Brevet FR2888001A1 — publié le 20070105

PANNEAU D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES ET DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES Domaine de l'invention La présente invention concerne de manière générale un panneau d'affichage à cristaux liquides (LCD) et un dispositif d'affichage à cristaux liquides. Plus particulièrement, la présente invention concerne un panneau d'affichage à cristaux liquides à alignement vertical et un dispositif d'affichage à cristaux liquides à alignement vertical. Etat de la technique antérieure Les dispositifs d'affichage à cristaux liquides se sont rapidement généralisés du fait qu'ils peuvent facilement afficher un grand volume d'informations, remplaçant ainsi les dispositifs d'affichage de type à tube cathodique. De manière classique, le mode nématique en hélice a été principalement utilisé, dans lequel les molécules de cristaux liquides sont insérées entre deux substrats et sont orientées en hélice par rotation à 90 degrés de la direction de l'axe moléculaire dans une vue en plan, et des images sont affichées par rotation du directeur dans la direction verticale par rapport aux substrats au moyen d'un champ électrique vertical. Actuellement, du fait qu'un LCD à commutation rapide est nécessaire, un LCD à mode OCB (à courbure compensée de manière optique) offrant un temps de réponse rapide inférieur à 10 ms est mis au point. La cellule à cristaux liquides utilisée dans les dispositifs LCD à mode OCB est formée par insertion d'une couche de cristaux liquides entre deux substrats, et la couche de cristaux liquides est orientée au niveau de l'interface des surfaces des substrats selon une plage d'angles d'inclinaison. Lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre les deux substrats dans l'état ci-dessus, l'angle d'inclinaison diminue jusqu'à zéro vers le centre de la cellule à cristaux liquides. L'angle d'inclinaison se réduit vers le centre et l'angle d'inclinaison devient nul au niveau du centre de l'écartement des cellules, où les molécules de cristaux liquides sont orientées de façon parallèle par rapport aux deux substrats. Du fait que les molécules de cristaux liquides au niveau des surfaces des deux substrats sont alignées de façon parallèle, une fuite de lumière peut survenir dans un état normalement noir. Afin d'améliorer le contraste dudit dispositif LCD à mode OCB, des plaques de compensation de phase sont habituellement utilisées. Cependant, l'utilisation de plaques de compensation de phase fait augmenter les coûts de fabrication de l'affichage à cristaux liquides. De plus, dans le LCD à mode OCB, il est nécessaire que les molécules de cristaux liquides, grâce à l'application d'une tension élevée dans l'écartement de cellules, soient réagencées selon un agencement courbé, où les molécules de cristaux liquides au centre de l'écartement de cellules se redressent et l'angle d'inclinaison des molécules de cristaux liquides au niveau de l'interface avec le substrat devient nul. Cependant, cette tension élevée pour les molécules de cristaux liquides fait augmenter la consommation de puissance. Exposé de l'invention Par conséquent, la présente invention concerne un panneau d'affichage à cristaux liquides n'ayant aucune fuite de lumière dans un état normalement noir. La présente invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides ayant une faible consommation de puissance et permettant de réduire les coûts de fabrication. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un panneau d'affichage à cristaux liquides comportant un premier substrat, un second substrat et une couche de cristaux liquides est fourni. Le premier substrat comporte une pluralité de dispositifs actifs et une pluralité d'électrodes de pixels sur celui-ci, où chaque électrode de pixel comprend une pluralité de premières barrettes. Le second substrat a une électrode commune sur celui-ci, où l'électrode commune comprend une pluralité de secondes barrettes, et les secondes barrettes sont alignées avec les premières barrettes. La couche de cristaux liquides est disposée entre le premier substrat et le second substrat, où la couche de cristaux liquides comprend une pluralité de molécules de cristaux liquides à alignement vertical, et les molécules de cristaux liquides à alignement vertical sont perpendiculaires au substrat lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre les électrodes de pixels et l'électrode commune. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les molécules de cristaux liquides à alignement vertical sont agencées conformément à la répartition d'un champ électrique lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre les électrodes de pixels et l'électrode commune. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, un dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant un panneau d'affichage à cristaux liquides, un module de rétroéclairage, un film optique inférieur et un film optique supérieur est fourni. Le panneau d'affichage à cristaux liquides comporte un premier substrat, un second substrat et une couche de cristaux liquides. Le premier substrat comporte une pluralité de dispositifs actifs et une pluralité d'électrodes de pixels sur celui-ci, où chaque électrode de pixel comprend une pluralité de premières barrettes. Le second substrat a une électrode commune sur celui-ci, où l'électrode commune comprend une pluralité de secondes barrettes, et les secondes barrettes sont alignées avec les premières barrettes. La couche de cristaux liquides est disposée entre le premier substrat et le second substrat, où la couche de cristaux liquides comprend une pluralité de molécules de cristaux liquides à alignement vertical, et les molécules de cristaux liquides à alignement vertical sont perpendiculaires au substrat lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre les électrodes de pixels et l'électrode commune. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les molécules de cristaux liquides à alignement vertical sont agencées conformément à la répartition d'un champ électrique lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre les électrodes de pixel et l'électrode commune. En outre, le module de rétroéclairage est disposé sur une face arrière du panneau d'affichage à cristaux liquides. Le film optique inférieur est disposé entre le panneau d'affichage à cristaux liquides et le module de rétroéclairage. Le film optique supérieur est disposé sur une face avant du panneau d'affichage à cristaux liquides. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les premières barrettes ont une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. De plus, les secondes barrettes ont une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les premières barrettes ont une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. De plus, les secondes barrettes ont une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. Selon un mode de réalisation de la présente invention, un espace situé entre deux des premières barrettes est compris entre 10 et 30 pm. De plus, un espace situé entre deux des secondes barrettes est compris entre 10 et 30 pm. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les dispositifs actifs sont des transistors à couches minces. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le second substrat comprend en outre un réseau de filtres colorés sur celui-ci, et le réseau de filtres colorés est en dessous de l'électrode commune. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le film optique inférieur comprend un film de polarisation. De surcroît, le film optique supérieur comprend un film de polarisation. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la forme des premières barrettes de l'électrode de pixel et des secondes barrettes de l'électrode commune sont identiques. Dans la présente invention, les premières barrettes de l'électrode de pixel sont alignées avec les secondes barrettes de l'électrode commune, et les molécules de cristaux liquides sont agencées de manière courbée lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre l'électrode de pixel et l'électrode commune de sorte que le panneau d'affichage à cristaux liquides est analogue au LCD à mode OCB. De plus, les molécules de cristaux liquides dans le panneau LCD sont perpendiculaires aux deux substrats lorsque aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel et l'électrode commune de sorte qu'aucune fuite de lumière ne survienne lorsque le panneau LCD est dans un état normalement noir. Brève description des dessins Les dessins annexés sont inclus afin de fournir une meilleure compréhension de l'invention, et sont incorporés dans ce mémoire descriptif et en font partie. Les dessins illustrent des modes de réalisation de l'invention, et conjointement avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention. La figure 1 est un schéma représentant un panneau d'affichage à cristaux liquides lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel et l'électrode commune selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est un schéma représentant un panneau d'affichage à cristaux liquides lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre l'électrode de pixel et l'électrode commune selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 3A est une vue de dessus représentant une unité de pixel sur un premier substrat selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 3B est une vue de dessus représentant 15 une unité de pixel sur un second substrat selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 4A est une vue de dessus représentant une unité de pixel sur un premier substrat selon un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 4B est une vue de dessus représentant une unité de pixel sur un second substrat selon un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 5 est une vue en coupe transversale représentant un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon un mode de réalisation de la présente invention. Exposé détaillé des modes de réalisation Référence sera maintenant faite en détail aux présents modes de réalisation préférés de l'invention, dont les exemples sont illustrés sur les dessins annexés. Lorsque cela est possible, les mêmes numéros de référence sont utilisés sur les dessins et dans la description pour se référer aux parties identiques ou analogues. La figure 1 est un schéma représentant un panneau d'affichage à cristaux liquides lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel et l'électrode commune selon un mode de réalisation de la présente invention. Tel que représenté sur la figure 1, le panneau d'affichage à cristaux liquides comprend un premier substrat 100 ayant des dispositifs actifs 102 et des électrodes de pixel 104 sur celui-ci, un second substrat 105 ayant une électrode commune 107 sur celui-ci et une couche de cristaux liquides 108 entre le premier substrat 100 et le second substrat 105. Tel que représenté sur la figure 3A, les dispositifs actifs 102 de la figure 1 comprennent des lignes de balayage 306, des lignes de données 304 et des transistors à couches minces 302 connectées électriquement aux lignes de balayage 306 et aux lignes de données 304. Chaque électrode de pixel 104 comprend une pluralité de premieres barrettes 308. De surcroît, tel que représenté sur la figure 3B, l'électrode commune 107 sur le second substrat 105 comprend une pluralité de secondes barrettes 408. Dans un mode de réalisation, le second substrat 105 comprend en outre un réseau 106 de filtres colorés sur celui- ci, et le réseau 106 de filtres colorés se trouve en dessous de l'électrode commune 107. Le réseau 106 de filtres colorés comporte une matrice noire 400 et des résines de couleur (rouge, vert et bleu) 402, par exemple. En particulier, tel que représenté sur les figures 1, 3A et 3B, les premières barrettes 308 sur le premier substrat 100 sont alignées avec les secondes barrettes 408 sur le second substrat 105. De manière détaillée, les premières barrettes sur le premier substrat 100 et les secondes barrettes 408 sur le second substrat 105 ont des motifs similaires et elles sont agencées de manière correspondante. Dans un mode de réalisation, les premières barrettes 308 ont par exemple une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. Les secondes barrettes 408 ont par exemple une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. Selon un mode de réalisation, les premières barrettes 308 ont par exemple une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. Les secondes barrettes 408 ont par exemple une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. Dans un mode de réalisation, un espace situé entre deux des premières barrettes 308 est par exemple compris entre 10 et 30 pm. De plus, un espace situé entre deux des secondes barrettes 408 est par exemple compris entre 10 et 30 pm. Dans un mode de réalisation de la présente invention, la forme des premières barrettes 308 de l'électrode de pixel 104 et la forme des secondes barrettes 408 de l'électrode commune 107 sont identiques. Tel que représenté sur la figure 1, la couche de cristaux liquides 108 entre le premier substrat 100 et le second substrat 105 comprend une pluralité de molécules de cristaux liquides 108a. Dans un mode de réalisation, les molécules de cristaux liquides 108a sont des molécules de cristaux liquides à alignement vertical. Les molécules de cristaux liquides 108a sont perpendiculaires aux deux substrats 100, 105 lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel 104 et l'électrode commune 107, et cet état est ce que l'on appelle un état normalement noir. Etant donné que les molécules de cristaux liquides 108a sont perpendiculaires aux deux substrats 100, 105 lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel 104 et l'électrode commune 107, le panneau LCD de la présente invention est ce que l'on appelle un panneau LCD à alignement vertical. Lorsqu'une tension est appliquée entre l'électrode commune 107 et les électrodes de pixel 104, telle que représentée sur la figure 2, un champ électrique E est formé entre l'électrode commune 107 et les électrodes de pixel 104. En particulier, la répartition du champ électrique E entre l'électrode commune 107 et les électrodes de pixel 104 présente une courbure de sorte que les molécules de cristaux liquides 108a parallèles au champ électrique E sont agencées selon un mode courbé. En d'autres termes, les molécules à cristaux liquides 108a sont agencées conformément à la répartition du champ électrique E lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre les électrodes de pixel 104 et l'électrode commune 107. Par conséquent, le panneau d'affichage à cristaux liquides de la présente invention est analogue à un LCD à mode OCB. L'électrode de pixel 104 peut également être constituée d'autres motifs de barrettes, telles que représentées sur la figure 4A. Ces barrettes 308a de la figure 4a sont différentes des barrettes 308 de la figure 3A. Si l'électrode de pixel 104 est composée de barrettes 308a, l'électrode commune 107 devra être constituée, de manière correspondante, des barrettes 408a (telles que représentées sur la figure 4B). De ce fait, les barrettes 308a de l'électrode de pixel 104 sur le premier substrat 100 peuvent être alignées avec les barrettes 408a de l'électrode commune 107 sur le second substrat 105. La figure 5 est une vue en coupe transversale représentant un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon un mode de réalisation de la présente invention. Telle que représentée sur la figure 5, la présente invention fournit également un dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant un panneau d'affichage à cristaux liquides 170, un module de rétroéclairage 130, un film optique inférieur 110 et un film optique supérieur 120. Le panneau d'affichage à cristaux liquides 170 comprend un premier substrat 100 ayant des dispositifs actifs 102 et des électrodes de pixel 104 sur celui-ci, un second substrat 105 ayant une électrode commune 107 sur celui-ci et une couche de cristaux liquides 108 entre le premier substrat 100 et le second substrat 105. Le second substrat 105 peut comprendre en outre un réseau 106 de filtres colorés sur celui-ci. Chaque électrode de pixel 104 comprend une pluralité de premières barrettes, et l'électrode commune 107 sur le second substrat 105 comprend une pluralité de secondes barrettes. En particulier, les premières barrettes de l'électrode de pixel 104 sont alignées avec les secondes barrettes de l'électrode commune 107. L'épaisseur, la largeur et la distance d'espacement des premières et secondes barrettes ont été décrites telles que mentionnées ci-dessus. La couche de cristaux liquides 108 comprend une pluralité de molécules de cristaux liquides 108a, et elles sont perpendiculaires aux deux substrats 100, 105 lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel 104 et l'électrode commune 107. Le module de rétroéclairage 130 est. disposé sur une face arrière du panneau d'affichage à cristaux liquides 170. Le module de rétroéclairage 130 est, par exemple, un module de rétroéclairage de type direct ou un module de rétroéclairage de type périphérique. Le film optique inférieur 110 est disposé entre le panneau d'affichage à cristaux liquides 170 et le module de rétroéclairage 130. Le film optique inférieur 110 comprend par exemple un film de polarisation. Le film optique inférieur 110 peut également comprendre en outre un autre film optique, tel que par exemple un film de diffusion et un film à angle de vision élargi. Le film optique supérieur 120 est disposé sur une face avant du panneau d'affichage à cristaux liquides 170. Le film optique supérieur 120 comprend par exemple un film de polarisation. Le film optique supérieur 120 peut également comprendre en outre un autre film optique, tel que par exemple un film de diffusion et un film à angle de vision élargi. Dans le panneau LCD et le dispositif LCD de la présente invention, les premières barrettes de l'électrode de pixel sont alignées avec les secondes barrettes de l'électrode commune, et les molécules de cristaux liquides sont agencées selon un mode courbé lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre l'électrode de pixel et l'électrode commune de sorte que le panneau/dispositif LCD soit analogue à un panneau/dispositif LCD à mode OCB. De plus, les molécules de cristaux liquides sont perpendiculaires aux deux substrats lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel et l'électrode commune de sorte qu'aucune fuite de lumière ne survienne lorsque le panneau LCD est dans un état normalement noir. Par conséquent, des plaques supplémentaires de compensation de phase ne sont pas nécessaires, et les coûts de fabrication de l'affichage à cristaux liquides peuvent être réduits. Par ailleurs, les molécules de cristaux liquides sur les surfaces de deux substrats sont également perpendiculaires aux deux substrats lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre l'électrode de pixel et l'électrode commune. Lors de l'excitation des molécules de cristaux liquides en mode courbé, une tension initiale élevée supplémentaire dans l'écartement de cellule n'est pas nécessaire de sorte que la puissance du dispositif LCD peut être du métier constateront que diverses modifications et variantes peuvent être apportées à la structure de la présente invention sans s'éloigner de la portée ni de l'esprit de l'invention. Au vu de ce qui précède, la présente invention est destinée à couvrir les modifications et les variantes de cette invention à condition qu'elles s'inscrivent dans la consommation de réduite. Les hommes portée selon les revendications suivantes et leurs équivalents. REVENDICATIONS 1. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) caractérisé en ce qu'il comprend: un premier substrat (100) comprenant une pluralité de dispositifs actifs (102) et une pluralité d'électrodes de pixel (104) sur celui-ci, où chaque électrode de pixel (104) comprend une pluralité de premières barrettes (308) ; un second substrat (105) comprenant une électrode commune (107) sur celui-ci, où l'électrode commune (107) comprend une pluralité de secondes barrettes (408), et les secondes barrettes (408) sont alignées avec les premières barrettes (308) ; et une couche de cristaux liquides (108) disposée entre le premier substrat (100) et le second substrat (105), où la couche de cristaux liquides (108) comprend une pluralité de molécules de cristaux liquides à alignement vertical (108a), dans lequel les molécules de cristaux liquides à alignement vertical (108a) sont perpendiculaires aux premier et second substrats (100, 105) lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre les électrodes de pixel (104) et l'électrode commune (107), les molécules de cristaux liquides à alignement vertical (108a) sont agencées conformément à la répartition d'un champ électrique lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre les électrodes de pixel (104) et l'électrode commune (107) . 2. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel les premières barrettes (308) ont une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. 3. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel les secondes barrettes (408) ont une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. 4. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel les premières barrettes (308) ont une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. 5. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel les secondes barrettes (408) ont une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. 6. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel un espace situé entre deux des premières barrettes (308) est compris entre 10 et 30 pm. 7. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel un espace situé entre deux des secondes barrettes (408) est compris entre 10 et 30 pm. 8. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel les dispositifs actifs (102) sont des transistors à couches minces. 9. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, comprenant en outre un réseau de filtres colorés sur le second substrat (408) en dessous de l'électrode commune (107). 10. Panneau d'affichage à cristaux liquides (170) selon la revendication 1, dans lequel la forme des premières barrettes (308) de l'électrode de pixel (104) et la forme des secondes barrettes (408) de l'électrode commune (107) sont identiques. 11. Dispositif d'affichage à cristaux liquides caractérisé en ce qu'il comprend: un panneau d'affichage à cristaux liquides (170) comprenant. un premier substrat (100) comprenant une pluralité de dispositifs actifs (102) et une pluralité d'électrodes de pixel (104) sur celui-ci, où chaque électrode de pixel (104) comprend une pluralité de premières barrettes (308) ; un second substrat (105) comprenant une électrode commune (107) sur celui-ci, où l'électrode commune (107) comprend une pluralité de secondes barrettes (408) et les secondes barrettes (408) sont alignées avec les premières barrettes (308) ; et une couche de cristaux liquides (108) disposée entre le premier substrat (100) et le second substrat (105), où la couche de cristaux liquides (108) comprend une pluralité de molécules de cristaux liquides à alignement vertical (108a), dans lequel les molécules de cristaux liquides à alignement vertical (108a) sont perpendiculaires aux premier et second substrats (100, 105) lorsqu'aucun champ électrique n'est formé entre les électrodes de pixel (104) et l'électrode commune (107), les molécules de cristaux liquides à alignement vertical (108a) sont agencées conformément à la répartition d'un champ électrique lorsqu'une tension d'attaque est appliquée entre les électrodes de pixel (104) et l'électrode commune (107) ; un module de rétroéclairage (130), disposé sur une face arrière du panneau d'affichage à cristaux liquides (170) ; un film optique inférieur (110), disposé entre le panneau d'affichage à cristaux liquides (170) et le module de rétroéclairage (130) ; et un film optique supérieur (120), disposé sur une face avant du panneau d'affichage à cristaux liquides (170). 12. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel les premières barrettes (308) ont une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. 13. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel les secondes barrettes (408) ont une épaisseur comprise dans une plage de 0,1 à 1 pm. 14. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel __es premières barrettes (308) ont une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. 15. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel les secondes barrettes (408) ont une largeur comprise dans une plage de 4 à 20 pm. 16. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel un espace situé entre deux des premières barrettes (308) est compris entre 10 et 30 pm. 17. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel un espace situé entre deux des secondes barrettes (408) est compris entre 10 et 30 pm. 18. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel les dispositifs actifs (102) sont des transistors à couches minces. 19. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, comprenant en outre un réseau de filtres colorés sur le second substrat (105) en dessous de l'électrode commune (107). 20. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel le film optique inférieur (110) comprend un film de polarisation. 21. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel le film optique supérieur (120) comprend un film de polarisation. 22. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 11, dans lequel la forme des premières barrettes de l'électrode de pixel (104) et la forme des secondes barrettes (408) de l'électrode commune (107) sont identiques.