Brevet FR2810778A3 — publié le 20011228

FR 2810778 A3 20011228 FR 0105788 A 20010430 ECRAN COULEUR UTILISANT UN FILTRE COLORE A DEUX COULEURS La présente invention est relative à une structure perfectionnée d'écran plat et, plus particulièrement, à une structure de filtre coloré d'un écran à cristaux liquides. Tous les écrans plats, quel que soit le mode d'affichage qu'ils emploient, utilisent divers ensembles et variations des trois couleurs primaires (le rouge, le vert et le bleu: R, G et B) pour réaliser l'affichage couleur voulu. Bien que l'utilisation des trois couleurs primaires puisse permettre la réalisation d'un affichage entièrement en couleur, elle n'est pas une solution idéale dans certaines situations o la qualité requise de l'affichage couleur est moindre. Par exemple, dans un afficheur à cristaux liquides (LCD), on se sert des caractéristiques d'anisotropie électrique et optique. Le LCD a de bonnes caractéristiques d'orientation et de fluidité moléculaires. Lorsqu'il est soumis à des excitations extérieures telles qu'un éclairage, de la chaleur, un champ électrique et un champ magnétique, l'orientation moléculaire est facilement modifiée, de sorte que le contraste de luminosité change ou que d'autres effets électriques et optiques apparaissent lorsque de la lumière traverse la matière composée de cristaux liquides De plus, le LCD offre les avantages de la légèreté, de la facilité de transport et du faible encombrement. Le LCD dissipe en outre moins de puissance. Par conséquent, le LCD a été très largement utilisé comme support d'affichage d'équipements électroniques et informatiques. Le principe de toute la technologie LCD consiste à utiliser les cristaux liquides comme porte analogique pour bloquer la lumière ou laisser passer la lumière. D'un point de vue technique, un LCD comprend deux substrats transparents entre lesquels sont stratifiées plusieurs couches. Les couches stratifiées comprennent, de haut en bas, un filtre coloré, une électrode plane transparente, un film d'orientation, une couche de cristaux liquides, un film d'orientation et une électrode plane transparente. De plus, une plaque polarisante couvre toute la surface extérieure de chacun des deux substrats transparents. Lorsqu'un faisceau lumineux traverse la couche de cristaux liquides, les cristaux liquides s'alignent ou présentent un état de torsion pour laisser passer le faisceau lumineux ou bloquer le faisceau lumineux. Lorsqu'un signal de tension est appliqué au LCD ci-dessus, les électrodes planes transparentes et le filtre coloré s'adaptent à la fonction de la couche de cristaux liquides pour laisser passer la lumière ou la bloquer de façon à pouvoir présenter un affichage couleur. Le filtre coloré ci-dessus comporte une pluralité d'éléments graphiques couleur appelés pixels. Chaque pixel est composé des trois couleurs primaires, chacune ayant une matrice noire sur son pourtour. Le filtre coloré couvre tous les pixels d'une image pour réaliser un affichage couleur. Cependant, comme le filtre coloré utilise une absorption optique pour réaliser l'affichage couleur, plus la concentration des couleurs est grande, plus le facteur de transmission global est faible. Un compromis est atteint entre la luminosité et l'intensité des couleurs du LCD. De plus, bien que la qualité d'une image couleur d'un affichage entièrement en couleur soit meilleur, elle présente les inconvénients d'une plus grande complexité de structure, d'une plus grande difficulté de fabrication, d'un plus grand nombre d'électrodes nécessaires et d'un prix supérieur. Par conséquent, elle ne convient pas pour des équipements portatifs d'un faible coût dont l'exigence de qualité d'image couleur est moindre. La présente invention vise à résoudre ce problème. La présente invention vise principalement à réaliser un écran d'affichage couleur utilisant un filtre coloré à deux couleurs, dans lequel les ensembles et les variations de deux couleurs sont utilisés pour réaliser un affichage couleur destiné à convenir pour des équipements portatifs dont les exigences de qualité d'image couleur sont moindres. La présente invention vise également à réaliser un LCD caractérisé par un affichage en plusieurs couleurs et un facteur de transmission élevé, la surface de chaque bloc de couleur du filtre coloré à deux couleurs étant environ une fois et demi celle du filtre coloré à trois couleurs. Si on utilise la même couleur, comme le bloc de couleur du filtre coloré à deux couleurs a une plus grande surface, son facteur de transmission sera théoriquement de une fois et demi celui du filtre coloré à trois couleurs. La présente invention vise en outre à réaliser un écran d'affichage couleur caractérisé par un faible prix, une structure simple, une fabrication facile, dans lequel on utilise moins d'électrodes, et le nombre de lignes de circuit vers l'extérieur est réduit. Selon la présente invention, un LCD comprend deux substrats transparents et une pluralité de couches stratifiées entre ceux-ci. Les couches stratifiées comprennent, de haut en bas, un filtre coloré, une électrode plane transparente, un film d'orientation, une couche de cristaux liquides, un film d'orientation et une électrode plane transparente. Deux plaques polarisantes ou une plaque polarisante et une plaque polarisante et une plaque réflectrice sont respectivement disposées sur les surfaces extérieures des deux substrats transparents. Le filtre coloré comporte une pluralité d'ensembles de couleurs. Chaque ensemble de couleurs est composé d'une couleur primaire et de sa couleur complémentaire. Les assemblages et les variations de deux couleurs sont utilisés pour réaliser l'affichage en plusieurs couleurs voulu. L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent apparaîtront facilement plus clairement en référence à la description détaillée ciaprès, faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 est une vue en perspective de la structure d'un LCD selon une forme de réalisation de la présente invention; et la Figure 2 est un schéma du filtre coloré selon une forme de réalisation de la présente invention. La présente invention est caractérisée en ce qu'un affichage couleur est obtenu par des assemblages et des variations de deux couleurs de façon qu'il puisse être utilisé de manière très large dans d'autres domaines différents de celui du LCD classique. La Figure 1 est une vue en perspective de la structure d'un LCD selon une forme de réalisation de la présente invention. Comme représenté sur la figure, un LCD 10 comporte un substrat transparent supérieur 12 et un substrat transparent inférieur 14, lesquels sont d'une manière générale des substrats transparents en verre ou autres matières. Les deux substrats transparents 12 et 14 sont espacés de manière parallèle et ont des surfaces correspondantes. Une couche de cristaux liquides 16 est située entre les surfaces correspondantes des substrats transparents supérieur et inférieur 12 et 14. Deux électrodes planes transparentes 18 et 18' et deux films d'orientation 20 et 20' recouvrent les surfaces correspondantes des substrats transparents supérieur et inférieur 12 et 14. Deux plaques polarisantes 22 et 22' sont disposées respectivement sur les surfaces extérieures des substrats transparents supérieur et inférieur 12 et 14. Un filtre coloré 24 est intercalé entre le substrat transparent supérieur 12 et l'électrode plane transparente 18. Autrement dit, plusieurs couches sont stratifiées entre les substrats transparents supérieur et inférieur 12 et 14. Les couches stratifiées comprennent, de haut en bas, le filtre coloré 24, l'électrode plane transparente 18, le film d'orientation , la couche de cristaux liquides 16, le film d'orientation 20' et l'électrode plane transparente 18'. De plus, les plaques polarisantes 22 et 22' recouvrent respectivement les surfaces extérieures des deux substrats transparents 12 et 14. Les deux plaques polarisantes ci-dessus peuvent être remplacées par une plaque polarisante et une plaque réflectrice. Comme représenté sur la Figure 2, le filtre coloré précité 24 comporte une pluralité d'ensembles 242 de couleurs. Chaque ensemble 242 de couleurs est composé d'une couleur primaire 244 et de sa couleur complémentaire 246. Une matrice noire 248 s'étend sur le pourtour des deux couleurs 244 et 246 pour protéger les bordures du filtre coloré 24 afin que l'affichage couleur ne soit pas influencé. De plus, la matrice noire ajoutée 248 peut accentuer l'effet de contraste. Lorsqu'un signal de tension est appliqué au LCD, les électrodes planes transparentes 18 et 18' et le filtre coloré 24 s'adaptent à la fonction de la couche de cristaux liquides 16 et à l'agencement des polariseurs pour laisser passer la lumière de façon que la luminosité et le contraste d'échelle de gris des pixels d'une couleur primaire et de sa couleur complémentaire du LCD puissent être réglés. Par conséquent, des effets d'une série de couleurs différentes peuvent être obtenus pour réaliser l'affichage en plusieurs couleurs. Cependant, il faut souligner que la couleur ne se limite pas à l'ensemble de couleurs défini par la couleur primaire et sa couleur complémentaire. La présente invention utilise des ensembles et des variations de deux couleurs pour réaliser l'effet d'affichage en plusieurs couleurs de façon à convenir pour certains équipements portatifs dont les exigences de qualité de l'image couleur sont moindres. Comme le filtre coloré de la présente invention est du type à deux couleurs, il faut moins d'électrodes et le nombre de lignes de circuit vers l'extérieur peut être réduit de façon à obtenir les caractéristiques de simplicité de structure, de facteur de transmission élevé, de faible prix et de facilité de fabrication. Par conséquent, la présente invention peut être utilisée d'une façon très large pour des équipements portatifs peu coûteux tels que les écrans de jeux vidéo pour enfants et de téléphones cellulaires. Comme l'exigence de qualité d'image couleur des écrans d'affichage de ces types d'équipements est moindre, on n'a pas besoin du moyen d'affichage entièrement en couleur du LCD classique. L'affichage en plusieurs couleurs permis par la présente invention peut répondre aux besoins de ces types d'équipements portatifs. De plus, comme la présente invention a un facteur de transmission élevé, lorsqu'elle est en service, la luminosité de l'écran est suffisante pour qu'on n'ait pas besoin d'un rétroéclairage. Par conséquent, l'exigence la plus importante des équipements portatifs, c'est-à-dire la faible consommation d'énergie, peut être satisfaite. Si on utilise dans des équipements portatifs des LCD plus coûteux selon la technique antérieure, le prix de ces types d'équipements augmente fortement, ce qui est très pénalisant pour leur vente. Outre les couleurs rouge et cyan, les deux couleurs utilisées dans le filtre coloré selon la présente invention peuvent être constituées par n'importe quelle paire de couleurs complémentaires. En outre, en plus de l'agencement représenté sur la Figure 2, le mode d'agencement des couleurs sur le filtre coloré peut être un autre mode d'agencement différent. Revendications 1. Ecran couleur (10) utilisant un filtre coloré (24) à deux couleurs, caractérisé en ce qu'il comprend: deux substrats transparents (12, 14) espacés parallèlement; deux électrodes planes transparentes (18, 18') recouvrant les surfaces intérieures correspondantes desdits deux substrats transparents (12, 14); une couche de cristaux liquides (16) située entre lesdits deux substrats transparents (12, 14); deux plaques polarisantes (22, 22') respectivement disposées sur les surfaces extérieures desdits deux substrats transparents; et un filtre coloré (24) intercalé entre l'un desdits deux substrats transparents (12, 14) et l'une desdites deux électrodes planes transparentes (18, 18'), ledit filtre coloré (24) comportant une pluralité d'ensembles (242) de couleurs, chaque ensemble de couleurs étant composé d'une couleur primaire (244) et de sa couleur complémentaire (246). 2. Ecran couleur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couleur primaire (244) est le rouge et sa couleur complémentaire (246) est le cyan. 3. Ecran couleur selon la revendication 1, dans lequel une matrice noire (248) peut recouvrir le pourtour desdites deux couleurs. 4. Ecran couleur selon la revendication 1, dans lequel lesdites deux plaques polarisantes (22, 22') peuvent être remplacées par une plaque polarisante et une plaque réflectrice.