Brevet FR2461992A1 — publié le 19810206

i L'invention concerne, d'une manière générale, des dispo- sitifs d'affichage à cristaux liquides et, plus particulière- ment, de nouveaux dispositifs d'affichage à cristaux liquides munis de plusieurs électrodes se trouvant dans trois plans au moins pour faire apparaître plusieurs états d'image présentant des dispositions différentes. Les dispositifs d'affichage à cristaux liquides sont in- téressants en raison de leur faible consommation d'énergie. Dans de nombreuses applications, l'affichage d'une quantité relativement importante d'informations exige que les disposi- tifs chargés de ce travail aient non seulement une compacité relativement grande, mais soient aussi capables d'afficher cette information suivant plus d'un mode. Il est donc tout à fait souhaitable d'avoir des dispositifs d'affichage à cris- taux liquides capables de transmettre une information visuel- le suivant plusieurs modes. Suivant l'invention, un dispositif d'affichage à cris- taux liquides possède plusieurs électrodes situées dans au moins trois plans parallèles, les électrodes se trouvant dans un même plan étant toutes isolées entre elles et de plus étant isolées de toutes les électrodes se trouvant dans les autres plans. Les plans d'électrodes sont voisins de chacune des deux faces d'une couche de cristaux liquides, grâce à quoi les parties de la couche situées entre des électrodes voisi- nes des faces opposées de la couche se trouvent dans un pre- mier état, o elles transmettent la lumière, uniquement si un champ électrique d'amplitude non nulle traverse ces par- ties de la couche de cristaux liquides en réponse à des ten- sions de commande appliquées aux diverses électrodes des plans d'électrodes voisins des faces opposées de la couche de cristaux liquides. Dans une réalisation ici recommandée, on utilise trois plans d'électrodes; deux de ceux-ci sont voisins de la face avant visible de la couche de cristaux liquides et l'ensemble des électrodes est commandé à volonté par des formes d'onde, ou signaux, de fréquence sensiblement identique et de phase sensiblement opposée, grâce à quoi il est possible d'obtenir quatre modes différents d'information avec un jeu de trois - 2461992 électrodes se trouvant chacune dans un de ces trois plans d'électrodes. Dans une autre réalisation ici recommandée, on utilise quatre plans d'électrodes: une première paire de plans d'électrodes voisine de la face avant visible de la cou- chede cristaux liquides et une paire supplémentaire de plans d'électrodes voisine de la face arrière de la couche de cris- taux liquides; on peut choisir huit modes différents d'afficha- ge de l'information dans un dispositif ayant une électrode dans chacun des quatre plans d'électrodes, chacune de ces électrodes étant commandée à volonté par un des deux signaux de commande de fréquence sensiblement identique et de phase sensiblement opposée mentionnés plus haut. En plaçant le plus près de la couche de cristaux liquides leou les plans o se trouvent les électrodes ayant l'aire la plus grande, les con- ducteurs des électrodes peuvent être cachés et ne pas former d'artefacts visibles. La description qui va suivre se réfère aux figures anne- xées, qui représentent respectivement: Fig. 1, une vue en perspective, éclatée, d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides possédant trois plans d'électro- des coplanaires et conforme aux principes de l'invention; Fig. lb, une vue en perspective d'un dispositif d'affi- chage à trois plans d'électrodes dit triode, o il y a plus d'une électrode dans un de ces plans, Fig. 2a à 2d, des représentations graphiques d'un jeu possible de signaux de commande des électrodes et des signaux résultants représentant le champ électrique à travers la couche de cristaux liquides du dispositif d'affichage; Fig. 3a à 3d, des représentations schématiques des diffé- rents états d'image produits par les dispositifs d'affichage des figures 1 ou la pour diverses combinaisons de l'excita- tion des électrodes; Fig. 4a à 4j, des représentations schématiques d'un choix effectué parmi les états d'image produits par le dispo- sitif d'affichage de la figure lb; Fig. 5, une vue de côté, en coupe, d'un dispositif à cristaux liquides possédant quatre plans d'électrodes, dit tétrode, conforme aux principes de la présente invention; Fig. 5a, une vue de face de la face du dispositif d'affi- chage à cristaux liquides de la figure 5, faite suivant les flèches 5a-5a; Fig. 6a à 6h, des représentations de certains des états d'image visibles sur la face avant du dispositif d'affichage des figures 5 et 5a, pour diverses conditions d'excitation et Fig. 7, une vue, en coupe et en perspective, d'une par- tie d'un dispositif d'affichage tétrode dans lequel les conduc- teurs d'électrodes sont bien cachés. Si l'on se reporte pour commencer à la figure 1, on voit que le dispositif d'affichage 10 à cristaux liquides comporte un substrat avant 11, en un matériau optiquement transparent, tel que le verre et équivalent, et un substrat arrière 12, en un matériau isolant. Une première électrode avant 14, en un matériau conducteur très transparent, tel que l'oxyde d'in- dium, l'oxyde d'étain, l'oxyde mixte d'étain et d'indium, est -réalisée suivant un motif voulu sur la face lia du substrat avant qui se trouve en face du substrat arrière 12. Dans l'ex- emple représenté, la première électrode avant 14 occupe sen- siblement la totalité de la face lia du substrat avant. Un conducteur 15 réunit une source (non représentée) d'un pre- mier potentiel V1 de commande d'électrode à la première élec- trode avant 14. On réalise une couche 17 d'un matériau iso- lant diélectrique transparent sur la première électrode avant 14, en opérant sur le côté de celle-ci opposé au substrat avant 11. On réalise suivant un motif voulu une deuxième élec- trode avant 19, en un matériau conducteur et transparent, sur la face 17a de la couche 17 d'isolant qui est la plus éloignée de la première électrode avant 14. Il est avanta- geux que la deuxième électrode avant 19 ait une aire infé- rieure à celle de la première électrode avant 14, grâce à quoi une partie au moins de la première électrode avant 14 n'est pas recouverte par une partie quelconque de la seconde électrode avant 19. Un autre conducteur 20 réunit une source (non représentée) d'un second potentiel V2 de commande d'é- lectrode à la seconde électrode avant 19. Une troisième élec- trode 22, ou électrode arrière, est réalisée sur la face 12a du substrat arrière 12 qui se trouve en face du substrat avant 11. Suivant le type de dispositif d'affichage à fabri- quer, l'électrode arrière 22 peut avoir un poli très réflé- chissant sur sa face la plus proche du substrat avant 11, si l'on souhaite avoir- un dispositif d'affichage à cristaux li- quides opérant par réflexion, ou bien l'électrode arrière 22 peut être très transparente, le substrat arrière 12 étant aus- si en un matériau très transparent, si l'on souhaite avoir un dispositif d'affichage opérant par transmission. Les substrats sont sensiblement parallèles entre eux, de sorte que les élec- trodes (par exemple trois) se trouvent chacune dans un plan sensiblement parallèle aux plans des autres électrodes (par exemple deux), mais à une certaine distance de ceux-ci. La distance entre la première électrode avant 14 et la seconde électrode avant 19 est déterminée par l'épaisseur de la cou- che 17 d'isolant, laquelle est avantageusement.une couche mince diélectrique ayant pour épaisseur de 0,05 à 1 micron environ; la distance D entre les faces en vis-à-vis de la première électrode avant 14 et de l'électrode arrière 22 est plus grande, typiquement de l'ordre de 10 à 20 microns, ce qui est l'épaisseur nécessaire d'une couche de cristaux li- quides 25 remplissant le volume limité par les substrats avant et arrière, ainsi que par les électrodes réalisées sur les faces intérieures de ceuxci. Sur les figures, dont on a exagéré les dimensions pour les rendre plus claires, on n'a pas représenté les joints utilisés d'une manière connue des spécialistes, par exemple par dessus et entre le rebord des substrats, pour enfermer les cristaux liquides 25 entre les substrats. Il doit être bien entendu que, bien que l'on uti- lise ici à titre d'exemple des cristaux liquides dichroYques, constitués de préférence de cristaux liquides nématiques à anisotropie diélectrique positive dans lesquels est dissous un colorant dichro7que, on peut tout aussi bien utiliser d'autres formes de cristaux liquides avec ou sans colorants dichroiques ou agents colorants du même genre dissous, pour autant que ces cristaux liquides se comportent de façon à fa- ciliter la transmission de la lumière à travers la couche de cristaux liquides en réponse soit à l'existence soit à l'ab- sence d'un champ électrique à travers la couche de cristaux liquides, et qu'il s'oppose à toute transmission notable de lumière à travers la couche de cristaux liquides en réponse à celui restant des deux états, absence ou présence du champ é- lectrique,appliqué à la couche de cristaux liquides. De plus, il doit être bien entendu que la couche 17 d'i- solant a seulement pour fonction de séparer la seconde élec- trode avant 19, de la première électrode avant 14; il n'est pas nécessaire qu'elle recouvre les parties de la première électrode avant 14 sur lesquelles ne se trouve pas une partie de la seconde électrode avant 19. Comme le montre la figure la, la couche 17' d'isolant se trouve seulement entre la pre- mière électrode avant 14 et la seconde électrode avant 19, et elle a la même forme que la seconde électrode avant 19 réali- sée sur elle; les autres parties de la première électrode avant 14 ne sont pas recouvertes d'isolant. L'existence de la couche 17' d'isolant uniquement là o elle est limitée sur des côtés opposés par la première et la seconde électrode avant (respectivement 14 et 19) confère une transmissivité uniforme à toutes les zones du dispositif d'affichage à cris- taux liquides quand on utilise des tensions d'excitation d'am- plitude minimale. La transmissivité de la couche de cristaux liquides 25 pour la lumière est réglée par le champ électrique traversant chacune de ses parties, champ produit par la différence de po- tentiel entre la tension appliquée à l'électrode arrière 22 (électrode de commande) en contact avec une face de la couche de cristaux liquides et la tension appliquée à chacune des électrodes avant, c'est-à-dire la première et la seconde é- lectrode avant (respectivement 14 et 19). L'établissement d'une différence de potentiel entre les électrodes 14 et 22, ou entre les électrodes 19 et 22, peut se faire d'un grand nombre de manières différentes, mais pour illustrer le dispo- sitif, on montre ici l'emploi de deux signaux de commande rec- tangulaires et de phase opposée. Ainsi, le premier signal de commande 01 (figure 2a) est un signal rectangulaire dont l'amplitude varie périodiquement entre zéro et + V volts, alors que le second signal de commande 02 (figure 2b) est un signal rectangulaire de même fréquence et de même amplitude, mais dont la phase est décalée de 1800 par rapport au premier signal de commande 01. La tension à travers la couche de cris- taux liquides 25, étant égale à la différence entre les ampli- tudes instantanées des signaux appliqués aux électrodes qui sont sur les faces opposées de chaque partie de la couche de cristaux liquides, a une amplitude nulle quand les électrodes opposées reçoivent des tensions en phase, cas représenté par 0x-x sur la figure 2c (o x est 1 ou 2). Autrement dit, si deux électrodes opposées reçoivent le même signal de commande, soit 01 soit 02' le champ électrique résultant à travers la couche de cristaux liquides a une amplitude nulle. Par contre, si l'une des deux électrodes opposées limitant la couche de cristaux liquides reçoit un des deux signaux de commande 01 ou 02' et que l'autre électrode de commande reçoit l'autre signal de commande, c'est-à-dire suivant le cas 02 ou 01, alors le champ électrique à travers la couche de cristaux liquides est d'amplitude non nulle et est un signal rectangulaire dont la fréquence est égale à celle des signaux de commande, l'ampli- tude efficace de ce champ étant liée à la différence maximale des amplitudes instantanées des signaux de commande. Ainsi, comme représenté sur la figure 2d, la tension Qx y créant un champ électrique à travers la couche de cristaux liquides est un signal rectangulaire passant d'une valeur de crête de la tension à l'autre (+ V et - V volts), c'est-à-dire un signal faisant 2 V de crête à crête, et a une valeur efficace de V volts, avec une composante continue d'amplitude zéro volt (ce qui est nécessaire pour qu'il n'y ait pas d'effets perma- nents de polarisation dans les cristaux liquides). Si l'on choi- sit pour valeur de crête V du signal une tension supérieure à une tension de seuil Vs des cristaux liquides, ces derniers peuvent prendre un premier état de transmissivité (par exemple absorp- tion de a lumière) quand le champ est nul (figure 2c), c'est- à-dire quand les deux électrodes opposées sont en phase, et peuvent prendre la transmissivité opposée (par exemple transmis- sion de la lumière) quand les électrodes opposées reçoivent des signaux en opposition de phase (figure 2d). La transmis- sivité de chaque partie d'un dispositif d'affichage limité par des électrodes avant différentes 14 ou 19 dépend-de la relation existant entre le signal de la tension de commande qui leur est appliquée et celui de la tension de commande ap- pliquée à l'électrode arrière 22 qui leur fait face. Si l'on se reporte maintenant aux figures 3a à 3d, on y voit les diverses combinaisons de signaux de commande appli- qués aux trois électrodes, chacune de celles-ci se trouvant dans un plan différent par rapport aux deux autres. Sur la figure 3a, les trois électrodes reçoivent le signal 01; l'am- plitude du vecteur champ électrique E2 (figure 1) entre l'é- lectrode arrière 22 et la seconde électrode avant 19 est donc nulle. Par conséquent, les cristaux liquides de la partie de la couche 25 se trouvant entre les électrodes 19 et 22 reste dans leur état initial, que l'on suppose ici à titre d'exem- ple l'absorption de lumière (comme établi par le dispositif électrode/couche limite de cristaux liquides, connu dans la technique). Ainsi, la partie de la face avant du dispositif limitée par l'électrode 19 (en trait interrompu), électrode qui se trouve derrière l'électrode 14, apparaît sous forme d'une zone sombre. De même, le vecteur champ électrique E1 (figure 1) entre la première électrode avant 14 et l'électro- de arrière 22 a une amplitude nulle, puisque les deux élec- trodes 14 et 22 reçoivent des tensions d'amplitude sensible- ment égale et en phase. Il s'ensuit que les parties du dispo- sitif d'affichage définies par les parties de la couche de cristaux liquides (25) linitées par les électrodes 14 et 22 absorbent elles aussi la lumière et que la totalité du dispo- sitif d'affichage est dans un premier état d'affichage o il est entièrement sombre. Sur la figure 3b, le premier signal de commande 01 ali- mente l'électrode arrière 22, tandis que la première et la seconde électrode avant (respectivement 14 et 19) reçoivent le second signal de commande 02. Le premier vecteur champ é- lectrique E1 entre la première électrode avant 14 et l'élec- trode arrière 22 est d'amplitude non nulle, car les signaux de commande appliqués aux électrodes 14 et 22 sont en opposi- tion de phase (figure 2d). En conséquence, les cristaux li- quides de la couche 25 qui se trouve entre elles passe à l'état de transmission de la lumière, si bien que la zone dé- limitée par la première électrode avant 14 devient lumineuse. De même, comme les tensions entre la seconde électrode avant 19 et l'électrode arrière 22 sont en opposition de phase, le champ E2 a une amplitude suffisante pour réorienter les molé- cules des parties de la couche de cristaux liquides 25 se trou- vant entre la seconde électrode avant 19 et l'électrode arrié- re 22 et rendre ces parties transparentes à la lumière, c'est- à-dire lumineuses, grâce à quoi la totalité de la face avant du dispositif d'affichage prend un second état d'affichage, o elle est lumineuse. Sur la figure 3c, le premier signal de commande est appliqué à la première électrode avant 14 et à l'électrode ar- rière 22, alors que le second signal de commande 02 est appli- qué à la seconde électrode avant 19. Le champ E2 est d'ampli- tude non nulle en raison de la différence de phase entre les signaux de commande 01 et 02 qui alimentent respectivement les électrodes 22 et 19, si bien que les parties de la couche de cristaux liquides se trouvant entre elles deviennent trans- parentes, c'est-à-dire lumineuses. Le champ E1 est d'amplitu.- de sensiblement nulle du fait que les signaux de commande ali- mentant l'électrode arrière et la première électrode avant, sur les parties de cette dernière non masquées par le motif de la seconde électrode avant 19, ont la même phase et la mê- me amplitude. En conséquence, les zones de la couche de cris- taux liquides 25 délimitées par la première électrode avant 14 et se trouvant à l'extérieur des zones de la seconde élec- trode avant 19 sont à l'état de repos, absorbant la lumière et sont donc sombres, si bien qu'une image lumineuse (ici la lettre H) ressort sur un fond sombre, ce qui constitue un troisième état d'affichage. Sur la figure 3d, la seconde électrode avant 19 et l'é- lectrode arrière 22 reçoivent toutes deux le même signal, qui est le premier signal de commande 01, la seconde électrode avant 14 recevant l'autre signal de commande, c'est-à-dire 02. Le vecteur champ électrique E1 entre la première électrode avant 14 et l'électrode arrière 22 est d'amplitude non nulle en raison de la différence de phase entre les tensions de commande respectives. Les cristaux liquides de la couche 25 doivent donc être à l'état excité, grâce à quoi la couche 25 transmet la lumière. C'est ce qui se passe effectivement pour les parties de la couche de cristaux liquides limitées unique- ment par des parties de l'électrode avant 14. Les autres par- ties de la couche 25, limitées de très près par la seconde électrode avant 19, sont traversées par un vecteur champ élec- trique E2 d'amplitude sensiblement nulle en raison de l'appli- cation de signaux ayant la même phase et des amplitudes sensi- blement identiques entre la seconde électrode avant 19 et l'é- lectrode arrière 22 limitant ces parties de la couche 25, si bien que la seconde électrode avant 19 joue le rôle d'écran électrique entre la prem.ière électrode avant 14 et l'électro- de arrière 22, ce qui rend absorbantes les parties de la cou- che de cristaux liquides se trouvant sous la seconde électro- de avant 19. On a donc formation d'un état d'image sombre (ici la lettre H) sur un fond lumineux, ce qui constitue un quatrième état d'affichage. En résumé, les possibilités de formation d'états d'image du dispositif d'affichage triode, c'est-à-dire à trois plans d'électrodes, de la figure 1 permettent d'obtenir un nombre total d'états d'affichage- déterminé par le nombre d'électro- des avant. Ainsi, pour deux électrodes avant, le dispositif d'affichage possède deux zones visibles (la zone délimitée par l'électrode avant la plus intérieure et une seconde zone délimitée par la surface de l'électrode avant la plus exté- rieure, à l'exclusion de la zone couverte par l'électrode la plus intérieure). Chacune des deux zones ainsi délimitées peut être soit transparente, c'est-à-dire lumineuse, soit absorbante, c'est-à-dire sombre, ce qui permet de réaliser au total quatre états d'affichage. Il doit être bien entendu que le fait d'envoyer sur l'électrode arrière 22 le signal en opposition de phase 02 inverse les zones lumineuses et som- bres du dispositif d'affichage. Autrement dit, si V3 = 02 sur la figure 3a, la totalité du dispositif d'affichage sera lu- mineux (comme sur la figure 3b). Si, sur la figure 3b, V3=02, le dispositif d'affichage sera entièrement sombre (comme sur la figure 3a). Si v3 = 029 il faudra de même intervertir les 246 1992 figures 3c et 3d. Ceci fournit un mécanisme commode pour fai- re papilloter le dispositif d'affichage afin d'attirer l'at- tention, tout en conservant les images affichées; il suffit d'inverser périodiquement le signal envoyé à une seule élec- trode, par exemple l'électrode arrière 22. Si le plan d'électrode le plus intérieur est occupé par plus d'une seconde électrode avant 19, chacune de celles-ci distante des autres et isolée d'elles, alors le nombre d'é- tats d'affichage est multiplié par deux pour chaque segment d'électrode supplémentaire du second plan d'électrodes. C'est le cas de la figure lb, o tous les autres éléments sont sem- blables à ceux de la figure la, mais o la seconde électrode avant 19 a été divisée, le long de la ligne 30, en deux seg- ments de seconde électrode avant, respectivement 19a et 19b, couplés chacun à des potentiels de commande commutables indé- pendamment V2a et V2b5 par l'intermédiaire de conducteurs cor- respondants 20 et 20' et de commutateurs associés 24a et 24b, la première électrode avant 14 et l'électrode arrière 22 pou- vant elles aussi être couplées à volonté soit au signal 01 soit au signal 02 par l'intermédiaire de commutateurs asso- ciés 24c et 24d. On voit sur les figures 4a à 4j que l'on peut former huit états d'image différents. Ainsi, si le com- mutateur 24d couple le signal 01 à l'électrode arrière 22 et que le commutateur 24c couple le signal 01 à la première élec- trode avant 14, la manoeuvre des commutateurs 24a et 24b pour coupler le signal 01 aux deux segments 19a et 19b de la se- conde électrode avant a pour effet d'alimenter toutes les électrodes avant 14, 19a et 19b en phase avec le signal en- voyé à l'électrode arrière, si bien que les champs traver- sant la couche de cristaux liquides ont une amplitude essen- tiellement nulle et que la totalité de la face visible du dispositif d'affichage est sombre (figure 4a). Sur la figure 4b, on a manoeuvré le commutateur 24b pour coupler le signal 02 au segment 19b de la seconde électrode avant, si bien qu'on a un champ d'amplitude non nulle à travers la partie de la couche de cristaux liquides limitée par ce segment d'électrode et que ce champ crée une partie lumineuse dans le dispositif d'affichage par ailleurs sombre. Sur la figure il 4c, on a manoeuvré le commutateur pour coupler le signal 02 au segment l9a de la seconde électrode avant, le segment 19b de la seconde électrode avant recevant le signal 01, si bien que la partie de la couche de cristaux liquides située sous le segment l9a d'électrode est transparent et crée une partie lumineuse, le reste du dispositif d'affichage étant sombre. Sur la figure 4d, on a manoeuvré les commutateurs 24a et 24b pour envoyer le signal 02 aux deux segments l9a et l9b de la seconde électrode avant, et ces segments apparaissent lumi- neux sur un fond sombre, car la première électrode avant 14 est alimentée en phase avec l'électrode arrière 22. Sur les figures 4e à 4h, l'électrode avant 14 reçoit un signal en op- position de phase avec celui envoyé à l'électrode arrière 22, grâce à la manoeuvre du commutateur 24c, alors que les seg- ments l9a et l9b de la seconde électrode avant reçoivent les diverses combinaisons possibles des signaus 01 et 02. Comme on le voit sur ces figures, alors que la différence de phase entre la première électrode avant 14 et l'électrode arrière 22 devrait, en l'absence des segments l9a et l9b de la secon- de électrode avant, donner au dispositif d'affichage une face visible complètement lumineuse, le fait que l'un des segments de la seconde électrode avant ou des deux reçoivent un signal ayant la même phase que celui de l'électrode arrière provoque un effet de masquage et fait que la partie de la surface vi- sible délimitée par le segment de la seconde électrode avant alimenté en phase avec l'électrode arrière est sombre dans un dispositif d'affichage par ailleurs, lumineux. Sur les figu- res 4i et 4j, on a manoeuvré le commutateur 24d pour coupler le signal 02 à l'électrode arrière 22. Si la première élec- trode avant 14 reçoit le signal 01 (figure 4i), le dispositif d'affichage est lumineux, sauf là o les segments de la secon- de électrode avant (par exemple l9a) reçoivent le signal 02' si bien que l'alimentation en phase et l'effet de masquage du second plan d'électrodes fait apparaître une partie sombre sur le dispositif d'affichage. Quand la première électrode avant 14 (figure 4j) reçoit en phase le même signal 02 qui alimente l'électrode arrière 22, le dispositif d'affichage apparaît sombre, comme il est normal, sauf sur les parties délimitées par un des segments de la seconde électrode avant (par exemple 19a) qui reçoit le signal en opposition de phase par rapport au signal de l'électrode arrière, ces parties ap- paraissant lumineuses. Les plans parallèles d'électrode peuvent être voisins de la face arrière de la couche de cristaux liquides 25, avec un seul plan d'électrodes avant. On peut placer aussi plusieurs plans d'électrode au voisinage de chacune des faces opposées de la couche de cristaux liquides, comme dans le dispositif d'affichage 10' représenté sur les figures 5 et 5a. Le dispo- sitif 10' choisi comme exemple est un dispositif d'affichage * à cristaux liquides opérant par réflexion; il possède un sub- strat avant 11', isolant et très transparent, sur la totalité de la surface intérieure lia' duquel on a créé une première électrode avant 14' qui est transparente. Une couche diélec- trique transparente 17', créée sur une partie de la surface intérieure de la première électrode avant 14', supporte une seconde électrode avant transparente 19'. Une première élec- trode arrière 22' est en un matériau conducteur qui, dans un dispositif opérant par réflexion, possède une surface très réfléchissante 22' regardant vers le substrat 11'; dans cet- te réalisation, le rôle de substrat arrière est joué par l'é- lectrode arrière 22', à laquelle on donne une épaisseur suf- fisante pour que l'élément le plus en arrière ait la rigidité voulue.réalise une couche 30' de diélectrique transparent sur une partie de la face avant 22a' de la première électrode arrière pour servir de support à une seconde électrode arriè- re 35, de la même manière que la seconde électrode avant 19' est supportée, sur la face intérieure de la première électro- de avant 14', par la couche diélectrique avant 17'. Dans un dispositif d'affichage opérant par réflexion, la face avant a de la seconde électrode arrière 35 possède elle aussi un poil très réfléchissant. Des conducteurs 15', 20', 23' et 36, correspondant respectivement à la première électrode avant 14', à la seconde électrode avant 19', à la première électrode ar- rière 22' et à la seconde électrode arrière 35, assurant le couplage de ces électrodes respectivement avec les signaux de commande V1, V2, V3 et V4. Le volume limité sur un premier côté par la première électrode avant 14', la seconde électro- de avant 19' et la couche diélectrique avant 17', et sur un second côté par la première électrode arrière 22', la seconde électrode arrière 35 et la couche d'isolant 30' est remplie de cristaux liquides 25' qui y sont retenus par des joints appropriés 40. Quand on regarde à travers le substrat avant 11' transpa- rent, on voit que la première électrode avant 14' (figure 5a) couvre la totalité de la surface avant du dispositif d'affi- chage, les secondes électrodes avant et arrière, respective- ment 19' et 35, formant des zones qui, dans la réalisation représentée, se chevauchent et forment une zone de recouvre- ment 42. Il doit être bien entendu que les conducteurs 15', ', 23' et 36 peuvent être couplés chacun, par l'intermédiai- re de commutateurs appropriés (non représentés), à des sour- ces (elles aussi non représentées) de signaux de commande dif- férents. Dans les explications qui suivent, on utilise comme signaux de commande. les signaux rectangulaires, en opposition de phase et d'amplitude sensiblement égale, des figures 2a, et 2b. En fonctionnement, la surface visible du dispositif d'affichage 10', c'est-à-dire la surface extérieure du subs- trat très transparent 11' est par exemple sombre (absorption de la lumière) si le champ dans la partie de la couche de cristaux liquides se trouvant entre les électrodes opposées a une amplitude inférieure au champ de seuil des cristaux li- quides, et cette surface est lumineuse (réflexion de la lumiè- re) si le champ à travers une partie associée des cristaux liquides a une amplitude supérieure au champ de seuil, ce qu'on réalise par exemple en alimentantavecdes signauxen opposi- tion de phase chacune des électrodes opposées d'une paire d'électrodes. A titre d'exemple, sur la figure 6a, toutes les électrodes, c'est-à-dire 14', 19', 22' et 35 reçoivent le signal 01. Les signaux de commande en phase appliqués soit à la première et à la seconde électrode avant (14' et 19') soit à la première et à la seconde électrode arrière (22' et ), donnent naissance à un champ d'amplitude sensiblement nulle à travers toutes les parties des cristaux liquides, si bien que ceux-ci restent dans leur état initial, supposé ici celui o ils absorbent la lumière; il en résulte que la tota- lité du dispositif d'affichage apparaît sombre, ce qui est un premier état d'affichage. Sur la figure 6b, on a changé la tension de commande ap- pliquée à la première électrode avant 14'; c'est maintenant le signal 02' en opposition de phase par rapport au signal de commande appliqué à la seconde électrode avant 19' et aux deux électrodes arrière 22' et 35. Avec cette opposition de phase entre la première électrode avant et les deux électrodes ar- rière, la surface entière du dispositif d'affichage doit nor- malement être lumineuse, à l'exception de la zone occupée par la seconde électrode avant, qui reçoit un signal de même pha- se que celui des électrodes situées du côté opposé de la cou- che de cristaux liquides. Ainsi, comme la seconde électrode avant 19' reçoit le signal de commande 01 qui est en phase avec les signaux 01 reçus par les deux électrodes arrière, la partie de la couche de cristaux liquides limitée par la zone occupée par la seconde électrode avant 19' est traversée par un champ électrique d'amplitude sensiblement nulle et est donc absorbante, si bien qu'un carré sombre apparaît dans le coin supérieur droit d'un dispositif d'affichage par ailleurs lumineux. Sur la figure 6c, la seconde électrode arrière 35 reçoit le signal 02' tandis que les trois autres électrodes reçoivent le signal 01. La zone délimitée par la seconde électrode arriè- re 35 est la seule o des signaux en opposition de phase créent un champ électrique non nul à travers la couche de cristaux liquides intermédiaire et donnent naissance à une zone lumineuse sur un dispositif d'affichage par ailleurs sombre. Sur la figure 6d, les deux électrodes avant reçoivent un signal de phase identique, tandis que les deux électrodes arrière reçoivent le signal de phase opposée, si bien que le champ électrique à travers toutes les parties de la couche de cristaux liquides situées entre les électrodes avant et arriè- re a une amplitude suffisante pour rendre la couche transpa- rente, et toute la surface visible du dispositif d'affichage est lumineuse. 246 1 992 Sur la figure 6e, la première-électrode avant et la pre- mière électrode arrière reçoivent le signal de commande 01, de même que la seconde électrode arrière 35. La seconde élec- trode avant 19' reçoit le signal de commande 02 et, puisque son signal de commande est déphasé par rapport à celui des deux électrodes arrière, la zone délimitée par la seconde électrode avant 19' est lumineuse. Le reste de la surface vi- sible du dispositif d'affichage est sombre en raison de la concordance de phase des signaux appliqués entre les électro- des voisines des faces de la couche de cristaux liquides. Sur la figure 6f, la première électrode arrière 22' et la seconde électrode avant 19' reçoivent le signal 015 tandis que la première électrode avant 14' et la seconde électrode arrière 35 reçoivent le signal en opposition de phase 02. Ces cristaux liquides situés dans la zone 42 formée par le recouvrement des secondes électrodes avant et arrière, res- pectivement 19' et 35, se-trouvent donc entre des parties d'électrodes recevant des signaux en opposition de phase, et apparaissant lumineux. La zone de la couche de cristaux li- quides limitée sur sa face avant par le reste de la seconde électrode avant 19' et sur sa face arrière par la première électrode arrière 22' est traversée par un champ électrique d'amplitude sensiblement nulle et est donc sombre. De même, la partie de la couche de cristaux liquides limitée sur sa face avant par la première électrode avant 14' et sur sa fa- ce arrière par la partie restante de la seconde électrode arrière 35, à l'exception de la partie de recouvrement 42, reçoit des tensions en phase 02 et est sombre. La partie res- tante de la couche de cristaux liquides, limitée par les pre- mières électrodes avant et arrière 14' et 22', à l'exception des zones délimitées par les secondes électrodes avant et arrière 19' et 35, reçoit des signaux en opposition de phase et est lumineuse. Sur la figure 6g, les deux premières électrodes avant et arrière 14' et 22' reçoivent toutes deux des signaux de même phase 01, tandis que les secondes électrodes avant et arrière 19' et 35 reçoivent toutes deux des signaux de même phase 02. Dans la zone 42 de recouvrement des secondes élec- 246 1992 trodes avant et arrière 19' et 35, le champ électrique est sensiblement nul, car les secondes électrodes avant et arriè- re 19' et 35 reçoivent toutes deux les mêmes signaux 02; la zone 42 est donc sombre. La surface restante des secondes électrodes avant et arrière 19' et 35, à l'exception de la zone de recouvrement 42, sont des parties opposées apparte- nant aux premières électrodes avant et arrière (respective- ment 22' et 14') qui reçoivent des tensions de commande en opposition de phase et sont donc lumineuses. Les autres par- ties situées à l'extérieur de la périphérie des secondes élec- trodes avant et arrière sont sombres, car les premières élec- trodes avant et arrière 14' et 22' reçoivent des signaux en phase. Sur la figure 6h, les premières électrodes avant et ar- rière reçoivent des signaux en opposition de phase, tandis que la seconde électrode arrière 35 reçoit le même signal que la première électrode avant 14'. La seconde électrode avant 19' reçoit elle aussi le signal 025 déphasé par rapport à celui alimentant la première électrode arrière 22'. En conséquence, la zone délimitée par la seconde électrode ar- rière 35 est sombre, alors que le reste de la surface visi- ble du dispositif d'affichage est lumineux. Il doit être bien entendu que les huit exemples d'états d'image différents ob- tenus avec le dispositif d'affichage tétrode (c'est-à-dire à quatre plans d'électrodes), n'épuisent pas la totalité des combinaisons possibles. De même, il suffit de placer plus d'une électrode dans chacun des quatre plans d'électrodes pour obtenir un nombre encore plus grand de combinaisons d'états d'image. La figure 7 représente un dispositif d'affichage tétrode ici recommandé; dans celui-ci les plans d'électrodes ayant la plus grande surface sont les plus proches des faces de la couche de cristaux liquides, de façon à rendre invisi- bles les divers conducteurs aboutissant aux électrodes, ce qui empêche la formation d'artefacts visibles dus aux conduc- teurs quand ceux-ci sont sous tension. Le substrat avant 11" est ici aussi en un matériau isolant transparent tel que le verre ou équivalent. Sur la face intérieure 11a" du substrat 246 1992 avant, on a créé un premier plan comportant au moins une élec- trode conductrice 62 dont fait partie intégrante un conducteur 64 réalisé lui aussi sur la face intérieure Ila" du substrat avant. L'épaisseur du conducteur 64 et celle de l'électrode 62 du premier plan d'électrodes avant peut être la même ou, comme sur la figure, être différente. On dépose une couche 66 de ma- tériau isolant transparent sur la partie de la zone de la face intérieure lia" du substrat avant qui n'est pas recouverte par l'électrode 62 du premier plan d'électrodes avant; la zone recouverte par le conducteur 64 associé à l'électrode 62 du premier plan d'électrodes avant est elle aussi recouverte de la couche 66 de matériau isolant. Ainsi, l'épaisseur X de la couche 66 de matériau isolant est supérieure à l'épaisseur Y des électrodes 62 (ainsi qu'à celle du conducteur 64), et cet- te couche constitue une surface intérieure diélectrique sensi- blement plane 66a, dans laquelle, au dessus de l'électrode 62 du premier plan d'électrodes avant, se trouve une ouverture 66b ayant sensiblement la même taille et la même forme que cette électrode. On réalise un second plan d'au moins une électrode 68 sur la surface intérieure 66a de la couche iso- lante. L'électrode 68 peut être une électrode unique, percée d'ouvertures dont la taille et la forme correspondent à l'é- lectrode 62 du premier plan d'électrodes avant, ou bien on peut avoir plusieurs électrodes 68 (secondes électrodes avant) groupées suivant un motif voulu dans le second plan d'élec- trodes avant, sauf dans les zones derrière lesquelles se trou- vent des premières électrodes avant 62. Il est avantageux que la surface de l'électrode 68 du second plan d'électrodes avant soit supérieure à celle de l'électrode 62 du premier plan d'électrodes avant. La couche de cristaux liquides 25" est en contact avec la face intérieure 68a des électrodes du second plan d'électrode avant, remplit les ouvertures 66b mé- nagées dans la couche diélectrique 66 et est en contact avec la face intérieure 62a des électrodes 62 du premier plan d'é- lectrode avant. La retenue de la couche cristaux liquides est assurée par le joint 40'. Des fils 70 et 72, reliés respecti- vement au conducteur 64 du premier plan d'électrodes avant et à l'électrode 68 du second plan d'électrodes avant, ceci di- rectement, apportent à ces électrodes le potentiel de fonc- tionnement convenable. On va voir que dans cette réalisation, les conducteurs (par exemple le conducteur 64) des zones d'électrodes situées au milieu de l'ensemble de la zone visible se trouvent derrié- re - par rapport à la couche de cristaux liquides - d'autres électrodes, par exemple l'électrode 68 du second plan d'élec- trodes avant. Ainsi, l'électrode 68 joue pour la couche de cristaux liquides le rôle d'écran par rapport au potentiel électrique appliqué par le conducteur 64 à l'électrode 62 du premier plan d'électrode avant, si bien qu'il ne peut pas se former de champ électrique à travers la couche de cristaux liquides entre l'un quelconque des conducteurs 64 du premier plan d'électrode avant et une électrode arrière ou un conduc- teur de celle-ci, puisque les lignes du champ électrique par- tant d'un quelconque des conducteurs 64 du premier plan d'é- lectrode avant s'arrête à l'électrode 68 du second plan d'é- lectrode avant-qui la couvre. En conséquence, il n'y a pas d'artefacts visibles dus à un potentiel sur l'un quelconque des conducteurs 64 du premier plan d'électrode avant, les- quels conducteurs sont en un matériau conducteur très trans- parent qui laisse passer la lumière quand le dispositif d'af- fichage est en fonctionnement. Un substrat arrière 12" peut avoir un seul plan d'élec- trode arrière (cas d'une triode), une paire de plans d'élec- trode arrière, parallèles et très transparents (cas du dispo- sitif d'affichage 10' de la figure 5) ou un nombre plus grand de plans d'électrode sensiblement parallèles. Dans un dispo- sitif à plusieurs plans d'électrode arrière, il est intéres- sant de les placer de la même manière que les plans d'électro- de avant 62 et 68 dans le dispositif 60, c'est-à-dire en met- tant les électrodes ayant la plus grande surface en contact avec la face arrière de la couche de cristaux liquides 25" pour qu'elles jouent le rôle d'écran par rapport aux conduc- teurs des autres plans d'électrodes arrière situés de plus en plus loin de la face arrière de la couche de cristaux li- quides et donc de plus en plus près de l'arrière du disposi- tif d'affichage. On voit sur la figure 7 qu'une électrode au 246 1992 moins 78 a été réalisée sur la face avant 12" du substrat arrière. Un conducteur 80 est lui aussi déposé sur la face avant 12" d.u substrat arrière et est réuni à une électrode associée 78 du premier plan d'électrodes arrière. Comme dans le cas de la structure avant substratélectrodes, une couche 82 d'un matériau diélectrique très transparent est déposée sur la partie de la face avant 12a" du substrat arrière que ne recouvre pas une des électrodes 78 du premier plan d'élec- trode arrière. Au moins une électrode 86 d'un second plan d'électrode arrière, en contact avec la face arrière de la couche de cristaux liquides 25", est déposée sur la face 82a de la couche d'isolant la plus éloignée du substrat 12", cet- te électrode ayant la forme et la surface voulues pour l'af- fichage de combinaisons particulières d'états d'image. Il est avantageux que le bord 86a des électrodes 86 du second plan d'électrode arrière ne vienne pas jusque sur les côtés de l'ouverture 82b ménagée dans la couche diélectrique 82 au- dessus des électrodes 78 du premier plan d'électrode arrière. La bande étroite 90 de la face 82a de la couche diélectrique non recouverte par les électrodes 86 du second plan d'élec- trode arrière constitue une zone sensiblement dépourvue d'é- lectrodes, si bien qu'il ne peut pas se former de champ élec- trique au-dessus de chacune des bandes 90, quel que soit le potentiel sur des électrodes des plans d'électrode réalisés sur le substrat opposé, et que l'on a toujours une bande cor- respondante de la surface visible du dispositif d'affichage qui est sombre. Si les potentiels appliqués à des électrodes contiguës à des bandes sont tels que les parties de la couche de cristaux liquides associées à ces électrodes sont sombres, les bandes sombres 90 se confondent avec le fond sombre. Si les potentiels appliqués aux électrodes contiguës à des ban- des 90 sont tels que la lumière traverse les parties de la couche de cristaux liquides associées à ces électrodes, les bandes apparaissent sous forme d'une bordure sombre autour des parties lumineuses de la surface visible du dispositif d'affichage associées à ces électrodes. Dans ces conditions, les dispositifs d'affichage à plusieurs plans d'électrode peuvent donner des états supplémentaires d'affichage de l'in- formation. Si on le souhaite, on peut faire en sorte que la- couche diélectrique 82 comporte une partie de couche 95 recou- vrant les électrodes 78 du premier plan d'électrode arrière et que son épaisseur soit telle que sa face 95a soit dans le même plan que la face 82a de la couche diélectrique. Les va- riations d'épaisseur de la couche de cristaux liquides 25" entre des parties des divers plans d'électrodes réalisés sur les substrats opposés s'en trouve donc réduite, ce qui rend comparables les effets optiques à travers toutes les parties de la couche de cristaux liquides. Derrière les électrodes 86, qui sont dans un plan plus proche de la couche de cristaux li- quides que les conducteurs 80, ceux-ci sont pratiquement comme derrière un écran et ne présentent pratiquement pas d'arte- facts visibles dus aux potentiels transportés par les conduc- teurs 80. Il doit être bien entendu que, en ce qui concerne les différents plans d'électrodes réalisés sur les surfaces inté- rieures de l'un ou des deux substrats, le plan ayant la plus grande surface d'électrode peut être au contact de la face de la couche de cristaux liquides et peut comporter ou non des bandes 90 sensiblement dépourvues d'électrodes. 246 1992 R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif d'affichage d'information visuelle compre- nant: une couche de cristaux liquides (25) ayant une première et une seconde face opposées, cette couche ayant le pouvoir d'absorber et de transmettre la lumière tombant sur une de ces faces en réponse, respectivement, à une première et à une seconde amplitude d'un champ électrique produit à travers une partie de cette couche, dispositif caractérisé par un minimum de trois plans possédant chacun au moins une électrode transparente (14, 19, 22), chaque électrode étant isolée des autres; chacun des plans d'électrode est sensible- ment parallèle aux autres et aux faces de la couche de cris- taux liquides, deux au moins de ces plans d'électrodes étant voisins, extérieurement, d'une première de ces première et seconde faces de la couche de cristaux liquides, et au moins un autre de ces plans d'électrode étant voisin, extérieure- ment, de l'autre de ces première et seconde faces de la cou- che de cristaux liquides; une couche (17) de matériau isolant placée au moins entre les électrodes de chaque paire de plans d'électrode voisine, extérieurement, de chacune des premières et seconde faces de la couche de cristaux liquides; et des dispositifs (15, 20, 23) permettant de coupler de façon indépendante des signaux de commande choisis parmi plu- sieurs à chacune des électrodes de ce minimum de trois plans d'électrode pour faire passer de l'absorption à la transparen- ce, et inversement, une partie de la couche de cristaux liqui- des se trouvant entre une électrode quelconque voisine de la première face de la couche de cristaux liquides et une élec- trode quelconque voisine de l'autre face de la couche de cris- tal liquide. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par un conducteur (64) très transparent réuni à une électrode associée dont il fait partie intégrante et situé dans le plan de cette électrode (figure 7). 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé 246 1992 en ce que un plan d'électrode faisant partie de plusieurs plans d'électrode voisins de l'une des faces de la couche de cristaux liquides et situé le plus à l'intérieur a ses élec- trodes disposées entre cette face, voisine, de la couche de cristaux liquides et les conducteurs qui sont dans tous les plans d'électrode situés à l'extérieur par rapport à cette face, voisine, de la couche de cristaux liquides. 4 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes se trouvent dans trois plans (figu- re 1). - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que deux plans d'électrode parallèles se trouvent de- vant la première face visible de la couche de cristaux liqui- des et en ce que le plan d'électrode restant (c'est-à-dire le troisième plan d'électrode) est voisin de la seconde face de la couche de cristaux liquides. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'un premier plan intérieur faisant partie des deux plans d'électrode voisins de la face avant de la couche de cristaux liquides a, du fait d'au moins une électrode qui le délimite, une surface totale inférieure à celle du troisième plan d'électrode, qui est un plan extérieur et se trouve le plus loin de la face visible de la couche de cristaux liqui- des. 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les électrodes du plan d'électrode avant intérieur se trouvent entièrement à l'intérieur de la zone visible du plan d'électrode avant extérieur. 8 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'un premier plan intérieur faisant partie des deux plans d'électrode voisins de la face avant de la couche de cristaux liquides a, du fait d'au moins une électrode qui le délimite, une surface totale supérieure à celle du troisième plan d'électrode, qui est un plan extérieur et se trouve le plus loin de la face visible de la couche de cristaux liqui- des. 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les électrodes du plan d'électrode avant intérieur se trouvent entièrement à l'intérieur de la zone visible du plan d'électrode avant extérieur. - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que au moins un plan d'électrode comporte plusieurs par- ties d'électrodes indépendantes et isolées les unes des au- tres; et le dispositif de couplage des signaux de commande est capable de coupler de façon indépendante chacun des signaux de commande à chacune des parties d'électrode. 11 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes se trouvent dans quatre plans (figu- re 7). 12 - Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le premier et le second plan d'électrodes occupent des positions qui se suivent au voisinage de la première face de la couche de cristaux liquides, le second plan d'électro- des se trouvant entre le premier plan d'électrode et la face de la couche de cristaux liquides. 13 - Dispositif suivant la revendication 12, caractéri- sé en ce que la surface des électrodes du second plan d'élec- trode est inférieure à celle des électrodes du premier plan d'électrode. 14 - Dispositif suivant la revendication 12, caractéri- sé en ce que la surface des électrodes du second plan d'élec- trode est supérieure à celles des électrodes du premier plan d'électrode. - Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le troisième et le quatrième plan d'électrode occu- pent des positions qui se suivent au voisinage de la seconde face de la couche de cristaux liquides, le troisième plan d'électrode se trouvant entre la seconde face de la couche de cristaux liquides et le quatrième plan d'électrode. 16 - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la surface des électrodes du troisième plan d'élec- trodes est inférieure à celle du quatrième plan d'électrode. 17 - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la surface des électrodes du troisième plan d'élec- trode est supérieure à celle du quatrième plan d'électrode. 246199e 13 - Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que au moins un des quatre plans d'électrode comporte plusieurs parties d'électrodes isolées les unes des autres et recevant de façon indépendante des signaux de commande. 19 - Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les quatre plans d'électrodes comportent tous plu- sieurs parties d'électrodes isolées les unes des autres et re- cevant de façon indépendante des signaux de commande. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que une portion de chaque plan d'électrode est dépour- vue d'électrode et en ce que au moins une partie des portions dépourvues d'électrode de tous les plans d'électrode situés à l'extérieur par rapport à une face de la couche de cris- taux liquides sont alignées. 21 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de couplage comporte plusieurs commu- tateurs (24a, 24b, 24c, 24d) couplés chacun à une seulement des électrodes réalisées dans ce minimum de trois plans; et un dispositif pour fournir un jeu de signaux à chacun des com- mutateurs pour qu'il le couple à l'électrode correspondante. 22 - Dispositif suivant la revendication 21, caractérisé en ce que les signaux sont deux signaux à forme d'onde sensi- blement rectangulaire dont les amplitudes sont sensiblement les mêmes et dont les phases sont sensiblement opposées (fi- gures 2a, 2b). - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau isolant séparant deux quelconques plans d'électrode voisins situés du même côté de la couche de cris- taux liquides ne se trouve que dans un volume limité de cha- que côté par la surface de chacune des deux électrodes.