EP1366387A1 - Dispositif electrocommandable a proprietes optiques et/ou energetiques variables - Google Patents

Dispositif electrocommandable a proprietes optiques et/ou energetiques variables

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Publication number
EP1366387A1
EP1366387A1 EP02708422A EP02708422A EP1366387A1 EP 1366387 A1 EP1366387 A1 EP 1366387A1 EP 02708422 A EP02708422 A EP 02708422A EP 02708422 A EP02708422 A EP 02708422A EP 1366387 A1 EP1366387 A1 EP 1366387A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pixels
lower electrode
layers
wires
upper electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02708422A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Xavier Fanton
Alexander Oehrlein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP1366387A1 publication Critical patent/EP1366387A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G02F1/155—Electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G02F1/1533—Constructional details structural features not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/37—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements
    • G09F9/372—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements the positions of the elements being controlled by the application of an electric field

Definitions

  • the invention relates to electrocontrollable devices with variable optical and / or energy properties. She is more particularly interested in devices using electrochromic or viologen systems, operating in transmission or in reflection.
  • Electrochromic systems have been widely studied. They generally comprise, in known manner, two layers of electrochromic materials separated by an electrolyte and surrounded by two electrodes. Each of the electrochromic layers, under the effect of an electrical supply, can reversibly insert cations, which results in a modification in its properties.
  • All-solid that is to say those in which all the layers, and very particularly the electrolyte, are essentially mineral in nature: it is indeed possible to deposit successively on the same substrate all the layers, by the same type technical, including sputtering. Examples of these all-solid systems are detailed in patents EP-867,752,
  • electrochromic systems in particular those where the electrolyte is a layer based on a polymer or a gel, the other layers being generally mineral (reference may be made for example to patents EP-253,713 and EP-670,346).
  • the invention is particularly interested in so-called “all-solid” electrochromic systems. Many applications have already been envisaged for these systems. It was a question, most generally, of using them as glazing for the building or as glazing for vehicle, in particular as car roofs, or else, functioning then in reflection and no longer in transmission, as rear-view mirrors glare.
  • chromogenic glazing consisting of the juxtaposition of two chromogenic systems. These two systems are assembled, in particular to form a car roof, having in fact two zones of which the level of coloring can be modified independently of one another.
  • the object of the invention is then the design of an electrocontrollable system with variable optical / energetic properties, of the electrochromic type, divided into zones which can be controlled / activated selectively and separately from each other. More specifically, the object of the invention is to design such a system whose electrical supply is better, in particular more efficient and / or more reliable and / or easier to produce and / or more aesthetic and discreet than the electrical supplies which have been studied so far.
  • the subject of the invention is therefore an electrically controllable device variable optical / energy properties of transmission or reflection, comprising at least one carrier substrate provided with a functional layer stack comprising at least two active layers separated by an electrolyte, said stack being disposed between a lower electrode and an upper electrode (" lower ”corresponding to the electrode closest to the carrier substrate, as opposed to the“ upper ”electrode which is the farthest from said substrate).
  • the device comprises n zones (n> 2) which can be independently controlled from one another, using the following means: the lower electrode has a pattern A of one or two dimensions, in particular obtained by etching the layer or by directly depositing the layer with the desired pattern (notably by photolithography),
  • the stack of functional layers is such that at least one of the active layers and the electrolyte (preferably all of the layers of the stack) has a two-dimensional pattern B, in particular obtained by simultaneous etching of the layers (by mechanical attack or using a laser for example),
  • the so-called “upper” electrode has a two-dimensional pattern C, in particular obtained like the pattern B mentioned above. > - these different patterns A, B and C, define by their superposition the zones n, with a material discontinuity between two adjacent zones at least both at the level of the upper electrode and at the level of one of the active layers and of the electrolyte of the functional layer stack.
  • a "pattern" means that the layer in question has discontinuities, cut lines, according to a given pattern.
  • the patterns B and C are identical, obtained simultaneously by the same etching mode on the assembly formed by the stack of functional layers and by the upper electrode.
  • This is, in particular, a pattern in the form of a two-dimensional periodic paving.
  • the simplest geometric form consists in adopting a tiling defining a plurality of juxtaposed “active” squares. Any other geometric shape can be used in place of squares, in particular any polygon, rectangle, triangle, hexagon or closed curved shape like a round, an oval ...
  • any regular paving of the space for two dimensions which can be defined as the intersection of two families of curves, these curves can be rectilinear, broken or wavy. When it comes to straight lines intersecting at 90 °, we get squares or rectangles. When they intersect at any angle, we get parallelograms. With broken lines you get hexagons or any other polygon.
  • Pattern A can be produced in two variants: either one-dimensional periodic tiling, or two-dimensional, tiling of the type adopted for patterns B and C.
  • the set of patterns A, B, C will thus define pixels with two-dimensional addressing, in two directions XY in particular orthogonal to each other.
  • the shape of the pixels depends on the type of tiling chosen for the patterns A, B and C, and can take various shapes (square, rectangle, any polygon, hexagon, shape at least partially curved and closed).
  • the size of the pixels depends on the desired application, and must be compatible with an industrial production. These pixels or zones can have an area of, for example, between a few centimeters / square each and one millimeter / square each. They can also be much larger. Thus, the system as a whole can have a surface of 0.5 to several meters / square, and comprise only two to four zones (of identical or different sizes).
  • each pixel is electrically isolated from the adjacent pixel, since the upper electrode is etched, discontinuous at the border between each pixel. So we have pads that must be connected electrically.
  • One solution consists in considering the pixels as rows of pixels in a given direction X, and in ensuring that all the pixels in the same row are isopotential at the level of the upper electrode. Electrical continuity between the pixels of each row is then ensured by the presence of electrical conductors, in the form of at least one strip or at least one wire per row of pixels and which are in contact with the upper electrode. These conductors are therefore deposited above and along each of the rows of pixels.
  • wires In the case of wires, they are usually made of metal and with a diameter of between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m. The choice of the diameter and / or the number of wires per row of pixels is then a matter of compromise between the desired level of electrical conduction and the concern that these wires are as invisible as possible. If they are bands, they may be doped metal oxide layers
  • the conductive wires or the conductive strips are kept in contact with the upper electrode of the rows of pixels using a sheet of thermoplastic polymer of the PU polyurethane, polyvinyl butyral PVB or ethylene vinyl acetate EVA type.
  • This sheet can be used as an assembly sheet for another rigid substrate of the glass type, by the known technique for manufacturing laminated glazing.
  • the lower electrode according to a first variant, it therefore has a one-dimensional pattern.
  • This pattern is preferably a set of lines of direction Y, which define columns of pixels, all the pixels of the same column being isopotential at the level of the lower electrode.
  • the rows of pixels in the direction X mentioned above and the columns of pixels in the direction Y are linear and orthogonal to one another.
  • they have the same pitch, or a substantially identical pitch.
  • Each of the pixel columns is supplied with electric current by means of flash-type current supply means in electrical contact with the lower electrode at the end of each of said columns.
  • These columns are, at the level of the lower electrode, electrically insulated from one another due to these engraved lines which make the layer discontinuous.
  • the lower electrode protrude from the end of each of the columns of pixels.
  • the foil / lower electrode electrical contact is thus outside the zone covered by the active layers of the functional stack. Again, these foils avoid “shrinking" the active surface of the device.
  • the lower electrode has a two-dimensional pattern, each pixel having, on the side of the lower electrode, an autonomous power supply.
  • This autonomous supply can be carried out using conductive wires (or thin strips), added, deposited by photolithography or engraved
  • the electrical supply of the device according to the invention can resort to the technique of multiplexing. This technique is recommended, especially in the case where the pattern of the lower electrode is only one-dimensional.
  • each zone or pixel of the device according to the invention can be activated electrically autonomously, by an appropriate electrical supply which can be triggered manually, or controlled using electronic / computer means. Everything will depend on the intended application.
  • the most advantageous way of arranging the current leads consists in depositing them outside the area of the carrier substrate which is covered with the stack of functional layers. This is made possible, in particular, if thin conductive wires / strips are used on the side of the upper electrode, and if the lower electrode has a surface greater than the surface covered by the stack of functional layers, at least along two of its edges if said surface is a parallelogram.
  • a first interesting application of the device according to the invention relates to car roofs for vehicles, in particular for cars, trucks.
  • a car roof in one piece, but divided, for example, into two zones or into four zones.
  • a car roof with two zones parallel to the axis of the car allows the passenger and the driver of the vehicle to choose, each as they wish, the degree of coloring of the portion of the car roof above its head.
  • the invention can also be applied to the side windows and to the rear windows of the vehicle.
  • a second application still in the field of vehicles, consists in installing the device in the upper part of the windshield, in particular in the form of one or more strips along the contour of the windshield in its upper part.
  • These bands thus advantageously replace the permanently colored bands often used to avoid the driver from being bothered by the sun: it is thus possible to control, as desired, the degree of coloring of the upper part of the windshield according to the degree of sunshine. .
  • a third application consists in locating the device according to the invention rather in the middle part of the windshield, in the driver's vision area, in the form of a plurality of small pixels.
  • the advantage is to prevent the driver from being dazzled at night by the headlights of a car arriving opposite, by automatically and selectively dimming the number of pixels appropriate at the desired time.
  • the regulation of the control of these pixels can be done using at least one camera and / or a light sensor.
  • a fourth application consists in using the device as a display panel for graphic and / or alphanumeric information, for example as a road information panel, which makes it possible to display information intermittently for example. It can also be used for mobile phone screens or not.
  • Another application relates to glazing fitted to buildings, in order to be able to obscure only part of the glazing in question, without overshadowing the rooms too much. This is of particular interest in the Nordic countries, where the sun is low most of the year.
  • the systems according to the invention can also be applied so that they operate in reflection and no longer in transmission. They may be mirrors of which the mirrors mentioned previously are an example, but which may also be of large sizes.
  • one of the substrates "framing" the electroactive system is opaque, or at least opacified. It may be a mass-dyed substrate, for example made of an opaque polymer (preferably clear). It can also be a transparent substrate (polymer, glass) which is opacified on the rear face by an opacifying coating, for example a layer of paint (such as those based on titanium oxide, white), or any other lacquer or varnish.
  • an opacifying coating for example a layer of paint (such as those based on titanium oxide, white), or any other lacquer or varnish.
  • the invention also relates to the method for manufacturing this device, in particular that making it possible to obtain the patterns A, B, C mentioned above.
  • Layers can be etched by ablation using mechanical means
  • FIG. 1 represents a glass 1 (of dimensions 8 ⁇ 10 cm 2) provided with a lower conductive layer 2, with an active stack 3, surmounted by an upper conductive layer 4, with a network of conductive wires 5 au- above the upper conductive layer and encrusted on the surface of a polyurethane PU (or ethylene vinyl acetate EVA) sheet, not shown for clarity.
  • the glazing also includes a second glass, not shown for clarity, above the EVA sheet.
  • the two glasses and the EVA sheet are joined together by a known lamination or calendering technique, possibly by heating under pressure.
  • the lower conductive layer 2 is a bilayer consisting of a first SiOC layer of 50 nm surmounted by a second layer of SnO 2 : F of 400 nm (two layers preferably deposited successively by CVD on the float glass before cutting).
  • SnO 2 can be used , for example antimony Sb.
  • doped oxides in particular doped zinc oxide of the ZnO: Al type.
  • it may be a bilayer consisting of a first layer based on Si0 2 doped or not (in particular doped with aluminum or boron) of about 20 nm surmounted by a second layer of ITO of approximately 100 to 350 nm (two layers preferably deposited successively, under vacuum, by sputtering assisted by magnetic field and reactive in the presence of oxygen, possibly hot).
  • the active stack 3 is broken down as follows: not to other metals.
  • All these layers are deposited in a known manner by reactive sputtering assisted by a magnetic field.
  • the upper conductive layer is an ITO layer of 100 to 300 nm, also deposited by reactive sputtering assisted by a magnetic field.
  • the conducting wires 5 are rectilinear wires parallel to each other made of tungsten (or copper), possibly covered with carbon, deposited on the PU sheet by a technique known in the field of heated windshields with wires, for example described in the EP patents. -785 700, EP-553 025, EP-506 521, EP-496 669. Schematically, this involves using a heated pressure roller which presses the wire on the surface of the polymer sheet, pressure roller supplied with wire from a supply coil by means of a wire guide device.
  • the PU sheet has a thickness of about 0.8 mm.
  • the two glasses are made of flat, standard, silica-soda-lime glass, about 2 mm thick each.
  • the invention applies in the same way to curved and / or toughened glasses.
  • At least one of the glasses can be tinted in the mass, in particular tinted blue or green, gray, bronze or brown.
  • the substrates used in the invention can also be based on polymer.
  • the substrates can have very varied geometric shapes: they can be squares or rectangles, but also any polygon or profile at least partially curved, defined by rounded or wavy contours (round, oval, " waves ", etc.).
  • At least one of the two glasses can be provided (on the side which is not provided with the electrochromic system or equivalent) with an antisun coating, for example based on a stack of thin layers deposited by sputtering and comprising at least one layer of silver.
  • an antisun coating for example based on a stack of thin layers deposited by sputtering and comprising at least one layer of silver.
  • We can thus have a structure of the type: glass / electrochromic system / thermoplastic sheet (PVB or PU or EVA) / anti-solar layers / glass.
  • electrochromic system not directly on its carrier substrate but by means of one or more functional thin layers, for example anti-sun films.
  • the anti-solar coating not on one of the glasses, but on a flexible polymer sheet of the PET (polyterephthalate) type, with a structure of the type: glass / electrochromic system / thermoplastic sheet (PVB or PU or EVA) / PET with anti-solar layers / thermoplastic sheet (PVB) glass.
  • PET polyterephthalate
  • PVB thermoplastic sheet
  • the goal is to manufacture an electrochromic glazing in the form of a matrix of pixels.
  • these are pixels of rectangular shape.
  • Each pixel has a dimension of approximately 1 cm x 1 cm.
  • These pixels are arranged in six rows (i) along an X axis and in eight columns (ii) along a Y axis, the X and Y axes being hortogonal to each other.
  • the pixels can have other shapes, be square, round, triangular, hexagonal, etc. as we saw above. Their dimensions can also vary depending on the desired application, and the X and Y axes can make an acute or obtuse angle between them. These shapes and dimensions are actually determined by how the different layers of the system are etched and how the etchings overlap.
  • the lower electrode 2 is in the form of a layer covering the major part of the substrate 1. However, it leaves two strips of glass 6, 7 naked, of rectangular shapes at the two ends of the glass (according to its largest dimension, along the X axis). These zones 6, 7 can be left bare by a glass masking system during deposition. They can also be obtained by local ablation of the layer initially covering the entire surface of the glass, in particular using a laser.
  • the lower electrode 2 is aligned along incision lines 11, mutually parallel with a pitch of 10 mm, along the axis X and over the entire width of the glass. These are the lines, defining a one-dimensional A pattern, which will delimit the eight columns mentioned above. These incision lines also affect the active stack 3 and the upper electroconductive layer 4, since they are produced after all the layers have been deposited.
  • the active system 3 and the electroconductive layer 4 are also margins by incision lines 12, all parallel to each other with a pitch of 10 mm along the Y axis over the entire length of the glass covered with the active stack 3 and the electrically conductive layer 4.
  • the stack 3 and the upper electrode 4 have the same pattern, namely series of incision lines 11, 12 crossing at right angles and thus defining the desired tiling in pixels.
  • each column there is a portion S1, S2 of lower electrode 2 not covered with the stack of layers 3, 4, and electrically isolated from the portion S '1, S'2 of electrode belonging to the column adjacent to the column considered.
  • Each of these electrode portions S1, S2 is provided with a foil 10, 11. These pairs of foils protrude from the glass, as shown in FIG. 2 and serve as current leads for each of the columns considered. All the pixels in a column of pixels are therefore found to be isopotential on the side of the lower electrode 2.
  • each row the last layer of which consists of an upper electrode portion 4, is in electrical contact with two metallic wires 5 (for example tungsten wires of 25 ⁇ m in size) diameter). These wires are parallel to each other and arranged along the X axis of each row. They project from each end of each of the rows of pixels. In this way, they can be electrically connected to foils 8, 9, as shown in FIG. 3.
  • Each pair of pixels is associated with a pair of foils.
  • Electrical wires 5 are used, insofar as, on the side of the upper electrode 4, there are pads that are completely physically and electrically isolated from each other. Again, all the pixels in the same row are isopotential, but on the side of the upper electrode 4 this time.
  • FIG. 4 illustrates the scenario in which an incision of lines perpendicular to each other 13, 14 has been chosen for the lower electrode 2, as was the case only for the active layers 3 and for the upper electrode 4 of the example previous: there are then completely electrically isolated pads both on the side of the lower electrode 2 and on the side of the upper electrode 4, which requires individual current leads for each of the pixels on the side of the lower electrode 2.
  • the current leads are conductive wires (or strips) 12 arranged by etching the lower electrode 2. These leads preferably have a width of 80 to 300 ⁇ m and are separated the from each other by the same distance.
  • each pixel can be supplied electrically autonomously on the side of the upper electrode 4 also, each pixel being connected to its own current supply wires.
  • the resolution of the system is very good, because the pixels are only separated by the width of the incision lines 11 and 12, which can be very small, in particular 80 ⁇ m, thanks to the laser engraving technology.
  • the number and diameter of the conductive wires is also variable. These parameters depend on the size of the pixel and, depending on the application, the degree of visibility of the wires that can be considered acceptable (especially in the discolored state).
  • the current leads of the lower conductive layer on the one hand that is to say, if one refers to Figure 4 for example, the strips or wires 12
  • the current leads of the conductive layer higher that is to say the wires 5, if we always refer to FIG. 4 by way of example
  • the pixels can be of variable dimensions / conductivity depending on whether they supply "peripheral” pixels , close to the foils 8, 9 or “central” pixels, more distant from these foils. Indeed, so that all the pixels "react” as uniformly as possible, especially when their number is large, it may be useful to provide leads that are all the more conductive as the pixel is far from the edge of the device, power foils (to compensate for ohmic losses).
  • the conductive strips 12 of FIG. 4 are wider (therefore all the more conductive) when they supply, on a same row (horizontal in FIG. 4) of pixels, the four "central" pixels with respect to the two peripheral pixels close to the foils 8, 9.
  • the size of the wires 5 can also vary over their length for the same purpose.
  • FIG. 6 illustrates a third example according to the invention. It is close to the example according to Figure 1, but has two differences:
  • the lower electrode 2 has an additional incision line 15, which is perpendicular to the incision lines 11, so as to divide the glazing longitudinally into two zones of equal surfaces, on the one hand and else on this line 15,
  • the conducting wires 5 are cut in the middle, so as to divide the glazing in two zones of equal surfaces according to its width.
  • a glazing unit was thus formed, made up of a certain number of pixels grouped in four groups of pixels Z1, Z2, Z3 and Z4 completely independent of each other. It is of course possible to envisage using only the additional incision line 15 or only cutting the wires 5, in particular if only two independent pixel groupings are desired instead of four.
  • FIG. 7 represents a fourth type of glazing according to the invention. It is close to the example illustrated in FIG. 1. The only difference concerns the shape of the pixels, determined by the way in which the layers 2, 3 and 4 have been incised.
  • the incision lines 11 of layers 2, 3 and 4 are no longer rectilinear: they are broken lines according to a repeating pattern.
  • the incision lines 12 are also broken lines, the superposition of these engravings leading to hexagonal pixels.
  • Figures 8, 9 and 10 are variants of the glazing according to Figure 7.
  • the dotted lines correspond to the incision lines 11 and the solid lines correspond to the incision lines 12.
  • the pixels P have a rectangular shape (FIG. 1).
  • the pixels have the shape of hexagons (FIG. 7).
  • the pixels are the shape of deformed squares, because the incision lines 11 and 12 are wavy.
  • the shape and size of the pixels can vary widely.
  • the way the layers are cut can also vary.
  • Pixels can be grouped into zones or not.
  • a considerable advantage of the invention is that the layers

Landscapes

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif électrocommandable à propriétés optiques et/ou énergétiques variables, comportant au moins un substrat porteur (1) muni d'un empilement de couches fonctionnel (3) comprenant au moins deux couches actives séparées par un électrolyte. L'empilement est disposé entre une électrode inférieure (2) et une électrode supérieure (4). Le dispositif comporte n zones électrocommandables de façon autonome à l'aide: - de l'électrode inférieure (1) présentant un motif A à une ou deux dimensions, - de l'empilement de couches (3) dont au moins une des couches actives et l'électrolyte, présentant un motif B à deux dimensions, notamment obtenu par gravage, - de l'électrode supérieure (4) présentant un motif C à deux dimensions, de façon à ce que la superposition des motifs A,B,C définisse lesdites n zones, avec une discontinuité matérielle entre deux zones adjacentes au moins à la fois au niveau de l'électrode supérieure (4) et au niveau de l'une des couches actives et de l'électrolyte.

Description

DISPOSITIF ELECTROCOMMANDABLE A PROPRIETES OPTIQUES ET/OU ENERGETIQUES VARIABLES
L'invention concerne les dispositifs électrocommandables à propriétés optiques et/ou énergétiques variables. Elle s'intéresse plus particulièrement aux dispositifs utilisant des systèmes électrochromes ou viologènes, fonctionnant en transmission ou en réflexion.
Des exemples de systèmes viologènes sont décrits dans les brevets US-5 239 406 et EP-612 826.
Les systèmes électrochromes ont été très étudiés. Ils comportent de façon connue généralement deux couches de matériaux électrochromes séparées par un electrolyte et encadrées par deux électrodes. Chacune des couches électrochromes, sous l'effet d'une alimentation électrique, peut insérer réversiblement des cations, ce qui entraîne une modification dans ses propriétés
(par exemple, pour l'oxyde de tungstène, une coloration d'un bleu pâle à un bleu nuit). Les systèmes électrochromes les plus prometteurs sont les systèmes
« tout-solide », c'est-à-dire ceux dont toutes les couches, et tout particulièrement l'électrolyte, sont de nature essentiellement minérale : on peut en effet déposer successivement sur le même substrat toutes les couches, par le même type de technique, notamment la pulvérisation cathodique. Des exemples de ces systèmes tout-solide sont détaillés dans les brevets EP-867 752,
EP-831 360, WO00/03289 et WO00/57243.
Il existe aussi d'autres systèmes électrochromes, notamment ceux où l'électrolyte est une couche à base d'un polymère ou d'un gel, les autres couches étant généralement minérales (on peut se rapporter par exemple au brevets EP-253 713 et EP-670 346).
On a aussi des systèmes électrochromes où l'ensemble des couches est à base de polymères, on parle alors de systèmes « tout- polymère ».
L'invention s'intéresse en particulier aux systèmes électrochromes dits « tout-solide ». Beaucoup d'applications ont déjà été envisagées pour ces systèmes. Il s'est agit, le plus généralement, de les employer comme vitrages pour le bâtiment ou comme vitrages pour véhicule, notamment en tant que toits auto, ou encore, fonctionnant alors en réflexion et non plus en transmission, en tant que rétroviseurs anti-éblouissement.
On envisage maintenant d'autres applications, qui nécessitent la juxtaposition d'une pluralité de systèmes électrochromes, tout particulièrement pour les utiliser comme moyens d'affichage ou pour n'obscurcir que localement une surface vitrée électrochrome (par exemple pour contrer un éblouissement local). On souhaite donc avoir un plus grand degré de liberté dans la façon dont un système électrochrome peut s'obscurcir, on cherche à pouvoir contrôler localement, sélectivement, ce changement optique/énergétique.
On cherchera a moduler les propriétés énergétiques du système quand on vise le confort thermique à l'intérieur d'un habitacle ou d'un bâtiment. Ce sont les propriétés optiques que l'on cherchera à moduler s'il s'agit d'améliorer le confort visuel ou s'il s'agit d'un dispositif d'affichage.
Il est connu de la demande de brevet W098/29781 un système électrochrome décomposé en zones que l'on peut sélectivement activer. L'alimentation électrique de chacune de ces zones n'a cependant pas été étudiée dans les détails.
Il est également connu de la demande brevet WO98/08137 un vitrage dit chromogène, constitué de la juxtaposition de deux systèmes chromogènes. Ces deux systèmes sont assemblés, notamment pour former un toit-auto, ayant de fait deux zones dont on peut modifier indépendamment l'une de l'autre le niveau de coloration.
Le but de l'invention est alors la conception d'un système électrocommandable à propriétés optiques/énergétiques variables, du type électrochrome, partagé en zones que l'on puisse commander/activer sélectivement et séparément les unes des autres. Plus précisément, le but de l'invention est de concevoir un tel système dont l'alimentation électrique soit meilleure, notamment plus efficace et/ou plus fiable et/ou plus facile à réaliser et/ou plus esthétique et discrète que les alimentations électriques qui ont pu être étudiées jusqu'à maintenant.
L'invention a alors pour objet un dispositif électrocommandable à propriétés optiques/énergétiques de transmission ou de réflexion variables, comportant au moins un substrat porteur muni d'un empilement de couches fonctionnel comprenant au moins deux couches actives séparées par un electrolyte, ledit empilement étant disposé entre une électrode inférieure et une électrode supérieure (« inférieure » correspondant à l'électrode la plus proche du substrat porteur, par opposition à l'électrode « supérieure » qui est la plus éloignée dudit substrat). Le dispositif comporte n zones (n > 2) électrocommandables de façon autonome les unes des autres, à l'aide des moyens suivants : - l'électrode inférieure présente un motif A à une ou deux dimensions, notamment obtenu par gravage de la couche ou par dépôt directement de la couche au motif voulu (par photolithogravure notamment),
>- l'empilement de couches fonctionnel est tel qu'au moins une des couches actives et l'électrolyte (de préférence l'ensemble des couches de l'empilement) présente un motif B à deux dimensions, notamment obtenu par gravage simultané des couches (par attaque mécanique ou à l'aide d'un laser par exemple),
>- l'électrode dite « supérieure » présente un motif C à deux dimensions, notamment obtenu comme le motif B mentionné plus haut. >- ces différents motifs A, B et C, définissent par leur superposition les zones n, avec une discontinuité matérielle entre deux zones adjacentes au moins à la fois au niveau de l'électrode supérieure et au niveau de l'une des couches actives et de l'électrolyte de l'empilement de couches fonctionnel.
Au sens de l'invention, un « motif » signifie que la couche en question présente des discontinuités, des lignes de coupure, selon un motif donné.
Avantageusement, les motifs B et C sont identiques, obtenus simultanément par le même mode de gravure sur l'ensemble constitué par l'empilement de couches fonctionnel et par l'électrode supérieure. Il s'agit, notamment d'un motif sous forme d'un pavage périodique à deux dimensions. La forme géométrique la plus simple consiste à adopter un pavage définissant une pluralité de carrés « actifs » juxtaposés. Toute autre forme géométrique peut être utilisée à la place de carrés, notamment tout polygone, rectangle, triangle, hexagone ou forme courbe fermée comme un rond, un ovale ....
En particulier on peut choisir tout pavage régulier de l'espace à deux dimensions qui peut se définir comme l'intersection de deux familles de courbes, ces courbes pouvant être rectilignes, brisées ou ondulées. Quand il s'agit de lignes droites se coupant à 90° , on obtient des carrés ou des rectangles. Quand elles se coupent suivant un angle quelconque, on obtient des parallélogrammes. Avec des lignes brisées on obtient des hexagones ou tout autre polygone.
Le motif A peut être réalisé selon deux variantes : soit un pavage périodique à une dimension, soit à deux dimensions, pavage du type de celui adopté pour les motifs B et C.
L'ensemble des motifs A, B, C va ainsi définir des pixels à adressage bidimensionnel, selon deux directions XY notamment orthogonales entre elles. Comme on l'a vu plus haut, la forme des pixels dépend du type de pavage choisi pour les motifs A,B et C, et peut prendre des formes variées (carré, rectangle, tout polygone, hexagone, forme au moins partiellement courbe et fermée). La taille des pixels dépend de l'application voulue, et doit être compatible avec une réalisation industrielle. Ces pixels ou zones peuvent être d'une surface comprise, par exemple, entre quelques centimètres/carré chacun et un millimètre/carré chacun. Ils peuvent être aussi beaucoup plus grands. Ainsi, le système dans son ensemble peut avoir une surface de 0,5 à plusieurs mètres/ carré, et ne comporter que deux à quatre zones (de tailles identiques ou non). Une fois les zones ou pixels obtenus grâce aux motifs A, B, C, la conception de l'alimentation électrique doit être efficace tout en restant suffisamment simple. C'est la raison pour laquelle on différencie l'alimentation des zones/pixels pour l'électrode inférieure et pour l'électrode supérieure.
En effet, du côté de l'électrode supérieure, chaque pixel se trouve isolé électriquement du pixel adjacent, puisque l'électrode supérieure se trouve gravée, discontinue à la frontière entre chaque pixel. On a donc des plots qu'il faut relier électriquement. Une solution consiste à considérer les pixels comme des rangées de pixels selon une direction X donnée, et à faire en sorte que tous les pixels d'une même rangée soient à isopotentiel au niveau de l'électrode supérieure. La continuité électrique entre les pixels de chaque rangée est alors assurée par la présence de conducteurs électriques, sous forme d'au moins une bande ou d'au moins un fil par rangée de pixels et qui sont en contact avec l'électrode supérieure. Ces conducteurs sont donc déposés au-dessus et le long de chacune des rangées de pixels. S'il s'agit de fils, ils sont usuellement en métal et d'un diamètre compris entre 10 μm et 100 μm. Le choix du diamètre et/ou du nombre de fils par rangée de pixels est ensuite affaire de compromis entre le niveau de conduction électrique voulu et le souci que ces fils soient le moins visibles possible. S'il s'agit de bandes, il peut s'agir de couches d'oxyde métallique dopé
(oxyde d'indium dopé à l'étain ITO par exemple) que l'on a préalablement déposées sur des bandes de polymère flexible (par exemple en polyéthylène- téréphtalate PET) et que l'on vient plaquer sur chacune des rangées des pixels en question. On peut aussi utiliser une grille dont une trame est composée de fils conducteurs et l'autre trame composée de fils isolants sur le plan électrique. De préférence, les fils ou les bandes dépassent à chacune des extrémités de chacune des rangées : ainsi, il devient aisé d'assurer la liaison électrique via des clinquants par exemple, avec un générateur de tension. On déporte ainsi complètement les amenées de courant du type clinquant hors de la zone du substrat recouverte de l'empilement de couches fonctionnel : il est plus simple de les alimenter en courant et on n'affecte pas optiquement, on ne « rétrécit pas » la partie active du dispositif électrocommandable.
Avantageusement, les fils conducteurs ou les bandes conductrices sont maintenus au contact de l'électrode supérieure des rangées de pixels à l'aide d'une feuille de polymère thermoplastique du type polyuréthane PU, polyvinylbutyral PVB ou éthylène vinylacétate EVA.
Cette feuille peut servir de feuille d'assemblage à un autre substrat rigide du type verre, par la technique connue pour fabriquer des vitrages feuilletés. En ce qui concerne l'électrode inférieure, selon une première variante, elle a donc un motif monodimensionnel. Ce motif est de préférence un ensemble de lignes de direction Y, qui définissent des colonnes de pixels, tous les pixels d'une même colonne étant à isopotentiel au niveau de l'électrode inférieure.
Avantageusement, les rangées de pixels selon la direction X évoquées plus haut et les colonnes de pixels selon la direction Y sont linéaires et orthogonales entre elles. Avantageusement, elles ont le même pas, ou un pas sensiblement identique.
Chacune des colonnes de pixels est alimentée en courant électrique à l'aide de moyens d'amenées de courant du type clinquants en contact électrique avec l'électrode inférieure à l'extrémité de chacune desdites colonnes. Ces colonnes sont, au niveau de l'électrode inférieure, isolées électriquement les unes des autres du fait de ces lignes gravées qui rendent la couche discontinue.
Pour faciliter la pose des clinquants, on prévoit de préférence que l'électrode inférieure dépasse de l'extrémité de chacune des colonnes de pixels.
Le contact électrique clinquant/électrode inférieure se trouve ainsi en dehors de la zone recouverte par les couches actives de l'empilement fonctionnel. Là encore, ces clinquants évitent de « rétrécir » la surface active du dispositif.
Selon une seconde variante, l'électrode inférieure a un motif bidimensionnel, chaque pixel ayant, du côté de l'électrode inférieure, une alimentation électrique autonome.
Cette alimentation autonome peut être réalisée à l'aide de fils (ou de fines bandes) conducteurs, rapportés, déposés par photolithogravure ou gravés
(ces fils peuvent d'ailleurs s'ajouter au motif de l'électrode inférieure et être constitués du même matériau). Cette alimentation est de préférence assurée par un gravage adéquat de l'électrode inférieure.
Si nécessaire, l'alimentation électrique du dispositif selon l'invention peut recourir à la technique du multiplexage. Cette technique est recommandée, notamment dans le cas où le motif de l'électrode inférieure n'est que monodimensionnel.
Avantageusement, chaque zone ou pixel du dispositif selon l'invention peut être activé électriquement de façon autonome, par une alimentation électrique appropriée qui peut être déclenchée manuellement, ou pilotée à l'aide de moyens électroniques/informatiques. Tout va dépendre de l'application visée.
Comme évoqué plus haut, la façon la plus avantageuse de disposer les amenées de courant consiste à les déposer hors de la zone du substrat-porteur qui est recouverte de l'empilement de couches fonctionnel. Cela est rendu possible, notamment, si l'on utilise du côté de l'électrode supérieure des fils/bandes minces conductrices, et si l'électrode inférieure a une surface supérieure à la surface couverte par l'empilement de couches fonctionnel, au moins le long de deux de ses bords si ladite surface est un parallélogramme.
Une première application intéressante du dispositif selon l'invention concerne les toits-autos pour véhicule, notamment pour des voitures, camions. En effet, on peut ainsi créer un toit-auto d'une seule pièce, mais partagé, par exemple, en deux zones ou en quatre zones. Ainsi, un toit-auto à deux zones parallèles à l'axe de la voiture permet au passager et au conducteur du véhicule de choisir, chacun comme il le souhaite, le degré de coloration de la portion du toit-auto au-dessus de sa tête. De manière similaire, on peut aussi appliquer l'invention aux vitres latérales et aux lunettes arrières de véhicule.
Une seconde application, toujours dans le domaine des véhicules, consiste à installer le dispositif en partie haute du parebrise, notamment sous forme d'une ou plusieurs bandes suivant le contour du parebrise dans sa partie supérieure. Ces bandes se substituent ainsi avantageusement aux bandes colorées de façon permanente souvent utilisées pour éviter au conducteur d'être gêné par le soleil : on peut ainsi contrôler comme on le souhaite le degré de coloration de la partie supérieure du parebrise selon le degré d'ensoleillement. On peut aussi envisager une coloration automatisée en cas d'ensoleillement, par exemple à l'aide d'une boucle de régulation et d'un capteur de lumière logé dans le parebrise
Une troisième application consiste à localiser le dispositif selon l'invention plutôt en partie médiane du parebrise, dans la zone de vision du conducteur, sous la forme d'une pluralité de petits pixels. L'intérêt est d'éviter que le conducteur ne soit ébloui, la nuit, par les phares d'une voiture arrivant en face, en obscurcissant de façon automatisée et sélective le nombre de pixels appropriés au moment voulu. La régulation de la commande de ces pixels peut se faire à l'aide d'au moins une caméra et/ou un capteur de lumière.
Une quatrième application consiste à utiliser le dispositif en tant que panneau d'affichage d'informations graphiques et/ou alphanumériques, par exemple en tant que panneau d'information routière, ce qui permet d'afficher des informations par intermittence par exemple. On peut aussi l'utiliser pour les écrans de téléphonie mobile ou non.
Une autre application concerne les vitrages équipant des bâtiments , afin de pouvoir n'obscurcir qu'une partie des vitrages en question, sans trop assombrir les pièces. Cela présent un intérêt plus particulièrement dans les pays nordiques, où le soleil est bas une grande partie de l'année.
Beaucoup d'autres applications existent, on peut citer notamment les hublots et les pare-brise d'avion, les fenêtres de toit de bâtiments, ainsi que les rétroviseurs. On peut aussi utiliser l'invention dans le domaine ophtalmique
(lunettes de sport, lunettes correctrices ou non).
On peut aussi appliquer les systèmes selon l'invention de façon à ce qu'ils fonctionnent en réflexion et non plus en transmission. Il peut s'agir de miroirs dont les rétroviseurs précédemment mentionnés sont un exemple, mais qui peuvent être de grandes tailles également.
Il peut aussi s'agir de systèmes où l'un des substrats « encadrant » le système électroactif est opaque, ou tout au moins opacifié. Il peut s'agir d'un substrat teinté dans la masse, par exemple en polymère opaque (clair de préférence). Il peut aussi s'agir d'un substrat transparent (polymère, verre) que l'on vient opacifier en face arrière par un revêtement opacifiant, par exemple une couche de peinture (comme celles à base d'oxyde de titane, blanches), ou toute autre laque ou vernis. L'intérêt de ce mode de réalisation consiste notamment à pouvoir faire apparaître un message, un logo, un dessin par contraste avec le fond blanc ou clair conféré par ce revêtement opacifiant.
L'invention a également pour objet le procédé pour fabriquer ce dispositif, notamment celui permettant d'obtenir les motifs A, B, C évoqués plus haut. On peut graver les couches, par ablation à l'aide de moyens mécaniques
(lames) ou par ablation à l'aide d'un laser. On peut aussi obtenir les couches directement discontinues au motif voulu, par exemple par photolithogravure.
L'invention sera détaillée ci-après avec des exemples de réalisation non limitatifs, à l'aide des figures suivantes :
>- Figure 1 : une représentation en vue de dessus d'un vitrage électrochrome
« tout-solide » selon l'invention, >- Figures 2 et 3 : la représentation du même vitrage selon les coupes AA et BB de la figure 1
>- Figure 4 : une représentation en vue de dessus d'un second type de vitrage
"tout-solide" selon l'invention,
>- Figure 5 : la représentation du vitrage selon la figure 4 selon la coupe DD de ladite figure,
>• Figure 6 : une représentation en vue de dessus d'une variante du vitrage selon la figure 1 ,
>- Figure 7 : une représentation en vue de dessus d'un troisième type de vitrage
"tout-solide" selon l'invention, >- Figures 8, 9 et 10 : une représentation schématique de différentes formes de pixels pour les vitrages électrochromes selon l'invention.
Ces figures sont schématiques afin d'en faciliter la lecture, et ne respectent pas nécessairement l'échelle entre les différents éléments qu'elles représentent.
Elles se rapportent à un vitrage électrochrome « tout-solide », dans une structure feuilletée à deux verres.
La figure 1 représente un verre 1 (de dimensions 8 x 10 cm2) muni d'une couche conductrice inférieure 2, d'un empilement actif 3, surmonté d'une couche conductrice supérieure 4, d'un réseau de fils conducteurs 5 au-dessus de la couche conductrice supérieure et incrustés à la surface d'une feuille en polyuréthane PU (ou d'éthylènevinylacétate EVA) non représentée pour plus de clarté. Le vitrage comporte aussi un second verre, non représenté pour plus de clarté, au-dessus de la feuille d'EVA. Les deux verres et la feuille d'EVA sont solidarisés par une technique connue de feuilletage ou de calandrage, par un chauffage éventuellement sous pression.
La couche conductrice inférieure 2 est un bicouche constitué d'une première couche SiOC de 50 nm surmontée d'une seconde couche en Sn02 :F de 400 nm (deux couches de préférence déposées successivement par CVD sur le verre float avant découpe). On peut utiliser d'autres dopants pour Sn02, par exemple l'antimoine Sb. On peut aussi utiliser d'autres oxyde dopés, notamment de l'oxyde de zinc dopé du type ZnO: Al.
Alternativement, il peut s'agir d'un bicouche constitué d'une première couche à base de Si02 dopée ou non (notamment dopé avec de l'aluminium ou du bore) d'environ 20 nm surmontée d'une seconde couche d'ITO d'environ 100 à 350 nm (deux couches de préférence déposées successivement, sous vide, par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique et réactive en présence d'oxygène éventuellement à chaud).
L'empilement actif 3 se décompose de la façon suivante : >- Une première couche de matériau électrochrome anodique en oxyde d'iridium (hydraté) de 40 à 100 nm ou d'oxyde de nickel hydraté de 40 nm à 400 nm, alliés ou non à d'autres métaux.
>- Une couche en oxyde de tungstène de 100 nm,
>- Une seconde couche en oxyde de tantale hydraté ou d'oxyde de silice hydraté de 100 nm,
>- Une seconde couche de matériau électrochrome cathodique à base d'oxyde de tungstène W03 de 370 nm.
Toutes ces couches sont déposées de façon connue par pulvérisation cathodique réactive assistée par champ magnétique.
La couche conductrice supérieure est une couche d'ITO de 100 à 300 nm, également déposée par pulvérisation cathodique réactive assistée par champ magnétique.
Les fils conducteurs 5 sont des fils rectilignes parallèles entre eux en tungstène (ou en cuivre), éventuellement recouvert de carbone, déposés sur la feuille de PU par un technique connue dans le domaine de parebrises chauffants à fils, par exemple décrite dans les brevets EP-785 700, EP-553 025, EP-506 521, EP-496 669. Schématiquement, il s'agit d'utiliser un galet de pression chauffé qui vient presser le fil à la surface de la feuille de polymère, galet de pression alimenté en fil à partir d'une bobine d'alimentation grâce à un dispositif guide- fil.
La feuille de PU a une épaisseur d'environ 0,8 mm.
Les deux verres sont en verre clair plan, standard, silico-sodo-calcique d'environ 2 mm d'épaisseur chacun. L'invention s'applique de la même manière à des verres bombés et/ou trempés.
De même, au moins un des verres peut être teinté dans la masse, notamment teinté en bleu ou en vert, en gris, bronze ou brun.
Les substrats utilisés dans l'invention peuvent aussi être à base de polymère. On note aussi que les substrats peuvent avoir des formes géométriques très variées : il peut s'agir de carrés ou de rectangles, mais aussi de tout polygone ou profil au moins partiellement courbe, défini par des contours arrondis ou ondulés (rond, ovale, « vagues », etc.).
Par ailleurs, au moins un des deux verres peut être muni (sur la face qui n'est pas munie du système électrochrome ou équivalent) d'un revêtement antisolaire, par exemple à base d'un empilement de couches minces déposées par pulvérisation cathodique et comprenant au moins une couche d'argent. On peut ainsi avoir une structure du type : verre/système électrochrome/feuille thermoplastique(PVB ou PU ou EVA)/ couches anti-solaire/verre.
On peut aussi déposer le système électrochrome non pas directement sur son substrat-porteur mais par l'intermédiaire d'une ou plusieurs couches minces fonctionnelles, par exemple anti-solaires.
On peut aussi déposer le revêtement anti-solaire non pas sur un des verres, mais sur une feuille de polymère souple du type PET (polytéréphtalate), avec une structure du type : verre/système électrochrome/feuille thermoplastique(PVB ou PU ou EVA)/PET à couches anti-solaires/feuille thermoplastique (PVB)verre.
Pour des exemples de revêtements anti-solaires, on peut se reporter aux brevets EP 826 641 , EP844 219, EP 847 965, W099/45415, EP 1 010 677.
Dans la configuration représentée en figure 1 , le but est de fabriquer un vitrage électrochrome se présentant sous la forme d'une matrice de pixels. Dans cet exemple, il s'agit de pixels de forme rectangulaire. Chaque pixel a une dimension d'environ 1 cm x 1 cm. Ces pixels sont rangés en six rangées (i) selon un axe X et en huit colonnes (ii) selon un axe Y, les axes X et Y étant hortogonaux entre eux.
Bien sûr, les pixels peuvent avoir d'autres formes, être carrés, ronds, triangulaires, hexagonaux, etc.. comme on l'a vu plus haut. Leurs dimensions peuvent également varier suivant l'application voulue, et les axes X et Y peuvent faire un angle aigu ou obtu entre eux. Ces formes et dimensions sont en fait déterminées par la façon dont les différentes couches du système sont gravées et comment les gravures se superposent. Dans le cas de la figure 1 , l'électrode inférieure 2 est sous forme d'une couche recouvrant la majeure partie du substrat 1. Elle laisse cependant deux bandes de verre 6, 7 nues, de formes rectangulaires aux deux extrémités du verre (selon sa plus grande dimension, selon l'axe X). Ces zones 6, 7 peuvent être laissées nues par un système de masquage du verre lors du dépôt. Elles peuvent aussi être obtenues par ablation locale de la couche recouvrant initialement toute la surface du verre, notamment à l'aide d'un laser.
Par ailleurs, l'électrode inférieure 2 est margée selon des lignes d'incision 11 , parallèles entre elles avec un pas de 10 mm, selon l'axe X et sur toute la largeur du verre. Ce sont ces lignes, définissant un motif A monodimensionnel, qui vont délimiter les huit colonnes mentionnées plus haut. Ces lignes d'incision affectent aussi l'empilement actif 3 et la couche électroconductrice supérieure 4, car elles sont réalisées après dépôt de l'ensemble des couches.
Le système actif 3 et la couche électroconductrice 4 sont également marges par des lignes d'incision 12, toutes parallèles entre elles avec un pas de 10 mm selon l'axe Y sur toute la longueur du verre recouverte de l'empilement actif 3 et de la couche électroconductrice 4.
Ainsi, l'empilement 3 et l'électrode supérieure 4 présentent le même motif, à savoir des séries de lignes d'incision 11 , 12 se croisant à angle droit et définissant ainsi le pavage en pixels recherché.
Se pose ensuite la question de l'adressage de chacun de ces pixels, de la façon dont on peut les alimenter en courant de façon sélective et sans risque de court-circuits.
*-> En ce qui concerne les colonnes de pixels : à chaque extrémité de chaque colonne, se trouve une portion S1 , S2 d'électrode inférieure 2 non recouverte de l'empilement de couches 3, 4, et isolée électriquement de la portion S'1 , S'2 d'électrode appartenant à la colonne adjacente à la colonne considérée. Chacune de ces portions d'électrode S1 , S2 est munie d'un clinquant 10, 11. Ces paires de clinquants dépassent du verre, comme cela est montré à la figure 2 et servent d'amenées de courant pour chacune des colonnes considérées. Tous les pixels d'une colonne de pixels se retrouvent donc à isopotentiel du côté de l'électrode inférieure 2.
*→- En ce qui concerne les rangées de pixels : chaque rangée, dont la dernière couche est constituée par une portion d'électrode supérieure 4, est en contact électrique avec deux fils métalliques 5 (par exemple des fils de tungstène de 25 μm de diamètre). Ces fils sont parallèles entre eux et disposés suivant l'axe X de chaque rangée. Ils dépassent de chacune des extrémités de chacune des rangées de pixels. De cette façon, ils peuvent être connectés électriquement à des clinquants 8, 9, comme le montre la figure 3. A chaque rangée de pixels est associée une paire de clinquants. On a recours à des fils électriques 5, dans la mesure où, du côté de l'électrode supérieure 4, on a des plots tout-à-fait isolés matériellement et électriquement les uns des autres. Là encore, tous les pixels d'une même rangée sont à isopotentiel, mais du côté de l'électrode supérieure 4 cette fois. Concrètement, pour qu'un pixel donné se colore, il faut alimenter électriquement le clinquant de la « bonne » colonne de pixels du côté de l'électrode inférieure, et celui de la « bonne « rangée de pixels du côté de l'électrode supérieure, l'intersection étant le pixel en question. La figure 4 illustre le cas de figure où on a choisi pour l'électrode inférieure 2 une incision de lignes perpendiculaires entre elles 13, 14 comme c'était seulement le cas des couches actives 3 et de l'électrode supérieure 4 de l'exemple précédent : on a alors des plots complètement isolés électriquement à la fois du côté de l'électrode inférieure 2 et du côté de l'électrode supérieure 4, ce qui nécessite des amenées de courant individuelles pour chacun des pixels du côté de l'électrode inférieure 2. Il peut s'agir de fils posés sur le substrat 1, chaque pixel ayant un fils connecté électriquement à leur portion d'électrode « inférieure » 2, ces fils pouvant être déposés par photolithogravure avant, après ou pendant le dépôt de l'électrode inférieure 2). C'est le cas illustré aux figures 4 et 5: les amenées de courant sont des fils (ou bandes) conducteurs 12 aménagés en gravant l'électrode inférieure 2. Ces amenées ont de préférence une largeur de 80 à 300 μm et sont séparées les unes des autres de la même distance.
Il est également prévu dans le cadre de l'invention de prévoir que chaque pixel puisse être alimenté électriquement de façon autonome du côté de l'électrode supérieure 4 aussi, chaque pixel étant relié à ses propres fils d'amenée de courant.
Le fait que les clinquants soient déposés à la périphérie des couches actives évite toute perte de surface active. La résolution du système est très bonne, car les pixels ne sont séparés que par la largeur des lignes d'incision 11 et 12, qui peut être très faible, notamment de 80 μm, grâce à la technologie de gravure par laser.
Le nombre et le diamètre des fils conducteurs est aussi variables. Ces paramètres dépendent de la taille du pixel et, selon l'application, le degré de visibilité des fils que l'on peut juger acceptable (tout particulièrement à l'état décoloré).
De façon générale, les amenées de courant de la couche conductrice inférieure d'une part (c'est-à-dire, si on se rapporte à la figure 4 par exemple, les bandes ou fils 12) et les amenées de courant de la couche conductrice supérieure (c'est-à-dire les fils 5, si on se rapporte toujours à la figure 4 à titre d'exemple) qui alimentent les pixels peuvent être de dimensions/de conductivité variable selon qu'elles alimentent des pixels "périphériques", proches des clinquants 8, 9 ou des pixels "centraux", plus éloignés de ces clinquants. En effet, pour que tous les pixels "réagissent" de façon la plus uniforme possible, surtout quand leur nombre est important, il peut être utile de prévoir des amenées d'autant plus conductrices que le pixel est éloigné de la bordure du dispositif, des clinquants d'alimentation (pour compenser des déperditions ohmiques). A titre d'exemple, on peut ainsi prévoir que les bandes conductrices 12 de la figure 4 soient plus larges (donc d'autant plus conductrices) quand elles alimentent, sur une même rangée (horizontale à la figure 4) de pixels, les quatre pixels "centraux" par rapport aux deux pixels périphériques proches des clinquants 8, 9. La grosseur des fils 5 peut également varier sur leur longueur dans le même but.
La figure 6 illustre un troisième exemple selon l'invention. Il est proche de l'exemple selon la figure 1 , mais présente deux différences :
*→- d'une part, l'électrode inférieure 2 a une ligne d'incision supplémentaire 15, qui est perpendiculaire aux lignes d'incision 11 , de façon à partager le vitrage longitudinalement en deux zones d'égales surfaces, de part et d'autre de cette ligne 15,
*- d'autre part, les fils conducteurs 5 sont coupés en leur milieu, de façon à partager le vitrage en deux zones d'égales surfaces selon sa largeur.
On a ainsi constitué un vitrage composé d'un certain nombre de pixels groupés dans quatre groupements de pixels Z1 , Z2, Z3 et Z4 complètement indépendants les uns des autres. On peut bien sûr envisager de n'utiliser que la ligne d'incision supplémentaire 15 ou que le fait de couper les fils 5, notamment si on ne veut que deux groupements de pixels indépendants au lieu de quatre.
La figure 7 représente un quatrième type de vitrage selon l'invention. Il est proche de l'exemple illustré à la figure 1. La seule différence concerne la forme des pixels, déterminée par la façon dont les couches 2, 3 et 4 ont été incisées. Dans le cas de la figure 7, les lignes d'incision 11 des couches 2, 3 et 4 ne sont plus rectilignes : ce sont des lignes brisées selon un motif répétitif. De même , les lignes d'incision 12 sont aussi des lignes brisées, la superposition de ces gravures conduisant à des pixels de forme hexagonale.
Les figures 8, 9 et 10 sont des variantes du vitrage selon la figure 7. Dans ces trois figures, les lignes en pointillés correspondent aux lignes d'incision 11 et les lignes en trait continu correspondent aux lignes d'incision 12. Dans le cas de la figure 8, les pixels P ont une forme rectangulaire (figure 1). Dans le cas de la figure 9, les pixels ont la forme d'hexagones (figure 7). Dans le cas de la figure 10, les pixels sont la forme de carrés déformés, car les lignes d'incision 11 et 12 sont ondulées.
Il existe des multitudes de variantes faisant partie de l'invention : comme on l'a vu, la forme et la taille des pixels peut très largement varier. La façon dont on incise les couches peut aussi varier. Ainsi, on peut d'abord inciser l'électrode inférieure 2, avant dépôt des couches actives 3. On peut aussi directement la déposer au motif voulu par photolithogravure. On peut regrouper les pixels en zones ou non. Un avantage considérable de l'invention est que les couches
« actives » de tous les pixels sont déposées en une même opération sur un unique substrat.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif électrocommandable à propriétés optiques et/ou énergétiques variables, comportant au moins un substrat porteur (1 ) muni d'un empilement de couches fonctionnel (3) comprenant au moins deux couches actives séparées par un electrolyte, ledit empilement étant disposé entre une électrode inférieure(2) et une électrode supérieure (4), caractérisé en ce que ledit dispositif comporte n zones électrocommandables de façon autonome, avec n > 2, à l'aide :
>- de l'électrode inférieure (1) présentant un motif A à une ou deux dimensions, notamment obtenu par gravage ou dépôt directement au motif voulu,
>- de l'empilement de couches (3) dont au moins une des couches actives et l'électrolyte, notamment l'ensemble des couches, présentant un motif B à deux dimensions, notamment obtenu par gravage, >- de l'électrode supérieure (4) présentant un motif C à deux dimensions, notamment obtenu par gravage, de façon à ce que la superposition des motifs A, B, C définisse lesdites n zones, avec une discontinuité matérielle entre deux zones adjacentes au moins à la fois au niveau de l'électrode supérieure (4) et au niveau de l'une des couches actives et de l'électrolyte.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les motifs B et C sont identiques.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les motifs B et C sont sous forme d'un pavage périodique à deux dimensions (11 , 12).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif A est sous forme d'un pavage périodique à une ou deux dimensions.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les motifs A, B, C définissent des pixels (P) à adressage bidimensionnel X,
Y, notamment des pixels carrés, rectangulaires, hexgonaux, en forme de polygone ou de forme courbe fermée.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pixels (P) sont regroupés en rangées selon une direction Y, tous les pixels d'une même rangée étant à isopotentiel au niveau de l'électrode supérieure (4).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la continuité électrique entre les pixels (P) de chaque rangée, au niveau de l'électrode supérieure (4), est assurée par des conducteurs électriques sous forme d'au moins une bande(s) ou d'au moins un fil(s) (5)pour chaque rangée, et en contact avec l'électrode supérieure(4).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les conducteurs sont des fils de métal (5), notamment d'un diamètre compris entre 10 et 100 micromètres, disposés selon la direction X de chaque rangée et dépassant de chacune des extrémités de chacune desdites rangées.
9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les conducteurs électriques sont des bandes d'oxyde métallique dopé, du type ITO, déposées sur des bandes de polymère flexible du type PET, et mises au contact de chacune des rangées de pixels, selon la direction X, lesdites bandes dépassant d chacune des extrémités de chacune desdites rangées.
10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les conducteurs électriques sont des fils conducteurs regroupés dans une grillle, dont une trame est constituée par lesdits fils conducteurs et dont l'autre trame est constituée de fils isolants.
11. Dispositif selon la revendication 8 ou la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que les fils conducteurs (5) ou les bandes conductrices sont maintenu(e)s au contact desdites rangées de pixels à l'aide d'une feuille de polymère thermoplastique du type PU, PVB, EVA, elle-même éventuellement associée à un substrat rigide transparent du type verre.
12. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que l'électrode inférieure (2) a un motif monodimensionnel, défini par des lignes (11) de direction Y, qui définissent des colonnes de pixels (P), tous les pixels d'une même colonne étant à isopotentiel au niveau de l'électrode inférieure (2).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les rangées de pixels selon la direction X et les colonnes de pixels selon la direction Y sont linéaires et orthogonales entre elles.
14. Dispositif selon lune des revendications 7 à 11 et la revendication 12 caractérisé en ce que l'électrode inférieure (2) présente au moins une ligne d'incision supplémentaire (15) substantiellement perpendiculaire aux lignes (11 ) du pavage monodimentionnel, de façon à avoir au moins deux groupements de pixels (Z1 , Z2) et (Z3, Z4) indépendants.
15. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que chaque colonne de pixels est alimentée en courant à l'aide de moyens d'amenées de courant du type clinquant (10,11 ) en contact électrique avec l'électrode inférieure (2) à l'extrémité de chacune desdites colonnes.
16. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'électrode inférieure (2) a un motif bidimensionnel, chacune pixel ayant du côté de l'électrode inférieure (2) une alimentation électrique autonome et étant repéré par une rangée et une colonne.
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'alimentation électrique de chaque pixel du côté de l'électrode inférieure est réalisée à l'aide de fils (12), rapportés, déposés par photolithogravure ou gravés, et faisant éventuellement partie de l'électrode inférieure (2).
18. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10 et 11 ou 16 caractérisé en ce que les fils (5) ou bandes conducteurs sont coupés, de préférence entre deux colonnes de pixels (P), de façon à avoir au moins deux groupements de pixels (Z1 , Z3) et (Z2, Z4) indépendants.
19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation électrique dudit dispositif utilise la technique du multiplexage.
20. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque zone n est électrocommandable de façon autonome par une alimentation électrique appropriée, déclenchée manuellement ou pilotée à l'aide de moyens électroniques/informatiques.
21. Dispositif selon la revendication 20 caractérisé en ce que chaque zone ou pixel est alimentée en électricité de façon à tenir compte des déperditions ohmiques, notamment en adaptant la conductivité de leur moyens d'amenés du courant du type fils ou bandes conducteurs.
22. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des amenées de courant (7,8,9,10) des électrodes est disposé en dehors de la zone du substrat porteur(1 ) qui est recouverte par l'empilement de couches fonctionnel (3).
23. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un système électrochrome ou viologène, notamment « tout- solide ».
24. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un toit auto pour véhicule, notamment séparé en 2 ou 4 zones activables de façon autonome, ou d'une vitre latérale ou d'une lunette arrière pour véhicule.
25. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un parebrise ou d'une portion de parebrise.
26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que le dispositif est situé en partie haut du parebrise, notamment sous forme d'une ou plusieurs bandes suivant le contour du parebrise.
27. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que le dispositif est situé en partie médiane du parebrise, notamment pour éviter l'eblouissement du conducteur la nuit, à l'aide d'une régulation automatisée de son alimentation électrique utilisant au moins une caméra et/ou au moins un capteur de lumière.
28. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un panneau d'affichage d'informations graphiques et/ou alphanumériques, d'un vitrage pour le bâtiment, d'un rétroviseur, d'un hublot ou d'un pare-brise d'avion, ou d'une fenêtre de toit, de lunettes.
29. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fonctionne en transmission ou en réflexion.
30. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un substrat transparent, plan ou bombé, clair ou teinté dans la masse, de forme polygonale ou au moins partiellement courbe.
31. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat opaque ou opacifié.
32. Procédé de fabrication du dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les motifs A, B, C sont obtenus par gravage, notamment par des moyens mécaniques ou par un laser, ou obtenus directement par une technique de photolithogravure.
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