FR2478352A1

FR2478352A1 - Dispositif d'affichage miniature

Info

Publication number: FR2478352A1
Application number: FR8104778A
Authority: FR
Inventors: Pierre-Andre Grandjean; Martyn-Andrew Cadman; Raymond Vuilleumer; Raymond Guye
Original assignee: Centre Electronique Horloger SA
Current assignee: Centre Electronique Horloger SA
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1981-09-18
Also published as: DE3108240C2; SG24284G; JPS56137386A; CH633902A5; NL187596C; DE3108240A1; GB2071896B; CA1144629A; FR2478352B1; JPH0211916B2; NL8101165A; GB2071896A; HK54384A; NL187596B; US4383255A

Abstract

LA PRESENTE INVENTION SE RAPPORTE AUX DISPOSITIFS MINIATURES DE TYPE ELECTROSTATIQUE. LE DISPOSITIF DE L'INVENTION COMPORTE UN SUPPORT 5, POURVU D'UNE PLURALITE DE CAVITES 3, DES VOLETS V1, V2, V3, V4 OBTURANT LES CAVITES 3 EN POSITION DE REPOS ET DES ATTACHES ELASTIQUES 4 DES VOLETS AU SUPPORT 5, APTES A LAISSER TOURNER LES VOLETS SOUS L'ACTION D'UN CHAMP ELECTRIQUE E ET A LES RAMENER DANS LEUR POSITION DE REPOS. L'INVENTION S'APPLIQUE AU DOMAINE DE L'AFFICHAGE A FAIBLE CONSOMMATION.

Description

La présente invention se rapporte aux dispositifs d'afficha- ge. Elle

concerne, plus particulièrement, un dispositif d'affi- chage miniature, de type électrostatique, permettant la réalisa- tion de cellules d'affichage utilisables notamment dans les appa- 5 reils portatifs alimentés par une pile, tels que les montres et les calculatrices électroniques. L'invention concerne également un procédé de fabrication de ce dispositif d'affichage miniature. Des efforts considérables ont été faits pour trouver et développer des systèmes d'affichage ayant une bonne esthétique, fonctionnant sous une faible tension d'alimentation, consommant très peu et réalisables à bon marché. Les dispositifs d'affichage à cristaux liquides remplissaient ces conditions jusqu'à ce que la consommation des circuits électroniques et en particulier des circuits intégrés en technologie CMOS-soit abaissée à un point 15 tel que la contribution de l'affichage à la consommation globale cesse d'être négligeable. Par ailleurs, la commande de tels dis- positifs est.complexe et leur contraste et leur esthétique ne sont pas des meilleurs. Parmi les dispositifs d'affichage à faible consommation, on 20 peut citer celui connu sous le nom "The Distec System" et décrit dans le document "An Electrostatic Sign-The Distec System", W.R. Aiken, Display Technology Corp., Cupertino, Cal., USA. Ce dispositif est utilisé comme enseigne ou panneau publicitaire de grandes dimensions. Il comprend des modules formés de volets sus- 25 pendus à un axe par des charnières et susceptibles de tourner sous l'action d'un champ électrique appliqué par un système d'é- lectrodes. La tension de commande est d'environ 3000 volts. L'a- daptation de ce système pour obtenir un affichage miniature à faible tension de commande n'a cependant jamais été suggérée. 30 On connaît encore des dispositifs modulateurs de lumière uti- lisant des membranes déformables sous l'action d'un champ électrique ou d'un faisceau d'électrons et réalisables à l'aide des techniques dérivées de la fabrication des circuits intégrés. De tels modulateurs sont-décrits par exemple dans les brevets amé- 35 ricains Nos 3 600 798 et 3 886 310. Le premier document montre un dispositif permettant de moduler la quantité de lumière transmise par déformation d'une membrane sous l'action d'un champ électrique -2- 2478352 et le deuxième document décrit un dispositif permettant de modi- fier l'angle de réflexion de la lumière par déformation d'une membrane sous l'action d'un faisceau d'électrons. Aucun de ces dispositifs ne constitue cependant un dispositif d'affichage, 5 l'amplitude du mouvement de la membrane étant dans les deux cas très faible et l'existence d'une source de lumière supplémentaire étant nécessaire. Un objet de la présente invention est un dispositif d'affichage miniature ayant une consommation très faible, présentant un 10 excellent contraste, fonctionnant sous une faible tension d'ali- mentation et pouvant être réalisé avec la technologie des cir- cuits intégrés électroniques. Pour atteindre ce but, le dispositif de modulation de lumière selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte: 15 un support sensiblement plan pourvu d'une pluralité de cavités; - une pluralité de volets obturant lesdites cavités en position de repos; - des attaches élastiques des volets au support, disposées de part et d'autre de chaque volet et aptes à laisser tourner les 20 volets et à les ramener dans leur position de repos; et - des moyens pour soumettre chaque volet à un champ électrique, sensiblement perpendiculaire au plan dudit support et suffisant pour faire tourner ledit volet d'un angle substantiel autour de ses attaches pour ouvrir la cavité correspondante. 25 La commande des volets est simplifiée par le fait qu'ils sont remis dans leur position de repos par leurs attaches élastiques formant ressort de rappel. En outre, le principe du dispositif lui donne l'avantage de présenter un contraste très élevé, de fonctionner sous une faible tension de commande, continue ou al- 30 ternative, compatible avec celle que l'on rencontre dans les appareils portatifs alimentés par des piles, d'avoir une consomma- tion d'énergie extrêmement faible, de présenter une bonne esthé- tique, de permettre un grand choix de matériaux et de couleurs différents pour les volets et d'avoir une excellente stabilité 35 des composants à long terme. -3 2478352 L'invention va être décrite ci-dessous à titre d'exemple et à l'aide des dessins joints dans lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement le principe du dispositif selon l'invention, 5 - la figure 2.a est une vue en coupe d'un affichage utilisant le dispositif de la figure 1, - la figure 2.b montre une variante de réalisation de la figure 2.a, - la figure 3 illustre différentes formes possibles d'exécution 10 des attaches des volets, - la figure 4 montre le principe d'une valve optique utilisant le dispositif selon l'invention, - les figures 5 à 13 représentent les états de la plaque de base

au cours des différentes étapes de fabrication; chaque figure 15 montre en a) une vue de face, en b) une vue de dos et en c) une coupe de la plaque vue de profil, - la figure 14 montre une forme d'exécution d'une cellule d'affi- chage pour 1 chiffre à 7 segments, - la figure 15 montre un détail agrandi de la figure 14, 20 - la figure 16 montre la désignation des segments de l'affichage à 7 segments de la figure 14, et - la figure 17 est le schéma-bloc de la commande de la cellule de la figure 14. La figure 1 montre un schéma partiel du dispositif d'afficha- 25 ge selon l'invention. Un support isolant 5 est pourvu de cavités 3 de forme rectangulaire. Des volets Vi à V4 sont disposés au- dessus de ces cavités et sont maintenus au support 5 par des at- taches élastiques 4. A l'état de repos, les volets sont parallè- les au plan du support et obturent la cavité correspondante (V3 30 et V4, réf.1). Par contre, si un champ électrique E, sensiblement perpendiculaire au plan du support, est appliqué, les volets prennent une orientation sensiblement parallèle au champ appliqué dégageant ainsi la cavité correspondante (Vl et V2, réf.2). Il est bien évident que l'orientation des volets dépend de l'inten2478352 sité du champ électrique E et du couple de rappel exercé par les attaches 4 lorsque les volets ont quitté leur position de repos. La figure 1 montre encore des rectangles Vf de mêmes forme et aspect que les volets Vi à V4 et disposés sur le support 5 de ma- 5 nière à présenter avec lesdits volets une disposition régulière. L'intérêt de cet arrangement est de montrer un aspect régulier même si quelques zones seulement de la surface totale visible doivent pouvoir être activées. Le support 5 est réalisé dans un matériau semiconducteur, tel 10 le silicium ou le germanium; les volets sont constitués d'au moins une couche de matériau semiconducteur et/ou de métal. Les attaches sont réalisées en métal, en alliage, en semiconducteur ou en oxyde. Les différents constituants énumérés ci-dessus ne sont, bien entendu, donnés qu'à titre d'exemple non limitatif et 15 d'autres constituants pourraient également être utilisés, comme on le verra plus loin. Toutefois, il importe que les conditions suivantes soient remplies, à savoir: le support doit être isolant; les volets doivent être constitués au moins d'un matériau ayant une constante diélectrique différente de celle du milieu 20 dans lequel ils baignent et les attaches doivent posséder une élasticité appréciable. - La figure 2..a montre, en coupe, une vue partielle d'un dispo- sitif d'affichage selon les principes de la présente invention et muni de moyens de commande des volets. On retrouve le support 5 25 avec ses cavités 3, les rectangles Vf et les volets V avec leurs attaches élastiques 4. Le support 5 est solidaire d'une plaque transparente 9, laquelle comporte, sur sa face supérieure, des électrodes transparentes 7 disposées en regard des volets V et, sur sa face inférieure, une couche 10 en matériau absorbant les 30 radiations lumineuses. Une deuxième plaque transparente 8 est disposée au-dessus des volets et maintenue à distance convenable par des éléments espaceurs 11. La plaque 8 comporte sur sa face inférieure une électrode également transparente 6 qui est commune à tous les volets V. A titre d'exemple, les plaques transparentes 35 8 et 9 sont en verre et les électrodes transparentes sont consti- tuées par des films d'oxyde d'indium et d'étain. 2478352 Du point de vue électrique, le fonctionnement du dispositif est le suivant. En l'absence d'un champ électrique entre les électrodes 6 et 7, les attaches maintiennent les volets parallè- les au plan du support 5. Lorsqu'une tension continue ou alter- 5 native est appliquée entre l'électrode commune 6 et l'électrode 7 correspondant à un volet déterminé, le champ électrique créé en- tre les électrodes induit des dipôles dans le volet concerné, ce qui produit un couple résultant faisant tourner le volet autour de ses attaches élastiques. Le volet effectue alors une rotation 10 jusqu'à ce que les couples de rappel dés aux attaches élastiques équilibrent le couple induit électriquement. Les volets tournent donc de 90 au plus puisque pour cet angle, le couple électrique s'annule. En position de repos, les volets V obturent les cavités et réfléchissent alors, comme les rectangles Vf, la presque tota15 lité de la lumière incidente Li. Par contre, à l'état activé, les volets V ouvrent les cavités 3 et permettent l'absorption de la lumière incidente par la couche 10. Il est évident que la cou- che 10 peut être réfléchissante et les volets V et les rectangles Vf recouverts d'une couche en matériau absorbant. 20 Une autre variante de réalisation avantageuse est montrée à la figure 2.b dans laquelle les éléments analogues à ceux de la figure 2.a portent les mêmes références. Selon cette variante, chaque volet V constitue lui-même l'une des deux électrodes né- cessaires à la création d'un champ électrique, l'autre électro- 25 de 7 pouvant par exemple être déposée sur la paroi transparente 9

comme dans le cas de la figure 2.a. Dans ce cas, les volets V se- ront avantageusement fixés au support 5 par des attaches élasti- ques 4 alignées avec l'un des côtés desdits volets. De cette ma- nière, les volets V pourront être complètement escamotés à l'in- 30 térieur des cavités 3, et l'épaisseur globale du dispositif sera réduite. Les volets peuvent être connectés entre eux et consti- tuent alors l'électrode commune. Ils peuvent aussi être indivi- duellement adressables et ce sont les électrodes 7 qui sont alors connectées entre elles pour constituer l'électrode commune. 35 Le dimensionnement des attaches élastiques est fonction du couple maximum créé par le champ électrique, sachant que ce cou- ple est maximum lorsque le volet est env. à 450 et qu'il est ap2478352 proximativement égal à l'énergie électrique par radian emmagasinée dans le volume balayé par une rotation complète du volet. Ainsi, pour un volet ayant une largeur de 100 pm baignant dans l'air et placé dans un champ de 10 5V/m, le couple maximum vaut 5 environ 4.10 10 Nm par unité de longueur du volet. Le couple exercé diminue de moitié lorsque le volet est à 750. Le couple de rappel des attaches élastiques doit être inférieur au couple maximum créé par le champ électrique de manière à permettre une rotation suffisante du volet. De bons résultats sont obtenus 10 lorsque les volets et les attaches sont réalisés en gravant une couche d'aluminium de 50 à 200 nanomètres d'épaisseur ou lorsque les attaches élastiques sont réalisées en oxyde de silicium(SiO2). L'oxyde de silicium améliore encore l'élasticité requise et la résistance aux chocs. 15 La consommation du dispositif vaut approximativement deux fois l'énergie emmagasinée électrostatiquement dans une cellule d'affichage dépourvue de son volet, c'est-à-dire qu'elle est in- férieure à 1 nJ/cm par cycle pour une cellule de 100 pm d'épais- seur opérant sous 10 volts dans l'air (10 nJ/cm 2/cycle pour 10 pm 20 d'épaisseur). Cette consommation est inférieure de plusieurs or- dres de grandeur à celle de cellules d'affichage dites à faible consommation. Cette très faible consommation de l'affichage avec diélectrique gazeux (air) ou sous vide permet d'utiliser sans difficultés et sans pertes importantes des multiplicateurs de 25 tension intégrés pour engendrer la tension de commande requise à partir de piles de faible capacité. L'utilisation d'un diélectrique liquide permet de multiplier le couple électrique induit par 6 r = constante diélectrique re- lative. Pour un système donné, ceci permet de réduire la tension 30 requise aux électrodes d'un facteur valant approximativement 2 car, comme il sera indiqué plus loin, une rotation d'au maximum 450 est dans ce cas suffisante pour un bon fonctionnement optique en raison du trappage de la lumière dans la cellule. Pour un diélectrique liquide ne présentant ni conduction ionique ni 35 conduction électronique, cette solution permet de réduire encore la consommation. Toutefois, si le temps de réponse des volets est très court dans l'air (de l'ordre de 100 ps), il est beaucoup -7 2478352 plus long dans un diélectrique liquide. Différentes variantes d'exécution des volets, des attaches et des supports, telles que celles indiquées ci-après, rentrent aus- si dans le cadre général de l'invention: 5 Les volets peuvent: - être constitués d'une couche au moins d'un matériau nettement plus polarisable que le diélectrique qui les entoure; on peut aussi utiliser des métaux, des semiconducteurs dopés ou non dopés, des matériaux piézoélectriques, etc...; 10 - posséder des formes autres que rectangulaires, - être entourés d'un diélectrique gazeux ou liquide aussi isolant que possible, ayant une faible constante diélectrique et une faible viscosité (par exemple, les gaz nobles, non-réactifs, raréfiés, les liquides tels que les huiles fluides), 15 être fixés aux attaches élastiques en dehors de leur axe de symétrie (figure 2.b), - ne pas être tous dans le même plan. Les attaches élastiques peuvent - être constituées de matériaux divers, tels que par exemple: 20 les métaux et les alliages d'argent, d'aluminium, d'or, de chrome, de cuivre, de fer, etc; les semiconducteurs tels que le silicium, le germanium, etc; les oxydes de silicium (SiO2), d'aluminium (AI203), de titane (TiO2), de zirconium (ZrO2) etc; les matériaux polycristallins; les plastiques; les dérivés du 25 latex; - avoir des formes diverses pour posséder l'élasticité requise; Les attaches en forme de S ou de U sont représentées aux figu- res 3.a et 3.b et portent les références 12 et 13 respective- ment alors que la figure 13.b montre des attaches en forme de T. 30 Le support peut: - être en matériau différent du silicium; - être recouvert partiellement ou complètement d'une ou de plu- sieurs couches de matériaux; - 8- 2478352 - présenter des cavités dégageant tout ou partie de l'épaisseur du support. La figure 4 montre une variante du dispositif de la fig. 2.a dans laquelle le matériau absorbant a été supprimé. Comme les

5 deux plaques 8 et 9, ainsi que les électrodes 6 et 7, sont transparentes, le dispositif peut être utilisé comme valve optique. Le fonctionnement des dispositifs des figures 2.a, 2.b et 4 est le suivant. En l'absence de champ électrique, tous les volets sont en position de repos et présentent leur grande surface à la 10 lumière incidente Li. Lorsqu'une tension suffisante est appliquée aux électrodes 6 et 7, associées à un volet (figures 2.a et 4), ou entre le volet V et l'électrode 7 correspondante (fig. 2.b), ledit volet tourne autour de ses attaches et ne présente plus qu'une surface réduite (égale à la surface latérale du volet dans 15 le meilleur cas) à la lumière incidente. On conçoit dès lors qu'il soit possible de réaliser un dispositif d'affichage dont les volets ou groupes de volets constituent les éléments actifs. Un fort contraste et un bon effet esthétique peuvent être obtenus, avec les réalisations des figures 2.a et 2.b, avec des volets mé- 20 tallisés réfléchissants et/ou diffusants et un matériau absor- bant de couleur foncée ou vive. Dans le cas du dispositif de la figure 4, l'application ou non d'une tension entre les électrodes associées à un volet permet ou empêche la transmission à travers le dispositif de la lumière incidente. Le dispositif de la figu- 25 re 4 constitue donc un ensemble de valves optiques électriquement adressables. Dans le cas o un diélectrique autre que l'air ou le vide est utilisé dans les dispositifs d'affichage des figures 2.a et 2.b, le champ électrique de commande ne doit plus nécessaire- ment aligner verticalement les volets pour produire un affichage 30 pleinement contrasté. Il suffit en effet que les volets fassent un angle / par rapport à leur position de repos tel que: p arcsin o n est l'indice de réfraction du diélectrique, pour que la lu- mière incidente réfléchie par les volets soit "trappée" dans la 35 cellule. En pratique, on choisira comme diélectrique un liquide ayant un indice de réfraction de l'ordre de grandeur de n = 1,5, ce qui donne un angle A 41,80. 2478352 Visuellement, ce phénomène équivaut à une absorption de la lumière, de sorte que les cavités partiellement dégagées par les volets apparaissent par exemple en foncé (couleur du fond des ca- vités) sur fond métallisé (teinte des volets). 5 Les variantes ci-après peuvent constituer des généralisations optiques entrant dans le cadre général de l'invention: - les volets peuvent être réalisés de manière à présenter non seulement l'aspect d'un dépôt métallisé réfléchissant et/ou diffusant, mais ils peuvent aussi être colorés par le dépôt 10 de fines couches interférentielles (SiO2, TiO2, Al203, etc) ou absorbantes (dépôts amorphes de semiconducteurs et autres ma- tériaux), - des pigments colorés peuvent être incorporés au diélectrique liquide, 15 - l'absorbeur 10 peut absorber tout ou partie du spectre visible, être constitué soit par une plaque séparée, soit par une cou- che déposée sur l'une des faces de la plaque de verre inférieu- re 9, portant les électrodes 7 transparentes ou encore par un dépôt au fond des cavités. 20 Les différentes étapes ou phases du procédé de fabrication du dispositif sont décrites à titre d'exemple ci-dessous. Le matériau de base est une plaque en silicium dont les caractéristiques sont les suivantes: diamètre : environ 5 cm (2 inches) 25 épaisseur : environ 280 Mm Orientation: (100) Le procédé est décrit à l'aide des figures 5 à 13. Dans cha- que figure, trois vues, notées a, b et c, représentent respecti- vement une vue de la face de la plaque, une vue du dos et une vue de profil en coupe. Bien qu'un seul volet ait été représenté par 30 souci de simplification, il est bien évident qu'en réalité, le procédé permet de réaliser simultanément une pluralité de volets sur la même plaque de silicium. 2478352 Etape 1. Faire croître une couche d'oxyde de silicium d'épaisseur 2 pm sur le dos de la plaque (Figure 5). La plaque est placée dans un four d'oxydation à haute température. Un oxyde se forme sur toute la surface de la plaque. L'épaisseur 5 de l'oxyde formé dépend de la température, de la nature des gaz et du temps de cuisson. Le dos de la plaque est recouvert d'une couche de photoresist, tel que fabriqué par la Sté. Hunt sous le nom de "Waycoat", qui le protège pendant l'opération suivante. La plaque est placée 10 dans une solution d'acide fluorhydrique tamponné qui attaque l'oxyde exposé. La couche de photoresist est enlevée. Etape 2. Créer une couche de type p sur la face de la plaque (Figure 6). Une couche de "Vapox-bore", c'est-à-dire d'oxyde de silicium do- 15 pé au bore déposé par le procédé CVD (Chemical Vapor Deposition), est déposée sur la face de la plaque dans un réacteur. Ensuite, une diffusion est effectuée à haute température sous atmosphère d'azote pendant un temps court pour que le bore diffuse dans le silicium. Le dos de la plaque est alors protégé avec du photo- 20 resist et les restes de la couche Vapox-bore sont attaqués par ladite solution d'acide fluorhydrique tamponné. La couche de pho-

toresist est ensuite enlevée. Etape 3. Dépôt d'une couche de Vapox sur la face de la plaque (Figure 7) 25 Cette couche est destinée à former les attaches élastiques. Elle a une épaisseur de 800 A. La plaque est placée dans un réacteur et une couche de vapox est déposée sur la face de la plaque. Etape 4. Découpage des attaches (Figure 8) La face de la plaque est recouverte d'une couche de photoresist 30 qui est exposée avec un masque convenable et développée. Les at- taches sont ensuite découpées par une attaque sélective au moyen de ladite solution d'acide fluorhydrique tamponné. Le photoresist est ensuite enlevé. 2478352 Etape 5. Métallisation sur la face de la plaque (Figure 9) Cette couche d'aluminium est destinée à former les volets. Elle a une épaisseur de 2000 t. La plaque est placée dans un évapora- teur et la couche d'aluminium est déposée sur la face de la pla- 5 que. Etape 6. Découpage des volets (Figure 10) La face de la plaque est couverte avec une couche de photoresist qui est exposée avec un masque convenable et développée. Les vo- lets sont découpés à l'aide d'une solution attaquant l'aluminium. 10 Le photoresist est ensuite enlevé. Etape 7. Découpage de la couche d'oxyde de silicium sur le dos (Figure 11) La face de la plaque est protégée avec une couche de photoresist négatif. Le dos est couvert avec une couche de photoresist posi- 15 tif qui est exposée avec un masque convenable et développée. L'oxyde de silicium est découpé par une solution d'acide fluor- hydrique tamponné. Les deux couches de photoresist sont ensuite enlevées. Cette opération sert à former un masque d'oxyde de si- licium sur le dos pour l'opération suivante. 20 Etape 8. Réalisation des cavités dans la plaque (Figure 12) La face de la plaque est protégée par un montage adéquat et le dos de la plaque est attaqué par une solution connue pour atta- quer le silicium. Des cavités sont réalisées dans la plaque. L'attaque s'arrête à la couche de type p . 25 Etape 9. Libération des volets (Figure 13) La plaque est placée dans un réacteur à plasma avec un support qui protège la face de la plaque. La couche de type p est atta- quée et éliminée. Les attaches et les volets sont alors dégagés. La face de la plaque sera avantageusement une surface dépolie 30 pour que la face visible des volets soit la plus diffusante pos- sible. La plaque, qui en réalité comporte une pluralité de volets, peut être découpée en un certain nombre d'unités, chacune de celles-ci étant placée dans une enceinte dont les parois 8 et 9 sont trans- 35 parentes, porteuses des électrodes 7 (fig. 2.a, 2.b et 4) et -12- 2478352 éventuellement 6 (fig. 2.a et 4), séparées l'une de l'autre par des espaceurs 11. En outre, dans le procédé ci-dessus, il est évident que le nombre de volets par cavité de même que le nombre de cavités par plaque peuvent être supérieurs à un, les volets 5 étant arrangés de préférence en forme de matrice. La figure 14 montre à titre d'exemple la disposition d'une cellule d'affichage pour un chiffre à 7 segments utilisant le dispositif d'affichage décrit ci-dessus. On y retrouve les élé- ments décrits dans la figure 2.a, désignés par les mêmes numéros 10 de référence, sauf l'absorbeur qui a été enlevé pour indiquer qu'un tel dispositif d'affichage peut aussi être utilisé en transmission de lumière. On reconnaît la plaque de verre transpa- rente 8 et l'électrode commune 6, le support 5 pour les volets et les cavités permettant aux volets de tourner autour de leurs at- 15 taches, l'espaceur 11 qui peut être un simple cadre plastique,sa fonction n'étant que de fixer la distance entre les électrodes lorsque l'air est choisi comme diélectrique entourant les volets, et la plaque de verre inférieure 9 supportant les électrodes transparentes 7 d'adressage des volets. Ces électrodes désignées 20 respectivement par les lettres a à g, correspondent respective- ment aux segments A à G du digit, comme indiqué dans la figure 16. Dans l'exemple de la figure 14, le segment D est formé de 3 élé- ments, constitués chacun par 3 volets V1 comme indiqué dans le détail agrandi de la figure 15. Il en est de même pour les seg- 25 ments A, B, F et G, alors que les segments C et E sont constitués par 4 éléments de 3 volets chacun. La réalisation d'un affichage à 7 segments sous la forme d'une matrice de volets simplifiée, comme celle de la figure 14, montre que le principe proposé peut être exploité pour réaliser une ma- 30 trice plus complexe de valves optiques ou d'éléments d'affichage. Les électrodes déposées sur les plaques de verre 8 et 9 sont réalisées selon les techniques connues des affichages à cristaux liquides, comme par exemple: dépôt d'une couche d'oxyde d'indium et d'étain par le procédé CVD ou pulvérisation cathodique, grava- 35 ge puis isolation éventuelle par dépôt d'un oxyde (par exemple S4iO2) ou d'un nitrure (par ex. Si3N4) pour constituer des élec- trodes dites "bloquantes". -13- 2478352 Le support 5 peut être rendu solidaire de l'une des plaques de verre supportant les électrodes et il peut être réalisé entre

autres par évaporation ou par le procédé CVD (par ex. Si polycristallin).

5 Dans le cas o un diélectrique liquide entourant les volets est utilisé, on peut faire appel aux techniques qui ont été développées pour l'encapsulation des cellules à cristaux liquides. La figure 17 montre le schéma-bloc de la commande de la cel- lule d'affichage à 7 segments, A - G, de la figure 14. Dans la 10 figure 17, la cellule d'affichage est représentée sans le support des volets afin de montrer la forme et le recouvrement des élec- trodes. Chaque élément de l'affichage constitue un condensateur va- riable selon la position des volets et chaque capacité ainsi 15 constituée varie en fonction de la tension de commande appliquée entre l'électrode commune 6 et les électrodes a - g d'adressage des volets. La capacité double approximativement entre la posi- tion de travail ou activée (volets dans un plan perpendiculaire à celui du support) et la position de repos (volets dans le plan 20 du support). Comme le système est capacitif, il présente une mé- moire dont la durée utile de mémorisation dépend des courants de fuite de l'électronique de commande. Cette particularité peut être exploitée dans certaines applications pratiques, telles que l'affichage d'images sur un écran. La figure 17 montre que les 25 segments sont commandés par des inverseurs 17-17' à 23-23' formés de transistors MOS complémentaires. Dans l'exemple décrit, les transistors 17-23 sont du type p et les transistors 17'-23' du type n. Dans chaque paire, la source S du transistor de type p est 30 reliée au pôle positif d'une source d'alimentation 24 et le drain D du transistor p est relié au drain du transistor n dont la source est reliée au pôle négatif de la source 24. Les drains de chaque paire sont reliés à l'électrode d'adressage correspon- dante: les drains de la paire 17-17' à l'électrode a, les drains 35 de la paire 18-18' à l'électrode b, et ainsi de suite jusqu'aux drains de la paire 23-23' qui sont reliés à l'électrode g. Les -14- 2478352 grilles des transistors p et n de chaque paire sont reliées entre elles et à l'une des sorties a'-g' d'un décodeur 25, de type connu, dont les entrées El - E4 sont reliées respectivement aux sortiesd'un registre-tampon 26, recevant l'information déci- 5 male codée en binaire correspondant aux segments à activer. Ce registre-tampon 26 est commandé par un décodeur d'adresse 27 re- cevant d'un circuit non représenté l'adresse du chiffre à affi- cher. Le décodeur d'adresse 27 envoie alors au registre-tampon 26 un signal d'activation lui permettantd'enregistrer ladite infor- 10 nation décimale codée en binaire appliquée sur ses entrées. Les inverseurs 17-17' à 23-23' déterminent la tension de commande en- tre l'électrode commune 6 et les électrodes a - g d'adressage des segments. Pour les sorties du décodeur 25 qui sont au niveau lo- gique correspondant au potentiel positif de la source 24, les 15 transistors MOS à canal n des inverseurs correspondants sont con- ducteurs et les transistors à canal p sont bloqués. Le potentiel négatif de la source des transistors à canal n est alors transmis aux électrodes d'adressage correspondantes, tandis que l'électro- de commune 6 est toujours reliée au potentiel positif de la sour- 20 ce 24. Cette condition entraîne la rotation des volets et en con- séquence l'affichage des segments concernés. Pour les sorties du décodeur 25 qui sont au niveau logique correspondant au potentiel négatif de la source 24, ce sont les transistors MOS à canal p des inverseurs correspondants qui sont conducteurs et les tran- 25 sistors à canal n qui sont bloqués. Cette condition correspond à une très faible tension résiduelle entre les électrodes d'adres- sage des segments concernés et l'électrode commune 6. Cette ten- sion résiduelle est insuffisante pour provoquer la rotation des volets, de sorte que les segments concernés ne sont pas affichés.

30 Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre d'exemples de réalisation particuliers, il est clair cependant qu'elle n'est nullement limitée auxdits exemples et qu'elle est susceptible de modifications ou de variantes sans sortir de son domaine. 2478352

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'affichage miniature, caractérisé en ce qu'il comporte : un support (5) sensiblement plan, pourvu d'une pluralité de cavités (3) ; - une pluralité de volets (Vl, V2, V3, V4) obtu- rant lesdites cavités en position de repos ; - des attaches élastiques (4) des volets au sup- port (5), disposées de part et d'autre de chaque volet et aptes à laisser tourner les volets et à les ramener dans leur position de repos ; et - des moyens pour soumettre chaque volet (Vl, V2, V3, V4) à un champ électrique (E) sensiblement perpen- diculaire au plan dudit support (5) et suffisant pour faire tourner lesdits volets d'un angle substantiel autour de leurs attaches (4) pour ouvrir les cavités correspondantes.

2. Dispositif d'affichage miniature selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur desdites attaches élastiques (4) est inférieure à dix microns.

3. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est placé à l'intérieur d'une enceinte fermée ayant une première et une deuxième parois (8,9) sensiblement parallèles au plan dudit support et en ce que ladite première paroi (8) est transparente.

4. Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit support (5) est solidaire de ladite deuxième paroi (9).

5. Dispositif d'affichage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite deuxième paroi (9) est transparente.

6. Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent une paire d'électrodes (6,7) par volet ou groupe de volets (V), dis- posées de part et d'autre du volet ou groupe de volets, et en ce qu'au moins une électrode (6) de ladite paire est -1S-16- 2478352 transparente et est disposée sur ladite paroi transparente (8).

7. Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent une électrode 07) par volet ou groupe de volets (V), disposée en regard du volet ou groupe de volets, ledit champ électrique (E) étant appliqué entre le volet ou groupe de volets et ladite électrode (7).

8. Dispositif d'affichage selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce qu'une électro- de (6) est commune à plusieurs volets ou groupes de volets.

9. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle est sensiblement de 90 degrés.

10. Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite enceinte est remplie par un liquide électriquement isolant.

11. Dispositif d'affichage selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit angle est sensiblement égal à arc sin - o "n" est l'indice de réfraction dudit liquide n

12. Dispositif d'affichage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite deuxième paroi (9) est re- couverte d'une couche (10) en un matériau absorbant tout ou partie des radiations lumineuses.

13. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support (5) est réalisé en silicium.

14. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites attaches élastiques (4) sont réalisées en oxyde de silicium.

15. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits volets (V) comportent une couche d'oxyde de silicium et une couche de métal.

16. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits volets (V) et lesdites at- taches élastiques sont réalisés en aluminium.

17. Dispositif d'affichage selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit liquide isolant est teinté de pigments colorés. -17- 2478352

18. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites attaches élastiques ont une forme en U.

19. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites attaches élastiques ont une forme en S.

20. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites attaches élastiques sont droites.

21. Procédé de fabrication du dispositif d'affi- chage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte la suite des étapes de fabrication ci-après : sur une plaque de base en silicium (Si) ayant une première et une deuxième faces, - faire croître une couche d'oxyde de silicium (SiO2) sur ladite première face, - créer une couche de type p+ sur ladite deuxième face, - déposer une couche d'oxyde de silicium (SiO2) sur ladite deuxième face, - découper lesdaites attaches élastiques sur ladite deuxiè- me face, - métalliser ladite deuxième face, - découper lesdits volets dans la métallisation de ladite deuxième face, - découper la couche d'oxyde de silicium sur ladite première face, - attaquer le silicium par ladite première face jusqu'à la couche p , et - libérer lesdits volets par élimination de la couche de type p

22. Procédé de fabrication selon la revendication 21, caractérisé en ce que ladite deuxième face de la plaque de base est une face dépolie.