FR2885233A1 - Panneau d'affichage a cristaux liquides et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Un panneau d'affichage à cristaux liquides comporte un substrat matriciel supérieur (102) et un substrat matriciel inférieur (112), des cristaux liquides positionnés entre les substrats matriciels supérieur et inférieur (102, 122), une saillie (125) faisant saillie depuis le substrat matriciel inférieur (122) et un espaceur (113) positionné entre le substrat matriciel supérieur (102) et le substrat matriciel inférieur (122).L'espaceur (113) présente une première portion en contact avec la saillie (125) et une seconde portion en contact avec le substrat matriciel supérieur (102), la première portion ayant une première dureté différente d'une seconde dureté d'une seconde portion.Application à un panneau d'affichage à cristaux liquides dans lequel l'uniformité de l'écartement de cellule est améliorée.
Description
PANNEAU D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne un dispositif d'affichage, et plus particulièrement un panneau d'affichage à cristaux liquides et un procédé destiné à le fabriquer. Bien que la présente invention soit appropriée à une large gamme d'applications, elle est particulièrement appropriée pour empêcher une ondulation dans le panneau d'affichage à cristaux liquides et maintenir un écartement de cellule du panneau d'affichage à cristaux liquides.
En général, un dispositif d'affichage à cristaux liquides LCD commande la transmittance optique des cellules de cristaux liquides conformément à un signal vidéo, affichant une image qui correspond au signal vidéo sur le panneau d'affichage à cristaux liquides. Plus particulièrement, le dispositif d'affichage à cristaux liquides comporte un panneau d'affichage à cristaux liquides dans lequel des cellules de cristaux liquides sont agencées en une matrice. Les circuits d'attaque destinés à attaquer les cellules de cristaux liquides sont également positionnés sur le panneau d'affichage à cristaux liquides.
La figure 1 est un schéma en coupe transversale d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe. Le panneau d'affichage à cristaux liquides représenté sur la figure 1 comporte un substrat matriciel supérieur 2, qui est également connu sous le terme substrat matriciel 2 à filtre coloré, et un substrat matriciel inférieur 22, qui est également connu sous le terme substrat matriciel à transistor à couches minces. Une zone 5 de cristal Iiquide est dans un écartement de cellule entre le substrat matriciel supérieur 2 et le substrat matriciel inférieur 22. L'écartement de cellule de la zone 5 de cristaux liquides est maintenu par des espaceurs 13 positionnés entre le substrat matriciel supérieur '2- et le substrat matriciel inférieur 22.
Un premier motif à couches minces 4, tel qu'une matrice noire et un filtre coloré est formé sur le substrat matriciel supérieur 2. Un second motif à couches minces 24, tel qu'un transistor à couches minces, une ligne de signaux et une électrode de pixel, est formé sur le substrat matriciel inférieur 22. Les espaceurs 13 sont formés sur le substrat matriciel supérieur 2 pour définir la zone 5 de cristaux liquides par le maintien d'un écartement de cellule entre le substrat matriciel supérieur 2 et le substrat matriciel inférieur 22.
Dans un tel panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe, les substrats matriciels supérieur et inférieur 2 et 22 sont fournis puis un procédé de R-\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT. doc -16 décembre 2005 I!18 dépôt des cristaux liquides destiné à répandre les cristaux liquides sur au moins un parmi le substrat matriciel supérieur 2 et le substrat matriciel inférieur 22 est accompli. Par la suite, le substrat matriciel supérieur 2 et le substrat matriciel inférieur 22 sont liés ensemble avec à la fois les espaceurs 13 et la zone 5 de cristaux liquides entre le substrat matriciel supérieur 2 et le substrat matriciel inférieur 22.
Juste après que le procédé VALC (alignement vertical des cristaux liquides) de l'art connexe a été accompli, les cristaux liquides sont concentrés au niveau d'une partie centrale du panneau d'affichage à cristaux liquides. Ainsi, l'écartement de cellule de la partie centrale du panneau d'affichage à cristaux liquides est plus épais que le reste du panneau d'affichage à cristaux liquides juste après le procédé de liaison. Après un moment, les cristaux liquides se répandent progressivement de telle sorte que l'écartement de cellule de la partie centrale du panneau d'affichage à cristaux liquides se réduit tandis que l'écartement de cellule du reste du panneau d'affichage à cristaux liquides s'accroît. L'écartement de cellule deviendra finalement uniforme d'un côté à l'autre de l'ensemble du panneau d'affichage à cristaux liquides conformément à la hauteur des espaceurs 13.
Un frottement survient entre l'espaceur 13 et une zone du substrat matriciel inférieur 22 qui est en contact avec l'espaceur 13. Ce frottement peut générer un problème en ce que des structures internes, telles que les lignes de signaux, du panneau d'affichage à cristaux liquides peuvent être endommagées. La figure 2 est un schéma en coupe transversale d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe ayant un espaceur en contact avec une saillie 25 sur le substrat matriciel inférieur. Pour empêcher un tel endommagement de la structure interne, la saillie 25 est formée sur le substrat matriciel inférieur 22 et est en contact avec l'espaceur 13, tel que représenté sur la figure 2. Par conséquent, le problème d'une force de frottement entre l'espaceur 13 et le substrat matriciel inférieur 22 entraînant un endommagement est résolu.
Tel que représenté dans la partie agrandie dans un cercle en pointillés de la figure 2, la pression est concentrée au niveau d'une partie centrale de l'espaceur 13 qui est en contact avec la saillie 25. Cette pression empêche l'espaceur 13 de se déplacer le long du substrat matriciel inférieur 22. Cependant, cette pression peut entraîner le problème rendant impossible l'atténuation de l'ondulation dans le substrat matriciel supérieur 2 du fait de l'important frottement statique entre l'espaceur et la saillie. L'ondulation dégrade l'uniformité de l'écartement de cellule d'un côté à l'autre du panneau d'affichage à cristaux liquides.
La figure 3 est un schéma représentant l'ondulation dans un substrat matriciel supérieur. Le substrat matriciel supérieur 2 peut présenter une ondulation ayant un cycle de 5 à 20 mm et une taille de 0, 02 à 0,03 m avant le procédé de liaison. Juste R:\Brevets\24700124707-051215-tradTXT. doc - 16 décembre 2005 - 2/18 après que le substrat matriciel supérieur 2 a été lié au substrat matriciel inférieur 22, une force FEXT appliquée depuis l'extérieur vers l'intérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides est plus importante qu'une force FINNER appliquée depuis l'intérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides vers l'extérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides. La relation mathématique entre les forces est la suivante: [FORMULE 1] FEXT > FINNER, (FINNER = FLC + FCS) où FEXT = une force appliquée depuis l'extérieur vers l'intérieur du panneau, FINNER = une force appliquée depuis l'intérieur vers l'extérieur du panneau, qui est opposée à la force provenant de l'extérieur, FLC = une force avec laquelle Ies cristaux liquides poussent le substrat, et FCS = une force avec laquelle la saillie pousse l'espaceur.
L'ondulation se répand d'un côté à l'autre de l'ensemble du panneau d'affichage à cristaux liquides après qu'un certain temps se soit écoulé de telle sorte que la force FEXT appliquée depuis l'extérieur vers l'intérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides devient égale à la force FINNER appliquée depuis l'intérieur vers l'extérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides.
Un substrat matriciel supérieur 2 avec une telle ondulation peut être aplani lorsque la force FEXT appliquée depuis l'extérieur vers l'intérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides est égale à la force FINNER appliquée depuis l'intérieur vers l'extérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides, tel que cela est représenté dans la formule mathématique 2 ci-dessous.
[FORMULE 2] FEXT = FINNER, (FINNER = FLC + FCS), (FCS = PCS * ACS) où PCS = une pression appliquée à une zone de contact entre l'espaceur et la saillie, et ACS = une zone de la zone de contact entre l'espaceur et la saillie.
Cependant, les espaceurs 13 en contact avec les saillies 25 peuvent uniquement être partiellement enfoncés et sont maintenus en place sur les saillies, ce qui se traduit par une densité de contact entre les espaceurs 13 et les saillies 25 d'environ 50 ppm et un taux de rétablissement de l'espaceur 13 d'environ 60 % ou moins. La figure 4 représente des données expérimentales montrant la non uniformité d'un écartement de cellule dans le panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe. Du fait que les saillies 25 peuvent uniquement être partiellement enfoncées entraînant ainsi un frottement statique entre certains des espaceurs et les saillies, une R:\Brevets\247001,24707- 051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 - 3/18 pression est transmise jusqu'à l'ensemble du substrat matriciel supérieur 2 par l'intermédiaire de certains espaceurs 13 de telle sorte que l'ondulation du substrat matriciel supérieur 2 ne peut pas être aplani et l'écartement de cellule est irrégulier tel que cela est illustré dans un résultat expérimental représenté sur la figure 4. La non uniformité de l'écartement de cellule entraîne des imperfections dans les images sur le panneau d'affichage à cristaux liquides.
Par conséquent, la présente invention concerne un panneau d'affichage à cristaux liquides et son procédé de fabrication qui prévient sensiblement l'apparition d'un ou plusieurs des problèmes dus aux limitations et aux inconvénients de l'art connexe.
Un objet de la présente invention consiste à fournir un panneau d'affichage à cristaux liquides et son procédé de fabrication qui soit adapté pour empêcher une ondulation d'un substrat matriciel supérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides.
Un autre objet de la présente invention consiste à améliorer l'uniformité d'un écartement de cellule du panneau d'affichage à cristaux liquides.
L'invention propose un panneau d'affichage à cristaux liquides, comprenant: un substrat matriciel supérieur et un substrat matriciel inférieur positionnés de façon à être opposés l'un par rapport à l'autre; des cristaux liquides positionnés entre les substrats matriciels supérieur et inférieur; une saillie faisant saillie depuis le substrat matriciel inférieur; et un espaceur positionné entre le substrat matriciel supérieur et le substrat matriciel inférieur, l'espaceur ayant une première portion en contact avec la saillie et une seconde portion en contact avec le substrat matriciel supérieur, et la première portion ayant une première dureté différente d'une seconde dureté d'une seconde portion.
De préférence, la première dureté est supérieure à la seconde dureté.
Selon un mode de réalisation, la première portion a une première structure de 30 chaîne moléculaire d'une compacité supérieure à une seconde structure de chaîne moléculaire dans la seconde portion.
Selon un autre mode de réalisation, l'espaceur comporte au moins un monomère multifonctionnel, un oligomère multifonctionnel, un polymère multifonctionnel, et un photoinitiateur.
De préférence, le monomère multifonctionnel est un monomère acrylate multifonctionnel, l'oligomère multifonctionnel est un oligomère acrylate bifonctionnel, le polymère multifonctionnel est au moins un parmi un copolymère R:\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 4/18 acrylate et un polymère réactif, et le photoinitiateur est au moins un parmi l'Irgacure-369 et l'acide téréphtalique.
Selon un autre mode de réalisation, la première portion de l'espaceur comporte plus de monomère multifonctionnel et d'oligomère multifonctionnel que la seconde 5 portion de l'espaceur.
Selon un autre mode de réalisation, le substrat matriciel supérieur comporte une matrice noire qui définit une zone de cellule et un filtre coloré positionné dans la zone de cellule définie par la matrice noire, et le substrat matriciel inférieur comporte des lignes de signaux qui se croisent les unes les autres, un transistor à couches minces qui est positionné de façon adjacente à l'endroit où les lignes de signaux se croisent, et une électrode de pixel connectée au transistor à couches minces.
L'invention propose également un procédé de fabrication d'un panneau d'affichage à cristaux liquides, comprenant les étapes consistant à : fournir un substrat matriciel supérieur ayant des premiers motifs à couches 15 minces; fournir un substrat matriciel inférieur ayant des seconds motifs à couches minces; former une saillie sur le substrat matriciel inférieur; former un espaceur sur le substrat matriciel supérieur, l'espaceur ayant une 20 première portion d'une première dureté et une seconde portion d'une seconde dureté différente de la première dureté ; fournir des cristaux liquides entre les substrats matriciels supérieur et inférieur; et lier les substrats matriciels supérieur et inférieur de telle sorte que la première 25 portion de l'espaceur soit en contact avec la saillie et la seconde portion de l'espaceur soit en contact avec le substrat matriciel supérieur.
De préférence, la première dureté est supérieure à la seconde dureté.
La première portion peut présenter une première structure de chaîne moléculaire d'une compacité supérieure à une seconde structure de chaîne moléculaire dans la seconde portion.
Selon un mode de réalisation, l'étape consistant à former un espaceur comprend les étapes consistant à : former un matériau pour espaceur comportant au moins un monomère multifonctionnel, un oligomère multifonctionnel, un polymère multifonctionnel et un 35 photoinitiateur sur le substrat matriciel supérieur; exposer le matériau pour espaceur à la lumière; et éliminer le matériau pour espaceur à l'exception d'une zone exposée par un procédé de développement.
R:\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 -5/18 De préférence, l'étape consistant à exposer à la lumière le matériau pour espaceur comprend l'étape consistant à répartir le monomère multifonctionnel, l'oligomère multifonctionnel et le polymère multifonctionnel dans les première et seconde portions à l'intérieur du matériau pour espaceur grâce à l'exposition de l'espaceur de telle sorte que les répartitions du monomère multifonctionnel, de l'oligomère multifonctionnel et du polymère multifonctionnel soient différentes dans les première et seconde portions.
Selon un mode de réalisation, le substrat matriciel supérieur comporte une matrice noire qui définit une zone de cellule et un filtre coloré positionné dans la zone de cellule définie par la matrice noire, et le substrat matriciel inférieur comporte des lignes de signaux qui se croisent les unes les autres, un transistor à couches minces qui est positionné de façon adjacente à l'endroit où les lignes de signaux se croisent, et une électrode de pixel connectée au transistor à couches minces.
Selon un autre aspect, l'invention propose un panneau d'affichage à cristaux liquides comprenant: un substrat matriciel supérieur et un substrat matriciel inférieur qui sont positionnés de façon à être opposés l'un par rapport à l'autre; des cristaux liquides positionnés entre les substrats matriciels supérieur et inférieur; une saillie faisant saillie depuis le substrat matriciel inférieur; et un espaceur positionné entre le substrat matriciel supérieur et le substrat matriciel inférieur, l'espaceur ayant une première portion en contact avec la saillie et une seconde portion en contact avec le substrat matriciel supérieur, et la première portion de l'espaceur ayant une première structure de chaîne moléculaire d'une compacité supérieure à une seconde structure de chaîne moléculaire dans la seconde portion de l'espaceur.
De préférence, I'espaceur comporte au moins un parmi un monomère multifonctionnel, un oligomère multifonctionnel, un polymère multifonctionnel, et un photoinitiateur.
De préférence, le monomère multifonctionnel est un monomère acrylate multifonctionnel, l'oligomère multifonctionnel est un oligomère acrylate bifonctionnel, le polymère multifonctionnel est au moins un parmi un copolymère acrylate et un polymère réactif, et le photoinitiateur est au moins un parmi l'Irgacure-369 et l'acide téréphtalique.
De préférence, la première portion de l'espaceur comporte plus de monomère multifonctionnel et d'oligomère multifonctionnel que la seconde portion de l'espaceur description détaillée suivante sont toutes deux exemplaires et explicatives et sont R:1Brevets124700\24707-051215-tradTXT. doc - 16 décembre 2005 - 6/18 destinées à fournir une explication supplémentaire de l'invention selon les revendications.
Les dessins annexés, qui sont inclus pour offrir une meilleure compréhension de l'invention et qui sont incorporés dans, et qui constituent une partie de ce mémoire, illustrent des modes de réalisation de l'invention et servent avec la description à expliquer les principes de l'invention.
La figure 1 est un schéma en coupe transversale d'un panneau d'affichage à cristaux Iiquides de l'art connexe.
La figure 2 est un schéma en coupe transversale d'un panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe ayant un espaceur en contact avec une saillie sur le substrat matriciel inférieur.
La figure 3 est un schéma de l'ondulation dans un substrat matriciel supérieur de l'art connexe d'un panneau d'affichage à cristaux liquides.
La figure 4 montre des données expérimentales représentant la non uniformité d'un écartement de cellule dans le panneau d'affichage à cristaux liquides de l'art connexe.
La figure 5 montre des données expérimentales représentant le fait que l'uniformité de l'écartement de cellule est améliorée lorsqu'une densité de contact entre les saillies et les espaceurs est accrue.
La figure 6 est un schéma en coupe transversale d'un panneau d'affichage à cristaux liquides selon un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 7 est un schéma représentant une structure de molécules qui constituent un espaceur dans un mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 8A à 8B sont des schémas d'une répartition de la position moléculaire et d'une structure de chaîne moléculaire de l'espaceur représenté sur la figure 7, avant exposition.
Les figures 9A à 9B sont des schémas de la répartition de la position moléculaire et de la structure de chaîne moléculaire de l'espaceur après exposition.
La figure 10 est un schéma d'une structure interne de l'espaceur après des 30 procédés d'exposition et de développement sur la figure 9B.
La f i g u r e 1 l est un schéma destiné à expliquer la fonction de l'espaceur dans un mode de réalisation de la présente invention conjointement avec le panneau d'affichage à cristaux liquides.
On fera maintenant référence en détail aux modes de réalisation préférés de la présente invention, dont les exemples sont illustrés sur Ies dessins annexés. Ci-après, on expliquera les modes de réalisation préférés de la présente invention en se référant aux figures 5 à 11.
R:\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 -7/18 La figure 5 montre des données expérimentales représentant le fait que l'uniformité de l'écartement de cellule est améliorée lorsqu'une densité de contact entre les saillies et les espaceurs est accrue. On sait que l'uniformité de l'écartement de cellule s'accroît dans le cas où l'on forme la saillie et l'espaceur de telle sorte que la densité de contact de l'espaceur et de la saillie devient égale à environ 50 à 100 ppm, tandis que la concentration de pression sur les espaceurs diminue étant donné que la zone de contact où les saillies et les espaceurs sont en contact l'un avec l'autre s'accroît, tel que représenté dans le résultat expérimental illustré sur la figure 5. Si la densité de contact de l'espaceur et de la saillie s'accroît, cela donne lieu à un problème lié à la détérioration de la qualité de l'image telle que la création d'une intensité de noir non uniforme.
Pour résoudre un problème d'ondulation d'un substrat matriciel supérieur et un problème de non uniformité d'écartement de cellule de l'art connexe, le présent demandeur propose une technique consistant à réduire le frottement par contact entre l'espaceur et la saillie. C'est-à-dire qu'une zone de contact entre les espaceurs et les saillies est accrue grâce à la réduction du frottement par contact entre les saillies et les espaceurs afin de dissiper la concentration de force au niveau de certains points de contact uniquement entre la saillie et l'espaceur. Par conséquent, un mode de réalisation de la présente invention propose un procédé destiné à former un espaceur en un matériau présentant une importante force de résistance et dont la densité de contact des espaceurs et des saillies est faible, pour ainsi empêcher la non uniformité de l'intensité du noir, pour maintenir l'écartement de cellule, et pour atténuer l'ondulation dans le substrat matriciel supérieur.
La figure 6 est un schéma en coupe transversale d'un panneau d'affichage à cristaux liquides selon un mode de réalisation de la présente invention. Le panneau d'affichage à cristaux liquides représenté sur la figure 6 comporte un substrat matriciel supérieur 102, un substrat matriciel inférieur 122 opposé au substrat matriciel supérieur 102 avec une zone 105 de cristaux liquides entre eux; une saillie 125 faisant saillie vers le substrat matriciel supérieur 102 depuis le substrat matriciel inférieur 122; et les espaceurs 113 qui maintiennent un écartement de cellule entre le substrat matriciel supérieur 102 et le substrat matriciel inférieur 122. Les espaceurs 113 ont une dureté relativement élevée dans une portion 113a en contact avec la saillie 125.
Un premier motif à couches minces 104, comportant une matrice noire qui définit une zone de cellule et un filtre coloré dans la zone de cellule définie par la matrice noire, est formé sur le substrat matriciel supérieur 102. Un second motif à couches minces 124, comportant une ligne de données et une ligne de grille qui croise la ligne de données, un transistor à couches minces formé de façon adjacente à R:\Brevets\24700' 24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 - 8/18 l'endroit où la ligne de grille et la ligne de données se croisent, et une électrode de pixel connectée au transistor à couches minces, est formé sur le substrat matriciel inférieur 122. La saillie 125 est formée de façon à faire saillie depuis le substrat matriciel inférieur 122 et à être en contact direct avec l'espaceur 13 afin d'éviter un contact direct entre l'espaceur 13 et le substrat matriciel inférieur 122.
L'espaceur 113 est formé sur le substrat matriciel supérieur 102 grâce à un procédé photolithographique afin d'avoir une structure dans laquelle sa largeur devient plus étroite vers le substrat matriciel inférieur 122. Ci-après, une portion de l'espaceur 113 qui a une largeur relativement étroite et qui est en contact direct avec la saillie 25 sera appelée "portion supérieure 113a d'espaceur", et une autre portion qui a une largeur relativement plus large et qui est en contact avec le substrat matriciel supérieur 102 sera appelée "portion inférieure 113b d'espaceur".
L'espaceur 113 dans les modes de réalisation de la présente invention est fouiné de façon à avoir des portions de différentes duretés de sorte qu'un frottement entre les saillies 125 et les espaceurs peut être réduit tandis que l'espaceur présente toujours un certain degré de résilience. En conséquence, après qu'un procédé de liaison a été accompli, il est possible que le substrat matriciel supérieur 102 soit aplani et qu'un écartement de cellule unifoiine puisse être obtenu. Ci-après, en se référant aux figures 7 à 11, on expliquera de façon plus précise l'espaceur de la présente invention.
Dans les modes de réalisation de la présente invention, pour résoudre un problème de l'art connexe lié à un frottement statique important qui apparaît du fait qu'une force est concentrée sur une zone de l'espaceur 113, la portion supérieure 113a de l'espaceur en contact avec la saillie 125 est conçue pour avoir une dureté supérieure à celle de la zone inférieure 113b de l'espaceur. Par conséquent, la portion supérieure 113a de l'espaceur en contact direct avec la saillie 125 a un frottement statique inférieur de sorte que les espaceurs et saillies supplémentaires peuvent entrer en contact de sorte qu'avec une densité de contact d'environ 50 ppm, un taux de rétablissement n'est pas inférieur à 80 % même lorsque certaines des portions supérieures 113a de l'espaceur sont légèrement pressées par les saillies 125. En conséquence, même lorsque la force est concentrées sur les portions 113a de l'espaceur, la force est dispersée de façon régulière vers les zones inférieures 113b de l'espaceur du fait que les portions supérieures 113a de l'espaceur peuvent se déplacer par rapport aux saillies 125 de telle sorte que la force peut être répartie par l'intermédiaire d'un plus grand nombre de portions supérieures 113a de l'espaceur. Par conséquent, l'ondulation du substrat matriciel supérieur 102 disparaît après l'écoulement d'un certain délai après le procédé de liaison.
R:\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 -9/18 L'espaceur 113 comporte un monomère multifonctionnel (MFM), un oligomère multifonctionnel (MFO), un polymère multifonctionnel (MFP), un photoinitiateur (PI) et un additif. Ici, le MFM peut être un monomère acrylate multifonctionnel, le MFO peut être un oligomère acrylate bifonctionnel, le MFP peut être l'un quelconque parmi un copolymère acrylate ou un polymère réactif, et le PI peut être un Irgacure-369 ou un acide téréphtalique (TPA). Le PI réagit à la lumière, agissant ainsi pour initier la réaction des autres molécules. Le MFM, le MFO, le MFP réagissent à la lumière pour former une couche désignée, et sont inclus dans l'espaceur 113 sans être éliminés lors d'un procédé de développement. L'additif agit pour contrôler la propriété d'enduction, l'uniformité de la couche, la propriété d'adhérence avec la couche inférieure.
La figure 7 est un schéma représentant des structures de molécules qui constituent un espaceur dans des modes de réalisation de la présente invention. La figure 7 représente des formules de structure moléculaire de monomère acrylate multifonctionnel, oligomère acrylate bifonctionnel, copolymère acrylate, polymère réactif, Irgacure-369, acide téréphtalique, etc., et des plages de longueur d'onde d'absorption de l'Irgacure-369 et de l'acide téréphtalique. Ici, l'Irgacure-369 est connu pour absorber la Iumière d'une plage de longueur d'onde inférieure à l'acide téréphtalique.
Dans des modes de réalisation de la présente invention, l'espaceur 113 ayant des portions de différentes duretés est formé au moyen d'un seul matériau et d'un procédé photolithographique. Ci-après, un procédé de fabrication de l'espaceur 113 sera expliqué conjointement à un procédé de fabrication du panneau d'affichage à cristaux liquides. Tout d'abord, le substrat matriciel supérieur 102 est fourni avec les premier motifs à couches minces 104, comprenant la matrice noire et le filtre coloré, et le substrat matriciel inférieur 122 est fourni avec le second motif à couches minces 124, comprenant les lignes de signaux, le transistor à couches minces et l'électrode de pixel. Puis, un procédé photolithographique consistant en des procédés d'exposition et de développement est accompli après qu'un matériau pour espaceur, y compris un MFM, un MFO, un MFP, un PI et un additif a été fonné sur le substrat matriciel supérieur 102. Dans le procédé d'exposition, la zone du substrat supérieur où l'espaceur 113 va être formé est exposée à la lumière à travers une partie de transmission d'un masque.
Les figures 8A à 8B sont des schémas d'une répartition de la position moléculaire et d'une structure de chaîne moléculaire de l'espaceurreprésenté sur la figure 7, avant exposition. Tout d'abord, les molécules dans le matériau 110 pour espaceur avant exposition sont positionnées de façon aléatoire, tel que représenté sur la figure 8A. C'est-à-dire que des molécules de MFM 152, MFO 154 et MFP 156 R:"Brevets\24700\24707051215-tradTXT doc - 16 décembre 2005 - 10/18 sont réparties de façon régulière dans l'ensemble du matériau 110 pour espaceur. Par conséquent, tel que représenté sur la figure 8B, la structure de chaîne moléculaire n'est pas non plus prépondérante dans une portion spécifique du matériau 110 pour espaceur afin d'être répartie de façon régulière dans l'ensemble du matériau 110 pour espaceur.
Les figures 9A à 9B sont des schémas de la répartition de la position moléculaire et de la structure de chaîne moléculaire dans l'espaceur après exposition. Lorsqu'une exposition débute, la densité d'exposition s'affaiblit lorsqu'elle passe à travers une zone supérieure du matériau pour espaceur vers une zone inférieure de celui-ci, ainsi le MFM 152 et le MFO 154 sont principalement positionnés dans la zone supérieure du matériau 110 pour espaceur et le MFP 156 est principalement positionné dans la zone inférieure du matériau 110 pour espaceur. Par conséquent, le MFM 152 et le MFO 154 sont étroitement combinés l'un avec l'autre dans la zone supérieure du matériau 110 pour espaceur au fur et à mesure que l'exposition progresse, et le MFM 152 et le MFO 154 forment un gradient de concentration qui diminue de la portion supérieure du matériau 110 pour espaceur à sa portion inférieure. En conséquence, le MFP 156 passe de la portion supérieure du matériau 110 pour espaceur à sa portion inférieure. La vitesse de déplacement du MFP 156 est lente du fait que le poids moléculaire est élevé et qu'il réagit avec une petite quantité de MFM 152 et de MFO 154. Ainsi, la structure de chaîne moléculaire est conçue pour être compacte dans la portion supérieure du matériau 110 pour espaceur afin d'accroître la dureté et la compacité de la structure de chaîne moléculaire devient relativement faible dans la portion inférieure du matériau pour espaceur afin de réduire la dureté, tel que représenté sur la figure 9B.
Puis, le procédé de développement est accompli pour former ainsi l'espaceur 113 dans lequel la densité de la structure de chaîne moléculaire (ou réticulation) diminue de la partie supérieure à la partie inférieure, tel que représenté sur la figure 10. Par conséquent, l'espaceur 113 dans un mode de réalisation de la présente invention a une structure dans laquelle la dureté diminue de la portion supérieure à la portion inférieure de telle sorte que la portion supérieure A de l'espaceur est conçue pour ne pas être déformée par une charge appliquée par la saillie 125 et la portion inférieure B de l'espaceur absorbe la charge appliquée à la saillie 125, dispersant ainsi la charge de manière régulière.
Si le procédé de liaison du substrat matriciel supérieur 102 et du substrat matriciel inférieur 122 est accompli au moyen de l'espaceur 113, la portion supérieure A de l'espaceur 113 a une dureté importante pour empêcher la déformation provoquée par la charge concentrée sur la saillie 125 et la portion inférieure B de l'espaceur 113 a une faible dureté pour absorber la charge concentrée R:\Brevets\24700124707-051215-tradTXT.doc 16 décembre 2005 - I I/18 sur la portion supérieure A de l'espaceur 113 afin d'absorber et de disperser la charge de façon régulière.
La figure 11 est un schéma représentant un procédé destiné à améliorer l'uniformité de l'écartement de cellule du panneau d'affichage à cristaux liquides et à aplanir le substrat matriciel supérieur courbé au moyen de l'espaceur d'un mode de réalisation de la présente invention. Tel que représenté sur la figure 11, une force est concentrée sur un point de la portion supérieure 113a de l'espaceur par la saillie 125 juste après avoir lié le substrat matriciel supérieur 102 et le substrat matriciel inférieur 122, mais la portion supérieure 113a de l'espaceur a une dureté importante afin d'être presque rétablie même lorsque la portion supérieure 113a est quelque peu enfoncée. A ce moment, la force concentrée sur la portion supérieure 113a de l'espaceur est dispersée vers la portion inférieure 113b de l'espaceur, et la zone courbée du substrat matriciel supérieur 102 est poussée par l'ensemble de l'espaceur 113. Par conséquent, la pression Patm appliquée sur le panneau d'affichage à cristaux liquides depuis l'extérieur devient égale à la pression Pglass appliquée sur l'extérieur du substrat matriciel supérieur 102 et la pression Pcs avec laquelle l'espaceur 113 pousse le substrat matriciel supérieur 102. Ainsi, le substrat matriciel supérieur ondulé 102 est aplani et l'uniformité de l'écartement de cellule est obtenue.
De cette façon, le panneau d'affichage à cristaux liquides et son procédé de fabrication selon un mode de réalisation de la présente invention conserve l'écartement de cellule entre le substrat matriciel supérieur 102 et le substrat matriciel inférieur 122 au moyen de l'espaceur 113 dans lequel la dureté est réduite de la portion supérieure à la portion inférieure. En conséquence, la pression concentrée sur certaines saillies 125 peut être dispersée de façon régulière sur l'ensemble de l'espaceur 113 par l'intermédiaire de toutes les saillies, aplanissant ainsi l'ondulation du substrat matriciel supérieur 102 et rendant uniforme l'écartement de cellule.
L'espaceur proposé dans un mode de réalisation de la présente invention peut s'appliquer à un panneau d'affichage à cristaux liquides de technologie ISP (in plane switching), également à des panneaux d'affichage à cristaux liquides de technologie ECB (electrically controlled birefringence) et de technologie VA (vertical alignment), en plus les panneaux d'affichage à cristaux liquides de technologie TN (twisted nematic).
Tel que décrit ci-dessus, le panneau d'affichage à cristaux liquides et son procédé de fabrication selon un mode de réalisation de la présente invention préserve l'écartement de cellule entre le substrat matriciel supérieur et le substrat matriciel inférieur au moyen d'un espaceur dont la dureté diminue de la portion supérieure à la portion inférieure. La portion supérieure de l'espaceur présente une importante force élastique et une importante force de rétablissement. Ainsi, presque aucune R:. Brevets\24700\24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 -12/18 déformation n'est générée par la pression appliquée par la saillie, la zone inférieure de l'espaceur dispersant la force appliquée sur la portion supérieure de l'espaceur à travers l'espaceur, et le frottement entre l'espaceur et la saillie étant moindre de telle sorte que d'autres espaceurs peuvent recevoir des portions d'une force provenant d'autres saillies. En conséquence, l'ondulation du substrat matriciel supérieur est dissipée et l'uniformité de l'écartement de cellule est améliorée.
Les hommes du métier constateront que diverses modifications et variantes peuvent être apportées au panneau d'affichage à cristaux liquides et à son procédé de fabrication selon la présente invention sans s'éloigner de l'esprit ou de la portée de l'invention. Ainsi, il est prévu que la présente invention couvre les modifications et les variations de cette invention à condition qu'elles s'inscrivent dans la portée selon les revendications annexées et leurs équivalents.
R:\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT-doc - 16 décembre 2005 -13/18
Claims (17)
1. Panneau d'affichage à cristaux liquides, comprenant: un substrat matriciel supérieur (102) et un substrat matriciel inférieur (122) 5 positionnés de façon à être opposés l'un par rapport à l'autre; des cristaux liquides positionnés entre les substrats matriciels supérieur et inférieur; une saillie (125) faisant saillie depuis le substrat matriciel inférieur (122) ; et un espaceur (113) positionné entre le substrat matriciel supérieur (102) et le substrat matriciel inférieur (122), l'espaceur (113) ayant une première portion en contact avec la saillie (125) et une seconde portion en contact avec le substrat matriciel supérieur (102), et la première portion ayant une première dureté différente d'une seconde dureté d'une seconde portion.
2. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, dans lequel la première dureté est supérieure à la seconde dureté.
3. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première portion a une première structure de chaîne moléculaire d'une compacité supérieure à une seconde structure de chaîne moléculaire dans la seconde portion.
4. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'espaceur (113) comporte au moins un monomère multifonctionnel, un oligomère multifonctionnel, un polymère multifonctionneI, et un photoinitiateur.
5. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 4, dans lequel le monomère multifonctionnel est un monomère acrylate multifonctionnel, l'oligomère multifonctionnel est un oligomère acrylate bifonctionnel, le polymère multifonctionnel est au moins un parmi un copolymère acrylate et un polymère réactif, et le photoinitiateur est au moins un parmi l'Irgacure-369 et l'acide téréphtalique.
6. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première portion de l'espaceur (113) comporte plus de monomère multifonctionnel et d'oligomère multifonctionnel que la seconde portion de l'espaceur (113).
R',Brevets\24700'24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 -14/18
7. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le substrat matriciel supérieur (102) comporte une matrice noire qui définit une zone de cellule et un filtre coloré positionné dans la zone de cellule définie par la matrice noire, et le substrat matriciel inférieur (122) comporte des lignes de signaux qui se croisent les unes les autres, un transistor à couches minces qui est positionné de façon adjacente à l'endroit où les lignes de signaux se croisent, et une électrode de pixel connectée au transistor à couches minces.
8. Procédé de fabrication d'un panneau d'affichage à cristaux liquides, comprenant les étapes consistant à : fournir un substrat matriciel supérieur (102) ayant des premiers motifs à couches minces (104) ; fournir un substrat matriciel inférieur (122) ayant des seconds motifs à couches minces (24, 124) ; former une saillie (125) sur le substrat matriciel inférieur (122) ; former un espaceur (113) sur le substrat matriciel supérieur (102), l'espaceur (113) ayant une première portion d'une première dureté et une seconde portion d'une seconde dureté différente de la première dureté ; fournir des cristaux liquides entre les substrats matriciels supérieur et inférieur (102, 122) ; et lier les substrats matriciels supérieur et inférieur (102, 122) de telle sorte que la première portion de l'espaceur (113) soit en contact avec la saillie (125) et la seconde portion de l'espaceur (113) soit en contact avec le substrat matriciel supérieur (102).
9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, dans lequel la première dureté est supérieure à la seconde dureté.
10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la première portion a une première structure de chaîne moléculaire, d'une compacité supérieure à une seconde structure de chaîne moléculaire dans la seconde portion.
11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'étape consistant à former un espaceur (113) comprend les étapes consistant à : 12:\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT. doc - 16 décembre 2005 - 15/18 former un matériau pour espaceur (113) comportant au moins un monomère multifonctionnel, un oligomère multifonctionnel, un polymère multifonctionnel et un photoinitiateur sur le substrat matriciel supérieur (102) ; exposer le matériau pour espaceur (113) à la lumière; et éliminer le matériau pour espaceur (113) à l'exception d'une zone exposée par un procédé de développement.
12. Procédé de fabrication selon la revendication 11, dans lequel l'étape consistant à exposer à la lumière le matériau pour espaceur (113) comprend l'étape 10 consistant à : répartir le monomère multifonctionnel, l'oligomère multifonctionnel et le polymère multifonctionnel dans les première et seconde portions à l'intérieur du matériau pour espaceur (113) grâce à l'exposition de l'espaceur (113) de telle sorte que les répartitions du monomère multifonctionnel, de l'oligomère multifonctionnel et du polymère multifonctionnel soient différentes dans Ies première et seconde portions.
13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le substrat matriciel supérieur (102) comporte une matrice noire qui définit une zone de cellule et un filtre coloré positionné dans la zone de cellule définie par la matrice noire, et le substrat matriciel inférieur (122) comporte des lignes de signaux qui se croisent les unes les autres, un transistor à couches minces qui est positionné de façon adjacente à l'endroit où les lignes de signaux se croisent, et une électrode de pixel connectée au transistor à couches minces.
14. Panneau d'affichage à cristaux liquides comprenant: un substrat matriciel supérieur (102) et un substrat matriciel inférieur (122) qui sont positionnés de façon à être opposés l'un par rapport à l'autre; des cristaux liquides positionnés entre les substrats matriciels supérieur et 30 inférieur (102, 122) ; une saillie (125) faisant saillie depuis le substrat matriciel inférieur (122) ; et un espaceur (113) positionné entre le substrat matriciel supérieur (102) et le substrat matriciel inférieur (122), l'espaceur (113) ayant une première portion en contact avec la saillie (125) et une seconde portion en contact avec le substrat matriciel supérieur (102), et la première portion de l'espaceur (113) ayant une première structure de chaîne moléculaire d'une compacité supérieure à une seconde structure de chaîne moléculaire dans la seconde portion de l'espaceur (113).
R:\Brevets\24700,24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 -16/18
15. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 14, dans lequel l'espaceur (113) comporte au moins un pan-ni un monomère multifonctionnel, un oligomère multifonctionnel, un polymère multifonctionnel, et un photoinitiateur.
16. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 15, dans lequel le monomère multifonctionnel est un monomère acrylate multifonctionnel, l'oligomère multifonctionnel est un oligomère acrylate bifonctionnel, le polymère multifonctionnel est au moins un parmi un copolymère acrylate et un polymère réactif, et le photoinitiateur est au moins un pan-ni l'Irgacure-369 et l'acide téréphtalique.
17. Panneau d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 14, 15 ou 16 dans lequel la première portion de l'espaceur (113) comporte plus de monomère multifonctionnel et d'oligomère multifonctionnel que la seconde portion de l'espaceur (113).
R.\Brevets\24700\24707-051215-tradTXT.doc - 16 décembre 2005 -17/18
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