacrylate styrène (PAS), par exemple chargée entre 2 et 90% en particules ayant une forte perméabilité diélectrique comme des particules de dioxyde de titane (TiO2) ou des particules de titanate de baryum (BaTiO3) pour améliorer sa perméabilité diélectrique. Avantageusement, on privilégie pour cette couche 3 du PAS. En effet, le choix d'un tel matériau induit une mise en oeuvre plus aisée à l'échelon industriel, dans la mesure où il permet de travailler sans solvant, et partant, de s'affranchir de toute hotte aspirante ou dispositif anti-explosion équivalent. En outre, le PAS est beaucoup plus flexible que les diélectriques traditionnellement mis en oeuvre. Enfin, le PAS confère un bon rendement lumineux à la structure électroluminescente. Il 15 s'avère en effet qu'il donne de la rigidité à la structure et que cette dernière développe en outre, lorsque les charges sont constituées de TiO2 ou de BaTiO3, une bonne permittivité diélectrique. La couche diélectrique 3 présente de préférence une épaisseur inférieure à 100 20 micromètres, par exemple environ 20micromètres. Il peut en outre être avantageux de déposer deux couches successives de matériau diélectrique pour éviter la présence de bulles d'air. 25 La couche électroluminescente 4 peut être formée d'un matériau liant contenant des particules électroluminescentes. Par exemple le matériau liant peut être à base d'époxy, de polyacrylate styrène (PAS), d'acétate de polyvinyle (PVA), d'éthylène-acétate de vinyle (EVA), de polyfluorure de vinylidène (PVDF), de silicone, ou de polychlorure de vinyle (PVC). 30 Cette couche électroluminescente 4 peut être déposée par imprégnation, enduction, pulvérisation, impression cadre, impression directe telle que dépôt par seringue, ou impression « mille-point ». 10 De préférence, cette couche électroluminescente présente une épaisseur inférieure à 200 micromètres, par exemple environ entre 5 et 100 micromètres. Préalablement au dépôt de la couche supérieure conductrice 5, il est possible de réaliser une surface d'accroche sur la couche électroluminescente 4. Cette surface d'accroche peut être obtenue par le dépôt d'une fine couche d'un matériau d'accroche adapté. La surface d'accroche peut également être obtenue par projection plasma du matériau d'accroche. Bien entendu, cette couche d'accroche doit être transparente ou translucide afin de laisser passer la lumière générée par la couche électroluminescente. La couche supérieure conductrice 5 présente de préférence une épaisseur inférieure à 5 micromètres, par exemple environ 2 micromètres Une épaisseur trop importante rendrait cette couche supérieure 5 opaque et une épaisseur 15 trop faible rendrait cette couche supérieure trop résistive. Cette couche supérieure 5 peut être réalisée à base de PEDOT:PSS ou tout autre polymère électriquement conducteur ou chargé en particules conductrices et translucide, et peut également être déposée par imprégnation, enduction, pulvérisation, impression cadre, 20 impression directe telle que dépôt par seringue, impression « mille-point », projection plasma, ou jet d'encre. La couche de protection 6 déposée sur la couche supérieure conductrice 5 doit également être transparente ou translucide, et permet notamment d'assurer une protection mécanique, 25 l'étanchéité, ainsi que l'isolation électrique de l'ensemble de la structure textile ainsi obtenue. La protection de cette structure textile peut également être obtenue par laminage d'un film plastique. Enfin, il est également possible de prévoir des moyens de connexion électrique fixés aux 30 zones conductrices du support textile, et destinés à être connectés à un dispositif d'alimentation électrique ou à tout autre système électronique. Ces moyens de connexion sont par exemple fixés sur les parties libres 200, 210 des zones conductrices 20, 21, c'est-à-dire sur les parties exemptes de couches diélectrique 3, électroluminescente 4 et conductrice supérieure 5. Ces moyens de connexion électrique peuvent être des fils électriques fixés par exemple par collage ou soudage. Ces moyens de connexion électrique peuvent également être des moyens de fixation ou de fermeture de type bouton pression. A titre d'exemple, les dépôts des couches successives sur le support textile peuvent être réalisés par impression avec des cales de 3 millimètres pour incliner légèrement le cadre de sérigraphie, et avec un aller/retour de racle. Dans ces conditions, les zones conductrices peuvent être obtenues par impression d'une encre à base d'argent (par exemple encre 5000 ou 5028 de chez Dupont®, et cadre 90 fil/cm) sur le support textile, suivi d'un séchage de 5 minutes à 135°C. Bien entendu, le support textile peut avoir été préalablement préparé et traité comme décrit précédemment. La couche diélectrique peut être déposée par impression d'un matériau à base de polyacrylate styrène (PAS), comprenant selon les proportions sèches 44:44:2:10 : - copolymère (acrylate-styrène) : Texicryl® 13-525 de chez SCOTT BADER ; - dioxyde de titane ; - dispersant anti-mousse : Span® 85 de chez SIGMA ; - épaississant : Silice Orisil 380 de chez ADRISS. La couche électroluminescente peut être déposée par impression d'une encre électroluminescente (par exemple encre 8154L de chez Dupont®, et cadre 77 fils/cm), suivi d'un séchage de 5 minutes à 135°C. La couche conductrice supérieure peut être déposée par impression d'une encre 25 conductrice (par exemple encre Orgacon® EL-P5015 de chez AGFA diluée en proportion 2+1, et cadre 90 fils/cm), suivi d'un séchage de 5 minutes à 135°C. La couche de protection peut être également déposée par impression et peut être : - une résine de silicone : Silastic® 9252/500P de chez DOW CORNING ; 30 - un polychlorure de vinyle (PVC) avec étuvage de 20 minutes à 160°C ; - un polymère polyacrylate styrène (PAS) ; - un vernis UV; - un copolymère : Texicryl® 13-525 de chez SCOTT BADER, avec séchage de 5 minutes à 135°C. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent consistant : - à déposer, sur une face (11) d'un support textile (1) électriquement conducteur, une couche d'un matériau diélectrique (3), ladite face (11) du support textile (1) présentant au moins deux zones (20, 21) distinctes électriquement conductrices, ladite couche diélectrique (3) recouvrant une partie d'une (21) des zones conductrices du support textile ; - à déposer sur la couche diélectrique (3) une couche électroluminescente (4) ; et - à déposer une couche supérieure (5) électriquement conductrice sur la couche électroluminescente (4), cette couche supérieure conductrice (5) étant transparente ou translucide, et recouvrant en outre une partie de l'autre zone (20) conductrice. 2. Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche diélectrique (3) est réalisée en un matériau à base de polyacrylate styrène (PAS), chargée entre 2 et 90% en particules ayant une forte perméabilité diélectrique. 3. Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules constitutives de la charge de la couche diélectrique (3) sont constituées par des particules de dioxyde de titane (Ti02) ou des particules de titanate de baryum (BaTiO3). 4. Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support textile (1) électriquement conducteur est obtenu par tissage ou tricotage de fibres électriquement conductrices. 5. Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support textile (1) électriquement conducteur est obtenu par dépôt d'une couche d'un matériau électriquement conducteur sur une face d'un textile non électriquement conducteur.6. 7. 8. 9. 20 10. 11. 25 30 Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de dépôt d'une couche de protection (6) transparente ou translucide sur ladite couche conductrice supérieure (5). Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de dépôt d'une autre couche de protection sur l'autre face (10) du support textile (1). Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche électroluminescente (4) est constituée d'un matériau liant contenant des particules électroluminescentes. Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la fixation de moyens de connexion électrique sur le support textile, ces moyens de connexion étant destinés à être connectés à un dispositif d'alimentation électrique ou à tout autre système électronique. Procédé de fabrication d'un textile électroluminescent selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de connexion sont des fils électriques ou des boutons pression. Textile électroluminescent réalisé selon le procédé de l'une des revendications précédentes, comprenant : - un support textile (1) électriquement conducteur présentant sur au moins l'une (11) de ses faces, au moins deux zones (20, 21) distinctes électriquement conductrices ; - une couche diélectrique (3) recouvrant une partie de l'une (21) des zones conductrices du support textile, et réalisée en un matériau à base de polyacrylate styrène (PAS), chargée entre 2 et 90% en particules ayant une forte perméabilité diélectrique ; etune couche électroluminescente (4) entre la couche diélectrique (3) et une couche supérieure électriquement conductrice (5), cette couche supérieure conductrice (5) étant transparente ou translucide et recouvrant la couche électroluminescente (4) et une partie de l'autre zone (20) conductrice du support textile (1). 12. Textile électroluminescent selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de protection (6) sur la couche conductrice supérieure (5) et/ou une autre couche de protection sur l'autre face (10) du support textile (1).