FR2608791A1 - Dispositif d'affichage a cristaux liquides, du type a affichage negatif - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES DU TYPE A AFFICHAGE NEGATIF, QUI COMPREND UNE CELLULE A CRISTAL LIQUIDE COMPRENANT UNE COUCHE DE CRISTAL LIQUIDE NEMATIQUE 6, PRISE EN SANDWICH ENTRE DES SUBSTRATS 1A, 1B DOTES D'ELECTRODES 2A, 2B, ET D'UNE COUCHE D'ECRAN DE PROTECTION CONTRE LA LUMIERE 4 RECOUVRANT LA ZONE AUTRE QUE LA ZONE CORRESPONDANT A UN MOTIF D'AFFICHAGE ET ADAPTEE POUR APPLIQUER UNE TENSION, SUFFISANTE POUR EXCITER LE CRISTAL LIQUIDE NEMATIQUE 6, AUX ELECTRODES 2A, 2B DANS UNE ZONE A MOTIFS D'AFFICHAGE AUTRE QU'UN MOTIF D'AFFICHAGE DESIRE, ET DEUX FILMS POLARISEURS 7A, 7B, DISPOSES DE CHAQUE COTE DE LA CELLULE A CRISTAL LIQUIDE, AVEC LEURS AXES DE POLARISATION DISPOSES POUR PERMETTRE A DE LA LUMIERE PROVENANT D'UNE PARTIE OU UNE TENSION N'EST PAS APPLIQUEE DE LES TRAVERSER, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE LA COUCHE D'ECRAN DE PROTECTION CONTRE LA LUMIERE 4 PRESENTE UNE TRANSMITTANCE LUMINEUSE NON SUPERIEURE A 1,0 ET SUPERIEURE A LA TRANSMITTANCE LUMINEUSE MINIMALE DE LA ZONE A MOTIF D'AFFICHAGE DURANT L'APPLICATION DE LA TENSION.
Description
DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES, DU TYPE A AFFICHAGE
NEGATIF
La présente invention se rapporte à un dispositif d'affichage à cristaux liquides, du type à affichage négatif, a l'intérieur duquel est formée une couche d'écran de protection contre la lumière. Jusqu'ici, un affichage négatif, suivant lequel les lettres ou les motifs sont affichés de façon brillante sur une surface d'affichage sombre, était utilisé dans beaucoup de cas de dispositifs d'affichage à cristaux îo liquides qui sont employes pour constituer les parties
d'affichage de montres ou de compteurs pour automobiles.
Dans un dispositif d'affichage à cristaux liquides, du type à affichage négatif, aucune tension n'est appliquée à la couche de cristal liquide dans la zone de fond, et les molécules de cristaux liquides possédant une structureer hélice dans la zone de fond, ce par quoi la lumière se propage le long des molécules de cristal liquide enhélice, et deux films polariseurs sont disposés avec leurs axes de polarisation parallèles l'un à l'autre, de telle sorte
qu'aucune lumière ne soit transmise dans la zone de fond.
Dans la zone de fond d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides classique, du type à affichage négatif, la lumière se propage suivant un mode en hélice, comme cela a été mentionné ci-dessus; cependant, il se pose le problème que de la lumière présentant une certaine couleur est transmise dans une certaine mesure, étant donné que la transmittance du dispositif d'affichage à cristaux liquides classique, du type à affichage négatif, dépend de la longueur d'onde de la lumière. Le rapport en contraste (rapport de contraste) entre le cas o deux films polariseurs sont simplement disposés avec leurs axes de polarisation perpendiculaires l'un a l'autre, et le cas o ils sont disposés avec leurs axes parallèles l'un à l'autre, sera aussi élevé qu'au moins 1000. Cependant, lorsqu'une couche de cristal liquide est prise en sandwich entre eux dans un dispositif d'affichage à cristaux liquides classique, du type à,affichage négatif, la lumière se propage suivant un mode en hélice dans la zone de fond, comme cela a été mentionné ci-dessus, ce par quoi il ne peut pas être obtenu de polarisation suffisante en ce qui concerne toutes les couleurs, et on observe une dispersion de lumière dans la zone de fond, ce qui est
généralement un problème.
Il a été proposé de former une couche d'écran de protection contre la lumière dans la zone de fond, empêchant
ainsi la dispersion de lumière dans la zone de fond.
Cependant, lorsqu'une telle couche d'écran de protection contre la lumière est disposée simplement pour empêcher la dispersion de lumière dans la zone de fond, la zone de fond peut être rendue sombre, mais une dispersion de
lumiere est encore observée dans une partie de non-
affichage (sombre) à l'intérieur de la zone d'affichage, o aucune transmission de lumière n'est souhaitée, et il en résultera, dans cette partie, le même problème que celui mentionné ci-dessus en ce qui concerne la zone de fond. Si le rapport susmentionné, dans l'obscurité, entre la zone de fond et cette partie de non-affichage devient substantiel, la lecture de l'affichage est susceptible de mal se faire, étant donné que de la lumière est transmise dans la partie o aucune lumière ne devrait normalement
être transmise.
Il a eété proposé antérieurement de disposer une couche d'écran de protection contre la lumière dans la zone de fond et, en même temps, de disposer des films polariseurs
de la mÉme manière que dans le cas d'un dispositif d'affi-
chage a cristaux liquides du type à affichage positif, de telle sorte que la lumière soit transmise dans une partie o aucune tension n'est appliquée au cristal liquide, ce par quoi la commande du motif d'affichage est conduite par l'application d'une tension au cristal liquide dans une partie-o aucune lumière ne doit être transmise. Ainsi, dans la partie o une tension est appliquée au cristal licuide, les molécules de cristal liquide sont disposées verticalement, ce par quoi il n'y aura pas d'influence par une couleur, et en disposant deux films polariseurs de telle sorte que leurs axes de polarisation soient perpendiculaires l'un à l'autre, il est possible d'obtenir un haut niveau d'effet d'écran de protection contre la lumière en utilisant, d'une façon appropriée, l'effet polarisant des films polariseurs, et il est possible d'obtenir un contraste
eleve d'au moins 1000.
Ainsi, avec un dispositif d'affichage à cristaux liquides àl'intérieur duquel est formée une couche d'écran de protection contre la lumière et qui présente des films polariseurs avec leurs axes de polarisation disposés de la même manière que dans un dispositif du type & affichage positif, il est possible d'obtenir un contraste élevé comme
cela a été mentionné ci-dessus, lorsqu'on observe le dispo-
sitif de face. Cependant, lorsqu'on observe le dispositif selon une direction oblique, il se produira le phénomène suivant lequel une dispersion de lumière est observée dans
une certaine mesure dans une partie de non-
affichage (sombre), o une tension est appliquée au cristal liquide, en raison de la dépendance du cristal liquide par rapport à l'angle d'observation. En conséquence, la différence de transmittance lumineuse sera distincte entre la partie o la transmittance lumineuse est presque complètement arrêtée par la couche d'écran de protection contre la lumière et la partie de non-affichage o une tension est appliquée au cristal liquide, ce qui est
susceptible de conduire à une mauvaise lecture.
Par conséquent, un tel dispositif à cristaux
liquides est utile pour une application o l'angle d'obser-
vation est limité à la direction de face ou à une certaine direction spécifique, mais il se pose le problème que l'angle d'observation est étroit pour une application o une
large plage d'angles d'observation est nécessaire.
La présente invention a pour but de résoudre le
problème mentionné ci-dessus.
La présente invention propose un dispositif d'affichage & cristaux liquides, du type à affichage négatif, qui comprend une cellule à cristal liquide comprenant une couche de cristal liquide nématique prise en sandwich entre des substrats dotés d'électrodes et d'une couche d'écran de protection contre la lumière recouvrant les parties autres que la zone correspondant à un motif
d'affichage, et adaptée pour appliquer une tension, suffi-
sante pour exciter le cristal liquide nématique, aux électrodes, dans une zone à motifs d'affichage autre qu'un motif d'affichage désiré, et deux films polariseurs disposés chacun d'un côté de la cellule à cristal liquide, avec leurs axes de polarisation disposés pour permettre à de la lumière provenant d'une partie o aucune tension n'est appliquée de lestraverser, dans lequel la couche d'écran de protection contre la lumière présente une transmittance lumineuse non supérieure à 1,0% et supérieure à la transmittance lumineuse
minimale de la zone à motifs d'affichage durant l'applica-
tion de la tension.
Conformément à la présente invention, une large plage d'angles d'observation sera assurée sans conduire à une mauvaise lecture, tout en maintenant un rapport de contraste relativement élevé par l'ajustement de la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière à un niveau non supérieur à 1,0%, en particulier de 0,1 à 1,0%, et supérieur à la transmittance lumineuse minimale de la zone à motifs d'affichage durant l'application de la tension, et par la commande de la zone à motifs d'affichage de la même manière que dans le cas d'un
dispositif d'affichage du type & affichage positif.
Pour mieux illustrer la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre purement indicatif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: - La Figure 1 est une vue en coupe du dispositif conforme à ce mode de réalisation typique de la présente invention; - la Figure 2 est un graphe montrant la relation entre l'angle d'observation et le rapport de contraste; et - la Figure 3 est un graphe montrant la relation entre l'angle d'observation et le rapport de contraste selon
l'Exemple 1.
La Figure 1 est une vue en coupe représentant un mode de réalisation typique d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides nématiques en hélice, du type à affichage
négatif, qui est conforme à la présente invention.
Sur la Figure 1, le chiffre de référence 1A désigne un substrat, le chiffre de référence 2A désigne une électrode formée sur celui-ci,et une couche d'orientation 3A est égalementformée sur celui-ci.En revanche, sur l'autre substrat lB, sont formées une électrode 2B et une couche d'écran de protection contre la lumière 4, présentant une transmittance lumineuse non supérieure à 1,0%, pour recouvrir une zone autre que la zone à motifs d'affichage, et une couche d'orientation 3B est formée par-dessus. Ces deux substrats sont disposés de telle sorte que les surfaces des électrodes soient tournées l'une vers l'autre et ils sont scellés de façon étanche sur leur périphérie par une matière d'étanchéité 5, et un cristal liquide nématique est injecté à l'intérieur, pour former une couche de cristal liquide 6, ce par quoi une cellule à cristal liquide est réalisée. De chaque côté de cette cellule'à cristal liquide, est prévu un film polariseur respectivement ?A et 7B, de telle sorte que les axes de polarisation de ces deux films polariseurs 7A et 7B soient disposés pour couper la lumière dans une partie o une tension est appliquée, comme dans le cas d'un elément d'affichage à cristaux liquides classique,
du type à affichage positif.
De façon spécifique, les couches d'orientation sont formées avec une torsion d'environ 90', de telle sorte que les molécules de cristal liquide se trouvent dans un état de torsion d'un angle d'environ 90', & la condition qu'aucune tension ne soit appliquée, et les films polari-
seurs sont disposés de telle sorte que les axes de polari-
sation soient parallèles ou perpendiculaires aux directions d'orientation respectives. Autrement dit, les axes de polarisation des films polariseurs sont disposés avec un
angle d'environ 90 l'un par rapport à l'autre.
Xême lorsque les directions d'orientation forment un angle de 90', la torsion des molécules de cristal liquide peut être d'un angle non pas de 90', mais de 270' ou de
450'. De la même façon, les directions d'orientation ne for-
ment pas nécessairement un angle précisément de 90', mais peuvent former un angle de 85' ou de 100'. En outre, l'angle entre les axes de polarisation et les directions d'orientation n'est pas nécessairement limité aux cas du parallélismeI de la perpendicularité, mais peut s'en écarter
dans une certaine mesure, par exemple, être de 5' ou 85'.
Cependant, les deux films polariseurs sont de préférence, disposes de telle sorte que leurs axes de polarisation soient perpendiculaires l'un à l'autre, ce par quoi un rapport de contraste élevé peut être obtenu par la réduction de la transmittance lumineuse durant l'application de la tension. Ceci est possible étant donné que les films polariseurs prennent la même disposition que dans le cas d'un dispositif du type à affichage positif, malgré que la présente invention concerne un dispositif du type à affichage négatif. Les molécules de cristal liquide sont disposées verticalement dans la partie o la tension est appliquée, et la lumière est interceptée par les deux films polariseurs disposés des deux côtés de celles-ci, avec leurs axes de polarisation perpendiculaires l'un à l'autre pour
rendre cette partie suffisamment sombre.
Les substrats utilisés dans la présente invention peuvent être tous substrats, pour autant qu'ils soient des substrats transparents, réalisés, par exemple, en verre ou en matière plastique. Sur leurs surfaces intérieures, une électrode transparente est formée par une couche conductrice transparente, par exemple, de In203-SnO2 (ITO>, SnO2 ou In203. L'électrode transparente peut être connectée avec une couche conductrice faite, par exemple, d'un métal ou d'une pate conductrice, pour réaliser une connexion avec
des circuits de commande.
Les couches d'orientation peuvent être toutes couches d'orientation, pour autant qu'elles soient capables d'orienter le cristal liquide. Elles peuvent être formées par usure par frottement d'une couche faite d'un polymère organique, tel qu'un polyimide, un polyamide ou l'alcool polyvinylique, ou d'une matière minérale, telle que SiO2, TiO2 ou A1203, ou par condensation de vapeur en oblique. De telles couches d'orientation peuvent être de structure à couche unique ou de structure à double couche, suivant le
cas.
La couche d'écran de protection contre la lumière de la présente invention peut être formée sur la surface interne de la cellule à cristal liquide ou sur la surface externe de cette dernière, et sa transmittance lumineuse est ajustée pour être non supérieure à 1,0%, en particulier, pour se situer dans la plage allant de 0,1 à 1,0 %. La transmittance lumineuse de cette couche d'écran de protection contre la lumière est ajustée pour être supérieure & la transmittance lumineuse minimale de la zone à motifs d'affichage durant l'application de la tension, de préférence de 2 à 20 fois supérieure à la transmittance lumineuse minimale. On préfère former la couche d'écran de protection contre la lumière sur la surface interne de la cellule à cristal liquide, étant donné que le déplacement de position entre le motif d'affichage et la couche d'écran de protection contre la lumière, autrement dit le problème de parallaxe, est alors moins susceptible de se poser lors d'une observation
suivant une direction oblique.
La présente invention retient une telle structure parce que la transmittance lumineuse varie dans la zone à motifs d'affichage en fonction de la direction à partir de laquelle la zone est observée, étant donné que les molécules de cristal liquide sont disposées dans une certaine direction dans cette zone, alors que la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière est sensiblement égale lors d'une observation effectuée suivant n'importe quelle direction autre que celle de face. S'il est simplement nécessaire d'avoir un rapport de contraste élevé pour une observation effectuée suivant une certaine direction spécifique, la transmittance lumineuse de la couche de protection contre la lumière peut simplement être égale à la transmittance minimale de la zone à motifs d'affichage durant l'application de la tension. Dans un tel cas, le rapport de contraste peut facilement être rendu aussi éleve qu'au moins 2000. Cependant, lorsque le dispositif d'affichage à cristaux liquides doit être observé à l'intérieur d'une plage relativement large d'angles d'observation, la transmittance lumineuse de la zone à motifs d'affichage durant l'application de la tension augmente en fonction de la direction à partir de laquelle elle est observée. En conséquence, la partie qui devrait normalement être vue comme étant sombre peut légèrement
briller, conduisant ainsi à une possible mauvaise lecture.
Dans la présente invention, la transmittance lumineuse de la couche de protection contre la lumière est aJustée pour être supérieure à la transmittance lumineuse minimale de la zone à motifs d'affichage durant l'application de la tension, comme cela a été mentionné ci-dessus, ce qui permet de
minimiser les risques de mauvaise lecture.
La couche d'écran de protection contre la lumière est formée dans la zone de fond de l'affichage et elle peut habituellement être réalisée sur l'un des substrats. Elle
peut être divisée et formee sur les deux substrats.
Cependant, il est avantageux de ne la former que sur l'un des substrats, étant donné que les étapes du procéde peuvent ainsi être réduites en nombre et que la productivité peut, de ce fait, être améliorée. Une telle couche d'écran de protection contre la lumière peut être formée, par exemple, par une impression réalisée & l'aide d'une encre d'écran de protection contre
la lumière, telle qu'une pâte de carbone, ou par condensa-
tion de vapeur ou par plaquage d'une couche métallique d'écran de protection contre la lumière, telle qu'une couche d'aluminium, de nickel ou de chrome, sur l'électrode
transparente et la couche isolante.
Dans la direction de face o la transmittance est habituellement au niveau minimal, une telle couche d'écran de protection contre la lumière dans la zone de fond permet habituellement à une plus grande quantité de lumière de passer que la lumière transmise à travers le cristal liquide dans la partie o la tension est appliquée, c'est-à-dire dans la partie de non-affichage. Cependant, la partie d'affichage est de loin plus brillante qu'une telle zone de fond, d'o il résulte qu'il n'y a pas de probabilité de mauvaise lecture. Lors d'une observation effectuée suivant une direction oblique par opposition à la direction de face, la transmittance lumineuse dans la zone de fond o la couche d'écran de protection contre la lumière est présente, est égale à la transmittance lumineuse dans la direction de face, mais la lumière transmise à travers le cristal liquide dans la partie de non-affichage augmente de façon sensible par rapport à la direction de face. Cependant, dans la présente invention, la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière est ajustée pour être supérieure à la transmittance lumineuse minimale de la zone à motifs d'affichage durant l'application de la tension, et il n'y a pas de différence sensible entre la lumière transmise à
travers le cristal liquide dans la partie de non-
affichage et la lumière transmise à travers la couche d'écran de protection contre la lumière dans la zone de fond, d'o il résulte qu'il n'y aura pas de probabilité sensible de mauvaise lecture. La Figure 2 est un graphique montrant le rapport de contraste en fonction de l'angle d'observation d'un élément d'affichage à cristal liquide, du type à affichage positif. La partie 11 montrant le rapport de contraste
maximal est a un angle d'environ 0', et une partie légère-
ment incurvée 12 montrant un rapport de contraste d'environ % du rapport de contraste maximal X (transmittance lumineuse minimale), est disposée dans une partie légèrement décalée a partir de celle dirigée vers la principale direction d'angle d'observation. Par conséquent, un angle d'observation large peut être obtenu par l'ajustement de la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière, de telle sorte que le rapport de
contraste de la partie légèrementincurvée soit sensible-
ment en accord avec la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière à l'intérieur d'une
plage allant de 0,1 à 1,0%.
Selon l'angle d'observation désiré et le rapport de contraste, la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière peut être ajustée a un niveau non supérieur à 1,0% et supérieur à la transmittance lumineuse minimale de la zone à motifs d'affichage (partie de non-affichage) durant l'application de la tension. Dans ce cas, la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière peut habituellement être ajustée & l'intérieur d'une
plage allant de 0,1 à 1,0%.
De façon spécifique, la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière est de préférence, ajustée pour être de 2 à 20 fois supérieure à la transmittance lumineuse minimale de la partie de non-affichage durant l'application de la tension à
l'intérieur de la plage mentionnée ci-dessus.
Lorsque les films polariseurs présentant une efficacité de polarisation élevée sont utilisés, la transmittance lumineuse minimale de la partie de non-affichage durant l'application de la tension peut être abaissée de façon extrême. Dans un tel cas, la transmittance lumineuse peut être abaissée & un taux de 1/5000, d'ou il résulte qu'une mauvaise lecture est improbable même si la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière est ajustée pour
être inférieure à 0,1%.
Même dans un tel cas, il est naturellement nécessaire de maintenir la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière à un niveau supérieur a la transmittance lumineuse minimale de la partie de non-affichage durant l'application de la tension. En particulier, lorsque la transmittance lumineuse est supérieure de 2 à 20 fois, une mauvaise lecture est improbable a l'intérieur d'une plage large d'angles d'observation. Conformément à la présente invention, le degré de protection contre la lumière de la couche d'écran de protection contre la lumière peut être relativement bas, et,
par conséquent, l'épaisseur de la couche d'écran de protec-
tion contre la lumière peut être rendue mince, ce qui autrement serait susceptible de provoquer un court-circuit comme dans le cas d'une encre au carbone, ou bien il est possible d'utiliser une encre présentant un faible degré d'écran de protection contre la lumière, telle qu'une encre
préparée par mélange de trois pigments colorés non-
conducteurs, tels que cyano, mazenta et jaune. Ainsi, il y aura l'avantage qu'aucun court-circuit n'est susceptible
d'être provoqué entre les substrats supérieur et inférieur.
Un court-circuit est improbable également lorsque des particules d'oxyde de titane noir, présentant des propriétés
isolantes elevées, sont utilisées.
L'épaisseur de la couche d'écran de protection contre la lumière peut varier en fonction de la matière et du mode de formation de la couche. Dans le procédé d'impression avec une encre d'écran de protection contre la lumière, l'épaisseur peut varier à l'intérieur d'une plage
allant d'environ 0,2 à environ 3 pm.
Dans la présente invention, la couche d'écran de protection contre la lumière est, de préférence, formée sur la surface interne du substrat, comme cela a été mentionné ci-dessus. La formation sur la surface interne peut prendre
deux structures différentes.
Da.s la première structure, la couche d'écran de protection contre la lumière est formée entre l'électrode et le substrat. A savoir, la couche d'écran de protection contre la lumière est formee sur le substrat et ensuite une électrode est formée par dessus, si nécessaire, avec une
couche isolante interposée entre les deux.
Dans la seconde structure, la couche d'écran de
protection contre la lumière est formée sur l'électrode.
Dans ce cas, une électrode est formée sur le substrat, et ensuite, la couche d'écran de protection contre la lumière est formée par-dessus, si nécessaire, avec une couche
isolante interposée entre les deux.
Cette dernière structure est préférée. Autrement dit, la couche d'écran de protection contre la lumière est nettement plus épaisse que l'électrode, et une différence
sensible sera créée par la présence de la couche d'écran.
Par conséquent, lorsque la couche d'écran de protection contre la lumière est formée sous l'électrode comme dans la première structure, il est nécessaire d'éliminer l'étape de la couche d'écran de protection contre
la lumière, de façon à empêcher les électrodes de se casser.
Ainsi, il est necessaire de former une couche transparente présentant la même épaisseur que la couche d'écran de protection contre la lumière dans la partie interne de la couche d'écran de protection contre la lumière, d'o il
résulte que la productivité sera médiocre.
En revanche, dans la dernière structure, la couche d'écran de protection contre la lumière est formée sur l'électrode, et il n'y aura pas de rupture de l'électrode même si la couche d'écran de protection contre la lumière est à ce point épaisse. En outre, la zone o la couche d'écran de protection contre la lumière est formée est la zone de fond qui est toujours affichée de façon relativement sombre. Par conséquent, il n'y a pas de problème substantiel même lorsque An.d (An: anisotropie d'indice de réfraction, d: épaisseur de la couche de cristal liquide) dans une telle zone est différent d'une autre zone parce que l'épaisseur de la couche de cristal liquide est mince
dans une telle zone.
En outre, la couche d'écran de protection contre la lumière est, de préférence, formée sur une électrode commune. La raison en est qu'il est nécessaire que le cristal liquide soit disposé suffisamment verticalement durant l'application de la tension pour que ce dispositif d'affichage à cristaux liquides présente un rapport de contraste élevé. Pour cette raison, il est habituellement adapté pour une commande statique. Dans un tel cas, l'électrode commune peut être une électrode recouvrant la totalité de la surface de l'un des substrats. Ainsi, même si la couche d'écran de protection contre la lumière présentant une conductivité électrique est formée sur
l'électrode commune, il n'y aura pas de problème de court-
circuit entre les électrodes adjacentes sur le même substrat.
Ensuite, la couche d'orientation mentionnée ci-
dessus peut être formée sur cette couche d'écran de
protection contre la lumière.
La matière d'étanchéité peut être une matière d'étanchéité usuelle, telle qu'une résine époxy ou une une résine de silicone. Il est habituel de prévoir un orifice de remplissage dans la matière d'étanchéité. Après l'assemblage d'une cellule, le cristal liquide sera injecté par l'orifice de remplissage, et, ensuite, l'orifice sera obturé de façon étanche. Le cristal liquide & injecter peut être un cristal liquide nématique usuel, qui, habituellement, présente une torsion sur un angle d'environ 90'. Cependant, une substance chirale peut être incorporée pour ajuster la
torsion & un angle de 270' ou 450' comme mentionné ci-
dessus. En outre, une couche de filtre coloré peut être formee sur la surface interne ou sur la surface externe du substrat. Le substrat peut être fait d'un substrat de film polariseur. Un interrupteur à touches transparentes, un filtre coupant le rayonnement ultraviolet ou un filtre antireflets peut être appliqué en revêtement sur la surface extérieure du substrat. Une technique habituelle couramment employée pour l'élément d'affichage & cristaux liquides peut être appliquée, pour autant qu'elle n'affecte pas de façon
défavorable l'effet de la présente invention.
Le dispositif d'affichage à cristaux liquides de la présente invention peut présenter un élément pour élargir l'angle d'observation, tel qu'une micro-lentille, disposé à l'avant pour élargir encore l'angle d'observatiuon. En outre, ce dispositif d'affichage à cristaux liquides peut être appliqué sur un appareil d'affichage du type par projection, de telle sorte qu'un affichage soit projeté, par exemple, sur un écran. Sinon, il peut être modifié de telle sorte que l'affichage du dispositif d'affichage & cristaux liquides puisse être observé par réflexion sur un miroir, tel qu'un miroir à surface plate ou un miroir à surface concave. Le dispositif d'affichage & cristaux liquides de la présente invention permet la transmission d'une lumière dans un état o aucune tension n'estappliquée, et, de ce fait, il est utile pour indiquer une situation de coupure de courant, telle qu'une interruption de service, une perturbation d'alimentation en courant ou une fiche qui est sortie de la prise. De façon spécifique, un tel dispositif d'affichage à cristaux liquides peut être préparé par formation d'une couche d'écran de protection contre la lumière sur deux substrats présentant une électrode disposée sur la totalité de leur surface, excepté pour un motif prédéterminé. Par exemple, si un dispositif d'affichage à cristaux liquides est préparé par formation d'une telle couche d'écran de protection contre la lumière, excepté pour le motif de 'OFF" (HORS SERVICE), le mot 'OFF' sera affiché lorsque le courant est coupé, et l'affichage disparaîtra lorsque le courant est rétabli, o les cristaux liquides sont disposés verticalement pour couper la transmission de lumière. Dans la présente invention, le dispositif, dans son ensemble, est du type & affichage négatif, mais l'application de la tension aux électrodes est conduite de la même manière que dans le cas d'un dispositif du type a
affichage positif.
Ainsi, aucune tension n'est appliquée à une partie o la lumière du cristal liquide doit être transmise, et une tension est appliquée à une partie o la lumière doit être arrêtée. Ainsi, la transmittance lumineuse du cristal liquide dans la partie o la tension est appliquée peut être amenée à un niveau non supérieur & 0,1%, lors d'une observation effectuée de face. En outre, même lors d'une observation effectuée suivant une direction oblique, la S30 différence de transmittance lumineuse entre la partie d'écran de protection contre la lumière (une partie de nonaffichage) du cristal liquide et la zone de fond n'est pas sensible, d'o il résulte qu'une mauvaise lecture
est improbable.
Conformément à la présente invention, de la lumière est dispersée à un niveau allant d'environ a 0,1 a 1,0%, qui est la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière, dans la zone de fond o la couche d'écran de protection contre la lumière existe. En revanche, dans la zone & motifs d'affichage o aucune couche d'écran de protection contre la lumière n'est prévue, la lumière est arrêtée dans la partie de non-affichage o la tension est appliquée. Dans une telle partie de non-affichage, la transmittance lumineuse suivant la direction de face ne sera pas supérieure à environ 0,1%, et non supérieure à quelques pour cent même dans un angle oblique bien qu'elle varie en fonction de
l'angle d'observation.
Dans la partie à motif d'affichage o aucune
tension n'est appliquée, la lumière sera transmise.
Ainsi, la possibilité d'une mauvaise lecture est très nettement minimisée lors d'une observation à partir d'une direction oblique, bien que le rapport de contraste dans la
direction de face soit légèrement abaissé.
La présente invention sera maintenant décrite en détail en référence aux Exemples. Cependant, il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune manière
limitée à ces Exemples spécifiques.
EXEMPLE 1
Un dispositif d'affichage à cristaux liquides a été assemblé pour présenter la structure telle que représentée sur la Figure 1, suivant laquelle "ZLI-2978-000", fabriqué par la Société "XERCK Company", a été utilisé comme cristal liquide, "G-1220Du", fabriqué par la Société "NITTO DENKO K.K.", a été utilisé pour constituer les films polariseurs, et l'espace de cellule était de ,7 pm. La couche d'écran de protection contre la lumière a été formée sur une électrode (électrode commune) sur la surface interne de la cellule par impression par une encre au carbone, de façon à présenter une épaisseur d'environ 2 pm et une transmittance lumineuse d'environ 0,5%. Une couche supérieure de revêtement de polyimide a été formée sur cette couche d'écran de protection contre la lumière, et elle a été usée par frottement afin de former une couche d'orientation. Sur l'autre substrat, une couche supérieure de revêtement de polyimide a été formée directement sur l'électrode et usée par frottement pour former une couche
d'orientation.
Un moyen d'éclairement a été disposé derrière cet élément d'affichage à cristaux liquides, pour obtenir un dispostif d'affichage & cristaux liquides du type par transmission. Le procédé de commande était une commande
statique, et la tension de commande était de 10V.
La Figure 3 est un graphe montrant le rapport de contraste de cet élément d'affichage à cristaux liquides dans la principale direction d'angle d'observation (>0>') et la direction d'angle d'observation opposée (8<0'), par une
ligne en trait plein 21.
Pour référence, le rapport de contraste 200 de la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière à la partie de transmission de lumière du cristal liquide est indiqué par une ligne pointillée 22, et le rapport de contraste maximal 2000 à la partie du motif d'affichage est indiqué par une ligne
pointillée 23.
Dans cet Exemple, la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière a été ajustée de telle sorte que le rapport de contraste dans la partie o le rapport de contraste dans la direction de l'angle d'observation change légèrement, coïncide sensiblement avec le rapport de contraste par la transmittance lumineuse dans la partie de la couche d'écran de protection contre la
lumière.
Ainsi, la transmittance lumineuse de la zone de fond et la transmittance lumineuse de la partie de non-affichage étaient sensiblement les mêmes à l'intérieur d'une plage d'angles d'observation allant de -10' à 40'. A l'intérieur de cette plage, il n'y avait pas de différence sensible de la transmittance lumineuse, et une mauvaise
lecture possible était improbable.
La couche d'écran de protection contre la lumière de l'élément d'affichage à cristaux liquides de cet Exemple peut présenter une transmittance lumineuse allant de 0,1 &
1,0%, et elle peut, par conséquent, être relativement mince.
Ainsi, aucun court-circuit ne s'est produit entre les substrats bien que l'espace entre les substrats était de ,? pm. En revanche, un élément d'affichage à cristaux liquides dans lequel la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière était ajustée sur le rapport de contraste maximal de 2000 dans la zone à motifs d'affichage présentait un contraste élevé et une lisibilité extrêmement élevée lors d'une observation effectuée de face, mais lors d'une observation suivant une direction oblique,
la dispersion de lumière dans la partie de non-
affichage de la zone à motifs d'affichage était distincte et la lisibilité était médiocre. En outre, avec cet élément d'affichage à cristaux liquides, il était obligatoire que la couche d'écran de protection contre la lumière soit épaisse pour augmenter le degré d'écran de protection contre la lumière de la couche d'écran de protection contre la lumière, d'o il résultait qu'un court-circuit était susceptible de se produire entre les substrats supérieur et inférieur.
EXEXPLE 2
Un élément d'affichage & cristaux liquides a été préparé de la même manière qu'à l'Exemple 1, excepté que la transmittance lumineuse à été aJustée à 1% par le remplacement de l'encre au carbone de l'Exemple 1 par une encre préparée par mélange de trois pigments non-conducteurs de couleur
cyano, mazenda et Jaune.
Avec cet élément d'affichage à cristuux liquides, le contraste a été abaissé lors d'une observation effectuée de face, mais une mauvaise lecture était improbable a l'interieur d'une plage relativement large d'angles
d'observation, comme dans le cas de l'Exemple 1.
Dans cet Exemple, étant donné que le degré d'écran de protection contre la lumière peut être relativement faible. une telle encre non conductrice peut être employée
sans court-circuit entre les substrats.
EXEMPLE 3
Un dispositif d'affichage à cristaux liquides a été préparé de la même manière qu'à l'Exemple 1, excepté que =ur l'autre substrat sur lequel aucune couche d'écran de protection contre la lumière n'était formée dans l'Exemple 1, une couche isolante de silice-oxyde de titane a été formée sur l'électrode, et ensuite une couche supérieure de
revêtement de polyimide a été formée et usée par frottement.
afin de former une couche d'orientation.
Ce dispositif d'affichage à cristaux liquides était supérieur au dispositif d'affichage à cristaux S30 liquides de l'Exemple 1 par le fait qu'un court-circuit entre les substrats était encore moins susceptible de se produire.
EXEMPLE 4
Un dispositif d'affichage à cristaux liquides a été préparé de la même manière qu'à l'Exemple 1, excepté que sur l'autre substrat sur lequel aucune couche d'écran de protection contre la lumière n'était formée dans l'Exemple 1, un filtre de couleur verte a été formé par impression sur la zone à motifs d'affichage de l'électrode, et une couche supérieur de revêtement de polyimide a été formée et usée par frottement, afin de former une couche
d'orientation.
Ce dispositif d'affichage à cristaux liquides
présentait un affichage coloré de belle couleur verte.
EXEMPLE 5
Un dispositif d'affichage à cristaux liquides a été préparé de la même manière qu'à l'Exemple 1, excepté qu'un colorant dichroïque rouge a été incorporé dans le
cristal liquide.
Ce dispositif d'affichage à cristaux liquides
présentait un affichage de belle couleur rouge.
Dans la présente invention, la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière est ajustée à un niveau non supérieur à 1,0%, en particulier de 0,1 à 1,0%, et la commande de la partie à motifs d'affichage est conduite de la même manière que dans un dispositif de type à affichage positif, ce par quoi une large plage d'angles d'observation peut être obtenue sans conduire à une mauvaise lecture, tout en maintenant le
contraste à un niveau relativement élevé.
Dans la présente invention, la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière est fixée à un niveau élevé d'environ 0,1 à 1%, d'o il résulte que l'épaisseur de la couche d'écran de protection contre la lumière peut être mince, et même lorsqu'un pigment conducteur, tel qu'une encre au carbone, est utilisé, un court- circuit entre les substrats dû à des particules de carbone agglomérées peut difficilement se produire, et il est possible d'employer une couche d'écran de protection contre la lumière faite d'une encre préparée par mélange de pigments à trois couleurs, non-conducteurs, cyano, mazenda et Jaune. Ainsi, la fiabilité et la productivité
peuvent être améliorées.
En particulier, lorsque la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière est fixée de telle sorte que la transmittance lumineuse de la partie légèrement incurvée de la courbe du rapport de contraste o le rapport de contraste d'environ 10% du rapport de contraste maximal à la partie légèrement déplacée vers la principale direction d'angle d'observation, coïncide sensiblement avec la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière, il est possible d'obtenir une large plage d'angles d'observation à
l'intérieur de laquelle une mauvaise lecture est improbable.
Diverses structures couramment employées dans des éléments d'affichage à cristaux liquides classiques peuvent être appliquées à la présente invention, pour autant que de telles structures n'affectent pas de façon défavorable les effets de la présente invention. Diverses applications de
la présente invention peuvent être rendues possibles.
Claims (12)
1 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides du type a affichage négatif, qui comprend une cellule à cristal liquide comprenant une couche de cristal liquide nématique (6), prise en sandwich entre des substrats (1A, lB) dotés d'électrodes (2A, 2B), et d'unecouche d'écran de protection contre la lumière (4) recouvrant la zone autre que la zone correspondant à un motif d'affichage et adaptée pour appliquer une tension, suffisante pour exciter le cristal liquide nématique, aux électrodes (2A, 2B), dans une zone à motifs d'affichage autre qu'un motif d'affichage désire, et deux films polariseurs (7A, 7B) disposés de chaque côté de
la cellule à cristal liquide, avec leurs axes de polarisa-
tion disposés pour permettre à de la lumière provenant d'une partie ou une tension n'est pas appliquée de les traverser, caractérisé par le fait que la couche d'écran de protection contre la lumière <4) présente une transmittance lumineuse non supérieure à 1,0% et supérieure à la transmittance lumineuse minimale de la zone à motif d'affichage durant
l'application de la tension.
2 -Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière <4) est de 2 à 20 fois supérieure à la transmittance lumineuse minimale de la zone à motifs
d'affichage durant l'application de la tension.
3 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection
contre la lumière (4) va de 0,1 à 1,0%.
4 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le cristal liquide nématique est déform par torsion avec un angle d'environ 90', et que les deux films polariseurs (7A, 7B) sont disposes de telle sorte que leurs axes de polarisation
soient sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre.
- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la couche d'écran de protection contre la lumière <4) est
formée sur la surface interne d'un substrat.
6 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la couche d'écran de protection contre la lumière <4) est
formée sur une électrode.
7 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la couche d'écran de protection contre la lumière (4) est
formée sur une électrode commune.
8 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'une couche d'orientation (3A, 3B) est formée sur la couche
d'écran de protection contre la lumière (4>.
9 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la couche d'écran de protection contre la lumière (4) est une couche formée par impression par une encre d'écran de
protection contre la lumière.
- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la couche d'écran de protection contre la lumière (4) est
formée sur une électrode commune.
11 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la transmittance lumineuse de la couche d'écran de protection contre la lumière (4) est ajustée sur sensiblement le même niveau que le rapport de contraste pour lequel un contraste sensiblement constant peut être obtenu à l'intérieur d'une large plage d'angles d'observation du dispositif d'affichage
à cristaux liquides.
12 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un moyen d'éclairement est disposé derrière le film polariseur
côte arrière.
13 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un cristal liquide contenant un colorant dichroïque est utilisé
comme cristal liquide nématique.
14 - Dispositif d'affichage & cristaux liquides, qui comprend une cellule à cristal liquide comprenant une couche de cristal liquide nématique (6) prise en sandwich entre des substrats (1A, lB) dotés d'électrodes (2A, 2B) , et d'une couche d'écran de protection contre la lumière (4) formée sur une surface interne d'au moins l'un des substrats
(IA, lB) pour recouvrir la zone autre que la zone corres-
pondant a un motif d'affichage et adaptée pour appliquer une tension, suffisante pour exciter le cristal liquide nematique (6), aux électrodes (2A, 2B), dans une zone a motif d'affichage autre qu'un motif d'affichage désiré, et deux films polariseurs <7A, 7B), disposés des deux côtés de ia ce!Iule a cristal liquide avec leurs axes de polarisation sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre, caractérise par le fait que la couche d'écran de protection contre la lumière (4) présente une transmittance lumineuse non supérieure a 1,0% et de 2 à 20 fois supérieure à la transmittance lumineuse minimale de la zone à motifs d'affichage durant l'application de la tension, et un moyen d'éclairement est disposé derrière le film polariseur côté arrière. - Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 14, caractérisé par le fait qu'une couche de filtre coloré est disposée sur la surface interne d'au moins l'un des substrats (lA, lB) dans la zone
correspondant au motif d'affichage.
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