FR2821937A1

FR2821937A1 - Dispositif electrocommandable a proprietes optiques et/ou energetiques variables

Info

Publication number: FR2821937A1
Application number: FR0103090A
Authority: FR
Inventors: Xavier Fanton; Alexander Oehrlein
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-13
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: JP2004521384A; CN1535396A; CN100507696C; WO2002071138A1; US6937380B2; FR2821937B1; CA2439716A1; KR20030081494A; US6995892B2; KR20080070088A; MXPA03007754A; EP1366387A1; US20050168794A1; US20040100676A1

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif électrocommandable à propriétés optiques etlou 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 électrolyte 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 te 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-ébtouissement.

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 ta 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 habitacte ou d'un bâtiment. Ce sont les propriétés optiques que l'on cherchera à moduler s'il s'agit d'améliorer te confort visuel ou s'il s'agit d'un dispositif d'affichage.

Il est connu de la demande de brevet WO98/29781 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, te 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 électrolyte, 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 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, ta 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 um et 100 um. 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 te souci que ces fils soient te 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 polyéthylènetéréphtalate 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 ta 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 ta 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 étectrocommandabte.

Avantageusement, les fils conducteurs ou les bandes conductrices sont maintenus au contact de l'électrode supérieure des rangées de pixels à t'aide d'une feuille de polymère thermoplastique du type polyuréthane PU, polyvinylbutyral PVB ou éthylène vinytacétate EVA.

Cette feuille peut servir de feuille d'assemblage à un autre substrat rigide du type verre, par ta 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 ta couche discontinue.

Pour faciliter ta 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 ta 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 t'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 ta technique du multiplexage. Cette technique est recommandée, notamment dans te 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, ta façon ta 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 ta 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 t'axe de ta voiture permet au passager et au conducteur du véhicule de choisir, chacun comme il le souhaite, te degré de coloration de ta 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 te domaine des véhicules, consiste à installer le dispositif en partie haute du parebrise, notamment sous forme d'une ou plusieurs bandes suivant te 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 te degré de coloration de ta 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.

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 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 te 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 ta 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 ta 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 ta feuille d'EVA sont solidarisés par une technique connue de feuilletage ou de catandrage, 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 SnO2 : F de 400 nm (deux couches de préférence déposées successivement par CVD sur te verre float avant découpe).

Alternativement, il peut s'agir d'un bicouche constitué d'une première

couche à base de SiO2 dopée ou non (notamment dopé avec de l'atuminium 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 sitice hydraté de 100 nm, > Une seconde couche de matériau électrochrome cathodique à base d'oxyde de tungstène WO3 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 guidefil.

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 (sur la face qui n'est pas munie du système électrochrome ou équivalent) d'un revêtement anti-solaire, 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) / couches anti-solaire/verre.

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)/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 847965, WO99/45415, EP 1 010 677.

Dans la configuration représentée en figure 1, te but est de fabriquer un

vitrage électrochrome se présentant sous ta 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 aigü 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 l1, 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 margés par des lignes d'incision l2, 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 l1, l2 se croisant à angle droit et définissant ainsi te pavage en pixels recherché.

Se pose ensuite ta 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 um 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 l3, l4 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 te substrat 1, chaque pixel ayant un fils connecté électriquement à leur portion d'électrode inférieure z 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 um et sont séparées les unes des autres de ta même distance.

Il est également prévu dans te cadre de t'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 l1 et l2, qui peut être très faible, notamment de 80 um, 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).

La figure 6 illustre un troisième exemple selon l'invention. Il est proche de l'exemple selon la figure 1, mais présente deux différences : be d'une part, l'électrode inférieure 2 a une ligne d'incision supplémentaire l5, qui est perpendiculaire aux lignes d'incision l1, de façon à partager le vitrage longitudinalement en deux zones d'égales surfaces, de part et d'autre de cette ligne l5, ... 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 ta figure 7, les lignes d'incision l1 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 l2 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 l1 et les lignes en trait continu correspondent aux lignes d'incision l2. 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 l1 et l2 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 électrolyte, 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 (l1, l2).

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 ta 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 (l1) 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 (l5) substantiellement perpendiculaire aux lignes (l1) 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 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).

22. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un système électrochrome ou viologène, notamment toutsolide .

23. 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.

24. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un parebrise ou d'une portion de parebrise.

25. Dispositif selon la revendication 24, 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.

26. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que le dispositif est situé en partie médiane du parebrise, notamment pour éviter l'éblouissement 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.

27. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, 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.

28. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fonctionne en transmission ou en réflexion.

29. 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.

30. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat opaque ou opacifié.

31. 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.