FR2716980A1

FR2716980A1 - Système diélectrique de filtres d'interférence, afficheur à cristaux liquides, dispositif à CCD, procédé pour la fabrication d'un système de ce type et utilisation du procédé.

Info

Publication number: FR2716980A1
Application number: FR9502366A
Authority: FR
Inventors: Sperger Reinhard; Rudigier Helmut; Wierer Peter; Schoech Helmut
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1994-03-03
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1995-09-08
Anticipated expiration: 2015-03-01
Also published as: NL9500412A; FR2716980B1; DE4407067C2; GB9504601D0; NL194990C; DE4407067A1; GB2288053A; NL194990B; US6342970B1; JPH07270613A; GB2288053B

Abstract

L'invention concerne un système diélectrique de filtres d'interférence comprenant au moins deux éléments formant filtres (3e f ), montés sur un support commun (1), qui ont des actions spectrales différentes. Les épaisseurs totales (d0 ) des couches interférentes au niveau des éléments sont les mêmes, dans la limite des tolérances de fabrication des couches, et les éléments sont appliqués latéralement les uns contre les autres sans interstices. L'invention concerne aussi un afficheur à cristaux liquides et un dispositif à CCD pourvus d'un système de ce type, ainsi qu'un procédé pour la fabrication de ce système.

Description

Système diélectrique de filtres d'interférence, afficheur à cristaux

liquides, dispositif à CCD, procédé pour la fabrication d'un système de ce type et utilisation du procédé La présente invention concerne un système diélectrique de filtres d'interférence comprenant au moins deux éléments formant filtres montés sur un support commun, qui ont des actions spectrales différentes; un afficheur à cristaux liquides et un dispositif à CCD (à couplage de charges) comportant un système de filtres chromatique; un procédé pour la fabrication dudit système diélectrique de

filtres d'interférence ainsi que l'utilisation de ce procédé.

Les définitions qui suivent faciliteront la

compréhension de la présente description.

Définitions Système diélectrique de filtres d'interférence Le terme de système diélectrique de filtres d'interférence désigne dans ce qui suit un système dans lequel il est prévu, juxtaposés sur un support commun, des éléments formant filtres qui présentent des caractéristiques de transmission différentes si on considère la longueur d'onde. Il peut s'agir de filtres passe-haut, passe-bas,

passe-bande ou coupe-bande.

Transparent Quand on parle dans ce qui suit de couches transparentes, on veut dire par là qu'une telle couche présente, dans les gammes de longueurs d'onde spectrales intéressantes en ce qui concerne le comportement des éléments formant filtres, une transmission élevée sensiblement

constante ou des valeurs d'absorption faibles.

Matrice noire Ce terme désigne dans ce qui suit une couche ou un système de couches dont la transmission, pour le rayonnement dans une gamme de longueurs d'ondes spectrale qui est spécifique pour le comportement des éléments formant filtres,

est infiniment petite.

Bien que la présente invention vise spécifiquement

les systèmes de filtres d'interférence chromatiques, c'est-à-

dire les systèmes de filtres qui sont actifs pour les gammes de longueurs d'onde colorées perceptibles par l'oeil humain, et bien qu'elle soit décrite en particulier en référence à ce domaine, elle peut tout à fait être mise en oeuvre avec des systèmes de filtres d'interférence qui sont actifs en dehors de la gamme de longueurs d'onde perceptibles par l'oeil humain. Par élément formant filtre chromatique, on entend un élément optique qui influence le domaine spectral d'une source lumineuse visible par l'oeil humain de telle sorte que le rayonnement lumineux résultant provoque une impression colorée définie. La couleur peut être exprimée sous la forme de coordonnées colorimétriques CIE pour le calcul desquelles on utilise la caractéristique spectrale (transmission ou réflexion) de l'élément filtrant optique, les répartitions de rayonnement spectrales de la source lumineuse et la sensibilité spectrale de l'oeil humain telle qu'elle est

définie dans la norme DIN 5033 (juillet 1970).

Fondamentalement, il est possible, pour réaliser des éléments formant filtres chromatiques, d'utiliser des couches à absorption spectrale sélective d'une épaisseur définie d, qui sont appliquées sur un substrat à haut pouvoir de transmission sur large bande. On se référera à ce sujet à "Colour filters for LCDs", Displays, vol. 14, N 2, p. 115 (1993) de Tsuda K. De telles couches à absorption sélective se composent de matériaux organiques présentant une valeur de réfraction n à peu près constante et un coefficient d'extinction k(X) fortement dépendant de la longueur d'onde. La transmission spectrale est la suivante:

T(X) = exp[-4 -7 d k() --'].

Fondamentalement, les filtres chromatiques organiques ou, dans le cadre d'un système de filtres, les éléments formant filtres chromatiques organiques présentent les inconvénients suivants, comme on le sait d'après l'ouvrage de K.Tsuda cité plus haut: - faible saturation de couleur; pertes par absorption élevées, qui peuvent entraîner un échauffement indésirable du filtre chromatique ou de l'élément formant filtre chromatique; - stabilité chimique, mécanique et thermique insuffisante; précision géométrique insuffisante, c'est-à-dire variations de l'épaisseur de couche et de la planéité

de la surface.

Une deuxième possibilité à laquelle se réfère fondamentalement la présente invention consiste à réaliser des systèmes de filtres optiques et plus particulièrement, comme on l'a indiqué plus haut, des systèmes de filtres chromatiques, en utilisant des systèmes diélectriques de couches minces qui se composent par exemple d'une superposition, en alternance, de couches à indice de réfraction relativement faible en SiO2, par exemple, et de couches à fort indice de réfraction en TiO2, par exemple, comme cela est connu par exemple d'après "Thin- Film Optical

Filters", Adam Hilger Ltd. (1986), Macleod H.A.

De tels systèmes de couches sont habituellement fabriqués à l'aide de procédés de revêtement sous vide tels que des techniques d'évaporation, par faisceaux électroniques ou par arc électrique, par exemple, un revêtement par pulvérisation cathodique dans des plasmas CC, CA ou mixtes CA et CC, un placage ionique et tous les procédés de dépôt physique en phase vapeur qui sont aptes à être mis en oeuvre de façon réactive ou non réactive, ou encore des procédés de dépôt chimique en phase vapeur avec ou sans utilisation d'un plasma. Une caractéristique spectrale appropriée recherchée, exprimée par exemple par la transmission spectrale T(X), est obtenue ici grâce à l'interférence de la lumière qui est réfléchie et transmise au niveau des différentes surfaces limites du système de couches. Approximativement, l'absorption peut être négligée. D'une manière caractéristique, l'épaisseur totale de tels systèmes de couches qui en résulte dépend du domaine spectral, en particulier de la couleur qui doit être transmise par l'élément filtrant. Ainsi, par exemple, un élément diélectrique formant filtre d'interférence prévu pour le bleu est le plus épais, étant donné que la gamme de grande longueur d'ondes du spectre visible doit être groupée. Un élément filtrant rouge est en conséquence le plus fin. On renverra à ce sujet à la publication citée plus haut de Macleod ainsi qu'à "An Active-Matrix Color LCD with High Transmittance Using an Optical Interference Filter", Japan Display '89, p. 434 (1989), Unate T., Nakagawa T., Matsushita Y., Ugai Y. et Aoki S. Grâce à des méthodes de surveillance optique, les systèmes de couches diélectriques peuvent être fabriqués avec une précision d'épaisseur de couche de + 1 %. Si les éléments diélectriques formant filtres chromatiques d'interférence ont une épaisseur totale typique située entre 1,5 et 3,5 gm, cela signifie une tolérance de précision absolue de 0,07 jm maximum. Pour structurer des systèmes diélectriques de filtres d'interférence en éléments formant filtres individuels, on dispose de préférence de deux procédés: - l'attaque par corrosion: un système de couches appliqué est soumis dans des zones prédéfinies à une attaque par corrosion. A cet effet, on pose un cache sur le système de couches tout d'abord non structuré, et le système de couches qui se trouve sous les zones non couvertes par le cache est attaqué par corrosion comme on le souhaite. L'attaque par corrosion peut se faire par voie chimique humide, mais elle est

réalisée de préférence grâce à un procédé sous vide.

Les procédés adéquats sont les procédés de dépôt physique en phase vapeur réactifs et non réactifs comme la pulvérisation cathodique CC, CA ou CA et CC, ou encore l'attaque par corrosion ionique réactive, particulièrement intéressante dans le présent contexte; et - la technique de décollement (lift-off): on place un cache sur un système de support, et on dépose sur le cache le système de couches voulu. Quand on décolle ensuite le cache, le système de couches structuré voulu ne subsiste que dans les zones qui n'étaient

pas couvertes, précédemment, par le cache.

Comme on l'a indiqué plus haut, l'épaisseur d'éléments organiques absorbants formant filtres varie considérablement en raison des tolérances de fabrication des couches en matériau organique, et l'épaisseur totale des systèmes diélectriques de filtres d'interférence varie en raison du nombre et de l'épaisseur de couches nécessaires

pour les caractéristiques spectrales visées.

Dans de nombreux cas d'application de systèmes de filtres pour lesquels des éléments formant filtres à actions spectrales différentes sont juxtaposés sur le même support, il serait extrêmement souhaitable d'obtenir des hauteurs identiques pour tous ces éléments formant filtres prévus. Un exemple typique, à ce sujet, auquel la présente invention se réfère spécifiquement réside dans les afficheurs à cristaux liquides. La figure 1 montre le principe de construction d'un afficheur à cristaux liquides couleur connu, vu en coupe. Sur un substrat 1, des éléments formant filtres chromatiques 3 sont prévus dans la zone active de l'afficheur, c'est-à-dire dans la zone dans laquelle se forme l'image. La figure 1 montre, à titre d'exemple, des éléments formant filtres chromatiques 3 pour le rouge "R", pour le vert "V" et pour le bleu "B". Sous, entre ou sur les éléments formant filtres chromatiques 3, on peut monter des éléments formant matrice noire 5, comme le montre la figure 1 en partie sous et entre les éléments 3. Ces éléments formant matrice noire 5 se composent habituellement de chrome et présentent, suivant la

densité optique souhaitée, une épaisseur de 0,1 à 0,2 gm.

Au-dessus des éléments formant filtres chromatiques 3 se trouve une couche transparente électroconductrice 7, généralement une couche d'oxyde d'étain dopé à l'indium ITO, qui est divisée en zones ou qui est continue, suivant le type d'afficheur. Entre les éléments formant filtres chromatiques 3 et la couche transparente électroconductrice 7, on monte généralement une couche d'égalisation organique 9, par exemple en acrylique, qui doit remplir les fonctions suivantes: - elle doit compenser des différences d'épaisseur entre les éléments formant filtres chromatiques ainsi que des aspérités sur les surfaces individuelles desdits éléments, et permettre ainsi une épaisseur de cellule constante pour le cristal liquide 10; elle doit constituer une couche plus stable mécaniquement, et empêcher les écarteurs de s'enfoncer dans les couches formant filtres chromatiques organiques, plus souples. Il faut en effet insister ici sur le fait que jusqu'à présent, on utilise principalement des éléments formant filtres chromatiques organiques 3 absorbants; - elle doit réaliser une isolation électrique entre la couche électroconductrice 7 et les éléments formant matrice noire 5; et - elle doit empêcher qu'une couche électroconductrice 7, notamment en ITO, posée directement sur des éléments formant filtres chromatiques de différentes épaisseurs et/ou séparés par des fentes se déchire au niveau des bords des éléments formant filtres chromatiques, ce qui interromprait les liaisons électriques. En dehors des phases de procédé de fabrication supplémentaires qui sont nécessaires en raison de la couche d'égalisation 9, on rencontre dans ce cas des inconvénients semblables à ceux des couches formant filtres chromatiques en matériau organique, à savoir - stabilité chimique, mécanique et thermique insuffisante; et - adhérence problématique sur les éléments formant filtres chromatiques organiques ou sur le substrat 1,

généralement en verre.

Selon la figure 1, on prévoit sur le substrat 11 opposé aux éléments chromatiques 3 une couche électroconductrice 13 continue ou divisée en zones, suivant le type d'afficheur, consistant généralement, là encore, en une couche d'ITO, ou une structure de couches électronique plus complexe mais transparente au moins par sections, comme

par exemple pour former des transistors à couches minces.

Dans l'intervalle défini entre les deux couches électroconductrices 7 et 13 se trouve la couche de cristaux liquides 10, dont l'épaisseur est d'une manière caractéristique de 5 à 10 jim, mais de 1,5 à 2,5 gm seulement dans des cas spéciaux comme par exemple pour les afficheurs à cristaux liquides ferro-électriques. Le contraste optique, et donc la qualité d'image d'un tel afficheur à cristaux liquides sont directement liés à la constance de l'épaisseur de la cellule 10, et ils ne doivent pas s'écarter de plus de 0,1 à 0,2 pm de la valeur moyenne, sur toute la surface d'affichage, comme on le sait d'après "Development of a multicolour super-twisted- nematic display", Displays, p. 65 (avril 1991), Ohgawara M., Tsubota H., Kuwata T., Akatsuka M., Koh H., Sawada K. et Matshiro K. Comme on l'a indiqué, on règle l'écartement le plus constant possible entre les couches 7 et 13 à l'aide de petites billes d'un diamètre

constant, appelées écarteurs.

Les systèmes diélectriques de filtres d'interférence ne sont utilisés qu'individuellement avec des afficheurs à cristaux liquides ou avec des dispositifs à CCD, et on consultera à ce sujet "An Active-Matrix-color LCD with High Transmittance Using an Optical Interference Filter", Japan Display '89, p. 434 (1989), ainsi que "Fabrication of mosaic color filters by dry-etching dielectric stacks", J. Vac. Sci. Technol., vol. A4, n 1, p. 70 (1986), Curtis B.J., Gale M.T., Lehmann H.W., Brunner H., Schuetz H. et Widmer R. Cela est vrai bien que les systèmes diélectriques de couches présentent une stabilité chimique et thermique et une résistance mécanique nettement plus grandes que les couches organiques, moyennant quoi ils offrent des avantages non seulement pour les phases de procédé postérieures à leur pose, mais aussi en fonctionnement. Ces avantages sont les suivants: - résistance aux phases de nettoyage et de traitement mécaniques et chimiques; - résistance aux traitements à haute température, par exemple lors de la pose d'une couche d'égalisation 9 de la figure 1 ou du revêtement par pulvérisation cathodique avec une couche d'ITO 7 de la figure 1; - bonnes surfaces pour l'adhérence d'une couche conductrice, notamment d'une couche d'ITO; - base stable mécaniquement comme base de support de couche, par exemple pour la couche d'ITO; - base stable mécaniquement pour les écarteurs prévus dans l'intervalle contenant les cristaux 10; et - haute qualité optique telle que haute transmission, plus grande saturation de couleur, absorption

minimale et haute stabilité optique à long terme.

Comme il a été indiqué, cependant, un problème pour construire des systèmes de filtres d'interférence réside dans les différences d'épaisseur des éléments formant filtres,

selon la valeur d de la figure 1.

La présente invention a pour but de créer un système de filtres d'interférence du type spécifié en introduction, qui rende superflue une couche d'égalisation organique prévue pour une égalisation géométrique, et qui supprime aussi bien les inconvénients des systèmes de filtres basés sur des éléments de filtres d'absorption organiques, que ceux des

systèmes de filtres d'interférence connus.

La présente invention a également pour but de créer un afficheur à cristaux liquides et un dispositif à CCD, ainsi qu'un procédé permettant de fabriquer des systèmes de

filtres répondant au but indiqué précédemment.

Ce but est atteint avec un système diélectrique de filtres d'interférence du type spécifié en introduction, grâce au fait que les épaisseurs totales des couches interférentes sur les éléments formant filtres sont les mêmes, au maximum dans la limite des tolérances de fabrication, et/ou grâce au fait que les éléments formant filtres sont appliqués latéralement les uns contre les autres sans interstices. Cela permet par exemple d'appliquer une couche électroconductrice telle qu'une couche d'ITO

directement, sans couches d'égalisation, par exemple.

Mais dans des applications autres que l'application de dispositifs à cristaux liquides mentionnée, un système de filtres d'interférence formé d'éléments formant filtres de même hauteur ou qui sont appliqués les uns contre les autres sans interstices peut déjà apporter en soi des avantages essentiels. Il est en effet possible, curieusement, de satisfaire aux différentes exigences spectrales concernant les éléments formant filtres, par exemple et en particulier la transmission de couleurs comme le rouge, le vert et le bleu, notamment, même avec une même épaisseur d des différents éléments formant filtres. La réalisation, proposée selon l'invention, d'éléments formant filtres appliqués les uns contre les autres sans interstices, est également étonnante si on considère que dans le cas de la mise en oeuvre d'une technique d'attaque par corrosion, des interstices sont précisément enlevés par corrosion et que dans le cas d'une technique de décollement, le décollement forme également des

interstices.

Dans un mode de réalisation préféré du système de filtres de l'invention, les éléments formant filtres sont couverts par un système commun de couches interférentes dont il faut donc tenir compte pour l'optimisation d'épaisseur des éléments formant filtres. Dans les domaines spectraux dans lesquels les éléments formant filtres sont actifs, le système commun de couches interférentes est transparent. Il comprend de préférence au moins une couche électroconductrice formée de préférence exclusivement d'une couche électroconductrice,

de préférence une couche d'ITO.

Bien que l'on puisse prévoir éventuellement sur les éléments formant filtres une couche d'égalisation analogue à la couche 9 de la figure 1, dont l'épaisseur n'influence que de façon négligeable les propriétés spectrales des éléments formant filtres, on prévoit de préférence, et en particulier en combinant les deux premières caractéristiques du système de filtres de l'invention, exclusivement une couche

électroconductrice, de préférence en ITO.

On peut éventuellement prévoir au moins un élément formant matrice noire sur et/ou sous et/ou entre les éléments

formant filtres.

Selon un mode de réalisation préféré, l'invention part du principe qu'une technique d'attaque par corrosion crée des interstices, à savoir là o le cache d'attaque par corrosion présente des zones libres, et que la technique de décollement comble des interstices, à savoir là o le cache de décollement présente des zones libres. L'invention permet donc de former sans interstices les éléments formant filtres, grâce au fait que fondamentalement, des éléments formant filtres sont tout d'abord réalisés à l'aide d'une technique d'attaque par corrosion, puis des éléments formant filtres sont réalisés à l'aide d'une technique de décollement, le cache utilisé comme cache d'attaque par corrosion étant réutilisé comme cache de décollement. Ainsi, on combine de façon optimale la particularité spécifique de la technique de décollement avec celle de la technique d'attaque par corrosion. La technique de décollement permet aussi de réaliser un plan de référence dans le plan du cache de décollement lorsque des interstices formés précédemment entre les éléments formant filtres par la technique d'attaque par

corrosion sont comblés.

Pour le revêtement à l'aide du système de couches qui définit le premier élément formant filtre, on utilise de préférence les procédés de dépôt physique en phase vapeur ou de dépôt chimique en phase vapeur avec ou sans utilisation

d'un plasma.

Pour l'attaque par corrosion, on peut mettre en oeuvre des procédés d'attaque par corrosion humide, mais on utilise de préférence des procédés d'attaque par corrosion à il l'aide de plasmas CA, CC ou CA et CC, réactifs ou non réactifs, de préférence l'attaque par corrosion ionique réactive. Comme cache d'attaque par corrosion et de décollement, on utilise de préférence un cache en métal, de préférence en aluminium ou en chrome, mais on peut aussi

utiliser un cache en laque.

Dans un mode de réalisation préféré, notamment en ce qui concerne les dispositifs à cristaux liquides et les dispositifs à CCD, le système de filtres d'interférence de l'invention est conçu comme un système diélectrique de

filtres chromatiques.

D'une manière avantageuse, les éléments formant filtres comprennent des couches formées d'au moins deux des matériaux suivants: oxydes ou oxynitrures de Si, Hf, Ti, Zr,

Ta, Nb, Al ou des mélanges de ceux-ci; ou MgF2, ZnS, Si3N4.

Le but de la présente invention est également atteint avec un afficheur à cristaux liquides et un dispositif à CCD pourvus d'un système de filtres chromatiques, grâce au fait que celui-ci comprend un système diélectrique de filtres

d'interférence tel qu'il vient d'être décrit.

Ce but est atteint, enfin, à l'aide d'un procédé pour la fabrication d'un système diélectrique de filtres d'interférence formé d'au moins deux éléments formant filtres sur un support commun, et en particulier pour la fabrication d'un système de filtres d'interférence tel qu'il a été décrit précédemment, grâce au fait qu'on réalise au moins un premier élément formant filtre d'interférence par revêtement, de préférence à l'aide d'un procédé de dépôt physique en phase vapeur ou de dépôt chimique en phase vapeur, avec ou sans utilisation d'un plasma, suivi d'une opération d'attaque par corrosion, de préférence à l'aide d'un plasma CA, CC ou CA et CC, réactif ou non réactif, et de préférence par attaque par corrosion ionique réactive, étant précisé qu'on utilise un cache d'attaque par corrosion de préférence en métal, de préférence en Al ou Cr, ou une laque, puis on réalise au moins un deuxième élément formant filtre d'interférence par revêtement puis structuration par technique de décollement, le cache d'attaque par corrosion étant utilisé comme cache de décollement. Le procédé de l'invention se caractérise également en ce qu'on réalise successivement plus d'un élément formant filtre d'interférence différent, par revêtement et attaque par corrosion, avant de réaliser le dernier élément formant filtre d'interférence à l'aide d'une technique de décollement. Comme on l'a indiqué, le procédé de fabrication de l'invention convient aussi en particulier pour la fabrication

de systèmes de filtres chromatiques d'interférence.

L'invention va maintenant être décrite à titre

d'exemple à l'aide de figures et d'exemples.

La figure 1 est une coupe transversale schématique d'un afficheur à cristaux liquides d'un modèle connu, la figure 2 est une représentation schématique analogue à celle de la figure 1 d'un premier mode de réalisation des éléments formant filtres d'un système de filtres d'interférence de l'invention, en particulier d'un système de filtres chromatiques, la figure 3 est une représentation analogue à celles des figures 1 et 2 d'un deuxième mode de réalisation des éléments formant filtres d'un système de filtres d'interférence, en particulier d'un système de filtres chromatiques, la figure 4 montre la combinaison préférée des modes de réalisation de l'invention selon les figures 2 et 3, représentée de la même manière, dans laquelle est prévue de préférence une couche de recouvrement commune électroconductrice, la figure 5 est une coupe transversale de la structure de couches d'un afficheur à cristaux liquides rouge, vert, bleu construite selon l'exemple 1, la figure 6 est une représentation d'un afficheur à cristaux liquides construit selon l'exemple 2, la figure 7 montre la position des coordonnées colorimétriques des éléments formant filtres chromatiques rouges, verts et bleus selon les exemples 1 et 2, la figure 8 montre la courbe de transmission spectrale au niveau des éléments formant filtres chromatiques rouges, verts, bleus du système de filtres de l'invention selon l'exemple 1, la figure 9 montre la courbe analogue à celle de la figure 8, pour les éléments formant filtres chromatiques du système de filtres de l'invention selon l'exemple 2, et la figure 10 montre schématiquement le déroulement de la fabrication selon l'invention d'un système de filtres d'interférence de l'invention, selon les figures 2 ou 3 et en

particulier 4.

La figure 1, qui représente une structure à cristaux liquides connue, montre de façon très exagérée, il est vrai, les différences d'épaisseur pour des éléments diélectriques

formant filtres chromatiques d'interférence 3.

La figure 2 montre schématiquement la disposition sur le substrat 1 d'éléments formant filtres 3e de l'invention, en particulier pour la transmission du rouge, du vert et du bleu. Dans la limite des tolérances de fabrication des couches individuelles (non représentées), le nombre et l'épaisseur de couches sont optimisés pour que tous les éléments formant filtres 3e aient la même épaisseur do. Les propriétés spectrales du substrat 1 et d'autres couches, non représentées, couvrant éventuellement les éléments formant filtres 3e sont utilisées pour optimiser les propriétés

spectrales correspondantes des éléments formant filtres.

Suivant l'utilisation recherchée pour le système de filtres de l'invention formé d'éléments diélectriques formant filtres d'interférence 3e de même hauteur, on peut prévoir sous, entre ou sur les éléments formant filtres 3e, des éléments formant matrice noire 5, comme le montre schématiquement la

figure 2.

La figure 3 représente une seconde caractéristique essentielle en soi pour l'invention du système de filtres formé d'éléments diélectriques formant filtres d'interférence 3f. Alors que selon les figures 1 et 2, les éléments formant filtres définissent entre eux des interstices, les éléments formant filtres de la figure 3 sont appliqués les uns contre les autres sans interstices. Là aussi, comme il est représenté, on peut intégrer des éléments formant matrice

noire 5, suivant l'application.

Dans le mode de réalisation préféré de la figure 4, les caractéristiques inventives d'un système de filtres d'interférence de l'invention sont combinées. Les éléments formant filtres 3ef présentent donc dans ce cas des épaisseurs égales do, d'une part, et sont appliqués les uns contre les autres sans interstices, d'autre part. Comme il est représenté, il ainsi possible de déposer un système de couches ou une couche d'épaisseur constante directement sur les éléments formant filtres 3ef, par exemple et en particulier une couche électroconductrice, notamment une couche d'ITO. Les éléments formant filtres chromatiques forment dans ce cas non seulement un plan de référence mécaniquement stable pour la structure de la couche 15, mais aussi une surface d'appui isolante électriquement, et ils permettent de monter la couche 15 suivant une épaisseur constante, en particulier lorsque la surface libre 15o de cette couche doit se trouver sur un plan parallèle bien défini par rapport au substrat 1, comme dans les applications

pour des afficheurs à cristaux liquides.

Comme on l'a indiqué, si le système de filtres de l'invention est utilisé comme système de filtres chromatiques pour des afficheurs à cristaux liquides, on peut renoncer à une couche d'égalisation organique supplémentaire désignée par 9 sur la figure 1, étant donné - qu'une couche électroconductrice, en particulier une couche d'ITO ou un paquet de couches, par exemple en SiO,/ITO, peut être appliquée sans problème directement sur les éléments formant filtres, en raison de la bonne adhérence sur des systèmes de couches diélectriques; qu'à l'intérieur de la zone active du système de filtres, la couche électroconductriceappliquée ne rencontre plus d'arêtes, sur les éléments formant filtres, sur lesquelles elle pourrait se déchirer; - qu'une couche électroconductrice est isolée par rapport aux éléments formant matrice noire situés sous les éléments formant filtres par ces mêmes

éléments formant filtres.

Exemple 1

La structure d'un afficheur à cristaux liquides de l'invention utilisant un système de filtres chromatiques de l'invention selon la figure 4 est représentée schématiquement sur la figure 5. Sur le substrat 1 sont disposés, dans l'ordre, les éléments formant filtres chromatiques 3ef, la couche d'ITO électroconductrice 15, la couche de cristaux liquides 10, une couche d'ITO électroconductrice 13 et le

substrat 11.

Avec la couche d'ITO 15, les paquets de couches des éléments formant filtres chromatiques 3ef définissent un système susceptible d'interférence, et c'est la raison pour laquelle la couche d'ITO doit être prise en considération pour l'optimisation des éléments formant filtres chromatiques. Cela empêche en même temps une perte de

transmission supplémentaire due à la couche d'ITO.

On commence par fixer les valeurs cibles pour les coordonnées colorimétriques des éléments formant filtres R, V et B. Dans cet exemple, ce sont les coordonnées colorimétriques pour la télévision couleur selon la norme E.B.U. D 28-1980 (E) "The chromaticity of the luminophors of

television receivers".

Puis on optimise un système de couches minces formé de SiO2 (n = 1.46; k = 0) et de TiO2 (n350nm = 2.55, nss0om = 2.35, n900nm = 2.22; k = 0) de manière à obtenir les coordonnées colorimétriques bleues à l'intérieur d'une

tolérance fixée.

nsubstrat = 1.52 nITO = 2 dITo = 110 nm nLC = 1.52; on suppose que l'absorption pour toutes les couches optiques est négligeable. Puis on optimise les systèmes de couches des éléments formant filtres verts et rouges pour obtenir non seulement les coordonnées colorimétriques appropriées à l'intérieur de tolérances fixées, mais aussi pour que l'épaisseur totale soit la même que celle du système de couches de l'élément formant filtre bleu. Le tableau 1

figurant à la fin de la description présente dans la colonne

de l'exemple 1 les valeurs de coordonnées colorimétriques qui en résultent et la structure de couche des éléments formant filtres "rouge", "vert", "bleu". L'épaisseur totale qui en résulte pour les éléments formant filtres chromatiques

coïncide à 0,2 nm près.

La figure 7 montre les valeurs de coordonnées colorimétriques qui en résultent, et la figure 8 les caractéristiques spectrales des éléments formant filtres chromatiques réalisés selon l'exemple 1, y compris du substrat, des couches d'ITO et de la couche de cristaux liquides.

Exemple 2

La figure 6 montre la structure d'un second mode de réalisation d'un écran à cristaux liquides pourvu du système de filtres de l'invention. On a utilisé les mêmes chiffres de référence que sur la figure 5. A la différence du mode de réalisation de la figure 5 et de l'exemple 1, une couche d'égalisation 9 est prévue ici entre les éléments formant filtres 3ef du système de filtres optique et la couche d'ITO 15. Ainsi, la couche d'ITO agit dans cette structure comme couche individuelle isolée, c'est-à-dire qu'elle réduit la transmission dans des parties du spectre visible sans que cela puisse être compensé à l'aide des éléments formant filtres chromatiques. La manière de procéder est identique à celle de l'exemple 1. Pour la couche d'égalisation, on suppose que np = 1.46. Là encore, le tableau 1 et les figures 7 et 9 montrent les résultats d'une telle optimisation. Il ressort du tableau que les épaisseurs totales des éléments formant filtres coïncident à moins de 1 nm près, c'est-à-dire à + 0,25 nm.

Exemple 3

A l'aide de cet exemple et en référence à la figure

, on va décrire le procédé de fabrication de l'invention.

Phase 1: On recouvre le substrat à l'aide du premier système de filtres d'interférence B, plus exactement à l'aide d'un premier système de filtres chromatiques, par exemple bleu "B". Phase 2: Sur le système de couches B déposé, on applique par lithographie, par exemple, un cache d'attaque par corrosion

qui peut être en chrome, désigné sur la figure 10 par 17.

Phase 3: Le système de couches B appliqué est structuré par attaque par corrosion, de préférence par corrosion ionique réactive, moyennant quoi les premiers éléments formant filtres de la première caractéristique spectrale, par exemple

les éléments formant filtres bleus, sont réalisés.

Phase 4: Tout en laissant le cache d'attaque par corrosion 17, on procède au revêtement à l'aide du système de couches de la deuxième caractéristique spectrale, par exemple à l'aide du

système de couches vert.

Phase 5: Un second cache d'attaque par corrosion 19 en chrome,

par exemple, est appliqué par lithographie, par exemple.

Phase 6: Les deuxièmes éléments formant filtres de la deuxième caractéristique spectrale, par exemple les éléments formant filtres chromatiques verts, sont réalisés par attaque par corrosion. Là aussi, on préfère une attaque par corrosion

ionique réactive.

Phase 7: Tout en laissant les premier et second caches d'attaque par corrosion 17 et 19, on procède au revêtement à l'aide du troisième système de couches, suivant la troisième caractéristique spectrale souhaitée, par exemple la caractéristique rouge. Ainsi, tous les interstices entre les

éléments formant filtres B, V déjà appliqués sont comblés.

Phase 8: A l'aide de la technique de décollement, on structure le système de couches appliqué en dernier, les caches d'attaque par corrosion 17, 19 utilisés précédemment servant

cette fois de caches de décollement.

Tableau 1: Résultat de l'optimisation de couches minces des

exemples 1 et 2; H... couches de TiO2, L...

couches de SiO2

Exemple:

Rouge Vert Rli.- Rouge Vert RIeuI Coordonnées x: 0,647 0,317 0,141 0,653 0,317 0,141 colorimétriques: y: 0,350 0,598 0,061 0,346 0,598 0,061

Y: 17,4% 61,6% 5,4% 15,6% 61,6% 5,4 %

Structure de 1 L 19,0 00 0,0 0,0 0,0 0,0 couche 2 H 24,9 43,0 77,2 24,9 43,5 77, 2 (Epaisseurs en 3 L 69,6 33,0 98,0 69,6 33,3 98,0 nm): 4 H 43,0 38,5 63,2 43,0 38,9 6312

L 69,6 95,3 105,4 69,6 96,2 105,4

6 H 43,0 40,7 56,2 43,0 41j2 56,2

7 L 51,3 66,0 105,4 51,3 66,6 105,4

8 H 38,5 40,7 56,2 38,5 41,2 56,2

9 L 69,6 66,0 105,4 69,6 66,6 105,4

H 43,0 40,7 56,2 43,0 41,2 56,2

11 L 69,6 66,0 105,4 69,6 66,6 105,4

12 H 45,2 56>6 56,2 45,2 50,3 567,2

13 L 66,0 58,6 105,4 66,0 70,3 105,4

14 H 43,0 43,0 58,5 43,0 3473 58,5

L 40,3 183,2 101,7 40,3 188,6 101,7

16 H 52,0 70,1 67r9 52,0 70,9 67,9 17 L 69,6 117,2 98,0 69,6 118,3 98p0

18 H 58,8 70,1 77,2 588 70,9 77,2

19 L 6273 117j2 116,7 62,3 118,3 116,7

H 58,8 70,1 77,2 58,8 70,9 77'2_

21 L 69,6 117,2 116,7 69,6 118,3 116,7

22 H 72,4 70,1 7772 72,4 70,9 77?2

23 L 58,6 117,2 116,7 69,6 118,3 116,7

24 H 65,6 70,1 79,6 65,6 70,9 772

L 69,6 117,2 9810 58,6 118,3 11627

26 H 70,1 95,0 65,6 89,2 79,6

27 L 69,6 58,6 69,6 92,5

28 H 63,3 113,1 70,1 105,2

29 L 55,0 69,6 59,2

H 65,6 63,3

31 L 73,3 55,0

32 H 52,0 65,6

33 L 252,8 73j3

34 H 67,9

L 44,0

36 H 40,7

37 L 131,9

Epaisseur totale 2074,8 2074,5 2075,4 2170,6 2170,9 2171, 4

Claims

REVENDICATIONS

1. Système diélectrique de filtres d'interférence comprenant au moins deux éléments formant filtres (3), montés sur un support commun (1), qui ont des actions spectrales différentes, caractérisé en ce que les épaisseurs totales (do) des couches interférentes au niveau des éléments formant filtres sont les mêmes, dans la limite des tolérances de

fabrication des couches.

2. Système diélectrique de filtres d'interférence comportant au moins deux éléments formant filtres (3), montés sur un support commun (1), qui ont des actions spectrales différentes, caractérisé en ce que les éléments formant filtres sont appliqués latéralement les uns contre les autres

sans interstices.

3. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que

les deux éléments formant filtres sont couverts par un système de couches interférent commun (15) qui est transparent au moins dans les domaines spectraux dans

lesquels les éléments filtrants sont actifs.

4. Système de filtres d'interférence selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de couches

commun comprend au moins une couche électroconductrice.

5. Système de filtres d'interférence selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de couches

commun se compose d'une couche électroconductrice.

6. Système de filtres d'interférence selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de couches

commun consiste en une couche d'ITO.

7. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il

est prévu, sur et/ou sous et/ou entre les éléments formant

filtres (3), au moins un élément formant matrice noire (5).

8. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au

moins un premier élément formant filtre (B) est réalisé grâce à un revêtement suivi d'une attaque par corrosion réactive ou non réactive, au moins un deuxième élément formant filtre (V, R) est réalisé, puis on utilise la technique de décollement, étant précisé que le cache d'attaque par corrosion (17) utilisé pour réaliser l'élément formant filtre (B) mentionné en premier sert de cache de décollement pour réaliser le

deuxième (V, R).

9. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au

moins un premier élément formant filtre (B) est réalisé à l'aide d'un procédé de dépôt physique en phase vapeur, réactif ou non réactif, ou de dépôt chimique en phase vapeur,

avec ou sans utilisation d'un plasma.

10. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que

l'attaque par corrosion est réalisée à l'aide d'un plasma CA,

CC, CA et CC.

11. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que

l'attaque par corrosion est une attaque par corrosion ionique

réactive.

12. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le

deuxième élément formant filtre (V, R) est réalisé par revêtement à l'aide d'un procédé de dépôt physique en phase vapeur, réactif ou non réactif, ou d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur, avec ou sans utilisation d'un plasma.

13. Système de filtres d'interférence selon la revendication 12, caractérisé en ce que le deuxième élément formant filtre (V, R) est réalisé avec le même procédé que le

premier élément (B).

14. Système de filtres d'interférence selon la revendication 8, caractérisé en ce que le cache d'attaque par corrosion (17) se compose de métal, de préférence d'Al ou de

Cr.

15. Système de filtres d'interférence selon la revendication 8, caractérisé en ce que le cache d'attaque par

corrosion (17) se compose d'une laque.

16. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il

constitue un système diélectrique de filtres chromatiques.

17. Système de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que

les éléments formant filtres comprennent des couches d'au moins deux des matériaux suivants: - oxydes ou oxynitrures de Si, Hf, Ti, Zr, Ta, Nb, Al ou des mélanges de ceux-ci, ou

- MgF2, ZnS, Si3N4.

18. Afficheur à cristaux liquides pourvu d'un système de filtres chromatiques, caractérisé en ce que le système de filtres comprend un système diélectrique de filtres d'interférence selon l'une quelconque des

revendications 1 à 17.

19. Dispositif à CCD pourvu d'un système de filtres chromatiques, caractérisé en ce que celui-ci comprend un système diélectrique de filtres d'interférence selon l'une

quelconque des revendications 1 à 17.

20. Procédé pour la fabrication d'un système diélectrique de filtres d'interférence comprenant au moins deux éléments formant filtres (3), montés sur un support commun (1), en particulier pour la fabrication d'un système de filtres d'interférence selon l'une quelconque des

revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'on réalise au

moins un premier élément formant filtre d'interférence (B) grâce à un revêtement, suivi d'une attaque par corrosion réactive ou non réactive, en utilisant un cache d'attaque par corrosion (17), puis on réalise au moins un deuxième élément formant filtre d'interférence (V, R) par revêtement puis structuration par technique de décollement, le cache d'attaque par corrosion (17) étant utilisé comme cache de décollement.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'au moins un premier élément formant filtre (B) est réalisé à l'aide d'un procédé de dépôt physique en phase vapeur ou de dépôt chimique en phase vapeur, avec ou sans utilisation d'un plasma.

22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'attaque par corrosion est réalisée à l'aide d'un

plasma CA, CC ou CA et CC.

23. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'attaque par corrosion est une attaque par

corrosion ionique réactive.

24. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le cache d'attaque par corrosion (17) se compose de

métal, de préférence d'Al ou de Cr.

25. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le cache d'attaque par corrosion (17) se compose

d'une laque.

26. Procédé selon l'une quelconque des

revendications 20 à 25, caractérisé en ce qu'on réalise

successivement plus d'un élément formant filtre d'interférence différent (B, V), par revêtement et attaque par corrosion, avant de réaliser le dernier élément formant filtre d'interférence (R) à l'aide d'une technique de décollement.

27. Utilisation du procédé selon l'une quelconque

des revendications 20 à 26 pour la fabrication de systèmes de

filtres chromatiques d'interférence.