WO1989000300A1 - Ecran polychrome - Google Patents

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WO1989000300A1
WO1989000300A1 PCT/FR1988/000359 FR8800359W WO8900300A1 WO 1989000300 A1 WO1989000300 A1 WO 1989000300A1 FR 8800359 W FR8800359 W FR 8800359W WO 8900300 A1 WO8900300 A1 WO 8900300A1
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WO
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display
walls
materials
liquid crystal
polychrome
Prior art date
Application number
PCT/FR1988/000359
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English (en)
Inventor
Jean-Frédéric Clerc
Christine Ebel
Jean Dijon
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique filed Critical Commissariat A L'energie Atomique
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Priority to FI900053A priority Critical patent/FI900053A0/fi

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13475—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which at least one liquid crystal cell or layer is doped with a pleochroic dye, e.g. GH-LC cell
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133377—Cells with plural compartments or having plurality of liquid crystal microcells partitioned by walls, e.g. one microcell per pixel
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/34—Colour display without the use of colour mosaic filters

Definitions

  • the present invention relates to a poLychrome screen, in particular a matrix screen.
  • the invention applies in particular in optoelectronics and mainly to liquid crystal or electroluminescent display cells used for example as converters of electrical information into optical information, for the processing of optical images in real time and for analog display. .
  • Monochrome and polychrome screens comprise, in a known manner, a display cell comprising at least a first and a second insulating wall facing each other, between which is inserted a display material whose optical characteristic can be modified .
  • This material can be a solid and / or a liquid and / or a liquid crystal.
  • the optical property of this material can be an opacity, a refractive index, a transparency, an absorption, a diffusion, a convergence, a rotary power, a birefringence, an intensity reflected in a determined solid angle, etc.
  • the optical characteristic of the liquid crystal is modified by an "* electric field.
  • This electric field is created between electrodes disposed respectively on the first and second walls of the cell facing the liquid crystal.
  • these electrodes can be formed by a continuous electrode placed on one of the walls of the cell and brought to a reference potential and by Electrode points arranged on the other wall of the cell.
  • the point electrodes are connected to row conductors and to column conductors by transistors such as thin film transistors.
  • Electrodes can also be formed as described in patent application FR-A-2553 218 by column electrodes placed on one of the walls of the cell and by point electrodes placed on the other wall of the cell, the point electrodes being connected to line conductors and to a reference potential by transistors such as thin film transistors.
  • these electrodes can be formed by column electrodes placed on one of the walls of the cell and by line electrodes placed on the other wall of the cell, the row and column electrodes being crossed.
  • An elementary image point of a cell comprising a display material interposed between two insulating walls, is therefore defined by a capacitor whose armatures are formed in the case of a non-multiplexed display by a point electrode and by the part of the electrode continues opposite or by a point electrode and the part of a column electrode opposite, and in the case of a display multiplexed by the opposite parts of a line electrode and a column electrode;
  • the display material inserted between said frames constitutes the dielectric of the capacitor.
  • polychrome screens As is known, there are two main types of polychrome screens: polychrome screens of additive type and polychrome screens of subtractive type.
  • Additive-type polychrome screens use colored filters arranged either inside or outside a display cell comprising a single display material consisting of a liquid crystal.
  • the polychrome screens of the subtractive type use several display materials superimposed on each other, inside a display cell, each display material being constituted by a liquid crystal mixed with a different dye.
  • a dichroic display material will be called a display material comprising a colorant.
  • the Liquid crystal used in the polychrome screens described above is of the nematic type.
  • the nematic type liquid cristaL molecules are said to be in homeotropic configuration H when they have their longitudinal axis perpendicular to the plane of the walls of the cell and and they are said to be in planar configuration P when they have their axis parallel to the plane of the walls.
  • the configuration of the Liquid crystal molecules inserted between two electrodes of a cell depends on the nature of the Liquid crystal and on the electric field applied between these two electrodes.
  • FIGS. 1a and 1b show diagrammatically a polychrome display cell of additive type comprising respectively colored filters 11a, 11b inside and outside the cell.
  • a first and a second insulating and transparent walls 1, 3 are shown, between which a layer of liquid crystal 5 of the nematic helical type is interposed.
  • transparent electrodes 7, 9 constituted for example respectively by a continuous electrode 7 and point electrodes 9. moreover, outside the cell, on the wall
  • the polarizer 1 is arranged a straight line polarizer 15 and above. of the wall 3 is disposed a straight line polarizer 17.
  • the polarizers 15 and 17 are crossed; the direction 15P of the polarizer 15 is for example parallel to the axis of the liquid crystal molecules in planar configuration located on the wall 1 while the direction 17P of the polarizer 17 is parallel to the axis of the liquid crystal molecules in planar configuration located on wall 3.
  • the polarizer 17 makes it possible to straighten the incident light which enters the cell, for example from the wall 3 and the polarizer 15 makes it possible to absorb the incident radiation when the molecules of the liquid cristaL are in homeotropic configuration.
  • the polarizer 17 is located on the wall 3 and the colored filters 11a are arranged inside the cell on the electrodes 9, so that each filter is opposite a zone of liquid crystal. inserted between a point 9 electrode and the continuous electrode 7.
  • Each point 9 electrode and the part of the continuous electrode 7 opposite said electrode 9 constitute the reinforcements of a capacitor of which the liquid cristaL 5 interposed between these electrodes forms The dielectric.
  • Each capacitor constitutes an elementary image point 10a of the polychrome screen.
  • an image point of the screen consists of three adjacent elementary image points 10a, each of them being associated with a different filter, for example red, green, blue.
  • the association of a red filter with molecules of Liquid crystal in planar configuration makes it possible to absorb Radiation corresponding to blue and green and to transmit Radiation corresponding to red
  • the association of a green filter with molecules of liquid cristaL in planar configuration allows to absorb the radiations corresponding to red and blue and to transmit the radiations corresponding to green
  • the association of a blue filter with molecules of liquid crystal in planar configuration makes it possible to absorb the radiations corresponding to red and green and to transmit the radiation corresponding to blue.
  • liquid crystal molecules of the image point To display one of the three colors, bLeu, red, or green, at an image point, The liquid crystal molecules of the image point, associated with the filter whose color you want to display, must be in planar configuration and the molecules of this point associated the other two filters must be in homeotropic configuration. To display a white image point, Liquid crystal molecules, associated with the three filters of the image point, must be in planar configuration and to display a black image point, the liquid crystal molecules, associated with the three filters of the image point, must be in homeotropic configuration.
  • the trichromy allows by combination of the three colors, and by the independent control of each of them, to obtain all the nuances of the visible spectrum by modulating independently the intensity of these colors.
  • the colored filters 11b are arranged outside the cell between the external face of the wall 3 and a transparent wall 13, each filter being opposite an elementary image point 10b constituted by an electrode point 9 , the part of the continuous electrode 7 opposite the electrode point 9 and the liquid crystal zone interposed between these electrodes.
  • Each image point of the screen also consists of three adjacent elementary image points, each of these three elementary image points being opposite three filters
  • the wall 3 is advantageously thinner than that shown in FIG. 1a, in order to minimize the effects of parallax.
  • the polarizer 17 is arranged on the external face of the wall 13.
  • Additive-type polychrome screens use only one layer of liquid crystal 5; however, given that an image point is defined by three elementary image points, the light output of such screens is not satisfactory: only one third of the image point is used each time a blue, red or green at an image point.
  • FIG. 2a schematically represents a polychrome display cell of the subtractive type.
  • This cell comprises three superimposed display materials 25a, 25b, 25c, sandwiched respectively between insulating and transparent walls 21 and 22, 22 and 23, 23 and 24.
  • These display materials 25a, 25b, 25c are constituted by a nematic liquid cristaL mixed with a dye.
  • the walls 22 and 23 have thicknesses less than those of the walls 21 and 24 to minimize the effects of parallax. For example.
  • the walls 22 and 23 have a thickness greater than or equal to about 100 ⁇ m
  • the walls 21 and 24 have a thickness of the order of 1 mm
  • the display materials 25a, 25b, 25c have a thickness of the order from ICL m.
  • a straight line polarizer 30 is placed outside the cell, for example on the wall 21.
  • the direction of polarization 30P is parallel to the axis of the liquid crystal molecules in planar configuration.
  • Electrodes are arranged on the internal faces of these walls 21, 22, 23 and 24.
  • a continuous electrode 27a and point electrodes 29a on the facing faces of the walls 21 and 22 are disposed, respectively, a continuous electrode 27a and point electrodes 29a; on the facing faces of the walls 22 and 23 are arranged, respectively, a continuous electrode 27b and point electrodes 29b and on the facing faces of the walls 23 and 24 are arranged, respectively, a continuous electrode 27c and point electrodes 29c.
  • the dye molecules used in a dichroic display material have the property of being driven by the orientation of the Liquid crystal molecules; the absorbance of the dichroic display material varies depending on the orientation of said dye molecules.
  • the dichro que display material is absorbent and when they are in homeotropic configuration, the display material lets light pass.
  • the different dyes used in The three display materials 25a, 25b, 25c make it possible to absorb different wavelengths of light, when the molecules corresponding to these materials are in planar configuration.
  • each image point 28 is defined by the superposition of three capacitors, the dielectrics of which are constituted respectively by the display materials 25a, 25b and 25c and the frames of which consist respectively of a point electrode 29a and the part of the electrode 27a facing, by a point electrode 29b and the part of the electrode 27b facing, and by a point electrode 29c and the part of the electrode 27c facing.
  • FIG. 2b represents in an ideal case the transmission curves TCa), T (b), T (c) of each of the dichroic display materials 25a, 25b and 25c as a function of the wavelengths, when the molecules of each of these materials are in a planar configuration, in other words when these materials are in an absorbent state.
  • the value 1 corresponds to a wavelength transmission and
  • the value 0 corresponds to an absorption of wavelengths.
  • the visible spectrum is broken down into radiation of wavelength ranging from 0.4 to 0.5 m corresponding to blue, into radiation of wavelength ranging from 0.5 to 0.6 ⁇ m corresponding green and radiation of wavelength from 0.6 to 0.7 m corresponding to red.
  • the display material 25a in an absorbing state, the display material 25a ( see T (at ) FIG. 2b) lets through radiation of wavelength less than 0.6 ⁇ m and absorbs radiation of wavelength greater than 0, 6 m.
  • the display material 25a therefore allows the radiation corresponding to blue and green to pass through and absorbs the radiation corresponding to red.
  • the display material 25b ( see T ( b ) figure 2b) Passes radiation of wavelength less than 0.5 u and greater than 0.6i_.m while it absorbs radiation wavelength from 0.5 to 0.6 ⁇ ⁇ m.
  • the material 25b therefore lets through the radiation corresponding to blue and red and absorbs the radiation corresponding to green.
  • the display material 25c In an absorbent state, the display material 25c (see T (c) figure 2b) allows radiation of wavelength greater than 0.5 "m to pass through and absorbs radiation of wavelength less than 0.5" ⁇ .
  • the material 25c therefore allows the radiation corresponding to green and red to pass through and absorbs the radiation corresponding to blue.
  • the corresponding molecules of material 25b and of material 25c must be in planar configuration and the corresponding molecules of material 25a must be in homeotropic configuration.
  • To display a green image point The corresponding molecules of the material 25a and the material 25c must be in the planar configuration and the corresponding molecules of the material 25b must be in the homeotropic configuration.
  • To display a blue image point the corresponding molecules of material 25a and of material 25b must be in planar configuration and the corresponding molecules of material 25c must be in homeotropic configuration.
  • the wavelengths transmitted correspond to those transmitted by the material in planar configuration, we thus obtain the superposition of two colors.
  • modulating the electric field between the different electrodes between total absorption (value 0) and total transmission (value 1) it is also possible to obtain all the nuances of the visible spectrum for an image point.
  • a polychrome screen of the subtractive type is more complex than a polychrome screen of the additive type and requires the use of three display materials separated by walls which, despite their small thickness, produce parallax effects.
  • polychromatic screens of the subtractive type due to the superposition of the three display materials, nevertheless have a low brightness and therefore a high energy consumption also not allowing to be used in reflective mode.
  • the subject of the invention is a new polychrome screen making it possible in particular to overcome the drawbacks of the polychrome screens described above and in particular having a better light output and therefore a lower energy consumption than the polychrome screens of additive and subtractive type described above.
  • the polychrome screens according to the invention can be used both in reflective mode and in transmissive mode.
  • the subject of the invention is a polychrome screen characterized in that it comprises alternating regions of first and second dichroic display materials inserted between first and second insulating walls and regions alternating third and fourth dichroic display materials sandwiched between the second and third insulating walls, each region of the first material being superimposed both on a region of the third material and on part of a region of the fourth material and each region of the second material being superimposed on the other part of a region of the fourth material, an image point of the screen being defined by the superposition of three adjacent capacitors of a first family ⁇ which have dielectric layers are made for two of them by the first material and for the third by the second material 'with three adjacent capacitors of a second family, the dielectrics of which consist of one of them by the third material and for the other two by the fourth material, the armatures of the capacitors of the first and of the second families being respectively constituted by electrodes arranged on the faces facing the first and the second walls and by electrodes arranged on the facing faces of the second and third
  • the second and third display materials are identical.
  • Each elementary image point of this screen is therefore constituted by the superposition of two capacitors, the dielectrics of which are formed by two different dichroic display materials instead of three capacitors in the case of polychromatic screens of the subtractive type.
  • an image point of the polychrome screen according to the invention is defined from three adjacent elementary image points.
  • Each elementary image point is capable of having at least four states: a black state, a white state and two colored states, each color being able to be obtained on two elementary image points instead of a single elementary image point as in the case of Additive type polychrome screens.
  • the polychrome screens according to the invention have a high brightness corresponding to approximately 2/3 of the incident intensity and allowing display both in reflective mode and in trans issive mode.
  • the distribution of each display material between the corresponding walls of the screen has a comb shape, the distribution of the first and second materials being complementary and the distribution of the third and fourth materials being complementary.
  • each display material consists of a polymer comprising bubbles containing a liquid crystal mixed with a dye.
  • a display material of this type is for example described in SID (society for Information Display) International
  • each display material is constituted by a liquid cristaL mixed with a dye
  • a first waterproof wall located between the first and the second walls allows to separate the first and the second display material
  • a second waterproof wall located between the second and the third wall makes it possible to separate the third and the fourth display material, a first and a second seal being inserted respectively around the first and from the second wall and around the second and third wall.
  • the first and second walls are produced respectively on the first or second walls and on the second or third walls above the electrodes, by conventional methods such as photolithography.
  • these walls are formed by a poly erized resin, etched chemically or by plasma depending on the type of resin used.
  • the liquid crystal used is of the type nematic.
  • nematic liquid cristaL is understood to mean both nematic, helical nematic and nematic liquid crystals mixed with a cholesteric compound.
  • the dichroic effect of the Heilmeir-Zanoni type requires a display material comprising a liquid crystal of the nematic type and a dye.
  • this material When this material is inserted between two electrodes, if the electric field established between the two electrodes is sufficient to excite the liquid crystal molecules, the liquid crystal and dye molecules are in planar configuration: the display material is then absorbent ; otherwise.
  • the molecules of liquid cristaL and dye come in a homeotropic configuration: the display material is passing, in other words it transmits incident light. With this type of display material, absorbent -The state corresponds to an excited state and the on state to a non-excited state.
  • absorbing state is meant a state allowing the absorption of only part of the wavelengths of the incident light and by passing state, a state allowing the complete transmission of the wavelengths of the incident light.
  • a polarizer When the display cell according to the invention uses such display materials, a polarizer must be associated with the cell.
  • the White-Taylor type dichroic effect requires a display material comprising a nematic type liquid crystal mixed with a cholesteric compound and a dye.
  • this material When this material is interposed between two electrodes, if the electric field established between the two electrodes is sufficient to excite the liquid crystal molecules. Liquid crystal and dye molecules present in homeotropic configuration, the display material is passable; otherwise, the liquid crystal and dye molecules occur successively in all directions, and the display material is absorbent. With this type of display material, the absorbing state corresponds to an unexcited state and the state passing to an excited state.
  • the display cell according to the invention uses such display materials, it does not require a polarizer given the numerous directions taken by ⁇ J0 the molecules of liquid cristaL and dye in the non-excited state .
  • This cell without polarizer has better brightness than a cell with one or more polarizers.
  • a helical nematic type liquid crystal can also be used
  • the display cell requires two crossed polarizers.
  • the nematic liquid crystal molecules have
  • the liquid crystal used is ferroelectric, in other words it is of the tilted chiral smectic type 5 and for example of the chiral smectic type C.
  • An inclined chiral smectic liquid crystal is made up of elongated chirray molecules arranged in layers.
  • the molecules are inclined at an angle ⁇ with respect to the normal to the layers and have a 0 P dipole moment perpendicular to their longitudinal axis.
  • the liquid crystal layers are mutually parallel and 5 perpendicular to the cell walls and the molecules of Liquid crystal are in planar configuration.
  • the Longitudinal axis of the molecules makes an angle - ⁇ with respect to the normal to the layers
  • the Longitudinal axis of the molecules makes an angle + ⁇ with respect to the normal to the layers.
  • a polychrome screen according to the invention using a ferroelectric liquid crystal associated with dyes, comprises a threshold. polarizer; this poLarizer is placed for example so that the incident light crosses the polarizer before entering the cell.
  • the angle 29 is preferably equal to 90 °. Indeed, the smaller the angle 2 ⁇ , the less the contrast between an absorbing state and a passing state.
  • the display material When the Longitudinal axis of the ferroelectric liquid crystal molecules is parallel to the direction of the polarizer, the display material is absorbent and when it is perpendicular, the display material is conducting.
  • ferroelectric liquid crystals Since ferroelectric liquid crystals have the property of keeping their orientation out of field, this type of screen does not require refreshing.
  • La as the switching speed between the two stable states of the ferroelectric liquid crystal molecules is rapid, of the order of a few seconds, a display of multiplex type such as that described above is advantageously used with this type of liquid crystal.
  • non-multiplex displays can also be used.
  • the first material absorbs the radiation corresponding to green and red and transmits the radiation corresponding to blue
  • the second and the third material absorb the radiation corresponding to blue and green and transmit the radiation corresponding to red
  • the fourth material absorbs the radiation corresponding to blue and red and transmits the radiation corresponding to green.
  • FIGS. 1a and 1b already described, schematically represent in section of the polychrome display cells of the additive type
  • FIG. 2a already described, schematically represent in section a polychrome display cell of the subtractive type
  • - FIG. 2b already described, represents the transmission curves of the dichroTque display materials used in the cell represented in FIG. 2a, for the different wavelengths of the visible spectrum
  • FIG. 3a schematically represents an example of a display cell according to the invention, each display material of which consists of a liquid cristaL mixed with a dye and the display of which is of the multiplex type,
  • FIG. 3b shows schematically in section the display cell of Figure 3a
  • FIG. 3c schematically shows the curves transmission of an example of display materials used in a display cell according to the invention, for the different wavelengths of the visible spectrum
  • FIG. 4 shows schematically another example of a display cell according to the invention for which each display material is constituted by a polymer comprising bubbles containing a liquid cristaL mixed with a dye and whose display is of the type non-multiplexed
  • - Figure 5 schematically represents the two stable states of the cristaL molecules Ferroelectric liquid used in a display cell according to the invention associated with a single polarizer.
  • Figures 3a and 3b schematically show respectively in exploded view and in section an example of a display cell according to the invention.
  • This cell has three insulating walls 31, 33,
  • a wall 41 to separate this space into two distinct zones 41A, 41B; each of these areas has the shape of a complementary comb.
  • the regions 40A corresponding to the teeth of the comb formed by the area 41A are alternated with the regions 40B corresponding to the teeth of the comb formed by the area 41B; the width of the regions 40A is greater than that of the regions 40B, it is for example equal to twice the width of the regions 40B.
  • a wall 43 is arranged to divide this space into two distinct zones 43B and 43C, each of these zones having the shape of a comb. complementary.
  • the regions 42B corresponding to the teeth of the comb formed by the area 43B are alternated with The regions 42C corresponding to the teeth of the comb formed by zone 43C;
  • Width of regions 42C is greater than that of regions 42B, it is for example equal to twice the width of regions
  • the walls 41 and 43 are arranged respectively between
  • each region 40B is superimposed on a part of a region 42C, and that each region 40A is superimposed on the other part of a region 42C and on a region 42B.
  • the different zones 41A, 41B, 43B, 43C are filled respectively with dichroic display materials, by means of filling holes 45 arranged for example in the walls 31 and 35, opposite said zones.
  • Each of these display materials consists of a Liquid crystal, for example of the nematic or ferroelectric type and a dye.
  • the area 40A contains a display material A whose colorant is chosen so that in the absorbing state the transmission curve T of this material is close to the curve T (A) shown in FIG. 3c, in other words, be equal to 1 for radiation of wavelength less than 0.5i ⁇ .m and more particularly for radiation of wavelengths ranging from 0.4 to 0.5 I A .IT "and be equal 0 for other radiations.
  • Zones 40B and 42B contain a display material B whose colorant is chosen so that in the absorbing state the transmission curve of this material is close to the curve T (B) shown in the figure
  • Zone 42C contains a display material C, the dye of which is chosen so that
  • the absorbing state of the transmission curve of this material is close to the curve T (C) shown in Figure 3c, in other words is equal to 1 for radiation of wavelength ranging from 0.5 to 0.6 m and be zero for others radiation.
  • the wavelengths from 0.4 to 0.5 ⁇ ⁇ .m correspond in the visible spectrum to blue, this l the
  • 0.5 to 0.6 t__m correspond to green and those ranging from 0.6 to
  • 0.7 d.m corresponds to red.
  • the relative values 1 and 0 of these transmission curves correspond respectively to transmissions and to absorptions.
  • the material at A absorbs the radiation corresponding to green and red and transmits that corresponding to blue.
  • the material at B absorbs the radiation corresponding to blue and green and transmits that corresponding to red and
  • the material at C absorbs the radiation corresponding to blue and red and transmits The radiation corresponding to green.
  • the dye contained in the material A can be a blue dye F sold by Merck, Le
  • C can be a mixture of yellow F and green F dyes
  • FIG. 3a also shows, by way of example, a display of the multiplex type.
  • the excitement of the display materials is therefore obtained by the creation of an electric field between row electrodes and crossed column electrodes.
  • row 31a electrodes and column electrodes 33a crossed with the row electrodes 31a and on the facing faces of the walls 33 and 35 are arranged H column electrodes 33b and Row 35a electrodes crossed with Column electrodes 33b.
  • H column electrodes 33b and Row 35a electrodes crossed with Column electrodes 33b are arranged so that each region 40A is opposite two column electrodes 33a, each region 40B is opposite a column electrode 33a, each region 42B is opposite a column electrode 33b and finally each region 42C or opposite two column electrodes 33b.
  • the facing parts of the row electrodes and of the column electrodes form the armatures of capacitors, the display materials of which inserted between said parts form the dielectrics.
  • the walls 31 and 33 of the cell are defined a first family of capacitors from the electrodes 31a and 33a and the display materials A and B, each region 40A being associated with a first and a second column of capacitors of the first family and each region 40B being associated with a single column of capacitors of the first family.
  • each region 42B being associated with a single column of capacitors of the second family and each region 42C being associated with a first and a second column of capacitors of the second family.
  • first column of capacitors associated with each region 40A is superimposed on the column of capacitors associated with a region 42B
  • the second column of capacitors associated with each region 40A is superimposed on the first column of capacitors associated with a region 42C
  • the column of capacitors associated with each region 40B is superimposed on the second column of capacitors associated with a region 42C.
  • Each elementary image point 50 of the cell corresponds to the superposition of a capacitor of the first family with a capacitor of the second family, the dielectrics of which are formed by different display materials.
  • the display cell according to the invention therefore comprises three different types of elementary image points corresponding respectively to the superposition of the materials A-B, the materials AC and the materials BC.
  • An image point 52 of the cell is therefore defined by three adjacent elementary image points of different types corresponding for example to the superposition of the materials AB, AC and BC.
  • the table below gives the different states obtained with the screen according to the invention, for the three pointa elementary images constituting an image point of the screen.
  • State 1 corresponds to an absorbing state in other words following the dichroic display material, certain wavelengths are transmitted and others are absorbed and state 0 corresponds to a total transmission of the Lengths of wave.
  • the color resulting from this superposition is white.
  • Material A is in an absorbing state (state 1) and Material B in a passing state, only material A absorbs Light radiation; the resulting color is therefore blue.
  • the material A is in a passing state and the material B in an absorbing state, only the material B absorbs light radiation; the resulting color is therefore red.
  • the two superimposed materials A and B are in an absorbent state, Material A absorbs the radiation corresponding to green and red and Material B absorbs The radiation corresponding to blue and green; The resulting color is therefore black.
  • each display material of an image point is associated with two elementary image points
  • each blue, red or green color can be displayed on two elementary image points.
  • the screen according to the invention can therefore display one of these colors on 2/3 of an image point instead of 1/3 for screens of the additive type, each color resulting from the superposition of two display materials on the Location of three as in Subtractive type display screens.
  • the screen according to the invention therefore has a higher light output than that of screens of the additive or subtractive type, which makes it possible to use the screens according to the invention both in reflective mode and in transmissive mode.
  • a reflector is required for the cell.
  • the reflector is arranged for example on the external or internal face of the wall 35 or else it is constituted by this wall 35.
  • In reflective mode at least the all the walls located upstream of the reflector is transparent and in transmissive mode, all the walls of the cell are transparent.
  • FIG. 3a a multiplex type display has been shown, but depending on the type of liquid crystal used in the screen according to the invention, it may of course be more advantageous, as we have seen previously, to use a non-muLtiplexed display such as that shown in Figure 4.
  • the cell shown in Figure 4 differs from that of the FIG. 3a by the nature of the dichroic display materials and by the type of display used.
  • the display materials consist of polymers comprising bubbles containing a liquid crystal mixed with a dye. Due to the solid structure of the polymers, this cell does not require walls to separate the display materials two by two, nor seals, as in the case of FIGS. 3a and 3b.
  • Each region 45B ' is superimposed on a part of a region 47C, and each region 45A' is superimposed on the other part of a region 47C and on a region 47B '; the width of the regions 45A 'and 47C is for example equal to twice the width of the regions 45B' and 47B '.
  • the dyes of the display materials A ', B' and C are for example of the same type as those of the display materials A, B and C described above with reference to Figures 3a, 3b and 3c.
  • FIG. 4 an example of a non-multiplex display is shown; this display uses continuous electrodes and point electrodes.
  • 33 and 31 are respectively arranged a continuous electrode 33c and point electrodes 31c, and on the facing faces of the walls 35 and 33 are respectively arranged point electrodes 35c and a continuous electrode 33e.
  • the point electrodes 31c are arranged so that each region 45B 'faces a column of point electrodes 31c and that each region 45A' faces two columns of point electrodes 31c; the point electrodes 35c are arranged so that each region 47B 'faces a column of point electrodes 35c and that each region 47C faces two columns of point electrodes 35c.
  • Each point electrode 31c, 35c is connected in a known manner to a line conductor and to a column conductor (not shown) by means of a transistor (not shown) such as a thin film transitor, so that for example When the electrical signal conveyed by the corresponding column conductor causes the on state of the transistor, the electrical signal conveyed by the line conductor is transmitted to the point electrode. Furthermore, the continuous electrodes are at a reference potential.
  • Each point electrode and the part of the continuous electrode facing the point electrode constitute the armatures of a capacitor and the display material interposed between these armatures forms the dielectric of this capacitor.
  • the walls 31 and 33 of the cell is defined a first family of capacitors and between the walls
  • each region 45B 'and 47B' being associated with a single column of capacitors of the first and second families respectively and each region 45A 'and 47C being associated with a first and a second columns of capacitors of the first and second families respectively.
  • the first column of capacitors associated with each region 45A ' is superimposed on the column of capacitors associated with a region 47B'
  • the second column of capacitors associated with each region 45A '3 ⁇ t superimposed on the first column of capacitors associated with a region 47C * and the column of capacitors associated with each region 45B 'is superimposed on the second column of capacitors associated with a region 47C'.
  • an elementary image point of the cell is constituted by the superposition of a capacitor of the first family with a capacitor of the second family whose display materials are different and an image point of the cell corresponds to three adjacent elementary image points, each of these elementary image points corresponding to a different superposition of two display materials, for example A'-B ', A'-C * and B'-C.
  • the wall 33 is thinner than the walls 31 and 35.
  • the walls 31 and 35 have a thickness of the order of 1 mm
  • the wall 33 has a thickness less than or equal to 100 ⁇ m
  • each display material has a thickness of the order of 1 to 20 ⁇ m.
  • FIG. 5 schematically shows in exploded view part of a display cell according to the invention, the dichroic display materials include a liquid crystal of the ferroelectric type.
  • ferroelectric liquid crystal and dye molecules have been represented only for a single elementary image point corresponding, as we have seen above, to the superposition of two capacitors, the dielectrics of which are respectively constituted by two display materials. distinct, for example A and B; the armatures of these capacitors are constituted for example respectively by the opposite parts of a row electrode 31a and a column electrode 33a and by the opposite parts of a column electrode 33b and of a line electrode 35a.
  • this cell is associated with a polarizer 51 arranged for example above the wall 31 and whose direction is referenced by an arrow 53.
  • the molecules of cristaL Ferroelectric liquid 55, 56 and of dye 57, 58 of the materials A and B are as we have seen previously in planar configuration.
  • an electric field such as the axis of the liquid crystal and dye molecules 55, 57 is oriented between these electrodes parallel to the direction of the polarizer; the corresponding display material is then in an absorbent state.
  • an electric field of reverse polarity when one establishes between two electrodes, for example 33b and 35a, an electric field of reverse polarity,
  • the axis of the liquid crystal and dye molecules 56 and 58 is oriented between these electrodes perpendicular to the direction of the polarizer 51; the corresponding display material is then in a passing state.
  • the molecules of liquid crystal and dye therefore make an angle 26 of the order of 90 °.
  • ferroelectric liquid crystals with other multiplex display modes than that shown in FIG. 5 or non-multiplex display modes.
  • these ferroelectric liquid crystals can, as described in FIG. 4, be in a polymer.
  • the screens according to the invention are compatible with all the orientation techniques and surface treatment techniques of known screens, such as for example monochrome screens. They can also be used for large display areas.

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Abstract

L'invention concerne un écran polychrome comprenant des régions (40A, 40B) alternées d'un premier (A) et d'un deuxième (B) matériaux d'affichage dichroïques intercalées entre une première et une deuxième parois (31, 33) isolantes et des régions (42B, 42C) alternées d'un troisième (B) et d'un quatrième (C) matériaux d'affichage dichroïques intercalées entre la deuxième et une troisième parois (33, 35) isolantes, le deuxième et le troisième matériaux d'affichage étant de façon avantageuse identiques; chaque région du premier matériau est superposée à la fois à une région du troisième matériau et à une partie d'une région du quatrième matériau et chaque région du deuxième matériau est superposée à l'autre partie d'une région du quatrième matériau. L'invention s'applique notamment aux cellules d'affichage polychrome à cristaux liquides tels que les cristaux liquides de type nématique ou ferroélectrique, utilisant aussi bien un mode d'affichage multiplexé que non multiplexé.

Description

ECRAN POLYCHROME
DESCRIPTION La présente invention concerne un écran poLychrome notamment matriciel.
L'invention s'applique en particulier en optoélectronique et principalement aux cellules d'affichage à cristaux liquides ou électroluminescentes utilisées par exemple comme convertisseurs d'informations électriques en informations optiques, pour le traitement des images optiques en temps réel et pour l'affichage analogique.
Les écrans monochromes et polychromes comprennent de façon connue une cellule d'affichage comportant au moins une première et une deuxième parois isolantes en regard l'une de l'autre, entre lesquelles est intercalé un matériau d'affichage dont on peut modifier une caractéristique optique.
Ce matériau peut être un solide et/ou un liquide et/ou un cristal liquide. La propriété optique de ce matériau peut être une opacité, un indice de réfraction, une transparence, une absorption, une diffusion, une convergence, un pouvoir rotatoire, une biréfringence, une intensité réfléchie dans un angle solide déterminé, etc.
Dans le reste de la description, on prendra comme exemple une cellule d'affichage de type matriciel utilisant comme matériaux d'affichage des matériaux comportant un cristal liquide, étant bien entendu que l'invention ne se limite pas à cette application.
La caractéristique optique du cristal liquide est modifiée par un champ"* électrique. Ce champ électrique est créé entre des électrodes disposées respectivement sur la première et la deuxième parois de la cellule en regard du cristal liquide. Dans le cas d'un affichage non multiplexe, ces électrodes peuvent être formées par une électrode continue disposée sur une des parois de la cellule et portée à un potentiel de référence et par des éLectrodes points disposées sur L'autre paroi de La cellule. Les éLectrodes points étant reliées à des conducteurs lignes et à des conducteurs colonnes oar des transistors tels que des transistors en couche mince. Ces électrodes peuvent également être formées comme décrit dans la demande de brevet FR-A- 2553 218 par des électrodes colonnes disposées sur une des parois de La cellule et par des électrodes points disposées sur l'autre paroi de La cellule, Les éLectrodes points étant reliées à des conducteurs lignes et à un potentiel de référence par des transistors tels que des transistors en couche mince.
Dans Le cas d'un affichage multiplexe, ces électrodes peuvent être formées par des électrodes colonnes disposées sur une des parois de La cellule et par des électrodes lignes disposées sur l'autre paroi de la cellule, les électrodes lignes et colonnes étant croisées.
Un point image élémentaire d'une ceLLule, comportant un matériau d'affichage intercalé entre deux parois isolantes, est donc défini par un condensateur dont Les armatures sont constituées dans Le cas d'un affichage non multiplexe par une électrode point et par La partie de l'électrode continue en regard ou par une électrode point et la partie d'une électrode colonne en regard, et dans le cas d'un affichage multiplexe par Les parties en regard d'une électrode ligne et d'une électrode colonne ; Le matériau d'affichage intercalé entre Lesdites armatures constitue le diélectrique du condensateur.
De façon connue, il existe deux grands types différents d'écrans polychromes : Les écrans polychromes de type additif et les écrans polychromes de type soustractif. Les écrans polychromes de type additif utilisent des filtres colorés disposés soit à l'intérieur, soit à l'extérieur d'une cellule d'affichage comprenant un seul matériau d'affichage constitué par un cristal Liquide. Les écrans polychromes de type soustractif utilisent plusieurs matériaux d'affichage superposés Les uns aux autres, à L'intérieur d'une cellule d'affichage, chaque matériau d'affichage étant constitué par un cristal liquide mélangé à un colorant différent. On appellera dans le reste du texte matériau d'affichage dichroique un matériau d'affichage comportant un coLorant.
Le cristal Liquide utilisé dans Les écrans polychromes décrits précédemment est de type nématique.
Les molécules de cristaL Liquide de type nématique sont dites en configuration homeotrope H Lorsqu'elles ont leur axe longitudinal perpendiculaire au plan des parois de la cellule et et elles sont dites en configuration planaire P Lorsqu'elles ont leur axe parallèle au plan des parois. La configuration des molécules de cristal Liquide intercalées entre deux électrodes d'une cellule dépend de la nature du cristaL Liquide et du champ électrique appliqué entre ces deux éLectrodes.
Les figures 1a et 1b représentent sché atiquement une cellule d'affichage polychrome de type additif comprenant respectivement des filtres colorés 11a, 11b à L'intérieur et à L'extérieur de la celluLe.
Sur ces figures, sont représentées une première et une deuxième parois isolantes et transparentes 1, 3, entre lesquelles est intercalée une couche de cristal Liquide 5 du type nématique en hélice. Sur les faces internes de ces parois 1, 3 sont disposées respectivement des électrodes transparentes 7, 9 constituées par exemple respectivement par une électrode continue 7 et des électrodes-points 9. par ailleurs, a L'extérieur de La cellule, sur la paroi
1 est disposé un polariseur recti Ligne 15 et au-dessus . de La paroi 3 est disposé un polariseur recti ligne 17. Les polariseurs 15 et 17 sont croisés ; la direction 15P du polariseur 15 est par exemple parallèle à l'axe des molécules de cristal liquide en configuration planaire situées sur la paroi 1 tandis que la direction 17P du polariseur 17 est parallèle à l'axe des molécules de cristaL liquide en con iguration planaire situées sur La paroi 3.
Le polariseur 17 permet de rendre recti ligne La lumière incidente qui pénètre dans la celluLe par exemple à partir de la paroi 3 et le polariseur 15 permet d'absorber Le rayonnement incident lorsque Les molécules du cristaL Liquide sont en configuration homeotrope.
Sur la figure 1a, Le polariseur 17 est situé sur la paroi 3 et les filtres colorés 11a sont disposés à L'intérieur de La celluLe sur les éLectrodes 9, de façon à ce que chaque filtre soit en regard d'une zone de cristal Liquide intercalée entre une électrode point 9 et l'électrode-continue 7. Chaque électrode point 9 et la partie de l'électrode continue 7 en regard de Ladite électrode 9 constituent Les armatures d'un condensateur dont Le cristaL Liquide 5 intercalé entre ces éLectrodes forme Le diélectrique. Chaque condensateur constitue un point image élémentaire 10a de l'écran polychrome. Dans le cas d'un écran trichrome, un point image de L'écran est constitué par trois points images élémentaires 10a adjacents, chacun d'eux étant associé à un filtre différent par exemple rouge, vert, bleu.
L'association d'un filtre rouge avec des molécules de cristal Liquide en configuration planaire permet d'absorber Les rayonnements correspondant au bleu et au vert et de transmettre Les rayonnements correspondant au rouge, L'association d'un filtre vert avec des molécules de cristaL liquide en con iguration planaire permet d'absorber les rayonnements correspondant au rouge et au bleu et de transmettre les rayonnements correspondant au vert et l'association d'un filtre bleu avec des molécules de cristal liquide en configuration planaire permet d'absorber les rayonnements correspondant au rouge et au vert et de transmettre les rayonnements correspondant au bleu.
Pour afficher une des trois couleurs, bLeu, rouge, ou vert, en un point image, Les molécules de cristal liquide du point image, associées au filtre dont on veut afficher La couleur, doivent être en configuration planaire et les molécules de ce point associées aux deux autres filtres doivent être en configuration homeotrope. Pour afficher un point image blanc, Les molécules de cristal liquide, associées aux trois filtres du point image, doivent être en configuration planaire et pour afficher un point image noir, les molécules de cristal liquide, associées aux trois filtres du point image, doivent être en configuration homeotrope. La trichromie permet par combinaison des trois couleurs, et par la commande indépendante de chacune d'elles, d'obtenir toutes les nuances du spectre visible en modulant indépendamment L'intensité de ces couleurs.
Sur la figure 1b, Les filtres colorés 11b sont disposés à l'extérieur de la cellule entre la face externe de La paroi 3 et une paroi transparente 13, chaque filtre étant en regard d'un point image élémentaire 10b constitué par une électrode point 9, la partie de l'électrode continue 7 en regard de l'électrode point 9 et la zone de cristal liquide intercalée entre ces électrodes. Chaque point image de L'écran est constitué également par trois points images élémentaires adjacents, chacun de ces trois points images élémentaires étant en regard de trois filtres
11b différents (par exemple rouge, vert, bleu). Les filtres étant extérieurs à la cellule, la paroi 3 est, de façon avantageuse, moins épaisse que celle représentée figure 1a, afin de minimiser les effets de parallaxe.
Par ailleurs, sur cette figure, Le polariseur 17 est disposé sur la face externe de la paroi 13.
Les écrans polychromes de type additif n'utilisent qu'une seule couche de cristal liquide 5 ; cependant, étant donné qu'un point-image est défini par trois points images élémentaires, le rendement lumineux de tels écrans n'est pas satisfaisant : un tiers du point-image seulement est utilisé à chaque affichage d'une couleur bleu, rouge ou vert en un point- image.
La faible luminosité de ces écrans entraîne notamment une consommation importante d'énergie, ce qui ne permet pas d'utiliser de tels écrans en mode réflectif. De plus, la faible surface active de l'écran pour un affichage donné entraîne une discontinuité franche dans l'aspect de L'affichage. La figure 2a représente schématiquement une cellule d'affichage polychrome de type soustractif.
Cette cellule comprend trois matériaux d'affichage dichroTque 25a, 25b, 25c, superposés, intercalés respectivement entre des parois isolantes et transparentes 21 et 22, 22 et 23, 23 et 24. Ces matériaux d'affi-chage 25a, 25b, 25c sont constitués par un cristaL Liquide de type nématique mélangé à un colorant. Les parois 22 et 23 présentent des épaisseurs inférieures à celles des parois 21 et 24 pour minimiser Les effets de parallaxe. A titre d'exemple. Les parois 22 et 23 ont une épaisseur supérieure ou égale à environ lOO^tum, Les parois 21 et 24 ont une épaisseur de L'ordre de 1 mm et Les matériaux d'affichage 25a, 25b, 25c ont une épaisseur de l'ordre de ICL m.
Par ailleurs, un polariseur recti ligne 30 est disposé à l'extérieur de La cellule, par exemple sur la paroi 21. La direction de polarisation 30P est parallèle à l'axe des molécules de cristal Liquide en configuration planaire.
Sur Les faces internes de ces parois 21, 22, 23 et 24 sont disposées des éLectrodes. Ainsi, par exemple, sur les faces en regard des parois 21 et 22 sont disposées, respectivement, une électrode continue 27a et des électrodes points 29a ; sur les faces en regard des parois 22 et 23 sont disposées, respectivement, une électrode continue 27b et des électrodes points 29b et sur Les faces en regard des parois 23 et 24 sont disposées, respectivement, une électrode continue 27c et des électrodes points 29c.
Les molécules de colorant utilisées dans un matériau d'affichage dichroique ont la propriété d'être entraînées par l'orientation des molécules de cristal Liquide ; l'absorbance du matériau d'affichage dichroique varie en fonction de l'orientation desdites molécules de colorant. Ainsi, lorsque les molécules de colorant sont en configuration planaire, le matériau d'affichage dichro que est absorbant et lorsqu'elles sont en configuration homeotrope, le matériau d'affichage Laisse passer La Lumière. Les différents colorants utilisés dans Les trois matériaux d'affichage 25a, 25b, 25c permettent d'absorber des longueurs d'onde différentes de la lumière, lorsque les molécules correspondant à ces matériaux sont en con iguration planaire.
Dans ce type d'écran, chaque point image 28 est défini par la superposition de trois condensateurs dont les diélectriques sont constitués respectivement par les matériaux d'affichage 25a, 25b et 25c et dont les armatures sont constituées respectivement par une électrode point 29a et la partie de l'électrode 27a en regard, par une électrode point 29b et la partie de l'électrode 27b en regard, et par une électrode point 29c et la partie de l'électrode 27c en regard.
La figure 2b représente dans un cas idéal Les courbes de transmission TCa), T(b), T(c) de chacun des matériaux d'affichage dichroïques 25a, 25b et 25c en fonction des Longueurs d'onde, Lorsque Les molécules de chacun de ces matériaux sont en configuration planaire, autrement dit lorsque ces matériaux sont dans un état absorbant. •
Ces courbes varient entre les valeurs 1 et 0. La valeur 1 correspond à une transmission de longueurs d'onde et La valeur 0 correspond à une absorption de longueurs d'onde. Par ailleurs, le spectre visible se décompose en un rayonnement de longueur d'onde allant de 0,4 à 0,5 m correspondant au bleu, en un rayonnement de Longueur d'onde allant de 0,5 à 0,6.u_m correspondant au vert et en un rayonnement de longueur d'onde allant de 0,6 à 0,7 m correspondant au rouge.
Ainsi, dans un état absorbant le matériau d'affichage 25a (voir T(à) figure 2b) laisse passer Les rayonnements de longueur d'onde inférieure à 0,6^um et absorbe les rayonnements de Longueur d'onde supérieure à 0,6 m. Le matériau d'affichage 25a Laisse donc passer Les rayonnements correspondant au bleu et au vert et absorbe les rayonnements correspondant au rouge.
Dans un état absorbant, le matériau d'affichage 25b (voir T(b) figure 2b) Laisse passer Les rayonnements de Longueur d'onde inférieure à 0,5 u et supérieure à 0,6i_.m tandis qu'il absorbe les rayonnements de longueur d'onde allant de 0,5 à 0,6^ι m. Le matériau 25b Laisse donc passer les rayonnements correspondant au bleu et au rouge et absorbe les rayonnements correspondant au vert.
Dans un état absorbant, le matériau d'affichage 25c (voir T(c) figure 2b) laisse passer Les rayonnements de Longueur d'onde supérieure à 0,5 »m et absorbe Les rayonnements de longueur d'onde inférieure à 0,5 Π. Le matériau 25c laisse donc passer les rayonnements correspondant au vert et au rouge et absorbe les rayonnements correspondant au bleu. Ainsi, pour afficher un point image rouge, les molécules correspondantes du matériau 25b et du matériau 25c doivent être en configuration planaire et Les molécules correspondantes du matériau 25a doivent être en configuration homeotrope. Pour afficher un point image vert. Les molécules correspondantes du matériau 25a et du matériau 25c doivent être en configuration planaire et les molécules correspondantes du matériau 25b doivent être en configuration homeotrope. Pour afficher un point image bleu, les molécules correspondantes du matériau 25a et du matériau 25b doivent être en configuration planaire et les molécules correspondantes du matériau 25c doivent être en configuration homeotrope.
Lorsque Les molécules des matériaux 25a, 25b et 25c correspondant à un point image sont toutes en configuration planaire, toutes les longueurs d'onde du spectre visible sont absorbées (point image noir). En revanche, lorsque toutes Les molécules des matériaux 25a, 25b, 25c correspondant à un point image sont en configuration homeotrope, toutes les longueurs d'onde du spectre visible sont transmises (point image blanc).
Fn outre, dans Le cas où les molécules correspondant à un point image sont en con iguration planaire pour un seul matériau d'affichage et en configuration homeotrope pour les deux autres matériaux d'affichage, Les longueurs d'onde transmises correspondent à celles transmises par le matériau en configuration planaire, on obtient ainsi la superposition de deux couleurs. De pLus, en modulant le champ électrique entre les différentes éLectrodes entre une absorption totale (valeur 0) et une transmission totale (valeur 1), on peut également obtenir pour un point image toutes les nuances du spectre visible.
Etant donné que les points images élémentaires sont confondus avec les points images, le rendement lumineux de ce type d'écran est meilleur que celui des écrans de type additif et son affichage présente une continuité des caractères colorés.
Cependant, un écran polychrome de type soustractif est plus complexe qu'un écran polychrome de type additif et nécessite l'utilisation de trois matériaux d'affichage séparés par des parois entraînant malgré leur faible épaisseur des effets de parallaxe.
Par ailleurs, les écrans polychromes de type soustractif, du fait de La superposition des trois matériaux d'affichage, présentent malgré tout une faible luminosité et donc une forte consommation d'énergie ne permettant pas non plus d'être utilisés en mode réflectif.
L'invention a pour objet un nouvel écran polychrome permettant en particulier de paLlier les inconvénients des écrans polychromes décrits précédemment et présentant notamment un meilleur rendement Lumineux et donc une plus faible consommation d'énergie que les écrans polychromes de type additif et soustractif décrits précédemment. De ce fait, les écrans polychromes conformes à l'invention peuvent être utilisés aussi bien en mode réflectif qu'en mode transmissif.
De façon plus précise, l'invention a pour objet un écran polychrome caractérisé en ce qu'il comprend des régions alternées d'un premier et d'un deuxième matériaux d'affichage dichroïques intercalées entre une première et une deuxième parois isolantes et des régions alternées d'un troisième et d'un quatrième matériaux d'affichage dichroïques intercalées entre la deuxième et une troisième parois isolantes, chaque région du premier matériau étant superposée à la fois à une région du troisième matériau et à une partie d'une région du quatrième matériau et chaque région du deuxième matériau étant superposée à l'autre partie d'une région du quatrième matériau, un point image de l'écran étant défini par la superposition de trois condensateurs adjacents d'une première famille αont lis diélectriques sont constitués pour deux d'entre eux par le premier matériau et pour le troisième par le deuxième matériau ' avec trois condensateurs adjacents d'une deuxième famille dont Les diélectriques sont constitués pour L'un d'entre eux par le troisième matériau et pour les deux autres par le quatrième matériau, les armatures des condensateurs de La première et de La deuxième familles étant constituées respectivement par des électrodes disposées sur Les faces en regard de la première et de La deuxième parois et par des éLectrodes disposées sur Les faces en regard de la deuxième et de la troisième parois.
De façon avantageuse, le deuxième et Le troisième matériaux d'affichage sont identiques.
Chaque point image élémentaire de cet écran est donc constitué par la superposition de deux condensateurs dont les diélectriques sont formés par deux matériaux d'affichage dichroïques différents au -lieu de trois condensateurs dans Le cas des écrans polychromes de type soustractif. De pLus, un point image de L'écran polychrome conforme à l'invention est défini à partir de trois points images élémentaires adjacents. Chaque point image élémentaire est susceptible d'avoir au moins quatre états : un état noir, un état bLanc et deux états colorés, chaque couleur pouvant être obtenue sur deux points images élémentaires au lieu d'un seul point image élémentaire comme dans le cas des écrans polychromes de type additif.
De ce fait, les écrans polychromes conformes à l'invention présentent une forte luminosité correspondant à environ 2/3 de L'intensité incidente et permettant un affichage aussi bien en mode réflectif qu'en mode trans issif.
En outre, la superposition de deux matériaux d'affichage dichroïques au lieu de trois matériaux d'affichage comme dans le cas d'écrans polychromes de type soustractif permet de diminuer Les effets de parallaxe dus aux différentes superpositions de matériaux, réalisées par l'intermédiaire de parois.
Dé façon avantageuse, la répartition de chaque matériau d'affichage entre Les parois correspondantes de l'écran présente une forme de peigne, La répartition du premier et du deuxième matériaux étant complémentaire et La répartition du troisième et du quatrième matériaux étant complémentaire.
Selon un mode de réalisation de l'écran polychrome conforme à L'invention, chaque matériau d'affichage est constitué par un polymère comprenant des bulles contenant un cristal liquide mélangé à un colorant.
Un matériau d'affichage de ce type est par exemple décrit dans SID (society for Information Display) International
Symposium Digest of Technical Papers 1985, p. 68, session 6, par J.L. Fergason ou dans Applied Physic Letters, p. 4, vol. 48,
1986, par J.W. Doane, N.A. Vaz, B.G. Wu et S. Zumer.
•Selon une variante de réalisation de l'écran polychrome conforme à L'invention, chaque matériau d'affichage est constitué par un cristaL Liquide mélangé à un colorant, un premier mur étanche situé entre la première et La deuxième parois permet de séparer Le premier et le deuxième matériaux d'affichage et un deuxième mur étanche situé entre la deuxième et la troisième parois permet de séparer le troisième et le quatrième matériaux d'affichage, un premier et un deuxième joints d'étanchéité étant intercalés respectivement autour de la première et de la deuxième parois et autour de la deuxième et de la troisième parois.
Le premier et le deuxième murs sont réalisés respectivement sur la première ou la deuxième parois et sur La deuxième ou La troisième parois par dessus Les éLectrodes, par des procédés classiques tels que la photolithographie.
Ainsi par exemple, ces murs sont constitués par une résine poly érisée, gravée chimiquement ou par plasma suivant le type de résine utilisée.
Selon un mode de réalisation de l'écran polychrome conforme à L'invention, Le cristal liquide utilisé est de type nématique. On entend par cristaL liquide de type nématique, aussi bien les cristaux liquides de type nématique, nématique en hélice et nématique mélangé à un composé cholestérique.
Ainsi, à titre d'exemple, avec l'écran conforme à l'invention, on peut utiLiser L'effet dichroTque de type Heilmeir-Zanoni ou L'effet dichroTque de type White-TayLor.
L'effet dichroTque de type Heilmeir-Zanoni nécessite un matériau d'affichage comportant un cristal Liquide de type nématique et un colorant. Lorsque ce matériau est intercalé entre deux électrodes, si Le champ électrique établi entre les deux électrodes est suffisant pour exciter les molécules de cristal liquide, les molécules de cristaL liquide et de colorant se présentent en configuration planaire : le matériau d'affichage est alors absorbant ; dans le cas contraire. Les molécules de cristaL Liquide et de colorant se présentent en configuration homeotrope : le matériau d'affichage est passant, autrement dit il transmet la Lumière incidente. Avec ce type de matériau d'affichage, -L'état absorbant correspond à'un état excité et l'état passant à un état non excité.
On entend par état absorbant un état permettant l'absorption d'une partie seulement des Longueurs d'onde de La Lumière incidente et par état passant, un état permettant la transmission complète des Longueurs d'onde de la Lumière incidente.
Lorsque La celluLe d'affichage conforme à l'invention utilise de tels matériaux d'affichage, un polariseur doit être associé à la cellule.
L'effet dichroTque de type White-Taylor nécessite un matériau d'affichage comportant un cristaL liquide de type nématique mélangé à un composé cholestérique et un colorant.
Lorsque ce matériau est intercalé entre deux éLectrodes, si Le champ électrique établi entre les deux électrodes est suffisant pour exciter les molécules de cristaL liquide. Les molécules de cristal Liquide et de colorant se présentent en configuration homeotrope, le matériau d'affichage est passant ; dans le cas contraire, les molécules de cristal liquide et de colorant se présentent successivement dans toutes les directions, et le matériau d'affichage est absorbant. Avec ce 5 type de matériau d'affichage, L'état absorbant correspond à un état non excité et L'état passant à un état excité.
Lorsque la cellule d'affichage conforme à l'invention utilise de tels matériaux d'affichage, celle-ci ne nécessite pas de polariseur étant donné les nombreuses directions prises par <J0 les molécules de cristaL Liquide et de colorant à l'état non excité. Cette cellule sans polariseur présente une meilleure Luminosité qu'une cellule comportant un ou plusieurs poLariseurs.
Dans une cellule de type White-Taylor, on peut également utiliser un cristal Liquide de type nématique en hélice
-J5 mélangé à un colorant. Cependant dans ce cas, la cellule d'affichage nécessite deux polariseurs croisés.
Les molécules de cristal liquide de type nématique ont
-1 un temps de commutation important, de l'ordre de 10 s, entre un état absorbant et un état passant. De ce fait, on utilise de o préférence avec ce type de cristal liquide un affichage de type non multiplexe, tel que ceux décrits précédemment.
Selon une variante de réalisation de l'écran polychrome conforme à l'invention, le cristal liquide utilisé est ferroélectrique autrement dit il est de type smectique chiral 5 incliné et par exemple de type smectique C chiral.
Un cristal Liquide smectique chiral incliné est composé de molécules chi raies de forme allongée disposées en couches.
Dans ces couches les molécules sont inclinées d'un angle θ par rapport à la normale aux couches et possèdent un moment dipolaire 0 P perpendiculaire à leur axe longitudinal. Pour un f lm de cristaL Liquide smectique d'épaisseur inférieure ou égale au pas de L'hélice du smectique et après un traitement de surface approprié des parois entre lesquelles est intercalé Ledit film, les couches de cristal liquide sont parallèles entre elles et 5 perpendiculaires aux parois de la cellule et les molécules de cristal Liquide sont en configuration planaire.
On a alors deux orientations moléculaires stables possibles. Dans une de ces orientations, L'3xe Longitudinal des molécules fait un angle -θ par rapport à La normale aux couches, dans l'autre, l'axe Longitudinal des molécules fait un angle +θ par rapport à la normale aux couches. Lorsque L'on applique un champ électrique E à un tel cristaL Liquide, on obtient un fort couplage entre L'orientation moléculaire (axe longitudinal des molécules) et ce champ électrique E du fait de la présence du dipδle permanent. Ce couplage est de type polaire car le dipδLe électrique s'oriente préférentielLement selon une direction parallèle au champ électrique. Le changement de polarité du champ électrique permet donc de changer l'orientation du dipôle électrique et donc l'orientation des molécules de cristal liquide qui passent d'un état stable à un autre, ces deux états stables étant séparés par un angle 2θ.
Un écran utiLisant des cristaux Liquides ferroélectriques est par exemple décrit dans La demande de brevet EP-A-0 032 362. De façon avantageuse, un écran polychrome conforme à l'invention, utilisant un cristal liquide ferroélectrique associé à des colorants, comporte un seuL polariseur ; ce poLariseur est placé par exemple de façon à ce que la lumière incidente traverse le polariseur avant de pénétrer dans La celluLe. Dans La cellule d'affichage conforme à l'invention, utilisant un seul poLariseur, L'angle 29 est préférentiellement égal à 90°. En effet, plus L'angle 2Θ est petit, moins le contraste entre un état absorbant et un état passant est bon.
Lorsque l'axe Longitudinal des molécules de cristal liquide ferroélectrique est parallèle à la direction du polariseur, le matériau d'affichage est absorbant et lorsqu'il est perpendiculaire, le matériau d'affichage est passant.
Etant donné que les cristaux liquides ferroéLectriques ont La propriété de garder Leur orientation hors champ, ce type d'écran ne nécessite pas de rafraîchissement. Par ailleurs, La vitesse de commutation entre les deux états stables des molécules de cristal liquide ferroélectrique étant rapide, de l'ordre de quelques^s, on utilise de façon avantageuse avec ce type de cristal liquide un affichage de type multiplexe tel que celui décrit précédemment. Bien entendu, les affichages de type non multiplexe peuvent également être utilisés.
Selon un mode de réalisation de l'invention, dans un état absorbant, le premier matériau absorbe les rayonnements correspondant au vert et au rouge et transmet les rayonnements correspondant au bleu, le deuxième et le troisième matériaux absorbent les rayonnements correspondant au bleu et au vert et transmettent les rayonnements correspondant au rouge et Le quatrième matériau absorbe les rayonnements correspondant au bleu et au rouge et transmet les rayonnements correspondant au vert. D'autres caractéristiques et avantages de L'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à -titre purement illustratif et non limitatif. La description est faite en référence aux figures 1a à 5, dans Lesquelles :
- les figures 1a et 1b, déjà décrites, représentent schématiquement en coupe des cellules d'affichage polychrome de type additif, la figure 2a, déjà décrite, représente schématiquement en coupe une cellule d'affichage polychrome de type soustractif, - la figure 2b, déjà décrite, représente les courbes de transmission des matériaux d'affichage dichroTque utilisés dans la cellule représentée figure 2a, pour les différentes longueurs d'onde du spectre visible,
- la figure 3a représente schématiquement un exemple de celluLe d'affichage conforme à L'invention dont chaque matériau d'affichage est constitué par un cristaL liquide mélangé à un colorant et dont l'affichage est de type multiplexe,
- la figure 3b représente schématiquement en coupe la celule d'affichage de La figure 3a, - La figure 3c représente schématiquement les courbes de transmission d'un exemple de matériaux d'affichage utilisés dans une cellule d'affichage conforme à l'invention, pour les différentes longueurs d'onde du spectre visible,
- La figure 4 représente schématiquement un autre exemple de cellule d'affichage conforme à l'invention pour laquelle chaque matériau d'affichage est constitué par un polymère comportant des buLLes contenant un cristaL Liquide mélangé à un colorant et dont L'affichage est de type non multiplexe, et - La figure 5 représente schématiquement Les deux états stables des molécules de cristaL Liquide ferroélectrique utilisées dans une cellule d'affichage conforme à l'invention associée à un seul polariseur.
Les figures 3a et 3b représentent schématiquement respectivement en vue éclatée et en coupe un exemple de cellule d'affichage conforme à l'invention.
Cette cellule comporte trois parois isolantes 31, 33,
35. Entre les faces en regard des parois 31 et 33, autour de ces
- parois est intercalé un joint d'étanchéité 37 ; de même, entre Les faces en regard des parois 33 et 35, autour de ces parois est intercalé un joint d'étanchéité 39.
A L'intérieur de L'espace créé par Le joint 37 et les parois 31 et 33 est disposé un mur 41 pour séparer cet espace en deux zones distinctes 41A, 41B ; chacune de ces zones a la forme d'un peigne complémentaire. Ainsi, les régions 40A correspondant aux dents du peigne constitué par La zone 41A sont alternées avec les régions 40B correspondant aux dents du peigne constitué par la zone 41B ; la largeur des régions 40A est supérieure à celles des régions 40B, elle est par exemple égale au double de La largeur des régions 40B. Par ailleurs, à l'intérieur de l'espace créé par le joint 39 et les parois 33 et 35 est disposé un mur 43 pour diviser cet espace en deux zones distinctes 43B et 43C, chacune de ces zones ayant La forme d'un peigne complémentaire. Ainsi, les régions 42B correspondant aux dents du peigne constitué par la zone 43B sont alternées avec Les régions 42C correspondant aux dents du peigne constitué par la zone 43C ; La
Largeur des régions 42C est supérieure à celles des régions 42B, elle est par exemple égale au double de la largeur des régions
42B. Les murs 41 et 43 sont disposés respectivement entre
Les parois 31 et 33 et Les parois 33 et 35 de façon à ce que chaque région 40B soit superposée à une partie d'une région 42C, et que chaque région 40A soit superposée à l'autre partie d'une région 42C et à une région 42B. Les différentes zones 41A, 41B, 43B, 43C sont remplies respectivement par des matériaux d'affichage dichroTque, par l'intermédiaire de trous de remplissage 45 aménagés par exemple dans les paroi 31 et 35, en regard desdites zones. Chacun de ces matériaux d'affichage est constitué par un cristal Liquide par exemple de type nématique ou ferroélectrique et un colorant.
Ainsi par exemple, la zone 40A contient un matériau d'affichage A dont Le colorant est choisi pour qu'à l'état absorbant la courbe de transmission T de ce matériau soit voisine de la courbe T(A) représentée sur la figure 3c, autrement dit soit égale à 1 pour des rayonnements de longueur d'onde inférieure à 0,5iΛ.m et plus particulièrement pour des rayonnements de longueurs d'onde allant de 0,4 à 0,5 IA.IT» et soit égale à 0 pour les autres rayonnements. Les zones 40B et 42B contiennent un matériau d'affichage B dont le colorant est choisi pour qu'à l'état absorbant la courbe de transmission de ce matériau soit voisine de la courbe T(B) représentée sur la figure
3c, autrement dit soit égale à 1 pour des rayonnements de
Longueurs d'onde supérieures à 0,6 JUII et plus particulièrement pour des rayonnements de longueurs d'onde allant de 0,6 à 0,7 .m et soit nulle pour les autres rayonnements. La zone 42C contient un matériau d'affichage C dont le colorant est choisi pour qu'à
L'état absorbant la courbe de transmission de ce matériau soit voisine de la courbe T(C) représentée sur la figure 3c, autrement dit soit égale à 1 pour des rayonnements de longueur d'onde allant de 0,5 à 0,6 m et soit nulle pour Les autres rayonnements. Les Longueurs d' onde al lant de 0,4 à 0,5^ ι.m correspondent dans Le spectre vi sible au bleu, ce l les a l lant de
0,5 à 0,6 t__m correspondent au vert et cel les al lant de 0,6 à
0,7 j.m correspondent au rouge. Les va leurs relatives 1 et 0 de ces courbes de transmission correspondent respectivement à des transmissions et à des absorptions.
Ainsi , à L 'état absorbant. Le matéri au A absorbe Les rayonnements correspondant au vert et au rouge et transmet ceux correspondant au bleu. Le matéri au B absorbe Les rayonnements correspondant au bleu et au vert et transmet ceux correspondant au rouge et Le matéri au C absorbe les rayonnements correspondant au bleu et au rouge et transmet Les rayonnements correspondant au vert.
Ainsi par exemple, le colorant contenu dans le matériau A peut être un colorant bleu F commercialisé par Merck, Le
1 colorant contenu dans Le matériau B peut être un colorant rouge
F ou un mélange de colorants jaune F et rouge F 263 3 2 commercialisés par Merck et Le colorant contenu dans Le matériau
C peut être un mélange de colorants jaune F et vert F
3 235 commercialisés par Merck.
On a représenté par ailleurs sur La figure 3a, à titre d'exemple, un affichage de type multiplexe. L'excitation des matériaux d'affichage est donc obtenue par La création d'un champ électrique entre des électrodes lignes et des électrodes colonnes croisées. Ainsi, par exemple sur Les faces en regard des parois 31 et 33 sont disposées respectivement des électrodes Lignes 31a et des éLectrodes colonnes 33a croisées avec Les éLectrodes lignes 31a et sur les faces en regard des parois 33 et 35 sont disposées H s électrodes colonnes 33b et des éLectrodes Lignes 35a croisées avec Les éLectrodes colonnes 33b. Ces différentes électrodes sont disposées de façon à ce que chaque région 40A soit en regard de deux éLectrodes colonnes 33a, chaque région 40B soit en regard d'une électrode colonne 33a, chaque région 42B soit en regard d'une électrode colonne 33b et enfin chaque région 42C soit en regard de deux électrodes colonnes 33b. Les parties en regard des électrodes lignes et des électrodes colonnes forment Les armatures de condensateurs dont Les matériaux d'affichage intercalés entre lesdites oartîes forment Les diélectriques. Ainsi, entre les parois 31 et 33 de la cellule sont définis une première famille de condensateurs à partir des électrodes 31a et 33a et des matériaux d'affichage A et B, chaque région 40A étant associée à une première et à une deuxième colonnes de condensateurs de la première famille et chaque région 40B étant associée à une seule colonne de condensateurs de la première famille. Par ailleurs, entre les parois 33 et 35 de la cellule sont définis une deuxième famille de condensateurs à partir des électrodes 33b et 35a et des matériaux d'affichage B et C, chaque région 42B étant associée à une seule colonne de condensateurs de la deuxième famille et chaque région 42C étant associée à une première et à une deuxième colonnes de condensateurs de la deuxième famille. Ainsi, par exemple, La première colonne de condensateurs associée à chaque région 40A est superposée à La colonne de condensateurs associée à une région 42B, la deuxième colonne de condensateurs associée à chaque région 40A est superposée à la première colonne de condensateurs associée à une région 42C et la colonne de condensateurs associée à chaque région 40B est superposée à la deuxième colonne de condensateurs associée à une région 42C.
Chaque point image élémentaire 50 de la ceLluLe correspond à La superposition d'un condensateur de la première famille avec un condensateur de la deuxième famille dont Les diélectriques sont formés par des matériaux d'affichage différents. La cellule d'affichage conforme à l'invention comporte donc trois types différents de points image élémentaires correspondant respectivement à la superposition des matériaux A- B, des matériaux A-C et des matériaux B-C. Un point image 52 de la cellule est donc défini par trois points image élémentaires adjacents de types différents correspondant par exemple à la superposition des matériaux A-B, A-C et B-C. Le tableau ci-dessous donne les différents états obtenus avec L 'écran conforme à l ' invention, pour les troi s pointa images élémentai res constituant un point image de l ' écran. L' état 1 correspond à un état absorbant autrement dit sui vant '.e matériau d' affichage dichroTque, certaines longueurs d' ondes sont transmises et d' autres sont absorbées et l ' état 0 correspond à une transmission tota le des Longueurs d'onde.
T A B E A U
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0002
Ainsi, par exemple Lorsque Les matériaux d'affichage A-B sont superposés et sont respectivement dans un état passant (état 0), La couleur résultant de cette superposition est blanche. Lorsque Le matériau A est dans un état absorbant (état 1) et Le matériau B dans un état passant, seul le matériau A absorbe des rayonnements Lumineux ; la couleur résultante est donc bleu. Lorsque le matériau A est dans un état passant et le matériau B dans un état absorbant, seul le matériau B absorbe des rayonnements lumineux ; la couleur résultante est donc rouge. Lorsque les deux matériaux A et B superposés sont dans un état absorbant, Le matériau A absorbe Les rayonnements correspondant au vert et au rouge et Le matériau B absorbe Les rayonnements correspondant au bleu et au vert ; La couleur résultante est donc noire. On constate donc sur ce tableau que lorsque deux matériaux d'affichage sont superposés et sont tous Les deux dans un état passant la couleur résultante est blanche ; lorsqu'ils sont tous les deux dans un état absorbant, la couleur résultante est noire et lorsqu'un seul de ces matériaux d'affichage superposé est dans un état absobant, La couleur résultante est celle transmise par ce matériau d'affichage.
Par ailleurs, on voit sur ce tableau que de par la disposition des matériaux d'affichage entre eux (chaque matériau d'affichage d'un point image est associé à deux points images élémentaires), chaque couleur bleu, rouge ou vert peut être affichée sur deux points images élémentaires. L'écran conforme à l'invention peut donc afficher une de ces couleurs sur 2/3 d'un point image au lieu de 1/3 pour les écrans de type additif, chaque couleur résultant de la superposition de deux matériaux d'affichage au Lieu de trois comme dans Les écrans d'affichage de type soustractif. L'écran conforme à L'invention a de ce fait un rendement lumineux supérieur à ceux des écrans de type additif ou soustractif, ce qui permet d'utiliser les écrans conformes à l'invention aussi bien en mode réflectif qu'en mode transmissif.
En mode réflectif, un réflecteur est nécessaire à la celluLe. Lorsqu'un observateur regarde la cellule par exemple à partir de La paroi 31, Le réflecteur est disposé par exemple sur la face extérieure ou intérieure de la paroi 35 ou bien il est constitué par cette paroi 35. En mode réflectif, au moins l'ensemble des parois situées en amont du réflecteur est transparent et en mode transmissif, toutes les parois de la cellule sont transparentes.
Sur la figure 3a, on a représenté un affichage de type multiplexe mais suivant le type de cristal liquide utilisé dans l'écran conforme à l'invention, il peut être bien entendu plus avantageux, comme on l'a vu précédemment, d'utiliser un affichage de type non muLtiplexé comme par exemple celui représenté figure 4. La cellule représentée figure 4 diffère de celle de la figure 3a par la nature des matériaux d'affichage dichroTques et par le type d'affichage utilisé. Dans cette cellule, les matériaux d'affichage sont constitués par des polymères comprenant des bulles contenant un cristaL liquide mélangé à un colorant. Du fait de La structure solide des polymères, cette cellule ne nécessite ni murs pour séparer Les matériaux d'affichage deux à deux, ni joints d'étanchéité, comme dans Le cas des figures 3a et 3b.
Ainsi, entre Les parois 31 et 33 sont intercalés un matériau d'affichage A' et un matériau d'affichage B* ayant chacun une forme de peigne complémentaire ; et entre les parois 33 et 35 sont intercalés un matériau d'affichage B' et un matériau d'affichage C ayant chacun une forme de peigne complémentaire. On a référencé 45A' Les régions ou dents du peigne correspondant au matériau d'affichage A' intercalé entre les faces en regard des parois 31 et 33, 45B' Les régions ou dents du peigne correspondant au matériau d'affichage B' intercalé entre Les faces en regard des parois 31 et 33, 47B' Les régions ou dents du peigne correspondant au matériau d'affichage B' intercalé entre les faces en regard des parois 33 et 35, et 47C les régions ou dents du peigne correspondant au matériau d'affichage C intercalé entre les faces en regard des parois 33 et 35. Chaque région 45B' est superposée à une partie d'une région 47C, et chaque région 45A' est superposée à l'autre partie d'une région 47C et à une région 47B' ; la Largeur des régions 45A' et 47C est par exemple égale à deux fois la largeur des régions 45B' et 47B'. Les colorants des matériaux d'affichage A', B' et C sont par exemple du même type que ceux des matériaux d'affichage A, B et C décrits précédemment en référence aux figures 3a, 3b et 3c.
Par ailleurs, sur cette figure 4, on a représenté un exemple d'affichage de type non multiplexe ; cet affichage utilise des électrodes continues et des électrodes points.
Ainsi, par exemple sur les faces en regard des parois
33 et 31 sont disposées respectivement une électrode continue 33c et des électrodes points 31c, et sur les faces en regard des parois 35 et 33 sont disposées respectivement des éLectrodes points 35c et une électrode continue 33e.
Les électrodes points 31c sont disposées de façon à ce que chaque région 45B' soit en regard d'une colonne d'électrodes points 31c et que chaque région 45A' soit en regard de deux colonnes d'électrodes points 31c ; les électrodes points 35c sont disposées de façon à ce que chaque région 47B' soit en regard d'une colonne d'électrodes points 35c et que chaque région 47C soit en regard de deux colonnes d'électrodes points 35c.
Chaque électrode point 31c, 35c est reliée de façon connue à un conducteur ligne et à un conducteur colonne (non représentés) par l'intermédiaire d'un transistor (non représenté) tel qu'un transitor en couche mince, de façon à ce que par exemple Lorsque le signal électrique véhiculé par le conducteur colonne correspondant entraîne l'état passant du transistor, le signal électrique véhiculé par le conducteur ligne est transmis à l'électrode point. Par ailleurs, les électrodes continues sont à un potentiel de référence.
Chaque électrode point et la partie de l'électrode continue en regard de l'électrode point constituent les armatures d'un condensateur et le matériau d'affichage intercalé entre ces armatures forme le diélectrique de ce condensateur. Ainsi, de même que précédemment, entre les parois 31 et 33 de cellule est définie une première famille de condensateurs et entre les parois
33 et 35 est définie une deuxième famille de condensateurs, chaque région 45B' et 47B' étant associée à une seule colonne de condensateurs respectivement de la première et de la deuxième familles et chaque région 45A' et 47C étant associée à une première et à une deuxième colonnes de condensateurs respectivement de la première et de la deuxième familles. Ainsi par exemple, comme précédemment, la première colonne de condensateurs associée à chaque région 45A' est superposée à la colonne de condensateurs associée à une région 47B', La deuxième colonne de condensateurs associée à chaque région 45A' 3εt superposée à la première colonne de condensateurs associée à une région 47C* et la colonne de condensateurs associée à chaque région 45B' est superposée à la deuxième colonne de condensateurs associée à une région 47C'. De même que précédemment, un point image élémentaire de La celluLe est constitué par la superposition d'un condensateur de la première famille avec un condensateur de La deuxième famille dont les matériaux d'affichage sont différents et un point image de la cellule correspond à trois points image élémentaires adjacents, chacun de ces points image élémentaires correspondant à une superposition différente de deux matériaux d'affichage par exemple A'-B', A'-C* et B'-C.
Bien entendu, on peut également utiliser avec l'écran conforme à l'invention, d'autres modes d'affichage de type non multiplexe, tels que celui décrit dans La demande de brevet FR-A-2 553 218. Le type d'affichage utilisé (multiplexe ou non multiplexe) dépend de la nature du cristal liquide utilisé (nématique ou ferroélectrique) et de son arrrangement moléculaire dans la cellule. Aussi, on peut utiliser indifféremment avec l'écran conforme à l'invention, un affichage de type multiplexe ou non multiplexe aussi bien avec des matériaux d'affichage du type de ceux décrits figures 3a à 3c qu'avec des matériaux d'affichage du type de ceux décrits figure 4.
Dans les écrans conformes à l'invention, pour éviter les effet≈ de parallaxe, la paroi 33 est plus mince que les parois 31 et 35. A titre d'exemple. Les parois 31 et 35 ont une épaisseur de L'ordre de 1 mm, la paroi 33 a une épaisseur inférieure ou égale à 100«m et chaque matériau d'affichage a une épaisseur de l'ordre de 1 à 20 «.m.
La figure 5 représente schématiquement en vue éclatée une partie d'une cellule d'affichage conforme à l'invention dont les matériaux d'affichage dichroTques comprennent un cristal Liquide de type ferroélectrique.
Pour plus de simplicité, on a représenté des molécules de cristal liquide ferroélectrique et de colorant que pour un seul point image élémentaire correspondant comme on l'a vu précédemment à la superposition de deux condensateurs dont les diélectriques sont constitués respectivement par deux matériaux d'affichage distincts par exemple A et B ; les armatures de ces condensateurs sont constituées par exemple respectivement par les parties en regard d'une électrode ligne 31a et d'une électrode colonne 33a et par Les parties en regard d'une électrode colonne 33b et d'une électrode ligne 35a.
Par ailleurs, cette cellule est associée à un polariseur 51 disposé par exemple au-dessus de la paroi 31 et dont la direction est référencée par une flèche 53.
Les molécules de cristaL Liquide ferroélectrique 55, 56 et de colorant 57, 58 des matériaux A et B sont comme on l'a vu précédemment en configuration planaire.
Lorsqu'on établit entre deux électrodes, par exemple 33a et 31a, un champ électrique tel que l'axe des molécules de cristal liquide et de colorant 55, 57 s'oriente entre ces éLectrodes parallèlement à la direction du polariseur ; le matériau d'affichage correspondant est alors dans un état absorbant. En revanche, lorsqu'on établit entre deux éLectrodes, par exemple 33b et 35a, un champ électrique de polarité inverse,
L'axe des molécules de cristal liquide et de colorant 56 et 58 s'oriente entre ces éLectrodes perpendiculairement à la direction du polariseur 51 ; le matériau d'affichage correspondant est alors dans un état passant.
Entre Les deux états passant et absorbant, les molécules de cristal liquide et de colorant font donc un angLe 26 de l'ordre de 90°.
On peut bien entendu réaliser des écrans conformes à l'invention comprenant des cristaux liquides ferroélectriques avec d'autres modes d'affichage multiplexes que celui représenté fiçure 5 ou des modes d'affichage non multiplexes. Par ailleurs, ces cristaux liquides ferroélectriques peuvent, comme décrit dans la figure 4, être dans un polymère.
La description ci-dessus est donnée à titre non Limitatif, de nombreuses variantes peuvent être réalisées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par ailleurs, les écrans conformes à l'invention sont compatibles avec toutes les techniques d'orientation et Les techniques de traitement de surface des écrans connus, comme par exemple Les écrans monochromes. Ils peuvent être, en outre, mis en oeuvre pour des grandes surfaces d'affichage.

Claims

REVENDICATIONS 1. Ecran polychrome caractérisé en ce qu'il co orend des régions (40A, 40B, 45A', 45B') alternées d'un premier (A, A') et d'un deuxième (B, B') matériaux d'affichage dichroTques intercalées entre une première et une deuxième parois (31, 33) isolantes et des régions (42B, 42C, 47B', 47C) alternées d'un troisième (B, B') et d'un quatrième (C, C) matériaux d'affichage dichroTques intercalées entre la deuxième et une troisième parois (33, 35) isolantes, chaque région du premier matériau étant
10 superposée à la fois à une région du troisième matériau et à une partie d'une région du quatrième matériau et chaque région du deuxième matériau étant superposée à l'autre partie d'une région du quatrième matériau, un point image de L'écran étant défini par la superposition de trois condensateurs adjacents d'une première
15 famille dont les diélectriques sont constitués pour deux d'entre eux par le premier matériau et pour le troisième par Le deuxième matériau avec trois condensateurs adjacents d'une deuxième famille dont les diélectriques sont constitués pour l'un d'entre eux par le troisième matériau et pour les deux autres par Le
?η quatrième matériau. Les armatures des condensateurs de la première et de la deuxième familles étant constituées respectivement par des électrodes (31a, 33a, 31c, 33c) disposées sur les faces en regard de la première et de la deuxième parois et par des électrodes (33b, 35a, 33e, 35c) disposées sur les
25 faces en regard de la deuxième et la troisième parois.
2. Ecran polychrome selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième et Le troisième matériaux d'affichage sont identiques.
3. Ecran polychrome selon l'une quelconque des
30 revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la répartition de chaque matériau d'affichage entre les parois correspondantes de l'écran présente une forme de peigne, la répartition du premier (A, A') et du deuxième (B, B') matériaux étant complémentaire et la répartition du troisième (B, B') et du quatrième (C, C) matériaux étant complémentaire.
4. Ecran polychrome selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque matériau d'affichage (A', B', C) est constitué par un polymère comprenant des bulles (48) contenant un cristal Liquide mélangé à un colorant.
5. Ecran polychrome selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque matériau d'affichage (A, B, C) est constitué par un cristal liquide mélangé à un colorant, un premier mur étanche (41) situé entre La première et La deuxième parois (31, 33) permet de séparer Le premier et Le deuxième matériaux d'affichage (A, B) et un deuxième mur étanche (43) situé entre la deuxième et la troisième parois (33, 35) permet de séparer le troisième et le quatrième matériaux d'affichage (B, C), un premier et un deuxième joints d'étanchéité (37, 39) étant intercalés respectivement autour de la première et de la deuxième parois et autour de La deuxième et de La troisième parois.
6. Ecran polychrome selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le cristal liquide utilisé est de type nématique.
7. Ecran polychrome selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le cristal liquide utilisé est ferroélectrique.
8. Ecran polychrome selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cristal liquide utilisé est de type smectique C chiral.
9. Ecran polychrome selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comprend un seul poLariseur.
10. Ecran polychrome selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que dans un état absorbant, Le premier matériau (A, A') absorbe les rayonnements correspondant au vert et au rouge et transmet les rayonnements correspondant au bleu, Le deuxième et Le troisième matériaux (B, B') absorbent Les rayonnements correspondant au bleu et au vert et transmettent les rayonnements correspondant au rouge, et le quatrième matériau (C, C1) absorbe les rayonnements correspondant au bleu et au rouge et transmet les rayonnements correspondant au vert.
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