Brevet FR2550368A1 — publié le 19850208

Dispositif d'affichage à cristaux liquides avec protection par écran pour les électrodes. Les dispositifs d'affichage numérique, qui sont basés sur la technologie de cristaux liquides présentent plusieurs propriétés avantageuses Ainsi, par exemple, ils sont minces et légers, possèdent une vitesse de commutation relativement rapide, fonctionnent avec des tensions faibles, consomment un minimum de puissance et fournissent un bon contraste de visi10 bilité Toutefois les matériaux à cristaux liquides ne possèdent pas une mémoire inhérente Cela signifie qu'une cellule d'affichage à cristaux liquides, qui est excitée, ne restera pas excitée de façon permanente, ds que la tension d'excitation a été supprimée. 15 L'absence d'une mémoire inhérente d'un matériau d'affichage constitue un problème si le matériau est à utiliser, par exemple pour des dispositifs d'affichage de terminaux d'ordinateurs Ceci est dû au fait qu'il est souhaitable d'inclure dans de tels 20 dispositifs d'affichage un système d'adressage matriciel, dans lequel une cellule d'affichage donnée est adressée en appliquant des signaux coïncidents à une paire de conducteurs de rangées et de colonnes associés à cette cellule, et lorsqu'un tel système 25 d'adressage est utilisé, il n'est pas possible d'appliquer une tension constante à chaque cellule excitée Mais, de façon avantageuse, et pour qu'une cellule d'affichage à cristaux liquides reste excitée, le signal qui lui est appliqué n'a pas besoin d'être constant On peut plutôt dire qu'une cellule à cris5 taux liquides reste excitée tant que la moyenne quadratique ou valeur efficace de la tension, c'est à dire la moyenne de la tension qui lui est appliquée, se situe au-dessus o d'un niveau minimum Ainsi, les cellules excitées dans un dispositif d'affichage à cristaux liquides 10 et à adressage matriciel, peuvent être maintenues excitées par l'application périodique d'une impulsion regénérée,en chaque emplacement excité dans les rangées successives (ou, suivant une variante, dans les colonnes successives), et cela sur une base de multi15 plexage. Tant que le nombre de rangées (ou de colonnes) qui sont à multiplexer n'est pas trop important, la technique de multiplexage qui vient d'être décrite, opère assez bien Mais, avec l'accroissement des ran20 gées (ou colonnes) multiplexées, la fréquence de multiplexage doit être augmentée Finalement, cela aura pour résultat une diminution de la moyenne quadratique ou tension efficace aux bornes de chaque cellule excitée, et, au-delà d'un certain point, la 25 qualité de visibilité commence à se détériorer. Suivant une variante de l'état de la technique, il est proposé d'utiliser une commutation d'un colorant pléochroique, adressable par voie thermique, pour obtenir un dispositif d'affichage d'un cristal 30 liquide qui possède une mémoire incorporée Voir par exemple, S Lu et al, "Thermally- addressed Pleochroic Dye Switching LC Ds, "SID Symposium Digest, pages 238-239 ( 1982); et S Le Berre et al, "A Flat Smectic Liquid Crystal Display", SID Symposium Digest, 35 pages 252-253 ( 1982) Cette approche présente toutefois de nombreux inconvénients, y compris une consommation de puissance élevée et une vitesse d'écriture relativement lente. Une autre solution qui est proposée par l'état de la technique consiste à coupler chaque dispositif d'affichage à cristaux liquides avec un dispositif non linéaire et avec un élément capacitif de mémorisae tion Voir par exemple, D E Castleberry et al, "A inch x 7 inch Varistor Controlled LC Matrix Display", 10 SID Symposium Digest, pages 246-247, ( 1982); R W. Streater et al, "MIM Addressed LC Ds: Status and Prospects, "SID Symposium Digest, pages 248-249 ( 1982); M Matsuura et al, "A Liquid Crystal Display Device with Thin Film Transistors "SID Symposium Digest, 15 pages 34-35 ( 1982); F C Luo et al, "HybridProcessed TFT Matrix Circuits for Flat Display Panels, "SID Symposium Digest, pages 46-47 ( 1982) Cette approche impose toujours le multiplexage, mais l'addition de l'élément capacitif de mémorisation permet l'accroissement de la fréquence de multiplexage sans réduire de façon critique, la valeur de la moyenne quadratique de la tension ou tension efficace aux bornes du dispositif d'affichage à cristaux liquides, lui-même Malheureusement, le rendement de l'opération pour cette technique est 25 indiqué comme étant faible, et l'on estime que les dispositifs d'affichage opérant selon ce processus ne seront pas disponibles commercialement avant quelque temps. Une autre solution proposée par l'état de la 30 technique est de fournir des jeux différents de conducteurs de rangées et de colonnes pour des sections respectives du dispositif d'affichage, ce qui permet aux différentes sections d'être adressées indépendamment l'une de l'autre Un exemple représentatif de 35 cette solution est le dispositif d'affichage graphique, modèle LM-24002 G, fabriqué par la Société Sharp Electronics Corporation Toutefois, les dispositifs d'affichage antérieurs, qui adoptent cette approche, n'ont été capables que de comprendreseulement deux telles sections qui sont adressables indépendamment l'une de l'autre, chacune ayant ses conducteurs de colonnes qui s'étendent vers le centre du dispositif d'affichage, à partir, respectivement, de l'un de deux bords parallèles dudit dispositif Ceci est dû au fait que l'état antérieur ne fournit pas une technique pratique pour assurer les liaisons électriques d'un bord du dispositif d'affichage aux conducteurs qui sont associées à une ou plusieurs sections intérieures dudit dispositif d'affichage. De façon avantageuse, la présente invention fournit une telle technique Plus particulièrement, un dispositif d'affichage comprenant les principes de l'invention, inclue: au moins un premier jeu et un second jeu de conducteurs de colonnes (par exem20 ple) disposés sur un premier côté d'un corps d'un matériau d'affichage, tel qu'un corps d'un matériau pour l'affichage à cristaux liquides Les conducteurs du premier jeu sont disposés dans une première zone du dispositif d'affichage, et transmettent les signaux 25 qui doivent être appliqués au matériau d'affichage dans cette zone Les conducteurs du second jeu sont disposés dans une seconde zone du dispositif, et transmettent les signaux qui doivent être appliqués au matériau d'affichage dans cette zone Suivant l'inven30 tion, une partie de chaque conducteur du second jeu passe par la première zone, mais les signaux qu'elle transmet sont empêchés d'être appliqués au matériau d'affichage dans la première région, en utilisant le premier jeu de conducteurs, pour protéger, en formant 35 écran, du matériau d'affichage, la portion de chaque conducteur du second jeu qui passe par la première zone En particulier, et suivant des formes de réalisation préférées de l'invention, la partie de chaque conducteur du second jeu, qui passe par la première zone, est disposée derrière (par rapport au matériau d'affichage) respectivement un conducteur du premier jeu, et est plus étroite que ledit premier conducteur du premier jeu. Suivant des formes de réalisation caractéris10 tiques de l'invention, le dispositif d'affichage comprendra en outre au moins un premier jeu et un second jeu de conducteurs de rangées (par exemple), disposés sur un second côté du matériau d'affichage, dans la première et dans la seconde région du dispositif d'affichage, avec une orientation perpendiculaire à celle des conducteurs de colonnes. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une vue perspective éclatée d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'invention, et la figure 2 est une coupe transversale du dispositif d'affichage de la figure 1, prise selon la 25 ligne x-x'. Le dispositif d'affichage 10 qui est représenté dans les figures 1 et 2 (celle -ci n'étant pas à l'échalle) comporte une paire de substrats en verre 11 et 31 entre lesquels est scellé un corps 50 d'un matériau d'affichage constitué par des cristaux liquides nématiques Le dispositif d'affichage est divisé en quatre zones désignées respectivement par a, b, c et d, chacune de ces zones comportant, à titre d'exemple, un jeu de 480 conducteurs de colonnes allongées 35 et 64 conducteurs de rangées allongées, qui sont perpendiculaires aux conducteurs précédents Les conducteurs de rangées des zones a, b, c et d, qui sont tous parallèles entre eux, sont respectivement, désignés par les références 32 a, 32 b, 32 c et 32 d, et ils sont disposés de façon adjacente aux substrats 31, en fait dans cette réalisation sur la surface intérieure du substrat 31, et sont recouverts d'une couche diélectrique 34 très mince Les conducteurs de colonnes des zones a, b, c et d, conducteurs qui 10 sont tous parallèles entre eux, sont respectivement désignés par les références 12 a, 12 b, 12 c et 12 d, et ils sont disposés de façon adjacente à la surface intérieure du substrat 11 et couverts d'une couche diélectrique 24 très mince (Pour conserver la clarté 15 du dessin, la couche 24 est représentée avec arrachement dans la figure 1 et les hachures des couches 24 et 34 ont été supprimées dans la figure 2). Chaque point de croisement entre un conducteur de colonne et un conducteur de rangée définit, 20 dans le dispositif, un site associé du dispositif à cristaux liquides, lequel site est excité par application de tensions appropriées aux conducteurs associés de rangée et de colonne, de la manière bien connue dans l'état de la technique Ces tensions sont engen25 drées, d'une manière multiplexée classique, par des dispositifs supérieurs d'attaque 25 des colonnes et par des dispositifs inférieurs d'attaque 26 des colonnes, ainsi que par des dispositifs d'attaque 35 des rangées d'ordre pair, et des dispositifs d'attaque 36 des rangées d'ordre impair, en réponse, respectivement, à des signaux d'entrée de colonne et de rangée, appliqués à des câbles 27 et 37 Les signaux d'entrée pour les colonnes et pour les rangées, à leur tour, sont générés par exemple par un calculateur numérique 35 (non représenté) De façon avantageuse, et étant donné que chacune des autre zones possède son propre jeu de conducteurs de colonnes et son propre jeu de conducteurs de rangées, les sites d'affichage, dans chacune des quatre zones du dispositif d'affichage, peu5 vent être adressés de façon simultanée. La présente invention se pose le problème concernant la façon d'appliquer les tensions pour des conducteurs de colonnes 12 b ( 12 c) dans la zone b (c), sans que ces tensions affectent le matériau à cristaux 10 liquides dans la zone a (d), zone à travers laquelle passent les conducteurs 12 b ( 12 c) pour atteindre la zone b (c) Suivant l'invention, le résultat de ce problème consiste à utiliser des conducteurs de colonnes 12 a ( 12 d) pour protéger, en formant écran, 15 les tensions appliquées aux conducteurs de colonne 12 b ( 12 c) vis-à-vis du matériau à cristaux liquides dans la région a (d). Plus particulièrement, une telle protection, formant écran, est réalisée, par exemple en faisant 20 en sorte 1) que l'on dispose la partie de' chacun des conducteurs de colonne 12 b ( 12 c) qui passe par la zone a (d) directement derrière l'un, respectif, des conducteurs de colonne 12 a ( 12 d), et 2) que l'on donne à une telle partie des conducteurs de 25 colonne 12 b ( 12 c) une largeur plus étroite que celle des conducteurs de colonne 12 a ( 12 d) Une section d'un matériau diélectrique 14 a ( 14 d) est utilisée pour isoler chacun des conducteurs de colonne 12 a ( 12 d) par rapport à un conducteur des conducteurs de colonne 12 b ( 12 c),qui est disposé derrière lui. Et, afin d'avoir une couche de cristaux liquides d'une épaisseur uniforme, les parties des conducteurs de colonne 12 b ( 12 c) qui sont situées dans la zone b (c) sont disposées sur une partie d'un matériau diélectrique 14 bc ayant la même épaisseur que celle des couches 14 a et 14 d (Les hachures des parties 14 a, 14 bc et 14 d, ont été supprimées dans la figure 2, afin de ne pas encombrer celle-ci) La liaison entre la partie de chaque conducteur des conducteurs de colon5 ne 12 b ( 12 c) qui se situe en-dessous de la couche 14 a ( 14 d) et sur le dessus de la couche 14 bc, est faite dans une gorge étroite 17 ( 18) qui sépare la couche 14 bc de la couche 14 a ( 14 d). A titre d'exemple, on donnera des dimensions 10 pour les différents éléments constitutifs du dispositif d'affichage: l'intervalle entre conducteurs de rangée adjacents et conducteurs de colonne adjacents, 0, 100 mm; largeur des conducteurs 12 a, 12 d et 32 a-d, 0,400 mm; largeur des conducteurs 12 b et 12 c, 0,400 mm dans les zones b et c et 0,25 mm ou moins, dans les zones a et d; épaisseur des conducteurs 12 a-d et 32 a- d, 200 angstroms; épaisseur des parties diélectriques 14 a, 14 bc et 14 d, 2 microns; épaisseur des couches diélectriques 24 et 34, 250 angstroms; épais20 seur de la couche à cristaux liquides 50, 7 microns; largeur des gorges 17 et 18, 0,025 à 0,100 mm. Le dispositif d'affichage 10 peut être fabriqué en mettant en oeuvre toutes les techniques qui sont classiques dans le domaine de la fabrication des 25 dispositifs d'affichage Par exemple, et à titre de procédé illustratif un procédé pour la fabrication des éléments sur le substrat 11, comprend les phases opératoires suivantes: dépôt sur le substrat 11 des parties des conducteurs de colonne 12 b et 12 c qui passent par 30 les zones a et d, respectivement, en utilisant l'évaporation par faisceau d'électrons d'oxyde d'indium et d'étain; revêtement du substrat entier avec une couche d'un diélectrique polyimide; réalisation des gorges 17 et 18 par photogravure, pour former les trois sections diélectriques 14 a, 14 bc et 14 d; dépôt des conducteurs de colonne 12 a et 12 d sur les sections diélectriques 14 a et 14 d, respectivement, et, le restant des conducteurs de colonne 12 b et 12 c sur la section diélectrique 14 bc; revêtement des conducteurs de colonne avec une mince couche d'un diélectrique polyimide pour former la couche 24, et rodage de la couche 24 pour y créer les gorges d'alignement des cristaux liquides (La liaison entre les deux parties de chacun des conducteurs de colon10 ne 12 b ( 12 c) entre elles, par la gorge 17 ( 18), se fait automatiquement lorsque les parties déposées sur la section 14 bc sont formées) Les éléments constitutifs qui se trouvent sur le substrat 31 sont fabriqués par la mise en oeuvre de phases opératoires similaires, 15 et les deux parties du dispositif d'affichage sont alors jointes avec interposition, entre elles, de la couche de matériau à cristaux liquides Les polariseurs croisés conventionnels sont ensuite placés sur la surface extérieure de chaque substrat, et une sur20 face réfléchissante est alors placée sur l'un des polariseurs croisés, afin de fournir un mode opératoire à réflexion. Ce qui précède ne constitue que les principes de l'invention, donnés à titre d'exemple Un disposi25 tif d'affichage ayant plus de quatre zones peut être fabriqué par la mise en oeuvre de plus de deux couches d'électrodes, chaque électrode protégeant, en formant écran, l'électrode, ou les électrodes, qui se trouvent derrière elle De plus, et bien que l'invention 30 ait été décrite à titre d'exemple dans le contexte d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides, Ies principes de l'invention peuvent être appliqués à un dispositif d'affichage mettant en oeuvre d'autres matériaux d'affichage ainsi qu'à des dispositifs d'affichage dans lesquels toutes les électrodes sont O 10 disposées sur l'un des substrats. Il est bien entendu que l'homme de l'art peut concevoir différents agencement, qui, bien que n'étant pas représentés et décrits, font partie du cadre de l'invention. ll REVENDICATIONS 1 Dispositif d'affichage, du type comportant un substrat et un corps d'un matériau d'affichage qui est adjacent audit substrat, caractérisé par le fait qu'un premier jeu et un second jeu d'électrodes allongées sont disposés de façon adjacente audit substrat pour que les conducteurs de chacun des premier et second jeux de conducteurs soient parallèles entre eux ainsi qu'auxconducteurs de l'autre jeu de conduc10 teurs, et de façon que chaque conducteur dudit premier jeu de conducteurs protege électriquement du matériau d'affichage, en formant écran, une partie d'un conducteur respectif dudit second jeu de conducteurs. 2 Dispositif d'affichage selon la revendica15 tion 1, caractérisé par le fait que ledit matériau d'affichage est un matériau d'affichage à cristaux liquides. 3 Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque conducteur 20 dudit premier jeu de conducteurs est disposé entre ledit matériau d'affichage et ledit conducteur du second jeu de conducteurs. 4 Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit matériau 25 d'affichage est un matériau d'affichage à cristaux liquides. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite partie de conducteurs du second jeu de conducteurs est plus étroite que le conducteur du premier jeu qui le pro5 tège en formant écran. 6 Dispositif d'affichage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit matériau d'affichage est un matériau d'affichage à cristaux liquides. e