Brevet FR3158808A1 — publié le 20250801

L’invention a pour objet un dispositif électrochrome (1) comportant une première couche de matériau électrochrome (10) ; une deuxième couche de matériau électrochrome (11) transparent positionnée au-dessus de la première couche (10); une couche d’électrolyte (12) agencée entre les première (10) et deuxième (11) couches de matériau électrochrome caractérisé en ce qu’il comporte au moins une première couche conductrice de courant (13a) en contact avec la deuxième couche de matériau électrochrome (11), en ce que la deuxième couche de matériau électrochrome (11) forme une électrode du dispositif électrochrome (1) et en ce que la première couche conductrice de courant (13a) forme un collecteur de courant du dispositif (1) en contact électrique seulement avec la deuxième couche de matériau électrochrome (11). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Dispositif électrochrome L’invention se rapporte au domaine technique des dispositifs électrochromes. Etat de la technique Un dispositif électrochrome, assimilable à une batterie optique, est un dispositif électrique susceptible de pouvoir moduler ses propriétés optiques sous l’application d’un champ électrique, permettant ainsi d’obtenir un dispositif dont le changement de couleur ou la capacité de transmission de la lumière est facilement ajustable. Les dispositifs électrochromes peuvent ainsi être utilisés dans des applications telles que la modulation de la transmission de la lumière souhaitée pour des raisons esthétiques, de contrôle de la lumière ou d'efficacité énergétique par exemple les fenêtres électrochromes sur des vitrages d’habitation, notamment pour ajuster le niveau d’ensoleillement d’une pièce en fonction des conditions extérieures et des souhaits des utilisateurs ou des vitrages de véhicules automobiles en tant que pare-brise et/ou vitres latérales ou vitrage du toit d’une voiture, afin de régler le niveau de transparence et notamment de pouvoir régler les rayons lumineux transmis vers le conducteur pour éviter un éventuel éblouissement de ce dernier. On peut également retrouver les dispositifs électrochromes dans des applications pour des miroirs électrochromes, des écrans de visualisation ou encore les écrans d’affichage de données. Toutefois dans les dispositif électrochromes déjà connus, ceux-ci ont souvent tendance à comporter une vitesse de commutation qui est assez lente c’est-à-dire que le changement de couleur n’est pas aussi rapide et optimal que ce que l’on pourrait espérer pour les applications de ce type de produits. L’invention se place donc dans ce contexte et cherche à résoudre l’ensemble des inconvénients précités. Ainsi, l’invention cherche à proposer un dispositif électrochrome permettant d’améliorer la vitesse de changement de couleur. Présentation de l’invention. L’invention a pour objet un dispositif électrochrome comportant une première couche de matériau électrochrome ; une deuxième couche de matériau électrochrome transparent positionnée au-dessus de la première couche ; une couche d’électrolyte agencée entre les première et deuxième couches de matériau électrochrome. Le dispositif électrochrome est remarquable en ce qu’il comporte au moins une première couche conductrice de courant en contact avec la deuxième couche de matériau électrochrome, en ce que la deuxième couche de matériau électrochrome forme une électrode du dispositif électrochrome et en ce que la première couche conductrice de courant forme un collecteur de courant du dispositif en contact électrique seulement avec la deuxième couche de matériau électrochrome. Dans le contexte de la présente invention, le terme « couche » s’entend comme une étendue plus ou moins uniforme d’une substance dont l’épaisseur est faible relativement à son étendue superficielle. A titre d’exemple non limitatif, on pourra prévoir que chaque couche soit réalisée au cours d’une même étape d’un procédé de fabrication du dispositif selon l’invention ou que plusieurs couches, notamment formées par un même matériau ou une même combinaison de matériau, soient réalisées simultanément au cours d’une même étape d’un procédé de fabrication du dispositif selon l’invention. Dans le contexte de la présente invention, les termes « matériau électrochrome » s’entendent pour un matériau ou une combinaison de matériaux apte à changer de couleur et/ou de transparence, de façon réversible, en réponse à une charge électrique appliquée à ce matériau ou cette combinaison de matériau. De préférence, le changement de couleur et/ou de transparence pourra être opéré lorsqu’une tension électrique est appliquée entre les électrodes du dispositif, créant une migration d’ions à travers la couche d’électrolyte pour réagir avec le matériau électrochrome selon une réaction d’oxydoréduction. La première couche de matériau électrochrome peut-être adaptée pour conduire le courant électrique. La première couche de matériau électrochrome peut comporter une électrode. La deuxième couche de matériau électrochrome est adaptée pour comporter une charge électrique conductrice. La deuxième couche peut comporter une électrode. La première couche de matériau électrochrome peut comporter un matériau distinct de celui de la deuxième couche de matériau électrochrome. La deuxième couche de matériau électrochrome peut permettre d’améliorer la vitesse de changement de couleur et/ou transparence. C’est cette couche qui peut soit être une électrode transparente soit un matériau qui peut changer de couleur. Ainsi, le dispositif électrochrome peut changer de couleur ou de transparence sous l’influence d’une tension électrique appliquée entre les électrodes. Ce changement de couleur ou de transparence peut être obtenu par des réactions électrochimiques dans les matériaux électrochromes. C’est le matériau électrochrome qui peut avoir la capacité de subir des changements réversibles de couleur ou de transparence en réponse à la stimulation électrique. Les couches conductrices de courant peuvent permettre l’application d’une tension électrique entre les électrodes du dispositif. Un champ électrique peut être créé à travers l’électrolyte pouvant entrainer le changement réversible ou irréversible de couleur ou de transparence, créant l’effet électrochrome. Dans ce système, l’électrolyte peut permettre la mobilité des ions et donc permettre une meilleure performance du dispositif électrochrome. L’électrolyte peut comporter une substance qui peut produire des ions capables de conduire l’électricité et se déplacer sous l’effet d’un champ électrique. Le collecteur de courant peut être un composant du dispositif électrochrome utilisé pour recueillir le courant électrique provenant de différentes sources ou éléments et de le diriger vers une destination spécifique. Le collecteur ne reçoit directement aucune charge de la même nature que celle de la couche électrolyte. La couche collecteur de courant peut être une couche carbone. Avantageusement, la deuxième couche de matériau électrochrome est intégralement en contact avec la couche d'électrolyte. Avantageusement, le dispositif électrochrome comporte une deuxième couche conductrice de courant en contact avec la première couche de matériau électrochrome, ladite première couche de matériau électrochrome formant une électrode du dispositif électrochrome. La deuxième couche conductrice de courant n’est pas en contact physique avec la première couche conductrice de courant. Chacune des première et deuxième couche de matériau électrochrome peut comporter une électrode. L’une des couches de matériau électrochrome peut comporter une électrode cathodique et l’autre des couches de matériau électrochrome peut comporter une contre-électrode anodique. Avantageusement, le dispositif électrochrome comporte une couche bloquante agencée entre la première couche électrochrome et la deuxième couche électrochrome et apte à s’opposer à la migration des ions dans la couche électrolyte, la couche bloquante définissant au moins un passage au travers desquels les ions de la couche électrolyte peuvent circuler librement. La couche bloquante peut comporter un matériau diélectrique. La couche bloquante peut comporter un contour extérieur pouvant définir un motif. La couche bloquante peut comporter un contour intérieur délimité par le au moins un passage. Le contour intérieur peut définir un motif. Ainsi, en utilisant une alternance entre les passages permettant la libre circulation des ions et les parties de la couche bloquante empêchant ladite circulation des ions, il peut être possible de créer des motifs avec le dispositif électrochrome. C’est la couche bloquante qui peut ainsi permettre d’afficher un motif qui était invisible lorsque dispositif électrochrome est à l’état passif et qui devient visible lorsque le dispositif électrochrome est activé par différence de potentiel. Avantageusement, la première couche conductrice de courant comporte du carbone. Dans un mode de réalisation, le deuxième couche conductrice de courant peut comporter du carbone. Dans un mode de réalisation particulier, la première couche conductrice de courant et/ou la deuxième couche conductrice de courant peuvent comporter du métal. Avantageusement, la deuxième couche électrochrome et la couche électrolyte du dispositif électrochrome sont dépourvues de matériaux inorganiques. Dans un mode de réalisation, la couche bloquante peut être dépourvue de matériaux inorganiques. Avantageusement, la première et/ou la deuxième couche électrochrome comporte un matériau électriquement conducteur. Le matériau électriquement conducteur peut, dans un mode de réalisation comporter du PEDOT :PSS. Avantageusement, la couche électrolyte comporte un polymère adapté pour réticuler sous UV. Dans un mode de réalisation la couche électrolyte comporte au moins un liquide ionique. Dans un autre mode de réalisation, la couche électrolyte peut être dépourvue de liquide ionique. Dans un mode de réalisation la couche électrolyte peut comporter des sels solubilisés. Avantageusement, le dispositif électrochrome comporte au moins une première couche d’encapsulation agencée pour recouvrir le dispositif. Dans un mode de réalisation comportant une couche support comportant un substrat plastique, le dispositif électrochrome peut comporter uniquement la première couche d’encapsulation. Dans un mode de réalisation comportant une couche support comportant un substrat dépourvu de plastique, le dispositif électrochrome peut comporter la première couche d’encapsulation et une deuxième couche d’encapsulation montée entre ladite couche support et la première couche de matériau électrochrome. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un dispositif électrochrome tel que décrit précédemment. Le procédé est remarquable en ce qu’il comporte les étapes suivantes : dépôt d’un matériau électrochrome pour former la première couche électrochrome ; dépôt d’un matériau électrolyte sur la première couche électrochrome pour former la couche électrolyte ; dépôt d’un matériau électrochrome sur la couche électrolyte pour former la deuxième couche électrochrome ; dépôt d’un matériau conducteur de courant sur une partie seulement de la deuxième couche électrochrome pour former la première couche conductrice de courant ; dépôt d’un matériau conducteur de courant sur une partie de la première couche électrochrome pour former la deuxième couche conductrice de courant. Dans le procédé de fabrication du dispositif électrochrome, on entend par dépôt, un dépôt de la couche par exemple par impression. La deuxième couche d’encapsulation peut être adaptée pour recouvrir au moins une portion du substrat. Dans un autre mode de réalisation, la deuxième couche peut recouvrir intégralement le substrat. Le matériau électrochrome formant la première couche de matériau électrochrome peut être déposée sur une partie seulement de la deuxième couche d’encapsulation. Le matériau électrolyte peut être agencé pour recouvrir totalement ou partiellement la couche bloquante et pour chevaucher une portion de la couche électrochrome au niveau de l’ouverture de la couche bloquante. La deuxième couche électrochrome peut être agencée pour recouvrir la couche électrolyte. La matériau conducteur de courant de la première couche conductrice de courant disposé sur une partie seulement de la deuxième couche électrochrome peut également recouvrir une portion du substrat. Dans un mode de réalisation comportant la deuxième couche d’encapsulation, ledit matériau conducteur de courant de la première couche conductrice de courant peut recouvrir une portion de ladite deuxième couche d’encapsulation. La deuxième couche conductrice de courant peut chevaucher une portion de la deuxième couche électrochrome et une portion du substrat. Dans un autre mode de réalisation comportant la deuxième couche d’encapsulation, ladite deuxième couche conductrice de courant peut recouvrir une portion de ladite deuxième couche d’encapsulation. Dans un mode de réalisation, le dispositif électrochrome peut comporter une couche support qui peut comporter un substrat. Dans un mode de réalisation, le substrat peut être flexible. Dans un mode de réalisation, le substrat peut comporter du papier. Avantageusement, le dispositif électrochrome comporte une couche support sensiblement flexible sur laquelle est positionnée la première couche de matériau électrochrome. La couche support peut être un matériau diélectrique. Dans un autre mode de réalisation, la couche support peut être du papier. Avantageusement, le procédé de fabrication comporte les étapes suivantes : dépôt d’un matériau d’encapsulation pour former la deuxième couche d’encapsulation ; dépôt d’un matériau diélectrique pour former la couche bloquante ; dépôt d’un matériau d’encapsulation pour former la première couche d’encapsulation. La matériau diélectrique formant la couche bloquante peut être agencé pour chevaucher une partie de la première couche électrochrome et une partie de la deuxième couche d’encapsulation. La première couche d’encapsulation peut être adaptée pour recouvrir au moins une portion du dispositif électrochrome. Dans un autre mode de réalisation, la première coche d’encapsulation peut être adaptée pour recouvrir intégralement le dispositif électrochrome. Avantageusement, dans le procédé de fabrication, la première couche conductrice de courant et la deuxième couche conductrice de courant sont déposées simultanément. La première couche conductrice de courant et la deuxième couche conductrice de courant sont distinctes l’une de l’autre, c’est-à-dire qu’elles ne sont pas en contact l’une avec l’autre mais sont imprimées en même temps. Brève description des figures. D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention sont maintenant décrits à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent : FIG. 1 représente schématiquement une vue en coupe d’un dispositif électrochrome. Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références. Description d’un mode de réalisation. On a représenté en FIG. 1 schématiquement une vue en coupe d’un dispositif électrochrome 1 selon un mode de réalisation. Le dispositif électrochrome 1 décrit en FIG. 1 est fabriqué par utilisation d’un substrat 17 flexible. Le substrat 17 comporte du papier. Le substrat 17 sert de support du dispositif électrochrome 1. Un matériau d’encapsulation est déposé sur le substrat 17 pour former une deuxième couche d’encapsulation 16. Le dépôt du matériau d’encapsulation est réalisé par impression. Un matériau électrochrome est déposé sur la deuxième couche d’encapsulation 16 pour former une première couche électrochrome 10. Le dépôt du matériau électrochrome est réalisé par impression. La première couche de matériau électrochrome 10 recouvre une partie seulement de la deuxième couche d’encapsulation 16. La première couche électrochrome 10 comporte un matériau électriquement conducteur et est adaptée pour conduire le courant électrique. La première couche électrochrome 10 comporte du PEDOT : PSS. Un matériau diélectrique est déposé pour former une couche bloquante 14. Le dépôt du matériau diélectrique est réalisé par impression. La couche bloquante recouvre une portion de la première couche électrochrome 10 et une portion de la deuxième couche d’encapsulation 16. La couche bloquante est agencée entre la première couche électrochrome 10 et une deuxième couche électrochrome 11. La couche bloquante 14 est apte à s’opposer à la migration des ions dans une couche électrolyte 12. La couche bloquante 14 définit au moins un passage au travers duquel les ions de la couche électrolyte 12 peuvent circuler librement. La couche bloquante 14 comporte un contour extérieur définissant un motif. La couche bloquante 14 comporte un contour intérieur délimité par au moins un passage. Le contour intérieur définit un motif. Ainsi, en utilisant une alternance entre les passages permettant la libre circulation des ions et les parties de la couche bloquante 14 empêchant ladite circulation des ions, il est possible de créer des motifs avec le dispositif électrochrome 1. C’est la couche bloquante 14 qui permet ainsi d’afficher le motif qui est invisible lorsque dispositif électrochrome 1 est à l’état passif et qui devient visible lorsque le dispositif électrochrome 1 est dans une position activée. La couche bloquante 14 est dépourvue de matériaux inorganiques. Un matériau électrolyte est déposé pour former la couche électrolyte 12. Le dépôt du matériau électrolyte est réalisé par impression. La couche électrolyte 12 est agencée pour recouvrir la couche bloquante 14 et pour chevaucher une portion de la première couche électrochrome 10, au niveau de l’ouverture de la couche bloquante 14. Le matériau électrolyte comporte une substance qui produit des ions capables de conduire l’électricité et se déplacer sous l’effet du courant électrique. La couche électrolyte 12 comporte un polymère adapté pour réticuler sous UV. Un matériau électrochrome est déposé pour former la deuxième couche de matériau électrochrome 11. Le dépôt du matériau électrochrome est réalisé par impression. La deuxième couche de matériau électrochrome 11 est adaptée pour comporter une charge électrique conductrice. La deuxième couche électrochrome 11 comporte une électrode. La deuxième couche électrochrome 11 comporte une électrode transparente. La deuxième couche électrochrome 11 comporte un matériau électriquement conducteur et est adaptée pour conduire le courant électrique. La deuxième couche électrochrome 11 comporte un polymère conducteur. Un matériau conducteur de courant est déposé pour former une première couche conductrice de courant 13a. La première couche conductrice de courant 13a est agencée pour recouvrir une portion seulement de la deuxième couche électrochrome 11. La première couche conductrice de courant 13a est agencée pour recouvrir une portion de la deuxième couche d’encapsulation 16. La première couche conductrice de courant 13a comporte du carbone. Un matériau conducteur de courant est déposé pour former une deuxième couche conductrice de courant 13b. La deuxième couche conductrice de courant 13b est agencée pour recouvrir une portion de la première couche de matériau électrochrome 10, ladite portion n’étant pas recouverte pas la couche bloquante 14 et la couche électrolyte 12. La deuxième couche conductrice de courant 13b recouvre une portion de la deuxième couche d’encapsulation 16. La deuxième couche conductrice de courant 13b n’est pas en contact physique avec la première couche conductrice de courant 13a. La deuxième couche conductrice de courant 13b comporte du carbone. Le matériau conducteur de courant formant la première couche conductrice de courant 13a et le matériau conducteur de courant formant la deuxième couche conductrice de courant 13b sont déposés simultanément par impression. La première couche conductrice de courant 13a et la deuxième couche conductrice de courant 13b sont distinctes physiquement l’une de l’autre, elles ne sont donc pas en contact l’une avec l’autre mais sont imprimées en même temps dans le procédé de fabrication du dispositif électrochrome 1. Un matériau d’encapsulation est déposé pour former une première couche d’encapsulation 15. La première couche d’encapsulation 15 est agencée pour recouvrir au moins une portion du dispositif électrochrome 1. La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, à savoir proposer un dispositif électrochrome permettant d’améliorer la vitesse de changement de couleur, en proposant un dispositif électrochrome comportant une première couche de matériau électrochrome ; une deuxième couche de matériau électrochrome transparent positionnée au-dessus de la première couche ; une couche d’électrolyte agencée entre les première et deuxième couches de matériau électrochrome et comportant au moins une première couche conductrice de courant en contact avec la deuxième couche de matériau électrochrome, en ce que la deuxième couche de matériau électrochrome forme une électrode du dispositif électrochrome et en ce que la première couche conductrice de courant forme un collecteur de courant du dispositif en contact électrique seulement avec la deuxième couche de matériau électrochrome. En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. On pourra en particulier envisager : – une couche support du dispositif électrochrome, un substrat comportant un matériau diélectrique ; – une couche support comportant un substrat plastique, dans ce mode de réalisation, le dispositif électrochrome ne comporte que la première couche d’encapsulation ; - la deuxième couche conductrice de courant 13b peut chevaucher une portion de la deuxième couche électrochrome 11 et une portion du substrat 17 ; – la couche électrolyte 12 peut être dépourvue de liquide ionique ; – la couche électrolyte 12 peut comporter des sels solubilisés ; – la première 10 et la deuxième 11 couches de matériau électrochrome peuvent comporter des matériaux distincts ; - la deuxième couches électrochrome 11 comporte un matériau qui peut changer de couleur ; – la première couche conductrice de courant 13a peut comporter du métal ; – la deuxième couche conductrice de courant 13b peut comporter du métal. Dispositif électrochrome (1) comportant : Une première couche de matériau électrochrome (10) ; Une deuxième couche de matériau électrochrome (11) transparent positionnée au-dessus de la première couche (10); Une couche d’électrolyte (12) agencée entre les première (10) et deuxième (11) couches de matériau électrochrome ; caractérisé en ce qu’il comporte au moins une première couche conductrice de courant (13a) en contact avec la deuxième couche de matériau électrochrome (11), en ce que la deuxième couche de matériau électrochrome (11) forme une électrode du dispositif électrochrome (1) et en ce que la première couche conductrice de courant (13a) forme un collecteur de courant du dispositif (1) en contact électrique seulement avec la deuxième couche de matériau électrochrome (11). Dispositif électrochrome (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la deuxième couche de matériau électrochrome (11) est intégralement en contact avec la couche d'électrolyte (12). Dispositif électrochrome (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte une deuxième couche conductrice de courant (13b) en contact avec la première couche de matériau électrochrome (10), ladite première couche de matériau électrochrome (10) formant une électrode du dispositif électrochrome (1). Dispositif électrochrome (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte une couche bloquante (14) agencée entre la première couche électrochrome (10) et la deuxième couche électrochrome (11) et apte à s’opposer à la migration des ions dans la couche électrolyte (12), la couche bloquante (14) définissant au moins un passage au travers desquels les ions de la couche électrolyte (12) peuvent circuler librement. Dispositif électrochrome (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la deuxième couche électrochrome (11) et la couche électrolyte (12) du dispositif électrochrome (1) sont dépourvues de matériaux inorganiques. Dispositif électrochrome (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la première (10) et/ou la deuxième couche électrochrome (11) comporte un matériau électriquement conducteur. Dispositif électrochrome (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche électrolyte (12) comporte un polymère adapté pour réticuler sous UV. Dispositif électrochrome (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte au moins une première couche d’encapsulation (15) agencée pour recouvrir le dispositif (1). Procédé de fabrication d’un dispositif électrochrome (1) selon l’une des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - Dépôt d’un matériau électrochrome pour former la première couche électrochrome (10) ; - Dépôt d’un matériau électrolyte sur la première couche électrochrome (10) pour former la couche électrolyte (12) ; - Dépôt d’un matériau électrochrome sur la couche électrolyte (12) pour former la deuxième couche électrochrome (11) ; - Dépôt d’un matériau conducteur de courant sur une partie seulement de la deuxième couche électrochrome (11) pour former la première couche conductrice de courant (13a) ; - Dépôt d’un matériau conducteur de courant sur une partie de la première couche électrochrome (10) pour former la deuxième couche conductrice de courant (13b). Procédé de fabrication selon la revendication précédente prise en combinaison avec le revendication 8, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - Dépôt d’un matériau d’encapsulation pour former une deuxième couche d’encapsulation (16) ; - Dépôt d’un matériau diélectrique pour former la couche bloquante (14) ; - Dépôt d’un matériau d’encapsulation pour former la première couche d’encapsulation (15). Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première couche conductrice de courant (13a) et la deuxième couche conductrice de courant (13b) sont déposées simultanément.