Brevet FR2256489A1 — publié le 19750725

La présente invention coneere un panneau d'affichage à cristaux liquides pour la représentation de lettres, chiffres, symboles, etc... sur les panneau de visualisation de montres, pendules, instruments de mesure et calculateurs électroniques destinés à l'indication numérique, et elle concerne, plus par ticulièrement, un panneau d'afRichage à cristaux liquides du type à réflexion. Dans les panneaux d'affichage à cristaux liquides du type conventionnel av-ec surface à réflexion partielle, la plaque électrode opposée ou plaque contre-électrode sert elle-même de plaque de réflexion optique. Pour cette raison, lorsque le pruneau d1affichage n'est pas en fonctionnement, les sections indicatrices apparaissent vaguement sur la surface du panneau, de sorte que ce dernier offre à l'observateur un aspect Dizarre, et lorsque ledit panneau est en fonctionnement, les contours de ces sections indicatrices ont tendance à se chevauche avec les caractères de ce qui peut donner lieu à des erreurs d'Lnterpré- tation des résultats.Il s'ensuit que ce mode de réalisation présente de sérieux inconvénients. Un objet de la présente invention est de prévoir un panneau d'affichage à cristaux liquides avec une surface à réflexion totale, dans lequel une contre-plaque électrode transparente peut être utilisée au lieu de la contre-plaque électrode du type conventionnel avec surface à réflexion partielle du fait de ltu- tilis--tion d'une couche métallique déposée sur la totalité de la surface de réflexion et d'une plaque support mince et traus- parente, électriquement isolante mise en contact de surface à surface avec ladite couche métallique déposée sur la totalité de la surface de réflexion à l'intérieur du panneau d'affichage à cristaux liquides, de manière que ladite contre-plaque électrode n'apparaisse pas vaguement sur la surface éclairée du panneau d'affichage, de sorte que les contours ombrés de ladite électrode sont rendus presque invisibles et de sorte qu'une représentation très nette peut être obtenue avec un degré de contraste très élevé. Le panneau d'affichage a cristaux liquides avec surface à réflexion totale décrit ci-dessus est tel qutune contre-électrode transparente ayant la forme d'un modèle désiré est agencée sur une plaque support mince, transparente électriquement isolante, qui est disposée adjacente à une plaque support opposée, une couche métallique déposée sur la totalité de la surface de réflexion étant interposée entre ladite plaque support mince, transparente et électriquement isolante et ladite contre-plaque support transparente, et est tel que des cristaux liquides sont déversés pour remplir l'intervalle entre ladite contre-plaque support transparente et une plaque support avant transparente portant une électrode avant transparente. D'autres objets et caractéristiques de l'imrention appa- rattrollt à la lecture-de la description détaillée qui suit et qui fait référence aux dessins ci-annexés. Les figures la et lb montrent un panneau d'affichage à cristaux liquides conventionnel du type à surface de réflexion partielle qui dans la figure la, se trouve au repos et qui se trouve en fonctiomle.nent dans la figure lb, avec les rayons lumineux dispersés et les caractères voulus représeScés. La figure 2 est une vue en Fer;.pcative éclatée montrant une réalisation du panneau affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale, selon la présente invention. La figure 3 est un diagramme montrant l'importance de la différence apparente de position, telle qu'elle est appréciée par un observateur, entre l'apparence indiquée et l'image réfléchie dans le panneau d'affichage en accord avec la présente invention. Les figures 4a et 4b montrent schématiquement le panneau d'affichage selon la présente invention, panneau qui se trouve dans la figure 4a en position de repos, alorQqutil est dans la figure 4b en fonctionnement avec les rayons lumineux dispersés et les symboles voulus, représentés. Le panneau d'affichage à cristaux liquides est utilisé pour représenter des lettres, des chiffres, des symboles etc... sur un panneau d'affichage en s'appuyant sur le principe suivant lequel lorsque des cristaux liquides remplissent l'intervalle existant entre deux plaques électrodes et qu'une tension est appliquée aux bornes de ces deux plaques, il se produit un changement dans rientation-et une dispersion dynamique des cristaux liquides dans la partie où la tension a été appliquée. Les panneaux dtaffictlage à cristaux liquides peuvent être classés en deux types, le type à transparence et le type à réflexion. Le panneau d'affichage à cristaux liquides du type transpa rent est tel qu'une électrode transparente ayant les contours d'un modèle-- déterminé- est formée sur la face avant d'une plaque support transparente-, cette~éleetrode étant constituée par un matériau électro-conducteur transparent tel que l'oxyde d'indium, lloxy-de d'étain, etc..., tel qu'une électrode transparente ayant le contour du modèle prédéterminé est formé sur une contre-plaque support transparente, constituée par ledit matériaux électroconducteur transparent, et tel que ces deux électrodes transpa rentes sur les plaques support transparentes sont agencées de façon opposée, l'intervalle ou espace les séparant étant rempli de cristaux liquides. Afin d'obtenir un haut degré dc contriste dans les conditions normales d'utilisation, le panneau d'-aficha- ge à cristaux liquides du type- transparent requiers une source lumineuse auxiliaire outre l'éclairage ambiant.Si on tient compte de la grande quantité d'énergie électrique consommée par cettesource luminèuse auxiliaire, les avantages présentés en principe par la visualisation utilisant des cristaux. liquides sont pravi- quement annulés, ces avantages résidant, comme on le sait, en une faible consommation en énergie et en la-possibilité d'utiliser une faible tension pour actionner le panneau d' affichage. Pour éviter ces inconvénients, on utilise de plus en plus, le panneau d'affichage à cristaux liquides du type à réflexion qui donne un degré de contraste relativement élevé sans pour cela, exiger l'emploi dtune source lumineuse auxiliaire. la figure 1 montre un panneau. d'affichage à cristaux liquides conventionnel du type à surface de réflexion partielle. Les panneaux d'affichage du type à surface de réflexion partielle conventionnels utilisant des cristaux liquides, comportent une contre-électode qui fonctionne elle-m8me comme plaque de réflexion optique (électrode du type à réflexion). En raison de cet agencement, lorsque le panneau d'affichage n1 est pas en fonctionnement, les sections indicatrices individuelles des électrodes de- réflexion 2 apparaissent d'une manière vague sur la surface éclairante 1, comme le montre la figure la, donnant ainsi au panneau d'affichage, un aspect étrange La figure- lb montre un cas de visualisation numérique.On remarque que dans un tel cas, les segments indicateurs 3 de certains chiffres peuvent se chevaucher avec les périphéries des électrodes de réflexion 2, risquant ainsi, de produire une mauvaise interprétation du résultat. De sorte que, pour pallier cet inconvénient important, le panneau d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale est de plus en plus demandé sur le marche, En accord avecce qui preeède, la présente invention vise à prévoir un panneau d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale capable de visualiser des caractères~ avec un degré de contraste élevé Ci-dessus, on trouvera la description détaillée d'une réalisation préférée de l'invention se référant à la figure 2. Comme on le voit dans la figure, une couche métallique.5 est formée par évaporation cathodique ou soùs-vide sur la totalité de la surface d'une contre-plaque'support transparente 4 consis tant en une plaque-de verre d'environ 3 mm dtépaisseur. N'impcree quelle sorte de métal ou d'alliage peut Etre utilisé pour former la couche métallique 5. On peut citer, cependant, parmi ces métaux, le nickel, ltargent, les ailiages aluminium-argent, etc..., le choix du métal étant seulement fonction des considérations imps- sées par la conception du produit fini.Sur la surface métallique 5 est posée une plaque support 6 mince, transparente, électriquement isolante, constituée par une plaque de verre ayant une épaisseur uniforme d'environ 0,6 mm. Et sur cette plaque support 6, on met en place une contre-électrode transparente 7 ayant le contour dusmodèle à afficher, électrode à laquelle vient se- fixer un conducteur électrique 8. Des matériaux électroconducteurs transparents tels que l'oxyde d'indium, l'oxyde dlétain, etc..., peuvent être utilisés pour l'électrode 7 et le conducteur 8.Une entretoise 9 ayant une épaisseur de 10 P est utilisée pour ménager un espace entre la contre-plaque support transparente 4 et uneplaque support avant transparente 10 consistant en une plaque de verre d'environ 3 mm d'épaisseur. Cet espace est rempli de cristaux liquides 11. La plaque support avant transparente 10 porte une électrode avant transparente 12 et un conducteur électrique avant transparent 13. La couche métallique 5 peut à titre de variante autre formée sur la totalité de la surface de la plaque support mince transparente électriquement conductrice (6) sous une épaisseur uniforme, sa surface faisant vis-à-vis à la contre-plaque support transparente (4). Le procédé de formation de la couche métallique 5 et le même métal que ceux mentionnés dans le paragraphe précédent, peu vent être utilisés dans ce cas, Au lieu d'une plaque de verre, un film de résine ayant une épaisseur uniforme ainsi que les autres caractéristiques requises, peut être utilisé comme plaque support mince, transparente et électriquement isolante 6.Une explieation détaillée va être donnée ci-dessous sur la façon de déterminer l'épaisseur de la plaque mince, transparente, électriquement isolante 6. Plus l'angle d'incidence ou de vision entre la ligne de vision ou rayon incident et la perpendiculaire a la surface éclairante est grand, plus grande est la différence de position apparente, telle qu'elle est appréciée par l'observateur, entre 1 t apparence indiquée et l'image réfléchie. Cette image réfléchie peut Autre vue par l'observateur au travers de la plaque mince, transparente, électriquement- isolante 6 logée entre la contreélectrode 7 et la couche métallique 5.En supposant maintenant, que l'angle d'incidence ou de vision de ltobservateur sot constant, plus grande sera l'épaisseur de la plaque mince transparente, électriquement isolante 6, plus grande sera la différence de-po- sition-apparente--entre l'apparence indiquée et l'image rofléchie, telle qu'elle est appréciée par l'observateur.En se référant a la figure 3, la valeur D de la différence de position apparente entre l'apparence indiquée A et 11 image réfléchie B, telle telle est vue par ltobservateur, peut autre calculée en utilisant la formule générale dans laquelle e est l'angle d'incidence ou de vision de ltob- servateur, d est l'épaisseur de la plaque transparente isolée électriquement 6 et n l'indice de réfraction de la plaque support transparente avant 10.Dans le-cas présent, la plaque transparen- te avant 10 et la plaque mince transparente électriquement isolante 6 sont supposées etre constituées par le même matériau et ont, par conséquent, le meme indice de réfraction, tout en admet- tant, par ailleurs, que les épaisseurs respectives de la couche de cristaux liquides ll et des-électrodes transparents 7 et 12 sont négligeables.Si les plaques 4 et 10 sont en verre à base desoude, si n = 1,52 pour e = 450, la relation entre l'épaisseur de la plaque mince transparente, electriquement isolante 6 et la valeur fi de la différence de pos-ition apparente entre l'apparence indiquée A et l'image réfléchie B, te1le que la voit l'observa teur, est donnée dans le tableau suivant d (mm) n 0,1 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2 3 D (mm) 0,110,42 0,65 0,84 1,05 1,58 2,10 3,15 La valeur tolérée D de cette différence dc position apparente entre l'apparence indiquée et l'image réfléchie varie avec les dimensions des segments du caractère devant être affiché Dans la pratique, on estime que la limite supérieure pour cette valeur D ne doit pas excéder 20 % de la dimension du segment.Dans le cas dun panieau d'affichage devant visualiser une lettre ayant des segments de 3 mm, cette valeur D, pour un angle d'incidence de 450, ne doit pas être supérieure à o,6 mm., et pour rester dans cette limite, il faut que 1 épaisseur d de la plaque support 6 n'excède pas 3 mm. Il n'est pas nécessaire de considérer les cas où l'an- gle d'incidence O est plus grand que 450, car des angles de cette valeur ne sont pas utilisés habituellemeSs. Lorsqutune plaque support 6 d'épaisseur très faible est employée, la contre-électrode 7 aussi bien que le conducteur électrique transparent 8 sur la surface de la p-laque support 6 et la surface de la couche métallique 5 derrière cette plaque 6 agissent comme condensateur, de sorte qu'un courant circule entre le conducteur électrique transparent avant 13 et la couche métallique 5 et des rayons lumineux se dispersent dans les cristaux liquides autour des conducteurs électriques. Afin d'éviter-ce phénomène préjudiciable, la plaque support mince 6 doit avoir une épaisseur minimale de 10 pm. Une gamme d'épaisseurs s'étendant de 10 pm à 3 mm peut être retenue pour toutes les plaques 6 constituées par nu importe quelle sorte de matériau convenant à l'application de la présente invention. Le figure 4 montre la cellule ou panneau d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale en accord avec la présente invention,- panneau d'affichage qui n'est pas en fonctionnement. Dans cette condition, la contre-électrode transparente reste complètement invisible sur la surface éclairante du panneau d'affichage. La figure 4b représente un cas d'affichage de caractères numériques. Dans ce cas, l'observateur peut constater que les caractères visualisés 14 se détachent nettement avec un degré de contraste élevé sur la surface éclairante. Lt3. présente invention dont une réalisation a été décrite -ci-dessus est basée sur un processus de construction simple,dans lequel la plaque-support mince, transparente, électriquement isolante est disposée adjacente à la contre-plaque support transparente, avec une couche métallique stétendant sur toute la surface de réflexion interposée entre ces deux plaques, dans lequel un panneau d'affichage à cristaux liquides- comporte une plaque contre-électrode transparente qui est utilisée aux lieu et place de la plaque- contre-électrode de type à réflexion conven tionnel, de sorte que ladite plaque contre-électrode ne peut apparaître d'une façon vague sur les surfaces du panneau d'affichage que les contours ombrés de l'électrode de réflexion sont rendus pratiquement invisibles et qu'une visualisation très nette peut autre obtenue avec un degré de contraste élevé. REVENDICATIONS 1. Panneauou cellule d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réfléxion totale, caractérisé en ce qu'il comprend une contre-plaque support transparente, une plaque support mince, transparente électriquement isolante disposée adjacente à ladite contre-plaque support transparente, avec une couche métal lique s1 étendant sur toute la surface de réflexion et interposée entre lesdtes plaques, une contre-électrode transparente ayant la forme du modèle à afficher et posée sur ladite plaque support mince, une plaque support transparente avant portant une électrode transparente avant, et des cristaux liquides remplissant l'espace compris entre ladite plaque support transparente avant et ladite contre-plaque support transparente. 2. Panneau ou cellule d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche métallique s'étendant sur la totalité de la surface de réflexion est prévue sur ladite contreplaque support transparente. 3. Panneau ou cellule draffichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale selon la revendication l, caractérisé en ce que ladite couche métallique de toute la surface de réflexion est prévue sur la face de ladite plaque support mince, transparente électriquement isolante, ladite surface faisant vis divis à ladite contre-plaque support transparente. 4. Panneau ou cellule d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite plaque support mince, transparente, électriquement isolante est Comprise entre lO-pm et 3 mm. , 5. Panneau ou cellule d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale selon la revendication l, caractérisé en ce qu & ne plaque de verre ayant une épaisseur.uni- forme est utilisée pour constituer ladité plaque support mince transparente électriquement isolante. 6. Panneau ou cellule d'affIchagL ori;staux liquides du typez surface de réflexion totale selon la revendication 1; caractérisé en ce qu'un film de résine êYa; une Epaisseur Mni- forme est utilisé pour constituer ladite plaque support mince, transparente et électriquement. isolante. 7. Panneau ou cellule d'affichage à cristaux liquides du type à surface de réflexion totale selon la revenaications 1, caractérisé en ce qu'une entretoise est interposée entre ladite plaque support transparente avant et ladite contre-plaque support transparente avant et pour former un espace-entre les deuxdites plaques support, ledit espace étant rempli d'une certaine quantité de cristaux liquides.