Brevet FR2674662A1 — publié le 19921002

PROCEDE DE DEPOT DE CALES D'EPAISSEUR POUR CELLULE D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES DESCRIPTION La présente invention a pour objet un procédé de dépôt de ca Les d'épaisseur pour ce L Lu Le d'affichage à cristaux liquides. Les afficheurs à cristaux liquides sont constitués essentiellement d'une cellule comprenant deux p Laques de verre dont l'une supporte des conducteurs transparents et des pixels et l'autre une contre-éLectrode Ces deux plaques sont fixées à leur périphérie par un joint de co L Le Entre ces p Laques,15 de petites ca Les d'épaisseur sont disposées de façon à obtenir, après remplissage par un cristal liquide, l'épaisseur souhaitée de crista L (typiquement 5 à 10 m). Ces cales, appe Lées encore "espaceurs", sont habituellement des microfibres de verre (de longueur 10 à 100 ym) ou des microbi L Les dont le diamètre définit l'épaisseur du cristal Liquide. Se Lon une technique connue, on pu Lvérise Les ca Les sur L'une des plaques de la cellule Pour ce La, on introduit la p Laque à traiter dans une encein-25 te, Laque L Le est équipée d'une buse re Liée à un flacon hermétique contenant des espaceurs en suspension dans un so Lvant à bas point d'évaporation Ce flacon est mis sous pression de gaz sec Un jet de Liquide conte- nant des espaceurs est ainsi formé La buse atomise30 Le jet en fines gouttelettes Le solvant s'évapore et Les espaceurs se déposent partout dans L'enceinte, donc sur La p Laque En jouant sur les paramètres de pulvérisation (pression, durée) et sur la concentration en espaceurs dans La solution, on peut régler La densité35 d'espaceurs déposés sur La p Laque. Cette technique connue présente des inconvé- nients En effet, si l'agitation de La solution n'est pas assez efficace, ou si Le jet n'est pas suffisamment pu Lvérisé par La buse, on observe un dépôt d'agg Lomérats5 de bi Lles sur La plaque Or, un paquet de bi L Les se traduit par une tache blanche visible sur L'écran. Par ai L Leurs, cette technique conduit à une répartition aléatoire des billes sur toute La plaque, ce qui peut être préjudiciab Le pour un écran à matrice active En effet, un tel écran est constitué de pixels, de Lignes et de co Lonnes d'adressage fournissant une tension vidéo et de transistors de commande des pixe Ls, Les Lignes d'adressage constituant Les gri L Les de ces transistors Dès Lors, Les croisements entre Lignes15 et colonnes, ainsi que les transistors, sont des zones particulièrement fragiles car un court-circuit entre conducteurs se traduit par l'apparition d'une colonne noire permanente sur l'écran Par ailleurs, un transis- tor qui ne fonctionne pas rend le pixel toujours blanc.20 Or, certains espaceurs peuvent provoquer ce type de défauts lorsqu'ils ont été déposés sur un croisement ligne-colonne ou sur un transistor On a observé, avec des fibres de verre comme ca Les d'épaisseur, que l'as- semblage de la contre- éLectrode pouvait provoquer des25 courts-circuits par entraînement de L'aluminium de grille vers l'oxyde d'étain-indium de la co Lonne. IL a été proposé de résoudre ce problème par une modification de la structure des plaques Comme il est décrit dans le document FR-A-2 605 438, l'une au moins des plaques présente des zones en creux, qui, lorsque l'écran est monté, recouvrent au moins en partie Les Lignes et Les colonnes d'adressage L'écartement entre p Laques, dans ces zones en creux, est ainsi supé- rieur à L'écartement entre plaques hors de ces zones. Les deux plaques sont en appui sur les seu Les bi L Les situées hors des zones en creux et ces bi L Les assurent L'écartement des plaques Les bi L Les situées dans Les zones en creux reposent sur une seu Le des p Laques et ne sont soumises à aucune contrainte de la part de L'autre plaque. Bien que donnant satisfaction à certains égards, cette so Lution présente l'inconvénient de néces- siter une modification de La structure des plaques. La présente invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient A cette fin, elle propo- se un procédé très simple ne nécessitant aucune modifi- cation des plaques Selon le procédé de l'invention, Les espaceurs ne se déposent pas sur les croisements lignes-colonnes ni sur les transistors de commande mais essentiellement sur Les pixels (et éventuellement sur les colonnes). Ce but est atteint en effectuant une pulvéri- sation électrostatique qui permet d'obtenir des cales chargées électriquement avec une certaine polarité (par exemple positive) et en commandant la matrice active de telle sorte que les pixels soient portés à un potentiel de polarité opposée (par exemple néga- tive) Les cales vont alors se déposer préférentiel- lement sur les pixels Si, de plus, les lignes sont portées à un potentiel de même polarité que la polarité de la pulvérisation, les cales seront repoussées par ces lignes et ne s'y déposeront pas, et elles éviteront ainsi Les croisements lignes-colonnes et les transis- tors. les caractéristiques et D e toute f a ç o N, avantages de l'invention apparaîtront mieux à La lumière de la description qui va suivre Cette description porte sur des exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nul Lement Limitatif et e L Le se réfère 5 à des dessins annexés sur Lesquels: La figure 1 montre schématiquement un pixel, son transistor d'adressage ainsi que la ligne et la colonne associées, la figure 2 montre une machine de pu Lvérisa- tion électrostatique pour la mise en oeuvre de L'invention. On voit sur la figure 1 une plaque transpa- rente 10, par exemple en verre, supportant une matrice active dont seul un éLément est représenté Cet éLément comprend une ligne d'adressage Li, une colonne d'adres- sage Cj et un pixel Pij Un doub Le transistor d'adres- sage est formé par un pro Longement 12 de la colonne, par un appendice 14 du pixel, par La colonne Cj et20 La ligne Li, cette dernière servant de grille tandis que la co Lonne et son prolongement servent de drain et L'appendice du pixel de source Le détai L des couches utilisées n'est pas représenté, mais on sait que les couches conductrices sont en général en ITO (oxyde25 d'étain et d'indium), que les couches d'isolant sont en silice ou en nitrure de silicium, et que le semi- conducteur peut être en a Si:H. Pour avoir un potentiel négatif sur Les pixe Ls (si la pulvérisation utilise une haute tension posi- tive), il suffit de débloquer les transistors d'adres- sage en appliquant une tension positive d'environ 10 volts sur Les Lignes Ensuite, on po Larise négativement (à -10 volts par exemple) Les colonnes Comme Les transistors sont passants, Le potentiel des colonnes est transféré vers Les pixels On trouve alors un poten- tiel positif sur les lignes et un potentiel négatif sur les colonnes et les pixels. Les billes B chargées positivement et venant d'une buse de pulvérisation 20 sont attirées par les pixels et les colonnes chargées négativement et sont repoussées par les lignes chargées positivement Aucune bille ne se dépose donc sur les croisements lignes-colonnes ou sur les transistors. La figure 2 montre une machine de pu Lvéri- sation électrostatique permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Cette machine comprend: un générateur haute tension 30 par décharge CORONA, associé à une console haute tension 31 pour la commande et la mesure de la tension, un injecteur 32, une turbine 33 tournant à grande vitesse ( 70 OO Ot/min), un atomiseur 34, des récipients 36 contenant un mélange de solvant et de cales d'épaisseur, des récipients 38 de solvant pur, deux pneumovannes 40, deux pompes 42, et enfin des conduits 44 d'alimentation de la buse 34. Face à la buse se trouve un plateau 50 sur lequel se déplace les plaques 52 à traiter La distance buse-plateau est réglable. Cette machine peut être une adaptation de machines du commerce, comme La machine modèLe 521 ou ME 350 de la Société suisse KEMILING, ou comme la machine modèle 1360 de La Société suisse CIPOSA MICROTEC. Pour être correctement chargées électrostati- quement, les cales doivent être très isolantes C'est le cas avec les microfibres de silice ou avec les micro- billes de divinylbenzène commercialisées sous le nom de Micropearl SP par la Société japonaise SEKISUI CHEMI- CAL CO, (résistivité supérieure à 10145 cm). La solution de pulvérisation de billes peut être composée de 0,1 % de billes méLangées à du trichlo- ro 112-trif Luoro-122 éthanol (proportions en poids) avec agitation par ultrasons.5 De préférence, on établit dans l'enceinte de pulvérisation une atmosphère de faible hygrométrie, afin d'assurer un bon maintien des charges de surface sur les billes ou fibres pendant la pulvérisation, c'est-à-dire pendant une vingtaine de secondes.10 Le fait de charger les espaceurs au même potentiel entraîne que ceux-ci se repoussent mutuellement En conséquence, l'atomisation du jet de solvant contenant les espaceurs est plus efficace: il ne peut plus y avoir d'agglomérats d'espaceurs sur15 la plaque. REVENDICATIONS 1 Procédé de dépôt de cales d'épaisseur sur une p Laque de cel Lu Le d'affichage à cristaux Liqui- des, cette p Laque contenant des lignes (Li) et des co Lonnes (Cj) d'adressage et des pixels (Pij), ce procé- dé consistant à pulvériser à proximité de la plaque une suspension contenant Lesdites cales, et étant carac- térisé par Le fait qu'on effectue une pulvérisation10 électrostatique sous haute tension ayant une certaine po Larité et en ce qu'on met sous tension les Lignes (Li) et les colonnes (Cj) d'adressage pendant l'opéra- tion de pulvérisation pour porter les pixels (Pij) à un potentiel de polarité opposée à La polarité de la haute tension de pulvérisation. 2 Procédé se Lon la revendication 1, caracté- risé par Le fait qu'on utilise comme cales des micro- fibres.20 3 Procédé selon La revendication 2, caracté- risé par Le fait que ces microfibres sont en silice. 4 Procédé se Lon La revendication 1, caracté- risé par le fait qu'on utilise comme cales des micro- bi L Les. Procédé selon La revendication 4, caracté- risé par le fait que ces microbilles sont en diviny L- benzène.