Brevet FR2274097A1 — publié le 19760102

La présente invention se rapporte à des dispositifs d'affi- chage et elle concerne, plus particulièrement, la structure d'une cellule d'affichage à cristaux liquides, complétée par des ele- ments de circuit destinés à faire fonctionner cette cellule d'affichage à cristaux liquides. Un dispositif d'affichage à cristaux liquides classique comprend une cellule d'affichage à cristaux liquides à laquelle sont associés un montage de commande et une logique. La cellule d'affichage comprend une couche mince de composition de cristaux liquides,disposée entre deux électrodes parallèles dont l'une au moins est segmentée. Dans toute zone de la composition de cristaux liquides à laquelle est appliqué un signal d'activation à faible tension, les propriétés optiques de la composition sont modifiées, ce qui module la lumière passant à travers elle ou tombant sur elle. De façon générale, la modulation de la lumière a lieu par suite d'une variation des propriétés de diffraction de la lumière de la matière cristalline liquide ou de la rotation du plan de polarisation de la lumière la traversant lorsque la tension d'activation lui est appliquée.Les dispositifs à cristaux liquides sont connus dans la technique, et il n'y a pas lieu de les décrire en détail ici. L'invention procure un dispositif d'affichage permettant de fabriquer des dispositifs compacts miniaturisés à de faibles prix de revient. Le dispositif peut contenir une composition quelconque de cristaux liquides électro-optiquement sensible, ou toute autre matière électro-optiquement sensible, comice des particules en suspension dans un véhicule liquide, ou une ma- tière électrochimique. Pour de nombreuses applications des dispositifs d'affichage, comme les montreebracelets et les calculatrices portables, la compacité du dispositif est essentielle pour la réussite commer- ciale et toute amélioration dans le sens de la miniaturisation du dispositif est importante. De façon caractéristique, les éléments de circuits qui constituent les circuits logique , de commande et de commutation pour faire fonctionner une cellule d'affichage à cristaux liquides du dispositif d1affichage1 sont éloignés de la cellule d'affichage ou au moins montés sur un substrat commun, en même temps qu'une cellule d'affichage préfabriquée. Bien que l'on préfère de loin cette dernière réalisation aux éléments de circuit situés à distance, lorsque la compacité est nécessaire, elle augmente l'épaisseur de l'ensemble du dispositif, en exigeant un substrat indépendant qui s'ajoute à une cellule d'affichage et sur lequel est montée la cellule d'affichage. La présente invention propose une structure qui permet de miniaturiser davantage le dispositif d'affichage à cristaux liquides au moins en réduisant l'épaisseur du dispositif. La structure selon l'invention permet de s'affranchir en tout ou partie de la nécessité d'utiliser des fils conducteurs minces séparés entre les segments de cellules d'affichage et les éléments de circuit appropriés. Cela entraîne une réduction du prix de revient du dispositif fabriqué. Un dispositif d'affichage électro-optique comprend une cellule d'affichage électro-optique et des éléments de circuit as sciés. La cellule d'affichage comprend une couche de milieu électro-optiquement actif disposée entre des plaques de support sur lesquelles se trouvent des électrodes. L'électrode située sur une plaque de support au moins se présente sous la forme d'une configuration segmentée. L'amélioration proposée, distinguant le dispositif de l'in- vention de ceux de l'art antérieur, consiste à utiliser une plaque de support qui, non seulement joue le rôle de configura tion d'électrode segmentée, mais comporte également des moyens pour y monter directement des éléments de circuit, ce qui élimine la nécessité d'un substrat séparé pour monter la cellule d'affichage et ces éléments de circuit. Les moyens de montage des éléments de circuit comprennent plusieurs pastilles conductrices, chaque pastille étant reliée à un segment d'affichage par un trajet conducteur formé sur le substrat. Les éléments de circuits appropriés sont montés directement sur le substrat de la cellule d'affichage à cristaux liquides au moyen des pastilles de montage conductrices.Cela évite d'avoir à faire appel à un substrat séparé, ce qui conduit à la réalisation d'une cellule plus mince et évite d'avoir à fixer de petits fils conducteurs qui vont, dans les dispositifs antérieurs, des conducteurs de segment d'électrodes qui partent de chaque segment à des conducteurs se trouvant sur un substrat séparé où les éléments de circuit sont montés. La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, fe ront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés - la figure 1 est une vue en plan de dessus d'une portion d'un substrat perfectionné pour un dispositif d'affichage à cristaux liquides segmenté, à caractères multiples, comportant des pastilles de montage conductrices sur lesquelles peuvent être montés des éléments de circuit - la figure 2 est une vue de côté d'un dispositif à cristaux liquides utilisant un substrat du type représenté sur la figure 1 - la figure 3 est une vue de côté d'un dispositif à cristaux liquides dans lequel les deux substrats comportent des pastilles conductrices destinées au montage d'éléments de circuit - la figure 4 représente un autre mode d'exécution de l'invention dans lequel on utilise des traversées conductrices traversant le substrat et dans lequel les éléments de circuit sont montés à l'arrière du substrat. En se référant à la figure 1, cette figure est une vue partielle en plan d'un substrat 10 d'une cellule d'affichage électro-optique segmentée à caractères multiples. La portion du substrat 10 représentée comporte deux caractères conducteurs segmentés 12 et 14, chaque caractère comportant sept segments conducteurs,tels que 16 et 18, respectivesent. Les segments 16 du caractere 12 comportent des conducteurs 20 qui en partent. Chaque conducteur 20 est représenté comme se terminant sur une pastille de montage conductrice 22. De même, les segments 18 de l'autre caractère 14 comportentwdes conducteurs 24 qui se terminent à une seconde série de pastilles de montage conductrices 26. Dans le mode d'exécution représenté sur la figure 1, les pastilles conductrices 22 et 26 sont disposées suivant une configuration régulière, du même côté du substrat que les caractères segmentés, pour faciliter le montage sur elles des éléments de circuit nécessaires pour faire fonctionner le dispositif d'af- fichage. Les pastilles de montage sont constituées typiquement par un métal soudable, par exemple une soudure d'indium à basse température qui adhère bien aux conducteurs 24 et forme un contact ohmique avec eux. Les conducteurs sont typiquement en oxyde d'indium lorsqu'on utilise des conducteurs transparents, ou en aluminium lorsqu'on utilise des conducteurs réfléchissants. Il est clair que l'invention ne se limite pas à des caractères à sept segments ou à des caractères numériques. L'invention ne se limite pas, non plus, à une configuration, un nombre ou un agencement spécifique de pastilles de montage conductrices. Le dispositif achevé (figure 2) comporte une plaque de support 30 placée au-dessus du substrat 10 et une matière électro-optique active 32 disposée entre le substrat 10 et la plaque de support 30. La plaque de support 30 comporte également des électrodes 34 et elle est plus étroite que le substrat. Elle est placée de façon à ne pas s'étendre sur les pastilles conductrices 22 et 26. Ainsi, la plaque de support 30 ne gêne pas le montage d'éléments de circuit sur les pastilles conductrices 22 et 26. En outre les électrodes de la plaque de support 30 se trouvent au-dessus des caractères segmentés 12 et 14 situes sur le substrat 10 et sont en correspondance exacte avec eux. Les électrodes 34 se trouvant sur la plaque de support 30 ne doivent pas surplomber les conducteurs 20 et 24 du substrat 10. Par conséquent, la seule portion de la matière électrooptiquement active 32 qui sera activée sera celle qui est en face d'un segment activé. En se référant à la figure 2, cette figure représente un dispositif d'affichage électro-optique à cristaux liquides 90 comprenant une cellule d'affichage à cristaux liquides 95 et un élément de circuit 38. La cellule d'affichage à cristaux liquides 95 comprend lesubstrat 10, comme le montre la figure 1. Lorsque le substrat 10 constitue l'avant du dispositif d'affichage, ce substrat 10 est transparent et les électrodes segmentées 14 se présentent sous la forme d'une couche conductrice transparente disposée sur le substrat 10. La plaque de support arrière 30 est séparée du substrat 10 par des moyens d'écartement 36. L'intervalle formé par les moyens d'écartement 36 est typiquement de 6,35 à 12,70 microns, mais il peut être supérieur ou inférieur. La plaque de support postérieure 30, qui repose sur les moyens d'écartement 36 et surplombe le substrat 10, comporte une configuration d'électrodes 34 en correspondance avec les caractères d'affichage 12 et 14 se trouvant sur le substrat 10. Les éléments de circuit 98 peuvent comprendre des circuits intégrés monolithiques réalisés sur une seule microplaquette utilisant, par exemple, une technologie à semi-conducteur à oxydes métalliques complémentaires ou des circuits hybrides réali sués, par exemple, sur des microplaquettes planaires en cérawi- que, ou encore des éléments de circuits discrets reliés entre eux pour former un circuit, ou n'importe quelle combinaison de ces moyens. Les éléments de circuit sont utilisés typiquement pour former, par exemple, des circuits de commande des circuits diviseurs de fréquence, des circuits convertisseurs-élévateurs de tension, des circuits compteurs, des circuits décodeurs et des circuits de commutation.En plus des éléments de circuit, le dispositif d'affichage 90 doit comprendre, pour pouvoir fonctionner, une alimentation (non représentée). Pour l'application à un bracelet-montre, une alimentation typique est constituée par une petite pile de 1,S V qu'un circuit convertisseur-éléva- teur de tension transforme en 15 V pour alimenter la cellule à cristaux liquides. En outre, lorsque le dispositif d'affichage est un bracelet-montre ou un autre dispositif de chronométrage, un oscillateur standard (non représenté) est incorporé. Cone oscillateur typique à utiliser dans un chronomètre, il y a lieu deciter un oscillateur à quartz d'une fréquence d'environ 32.768 Hz. Une caractéristique de la présente invention consiste à monter les éléments de circuit 98 au moins et, de préférence, l'alimentation et l'oscillateur éventuel sur le substrat 10 de la cellule d'affichage 95. Sur la figure 2, un élément de circuit 98 est monté sur les pastilles de montage conductrices 22 du substrat 10 de la cellule d'affichage au moyen de conducteurs 38 que l'on peut souder ou fixer par tout autre moyen approprié, partant de portions appropriées des éléments de circuits 98. Le circuit active sélectivement les segments conducteurs correspondant à la pastille de montage conductrice respective, en conformité avec la logique d'entrée du dispositif. Pour l'application à un dispositif d'affichage réfléchissant, l'électrode 34 se trouvant sur la plaque de support postérieure 30 a des propriétés de réflexion spéculaire. Le contact avec cette électrode peut être assuré au moyen d'un conducteur de contact d'électrode de plaque de support postérieure se trouvant sur le substrat qui entre en contact, lorsque le dispositif est assemblé, avec une portion de l'électrode de la plaque de support postérieure. En variante, le contact peut être réalisé par une liaison par fil ou une colonnette conductrice. Pour un dispositif convenant commercialement, la composition de cristaux liquides 32 est, de préférence, isolée hermetiquement de l'atmosphère. L'un des procédés pour réaliser cette séparation hermétique consiste à utiliser un boîtier 40 qui contient la plaque de support postérieure 30 et la composition de cristexliquides32 et de le souder au substrat 10. Lorsque le boîtier est métallique et, par conséquent, conducteur, il faut placer un isolant 42 sur les conducteurs 20 et 24, de façon qu'ils ne soient pas court-circuités par le boîtier. L'isolant 42 est en général une pellicule ou une matière frittée diélectrique placée sous forme d'anneau continu autour de la portion du. substrat où le boîtier 40 doit être soudé.Bien que, comme on l'a représenté, le boitier 40 ne recouvre que la portion de cellule d'affichage du dispositif, il est clair qu'il peut contenir les éléments de circuit 98 également. Un mécanisme à ressort 44 qui est fixé au boîtier 40 et à la plaque de support postérieure 30 est également représenté, comme élément supplémentaire facultatif. Ce ressort facilite le montage du dispositif. Un autre procédé pour isoler hermétiquement la composition de cristaux liquides consiste à former une soudure sur la péri- phérie de la plaque de support postérieure, de façon à la souder directement au substrat. Un autre moyen d'isolement hermétique encore (représenté en tirets sur. la figure 2) pouvant être utilisé en même temps que les moyens précités ou indépendamment d'eux consiste à encapsuler complètement le dispositif avec une matière d'enrobage 46. Pour les applications à un bracelet-montre, la matrice ou le moule utilisé pendant l'enrobage peut être réalisé de façon que les moyens, tels que des pattes 48 soient formés au moment de l'enrobage pour fixer le dispositif à un bracelet-montre, de façon à réduire le prix de revient et à éviter d'avoir à prévoir un boîtier de montre ou un verre de montre séparé. Lorsqu'on utilise l'enrobage, il est avantageux d'utiliser un composé d'enrobage noir ou d'une autre couleur sombre, de façon à augmenter le contraste de l'affichage. En se référant à la figure 3, cette figure montre un autre mode d'exécution de l'invention utilisant des substrats 50 et 52 décalés comprenant chacun des éléments de circuit 54 et 56, respectivement, qui lui sont fixés au moyen de pastilles de liaison conductrices 58 ou 60 semblables au mode d'exécution décrit plus haut. En se référant à la figure 4, on voit une configuration de substrat différente de celle représentée sur les figures 1 et 2. Sur cette figure, le substrat 70 comporte des traversées électriques 72 qui couplent chaque segment d'électrode 74 se trouvant sur la surface supérieure 76 du substrat 70 à une pastille de montage d'élément de circuit conducteur 78 se trouvant sur la surface inférieure du substrat. Le substrat peut comporter une portion en creux 80 dans laquelle les pastilles de support 78 sont placées de façon à réduire l'épaisseur du dispositif. En variante, les traversées 72 peuvent aller jusqu'à la surface postérieure 82 du substrat et aux pastilles de montage 78 qui s'y trouvent. Lorsqu'on utilise ce mode d'exécution, les électrodes segmentées sont réfléchissantes et non transparentes. De plus, le substrat n'a pas à être une matière transparente, car il devient l'arrière du dispositif d'affichage. Comme précédemment, la cellule d'affichage achevée comprend une plaque de support 89 qui sera la plaque de support supérieure et doit être transparente. Cette plaque de support supérieure 89 comporte une électrode supérieure transparente 91 sur elle et elle est écartée du substrat par des moyens dtecartement 92. La matière cristalline liquide active 93 occupe l'intervalle compris entre la plaque de support 89 et le substrat 70. Les éléments de circuit 94 sont de nouveau montés directement sur le substrat 70 qui fait partie intégrante de la cellule d'affichage, au moyen des pastilles de ziton- tage d'éléments de circuit conductrices. Il va de soi que l'on peut prévoir des pastilles de montage d'éléments de circuit suppléxentaires et des conducteurs supplémentaires dans tous les modes d'exécution, pour relier entre eux différents éléments de circuit du dispositif. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage éiectro-optique, comprenant une cellule d'affichage électro-optique et des éléments de circuit associes la cellule d'affichage comprenant une couche de milieu électrooptiquement actif disposée entre des électrodes dont l'une au moins est une couche se présentant sous la forme de segments d'électrodes formant une configuration segmentée sur un substrat, caractérisé en ce qutil comprend des trajets conducteurs en pellicule mince partant des segments d'électrodes et se terminant sur des pastilles de montage conductrices soudables, lesdits éléments de circuit étant liés à des pastilles de montage appropriées du substrat. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu électro-optiquement actif est une composition cristalline liquide et en ce que les éléments de circuit sont des circuits intégrés monolithiques. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pastilles de montage sont constituées par un métal soudé adhérant au substrat et réalisant un contact ohmique avec les moyens conducteurs à pellicule mince. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pastilles de montage sont constituées par une soudure d'indium effectuée à basse température. 5. Montre électronique numérique comprenant une cellule d'affichage à cristaux liquides, une alimentation, un oscillateur et des éléments de circuit associés, reliés entre eux pour faire fonction- ner la montre, lesdits éléments de circuit comportant des circuits diviseurs, compteurs, décodeurs et convertisseurs-élévateurs de tension, caractérisée en ce que la cellule d'affichage à cristaux liquides comprend un substrat comportant sur lui des électrodes segmentées en pellicule mince formant des configurations de caracteres numériques, une plaque de support sur laquelle se trouve une couche d'électrode séparée du substrat par des moyens d'écartement, une composition de cristaux liquides électro-optiquement active située dans l'intervalle entre les électrodes dudit substrat et la plaque de support, des conducteurs en pellicule mince sur ledit substrat partant des segments d'électrode, les conducteurs se terminant sur ledit substrat sur une pastille de montage d'éléments de circuit soudables, lesdits éléments de circuit associés étant montés sur les pastilles de montage, et des moyens pour souder la cellule à cristaux liquides. 6. Montre selon la revendication 5, caractérisée en ce que le substrat, les électrodes segmentées et les conducteurs sont transparents, et en ce que l'électrode se trouvant sur la plaque de support est une pellicule métallique réfléchissante, les électrodes segmentées et les conducteurs étant constitués par une pellicule d'oxyde dtindium. 7. Montre selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pile et ltoscillateur sont montés sur des pastilles de montage conductrices se trouvant sur ledit substrat. 8. Montre selon la revendication 5, caractérisée en ce que ses lesquels comprennent composants, / la cellule d'affichage à cristaux liquides, sont encapsulés~dans un composé d1enrobage, l ensemble encapsulé comprenant une paire de pattes se trouvant sur des côtés opposés de la montre, permettant de lui fixer un bracelet. 9. Montre selon la revendication 8, caractérisée en ce que le composé d'enrobage est de couleur foncée.