Brevet FR2856505A1 — publié le 20041224

DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES La présente invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides 5 (LCD), et plus particulièrement, un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) à mode de commutation dans le plan (IPS) et son procédé de fabrication. Les demandes pour divers dispositifs d'affichage se sont accrues au fur et à mesure du développement de la société de l'information. Par conséquent, de nombreux efforts ont été effectués pour rechercher et développer divers types de 10 dispositifs d'affichage à écran plat, tels que l'afficheur à cristaux liquides (LCD), l'écran au plasma (PDP), l'écran électroluminescent (ELD), et l'écran fluorescent sous vide (VFD). Certains types de dispositifs d'écrans plats sont déjà utilisés comme écrans d'affichage dans diverses applications différentes. Parmi les divers dispositifs d'écrans plats, les dispositifs d'affichage à cristaux liquides (LCD) sont les plus 15 utilisés à cause des caractéristiques avantageuses du profil fin, du poids réduit, et d'une consommation électrique réduite. Les dispositifs LCD ont été introduits comme produit de substitution des tubes à rayons cathodiques (CRT) dans de nombreuses applications. De plus, des dispositifs LCD de type mobile, tels qu'un écran pour un ordinateur portable, ont été développés. En outre, les dispositifs LCD 20 peuvent être utilisés comme écrans d'ordinateur, de télévision ou d'autres types d'équipements qui affichent de la vidéo. Divers développements techniques et recherches dans la technologie LCD sont en cours. Cependant, la qualité de l'image est toujours, à certains égards, désavantageuse en comparaison avec d'autres caractéristiques et avantages du 25 dispositif LCD. Afin d'utiliser les dispositifs LCD dans divers domaines comme un affichage général, la clé du développement de dispositifs LCD dépend du fait que les dispositifs LCD puissent montrer une image de haute qualité, comme les écrans de grande taille à haute résolution et à haute luminance, tout en conservant un poids réduit, un profil fin, et une consommation d'énergie réduite. En général, un dispositif LCD comprend un panneau LCD pour afficher une image, et une partie de commande pour appliquer un signal de commande au panneau LCD. Le panneau LCD comprend un premier et un second substrats de verre collés l'un à l'autre avec un espace prédéterminé entre eux. Une couche de cristaux liquides est injectée dans l'espace entre le premier et le second substrats de 35 verre. Le premier substrat de verre (substrat de réseau de transistors en couche mince) comprend une pluralité de lignes de grille et de données, une pluralité d'électrodes de pixel, et une pluralité de transistors en couche mince. La pluralité de lignes de grille R.\Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 1/21 sont formées sur le premier substrat de verre à des intervalles fixes, et la pluralité de lignes de données sont formées perpendiculaires à la pluralité de lignes de grille à des intervalles fixes. La pluralité d'électrodes de pixel, disposées dans une configuration en matrice, sont respectivement formées dans des zones de pixel 5 définies par la pluralité de lignes de grille et de données qui se croisent. La pluralité de transistors en couche mince sont commutés selon les signaux des lignes de grille pour transmettre les signaux des lignes de données aux électrodes de pixel respectives. Le second substrat de verre (substrat de filtres de couleur) comprend une 10 couche de matrice noire qui exclut la lumière des zones autres que les zones de pixel du premier substrat. Le second substrat de verre comprend également une couche de filtre de couleur RVB pour afficher diverses couleurs. En outre, une électrode commune peut être positionnée sur le second substrat de verre. Cependant, dans le cas d'un dispositif LCD à mode de commutation dans le plan, l'électrode commune 15 est formée sur le premier substrat de verre. L'espace entre le premier substrat de verre et le second substrat de verre est maintenu par des entretoises quand le premier et le second substrats de verre sont collés l'un à l'autre par un joint qui comprend une entrée d'injection de cristaux liquides. La couche de cristaux liquides est formée en utilisant une méthode 20 d'injection de cristaux liquides, dans laquelle l'entrée d'injection de cristaux liquides est trempée dans un conteneur qui contient des cristaux liquides pendant qu'un vide est maintenu dans l'espace entre le premier et le second substrats de verre. C'est à dire que les cristaux liquides sont injectés entre le premier et le second substrats de verre par une action osmotique. Par la suite, l'entrée d'injection de cristaux liquides 25 est fermée par un joint. Un dispositif LCD est commandé selon l'anisotropie optique et la polarisabilité des cristaux liquides. Les molécules de cristaux liquides peuvent appliquer des caractéristiques directionnelles à la lumière parce que les molécules de cristaux liquides sont de forme allongée et fine. Les caractéristiques directionnelles des 30 molécules de cristaux liquides peuvent être contrôlées en induisant un champ électrique dans les cristaux liquides dans la direction d'un alignement des molécules de cristaux liquides. C'est à dire que si la direction d'alignement des molécules de cristaux liquides est contrôlé par le champ électrique induit, le sens de la lumière polarisée peut être modifié par l'anisotropie optique des cristaux liquides pour 35 afficher ainsi une image. Les cristaux liquides sont classifiés en cristaux liquides de type positif (+) avec une anisotropie diélectrique positive et en cristaux liquides de type négatif (-) avec une anisotropie diélectrique négative, en fonction des caractéristiques électriques des R \Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 2/21 cristaux liquides. Dans les cristaux liquides de type positif (+), un axe longitudinal (majeur) d'une molécule de cristaux liquides positifs (+) est parallèle au champ électrique appliqué aux cristaux liquides. Alors que dans les cristaux liquides de type négatif (-), un axe longitudinal (majeur) d'une molécule de cristaux liquides négatifs (-) est perpendiculaire au champ électrique appliqué aux cristaux liquides. La Figure 1 est une vue en perspective éclatée qui illustre un dispositif LCD à mode nématique en hélice (TN). Ainsi que cela est décrit sur la Figure 1, le dispositif LCD à mode TN comprend un substrat inférieur 1 et un substrat supérieur 2 collés l'un à l'autre avec un espace entre eux, et une couche de cristaux liquides 3 dans 10 l'espace entre les substrats 1 et 2 inférieur et supérieur. Le substrat inférieur 1 comprend une pluralité de lignes de grille 4, une pluralité de lignes de données 5, une pluralité d'électrodes de pixel 6, et une pluralité de transistors en couche mince T. La pluralité de lignes de grille 4 sont formées sur le substrat inférieur 1 dans une direction à des intervalles fixes et la pluralité de lignes 15 de données 5 sont formées perpendiculairement à la pluralité de lignes de grille 4 à des intervalles fixes pour définir ainsi une pluralité de zones de pixel P. Une pluralité d'électrodes de pixel 6 sont respectivement formées dans les zones de pixel P définies par la pluralité de lignes de grille et de données 4 et 5 qui se croisent. Une pluralité de transistors en couche mince T sont respectivement formés aux 20 intersections des lignes de grille et de grille 4 et 5. Ensuite, le substrat supérieur 2 comprend une couche de matrice noire 7 qui exclut la lumière des zones autres que les zones de pixel P, des couches de filtres de couleur RVB 8 pour afficher diverses couleurs, et une électrode commune 9. Chacun des transistors en couche mince T comprend une électrode de grille, 25 une couche d'isolation de grille (non présentée), une couche active, une électrode de source, et une électrode de drain. L'électrode de grille est en saillie à partir de la ligne de grille 4. La couche d'isolation de grille (non représentée) est formée au-dessus de la surface complète du substrat inférieur. La couche active est formée sur la couche d'isolation de grille au-dessus de l'électrode de grille. L'électrode de source est en 30 saillie à partir de la ligne de données 5, et l'électrode de drain est formée à l'opposé de l'électrode de source. L'électrode de pixel 6 susmentionnée est formée de métal conducteur transparent ayant une transmittance élevée, tel que l'oxyde d'étain-indium (ITO). Dans le dispositif LCD susmentionné, les molécules de cristaux liquides de la 35 couche de cristaux liquides 3 sur l'électrode de pixel 6 sont alignées à cause du signal appliqué à travers le transistor en couche mince T. La transmittance de la lumière est contrôlée sen fonction de l'alignement des cristaux liquides pour afficher ainsi une image. Les molécules de cristaux liquides sont excitées par un champ électrique R'\Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 3/21 perpendiculaire aux substrats inférieur et supérieur en utilisant l'électrode commune 9 du substrat supérieur 2. Cette méthode offre une transmittance élevée et un rapport d'ouverture élevé. De même, il est possible d'empêcher les cellules de cristaux liquides d'être endommagées par l'électricité statique étant donné que l'électrode 5 commune 9 du substrat supérieur 2 sert de masse. Cependant, en excitant des molécules de cristaux liquides avec un champ électrique qui est perpendiculaire aux substrats inférieur et supérieur, il est difficile d'obtenir un angle de visualisation étendu. De façon à surmonter le problème de l'angle de visualisation étroit d'un 10 dispositif LCD à mode nématique en hélice (TN), un dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) a été proposé. Ci-dessous, un dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique est décrit en référence à la Figure 2, la Figure 3A, la Figure 3B, la Figure 4A, la Figure 4B, la Figure 5 et la Figure 6. La Figure 2 est une vue en coupe qui illustre schématiquement le dispositif LCD à mode de commutation 15 dans le plan de l'état de la technique. Dans le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique, ainsi que cela est décrit sur la Figure 2, une électrode commune 13 et une électrode de pixel 12 sont formées sur le même plan d'un substrat inférieur 10. Ensuite, le substrat inférieur 10 est collé à un substrat supérieur 20 avec un espace entre les deux. Des cristaux liquides 14 sont positionnés entre les substrats inférieur 20 et supérieur 10 et 20. Les cristaux liquides 14 sont excités par un champ électrique entre l'électrode commune 13 et l'électrode de pixel 12 sur le substrat inférieur 10. Les Figures 3A et 3B illustrent respectivement le sens de l'alignement des cristaux liquides quand une tension est coupée et activée dans le dispositif LCD à mode de commutation dans le plan de l'état de la technique. La Figure 3A illustre le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique quand la tension est coupée, sans qu'un champ électrique ne soit appliqué parallèlement aux substrats inférieur et supérieur entre l'électrode commune 13 et l'électrode de pixel 12. Par conséquent, il n'y a pas de changement de l'alignement des cristaux liquides 14. Par exemple, les molécules de cristaux liquides sont au 30 repos tournées à 450 de l'électrode de pixel 12 et de l'électrode commune 13 dans une direction horizontale. La Figure 3B illustre le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique quand la tension est activée, avec un champ électrique appliqué parallèlement aux substrats inférieur et supérieur entre l'électrode commune 13 et l'électrode de pixel 35 12. Par conséquent, l'alignement des cristaux liquides 14 est modifié. De façon plus détaillée, l'alignement des cristaux liquides 14 est tourné de 45 en comparaison avec l'alignement des cristaux liquides quand la tension est coupée. Dans cet état, la R:\Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 4/21 direction horizontale des électrode commune et électrode de pixel 13 et 12 est identique à la direction tournée des cristaux liquides. Ainsi que cela est mentionné ci-dessus, le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique comprend l'électrode commune 13 et l'électrode de pixel 12 sur le 5 même plan. Le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique offre la caractéristique avantageuse d'un angle de visualisation large. Par exemple, en face d'un dispositif LCD à mode IPS, un spectateur peut avoir un angle de visualisation de 700 dans tous les sens (c'est à dire vers le bas, le haut, la gauche et la droite). En outre, le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique comprend des étapes 10 processus de fabrication simplifiées, et un décalage de couleurs réduit. Cependant, le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique souffre de problème de transmittance de lumière réduite et de rapport d'ouverture faible étant donné que l'électrode commune 13 et l'électrode de pixel 12 sont formées sur le même substrat. De plus, le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique souffre également des 15 problèmes de tensions d'excitation élevées pour améliorer les durées de réponse, et le besoin de maintenir un espace de cellule uniforme à cause de la faible marge de désalignement de l'espacement des cellules. C'est à dire que le dispositif LCD à mode IPS offre les avantages et les inconvénients susmentionnés par rapport au dispositif LCD à mode nématique en hélice (TN), moyennant quoi un utilisateur peut 20 sélectionner le mode du dispositif LCD en fonction des objectifs. Les Figures 4A et 4B sont des vues en perspective qui illustrent le fonctionnement du dispositif LCD à mode IPS respectivement dans les états éteint et allumé. La Figure 4A est un état dans lequel aucune tension n'est fournie à l'électrode de pixel 12 ou à l'électrode commune 13 de telle sorte que le sens d'alignement 16 25 des molécules de cristaux liquides soit identique au sens d'alignement d'une couche d'alignement initial (non représentée). Ensuite, ainsi que cela est décrit sur la Figure 4B, quand la tension est appliquée à l'électrode de pixel 12 et à l'électrode commune 13, le sens d'alignement 16 des molécules de cristaux liquides correspond à la direction d'application du champ électrique 17. La Figure 5 est une vue en plan qui illustre un pixel unitaire du dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique. La Figure 6 est une vue en coupe selon les lignes I-I' et II-II' de la Figure 5. Ainsi que cela est décrit sur la Figure 5 et sur la Figure 6, le dispositif LCD à mode IPS de l'état de la technique comprend un substrat inférieur 60 transparent qui comprend une pluralité de lignes de grille 61 et de lignes 35 de données 64 qui se croisent pour définir des zones de pixel, et une pluralité de transistors en couche mince T respectivement formés aux croisements de la pluralité de lignes de grille 61 et de lignes de données 64. Chacun des transistors de film mince T comprend une électrode de grille 61a en saillie à partir de la ligne de grille R:\Brevets\22600\22614.doc - 17juin 2004 - 5/21 61, une couche d'isolation d'entrée 62 au-dessus de la totalité de la surface du substrat inférieur 60 y compris sur l'électrode de grille 61a, une couche active sur la souche d'isolation d'entrée 62 au-dessus de l'électrode de grille 61a, une électrode source 64a en saillie à partir de la ligne de données 64, et une électrode de drain 5 placée à un intervalle prédéterminé de l'électrode de source 64a. Une ligne commune 61b est formée dans la même couche que la ligne de grille 61. Plus particulièrement, la ligne commune 61b est formée en parallèle avec la ligne de grille 61 dans la zone de pixel. Une couche de passivation 65 est formée sur l'ensemble de la surface du 10 substrat inférieur 60 y compris sur la ligne de données 64, et un trou de contact 66 est formé pour exposer l'électrode de drain 64b. La couche de passivation 65 est formée de nitrure de silicium. Ensuite, une électrode commune 67 et une électrode de pixel 68 sont alternativement formées sur la couche de passivation 65 de la zone de pixel en parallèle. L'électrode commune 67 est reliée à la ligne commune 61b à travers le 15 trou de contact 69, et la pluralité d'électrodes communes 67 sont formées en parallèle à la ligne de données 64 dans une zone de pixel. L'électrode de pixel 68 est reliée à l'électrode de drain 64b du transistor en couche mince à travers le trou de contact 66. L'électrode commune 67 et l'électrode de pixel 68 sont formées de couches conductrices transparentes. Bien que cela ne soit pas présenté, un substrat supérieur est formé face au substrat inférieur. Le substrat supérieur comprend des couches de filtre de couleur correspondant aux zones de pixel du substrat inférieur et une couche de matrice noire pour empêcher la fuite de lumière sur les parties autres que les zones de pixel. La couche de matrice noire est formée en face des parties qui comprennent la ligne de 25 grille 61, la ligne de données 64, l'électrode commune 67 adjacente à la ligne de données 64, et le transistor en couche mince. Les molécules de cristaux liquides placées entre l'électrode commune 67 et l'électrode de pixel 68 sont alignées dans la même direction que celle d'un champ électrique parallèle aux substrats entre l'électrode commune 67 et l'électrode de pixel 68, formant ainsi un domaine unique. 30 Ainsi que cela est mentionné ci-dessus, l'électrode commune 67 et l'électrode de pixel 68 sont formées de couches conductrices transparentes. La luminance est améliorée en utilisant les couches conductrices transparentes. Cependant, quand la couche de matrice noire est formée sur la ligne de données 64 et les parties adjacentes, il est nécessaire de prévoir une marge pour coller le substrat inférieur et 35 supérieur, ce qui complique les étapes du procédé de fabrication. En outre, selon la résolution, une marge de collage peut entraîner une réduction de la luminance à la périphérie de la ligne de données 64. En d'autres termes, la couche de matrice noire est formée en face de la partie s'étendant entre les électrodes communes 67 R \Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 6/21 adjacentes à la ligne de données 64 ainsi qu'à la ligne de données 94, entraînant ainsi une réduction du rapport d'ouverture et de la luminance par la marge de collage. De plus, la couche de passivation est formée de nitrure de silicium avec une épaisseur d'environ 0,3 gim. Une telle épaisseur de nitrure de silicium peut entraîner 5 une diaphonie entre la ligne de données et l'électrode commune, et une détérioration de la qualité de l'image par une capacité parasite peut également survenir. Par conséquent, de façon à empêcher le problème de diaphonie et les problèmes de capacité parasite, une couche d'isolation organique avec une constante diélectrique faible est formée sur la totalité de la surface du substrat inférieur au lieu d'une couche 10 de passivation de nitrure de silicium. Cependant, une telle couche d'isolation organique peut poser un problème d'efficacité réduite de transmission de la lumière à cause de l'épaisseur de la couche d'isolation organique. C'est à dire qu'alors que la couche de nitrure de silicium est formée avec une épaisseur d'environ 0,3 gm, la couche d'isolation organique est formée avec une épaisseur d'environ 3 g.m, de telle 15 sorte que l'efficacité de transmission de la lumière de la zone de pixel est réduite à environ 92 % avec une réduction de l'efficacité de la transmission de la lumière d'environ 8 %. Par conséquent, la présente invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) à mode de commutation dans le plan (IPS) et un procédé de 20 fabrication dudit dispositif qui résout substantiellement un ou plusieurs problèmes dus aux limitations et désavantages de l'état de la technique. Un objet de la présente invention est d'offrir un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) à mode de commutation dans le plan (IPS) et un procédé de fabrication dudit dispositif, pour empêcher la réduction du rapport d'ouverture et de 25 la luminance provoquée par une marge de collage des substrats inférieur et supérieur. D'autres avantages, objets, et caractéristiques de l'invention sont présentés dans la description qui suit et apparaîtront à l'homme du métier à l'examen de ce qui suit ou peuvent être appris grâce à la pratique de l'invention. Les objectifs et d'autres avantages de l'invention peuvent être réalisés et obtenus par la structure particulière 30 ment exposée dans la description et dans ses revendications ainsi que dans les dessins. Pour offrir ces objets et d'autres avantages et conformément à l'objet de l'invention, réalisée et largement décrite ici, un dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan comprend une pluralité de lignes de grille et de lignes de données sur un substrat, les lignes de grille et les lignes de données se croisant pour définir une zone de pixel; un transistor en couche mince à une intersection des pluralités de lignes de grille et de lignes de données; R \Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 7/21 une couche d'isolation organique au-dessus du substrat, y compris au-dessus du transistor en couches minces, et ayant un changement de hauteur dans la zone de pixel; des électrodes communes sur la couche d'isolation organique au-dessus des lignes de données; et des électrodes de pixel positionnées entre les électrodes communes. Le dispositif peut encore présenter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la couche d'isolation organique comprend une première couche qui recouvre 10 les lignes de données et le transistor en couche mince; et une seconde couche d'isolation organique sur la totalité de la surface du substrat inférieur, y compris sur la première couche d'isolation organique. - les première et seconde couches d'isolation organiques sont formées en un matériau qui présente une constante diélectrique dans une plage d'environ 3 à 4. - la couche d'isolation organique comprend un trou de contact qui découvre une partie de l'électrode de drain du transistor en couche mince. - l'électrode de pixel est reliée à l'électrode de drain au travers du trou de contact. - les électrodes communes sont plus larges que les lignes de données - les électrodes communes de la zone de pixel sont formées parallèlement aux lignes de données. - une ligne commune sur la même couche que la ligne de grille et parallèle à la ligne de grille. - la ligne commune et les électrodes communes sont reliées dans la zone de 25 pixel. - l'électrode de pixel est formée le long du changement de hauteur de la couche d'isolation organique. - l'électrode commune et l'électrode de pixel sont formées d'oxyde d'étainindium (ITO), d'oxyde d'étain (TO), d'oxyde de zinc-indium (IZO), ou d'oxyde zinc30 étain-indium (ITZO). Dans un autre aspect, un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan comprend les étapes de - formation d'une pluralité de lignes de grille dans une direction sur un substrat; - formation d'une couche d'isolation de grille sur le substrat y compris sur les lignes 35 de grille; formation d'une pluralité de lignes de données sur la couche d'isolation de grille, perpendiculairement aux lignes de grille, définissant une pluralité de zones de pixel, R:\Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 8/21 et simultanément, formation d'électrodes de source et de drain pour un transistor en couche mince; - formation d'une couche d'isolation organique au-dessus du substrat, y- compris audessus du transistor en couche mince, avec un changement de hauteur dans la zone de pixel; formation d'électrodes communes sur la couche d'isolation organique audessus des lignes de données dans la zone de pixel; et - formation d'électrodes de pixel entre les électrodes communes. On peut encore prévoir une ou plusieurs des variations suivantes: formation d'une ligne commune sur le substrat, parallèlement à la ligne de grille, lors de la formation de la ligne de grille. - formation d'une première couche d'isolation organique au-dessus de la totalité de la surface du substrat; - attaque sélective de la première couche d'isolation organique, en conservant la 15 première couche d'isolation organique sur la ligne de données et le transistor en couche mince; et - formation d'une seconde couche d'isolation organique sur la totalité de la surface du substrat, y compris sur la première couche d'isolation organique. - formation d'un premier trou de contact dans la première et la seconde couches 20 d'isolation organiques pour mettre en contact l'électrode de pixel et l'électrode de drain; et - formation d'un second trou de contact dans la couche d'isolation de grille et dans la seconde couche d'isolation organique pour mettre en contact les électrodes communes avec la ligne commune. - formation d'un trou de contact dans la couche d'isolation organique, le trou de contact découvrant une partie de l'électrode de drain. - formation des électrodes communes au-dessus des lignes de données, les électrodes communes sont plus larges que les lignes de données et les électrodes communes de la zone de pixel sont formées parallèlement aux lignes de données. - les électrodes communes et les électrodes de pixel sont formées d'une couche conductrice transparente comprenant l'oxyde d'étain-indium, l'oxyde d'étain, l'oxyde de zinc-indium, ou l'oxyde de zinc-étain-indium. Il faut comprendre que la description générale qui précède et la description détaillée qui suit de la présente invention sont données à titre d'exemple et 35 d'explication et sont entendues comme offrant une explication supplémentaire de l'invention revendiquée. Les dessins joints, qui sont inclus pour offrir une compréhension supplémentaire de l'invention et sont intégrés dans cette demande et en font partie, R:\Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 9/21 illustrent le(s) mode(s) de réalisation de l'invention, et ils servent avec la description à expliquer le principe de l'invention. La Figure 1 est une vue en perspective éclatée qui illustre un dispositif LCD à mode nématique en hélice (TN); la Figure 2 est une vue en coupe qui illustre schématiquement un champ électrique et une direction d'alignement des cristaux liquides dans un dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS); les Figures 3A et 3B illustrent respectivement la direction d'alignement des cristaux liquides quand une tension est coupée et allumée dans le dispositif LCD à 10 mode de commutation dans le plan; les Figures 4A et 4B sont des vues en perspective qui illustrent le fonctionnement du dispositif LCD à mode IPS dans les états respectifs éteint et allumé; la Figure 5 est une vue en plan qui illustre un pixel unitaire d'un dispositif LCD 15 à mode de commutation dans le plan (IPS); la Figure 6 est une vue en coupe le long des lignes I-r' et II-II' de la Figure 5 la Figure 7 est une vue en plan qui illustre un pixel unitaire d'un dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) selon un mode de réalisation de l'invention; la Figure 8 est une vue en coupe le long des lignes III-III' et IV-IV' de la Figure 7, et un graphe à barres qui illustre la transmittance de la lumière dans les zones de transmission de lumière; les Figures 9A à 9D sont des vues en coupe qui illustrent les étapes du procédé de fabrication d'un dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) selon 25 un mode de réalisation de l'invention. Il est maintenant fait référence en détail aux modes de réalisationpréférés de l'invention, dont des exemples sont illustrés dans les dessins joints. Chaque fois que cela est possible, les mêmes numéros de référence sont utilisés dans l'ensemble des dessins pour faire référence aux pièces identiques ou analogues. Ci-dessous, un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) à mode de commutation dans le plan (IPS) selon l'invention et un procédé de fabrication de celui-ci sont décrits en référence aux dessins joints. La Figure 7 est une vue en plan qui illustre un pixel unitaire d'un dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) selon un mode de réalisation de 35 l'invention. La Figure 8 est une vue en coupe le long des lignes III-III' et IV-IV' de la Figure 7. Le dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) selon les modes de réalisation de l'invention comprend des substrats inférieur et supérieur transparents. Le substrat inférieur transparent (substrat à transistor en couche mince) R'\Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 10/21 comprend une ligne de grille, une ligne de données, un transistor en couche mince, une ligne commune, une électrode commune et une électrode de pixel. Le substrat supérieur transparent (substrat de filtre de couleur) comprend des couches de filtre de couleur RVB et une couche de matrice noire. Ainsi que cela est décrit sur la Figure 7 et la Figure 8, une pluralité de lignes de grille 91 et de lignes communes 91b sont formées en parallèle sur le substrat inférieur transparent 90. Ensuite, une couche d'isolation de grille 92 est formée audessus de l'ensemble de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur les lignes de grille 91 et les lignes communes 91b. Les lignes de données 94 sont formées sur la 10 couche d'isolation de grille 92 perpendiculairement aux lignes de grille 91 pour définir une pluralité de zones de pixel. Une pluralité de transistors en couche mince (TFT) sont respectivement formés à des intersections de la pluralité de lignes de grille 91 et de lignes de données 94. Chacun des transistors en couche mince TFT comprend une électrode de grille 91a qui fait partie de la ligne de grille 91, une 15 couche d'isolation de grille 92 sur la totalité de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur la ligne de grille 91, une couche active 93 sur la couche d'isolation de grille 92 au-dessus de l'électrode de grille 91a, une électrode de source 94a en saillie à partir de la ligne de données 94 chevauchant un côté de la couche active 93, et une électrode de drain 94b chevauchant l'autre côté de la couche active 93 à un intervalle 20 prédéterminé de l'électrode de source 94a. Bien que cela ne soit pas représenté, l'électrode de grille du transistor en couche mince TFT peut être saillante à partir d'une partie de la ligne de grille. Une première couche d'isolation organique 95 est formée audessus de parties du substrat inférieur 90 comprenant les transistors en couche mince TFT et les lignes de données 25 94 à l'exception des zones de pixel. La première couche d'isolation organique 95 est fonnrmée d'une matière qui a une constante diélectrique faible dans une plage d'environ 3 à 4. Une second couche d'isolation organique 97 est alors formée sur la totalité de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur la première couche d'isolation organique 95. La seconde couche d'isolation organique 97 est formée d'une matière 30 avec une constante diélectrique faible dans une plage d'environ 3 à 4. La première couche d'isolation organique 95 n'est pas formée dans les zones de pixel de telle sorte que l'épaisseur totale de la couche d'isolation organique dans chaque zone de pixel est inférieure à l'épaisseur dans les zones restantes, pour compenser le problème de la réduction de l'efficacité de transmission de la lumière dans la zone de pixel. En 35 d'autres termes, la première couche d'isolation organique 95 et la seconde couche d'isolation organique 97 sont formées dans les zones ("A" et "D") adjacentes aux lignes de données 94 pour empêcher les problèmes de diaphonie et de retard de signal de données. Cependant, dans certaines zones de transmission de lumière ("B" R:\Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 11/21 et "C") de la zone de pixel, seule la seconde couche d'isolation organique 97 est formée de façon à assurer l'efficacité de transmission de la lumière. Par conséquent, il est possible d'améliorer globalement l'efficacité de transmission de la lumière dans les zones de pixel tout en utilisant la passivation organique pour empêcher les problèmes de diaphonie et de retard de signal de données. Ensuite, un premier trou de contact 96 est formé dans la première couche d'isolation organique 95 et dans la seconde couche d'isolation organique 97 au-dessus de l'électrode de drain 94b de telle sorte que l'électrode de drain peut être raccordée à l'électrode de pixel. De même, un second trou de contact 100 est formé dans la 10 première couche d'isolation organique 95 et dans la seconde couche d'isolation organique 97 au-dessus de la ligne commune 91lb. Les électrodes communes 98 sont formées sur la seconde couche d'isolation organique 97 de la zone de pixel au-dessus de lignes de données 94 de telle sorte que les électrodes communes 98 sont raccordées à la ligne commune 91b au travers du second trou de contact 100. Les 15 électrodes de pixel 99 sont formées sur la seconde couche d'isolation organique 97 de la zone de pixel entre les électrodes communes 98. Les électrodes de pixel 99 sont raccordées à l'électrode de drain 94b au travers du premier trou de contact 96. Lors de la formation des électrodes communes 98 au-dessus des lignes de données 94, les électrodes communes 98 sont formées pour être plus larges que les 20 lignes de données 94. Les électrodes communes 98 de la zone de pixel sont parallèles aux lignes de données 94. Dans les dessins susmentionnés, une électrode commune 98 est formée entre deux autres électrodes communes 98 dans une zone de pixel. Cependant, il est possible de former deux électrodes communes entre deux autres électrodes communes 98 dans une zone de pixel. Les électrodes de pixel 99 sont 25 formées entre les électrodes communes 98 à des intervalles fixes. Les électrodes de pixel 99 et les électrodes communes 98 sont formées sur la même couche, telle que la seconde couche d'isolation organique 97. Les électrodes de pixel 99 adjacentes aux lignes de données 94 sont formées le long d'un changement de hauteur ou marche dans la seconde couche d'isolation organique 97. Dans le cas o un problème de 30 désalignement survient le long du bord de la différence de hauteur de la seconde couche d'isolation organique 97 au cours de l'étape de frottement, la qualité de l'image peut être détériorée par un défaut ultérieur d'alignement des cristaux liquides. A ce titre, les électrodes de pixel 99 sont formées sur les bords du changement de hauteur de la seconde couche d'isolation organique 97 de façon à empêcher la 35 transmittance de lumière au travers. Etant donné que les électrodes de pixel 99 sont formées dans une zone le long d'un bord du changement de hauteur dans la seconde couche d'isolation organique 97, la zone n'est pas utilisée comme zone de transmission de lumière, de telle sorte qu'il est possible d'empêcher la détérioration R:\Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 12/21 de la qualité de l'image résulterait d'un défaut d'alignement des cristaux liquides. Les électrodes communes 98 et les électrodes de pixel 99 sont formées de métal conducteur transparent tel que l'oxyde d'étain-indium (ITO), l'oxyde d'étain (TO), l'oxyde de zinc-indium (IZO), ou l'oxyde de zinc- étain-indium (ITZO). Bien que cela ne soit pas représenté, le substrat supérieur est formé en face du substrat inférieur. Le substrat supérieur comprend une couche de filtres de couleur face aux zones de pixel du substrat inférieur pour afficher diverses couleurs et une couche de matrice noire pour empêcher la fuite de lumière dans des parties du substrat inférieur qui correspondent aux transistors de film mince et aux lignes de 10 grille. Les parties du substrat inférieur qui correspondent aux lignes de données du substrat inférieur ne nécessitent pas de couche de matrice noire, et elles sont donc appelées zones sans matrice noire. Lors de la formation des électrodes communes 98 au-dessus des lignes de données 94, les électrodes communes 98 sont formées pour être plus larges que les 15 lignes de données 94. Il en résulte qu'une couche de matrice noire pour empêcher la fuite de lumière n'est pas nécessaire entre les lignes de données 94 et les électrodes communes 98, ce qui évite ainsi la réduction du rapport d'ouverture. En d'autres termes, il n'y a pas à prendre en compte de marge de collage entre les substrats inférieur et supérieur. Ainsi, l'utilisation réduite de la matrice noire en plaçant les 20 électrodes communes 98 au-dessus des lignes de données 94 améliore le rapport d'ouverture. Une méthode de fabrication du dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) susmentionné selon les modes de réalisation préférés de l'invention est décrite en référence aux Figures 9A à 9D. Plus particulièrement, les Figures 9A à 9D 25 sont des vues en coupe qui illustrent les étapes du processus de fabrication du dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) selon un mode de réalisation de l'invention. Ainsi que cela est décrit sur la Figure 9A, une couche de métal conducteur est déposée sur un substrat inférieur transparent 90, puis conformée par 30 photolithographie pour former une ligne de grille 91 et une ligne commune 91b. Une partie de la ligne de grille 91 sert d'électrode de grille 91a. La ligne de grille 91 est formée parallèlement à la ligne commune 91b. Les couches de métal conducteur peuvent être formées de l'un quelconque de l'aluminium Al, chrome Cr, molybdène Mo, et de tungstène W. Ensuite, une couche d'isolation d'entrée 92 est formée au35 dessus de l'ensemble de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur la ligne de grille 91 et la ligne commune 91b. La couche d'isolation de grille 92 peut être formée de nitrure de silicium SiNx ou d'oxyde de silicium SiO2. Une couche semiconductrice (silicium amorphe + silicium amorphe d'impureté) est ensuite déposée R \Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 13/21 sur la couche d'isolation de grille 92, puis conformée par photolithographie, formant ainsi une couche active 93 en forme d'îlot au-dessus de l'électrode de grille 91a. Une seconde couche conductrice de métal est alors déposée au-dessus de l'ensemble de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur la couche active 93, puis conformé par 5 photolithographie, formant ainsi une ligne de données 94 qui croise la ligne de grille 91, une électrode de source 94a saillante à partir de la ligne de données 94, et une électrode de drain 94b à un intervalle prédéterminé de l'électrode de source 94a. Dans ce cas, l'électrode de source 94a et l'électrode de drain 94b recouvrent les deux côtés de la couche active 93. Une première couche d'isolation organique 95 avec une 10 constante diélectrique faible dans une plage d'environ 3 à 4 est alors formée sur l'ensemble de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur la ligne de données 94. Ainsi que cela est décrit sur la Figure 9B, la première couche d'isolation organique 95 est retirée de façon sélective dans la zone de pixel à l'exception des parties qui correspondent à la ligne de données 94 et à la zone du transistor en 15 couches minces. A ce moment là, la première couche d'isolation organique 95 est enlevée de façon sélective au-dessus de l'électrode de drain 94b, formant ainsi le trou de contact 96 qui expose une partie de l'électrode de drain 94b. En référence à la Figure 9C, la seconde couche d'isolation organique 97 est déposée sur l'ensemble de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur la 20 première couche d'isolation organique 95. Dans l'étape de formation de la première couche d'isolation organique 95 qui recouvre la ligne de données 94, la seconde couche d'isolation organique 97 est déposée sur l'ensemble de la surface du substrat inférieur 90, moyennant quoi la seconde couche d'isolation organique 97 a un changement de hauteur ou forme une marche dans la zone de pixel. Lors de la 25 formation de la première couche d'isolation organique 95 et de la seconde couche d'isolation organique 97, certaines parties des zones de transmission de lumière dans la zone de pixel sont seulement recouvertes par la seconde couche d'isolation organique 97, de telle sorte que ces zones ont une épaisseur totale inférieure à celle des autres parties de la zone de pixel, améliorant ainsi l'efficacité de la transmission 30 de la lumière. C'est à dire que la première et la seconde couches d'isolation organiques 95 et 97 sont formées dans les zones ("A" et "D") adjacentes aux lignes de données 94 pour empêcher les problèmes de diaphonie et de retard de signal de données. En revanche, dans le cas de certaines zones de transmission de lumière ("B" et "C") de la zone de pixel (voir Figure 8 et Figure 9D), seule la seconde couche 35 d'isolation organique 97 est formée pour améliorer l'efficacité de la transmission de la lumière. Grâce à cette structure, il est possible d'améliorer globalement l'efficacité de la transmission de la lumière dans les zones de pixel. Après cela, la première couche d'isolation organique 95, la seconde couche d'isolation organique 97, ou la R- \Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 14/21 couche d'isolation de grille 92 est retirée de façon sélective par photolithographie de façon à exposer la partie prédéterminée de l'électrode de drain 94b et de la ligne commune, formant ainsi le premier trou de contact 96 et le second trou de contact 100. Ensuite, ainsi que cela est représenté sur la Figure 9D, une couche conductrice transparente est déposée sur l'ensemble de la surface de la seconde couche d'isolation organique 97 du substrat inférieur 90 y compris sur le premier trou de contact 96 et sur le second trou de contact 100, puis elle est retirée de façon sélective par photolithographie, formant ainsi l'électrode commune 98 et l'électrode de pixel 99. 10 La couche conductrice transparente peut être formée d'oxyde d'étain-indium (ITO), d'oxyde d'étain (TO), d'oxyde de zinc-indium (IZO), ou d'oxyde de zinc-étain-indium (ITZO). A ce moment là, l'électrode commune 98 est reliée à la ligne commune 91b à travers le second trou de contact 100, est formée au-dessus de la ligne de données 94 dans la zone de pixel. De même, lors de la formation de l'électrode commune 98 15 au- dessus de la ligne de données 94, l'électrode commune 98 est plus large que la ligne de données 94, et l'électrode commune 98 de la zone de pixel est disposée parallèlement à la ligne de données 94. Sur les dessins, seule une électrode commune 98 est formée dans une zone de pixel. Cependant, il est possible de former plusieurs électrodes communes 98 et plusieurs électrodes de pixel 99 dans une zone de pixel. 20 Dans cet étape, les électrodes de pixel 99 sont reliées à l'électrode de drain 94b à travers le premier trou de contact 96, et les électrodes de pixel 99 sont formées parallèlement aux lignes de données 94 entre les électrodes communes 98. En particulier, les électrodes de pixel 99 adjacentes aux lignes de données sont formées le long du changement de hauteur de la seconde couche d'isolation organique 97. La 25 fin des électrodes de pixel 99 recouvre un côté de la ligne commune 91b. Bien que cela ne soit pas présenté, une couche d'alignement est formée sur l'ensemble de la surface du substrat inférieur 90 y compris sur les électrodes de pixel 99 et les électrodes communes 98. Si la couche d'alignement est formée de polyimide, le sens d'alignement est déterminé par un frottement mécanique. En revanche, si la couche 30 d'alignement est formée de matériau photosensible telle qu'un matériau à base de polyvynilcinnamate (PVCN), ou à base de polysiloxane, la direction d'alignement est déterminée par irradiation de rayons ultraviolets. Dans ce cas, le sens d'alignement dépend de la direction d'irradiation de la lumière ou des caractéristiques de la lumière telles que la direction de polarisation. Après cela, le substrat supérieur (substrat de filtres de couleur) qui comprend la couche de matrice noire, la couche de filtres de couleur et une couche de revêtement est préparé. Le substrat supérieur est ensuite collé au substrat inférieur 90. Bien que cela ne soit pas représenté, une couche d'alignement est formée sur la totalité de la R:\Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 15/21 surface du substrat supérieur, la couche d'alignement du substrat supérieur est formée de la même matière que celle du substrat inférieur. Ainsi que cela est mentionné ci-dessus, le dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) et le procédé de fabrication de celui-ci selon les 5 modes de réalisation de l'invention offrent les avantages suivants. Dans le dispositif LCD à mode de commutation dans le plan (IPS) selon les modes de réalisation de l'invention, l'épaisseur totale de la couche d'isolation organique dans la zone de pixel est inférieure à celle des autres zones, améliorant ainsi la luminance en améliorant l'efficacité de la transmission de la lumière. En outre, lors de la formation des 10 électrodes communes au-dessus des lignes de données, les électrodes communes sont plus larges que les lignes de données, moyennant quoi il est possible de résoudre le problème de la réduction du rapport d'ouverture provoquée par la marge de collage des substrats inférieur et supérieur. R \Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 16/21 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan, comprenant: une pluralité de lignes de grille (91) et de lignes de données (94) sur un substrat (90), les lignes de grille et les lignes de données se croisant pour définir une zone de pixel; un transistor en couche mince à une intersection des pluralités de lignes de grille et de lignes de données; une couche d'isolation organique (95, 97) au-dessus du substrat, y compris audessus du transistor en couches minces, et ayant un changement de hauteur dans la zone de pixel; des électrodes communes (98) sur la couche d'isolation organique (95, 97) audessus des lignes de données (94); et des électrodes de pixel (99) positionnées entre les électrodes communes. 2. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'isolation organique comprend: une première couche d'isolation organique (95) qui recouvre les lignes de données (94) et le transistor en couche mince; et une seconde couche d'isolation organique (97) sur la totalité de la surface du substrat inférieur, y compris sur la première couche d'isolation organique (95). 3. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et seconde couches d'isolation organiques (95, 97) sont formées en un matériau qui présente une constante diélectrique dans une plage d'environ 3 à 4. 4. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la couche d'isolation organique (95, 97) comprend un trou de contact (96) qui découvre une partie de l'électrode de drain (94b) du transistor en couche mince. 5. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'électrode de pixel (99) est reliée à l'électrode de drain (94b) au travers du trou de contact (96). R \Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 17/21 6. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les électrodes communes (98) sont plus larges que les lignes de données (94). 7. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les électrodes communes (98) de la zone de pixel sont formées parallèlement aux lignes de données. 8. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'elle comprend également une ligne commune (9lb) sur la même couche que la ligne de grille (91) et parallèle à la ligne de grille. 9. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan selon la revendication 8, caractérisé en ce que la ligne commune (9lb) et les électrodes communes (98) sont reliées dans la zone de pixel. 10. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans 20 le plan selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'électrode de pixel est formée le long du changement de hauteur de la couche d'isolation organique (95, 97). 11. Dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans 25 le plan selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'électrode commune (98) et l'électrode de pixel (99) sont formées d'oxyde d'étain-indium (ITO), d'oxyde d'étain (TO), d'oxyde de zinc- indium (IZO), ou d'oxyde zinc-étain-indium (ITZO). 12. Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides à mode de commutation dans le plan comprenant les étapes de: - formation d'une pluralité de lignes de grille (91) dans une direction sur un substrat (90); - formation d'une couche d'isolation de grille (92) sur le substrat (90) y compris sur 35 les lignes de grille (91); - formation d'une pluralité de lignes de données (94) sur la couche d'isolation de grille (92), perpendiculairement aux lignes de grille (91), définissant une pluralité de R:\Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 18/21 zones de pixel, et simultanément, formation d'électrodes de source et de drain (94a, 94b) pour un transistor en couche mince; - formation d'une couche d'isolation organique (95, 97) au-dessus du substrat, ycompris au-dessus du transistor en couche mince, avec un changement de hauteur dans la zone de pixel; - formation d'électrodes communes (98) sur la couche d'isolation organique (95, 97) au-dessus des lignes de données (94) dans la zone de pixel; et - formation d'électrodes de pixel (99) entre les électrodes communes. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend également: - la formation d'une ligne commune (9lb) sur le substrat, parallèlement à la ligne de grille (91), lors de la formation de la ligne de grille. 14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la formation de la couche d'isolation organique (95, 97) comprend les étapes de: - formation d'une première couche d'isolation organique (95) au-dessus de la totalité de la surface du substrat (90); - attaque sélective de la première couche d'isolation organique (95), en conservant la 20 première couche d'isolation organique sur la ligne de données (94) et le transistor en couche mince; et - formation d'une seconde couche d'isolation organique (97) sur la totalité de la surface du substrat, y compris sur la première couche d'isolation organique (95). 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend également les étapes de: - formation d'un premier trou de contact (96) dans la première et la seconde couches d'isolation organiques (95, 97) pour mettre en contact l'électrode de pixel (99) et l'électrode de drain (94b); et - formation d'un second trou de contact (100) dans la couche d'isolation de grille (92) et dans la seconde couche d'isolation organique (97) pour mettre en contact les électrodes communes (98) avec la ligne commune (9lb). 16. Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que la 35 première couche d'isolation organique (95) est formée en utilisant une méthode de gravure humide. R-\Brevets\22600\22614.doc - 17 juin 2004 - 19/21 17. Procédé selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend également l'étape de: - formation d'un trou de contact (96) dans la couche d'isolation organique (95, 97), le trou de contact découvrant une partie de l'électrode de drain (94b). 18. Procédé selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que, dans l'étape de formation des électrodes communes au-dessus des lignes de données, les électrodes communes (98) sont plus larges que les lignes de données (94) et les électrodes communes (98) de la zone de pixel sont formées parallèlement aux lignes 10 de données. 19. Procédé selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que les électrodes communes (98) et les électrodes de pixel (99) sont formées d'une couche conductrice transparente comprenant l'oxyde d'étain-indium, l'oxyde d'étain, 15 l'oxyde de zinc-indium, ou l'oxyde de zinc-étainindium. R \Brevets\22600\22614 doc - 17 juin 2004 - 20/21