Brevet FR2545251A1 — publié le 19841102

' Dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion. La présente invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides, et plus particulièrement un dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion, qui utilise des cristaux liquides du type invité-hôte. Les dispositifs d'affichage d'images en plusieurs couleurs, à base de cristaux liquides, ont trouvé une utilisation commerciale dans les terminaux d'affichage d'ordinateurs, les postes de télévision, les moniteurs vidéo, etc Ces der- nières années, un travail important de recherche et de développement a été effectué sur de tels dispositifs d'affi- chage d'images en plusieurs couleurs. Un procédé de fabrication d'une telle unité d'affichage d'images en plusieurs couleurs est décrite, par exemple, dans le brevet japonais No 58-102 214, qui est ici incorporé à titre de référence. Il est toutefois indispensable de prévoir une source lumi- neuse derrière un dispositif d'affichage d'images en plu- sieurs couleurs, lorsque le dispositif d'affichage est réa- lisé sous forme de dispositif d'affichage du type transmis- sion en utilisant deux plaques de polarisation Compte tenu Compte tenu du fait que la grande caractéristique d'un dis- positif d'affichage à cristaux liquides réside en sa faible consommation d'énergie, il n'est pas souhaitable d'ajouter une source lumineuse. Afin de rendre uniforme la luminance d'un dispositif d'affi- chage, il est nécessaire de superposer une plaque diffusante, telle qu'un verre dépoli, juste derrière le dispositif d'affichage de façon que chaque lumière incidente soit bien dispersée. Dans une unité d'affichage du type réflexion comportant une plaque réfléchissante disposée juste à l'extérieur de l'une des plaques de polarisation, l'affichage en plusieurs cou- leurs est obtenu au moyen de minces couches filtrantes colorées Il en résulte que les caractéristiques d'affi- chage dépendent étroitement des angles de vue En conséquence, une telle unité d'affichage du type réflexion présente l'in- convénient que le contraste des pixels affichés est réduit pour certains angles de vue. Les dispositifs d'affichage du type réflexion qui ne nécessi- tent pas de source lumineuse sont favorablement utilisés comme dispositifsd'affichage noir et blanc dans les calcu- latrices de bureau, les montres, etc Toutefois, on ne con- natt aucun dispositif d'affichage qui puisse afficher des modèles désirés dans les couleurs désirées - On peut envisager de former sur la surface extérieure d'un substrat en verre qui constitue le dispositif d'affichage une couche filtrante colorée dont le modèle correspond à un agencement d'électrodes interne d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides Toutefois, l'épaisseur du substrat en verre ne peut être ignorée, notamment lorsque les pixels du dispositif d'affichage sont fins, d'o il résulte un angle de parallaxe et de ce fait une différence de couleurs en fonction de la position de chaque observateur Il est ainsi impossible d'obtenir une bonne qualité d'image. Compte tenu de ce qui précède, le but principal de cette invention est de procurer, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une source lumineuse séparée, un dispositif d'affi- chage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion qui puisse afficher des modèles et des images désirés. Le but ci-dessus a été atteint selon la présente invention. Cette invention procure un dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion, comprenant: un premier substrat transparent ou opaque; des électrodes réfléchissantes formées sur un côté du premier substrat; des couches filtrantes colorées formées en correspondance de portions prédéterminées des électrodes réfléchissantes; un deuxième substrat transparent prévu en opposition à la première électrode avec un intervalle prédéterminé entre eux et portant une électrode transparente sur un côté,lequel côté se trouve en vis-à-vis du premier substrat; et une plaque de polarisation; ce premier substrat, ces électrodes réfléchissantes, ces couches filtrantes colorées, ce deuxième substrat et cette plaque de polarisation ayant été superposées l'une sur l'autre dans le même ordre dans lequel ils sont énumérés ci-dessus; et des cristaux liquides remplissant l'espace entre le premier et le deuxième substrat. Les couches filtrantes colorées peuvent être prévues sur au moins l'une ou l'autre des électrodes réfléchissantes ou des électrodes transparentes. Le dispositif d'affithage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion de cette invention ne nécessite ni source lumineuse, ni structure spéciale adaptée pour disperser favorablement la lumière émanant de la source lumineuse, il permet d'économiser de l'énergie et son utili- sation est plus simple. En outre, l'angle de parallaxe peut être minimisd et on peut ainsi obtenir une qualité d'image extrêmement bonne du fait que les couches filtrantes colorées sont déposées directe- ment sur les électrodes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion classique, qui utilise des cris- taux liquides nématiques torsadés; les figures 2 (a) 2 (d) sont des coupes longitudinales par- tielles de dispositifs d&'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion, dont chacun utilise des cristaux liquides du type invité-hôte et qui sont du domaine de la présente invention; et les figures 3 (a) à 3 (c) sont des coupes longitudinales partielles de dispositifs d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion, dont chacun a été fabriqué en apportant une petite modification à l'exemple de la technique antérieure selon la figure 1 et qui est du domaine de la présente invention. On se reporte tout d'abord à la figure 1 qui illustre un dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion, utilisant des cristaux liquides TN (nématiques torsadés). Comme ce dispositif est du type réflexion, une ligne de visée A et une lumière incidente B sont toutes deux disposées du même c 8 té du dispositif Dans l'exemple représenté, les cristaux liquides du type TN 14 remplissent hermétiquement l'espace entre deux feuilles de substrat de verre 12, 17. Sur les surfaces en vis-à-vis des substrats de verre 12,17, des électrodes transparentes 13, 15 sont respectivement for- mées avec de l'oxyde d'indium (In 203),ou l'analogue en forme de peigne de telle manière que les &Cectrodes transparentes 13 s'étendent perpendiculairement aux électrodes transparen- tes 15, formant ainsi une seule unité de matrice. Dans le cas de l'exemple représenté sur la figure 1, des couches filtrantes colorées 16 de couleurs R (rouge), G (vert> et B (bleu) sont appliquées sur la surface frontale des électrodes transparentes 15 qui sont situées dans les por- tions arrière, vues selon la ligne de visée A. Les couches superposées respectivement sur les surfaces extérieures des substrats en verre 12, 17 sont des plaques de polarisation 11, 18 Les axes de polarisation de ces plaques de polarisation 11, 18 sont parallèles l'un à l'autre. Toutefois, les plaques de polarisation 11, 18 peuvent être disposées de telle manière que leurs axes de polarisation se croisent à angle droit Dans ce dernier cas, on obtient une image négative par rapport à l'image obtenue dans le premier cas. Le dispositif d'affichage décrit ci-dessusa laa même struc- ture que les dispositifs à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type transmission Il peut être fabriqué, par exemple, selon le procédé de fabrication décrit dans le brevet japonais précité N 58-102 214. Dans l'exemple précédent, une plaque réfléchissante 19 est prévue à l'arrière immédiat de la structure La plaque réfléchissante 19 peut par exemple être formée en collant un film ou l'analogue portant un métal tel qu'aluminium, chrome, argent, etc, déposé sur lui sur la surface extérieu- re de la plaque de polarisation 18, avec sa surface réflé- chissante 19 a regardant vers les cristaux liquides. Certaines réalisations préférées de cette invention vont maintenant être décrites en se reportant aux figures 2 (a) a 3 (c). Les figures 2 (a) a 2 (d) représentent des réalisations dont cha- cune utilise des cristaux liquides du type invité-hôte. Par parenthèses, le terme "cristaux liquides du type invité-hôte", tel qu'il est utilisé ici, désigne des cris- taux liquides dans lesquels un pigment dichroique ayant une couleur désirée est mélangé dans les cristaux liquides et l'orientation du pigment change avec l'orienta- tion des molécules des cristaux liquides lorsqu'on leur applique un champ électrique. Comme il est représenté dans chacune des figures 2 (a) a 2 (d) un cristal liquide 24 remplit hermétiquement l'espace entre deux feuilles de substrat de verre 22, 27 Sur les surfaces en vis-à-vis des substrats de verre 22, 27, sont respective- ment formées des électrodes transparentes 23 en oxyde d'in- dium ou l'analogue et des électrodes réfléchissantes 25, en aluminium, chrome, argent, etc Les électrodes 23, 25 sont respectivement formées en forme de peigne et s'étendent à angle droit les unes par rapport aux autres, formant ainsi une seule unité de matrice - Dans chacune des réalisations représentées respectivement sur les figures 2 (a) et 2 b 1 des couches filtrantes colorées 26 de couleurs R, G et B sont appliquées sur les surfaces frontales des électrodes réfléchissantes 25 qui sont dispo- sées dans les portions arrière La couche la plus en avant est une couche polarisante 21. Dans les réalisations des figures 2 (a) et 2 (b),il est inutile qu'un substrat de verre 27 soit transparent Au contraire, on préfère que le substrat de verre 27 fasse écran à la lumière de façon à empêcher la lumière extérieure de péné- trer par la paroi arrière. On utilise également un cristal liquide du type invité-hôte dans chacune des réalisations représentées respectivement sur les figures 2 (c)et 2 (d 4 Le cristal liquide 24 remplit her- métiquement l'espace entre deux feuilles de plaque de verre 22, 27 Des électrodes transparentes 23 et des électrodes réfléchissantes 25 sont respectivement formées sur les sur- faces en vis-à-vis des substrats de verre 22, 27 Le repère 21 désigne une plaque de polarisation. Dans les réalisations des figures 2 (c) et 2 (d),les couches f il- trantes colorées 26 sont prévues sur les surfaces arrière des électrodes transparentes 23. Dans le cas des réalisations des figures 2 (c) et 2 (d),le trajet de transmission de la lumière pour l'affichage des images est plus court de l'épaisseur de la couche des cristaux liquides, qui est disposée entre les électrodes transparentes 23 et les électrodes réfléchissantes 25, par comparaison avec les réalisations des figures 2 (a) et 2 (d) En conséquence, les réalisations des figures 2 (c) et 2 (d)peuvent procurer une bonne qualité d'image ayant un angle de parallaxe encore plus petit. Les figures 3 (a) â 3 (c)illustrent des dispositifs d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion, qui ont été fabriqués en appliquant de diverses manières la présente invention à l'exemple conventionnel de la figure 1. Dans l'exemple conventionnel de la figure 1, les couches fil- trantes colorées 16 et les électrodes 15 sont formées sur le côté droit. Sur la fjigure 3 (a>,les couches filtrantes colorées 16 sont formées, comme dans la réalisation de la figure 2 (b), sur le côté droit, comme on le voit sur le dessin, tandis que les électrodes 13 adaptées pour choisir les couches filtrantes colorées 16 sont formées sur le côtés gauche, vu sur le dessin Sur la figure 3 (b),'1 es couches filtrantes colorées 16 sont formées, comme dans la réalisation de la figure 2 (c), sur le côté gauche, vu sur le dessin, tandis que les élec- trodes 15 qui servent à choisir les couches filtrantes colo- rées 16 sont formées sur le cÈté droit, vu sur le même dessin. Sur la figure 3 (c),les couches filtrantes colorées 16 et les électrodes 13 qui sont adaptées pour choisir les couches filtrantes colorées 16 sont toutes deux formées sur le côté gauche, vu sur le dessin. Dans la description donnée ci-dessus des réalisations précé- dentes, on ne se réfère pas à la manière spécifique de commander les électrodes de la matrice Il est inutile de dire qu'elles peuvent être commandées de diverses manières, par exemple selon le procédé de commande en temps partagé, le procédé de commande se basant sur un transistor à film mince, etc. De façon particulière, dans le cas du procédé de commande se basant sur un transistor à film mince, il est possible de former le substrat de verre arrière par le substrat SOS (silicium sur saphir) du transistor à film mince, et les électrodes réfléchissantes par des puces de silicium. Ayant maintenant décrit complètement l'invention, il appa- raitra à un homme de l'art que l'on peut y apporter de nombreux changements et de nombreuses modifications sans s'écarter de l'esprit ou de la portée de l'invention. Revendications. 1 Dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion, caractérisé en ce qu'il comporte: un premier substrat transparent ou opaque ( 27); des électrodes réfléchissantes ( 25) formées sur un côté du premier substrat ( 27); des couches filtrantes colorées ('26) formées en fonction de portions prédéterminées des électrodes réfléchissantes; un deuxième substrat transparent ( 22) disposé en vis-àvis des premières électrodes avec un intervalle prédéterminé entre eux et portant des électrodes transparentes ( 23) sur un côté, lequel côté est tourné vers le premier substrat; et une plaqué de polarisation ( 21 >; le premier substrat ( 27), les électrodes réfléchissantes ( 25), les couches filtrantes colorées ( 26), le deuxième substrat ( 22) et la plaque de polarisation ( 21) ayant été superposées l'une sur l'autre dans le même ordre dans lequel ils sont énumérés ci-dessus; et des cristaux liquides ( 24) remplissant l'espace entre le premier et le deuxième substrat. 2 Dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les couches filtrantes colorées sont for- mées sur les surfaces de leurs électrodes réfléchissantes correspondantes. 3 Dispositif d'affichage à cristaux liquides en plusieurs couleurs du type réflexion selon la revendication 1, caracté- 1 1 risé en ce que les couches filtrantes colorées sont formées sur les surfaces des électrodes transparentes.