La présente invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides destiné notamment à l'affichage d'images en couleur et plus particulièrement un tel dispositif à cristaux liquides de type cholestérique permettant l'affichage des couleurs et notamment de la couleur rouge avec une grande pureté.
La caractéristique de certains cristaux liquides cholestériques est de présenter une structure périodique en hélice ayant un pas qui peut être ajusté. Cette structure hélicoïdale dite "planaire" provoque des réflexions de Bragg dont la bande de réflexion, c'est-à-dire la gamme de longueurs d'ondes qu'elle peut réfléchir, peut être facilement modifiée en variant le pas de l'hélice et/ou la biréfringence du cristal liquide.
Lorsque l'on applique une tension déterminée sur les électrodes de commande, on crée un champ électrique qui transforme la structure hélicoïdale du cristal en une structure dite "focal conic" quasiment transmissive et laisse apparaître la surface se trouvant derrière le cristal liquide, qui peut être par exemple de couleur noire si l'on souhaite réaliser un affichage sur fond noir comme cela est décrit dans la publication de D. K. Yong et al. intitulée "Cholesteric reflective display: scheme and contrast"; Appl. Phys. Lett. 64, pages 1905 à 1994.
Lorsque dans un dispositif d'affichage on introduit entre deux plaques ou substrats plusieurs cristaux liquides cholestériques ayant respectivement un pas ajusté pour réfléchir une longueur d'onde correspondant à une couleur déterminée, on peut réaliser un réseau de pixels trichromes, chaque pixel étant composé par exemple de trois sous-pixels de couleurs primaires rouge, verte, et bleue respectivement. Sur les surfaces internes des plaques sont prévues des électrodes de commande formant par exemple une matrice et permettant d'exciter localement les cristaux liquides pour créer sélectivement un point d'image en couleur par mélange additif des trois couleurs primaires. Dans le cas où tous les sous-pixels sont dans l'état hélicoïdal dit "planaire", c'est-à-dire réfléchissant, la couleur résultante des pixels trichromes est blanche.
Alors que la réalisation des couleurs primaires verte et bleue ne pose pas de problème particulier, on a constaté que la couleur rouge obtenue avec ce type de dispositif d'affichage était toujours pâle, ce qui lui donne un aspect terne ou effacé. Ceci s'explique en analysant le spectre de réflexion du rouge par un cristal liquide de type cholestérique représenté à la fig. 1. On remarque que la réflexion par le cristal liquide des longueurs d'ondes correspondant à la couleur rouge est imparfaite et que le spectre de réflexion présente des franges importantes de part et d'autre de la bande principale, qui nuisent à la pureté de la couleur.
Ces effets de franges ont l'inconvénient supplémentaire d'être amplifiés par l'Öil humain comme on peut le constater à la fig. 2 qui représente le spectre de réflexion de la fig. 1 multiplié par la réponse de l'Öil humain, ce qui dégrade la couleur rouge et lui donne un aspect terne.
Pour remédier à ce problème, il a déjà été proposé dans l'ouvrage intitulé "Liquid Crystal in Complex Geometries", de Taylor et Francis, publié en 1996, page 257, une solution consistant à doper le cristal liquide avec un colorant qui est destiné à absorber les parties non désirées du spectre de réflexion.
Cette solution présente toutefois des inconvénients. En effet, l'effet optique obtenu n'est pas optimal car il se peut que la lumière réfléchie par le cristal liquide n'ait pas rencontré de molécules de colorant ou n'ait été modifiée que par peu de molécules de colorant, de sorte que la couleur est peu saturée ou en d'autres termes, n'est pas pure. Par ailleurs cette solution impose que le mélange du cristal liquide et du colorant soit séparé physiquement des autres cristaux liquides réfléchissant respectivement le vert et le bleu, afin d'éviter la diffusion des molécules du colorant dans les cristaux liquides voisins de couleurs différentes.
De plus, la faible stabilité chimique des molécules formant le colorant, notamment en présence de rayonnement U.V., réduit la fiabilité et la durée de vie du dispositif d'affichage.
L'invention a donc pour but principal de remédier aux inconvénients de l'art antérieur susmentionné en fournissant un dispositif d'affichage permettant l'affichage de caractères ou d'images en couleur ayant une qualité de couleur élevée et permettant notamment l'affichage d'un rouge ayant un grand degré de pureté.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'affichage à cristaux liquides destiné notamment à former un écran d'affichage d'images en couleurs, du type comportant:
- un premier substrat transparent sur un côté avant situé du côté de l'observateur;
- un deuxième substrat disposé sur un côté arrière en regard du premier substrat et s'étendant parallèlement à ce dernier;
- le premier substrat étant relié au deuxième substrat afin de délimiter entre eux une cavité dans laquelle est disposé au moins un film de cristal liquide;
ledit cristal liquide pouvant avoir au moins un premier état dans lequel il réfléchit la lumière d'une gamme de longueurs d'ondes d'une couleur prédéterminée et au moins un deuxième état dans lequel il est transparent,
la surface de chaque substrat tournée vers l'autre substrat comportant des moyens formant électrodes pour permettre par l'application sélective d'une tension de commande auxdites électrodes, de faire passer le cristal liquide au moins du premier état vers le deuxième état,
caractérisé en ce qu'il comprend un filtre absorbant au moins les longueurs d'ondes visibles qui sont situées du côté de la gamme de longueurs d'ondes de ladite couleur prédéterminée le plus proche de la longueur d'onde 555 nm et en ce que ledit filtre est disposé du côté du premier substrat devant ledit film de cristal liquide.
Ainsi, le filtre élimine du spectre de la lumière entrant dans la cellule, avant qu'elle entre dans le film de cristal liquide, les longueurs d'ondes visibles différentes de celle correspondant à la couleur que le cristal liquide doit réfléchir et qui pourrait détériorer la couleur prédéterminée. L'effet de franges évoqué ci-dessus est ainsi éliminé du spectre réfléchi par le cristal liquide, ce qui rend la couleur réfléchie par le cristal liquide plus pure et par conséquent plus vive.
Selon une caractéristique avantageuse, le filtre est disposé entre le premier substrat et le film de cristal liquide.
Une telle disposition permet au filtre d'être très proche du cristal liquide et d'éviter d'éventuels problèmes de parallaxe.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre purement illustratif et non limitatif, cette description étant faite en liaison avec les dessins dans lesquels:
- la fig. 1 est un exemple de spectre de réflexion du rouge d'un cristal liquide cholestérique;
- la fig. 2 est une courbe représentant le spectre de la fig. 1 multiplié par la courbe de réponse de l'oeil humain (courbe photopique).
- la fig. 3 est une vue partielle en coupe d'un dispositif d'affichage selon un premier mode de réalisation de l'invention;
- la fig. 4 est une vue partielle en coupe d'un dispositif d'affichage selon une variante du mode de réalisation de l'invention représenté à la fig. 3;
et
- la fig. 5 est une vue partielle en coupe d'un dispositif d'affichage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Dans la fig. 3 on a représenté un premier mode de réalisation d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides conforme à l'invention, désigné généralement par la référence numérique 1. Le dispositif d'affichage 1 qui est destiné notamment à former un écran d'affichage d'images en couleurs comprend un premier substrat transparent 2 disposé sur un côté avant, c'est-à-dire sur le côté le plus proche de l'observateur (symbolisé par un Öil à la fig. 3), et un deuxième substrat 4 disposé sur un côté arrière, c'est-à-dire sur le côté le plus éloigné de l'observateur. Le deuxième substrat 4 s'étend en regard du premier substrat 2 et parallèlement à ce dernier. Les premier et deuxième substrats 2, 4 peuvent être réalisés en verre ou en une matière plastique, le deuxième substrat pouvant être opaque, par exemple de couleur noire.
Le substrat 4 peut, comme c'est le cas dans l'exemple représenté, être revêtu d'une couche 6 absorbant la lumière, par exemple une couche noire disposée sur la face du deuxième substrat se trouvant en regard du premier substrat 2.
Dans l'exemple représenté, le premier substrat 2 est relié au deuxième substrat 4 par l'intermédiaire d'un cadre de scellement 8 afin de délimiter entre eux une cavité 10 dans laquelle est disposé un film de cristal liquide CL.
Le cristal liquide CL peut présenter au moins deux états, c'est-à-dire un premier état dans lequel il réfléchit la lumière d'une gamme de longueurs d'ondes correspondant à une couleur prédéterminée, par exemple le rouge et un deuxième état dans lequel il est transparent à la lumière.
La cellule décrite dans un tel exemple permet ainsi l'affichage de pixels rouges sur fond noir. Le cristal liquide utilisé est du type cholestérique. Plus précisément, le cristal liquide comprend un cristal liquide nématique ayant une anisotropie diélectrique positive et des dopants chiraux. Le cristal liquide peut le cas échéant comprendre également un polymère stabilisant les différents états du cristal liquide ou un colorant. Le pas du cristal liquide cholestérique est compris typiquement dans la gamme de 0,2 mu m à 1,5 mu m.
La surface du premier substrat 2 tournée vers le deuxième substrat 4 porte un premier groupe d'électrodes 14 disposées parallèlement à une première direction (direction appelée X par la suite). La surface du deuxième substrat 4 tournée vers le premier substrat 2 comprend un second groupe d'électrodes 16 disposées perpendiculairement aux électrodes du premier groupe (direction appelée Y par la suite). Cet agencement d'électrodes croisées permet de définir une matrice dont les pixels se situent aux points de croisement des électrodes respectives, chaque pixel étant capable de former un point d'image du dispositif d'affichage.
Un tel point d'image est formé en appliquant des tensions de commande appropriées à des électrodes sélectionnées pour modifier les conditions optiques du cristal liquide situé au point de croisement considéré et commuter des pixels en plaçant le cristal liquide à ce point dans l'un des deux états mentionnés plus haut, comme cela est bien connu de l'homme de métier. On notera qu'avec ce type de cristal liquide, l'état dans lequel il a été commuté est maintenu jusqu'à ce qu'un nouveau champ électrique de commande soit appliqué au point considéré sans qu'il soit nécessaire de maintenir un champ électrique entre les deux électrodes concernées.
Chaque électrode des groupes 14 et 16 peut être formée par une bande conductrice déposée et structurée par des techniques classiques et réalisée de préférence en oxyde d'étain-indium (ITO).
Le dispositif d'affichage que l'on vient de décrire brièvement permet donc d'engendrer des images bichromes en appliquant des tensions de commande appropriées aux électrodes, par exemple par un procédé connu de multiplexage.
Selon l'invention, le dispositif comprend un filtre 18 qui est capable d'absorber au moins les longueurs d'ondes visibles qui sont situées du côté de la gamme de longueurs d'ondes de la couleur prédéterminée le plus proche de la longueur d'onde 555 nm. Cette longueur d'onde correspond à la longueur d'onde à laquelle l'Öil humain est le plus sensible en vision de jour (vision photopique). On comprendra bien entendu que le filtre 18 n'absorbe pas la gamme de longueurs d'ondes correspondant à la couleur prédéterminée, le rouge dans l'exemple décrit. Il va de soi que l'invention peut être également utilisée avantageusement avec des cristaux liquides de type cholestérique pouvant réfléchir d'autres couleurs comme le vert, le bleu etc.
Le filtre 18 est disposé du côté du premier substrat 2 devant le film de cristal liquide CL, c'est-à-dire avant que la lumière (symbolisée par les flèches L au dessin) qui entre dans le dispositif 1 ne pénètre dans le film de cristal liquide. Le filtre 18 peut ainsi fournir tout son effet et conduire à une amélioration efficace de la couleur prédéterminée, ici le rouge.
Selon un mode réalisation, le filtre 18 est disposé entre le premier substrat 2 et le film de cristal liquide CL et est par exemple déposé sous forme d'une couche uniforme sur toute la surface du substrat 2 au-dessus du premier groupe d'électrodes 14. Le filtre 18 peut être dans ce cas formé d'une couche de polymère chargée de molécules de colorant et déposée classiquement sur la surface du substrat.
Selon une variante de réalisation (non représentée), le filtre 18 est incorporé dans le substrat 2. En d'autres termes, le substrat forme lui-même le filtre 18 et est par exemple constitué d'une plaque de verre ou de matière synthétique chargée de molécules de colorant.
Selon une autre variante de réalisation, le filtre 18 est formé par un film coloré collé sur la surface du substrat 2 extérieure au dispositif comme cela est représenté à la fig. 4.
Selon une autre variante de réalisation, le filtre 18 est peut être imprimé, par exemple selon la technique de sérigraphie classique, sur la surface du substrat 2 extérieure au dispositif.
On a représenté à la fig. 5 un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'affichage 20 selon l'invention dans lequel le principe de l'invention est appliqué à un dispositif d'affichage à cristaux liquides destiné à former un écran d'affichage d'images en couleur.
Le dispositif d'affichage 20 comprend une cellule à cristaux liquides formée de deux substrats parallèles 22 et 24 entre lesquels sont disposés plusieurs cristaux liquides CL1, CL2 et CL3 juxtaposés, réfléchissant chacun la lumière d'une longueur d'onde prédéterminée. Dans l'exemple représenté, la cellule à cristaux liquides comprend trois cristaux liquides qui réfléchissent respectivement les couleurs verte (V), bleue (B) et rouge (R). Les trois cristaux liquides CL1, CL2 et CL3 sont répartis dans une pluralité d'ensembles adjacents E1, E2, ...., En, formés de trois colonnes juxtaposées parallèles qui reçoivent chacune l'un des trois cristaux liquides CL1, CL2 et CL2 selon un ordre prédéterminé (V, B, R).
La séparation des colonnes de cristaux liquides peut être par exemple réalisée par l'intermédiaire de parois P délimitant des canaux parallèles s'étendant entre les substrats 22 et 24.
Le substrat 24 porte sur sa face intérieure une pluralité d'électrodes transparentes parallèles 26 qui s'étendent respectivement en regard des colonnes de cristaux liquides. Le substrat 22 porte également sur sa face intérieure une pluralité d'électrodes 28 parallèles, ces dernières s'étendant perpendiculairement à la direction des électrodes 26. Le croisement entre un groupe de trois électrodes 26 juxtaposées et associées respectivement aux cristaux liquides CL1, CL2, et CL3 avec une électrode 28 définit un pixel d'image, ce pixel comprenant trois sous-pixels, à savoir un sous-pixel vert V, un sous-pixel bleu B et un sous-pixel rouge R. Chacun de ces sous-pixels peut être adressé sélectivement via l'application d'une tension de commande appropriée aux électrodes 26 et 28 pour former un pixel de couleur.
Selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, les colonnes de cristal liquide (R) qui réfléchissent la gamme de longueurs d'ondes correspondant à la couleur rouge sont associées à des filtres 30 capables d'absorber les longueurs d'ondes visibles à l'exception de la gamme de longueurs d'ondes du rouge. Comme cela ressort clairement de la figure, les filtres 30 sont disposés entre les colonnes de cristal liquide (R) et le substrat 22, c'est-à-dire le substrat à travers lequel la lumière pénètre avant de traverser les cristaux liquides de la cellule.
De préférence, les filtres 30 sont disposés au-dessus des électrodes 28 de commande qui sont associées aux colonnes (R). Les filtres 30 peuvent être dans ce cas formés d'une couche de polymère chargée de molécules de colorant et déposée classiquement sur la surface intérieure du substrat 22, la couche étant ensuite structurée en colonnes à l'aide de masques appropriés selon les techniques de photolithographie bien connues de l'homme de métier.
On notera que, selon ce mode de réalisation, le substrat 22 comprend en outre une couche 32 d'égalisation d'épaisseur disposée également sur la surface intérieure du substrat 22 soit aux endroits laissés libres entre les filtres 30, la couche 32 ayant sensiblement la même épaisseur que celle des filtres 30, soit pour noyer les filtres 30 et former une couche plane. Cette couche d'égalisation 32 permet d'assurer une épaisseur constante des cristaux liquides sur toute la surface de la cellule, ce qui garantit un affichage de qualité élevée. La couche 32 est optiquement inactive.
Selon une variante de réalisation non représentée, chaque colonne de cristal liquide est associée à un filtre analogue aux filtres 30 décrits ci-dessus et absorbant les longueurs d'ondes visibles dégradant la couleur que le cristal liquide réfléchit et auquel il est associé.
Bien que l'invention qui vient d'être décrite en liaison avec la fig. 5 soit appliquée à un dispositif d'affichage à cristaux liquides destiné à former un écran d'affichage d'images en couleur comprenant une seule cellule dans laquelle les types de cristaux liquides différents s'étendant dans un même plan, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ce type d'affichage en couleur et que selon une variante de réalisation le dispositif peut comprendre deux cellules superposées ou plus comprenant respectivement au moins un type de cristal liquide, par exemple comme cela est décrit dans le brevet US 5 399 390.
The present invention relates to a liquid crystal display device intended in particular for displaying color images and more particularly such a liquid crystal device of cholesteric type allowing the display of colors and in particular of the color red with a large purity.
The characteristic of certain cholesteric liquid crystals is to present a periodic helical structure having a pitch which can be adjusted. This so-called "planar" helical structure causes Bragg reflections, the reflection band of which, that is to say the range of wavelengths which it can reflect, can be easily modified by varying the pitch of the helix. and / or the birefringence of the liquid crystal.
When a determined voltage is applied to the control electrodes, an electric field is created which transforms the helical structure of the crystal into a so-called "focal conic" structure which is almost transmissive and reveals the surface behind the liquid crystal, which can be for example black in color if it is desired to display on a black background as described in the publication by DK Yong et al. entitled "Cholesteric reflective display: scheme and contrast"; Appl. Phys. Lett. 64, pages 1905 to 1994.
When a cholesteric liquid crystal is introduced into a display device between two plates or substrates having respectively a pitch adjusted to reflect a wavelength corresponding to a determined color, a network of three-color pixels can be produced, each pixel being composed by example of three sub-pixels of primary colors red, green, and blue respectively. On the internal surfaces of the plates are provided control electrodes forming for example a matrix and making it possible to locally excite the liquid crystals to selectively create a color image point by additive mixing of the three primary colors. In the case where all the sub-pixels are in the helical state called "planar", that is to say reflective, the resulting color of the three-color pixels is white.
While the achievement of the primary colors green and blue does not pose any particular problem, it has been found that the red color obtained with this type of display device is always pale, which gives it a dull or faded appearance. This is explained by analyzing the reflection spectrum of red by a cholesteric type liquid crystal shown in fig. 1. We note that the reflection by the liquid crystal of the wavelengths corresponding to the red color is imperfect and that the reflection spectrum has significant fringes on either side of the main band, which adversely affects the purity of the colour.
These fringe effects have the additional disadvantage of being amplified by the human eye as can be seen in FIG. 2 which represents the reflection spectrum of FIG. 1 multiplied by the response of the human eye, which degrades the red color and gives it a dull appearance.
To remedy this problem, it has already been proposed in the work entitled "Liquid Crystal in Complex Geometries", by Taylor and Francis, published in 1996, page 257, a solution consisting in doping the liquid crystal with a dye which is intended absorbing unwanted parts of the reflection spectrum.
This solution has drawbacks, however. In fact, the optical effect obtained is not optimal because the light reflected by the liquid crystal may not have encountered dye molecules or may have been modified by only a few dye molecules, so that the color is not very saturated or in other words, is not pure. Furthermore, this solution requires that the mixture of the liquid crystal and the dye be physically separated from the other liquid crystals reflecting green and blue respectively, in order to avoid the diffusion of the dye molecules in the neighboring liquid crystals of different colors.
In addition, the low chemical stability of the molecules forming the dye, in particular in the presence of UV radiation, reduces the reliability and the lifespan of the display device.
The main object of the invention is therefore to remedy the drawbacks of the aforementioned prior art by providing a display device allowing the display of characters or images in color having a high color quality and in particular allowing the display of 'a red with a high degree of purity.
To this end, the subject of the invention is a liquid crystal display device intended in particular to form a screen for displaying color images, of the type comprising:
- a first transparent substrate on a front side located on the side of the observer;
- a second substrate arranged on a rear side opposite the first substrate and extending parallel to the latter;
the first substrate being connected to the second substrate in order to delimit between them a cavity in which is disposed at least one film of liquid crystal;
said liquid crystal possibly having at least a first state in which it reflects light of a range of wavelengths of a predetermined color and at least a second state in which it is transparent,
the surface of each substrate facing the other substrate comprising electrode means for permitting, by the selective application of a control voltage to said electrodes, passing the liquid crystal from at least the first state to the second state,
characterized in that it comprises a filter absorbing at least the visible wavelengths which are situated on the side of the wavelength range of said predetermined color closest to the wavelength 555 nm and in that said filter is disposed on the side of the first substrate in front of said liquid crystal film.
Thus, the filter eliminates from the spectrum of the light entering the cell, before it enters the liquid crystal film, the visible wavelengths different from that corresponding to the color that the liquid crystal must reflect and which could deteriorate. the predetermined color. The fringing effect mentioned above is thus eliminated from the spectrum reflected by the liquid crystal, which makes the color reflected by the liquid crystal purer and therefore more vivid.
According to an advantageous characteristic, the filter is disposed between the first substrate and the liquid crystal film.
Such an arrangement allows the filter to be very close to the liquid crystal and to avoid possible parallax problems.
Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of an embodiment of the invention given purely by way of non-limiting illustration, this description being made in conjunction with the drawings in which:
- fig. 1 is an example of the reflection spectrum of the red of a cholesteric liquid crystal;
- fig. 2 is a curve representing the spectrum of FIG. 1 multiplied by the response curve of the human eye (photopic curve).
- fig. 3 is a partial sectional view of a display device according to a first embodiment of the invention;
- fig. 4 is a partial sectional view of a display device according to a variant of the embodiment of the invention shown in FIG. 3;
and
- fig. 5 is a partial sectional view of a display device according to a second embodiment of the invention.
In fig. 3 shows a first embodiment of a liquid crystal display device according to the invention, generally designated by the reference numeral 1. The display device 1 which is intended in particular to form a display screen of color images comprises a first transparent substrate 2 arranged on a front side, that is to say on the side closest to the observer (symbolized by an eye in FIG. 3), and a second substrate 4 disposed on a rear side, that is to say on the side furthest from the observer. The second substrate 4 extends opposite the first substrate 2 and parallel to the latter. The first and second substrates 2, 4 can be made of glass or of a plastic material, the second substrate possibly being opaque, for example of black color.
The substrate 4 can, as in the example shown, be coated with a light-absorbing layer 6, for example a black layer placed on the face of the second substrate located opposite the first substrate 2.
In the example shown, the first substrate 2 is connected to the second substrate 4 by means of a sealing frame 8 in order to delimit between them a cavity 10 in which a liquid crystal film CL is arranged.
The liquid crystal CL can have at least two states, that is to say a first state in which it reflects the light of a range of wavelengths corresponding to a predetermined color, for example red and a second state in which it is transparent to light.
The cell described in such an example thus allows the display of red pixels on a black background. The liquid crystal used is of the cholesteric type. More specifically, the liquid crystal comprises a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and chiral dopants. The liquid crystal can optionally also comprise a polymer stabilizing the different states of the liquid crystal or a dye. The pitch of the cholesteric liquid crystal is typically in the range of 0.2 µm to 1.5 µm.
The surface of the first substrate 2 facing the second substrate 4 carries a first group of electrodes 14 arranged parallel to a first direction (direction called X below). The surface of the second substrate 4 facing the first substrate 2 comprises a second group of electrodes 16 arranged perpendicular to the electrodes of the first group (direction hereinafter called Y). This arrangement of crossed electrodes makes it possible to define a matrix whose pixels are located at the crossing points of the respective electrodes, each pixel being capable of forming an image point of the display device.
Such an image point is formed by applying appropriate control voltages to selected electrodes to modify the optical conditions of the liquid crystal located at the point of crossover considered and to switch pixels by placing the liquid crystal at this point in one of the two states mentioned above, as is well known to those skilled in the art. It will be noted that with this type of liquid crystal, the state in which it has been switched is maintained until a new electric control field is applied to the point considered without it being necessary to maintain an electric field. between the two electrodes concerned.
Each electrode of groups 14 and 16 can be formed by a conductive strip deposited and structured by conventional techniques and preferably made of tin-indium oxide (ITO).
The display device which has just been described briefly therefore makes it possible to generate two-color images by applying appropriate control voltages to the electrodes, for example by a known method of multiplexing.
According to the invention, the device comprises a filter 18 which is capable of absorbing at least the visible wavelengths which are located on the side of the wavelength range of the predetermined color closest to the length of wave 555 nm. This wavelength corresponds to the wavelength to which the human eye is most sensitive in day vision (photopic vision). It will of course be understood that the filter 18 does not absorb the range of wavelengths corresponding to the predetermined color, red in the example described. It goes without saying that the invention can also be advantageously used with liquid crystals of the cholesteric type which can reflect other colors such as green, blue etc.
The filter 18 is placed on the side of the first substrate 2 in front of the liquid crystal film CL, that is to say before the light (symbolized by the arrows L in the drawing) which enters the device 1 enters the film liquid crystal. The filter 18 can thus provide all its effect and lead to an effective improvement of the predetermined color, here red.
According to one embodiment, the filter 18 is disposed between the first substrate 2 and the liquid crystal film CL and is for example deposited in the form of a uniform layer over the entire surface of the substrate 2 above the first group of electrodes 14. The filter 18 can in this case be formed from a layer of polymer charged with dye molecules and conventionally deposited on the surface of the substrate.
According to an alternative embodiment (not shown), the filter 18 is incorporated in the substrate 2. In other words, the substrate itself forms the filter 18 and is, for example, made of a plate of glass or synthetic material loaded with dye molecules.
According to another alternative embodiment, the filter 18 is formed by a colored film bonded to the surface of the substrate 2 external to the device as shown in FIG. 4.
According to another alternative embodiment, the filter 18 can be printed, for example according to the conventional screen printing technique, on the surface of the substrate 2 external to the device.
There is shown in FIG. 5 a second embodiment of a display device 20 according to the invention in which the principle of the invention is applied to a liquid crystal display device intended to form a screen for displaying color images .
The display device 20 comprises a liquid crystal cell formed by two parallel substrates 22 and 24 between which are arranged several liquid crystals CL1, CL2 and CL3 juxtaposed, each reflecting light of a predetermined wavelength. In the example shown, the liquid crystal cell comprises three liquid crystals which respectively reflect the colors green (V), blue (B) and red (R). The three liquid crystals CL1, CL2 and CL3 are distributed in a plurality of adjacent sets E1, E2, ...., En, formed by three parallel juxtaposed columns which each receive one of the three liquid crystals CL1, CL2 and CL2 according to a predetermined order (V, B, R).
The separation of the liquid crystal columns can for example be carried out by means of walls P delimiting parallel channels extending between the substrates 22 and 24.
The substrate 24 carries on its inner face a plurality of parallel transparent electrodes 26 which extend respectively opposite the columns of liquid crystals. The substrate 22 also carries on its inner face a plurality of parallel electrodes 28, the latter extending perpendicular to the direction of the electrodes 26. The crossing between a group of three electrodes 26 juxtaposed and associated respectively with the liquid crystals CL1, CL2, and CL3 with an electrode 28 defines an image pixel, this pixel comprising three sub-pixels, namely a green sub-pixel V, a blue sub-pixel B and a red sub-pixel R. Each of these sub-pixels can be selectively addressed by applying an appropriate control voltage to the electrodes 26 and 28 to form a color pixel.
According to this second embodiment of the invention, the liquid crystal columns (R) which reflect the range of wavelengths corresponding to the red color are associated with filters 30 capable of absorbing the wavelengths visible at except for the wavelength range of red. As is clear from the figure, the filters 30 are arranged between the liquid crystal columns (R) and the substrate 22, that is to say the substrate through which the light penetrates before passing through the liquid crystals of the cell.
Preferably, the filters 30 are arranged above the control electrodes 28 which are associated with the columns (R). The filters 30 can in this case be formed of a layer of polymer charged with dye molecules and conventionally deposited on the inner surface of the substrate 22, the layer then being structured in columns using suitable masks according to photolithography techniques well known to those skilled in the art.
It will be noted that, according to this embodiment, the substrate 22 also comprises a thickness equalization layer 32 also disposed on the interior surface of the substrate 22, ie at the places left free between the filters 30, the layer 32 having substantially the same thickness as that of the filters 30, that is to drown the filters 30 and form a flat layer. This equalization layer 32 ensures a constant thickness of the liquid crystals over the entire surface of the cell, which guarantees a high quality display. Layer 32 is optically inactive.
According to an alternative embodiment not shown, each liquid crystal column is associated with a filter similar to the filters 30 described above and absorbing the visible wavelengths degrading the color that the liquid crystal reflects and with which it is associated.
Although the invention which has just been described in connection with FIG. 5 is applied to a liquid crystal display device intended to form a color image display screen comprising a single cell in which the different types of liquid crystal extend in the same plane, it is understood that the invention is not limited to this type of color display and that according to an alternative embodiment the device can comprise two or more superimposed cells respectively comprising at least one type of liquid crystal, for example as described in the U.S. Patent 5,399,390.