Dispositif d'affichage en couleurs

L'invention concerne un dispositif d'affichage en couleurs, du type passif (non-émissif). On connaît par la demande WO2004/012000 un vitrage optiquement actif dont les caractéristiques de transmission, de diffusion, de réflexion et/ou de couleur sont variables de façon commandée, ce vitrage comprenant deux plaques ou feuilles de verre, de polymère ou analogue, parallèles et délimitant entre elles une pluralité de cellules fermées qui contiennent des particules diélectriques en suspension dans un fluide. Des électrodes portées par les plaques et reliées à des moyens d'alimentation électrique et de commande, permettent d'appliquer aux particules dans les cellules des gradients de champ électrique qui déplacent les particules et les organisent dans des directions parallèles aux plaques ou perpendiculaires aux plaques, par action de forces diélectrophorétiques et par interactions entre les particules.

Un avantage de ce dispositif connu est sa très faible consommation électrique en fonctionnement et sa grande stabilité d'affichage en raison de l'utilisation de particules non chargées électriquement. La présente invention a pour objet des développements et perfectionnements de ce type de vitrage permettant de réaliser un affichage en couleurs.

Elle propose à cet effet un dispositif du type précité, comprenant une pluralité de cellules de faibles dimensions, inférieures notamment à 200μm, juxtaposées dans un même plan, délimitées par des plaques ou des feuilles de verre ou de matériau souple tel qu'un polymère et contenant des particules diélectriques en suspension dans un fluide et des électrodes reliées à des moyens d'alimentation et de commande pour déplacer et organiser les particules dans des directions parallèles ou perpendiculaires aux plaques, par action de forces diélectrophoréthiques et par interactions entre les particules, caractérisé en ce que les particules sont d'au moins

deux types différents ayant des couleurs différentes, ces particules étant déplaçables et organisables entre les plaques de façon sélective en fonction de leur type par les moyens d'alimentation et de commande reliés aux électrodes, et en ce que chaque cellule comprend des électrodes de stockage qui sont agencées sur deux plaques avant et arrière de la cellule et qui sont alignées entre elles d'une plaque à l'autre pour stocker entre elles des particules d'un type donné quand elles sont alimentées par des tensions électriques d'un type donné, la cellule comprenant également des électrodes d'affichage qui sont agencées sur la plaque avant de la cellule et qui sont alimentées par des tensions d'un type donné pour regrouper entre elles des particules d'un type donné.

Dans ce dispositif, une commande appropriée de l'alimentation des électrodes permet, par des déplacements et des groupements sélectifs de particules de types différents, d'afficher des couleurs différentes ou identiques dans les différentes cellules (qui forment des « pixels » d'image) du dispositif.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, des particules de types différents ayant des couleurs différentes sont contenues ensemble dans les mêmes cellules. Chaque cellule va, par exemple, comprendre 2, 3 ou 4 types de particules différentes ayant des couleurs primaires différentes et complémentaires et une ou plusieurs paires d'électrodes d'affichage, ainsi que plusieurs paires d'électrodes de stockage, ces électrodes de stockage étant différentes des électrodes d'affichage. La commande des alimentations des électrodes de ces cellules permet d'afficher dans chaque cellule, successivement ou simultanément, une ou plusieurs couleurs primaires et de les effacer. On peut par exemple alimenter les électrodes avec des tensions de fréquences différentes pour afficher différentes couleurs primaires dans chaque cellule. On peut également disposer à l'intérieur des cellules des combinaisons de particules chargées électriquement et de particules

diélectriques et on agit sur les particules chargées par des champs électriques en courant continu, ces particules se déplaçant sélectivement vers les électrodes ayant un signe opposé à leur charge.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique partielle de dessus et à grande échelle d'un afficheur selon l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe selon les lignes H-Il et III-

III respectivement de la figure 1 et illustrent les modes d'affichage et de stockage d'une cellule élémentaire de l'afficheur selon l'invention.

L'afficheur de la figure 1 comprend des cellules élémentaires 10 juxtaposées dans un même plan et qui sont délimitées entre une plaque ou feuille avant 12 de matière transparente telle que du verre ou un matériau souple, par exemple un polymère, et une plaque ou feuille arrière 14 qui peut-être transparente, opaque ou réfléchissante selon les cas, et qui peut former un fond blanc ou noir par exemple.

L'espace défini entre les plaques 12 et 14 est partagé en une pluralité de cellules élémentaires 10 par des cloisons 18 en matériau diélectrique, par exemple en matériau plastique, qui séparent de façon étanche les cellules 10 les unes des autres.

Les cellules sont remplies d'un fluide de préférence diélectrique ou faiblement électro-conducteur, tel par exemple que de l'eau ou une huile silicone, qui contient une suspension de particules diélectriques 20,22 d'au moins deux types différents et d'au moins deux couleurs différentes, par exemple des couleurs primaires complémentaires.

Les plaques 12 et 14 sont séparées les unes des autres par une distance faible, comprise par exemple entre 0,01 et 1 mm environ, les cellules élémentaires 10 ont des dimensions faibles, typiquement

inférieures à 200μm et les particules 20, 22 ont une taille comprise entre 0,01 et 50μm environ et par exemple d'environ 50 nm.

Les cellules 10 comprennent des électrodes d'affichage et de stockage 24, 36 qui sont par exemple de même nature mais qui peuvent aussi être différentes. Ces électrodes sont en un matériau électroconducteur approprié et ont des dimensions en épaisseur et en largeur qui sont typiquement comprises entre 1 μm et quelques millimètres. Elles peuvent avoir toute configuration voulue (des fils, des rubans, des peignes, etc.,) et elles sont formées sur les plaques par tout moyen approprié, par exemple par dépôt et gravure, par jet d'encre, par tamponnage, etc.

Les électrodes sont reliées à des moyens 28 d'alimentation électrique associés à des moyens de commande 30, les moyens d'alimentation électrique 28 pouvant être à courant continu ou alternatif à fréquence réglable. Typiquement, les tensions d'alimentation sont comprises entre 0,5 et 500V et la fréquence est comprise entre 0 et 1 MHz.

Lorsque les électrodes 24 ou 36 sont alimentées en courant continu, les particules se déplacent dans le même sens, en l'absence de mouvement de convection du fluide, avec des vitesses différentes en fonction de leur nature et de leur dimension, et commencent à se déplacer pour des valeurs différentes du champ électrique. Lorsque des particules contenues dans les cellules 10 ne sont pas électriquement neutres, un effet électrophorétique dépendant des polarités de la charge et du champ électrique s'ajoute aux effets diélectrophorétiques et d'interactions entre particules.

Lorsque les électrodes sont alimentées en courant alternatif, les particules peuvent se déplacer dans des sens différents en fonction de leur type et de leur dimension et aussi de la fréquence du courant en raison de la dépendance en fréquence du facteur de Clausius Mosotti qui donne le dipôle effectif d'une particule immergée dans un fluide diélectrique (voir par

exemple la figure 4 de l'article N.G.Green et H.Morgan dans J.Phys. et D : Appl.Phys.31 , 1998, L25-L30).

Les électrodes peuvent être opaques ou de préférence semi- transparentes, le fluide remplissant les cellules 10 étant transparent ou coloré, selon les cas.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 1 , chaque cellule 10 comprend deux électrodes d'affichage 24, qui sont parallèles et portées par la plaque avant 12, et des électrodes de stockage 36, portées par la plaque avant 12 et la plaque arrière 14 et alignées entres elles d'une plaque à l'autre, ces électrodes de stockage étant au nombre de quatre et comprenant un premier groupe de deux électrodes 36a portées par la plaque avant 12 et la plaque arrière 14 et alignées l'une avec l'autre, et un deuxième groupe de deux électrodes 36b portées par la plaque avant 12 et la plaque arrière 14 et alignées l'une avec l'autre. Dans cet exemple, les électrodes d'affichage 24 s'étendent sur la plaque avant 12 le long de deux côtés parallèles et opposés de la cellule 10, et les électrodes de stockage 36a et 36b s'étendent sur la plaque 12 le long des deux autres côtés parallèles et opposés de la cellule 10 et perpendiculairement aux électrodes d'affichage 24, celles-ci ayant une longueur supérieure à celle des électrodes de stockage 36a, 36b.

Les particules 20 et 22 de couleurs différentes contenues dans chaque cellule 10 ont des propriétés diélectrophorétiques différentes, ce qui permet de les stocker ensemble ou de façon séparée entre les électrodes 36 de stockage et de les afficher ensemble ou séparément entre les électrodes 24, en appliquant à ces électrodes des tensions électriques appropriées, par exemple ayant des fréquences différentes. On peut ainsi, notamment :

- stocker toutes les particules 20 et 22 entre les électrodes 36a lorsque celles-ci sont alimentées en courant continu,

- maintenir les particules 20 entre les électrodes 36a et libérer les particules 22 lorsque les électrodes 36a sont alimentées avec une première tension alternative,

- stocker les particules 22 entre les électrodes 36b lorsque celles-ci sont alimentées avec une seconde tension alternative, les électrodes 36a restant alimentées par la première tension alternative,

- libérer soit les particules 20, soit les particules 22, soit l'ensemble des particules 20 et 22, en coupant l'alimentation des électrodes 36a où en coupant l'alimentation des électrodes 36b ou en coupant l'alimentation des électrodes 36a et celle des électrodes 36b, respectivement,

- regrouper les particules libérées 20 et/ou 22 entre les électrodes 24 en appliquant à celles-ci des tensions continues ou alternatives,

- effacer l'affichage réalisé à l'étape précédente par un ensemble de coupures et de réalimentations des électrodes 24 et 36 et éventuellement stocker les particules 20 ou 22 entre les électrodes 36a ou 36b en appliquant à ces électrodes des tensions électriques appropriées ou afficher les particules 22 et/ou 20 en réalimentant les électrodes 24, et ainsi de suite.

On peut dans ce mode de réalisation prévoir des particules de trois types différents et de trois couleurs différentes dans chaque cellule ou de quatre types différents et de quatre couleurs différentes, en équipant chaque cellule de trois ou de quatre ensembles d'électrodes de stockage 36, qui seront alimentées par des tensions de fréquence différente.

Suivant la couleur de la plaque de fond 14 des cellules, qui est en général blanche ou noire, les particules contenues dans les cellules sont blanches (si le fond est noir) ou noires (si le fond est blanc) et bleues, jaunes, rouges, par exemple.

De façon générale, chaque cellule peut comprendre plusieurs paires d'électrodes d'affichage 24 et plusieurs paires d'électrodes de stockage 36, le nombre et les formes de ces électrodes étant définis en fonction de l'application envisagée. Des séquences choisies d'alimentation en tension

continue ou alternative des électrodes d'affichage et de stockage permettent d'afficher des particules choisies entre les électrodes 24 et de stocker d'autres particules choisies entres les électrodes 36.

A l'initialisation de l'affichage, il faut en général plusieurs séquences d'alimentation électrique des électrodes d'affichage et de stockage et de coupure de ces alimentations pour, en partant d'un état où les différentes particules sont dispersées dans les cellules, réaliser un affichage de particules d'un type donné entre les électrodes d'affichage et le stockage des autres particules entre les électrodes de stockage. Ensuite, il est en général possible de modifier cet affichage au moyen d'une séquence choisie de coupure des alimentations des électrodes, et d'application de tensions choisies à ces électrodes.