Brevet FR2219478A1 — publié le 19740920

L'invention a pour objet un dispositif d'affichage à cristal liquide, comprenant une enveloppe scellée délimitée par une paire de plaquettes placées en face l'une de l'autre à une certaine distance, des électrodes disposées sur les faces de ces plaquettes qui se font vis-à-vis et douées d'une forme correspondant au tracé à afficher, et un cristal liquide emprisonné dans cette enveloppe. Un dispositif d'affichage à cristal liquide comprend, d'une manière générale, des plaquettes isolantes, par exemple en verre, des électrodes qui ont une forme correspondant au tracé à afficher et qui sont constituées par une couche d'une substance conductrice telle que de l'oxyde d'étain ou de l'aluminium, appliquée sur l'une des faces de chacune de ces plaquettes, ces dernières étant placées l'une en face de ltautre, de manière que les élee- trodes soient en regard l'une de ltautre, et un cristal liquide emprisonné entre ces plaquettes. Lors du fonctionnement, une tension électrique est appliquée aux électrodes.Cela engendre3 dans la portion de liquide située entre ces électrodes, un champ qui fait naître à son tour dans cette portion de li que, une pluralité de régions distinctes, appelées domaines. Ces domaines, dont 11 étendue est, pour chacun d'eux, de tordre de quelques dizaines de microns, sont séparés les uns des autres par des frontières. De la lumière traversant le liquide est diffractée par ces frontières, et c-et effèt -él ectro-optique permet d'afficher, ctestà-dire de rendre visible, tout tracé désiré correspondant à la forme des électrodes.Comme cet effet-électro~optique dépend de l'intensité du champ électrique créé par la tension appliquée aux électrodes, il est important. pour obtenir un affichage convenable, de maintenir constant ltécart qui sépare les électrodes. De plus, comme lrécart entre les électrodes a ordinairement une valeur tien déterminée très faible, comprise entre 1 et 50 microns, il est très important de maitriser à coup sflr le gauchissement des plaquettes, la quantité de la matière de scellement et l'épaisseur de l'en- tretoise qui est interposée entre les plaquettes pour les séparer de l'écarte- ment voulu. Maftnser la quantité de matière de scellement et matriser l'é- paisseur de l'entretoise ne vont pas sans poser des problèmes difficiles. Par exemple, si lton est maître de l'épaisseur de ltentretoise, au moment où on la fabrique, il est fréquent que sa manipulation ultérieure réduise à néant le soin et la minutie dont elle a été l'objet antérieurement.D'une façon plus précise, comme 11 entretoise est tirée d'un film mince, tel que du Mylar (marque de fabrique), ayant une épaisseur comprise entre quelques microns et quelques dizaines de microns, il est évident qu'avec une minceur pareille, cette entretoise est prédisposée à subir des déformation s, notamment des plis, au cours de sa manutention. En outre, lors de l'opération de scellement des plaquettes enserrant cette entretoise, il est fréquent que la matière de scellement suinte par capillarité à travers les minuscules interstices qui exis tent entre les plaquettes--et Itentretoise, ce qui va modifier la valeur de lté- cartement fixée initialement.Il en résulte que l'effet électro-optique au sein du cristal liquide n'est plus uniforme ce qui affecte la caractéristique d'affichage du dispositif dans le mauvais sens. Le dispositif d'affichage à cristal liquide qui fait l'objet de l'invention ne souffre pas de ces inconvénients. Il est caractérisé par le fait qu'un élément de scellement est interposé entre les plaquettes, le long de leur pourtour, cet élément de scellement comprenant une substance obturante au sein de laquelle sont dispersées les particules solides agissant comme entretoises maintenant un écartement déterminé entre les plaquettes. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristal liquide qui permette d'exécuter en une mme opération l'écartement des plaquettes et le scellement de la cellule, de manière à simplifier la fabrication et à réduire les rebuts, d'une part, et à éliminer les problèmes que pose la manipulation d'une entretoise ultramince.Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on applique > en vue de réaliser l'élément de scellement, un mélange d'une substance obturante adhésive et de particules solides sur l'une des plaquettes, que l'on applique l'autre plaquette contre ce cordon de mélange, et que l'on assure le durcissement du mélange, le tout de manière que les plaquettes soient maintenues séparées l'un e de ltau- tre par un écartement déterminé, défini par la taille des plus grandes de ces particules. Au dessin annexé: la figure la est une coupe longitudinale à travers une partie d'un dispositif connu; les figures lb et lc sont des coupes identiques à celle de la figure la, qui montrent certains défauts types de ce dispositif connu; et la figure 2 est une coupe semblable aux précédentes, mais à travers une forme d'exécution possible du dispositif conforme à l'invention. Le dispositif d'affichage à cristal liquide de construction connue, représenté à la figure 1, comprend une paire de plaquettes isolantes 1 et 2, disposées en face l'une de l'autre, à une certaine -distance, des électrodes 5 et 6 disposées sur les faces de ces plaquettes qui se font vislà-vis, une entretoise 3 en un matériau isolant, et un cristal liquide 7. L'une au moins des plaquettes est faite d'un matériau transparent, tel que du verre, et le pourtour de l'ensemble est scellé à l'aide d'un élément de scellement adhésif 4, de manière que le tout constitue une cellule étanche à l'air. L'élément de scellement adhésif est généralement fait en une résine synthétique sélectionnée pour son absence de réactivité à l'égard du cristal liquide, sa commodité de fabrication et son aptitude à former une liaison solide. Etant donné que le durcissement d'une résine synthétique est activé sous l'effet de la chaleur, l'élément de scellement adhésif est le plus-souvent chauffé une fois qutil a été mis en place; cela accélère le montage. Mais lorsqutelle est chauffée, la résine se ramollit au cours de la prise et sa fluidité augmente, si bien que, avec ce mode de construction connu, la résine ramollie par la chaleur rampe dans les interstices entre ltentre- toise 3 et les plaquettes 1 et 2, ce que montre la figure lb. Lorsque le volume de la matière de scellement adhésive est en excès, il est fréquent qu'elle parvienne à atteindre les électrodes 5 et 6 et à les endommager, comme cela apparaft à la figure lc. Cela a pour résultat que l'espacement entre les plaquettes s'écarte de la valeur prescrite ce qui altère lteffet électro-optique au sein du cristal liquide.En d'autres termes, la diffraction de la lumière n'est plus aussi prononcée qutil le faudrait, ce qui assombrit le tracé affiché. I1 en résulte un accroissement des rebuts, donc une diminution de la production. L'invention élimine ces inconvénients grace à l'utilisation d'une entretoise perfectionnée et à une amélioration du mode de scellement. Comme on le voit à la figure 2, le dispositif conforme- à l'invention comprend une cellule dans laquelle l'élément de scellement est formé de particules solides 23 et d'une matière obturante 24. Une résine époxyde con, vient tout à fait comme matière obturante. Pour ce qui est des particules 23, - elles peuvent etre faites de n'importe quel matériau solide qui reste stable quant à sa forme et à sa résistance mécanique: ce peut entre, par exemple de l'alumine, de l'oxyde de silicium, de l'oxyde de fer, du verre, de l'oxyde de cérium ou du carbone. Ces matériaux peuvent être mis en forme de particules à l'aide des procédés connus de pulvérisation ou de granulation, et ces particules peuvent etre triées par tamisage ou par précipitation. Elles ont, de prXférence, la forme de sphè res, de tétraèdres ou de cubes. Les particules préparées de la sorte sont mélangé-es avec la substance obturante au sein de laquelle elles sont dispersées uniformément. La proportion entre particules et substance obturante doit etre déterminée en tenant compte du pouvoir de liaison et de l'étanchéité à l'air de l'ensemble de la matière de scellement constitué de la sorte.Ainsi, on a trouvé qu'avec des particules d'oxyde de silicium ayant un diamètre maximal de 15 microns et une résine époxyde, des proportions particuleslrésine comprises entre 1000: 1 et 20: 1 donnaient des résultats satisfaisants. On ap plique la matière de scellement constitué de cette manière sur le pourtour de l'une des plaquettes; après quoi, on applique contre le cordon de scellement ainsi constitué la seconde plaquette, on serre le tout avec une pression com prise entre 0,1 1 kg/cm ȇt 10 kg/cm et on laisse durcir, soit à la température ambiante soit en chauffant à une température comprise entre 800C et 1500C. On voit que la substance obturante durcit alors qu'elle contient des particulesde grande dimension 23 et des particules de petite dimension 231. Les premièvres déterminent l'écartement entre les plaquettes; les secondes accroissent temporairement la viscosité de la substance obturante au moment où elle est ramollie, ce qui ltempeche de baver à l'intérieur de la cellule proprement dite. De plus, cette constitution du dispositif et ce mode dlassemblage simplifient grandement les diverses étapes de fabrication, ce qui contribue à diminuer les rebuts par rapport à ce que donnent les constitutions et modes d'assemblage connus, où l'entretoise a la forme d'un film mince. I1 est bien évident que l'invention vaut aussi pour les dispositifs d'affichage à cristal liquide dans lesquels l'une des plaquettes, voire les deux, sont transparentes. La forme des électrodes est quelconque : ainsi ces dernières peuvent etre formées de deux peignes posés sur la face d'une mtme plaquette, les dents de l'un étant insérées entre les dents de l'autre en alternance. Il est évident, également, que plusieurs unités d'affichage du type décrit peuvent etre juxtaposées pour former un dispositif d'affichage à plusieurs caractères et/ ou à plusieurs chiffres. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage à -cristal liquide, comprenant une enveloppe scellée délimitée par une paire de plaquettes placées en face l'une de l'autre à une certaine distance, des électrodes disposées sur les faces de ces plaquettes qui se font vis-à-vis et douées d'une forme correspondant au tracé à afficher, et un cristal liquide emprisonné -dans cette enveloppe, caractérisé par le fait qu'un élément de scellement est interposé entre les plaquettes, le long de leur pourtour, cet élément de scellement comprenant une substance obturante au sein de laquelle sont dispersées les particulest solides agissant comme entretoise maintenant un écartement déterminé entre les plaquettes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les particules sont faites en un matériau exempt de toute modification mécanique et/ou chimique au voisinage de la température à laquelle la substance obturante se ramollit au cours de son durcissement. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les particules appartiennent à un mélange de particules de dimensions différentes, dont les plus grandes déterminent ledit écartement détermine et dont les autres constituent pour la substance obturante une charge ltempechant de couler lorsqu'elle est chauffée. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élé- ment de scellement est composé d'un mélange d'une résine adhésive et de particules solides faites en un matériau inerte chimiquement et physiquement à l'égard du cristal liquide. 5. Procédé de fabrication du dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on applique > en vue de réaliser l'élément de scellement, un mélange d'une substance obturante adhésive et de particules solides sur l'une des plaquettes, que l'on applique l'autre plaquette contre ce cordon de mélange, et que l'on assure le durcissement du mélange, le tout de manière que les plaquettes soient maintenues séparées l'une de l'autre par un écartement déterminé, défini par la taille des plus grandes de ces particules, 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les particules sont faites en un matériau exempt de toute modification chimique et/ ou mécanique au voisinage de la température à laquelle la substance obturante adhésive se ramollit au cours de son durcissement. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le mélange comprend une résine adhésive et des particules solides inertes chimiquement et physiquement à l'égard du cristal liquide.