WO2009056621A1 - Ecran a cristal liquide - Google Patents

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WO2009056621A1
WO2009056621A1 PCT/EP2008/064778 EP2008064778W WO2009056621A1 WO 2009056621 A1 WO2009056621 A1 WO 2009056621A1 EP 2008064778 W EP2008064778 W EP 2008064778W WO 2009056621 A1 WO2009056621 A1 WO 2009056621A1
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WO
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polarizer
stack
spacer
module
optical
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Application number
PCT/EP2008/064778
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Inventor
Thierry Kretz
Bernard Meunier
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Thales
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Publication date
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Priority to PL08844372T priority patent/PL2203781T3/pl
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Priority to ES08844372.6T priority patent/ES2668693T3/es
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    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/28—Adhesive materials or arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal screen and more particularly the rear structure of this screen for improved encapsulation.
  • the screens are supplied encapsulated in a rigid mechanical structure forming a frame.
  • Figure 1 illustrates an example of rear encapsulation of an LCD screen.
  • the example shown corresponds to a basic configuration comprising a frame 10 enclosing an LCD cell, ie a plate 1 and a counterpoise 2 assembled sealingly to form a cavity containing the liquid crystal XL, between the two plates, and two assembled (or more precisely rolled) colliers, each by gluing: a front polarizer 3 laminated on the counterphase 2 and a rear polarizer 4 laminated on the plate 1.
  • the plate 1 is larger than the counterpoise 2, thus providing a peripheral zone 1a beyond the counterpoise.
  • This peripheral zone is clamped between an outer frame 10a and an inner frame 10b which form the mechanical structure 10 of encapsulation of the screen.
  • In the front face A there is usually a seal j between the outer frame and the front face of the plate 1, in the peripheral zone 1a.
  • In rear face B is usually a spacer 12 which is used between the inner frame 10.b and the rear plane of the cell.
  • International patent application WO 02/16083 shows another mechanical structure in which the module is clamped by means of two elastic joints.
  • a rear polarizer 4 of the unhardened type When a rear polarizer 4 of the unhardened type is used for wet heat storage, the plate polarizer assembly is moisture sensitive. For these reasons, there is provided a rear encapsulation structure configured to seal this assembly all around the cell.
  • This encapsulation structure thus comprises, in addition to the inner frame 10.b and the spacer 12, a transparent blade substantially of the same size as the plate, typically a glass plate 13, combined with a double-sided adhesive frame 14 placed between the plate 1 and this glass plate 13: the plate, the blade and the adhesive frame form a sealed cavity in which the polarizer is enclosed: under these conditions, the rear polarizer 4 is set back by a width d1 of the edge of the plate 13 and the glass slide 13, that is to say that its surface is substantially smaller than that of the plate and the blade.
  • the adhesive frame used is of the type VHB ("Very High Bonding") that is strongly adhesive. It is disposed at the plate edge and / or blade, and has a width d2 less than the withdrawal d1. It has a thickness e2 which ensures a spacing of a few hundred micrometers between the glass iame 13 and the polarizer 4. This spacing is necessary to avoid contacts between the two planes 4 and 13 facing each other, contacts that would have adverse optical effects , the formation of interference fringes.
  • the spacer 12 is clamped between the inner frame 10.b and the rear face of the glass plate 13. It is substantially the same width as the adhesive frame.
  • a diffuser function or optical flux amplifier, or prepolarizer ...
  • a diffuser 200 is illustrated in FIG. This diffuser is integrated floating, that is to say, it is not glued to one or the other plane of the polarizer 4 or 12- blade; it "floats" in the air gap between the polarizer 4 and the glass plate 13.
  • the diffuser can also be laminated on the rear blade so as to prevent it from floating in the cavity and therefore its buckling in a thermal environment.
  • VHB adhesive frame means that the adhesive is continuous all around the cell.
  • VHB frame has a high manufacturing cost: in fact, the frame is made by removing the central material in a sheet of adhesive material: all this central portion is lost.
  • the VHB frame uses the peripheral edge 1a of the plate 1, outside the active optical zone Z of the cell.
  • the width e2 of the VHB frame depends on the width of this zone. This feature prevents the use of some cheap LCD commercial cells in which the plate and the counterplate are cut flush with the active area on at least two sides. This is a troublesome limitation because it is increasingly sought even in restrictive applications of the avionics type, to use the commercial components known as COTS, to reduce costs.
  • the peripheral zone is very narrow, too narrow to provide a VHB frame of sufficient width to guarantee sealing.
  • a VHB frame is not waterproof. To this difficulty are added those of realizing and manipulating a frame VHB too fine.
  • an optical film such as 200 placed at the back of the cell in the space 5 between the two frames 4 and 12, can curl. Curlings are reflected in the optical plane, by non-uniformities of the LCD backlight and therefore to a degraded image quality.
  • the repair for example to replace the curled film, requires the dismantling of the mechanical structure.
  • the hardened polarizer 4 can be made over the entire extent of the plate 1, as illustrated in FIG. 2.
  • the plate and polarizer assembly can then be directly pinched between the outer frame 10 a and the inner frame 10.b, via the seal j on the front face and the spacer 12 on the rear face, since there is no sealing problem at the interface plate 1 and rear polarizer 4.
  • the spacer 12 can directly come to rest against the rear face of the polarizer 4.
  • the integration of an optical film 200 is done by plating the film against the rear polarizer 4.
  • the polarizer has a smooth rear surface, this can only be done using a optical film having a non-zero surface roughness, as taught in US Pat. No. 4,508,428.
  • the necessary roughness is obtained by appropriate surface treatment, by any known technique, and for example, in the case of a PMMA diffuser (PolyMethyl MethAcrylate, plexiglass-type thermoplastic): molding of the part in a structured slurry, embossing, chemical or physical etching. Otherwise, if the optical film also has a smooth surface, the assembly would introduce cosmetic defects of the interference type or rings of Newton.
  • PMMA diffuser PolyMethyl MethAcrylate, plexiglass-type thermoplastic
  • the polarizer stack 4 / diffuser 200 simplifies the encapsulation of the LCD module in the mechanical structure 10, since the assembly can be clamped, via the gasket and the spacer, between the outer frame and the inner frame without mechanical element additional, and without adhesive frame contrary to the encapsulation illustrated in Figure 1.
  • liquid is able to infiltrate by capillarity at the interface of the diffuser planes 200 and polarizer 4, by the edge of the cell. Liquid can thus be trapped between the two planes of the surfaces in contact with the diffuser and the polarizer, as illustrated in FIG. 3. This liquid trapped at different locations o1, o2 then causes defects of nonuniformity of illumination. Once trapped, the liquid can not evaporate easily. Even if the screen is dried, there may be traces of dried water, and / or remains of water, which will have the same unacceptable optical effects. More generally, as one may be interested in integrating several optical films at the rear, each providing a particular optical functionality, the problem of the tightness of the interface arises each time. Finally the replacement of an optical film having a defect, necessarily requires the dismantling of the mechanical structure, which is not desirable.
  • the subject of the invention is an LCD screen with a configuration of the optical film or films on the rear face of the polarizer which facilitates encapsulation with the desired qualities.
  • the object of the invention is to solve a technical problem of encapsulation, which can be formulated as follows: to propose an inexpensive rear encapsulation structure, simple to implement, resistant to variations in atmospheric pressure and without problems of sealing for an LCD module comprising at least one optical film at the rear of the polarizer; a structure that can be used regardless of the wet storage qualities of the polarizer; a structure that is scalable, allowing the integration of other optical functions (DBEF, BEF 1 holographic diffuser, diffuser ...) at the back of the cell while still meeting the conditions listed above.
  • the invention therefore relates to an LCD screen comprising an LCD module, with a polarizer on the rear face of a plate of the module, characterized in that it comprises an optical stack on the rear face of the polarizer, set back from a spacer disposed at the rear of the module, on its periphery, said stack comprising at least one optical film pressed against said poiarizer, at least one of the faces of said film and the polarizer pressed against each other, being at non-zero surface roughness, and in that a bead of glue is dispensed on the edge of the stack all around its periphery in the space defined between the spacer and the stack.
  • FIG 2 is a partial sectional view of a liquid crystal module encapsulated in a frame, having a second rear encapsulation mode
  • FIG. 3 illustrates the problem of infiltrations of water with an encapsulation according to FIG. 2;
  • FIG. 4 illustrates, in a partial sectional view, a first rear encapsulation mode according to the invention
  • FIG. 5 illustrates a generalization of this mode of encapsulation, for an LCD module comprising an additional rear optical film
  • FIGS. 8a and 8b are schematic views of the rear face showing two alternative embodiments of the spacer.
  • rear polarizer 4 a pure polarizer, ie a polarizer that provides only its polarization function, or a polarizer combined with another optical function, for example an optical flux amplifier function, anti-reflection or limiting the reflection of ambient light, obtained by rolling a corresponding optical film, using a glue of suitable index, in order not to have any problem of optical interference (Newton rings and / or interference fringes) .
  • a pure polarizer ie a polarizer that provides only its polarization function, or a polarizer combined with another optical function, for example an optical flux amplifier function, anti-reflection or limiting the reflection of ambient light, obtained by rolling a corresponding optical film, using a glue of suitable index, in order not to have any problem of optical interference (Newton rings and / or interference fringes) .
  • the invention proposes to make on the rear face of the LCD module 1 a compact stack of a film or of several optical films against the rear face of the rear polarizer 4, the stack being set back from the edge of the plate 1, and of a spacer 12 disposed on the rear face of the module, on its periphery, and made so that a smooth face of the polarizer or an optical film of the stack is always pressed against a rough face of another film and a cord glue dispensed on the edge of the stack, all around. It is also possible to have a polarizer with a rough face pressed against a smooth face of an optical film. In a variant, the stack and the polarizer have the same dimensions and the bead of adhesive covers the edge of the stack and the polarizer.
  • This bead of glue provides several functions:
  • the dispensing of glue is carried out as follows: the stack is mechanically plated against the smooth face of the polarizer 4 during the entire operation of dispensing and polymerization of the glue. In this way, the volume of air trapped in the stack and between the stack and the polarizer is minimized, which contributes to obtain an encapsulated screen insensitive to atmospheric pressure variations; the adhesive thickness is adjusted so that it isolates each of the interfaces in the stack and between the stack and the rear polarizer of the external environment and thus seals the entire structure against possible infiltration; and the adhesive bead is used to secure the stack to the module. If the polarizer of the LCD module is uncured, the glue bead also covers the edge of the polarizer and seals the interface plate 1 / poiariseur 4.
  • the invention thus makes it possible to produce an LCD screen with a back-side stack that is compact at the same time, without air gap, resistant to variations in atmospheric pressure, without Newton-ring type optical flaws or interference fringes, and waterproof.
  • the encapsulation of such a screen is obtained in a simple manner in the first case, by taking the plate 1 and the polarizer 4 in a vice via a seal j on the front face and the spacer 12 on the rear face, between the outer frame 10.a and the inner frame 10.b; in the second case only the plate 1 is clamped between the two frames via the seal j and the spacer 12.
  • FIG. 4 illustrates a first embodiment of an LCD screen comprising a diffusing optical film 200 at the rear of the LCD module, applicable in the case where the polarizer 4 at the rear of the LCD cell is of the hardened storage type in a humid environment.
  • the polarizer 4 is dispensed over substantially the entire extent of the plate 1 of the cell. As indicated in the introduction, it is a pure polarizer or a polarizer combined with another optical function by lamination of an optical film, by means of a suitable index glue (polarizer / DBEF for example).
  • This type of known assembly does not have any sealing problem at the interface or the rear of the film, or optical interference problems.
  • the spacer 12 is pressed against the rear polarizer 4, all around the module.
  • the diffuser 200 is pressed against the rear polarizer 4, but away from the edge of the polarizer, by a distance d3, and set back from the spacer
  • a bead of adhesive 100 is dispensed all around the diffuser, on its edge, covering the joint of the diffuser and the polarizer. As illustrated in FIG. 4, it is dispensed in the space delimited between the spacer 12 and the diffuser 200.
  • the spacer thus serves as a delimiting wall for the dispensing of the adhesive bead 100.
  • This bead of glue performs several functions: a mechanical assembly function for securing the diffuser 200 to the rest of the module,
  • FIG. 5 illustrates a second embodiment of the invention, which advantageously makes it possible to integrate a heater in the rear face, without impairing the optical qualities of the screen.
  • the stack comprises in the example an optical film 200, for example a diffuser, whose two faces are rough.
  • the optical film 200 is then sandwiched between two smooth planes, that of the polarizer (or the polarizer + a rolled DBEF film) and that of a transparent slab.
  • This slab 300 can then advantageously be equipped with a heater, typically a heating resistor.
  • the slab will for example be glass and more generally in a material that does not deteriorate with the temperature from the heater 300.
  • the assembly comprising the optical stack comprising the diffuser 200, and the transparent panel 300, is made recessed from the edge of the polarizer, and the spacer.
  • the bead of adhesive is dispensed as indicated above, in the space delimited between the spacer and the diffuser assembly 200 and slab transparent 300, to obtain a proper thickness to cover the two interfaces polarizer / optical film 200 and optical film 200 / glass panel 300.
  • the bead of adhesive is dispensed as previously over substantially the entire thickness of the wafer of the stack, to cover all the interfaces.
  • the embodiments described with reference to FIGS. 4 to 6, apply in the case where the poiarizer is of the type hardened to wet heat storage, so that it substantially matches the entire surface of the plate 1 of the LCD module, and that it is gripped with this pia between the two frames of the mechanical structure 10.
  • the spacer 12 on which the inner frame 10b of the mechanical structure 10 comes in support is pressed against the poiariseur, the optical stack being made in withdrawal of this spacer.
  • This figure also details a protection of the polarizer 3 on the front face when the latter is not of the hardened type, by a transparent plate, for example glass, assembled to the polarizer by the adhesive 6 of suitable optical index ensuring the protection of the front polarizer.
  • the configuration at the rear of an LCD module made according to the invention is scalable and easily allows the integration of many optical functionalities (DBEF, BEF, holographic diffuser, ...) at the rear of the cell while respecting the conditions listed above: stack of optical films on the polarizer with a treatment of the surfaces of the films to never have two smooth surfaces pressed against each other, and glue bead dispensed on the slice width of the stack ensuring adhesion of the stack to the module, its sealing and the resistance of the stack to atmospheric pressure variations.
  • DBEF optical functionalities
  • the adhesive is dispensed on the edge of the stack in the space between the spacer and the stack.
  • the spacer is formed by the internal mechanical frame 10.b of the mechanical structure 10.
  • This frame may be for example a plastic molded part. If one takes by the profiles of Figures 4 to 6, it amounts to remove the line of separation between the inner frame 10.b and the spacer 12 to form a single piece.
  • the spacer is mechanically secured to the module, typically by means of an adhesive placed between the spacer and the rear of the module (on the plate 1 or on the rear polarizer 4 according to the embodiment) . In the manufacturing process, there is then provided a glue dispensing step on the periphery of the module, for bonding the spacer or the spacer strips, or the inner mechanical frame of the same piece the spacer.

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Abstract

Un écran LCD comprend un empilement optique d'au moins un film optique (200) contre !e polariseur arrière (4) placé à l'arrière de la plaque (1) du module LCD. La face du film optique plaquée contre le polariseur est rugueuse. Un cordon de colle (100) est dispensé sur l'épaisseur de la tranche de l'empilement sur tout son pourtour. Selon que le poiariseur est du type durci ou non, l'écran est encapsulé dans une structure mécanique (10) comprenant un cadre extérieur (10.a) et un cadre intérieur (10.b) prenant en étau la plaque (1) et le polariseur arrière ou la plaque (1) seulement, le cordon de colle étant dispensé dans l'espace entre le cadre intérieur et l'empilement.

Description

ECRAN A CRISTAL LIQUIDE
La présente invention concerne un écran à cristal liquide et plus particulièrement la structure arrière de cet écran permettant une encapsulation améliorée.
Les producteurs d'écrans LCD fournissent ces écrans à des utilisateurs qui vont les intégrer dans un produit final, tel qu'une planche de bord ou un dispositif portable par exemple. Les écrans sont fournis encapsulés dans une structure mécanique rigide formant un cadre.
La figure 1 illustre un exemple d'encapsulation arrière d'un écran LCD. L'exemple représenté correspond à une configuration de base comprenant un cadre 10 enserrant une cellule LCD, c'est à dire une plaque 1 et une contrepiaque 2 assemblées de manière étanche pour former une cavité contenant le cristal liquide XL, entre les deux plaques, et deux poiariseurs assemblés (ou plus exactement laminés), chacun par collage : un poiariseur avant 3 laminé sur la contrepîaque 2 et un polariseur arrière 4 laminé sur la plaque 1.
La plaque 1 est plus grande que la contrepiaque 2, offrant ainsi une zone périphérique 1a en débord de la contrepiaque. Cette zone périphérique est prise en étau entre un cadre extérieur 10. a et un cadre intérieur 10,b qui forment la structure mécanique 10 d'encapsulation de l'écran. En face avant A, on trouve habituellement un joint j entre le cadre extérieur et la face avant de la plaque 1 , dans Ia zone périphérique 1a. En face arrière B c'est habituellement une entretoise 12 qui est utilisée entre le cadre intérieur 10.b et le plan arrière de la cellule. La demande de brevet internationale WO 02/16083 montre une autre structure mécanique dans laquelle le module est pincé par l'intermédiaire de deux joints élastiques.
Lorsque l'on utilise un polariseur arrière 4 du type non durci au stockage en chaleur humide, l'assemblage polariseur sur plaque est sensible à l'humidité. Pour ces raisons, on prévoit une structure d'encapsulation arrière configurée pour étanchéifier cet assemblage sur tout le tour de la cellule. Cette structure d'encapsulation comprend ainsi, outre le cadre intérieur 10.b et l'entretoise 12, une lame transparente sensiblement de même dimension que la plaque, typiquement une lame de verre 13, combinée à un cadre adhésif double face 14 placé entre la plaque 1 et cette lame de verre 13 : la plaque, la lame et le cadre adhésif forment une cavité étanche dans laquelle le polariseur est enfermé : dans ces conditions, le polariseur arrière 4 est en retrait d'une largeur d1 du bord de la plaque 13 et de la lame de verre 13, c'est à dire que sa surface est sensiblement plus petite que celle de la plaque et de la lame.
Le cadre adhésif utilisé est de type VHB ("Very High Bonding") c'est à dire fortement adhésif. Il est disposé en bord de plaque et/ou lame, et a une largeur d2 inférieure au retrait d1. Il a une épaisseur e2 qui assure un espacement de quelques centaines de micromètres entre la iame de verre 13 et le polariseur 4. Cet espacement est nécessaire pour éviter des contacts entre les deux plans 4 et 13 en regard, contacts qui auraient pour effets optiques indésirables, la formation de franges d'interférence. L'entretoise 12 est pincée entre le cadre intérieur 10.b et ia face arrière de ia lame de verre 13. Elle a sensiblement la même largeur que le cadre adhésif. Selon la destination du produit et les qualités optiques recherchées, il peut être nécessaire d'intégrer des fonctions optiques supplémentaires à l'arrière, telle que par exemple une fonction diffuseur, ou amplificateur de flux optique, ou prépolariseur... Ceci peut se faire facilement dans la configuration décrite, en insérant en face arrière du polariseur, d'autres films optiques supplémentaires, dans l'espace 5 entre la lame de verre 13 et le polariseur 4. Par exemple, un diffuseur 200 est illustré sur la figure 1. Ce diffuseur est intégré de façon flottante,-c'est à dire qu'il n'est pas collé à l'un ou l'autre plan du polariseur 4 ou lame 12- ; il "flotte" dans le gap d'air entre le polariseur 4 et la lame de verre 13. Le diffuseur peut également être laminé sur la lame arrière de manière à éviter son flottement dans la cavité et donc son gondolement en environnement thermique.
Une telle encapsulation arrière présente les conditions mécaniques, optiques et d'étanchéité nécessaires. Notamment, l'étanchéité est assurée par le cadre adhésif VHB : le terme "cadre" signifiant que l'adhésif est continu sur tout le pourtour de la cellule.
Cependant, elle présente différents inconvénients : - ie cadre VHB a un coût élevé de fabrication : en effet, le cadre est réalisé par enlèvement de la matière centrale dans une feuille de matériau adhésif : toute cette partie centrale est perdue. - !e cadre VHB utilise le bord périphérique 1a de la plaque 1 , en dehors de la zone optique active Z de la cellule. La largeur e2 du cadre VHB dépend de la largeur de cette zone. Cette caractéristique empêche d'utiliser certaines cellules LCD bon marché du commerce dans lesquelles la plaque et la contreplaque sont découpées à ras de la zone active sur deux côtés au moins. Ceci est une limitation gênante car on cherche de plus en plus même dans des applications contraignantes de type avionique, à utiliser les composants du commerce dits COTS, pour réduire les coûts. Dans d'autres celiuies, la zone périphérique est très étroite, trop étroite pour réaliser un cadre VHB de largeur suffisante pour garantir i'étanchéité. Typiquement en dessous de trois millimètres environ, un cadre VHB n'est pas étanche. A cette difficulté se rajoutent celles de réaliser et de manipuler un cadre VHB trop fin.
- le gap d'air dans l'espace 5 entre le polariseur 4 et la lame de verre 13 entraîne une forte sensibilité de l'écran LCD aux variations de pression atmosphérique. Cette sensibilité est d'autant plus grande que la distance entre les deux plans 4 et 13 est grande. Cette sensibilité à la variation de pression est très gênante pour des écrans LCD dédiés aux applications avioniques, avec des risques soit d'ouverture lors de fortes variations de pression, soit de collage d'interfaces lisses (calle arrière avec polariseur ou DBEF, diffuseur avec cale arrière, ...)
- selon les conditions de stockage de l'écran, un film optique tel que 200, placé à l'arrière de la cellule dans l'espace 5 entre les deux pians 4 et 12, peut gondoler. Des gondolements se traduisent sur le plan optique, par des non-uniformités du rétro-éclairage LCD et donc à une qualité d'image dégradée.
- la réparation, par exemple pour remplacer ie film gondolé, nécessite le démontage de la structure mécanique.
Pour ces différentes raisons, on utilise de préférence un polariseur arrière 4 du type durci au stockage en chaleur humide, ce qui permet de s'affranchir des problèmes d'étanchéité à l'interface plaque arrière/polariseur, et donc de la structure mécanique lame de verre plus cadre adhésif de la figure 1 : le polariseur 4 durci peut être réalisé sur toute l'étendue de la plaque 1 , comme illustré sur la figure 2. L'ensemble plaque et polariseur peut alors être directement pincé entre le cadre extérieur 10. a et le cadre intérieur 10.b, via le joint j en face avant et l'entretoise 12 en face arrière, puisqu'il n'y a pas de problème d'étanchéité à l'interface plaque 1 et polariseur arrière 4. L'entretoise 12 peut directement venir s'appuyer contre la face arrière du polariseur 4. Selon la destination du produit et les qualités optiques recherchées, ou pour parfaire les propriétés optiques de l'écran, il peut être nécessaire d'intégrer des fonctions optiques supplémentaires en face arrière, teile que par exemple une fonction diffusante ou amplificateur de flux optique. Dans la configuration de la figure 2, l'intégration d'un fϋm optique 200 se fait en plaquant le film contre le polariseur arrière 4. Cependant, comme le polariseur présente une surface arrière lisse, ceci ne peut se faire qu'en utilisant un film optique présentant une rugosité de surface non nulle, comme enseigné dans le brevet US 4 508 428. La rugosité nécessaire est obtenue par traitement approprié de la surface, par toute technique connue, et par exemple, dans le cas d'un diffuseur en PMMA (PolyMethyl MethAcrylate, thermoplastique du type plexiglas) : moulage de la pièce dans un mouie structuré, embossage, gravure chimique ou physique Sinon, si le film optique présente également une surface lisse, l'assemblage introduirait des défauts cosmétiques de type interférence ou anneaux de Newton.
L'empilement polariseur 4/diffuseur 200 simplifie l'encapsulation du module LCD dans la structure mécanique 10, puisque l'ensemble peut être pris en étau, via le joint et l'entretoise, entre le cadre extérieur et le cadre intérieur sans élément mécanique supplémentaire, et sans cadre adhésif contrairement à l'encapsulation illustrée à la figure 1.
Cependant, on a pu observer en pratique que du liquide arrive à s'infiltrer par capillarité à l'interface des plans diffuseur 200 et polariseur 4, par la tranche de la cellule. Du liquide peut ainsi être piégé entre les deux plans des surfaces en contact du diffuseur et du polariseur, comme illustré sur la figure 3. Ce liquide piégé à différents endroits o1 , o2 entraîne alors des défauts de non uniformité d'éclairement Une fois piégé, le liquide ne peut pas s'évaporer facilement. Même si on sèche l'écran, il peut rester des traces d'eau séchée, et/ou des restes d'eau, qui auront les mêmes effets optiques inacceptables. Plus généralement, comme on peut être intéressé à intégrer plusieurs films optiques à l'arrière, chacun assurant une fonctionnalité optique particulière, le problème de l'étanchéité de l'interface se pose à chaque fois. Enfin le remplacement d'un film optique présentant un défaut, nécessite nécessairement le démontage de la structure mécanique, ce qui n'est pas souhaitable.
L'invention a pour objet un écran LCD avec une configuration du ou des films optiques en face arrière du polariseur qui facilite l'encapsulation avec les qualités recherchées.
L'invention a pour objet de résoudre un problème technique d'encapsulation, que l'on peut formuler comme suit : proposer une structure d'encapsulation arrière peu coûteuse, simple à mettre en oeuvre, résistante aux variations de pression atmosphérique et sans problèmes d'étanchéité pour un module LCD comprenant au moins un film optique à l'arrière du polariseur ; une structure qui puisse être utilisée quelles que soient ies qualités de stockage en milieu humide du polariseur ; une structure qui soit évolutive, permettant l'intégration d'autres fonctionnalités optiques (DBEF, BEF1 diffuseur holographique, diffuseur...) à l'arrière de la cellule tout en respectant toujours les conditions énumérées ci-dessus.
Telle que caractérisée, l'invention concerne donc un écran LCD comportant un module LCD, avec un polariseur en face arrière d'une plaque du module, caractérisé en ce qu'il comprend un empilement optique en face arrière du polariseur, en retrait d'une entretoise disposée à l'arrière du module, sur son pourtour, ledit empilement comprenant au moins un film optique plaqué contre ledit poiariseur, l'une au moins des faces dudit film et du polariseur plaquées l'une contre l'autre, étant à rugosité de surface non nulle, et en ce qu'un cordon de colle est dispensé sur la tranche de l'empilement sur tout son pourtour dans l'espace délimité entre l'entretoise et l'empilement.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont détaillés dans la description suivante en référence aux dessins illustrés d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. Dans ces dessins : -la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un module à cristal liquide encapsulé dans un cadre, suivant un premier mode d'encapsulation arrière;
-la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un module à cristal liquide encapsulé dans un cadre, présentant un deuxième mode d'encapsulation arrière;
-la figure 3 illustre le problème des infiltrations d'eau avec une encapsulation suivant la figure 2;
-la figure 4 illustre dans une vue en coupe partielle, un premier mode d'encapsulation arrière selon l'invention;
-la figure 5 illustre une généralisation de ce mode d'encapsulation, pour un module LCD comprenant un film optique arrière supplémentaire;
-la figure 6 illustre une première variante de ce mode d'encapsulation; -la figure 7 illustre une deuxième variante de ce mode d'encapsulation; et
-les figures 8a et 8b sont des vues schématiques de la face arrière montrant deux variantes de réalisation de l'entretoise.
Dans la demande, on entend :
- par module LCD, l'ensemble formé de la cellule LCD et de ses polariseurs avant et arrière, et par plaque, la plaque de la cellule LCD contre laquelle est placé le polariseur arrière ;
- par polariseur arrière 4 un polariseur pur, c'est à dire un polariseur qui n'assure que sa fonction de polarisation, ou bien un polariseur combiné à une autre fonction optique, par exemple une fonction amplificateur de flux optique, anti-reflet ou de limitation des réflexions de la lumière ambiante, obtenu par laminage d'un film optique correspondant, en utilisant une colle d'indice adaptée, pour ne pas avoir de problème d'interférence optique (Anneaux de Newton et/ou franges d'interférence).
- par surface rugueuse d'un film, une surface rendue non lisse par tout moyen, par exemple par travail de Sa surface (gaufrage, emboutissage, moulage ...), ou par rajout de constituant, par exemple par mélange de billes, ou de fibres au matériau avant formation du film ... L'invention propose de réaliser en face arrière du module LCD1 un empilement compact d'un film ou de plusieurs films optiques contre la face arrière du polariseur arrière 4, l'empilement étant en retrait du bord de ia plaque 1 , et d'une entretoise 12 disposée en face arrière du module, sur son pourtour, et réalisé en sorte qu'une face lisse du polariseur ou d'un film optique de l'empilement est toujours plaquée contre une face rugueuse d'un autre film et un cordon de colle dispensé sur la tranche de l'empilement, sur tout son pourtour. On peut aussi avoir un polariseur avec une face rugueuse plaquée contre une face lisse d'un film optique. Dans une variante l'empilement et le polariseur ont les mêmes dimensions et le cordon de colle couvre la tranche de l'empilement et du polariseur.
Ce cordon de colle assure plusieurs fonctions :
- une fonction mécanique d'assemblage permettant de solidariser l'empilement au module LCD,
- une fonction d'isolation/étanchéité vis à vis de l'extérieur de chaque interface : l'interface entre le polariseur et un film optique et l'interface entre deux films optiques successifs,
- une fonction mécanique d'amortissement des variations de pression permettant de rendre l'empilement et l'assemblage de l'empilement au module LCD insensibles aux variations de pression atmosphérique et notamment aux fortes décompressions subies par les écrans LCD en environnement avionique.
En pratique, la dispense de colle est réalisée de la manière suivante : l'empilement est plaqué mécaniquement contre la face lisse du polariseur 4 pendant toute l'opération de dispense et de polymérisation de la colle. De cette manière, le volume d'air emprisonné dans l'empilement et entre l'empilement et le polariseur est minimisé, ce qui contribue à obtenir un écran encapsulé insensible aux variations de pression atmosphérique ; l'épaisseur de colle est ajustée pour qu'elle isole chacune des interfaces dans l'empilement et entre l'empilement et le polariseur arrière de l'ambiance extérieure et étanchéifie donc toute la structure contre des infiltrations éventuelles ; et ie cordon de colle permet de solidariser l'empilement au module. Si le polariseur du module LCD est non durci, le cordon de colle couvre aussi la tranche du polariseur et étanchéifie l'interface plaque 1/poiariseur 4.
L'invention permet ainsi de réaliser un écran LCD avec un empilement en face arrière à la fois compact, sans gap d'air, résistant aux variations de pression atmosphérique, sans défauts optiques type anneau de Newton ou franges d'interférence, et étanche.
Selon que l'on utilise un polariseur durci ou non, l'encapsulation d'un tel écran est obtenue de manière simple dans le premier cas, en prenant la plaque 1 et le polariseur 4 en étau via un joint j en face avant et l'entretoise 12 en face arrière, entre le cadre extérieur 10. a et le cadre intérieur 10.b; dans le deuxième cas seule la plaque 1 est prise en étau entre les deux cadres via le joint j et l'entretoise 12.
L'invention va maintenant être illustrée à l'aide de plusieurs modes de réalisation.
La figure 4 illustre un premier mode de réalisation d'un écran LCD comportant un film optique diffuseur 200 à l'arrière du module LCD, applicable dans le cas où le polariseur 4 à l'arrière de la cellule LCD est du type durci au stockage en milieu humide. Le polariseur 4 est dispensé sur sensiblement toute l'étendue de la plaque 1 de la cellule. Comme indiqué en liminaire, c'est un polariseur pur ou un polariseur combiné à une autre fonction optique par laminage d'un film optique, au moyen d'une colle d'indice adaptée (polariseur/DBEF par exemple). Ce type d'assemblage connu ne présente pas de problème d'étanchéité à l'interface ni à l'arrière du film, ni de problèmes d'interférences optiques.
L'entretoise 12 est plaquée contre le polariseur arrière 4, sur tout le pourtour du module.
Le diffuseur 200 est plaqué contre le polariseur arrière 4, mais en retrait du bord du polariseur, d'une distance d3, et en retrait de l'entretoise
12. II présente une surface rugueuse qui est plaquée contre la surface iisse du polariseur : de cette façon, il ne peut y avoir génération d'anneaux de
Newton ou de franges d'interférences.
Un cordon de colle 100 est dispensé sur tout le tour du diffuseur, sur sa tranche, couvrant la jointure du diffuseur et du polariseur. Comme illustré sur la figure 4, il est dispensé dans l'espace délimité entre l'entretoise 12 et le diffuseur 200. L'entretoise sert ainsi de mur de délimitation pour la dispense du cordon de colle 100.
Ce cordon de colle assure plusieurs fonctions : - une fonction mécanique d'assemblage permettant de solidariser le diffuseur 200 au reste du module,
- une fonction d'isolation de l'espace plan du diffuseur/ plan du polariseur de l'extérieur, assurant ainsi l'étanchéité de l'interface,
- une fonction mécanique d'amortissement des variations de pression permettant de rendre l'empilement collé module/polariseur/diffuseur insensible aux variations de pression et notamment aux fortes décompressions subies par les écrans
LCD en environnement avionique.
L'écran est encapsulé en pinçant la plaque 1 et le polariseur 4 dans ia structure mécanique 10.
La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, qui permet avantageusement d'intégrer un réchauffeur en face arrière, sans nuire aux qualités optiques de l'écran. L'empilement comprend dans l'exemple un film optique 200, par exemple un diffuseur, dont les deux faces sont rugueuses.
De manière plus détaillée, le film optique 200 est alors pris en sandwich entre deux plans lisses, celui du polariseur (ou du polariseur + un film DBEF laminé) et celui d'une dalle transparente. Cette dalle 300 peut alors avantageusement être équipée d'un réchauffeur, typiquement une résistance chauffante. La dalle sera par exemple en verre et plus généralement dans un matériau qui ne s'altère pas avec la température issue du réchauffeur 300.
Comme dans le mode de réalisation de la figure 4, l'ensemble comprenant l'empilement optique comprenant le diffuseur 200, et la dalle transparente 300, est réalisé en retrait du bord du polariseur, et de l'entretoise.
Le cordon de colle est dispensé comme indiqué précédemment, dans l'espace délimité entre l'entretoise et l'ensemble diffuseur 200 et dalle transparente 300, pour obtenir une épaisseur propre à couvrir les deux interfaces polariseur/film optique 200 et film optique 200 /dalle en verre 300.
Suivant cette réalisation, aucun liquide ne peut s'infiltrer, même lors d'un stockage en chaleur humide, entre les plans lisses et les plans rugueux de l'empilement poiariseur 4/film 200/cale en verre 300.
Plus généralement, l'empilement optique peut comprendre plusieurs films optiques plaqués les uns contre les autres. La dalle de verre est alors plaquée contre le dernier film optique de l'empilement. La face arrière du dernier film de l'empilement optique contre laquelle ia plaque de verre est plaquée est alors à rugosité de surface non nulle.
La figure 6 illustre un autre mode de réalisation d'un écran, avec un empilement arrière comprenant non plus un mais plusieurs films optiques, dans l'exemple un diffuseur 200 et un film amplificateur DBEF 400. Dans l'exemple le film DBEF est celui qui est piacé tout contre le poiariseur et le diffuseur est placé contre le film DBEF. Chaque film de l'empilement comprend au moins une face rugueuse, et l'empilement est réalisé en sorte qu'à chaque interface comportant une face lisse, celle-ci est nécessairement plaquée contre une face rugueuse en sorte que l'empilement ne peut entraîner d'anneau de Newton ni de franges d'interférence à aucune interface.
Le cordon de colle est dispensé comme précédemment sur sensiblement toute l'épaisseur de la tranche de l'empilement, pour couvrir toutes les interfaces.
Les modes de réalisation décrits en référence aux figures 4 à 6, s'appliquent dans le cas où le poiariseur est du type durci au stockage en chaleur humide, en sorte qu'il épouse sensiblement toute Ia surface de la plaque 1 du module LCD, et qu'il est pris en étau avec cette piaque entre les deux cadres de la structure mécanique 10. Dans ces modes de réalisation, et comme illustré sur ces figures, l'entretoise 12 sur laquelle le cadre intérieur 10b de la structure mécanique 10 vient en appui, est plaquée contre le poiariseur, l'empilement optique étant réalisé en retrait de cette entretoise.
Dans le cas où le poiariseur 4 est sensible à l'environnement de stockage (chaleur humide), ce qui est notamment le cas des modules LCD du commerce (composants COTs), il faut disposer le poiariseur 4 en retrait du bord de la plaque 1 , et de l'entretoise 12 comme illustré sur la figure 7, pour assurer son étanchéité avec le cordon de colle. Dans ce cas, le cordon de colle 100 est dispensé selon l'invention, dans l'espace déiimité entre l'entretoise et l'ensemble polariseur et empilement optique, et il couvre l'épaisseur de l'empilement et du polariseur. C'est ce qui est représenté à la figure 7. Cette figure détaille également une protection du polariseur 3 en face avant quand ce dernier n'est pas du type durci, par une lame transparente, par exemple en verre, assemblée au polariseur par de la colle 6 d'indice optique adaptée assurant la protection du polariseur avant. La configuration à l'arrière d'un module LCD réalisée selon l'invention est évolutive et permet facilement l'intégration de nombreuses fonctionnalités optiques (DBEF, BEF, diffuseur holographique,...) à l'arrière de la cellule tout en respectant les conditions énumérées ci-dessus : empilement de films optiques sur le polariseur avec un traitement des surfaces des films pour ne jamais avoir deux surfaces lisses plaquées l'une contre l'autre, et cordon de colle dispensé sur la largeur de tranche de l'empilement assurant l'adhésion de l'empilement au module, son étanchéité et Ia résistance de l'empilement aux variations de pression atmosphérique.
Cette configuration facilite en outre la réparation d'un film défaillant de l'empilement : il suffit d'enlever le joint, pour retirer l'empilement, remplacer le ou les films défaillants, voire le polariseur dans le cas où il n'est pas durci et reformer l'empilement et le plaquer contre le polariseur 4 pendant Ia dispense et la polymérisation de la colle, le tout sans toucher à la structure mécanique 10.
L'utilisation dans tous les modes de réalisation de l'invention d'une entretoise en face arrière du module sur son pourtour, avec l'empilement optique réalisé en retrait de i'entretoise, a plusieurs avantages.
Notamment les cotes et la rigidité d'une telle entretoise sont maîtrisées, offrant ainsi une surface lisse et plane d'appui, qui permet de prendre aisément le module LCD en étau entre deux pièces mécaniques 10a et 10b, sans risque de porte-à-faux, contrairement à un module sans entretoise, sur lequel l'empilement optique serait simplement encollé comme enseigné par exemple dans la demande JP 55 138715.
La disposition de l'empilement optique à l'intérieur de l'espace intérieur délimité par l'entretoise (avec un retrait typiquement d'au moins 0.5mm sur chaque côté entre l'empilement optique et l'intérieur de l 'entretoise) permet :
-de délimiter la zone de collage pour réaliser l'étanchéification des interfaces optiques et le maintien mécanique de l'empilement optique : la colle est dispensée sur la tranche de l'empilement, dans l'espace entre l'entretoise et l'empilement.
-le re-travail aisé de l'empilement optique, tout en gardant le module LCD monté dans sa mécanique.
L'entretoise 12 peut être un cadre fermé faisant tout le tour de la face arrière A du module comme illustré sur la figure 8a, ou 4 bandes 12. a, 12.b, 12. c et 12.d disposées sur les 4 côtés de cette face arrière du module. Ces bandes d'entretoise ont la même fonction de mur d'arrêt pour la colle à dispenser sur la tranche de l'empilement optique E et de zones d'appui de dimensions et de rigidité contrôlées. Les bandes ne se touchant pas dans les coins, la colle peut aller au delà des bandes d'entretoise à seulement à ces endroits, ce qui n'est pas gênant. Une telle entretoise en bande est notamment bien adaptée à des écrans LCD à coins meules, pour lesquels une entretoise continue est plus difficile à réaliser.
Dans une autre variante de réalisation, l'entretoise, continue ou en bandes, est réalisée par le cadre mécanique intérieur 10.b de la structure mécanique 10. Ce cadre peut-être par exemple une pièce moulée en plastique. Si on prend par les profils des figures 4 à 6, cela revient à supprimer le trait de séparation entre le cadre intérieur 10.b et l'entretoise 12, pour former une seule et même pièce. Dans une variante de réalisation, l'entretoise est mécaniquement solidaire du module, typiquement au moyen d'un adhésif placé entre l'entretoise et l'arrière du module (sur la plaque 1 ou sur le polariseur arrière 4 selon le mode de réalisation). Dans le processus de fabrication, on prévoit alors une étape de dispense de colle sur le pourtour du module, pour coller l'entretoise ou les bandes d'entretoise, ou encore le cadre mécanique intérieur réalisant d'une même pièce l'entretoise.
Il est alors possible de livrer un écran LCD sous cette forme avec entretoise solidaire, à charge du destinataire du produit de monter lui-même le module dans une structure mécanique finale.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ecran LCD comportant un module LCD avec un polariseur (4) en face arrière d'une plaque (1 ) du module, caractérisé en ce qu'il comprend un empilement optique en face arrière du polariseur (4), en retrait d'une entretoise (12) disposée à l'arrière du module, sur son pourtour, ledit empilement comprenant au moins un film optique (200) plaqué contre ledit polariseur, l'une au moins des faces dudit film et du polariseur plaquées l'une contre l'autre, étant à rugosité de surface non nulle, et en ce qu'un cordon de colle (100) est dispensé sur ia tranche de l'empilement sur tout son pourtour dans l'espace délimité entre l'entretoise et l'empilement.
2. Ecran LCD selon la revendication 1 , dans lequel ledit empilement comprend deux ou plusieurs films optiques plaqués les uns contre les autres, tel qu'à chaque interface entre deux films optiques (200, 300), l'un au moins a une face à rugosité de surface non nulle.
3. Ecran LCD selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins un film optique de l'empilement est un diffuseur.
4. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit polariseur (4) est un polariseur à fonction optique supplémentaire intégrée par laminage d'un film optique.
5. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le polariseur (4) et l'empilement optique ont sensiblement les mêmes dimensions, en retrait par rapport au bord du module et de l'entretoise qui est disposée contre la face arrière de la plaque (1 ) du module, et ledit cordon de colle (100) couvre la tranche de l'ensemble du polariseur et de l'empilement optique, dans l'espace délimité entre l'entretoise (12) et l'ensemble poiariseur et empilement optique.
6. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le polariseur est du type durci au stockage en chaleur humide, et recouvre sensiblement la surface de la plaque (1 ) du module, et l'entretoise (12) est disposée contre ia face arrière dudit polariseur.
7. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une dalle de verre intégrant un réchauffeur de surface, ladite dalle étant plaquée contre le film ou le dernier film de l'empilement optique, la face du film optique plaquée contre la dalle de verre étant à rugosité de surface non nulle.
8. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'entretoise (12) est une pièce continue faisant le tour du module.
9. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'entretoise (12) est formée de quatre bandes, une par côté du module.
10. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'entretoise est formée par un cadre intérieur (10.b) d'une structure mécanique (10) comprenant un cadre extérieur (10. a) et ledit cadre intérieur (10. b), entre lesquels ledit module est pris en étau.
11. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le module est pris en étau dans une structure mécanique (10) comprenant un cadre extérieur (10.a) et un cadre intérieur (10.b), ledit cadre intérieur prenant appui sur l'entretoise (12).
12. Ecran LCD selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'entretoise (12) est attachée solidairement au dit module, par un adhésif.
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