Brevet FR2605438A1 — publié le 19880422

ECRAN D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES CONCU POUR ELIMINER LES DEFAUTS DUS AUX ESPACEURS DESCRIPTION La présente invention a pour objet un écran d'affichage à cristaux liquides conçu pour éLiminer les défauts dûs aux espaceurs. La figure 1 montre une vue schématique eclatée d'un écran d'affichage à cristaux liquides du type à matrice active. Un teL écran comprend une première plaque transparente 10 recouverte d'une matrice de pavés conducteurs transparents 22 qui sont adressés à travers des transistors 20. Ces derniers sont commandés au moyen d'électrodes transparentes disposées en colonnes 12 et en lignes 14. Une seconde plaque transparente 24 est recouverte d'une contre électrode transparente 26. Cette seconde plaque est placée en regard de La première et tenue à une distance fixée par des espaceurs. Les espaceurs généralement utilisés peuvent etre de plusieurs types : - plots de résine gravés, - morceaux de fibres de verre de diamètre calibré, - billes de plastique de diamètre calibré. L'utilisation de plots de résine a pour avantage de ne pas induire de défauts par effet mécanique, car ces plots sont disposés dans des zones de L'écran qui ne présentent pas de fragilité. Elle nécessite par contre une étape spécifique de photolithographie et elle présente deux inconvénients : l'épaisseur n'est pas définie avec précision et il existe un risque de pollution du cristal liquide. Les espaceurs du type à billes présentent de nombreux avantages : - bonne calibration - inertie chimique vis-à-vis du cristal Liquide ; - mise en oeuvre rapide et bon marché : on arrose L'une des plaques par une pluie de biLLes, lesquelles se repartissent de manière aléatoire et assurent en plusieurs points L'écartement souhaité. Cependant, cette simplicité de mise en oeuvre se paie par la presence de billes sur certaines zones sensibLes, comme les transistors ou les croisements lignes-colonnes. Lorsque La cellule est assemblée et remplie, ces zones se trouvent soumises à des contraintes mécaniques élevées de la part des espaceurs eux-memes. Ces contraintes peuvent affecter le fonctionnement de certains transistors. Elles peuvent surtout être La cause de courts-circuits entre lignes et colonnes. Il faut savoir en effet que ces électrodes ne sont isolées les unes des autres que par quelques centaines de manomètres d'isolant. On peut assister alors à des percements de L'isolant ou à des courts-circuits sur la tranche des lignes et des colonnes.La figure 2 montre, par exemple, de manière grossie, une ligne 14 constituée classiquement par une couche 30 de aSi:H, une couche 31 de nitrure de silicium et une couche d'aluminium 32. Une bille B est disposée sur le bord de cette ligne. L'écrasement qu'elle subit entre les deux plaques 10 et 24 provoque la déformation de la couche d'aluminium 32 qui vient toucher la couche conductrice 12 formant la colonne. Un court-circuit ligne-colonne apparat dans la zone 34. Il existe un autre inconvénient lié à la présence d'espaceurs sur les reliefs (lignes et colonnes) et qui tient à l'incertitude sur L'épaisseur obtenue finalement au niveau des pavés, qui sont les points d'affichage (pixels). Pour résoudre ce problème, il a été proposé un procédé d'épandage d!espaceurs qui est sélectif en ce sens qu'il est conçu pour éviter la présence d'espaceurs sur les reliefs sensibles. L'idée est d'utiliser une sorte de masque ("shadow mask") percé uniquement en face des pixels. Mais cette technique pose des problèmes délicats de stabilité dimensionnelle et de positionnement du masque. Le but de l'invention est justement d'éviter les défauts crees par les espaceurs sur les reliefs sensibles (croisements, transistors) sans avoir recours à une technique particulière d'épandage de ceux-ci. Selon l'invention, on accepte l'existence d'espaceurs sur les reliefs sensibles, mais on fait en sorte qu'ils ne subissent pas de contrainte. Le type d'espaceur utilisé est uniquement la bille isolante et notamment plastique. Ce résultat est obtenu par l'invention de la manière suivante : L'une au moins des plaques présente, sur la face qui est en regard de l'autre plaque, des zones en creux qui, lorsque l'écran est monté, recouvrent au moins en partie les lignes et les colonnes ; L'écartement entre plaques, dans ces zones en creux, est ainsi supérieur à l'écartement entre plaques hors de ces zones. Les deux plaques se trouvent en appui sur les seules billes situées hors des zones en creux, ces billes assurant ainsi l'écartement des deux plaques. Les billes situées dans les zones en creux reposent sur une seule des plaques et ne sont donc soumises à aucune contrainte de la part de l'autre plaque. Dans une première variante c'est la plaque supérieure revêtue de sa contre-électrode qui présente les zones en creux. Dans une seconde variante c'est la plaque inférieure portant la matrice de pixels, les transistors et les lignes et colonnes d'adressage, qui présente les zones en creux. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, représente un écran d'affichage à cristaux liquides ; - la figure 2, déjà décrite, montre L'origine de courts-circuits provoqués par un espaceur ; - la figure 3 montre la première plaque avec ses lignes, ses colonnes et ses pavés ; - la figure 4 montre, en vue de dessus, la seconde plaque gravée dans des zones en forme de croix chevauchant les croisements lignes-colonnes ; - la figure 5 montre, en coupe, L'écran dans la variante où c'est la seconde plaque qui est gravee ; - la figure 6 illustre une variante dans laquelle la plaque supérieure comprend des filtres colorés ;; - La figure 7 illustre une variante dans laquelle c'est la plaque inférieure qui est gravée. Les deux plaques représentées sur les figures 3 et 4 sont destinées à etre superposees. La première comprend des colonnes 12 et des lignes 14 ainsi que des pavés 22 reliés à un appendice 23. Les transistors de commande sont situés dans les régions 20 de recouvrement d'une ligne avec une colonne et un appendice. On comprendra mieux La structure de cette plaque et son fonctionnement en se reportant au brevet français FR-A-2 533 072. On a représenté en outre, sur la figure 3 des billes plastiques B1, B2, B3 etc. destinées à assurer L'écartement correct avec la seconde plaque qui est représentée sur la figure 4. Cette plaque est gravée selon des motifs 40 en forme de croix à deux branches, L'une située au-dessus des colonnes et l'autre au-dessus des lignes, lorsque les deux plaques sont mises en regard L'une de t'autre. Chaque croix se trouve donc au-dessus des croisements lignes-colonnes et au-dessus des transistors, toutes ces zones étant des points de fragilité de l'écran, comme expliqué plus haut. La figure 5 montre la seconde plaque en coupe le long d'une ligne aa qui est supposée passer par une bille B1 située au-dessus du pavé conducteur 22 et par une bille B2 située sur une colonne. La profondeur de la gravure de la seconde plaque est telle que la distance E2 séparant le sommet de la colonne du fond de la zone gravée soit supérieure à la distance El séparant les deux couches conductrices 22 et 26 recouvrant les deux pLaques. Il s'ensuit que la bille B1 est en contact avec les deux couches alors que la bille 82 repose sur la colonne mais ne touche pas la paroi supérieure. La bille B2 ne subit donc aucune contrainte et ne peut entre à l'origine d'un défaut tel que ceux qui ont été signalés plus haut. L'écartement des deux plaques est donc seulement assuré par les billes telles que B1 (ainsi que par des billes telles que 93, B4 représentées sur la figure 3). La contre-électrode 26 (qui est en général en oxyde d'étain et d'indium, ou ITo en abrégé) est naturellement absente dans les zones gravees, mais subsiste entre ces zones, c'est-àdire en regard des pavés conducteurs 22. La continuité électrique de cette couche est assuree par les ponts tels que 42, qui séparent les motifs gravés. On peut éviter la gravure de la plaque supérieure en utilisant, comme représenté sur la figure 6, des paves isolants tels que 46 qui définissent la paroi venant en appui sur les espaceurs. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsqu'on a affaire à un écran d'affichage en couleur, car alors ces pavés sont constitues par les filtres colorés nécessaires à L'affichage en couleur en question. Chaque filtre transmet la lumière dans une plage correspondant à l'une de trois couleurs primaires, par exemple le rouge, le vert et Le bleu. Dans ce mode de réalisation, la contre-électrode 26 n'est pas touchée. Elle est seulement masquée en regard de chaque pixel. Dans les deux exemples illustrés sur les figures 5 et 6 il est possible de déposer, au fond des parties en creux de la plaque supérieure, une couche 48 d'un matériau sombre et opaque, de préférence noir, pour masquer les électrodes. Dans les variantes qui précèdent, c'est la plaque supérieure qui présente les parties en creux permettant d'éviter les contraintes sur les billes disposées sur les zones sensibles. Dans la variante illustrée sur la figure 7, c'est la plaque inférieure 10 qui est gravée par des gorges 50 réparties en lignes et en colonnes et c'est au fond de ces gorges que sont déposées les électrodes d'adressage. Là encore, l'écartement entre plaques est déterminé par les billes telles que 91 au contact avec les deux couches en ITO 22 et 26. REVENDICATIONS 1. Ecran d'affichage à cristaux liquides du type à matrice active, comprenant une première plaque transparente (10) recouverte d'une matrice de pavés conducteurs transparents (22) pouvant entre adressés à travers des transistors (20), lesquels sont commandés aux moyens d'électrodes transparentes disposées en lignes et en colonnes (12, 14) et une seconde plaque transparente (24) étant placée en regard de la première (10) à une distance de celle-ci fixée par des billes isolantes (B) réparties au hasard sur toute la surface des plaques, le diamètre de ces billes déterminant L'écartement entre plaques, cet écran étant caractérisé par le fait que l'une au moins des plaques présente, sur la face qui est en regard de l'autre plaque, des zones en creux, qui, Lorsque l'écran est monté, recouvrent au moins en partie les lignes et les colonnes (12, 14), l'écartement (E2) entre ces plaques dans ces zones en creux étant ainsi supérieur à l'écartement (El) entre plaques hors de ces zones, les deux plaques étant en appui sur les seules billes (B1) situées hors de ces zones en creux, ces billes (B1) assurant ainsi L'écartement entre les deux plaques, les billes (B2) situées dans les zones en creux reposant sur L'une seule des plaques mais n'étant soumises à aucune contrainte de la part de l'autre plaque. 2. Ecran d'affichage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la plaque qui comprend les zones en creux est la seconde plaque (24) revêtue de la contre-électrode (26). 3. Ecran d'affichage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la seconde plaque (24) revêtue de sa contre-électrode (26) est gravée dans des zones en forme de croix (40), chaque croix correspondant, lorsque L'écran est monté, à L'intersection d'une Ligne (14) et d'une colonne (12) et au transistor associé, La contre-électrode étant supprimée dans ces zones et subsistant seulement au-dessus des pavés, la continuité électrique de la contre-électrode étant assurée par des ponts (42) subsistant entre les extrémités des croix adjacentes. 4. Ecran d'affichage selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend une couche de matériau opaque sombre (48) au fond des gorges. 5. Ecran d'affichage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la contre-électrode (26) présente, sur la face qui est en regard de l'autre plaque, des pavés transparents ou colorés (46) situes, lorsque l'écran est monte, en regard des pavés conducteurs (22) de l'autre plaque (10), les zones en creux étant constituees par les zones situées en dehors de ces pavés transparents (46) de la seconde plaque, la contreélectrode (26) subsistant sur toute la plaque. 6. Ecran d'affichage selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une couche opaque sombre (48) de masquage entre les pavés de la seconde plaque. 7. Ecran d'affichage selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que les pavés transparents disposés sur la seconde plaque sont des filtres colorés. 8. Ecran d'affichage selon la revendication 1, caractérise par le fait que la plaque qui comprend les zones en creux est la première plaque (10), celle-ci étant gravée par des tranchées (50) disposées en lignes et en colonnes, les électrodes de commande (12, 14) étant déposées au fond de ces tranchées, les pavés conducteurs (22) de la matrice étant situés sur le plan non gravé de la première plaque.