Brevet FR2594992A1 — publié le 19870828

Cette invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) et elle vise plus particulièrement un dispositif d'affichage dans lequel chacune des couches d'alignement est constituée d'un matériau différent. On sait qu'un dispositif d'affichage à cristaux liquides comprend une paire de substrats avec une ou plusieurs électrodes sur chaque substrat. Une couche d'alignement recouvre chaque électrode et une couche de polarisation est disposée sur l'extérieur de chacun des substrats. Par ailleurs, dans un dispositif d'affi- chage couleur à cristaux liquides, un filtre de couleur recouvre un substrat en- fermé dans une couche d'enrobage, située entre l'électrode et le substrat. Un cristal liquide est disposé entre les couches d'alignement. Les couches d'aligne- ment permettent d'aligner le cristal liquide selon un "angle d'inclinaison" désiré, qui est l'angle que fait l'axe longitudinal de la molécule de cristal liquide avec le plan de la couche d'alignement. Les couches d'alignement ne peuvent pas subir une température de traitement trop élevée pour ne pas endommager les composants électroniques de commande et le filtre de couleur. Bien qu'il existe des matériaux d'alignement à faible température de traitement ou de cuisson, ces matériaux pré- sentent également un faible angle d'inclinaison. Une faible valeur de l'angle d'inclinaison peut provoquer des ambiguités sur la façon selon laquelle le cristal liquide s'aligne avec la couche et elle se traduit également par un long temps de réponse. Par "ambiguités", on veut traduire le fait que différentes portions du cristal liquide, à l'intérieur du dispositif d'affichage, s'alignent selon des rota- tions optiques différentes. Par ailleurs, certains matériaux d'alignement per- mettent une migration ionique du substrat dans le matériau constituant le cristal liquide. Il est donc désirable de pouvoir disposer d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides dont les couches d'alignement n'exigent pas une température de traitement ou de cuisson qui soit susceptible d'endommager les composants électro- niques ou le filtre de couleur pendant la fabrication, qui présentent un mini- mum d'ambiguités de torsion et qui réduisent à un minimum la migration ionique. En conséquence cette invention concerne un dispositif d'affichage qui com- prend une paire de substrats opposes comportant chacun une électrode et une paire de couches d'alignement recouvrant respectivement lesdites électrodes, caracté- risé en ce que chacune des couches d'alignement est constituée d'un maté- riau différent de celui de la couche restante. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence à la figure unique du dessin annexé qui est une vue en coupe d'un dispositif à affichage liquide selon cette inven- tion. Sur le dessin on a représenté une portion d'un dispositif à affichage li- quide 10 qui comprend un premier substrat 12 et un second substrat 14. Des pre- mière et seconde couches de polarisation 16 et 18 sont disposées sur les surfaces extérieures des substrats 12 et 14, respectivement. Une première électrode 20 recouvre le substrat 12 et une première couche d'alignement 22 recouvre l'élec- trode 20. Un filtre de couleur 24, enfermé dans une couche d'enrobage 26 est adja- cent au second substrat 14. Une seconde électrode 28 est adjacente à la couche d'enrobage 26 et une seconde couche d'alignement 30 est adjacente à la seconde électrode 28. Un matériau de cristal liquide 32 est placé entre les couches d'ali- gnement 22 et 30. Pour ces dispositifs d'affichage à cristaux liquides à matrice active, le plan de la première électrode 20 comprend également de façon typique, l'élément de commande actif, par exemple une diode ou un transistor (non repré- senté) et des lignes d'adressage (non représentées), bien connues de l'homme de l'art. Si on le désire, l'élément actif peut être placé dans le plan de la seconde électrode 28. Les substrats 12 et 14 peuvent être constitués d'un matériau transparent tel que du verre, du quartz fondu ou d'une matière plastique. Les électrodes 20 et 28 peuvent être constituées d'une couche conductrice transparente par exemple d'oxyde d'étain ou d'oxyde d'étain et d'indium dont l'épaisseur est d'environ 200 nanomètres. Le filtre de couleur 24 peut comporter un colorant organique ou un pigment, et la couche d'enrobage 26 peut être constituée d'un polymère orga- nique transparent, tel que le methylmethacylate. Le matériau constituant le cris- tal liquide 32 peut être du type cristal nematique à jumeaux constitué par exem- ple d'un mélange de phenylcyclohexane, de biphenylcyclohexane et de cyclohexylbi- phenylcyclohexane, fabriqué par la firme américaine E.Merck Co. de Rahway, N.J., E.U.A. sous la dénomination "ZLIZZ93". La première couche d'alignement 22 peut être constituée d'un polyimide ayant une épaisseur d'environ 100 nm, pour bloquer la migration des ions et elle pos- sède une température de traitement ou de cuisson relativement élevée, de l'ordre d.250 C. La seconde couche d'alignement 30 peut être constituée d'un matériau à faible température de traitement ou de cuisson, par exemple d'une couche monomo- léculaire d'un organosilane, tel que le N-methylaminopropyltrimethoxy silane dont la température de cuisson est de l'ordre de 90 C. On évite ainsi la possibilité d'endommager le filtre 24 durant la cuisson. Les couches de polarisation 16 et 18 peuvent comprendre un alcool polyvinylique dopé à l'iode. Ch un des substrats 12 et 14 et ses couches respectives sont cuits, rodés et assemblés ensemble. Ensuite les bords sont scellés de façon connue, en laissant un espace libre et finalement on introduit le cristal liquide 32 dans l'espace laissé libre entre les bords des substrats. Enfin le trou de remplissage.(non représenté) est scellé de façon connue. L'exemple suivant qui n'a aucun caractère limitatif illustre un mode de mise en oeuvre de cette invention. EXEMPLE On a réalisé un dispositif à affichage liquide en utilisant les matériaux mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire un polyimide pour la première couche d'aligne- ment 22 et un organosilane pour la seconde couche d'alignement 30. L'angle d'in- clinaison a été mesuré en utilisant la technique décrite dans l'Article "Accurate Optical Measurement of Small Tilt Angles in Thin twisted nematic layers", par H. Birecki et F.J. Kahn, dans le livre "The Physics and Chemistry of Liquid Cristal Devices" de G.F. Sprokel, Plenum Press, N. Y. 1980. Un angle d'inclinaison moyen de l'ordre de 0,5 à 0,6 degré a été obtenu pour le matériau à cristal liqui- de LCM 32, lequel, par inspection optique, s'est avéré suffisamment important pour éliminer les anbiguités. CONTRE EXEMPLE N 1 Par contradiction avec l'exemple indiqué ci-dessus on a réalisé un disposi- tif à affichage liquide dans lequel les couches d'alignements 22 et 30 comportaient le même matériau, l'organosilane. On a trouvé un angle d'inclinaison moyen de l'ordre de 0,3 , ce qui a provoqué des ambiguités dans la couche du matériau de cristal liquide. CONTRE EXEMPLE N 2 Lorsque les deux couches d'alignement 22 et 30 comportent un polyimide, on obtient un angle d'inclinaison du dispositif à cristal liquide de 2 à 3 degrés. Une telle valeur est suffisante pour éliminer les ambiguités dans le matériau de cristal liquide 32. Cependant, la température de cuisson élevée entraîne une dé- gradation du filtre de couleur 24. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre décrits ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'affichage qui comprend une paire de substrats opposés comportant chacun une électrode et une paire de couches d'alignement recouvrant respectivement lesdites électrodes, caractérisé en ce que chacune des couches d'alignement (22, 30) est constituée d'un matériau différent de celui de la couche restante. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits substrats (12, 14) comprennent un matériau transparent. 3.- Dispositif belon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites électrodes (20, 28) comportent une couche conductrice transparente. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites couches d'alignement (22, 30) présentent des températures de traitement diffé- rentes. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre de couleur (24) adjacent à la couche d'alignement (30) qui présente la température de traitement la plus faible. 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites couches d'alignement comprennent respectivement un polyimide et un organosilane. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que un cristal liquide (32) est disposé entre lesdits substrats (12, 14). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'il comprend une paire de couches de polarisation (16, 18) adjacentes aux dits substrats, respectivement, sur la surface opposée desdites électrodes (20, 28).