Brevet FR2653907A1 — publié le 19910503

Cette invention est relative d'une façon générale à des dispositifs à cristal liquide (englobant les cellules à cristaux liquides) et elle vise plus particulièrement de tels dispositifs présentant une constante de temps améliorée et, également un procédé de réalisation de tels dispositifs. Des dispositifs à cristaux liquides qui utilisent des cristaux liquides nématiques comportent un matériau à cristal liquide disposé entre deux substrats isolants dont l'un au moins est transparent. Des électrodes de commande électriques sont disposées sur les surfaces des substrats qui font face au matériau à cristal liquide. Dans un type de dispositif à cristal liquide, à la fois les substrats et leurs électrodes associées sont transparents de manière à laisser le passage de la lumière au travers de toute la structure lorsque les molécules allongées du matériau à cristal liquide sont dans une certaine orientation, ou de manière à être opaque à la lumière pour une autre orientation des molécules de cristal liquide. Dans un autre type de dispositif à cristal liquide, seul un substrat et son électrode associée sont transparents. Dans ce dernier type de dispositif, la lumière traverse le substrat et elle est réfléchie par le matériau à cristal liquide pour un état du matériau à cristal liquide. Pour un autre état de ce matériau à cristal liquide, la lumière traverse le matériau et elle est réfléchie à partir de l'autre substrat. Dans ces deux types de dispositifs, des images sont formées par polarisation en tension des électrodes de commande des dispositifs choisis de manière à modifier les capacités de transmission de la lumière des dispositifs excités. Dans les deux types de dispositifs à cristal liquide, les molécules du matériau à cristal liquide sont allongées, et elles doivent être alignées de façon convenable avec les surfaces des substrats afin d'assurer une uniformité de fonctionnement et un contraste élevé de l'information affichée. L'alignement nécessaire des molécules de cristal liquide est obtenu en déposant sur les surfaces des électrodes un matériau d'alignement et en pontant le matériau d'alignement dans la direction désirée pour l'alignement des molécules. Dans des dispositifs d'affichage à cristaux liquides et matrices actives, on a associé un dispositif de commutation, tel qu'un transistor "TFT" à couche mince ou une diode à état solide, à chacun des éléments de cristal liquide dans l'affichage. La couche d'alignement pour des dispositifs à cristaux liquides à matrices actives doit commander trois caractéristiques pour obtenir un fonctionnement et un contraste optimal. Ces caractéristiques sont l'angle -2-- d'inclinaison ou de basculement entre les axes principaux des molécules et du substrat, l'alignement moléculaire (orientation parallèle des molécules de cristaux liquides) et une constante élevée du temps RC. L'angle de basculement doit être compris entre 1 et 5 pour pouvoir obtenir un temps de reponse approprié et pour optimiser l'aptitude à la vision et à l'observation du dispositif. Un bon alignement moléculaire des molécules de cristaux liquides est nécessaire pour obtenir l'uniformité de fonctionnement et un contraste élevé entre les états excité et désexicité. Etant donné qu'il est nécessaire de disposer d'une constante de temps RC élevée, la résistivité du matériau à cristal liquide doit être suffisamment élevée pour s'assurer que les dispositifs à cristaux liquides sont capables de stocker une charge pendant une période de temps de durée suffisante pour afficher l'image désirée. Dans des dispositifs à cristaux liquides à commande directe, par exemple ceux qui n'utilisent pas de dispositifs de commutation à l'état solide, la couche d'alignement doit commander uniquement l'angle de basculement ou d'inclinaison ainsi que l'alignement des molécules de cristal liquide. La constante de temps, ou résistivité, du matériau à cristal liquide ne doit pas être prise en considération étant donné que les dispositifs à cristaux liquides n'ont pas à stocker une charge pendant l'affichage des informations. Par conséquent, la couche d'alignement pour commander directement des dispositifs d'affichage est constituée fréquemment par un polyimide. Le polyimide assure un excellent alignement moléculaire et un angle d'inclinaison ou de basculement désirable compris entre 1,5 et 3 . Cependant, les propriétés électriques des dispositifs faits à l'aide d'un polyimide ne conviennent pas aux systèmes d'affichage à cristaux liquides et à matrices actives. La résistivité du cristal liquide se dégrade à 90 C. Initialement, la constante de temps d'un dispositif muni d'une couche d'alignement en polyimide est de 30 à 100 sec. Lors de l'exposition à des températures élevées, la constante de temps se dégrade de 10 à 30 sec. Une constante de temps ayant une telle durée n'est pas acceptable pour des dispositifs d'affichage à cristaux liquides et à matrices actives. Pour ces motifs, la nécessité se fait sentir de disposer d'un dispositif à cristal liquide pouvant &tre utilisé avec des dispositifs à cristaux liquides à matrices actives et qui présente un angle de basculement ou d'inclinaison acceptable, un bon alignement des molécules de cristal liquide et une constante de temps RC qui soit stable pendant de longues périodes de temps et lors d'exposition à des températures élevées. Cette invention répond à de tels objectifs. -3- En conséquence, cette invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif à cristal liquide qui consiste à placer un conducteur électrique transparent sur la surface d'un substrat et à déposer une couche d'alignement en polyimide sur ledit conducteur électrique et ladite surface de substrat, ce procédé étant caractérisé en ce que la couche d'alignement est soumise à une décharge luminescente en gaz inerte. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé dont la figure unique est une section droite simplifiée d'un mode de réalisation préféré de cette invention. Sur la figure, un dispositif à cristal liquide 10 comporte un matériau à cristal liquide 11 qui est disposé entre deux substrats isolants transparents 12 et 13. Une électrode transparente 14 est disposée sur la surface du substrat 13 qui est en regard du matériau à cristal liquide 11. On n'a pas représenté les dispositifs de commutation à état solide, tels que des transistors à couche mince (TET) ou des diodes métal-isolantmétal (MIM), qui sont nécessaires au fonctionnement d'un dispositif d'affichage à matrice active. Cependant, l'espace qui est nécessaire aux dispositifs de commutation à état solide est obtenu de façon typique en supprimant un petit coin de l'électrode 14 et en fabriquant le dispositif de commutation à état solide dans l'espace ainsi obtenu, en utilisant des techniques de fabrication à état solide bien connues de l'homme de l'art. Une électrode transparente 15 est prévue sur la surface du substrat 12 qui fait face au matériau à cristal liquide 11. Une couche d'alignement en polyimide 16, qui assure l'alignement moléculaire nécessaire et l'angle de basculement ou d'inclinaison approprié, est disposée sur l'électrode transparente 14. De même, la couche d'alignement en polyimide 17 qui assure également l'alignement moléculaire nécessaire et l'angle de basculement ou d'inclinaison approprié, est disposée sur l'électrode transparente 15 du substrat 12. Avant l'assemblage du dispositif 10, les surfaces 18 et 19 des couches d'alignement en polyimide 16 et 17, respectivement, ont été exposées à une décharge luminescence d'un gaz inerte, tel que l'argon ou l'azote, en utilisant des techniques classiques de décharge luminescente. On augmente ainsi de façon considérable la valeur de la constante de temps RC du dispositif et on améliore également la stabilité de la résistance lors de l'exposition aux températures élevées et avec le temps. Après exposition du polyimide à la décharge luminescente, le substrat a été poncé de façon classique de manière à aligner les -4 - molécules du polyimide. Les exemples suivants illustrent l'invention: EXEMPLE 1 Un substrat d'un dispositif à cristal liquide revêtu d'une couche de polyimide a été placé dans un système à décharge luminescente sur une plaque écartée de 2,54 cm environ de l'électrode. Le système a été mis sous vide jusqu'à une valeur de 105 torr et l'on a introduit 50 cm3 d'argon dans le système à une pression de l'ordre de 10 Pa. On a appliqué aux électrodes une puissance de 100 W à 13.56 MHz pendant une minute. EXEMPLE 2 Un dispositif à cristal liquide recouvert de polyimide a été traité comme dans l'exemple 1, sauf que le gaz utilisé était de l'azote. Des dispositifs réalisés selon les exemples 1 et 2 et un dispositif de contrô81e, réalisé à partir de polyimide non traité, ont été assemblés et l'on a mesuré les constantes de temps pour les dispositifs, d'une part tels que réalisés et d'autre part après exposition à 110 C pendant une demi- heure. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-après. REVETEMFNT INITIALEMENT APRES EXPOSITION Exemple 1 734 m sec 615 m sec Exemple 2 564 m sec 426 m sec Contrôle 50 m sec 20 m sec -5- REVEDICATIOS 1. Procédé de fabrication d'un dispositif à cristal liquide (10) qui consiste à placer un conducteur électrique transparent (14, 15) sur la surface d'un substrat (13, 12) et à déposer une couche d'alignement en polyimide (16, 17) sur ledit conducteur électrique et sur la surface dudit substrat, caractérisé en ce qu'on soumet la couche d'alignement (16, 17) à une décharge luminescente d'un gaz inerte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est de l'argon. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est de l'azote. 4. Dispositif à cristal liquide (10) comportant un matériau à cristal liquide (11) disposé entre une paire de susbstrats (13, 12), des électrodes électriques (14, 15) disposées sur les surfaces desdits substrats adjacents au matériau à cristal liquide et une couche d'alignement en polyimide (16, 17) sur lesdits électrodes et lesdites surfaces, caractérisé en ce que lesdites couches d'alignement (16, 17) ont été exposées à une décharge luminescente d'un gaz inerte. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est de l'argon. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est de l'azote.