WO2015078596A1 - Dispositif d'affichage d'informations a cristal liquide dichroïque - Google Patents

Dispositif d'affichage d'informations a cristal liquide dichroïque Download PDF

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WO2015078596A1 PCT/EP2014/064727 EP2014064727W WO2015078596A1 WO 2015078596 A1 WO2015078596 A1 WO 2015078596A1 EP 2014064727 W EP2014064727 W EP 2014064727W WO 2015078596 A1 WO2015078596 A1 WO 2015078596A1
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liquid crystal
light guide
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    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side

Definitions

  • the present invention relates to an information display device comprising a dichroic liquid crystal display cell.
  • the liquid crystal molecules are chemically bonded to dichroic crystals.
  • the dichroic crystals When the liquid crystal molecules turn under the effect of the application of an electric field, this changes the orientation of the dichroic crystals.
  • the dichroic crystals In the absence of an electric field, the dichroic crystals are oriented so that they absorb one of the two directions of polarization of the light, and transmit the other orthogonal component of the light. In the presence of an electric field, the dichroic crystals follow the liquid crystal molecules and orient themselves in such a way that they no longer have a dichroic effect, so that the two directions of polarization of the light are transmitted similar.
  • a dichroic liquid crystal display cell makes it possible to produce information display devices requiring only a single polarizing film.
  • FIGS. 1A to 1C, and 2A to 2C appended to the present application. patent Two exemplary embodiments of a prior art information display device comprising a dichroic liquid crystal display cell are illustrated in FIGS. 1A to 1C, and 2A to 2C appended to the present application. patent.
  • the two orthogonal directions of polarization of the light are conventionally represented for one by a horizontal line with double arrow designated by the letter A included in the plane of the figure, and for the other by a vertical line with a double arrow designated by the letter B which materializes a direction perpendicular to the horizontal direction of polarization of the light.
  • the polarization direction A and the polarization direction B vertically In the following will be called the polarization direction A and the polarization direction B vertically.
  • Fig. 1A is a sectional view of a first embodiment of an information display device of the prior art.
  • the information display device comprises a dichroic liquid crystal display cell 2 arranged between a polarizer film 4 situated on the observer's side and a transfiective layer 6.
  • the polarizing film 4 polarizes the ambient light in the horizontal direction of polarization A in the plane of the figure.
  • a light guide 8 into which the light produced by a light source 10 is injected is placed under the transfiective layer 6 and is provided on a rear face with a reflective film 12. It is specified that a transfiective layer is at the same time transmissive to the light that emerges up the light guide 8, and reflective by capturing the ambient light in front of the display device 1.
  • the dichroic display cell 2 is in a daytime condition, in the absence of an applied electric field.
  • the natural light 14, unpolarized is polarized horizontally by the polarizing film 4, then is absorbed by the dichroic display cell 2. No information is therefore displayed.
  • the dichroic display cell 2 is in a diurnal state and in the switched state, that is to say an electric field is applied.
  • the natural light 14, unpolarized is polarized horizontally by the polarizing film 4, then passes through the dichroic display cell 2 without being modified, before being reflected by the layer transfiective 6 which does not change its direction of polarization either.
  • the horizontal direction of polarization of the light crosses again without modification the dichroic display cell 2 and the polarizing film 4 and can be perceived by an observer 16.
  • the switched state of the display cell dichroic 2 it is therefore possible to display perceptible day information.
  • the reflective property of the transfiective layer 6 is used to return the ambient light to the observer 16, whereas in the night condition the transmissive property is used as detailed below. of the transfiective layer 6 to allow the light from the light guide 8 to pass.
  • the light extracted from the light guide 8 is unpolarized. After having passed through the transfiective layer 6, the light passes through the dichroic display cell 2 without modification, then is polarized horizontally when it passes through the polarizing film 4 and can be perceived by the observer 16. As for the light which is removed from the light guide 8 from the bottom thereof, it is reflected by the reflecting film 12 and returned to the dichroic display cell 2 it passes through without modification. It then passes through the polarizing film 4 while being polarized horizontally and can be perceived by the observer 16.
  • the first exemplary embodiment of a dichroic information display device described in connection with FIGS. 1A to 1C comprises, in addition to the dichroic display cell 2, a polarizing film 4, a transfiective layer 6, a light guide 8 and a reflecting film 1 2.
  • FIGS. 1A to 1C A second embodiment of a display device Prior art information including a dichroic liquid crystal display cell is illustrated in Figs. 2A-2C. Designated as a whole by the general reference numeral 18, this information display device differs from that discussed above in that the transflective and polarization functions of natural light are combined in the same film. More precisely, the information display device 1 8 comprises the dichroic display cell 2 in which a polarizing and transfiective film 20 is arranged successively, the light guide 8 and the reflecting film 1 2.
  • the dichroic display cell 2 is in a daytime condition, in the absence of an applied electric field.
  • natural light 14 unpolarized, is vertically polarized by the dichroic display cell 2 and is then absorbed by the polarizing and transfective film which polarizes the ambient light in the horizontal direction.
  • polarization A in the plane of the figure. No information is displayed.
  • the dichroic display cell 2 is in the daytime condition and in the switched state, ie an electric field is applied.
  • natural light 14 unpolarized, passes unmodified through the dichroic display cell 2, then its vertical component is absorbed by the polarizing and transfiective film while its component horizontal is reflected and passes again without modification the dichroic display cell 2 to be perceived by the observer 16.
  • the switched state of the dichroic display cell 2 it is therefore possible to display perceptible information of day using the polarizing and reflective properties of film 20.
  • the information display device 1 in the night condition, in the case where an electric field is applied to the dichroic display cell 2.
  • the reflective property of the polarizing and transflective film is used to return ambient light to the observer 16, while in the night condition the property of the observer is used as detailed below.
  • the light extracted from the light guide 8 is unpolarized. As it passes through the polarizing and transflective film 20, it is polarized horizontally, then passes through the dichroic display cell 2 without modification and can be perceived by the observer 16. As for the light which is extracted from the guide of light 8 from below, it is reflected by the reflective film 12 and is returned to the polarizing and transflective film where it is horizontally polarized. It then passes through the dichroic display cell 2 without modification and can be perceived by the observer 1 6.
  • FIGS. 2A to 2C has, with respect to the embodiment illustrated in FIGS. 1A to 1C, the advantage that the transflective and polarization functions of the natural light are united in a single film 20, of so that the thickness of the resulting information display device 18 is reduced.
  • the present invention relates to an information display device comprising a transmissive type dichroic liquid crystal display cell arranged between a polarizer film placed on the side of an observer and a light guide into which is injected. the light produced by a light source, a reflective film being arranged under the light guide. Thanks to these characteristics, the present invention provides a dichroic-type information display device in which a transflective layer is dispensed with, thereby reducing the thickness and the cost price of such a device. information display device. It has been found that in day mode as well as in night mode, it is possible to use the reflective film disposed at the rear of the light guide to capture the ambient light or to reflect the light coming out of the light guide. .
  • the present invention relates to an information display device comprising a reflective type dichroic liquid crystal display cell arranged between a light guide placed on the side of an observer and into which the light is injected. light produced by a light source, and a reflective film arranged under the dichroic liquid crystal display cell, a polarizing film being arranged above the light guide.
  • the present invention relates to an information display device comprising a transmissive type dichroic liquid crystal display cell arranged on the side of an observer, a light guide in which the light is injected. produced by a light source and a reflective polarizing film being successively arranged under the light guide.
  • the present invention provides a dichroic-type information display device in which the functions of polarization and reflection of natural light are combined in the same film, so that the economy is saved.
  • a polarizer film which further reduces the thickness and cost of such an information display device.
  • the present invention relates to an information display device comprising a reflective type dichroic liquid crystal display cell arranged between a light guide into which the light produced by a light source is injected and a reflective polarizer film.
  • FIG. 1A is a sectional view of a first embodiment of an information display device of the prior art in which the dichroic liquid crystal display cell is arranged between a polarizing film and a transflective layer, the dichroic display cell being in a diurnal condition, without an applied electric field;
  • FIG. 1B is a view similar to that of FIG. 1A, the dichroic display cell being in a day-time condition and in the switched state, ie a field electric is applied;
  • FIG. 1C is a view similar to that of FIG. 1A, the dichroic display cell being in a nocturnal state and in the switched state, ie a field electric is applied;
  • FIG. 2A is a sectional view of a second embodiment of an information display device of the prior art, in which the transflective and polarization functions of natural light are combined. in the same film, the dichroic display cell being in day condition, without applied electric field;
  • FIG. 2B is a view similar to that of FIG. 2A, the dichroic display cell being in a diurnal state and in the switched state, ie an electric field is applied;
  • FIG. 2C is a view similar to that of FIG. 2A, the dichroic display cell being in nocturnal condition and in the switched state, ie an electric field is applied;
  • FIG. 3A is a sectional view of a first embodiment of an information display device according to the invention, in which a transmissive type dichroic liquid crystal display cell is arranged between a polarizing film and a light guide provided on its rear face with a reflective film, the dichroic display cell being in a switched state in the daytime state, that is, an electric field is applied;
  • FIG. 3B is a view similar to that of FIG. 3A, the dichroic display cell being in a nocturnal condition and in the switched state, ie an electric field is applied;
  • FIG. 3C is a sectional view of an alternative embodiment of the first embodiment of the information display device illustrated in FIG. 3A, in which a reflective type dichroic liquid crystal display cell is disposed between a light guide and a reflective film, a polarizing film being arranged above the light guide, the dichroic display cell being in the night condition and in the switched state, i.e. an electric field is applied;
  • FIG. 4A is a sectional view of a second embodiment of an information display device according to the invention, in which a transmissive type dichroic liquid crystal display cell is arranged on the d-side. an observer, a light guide in which the light produced by a light source and a reflective polarizing film are injected successively arranged under the light guide, the dichroic display cell being in a switched state in the diurnal state; that is, an electric field is applied;
  • FIG. 4B is a view similar to that of FIG. 4A, the dichroic display cell being in nocturnal condition and in the switched state, ie an electric field is applied, and
  • FIG. 4C is a sectional view of an alternative embodiment of the second embodiment of the information display device illustrated in FIG. 4A, in which a reflective type dichroic liquid crystal display cell is disposed between a light guide and a polarizer film reflective, the dichroic display cell being in the night condition and in the switched state, i.e. an electric field is applied.
  • the present invention proceeds from the general inventive idea of economizing, in an information display device comprising a dichroic type liquid crystal display cell, of the transflective layer. It has been found that in day mode as well as in night mode, it is possible to use the only reflective film disposed at the rear of the light guide to capture the ambient light or to return the light coming out of the light guide. light. Therefore, it is possible to reduce the thickness of such an information display device, as well as its cost price. According to a second embodiment of the invention, it is even proposed to combine in a single film the functions of polarization and reflection of light, which further reduces the thickness of the display device. information according to the invention.
  • Fig. 3A is a sectional view of a first embodiment of an information display device according to the invention.
  • this information display device comprises a transmissive type dichroic liquid crystal display cell 24 disposed between a polarizing film 26 which polarises the light horizontally and a light guide 28 provided on its rear side with a reflective film 30.
  • the dichroic display cell 24 is in the diurnal state and in the switched state, that is to say an electric field is applied, so that the dichroic display cell 24 is Dichroic display 24 transmits light without modification.
  • the vertical component of the natural light 14, which is not polarized is absorbed by the polarizing film 26, while the horizontal component is transmitted by the polarizing film 26.
  • the horizontally polarized light passes through the display cell dichroic 24 and the light guide 28 without modification, before being reflected by the reflective film 30.
  • the light, horizontally polarized passes successively and without modification the light guide 28, the dichroic display cell 24 and the polarizing film 26 and is perceived by the observer 1 6.
  • the switched state of the dichroic display cell 24 it is therefore possible to display perceptible day information.
  • FIG. 3B is a view similar to that of FIG. 3A, the dichroic display cell 24 being in a nocturnal state and in the switched state, ie an electric field is applied, so that the dichroic display cell 24 transmits the light without modification.
  • the light extracted from the light guide 28 is unpolarized. The light then passes through the dichroic display cell 24 without modification, then its vertical component is absorbed by the polarizing film 26, while its horizontal component is transmitted by the polarizing film 26 and can be perceived by the observer 16.
  • the light that exits the light guide 28 from below is reflected upwardly by the reflective film 30, then passes through the dichroic display cell 24 without modification.
  • the light is polarized horizontally by the polarizing film 26 and is perceptible by the observer 16.
  • the dichroic display cell 24 transmissive type it is therefore possible to display perceptible information at night when light produced by the light source 10 is injected into the light guide 28.
  • FIG. 3C An alternative embodiment of the first embodiment of the information display device according to the invention is illustrated in Figure 3C.
  • this information display device comprises a display cell to a reflective type liquid crystal dichroic 34 disposed between the light guide 28 and the reflective film 30, the polarizing film 26 being arranged above the light guide 28.
  • the dichroic display cell 34 is in a night condition and in the switched state, ie an electric field is applied, so that the dichroic display cell 34 passes light without modification. More specifically, the light guide 28 extracts the unpolarized light directionally downward. This unpolarized light crosses without modification the dichroic display cell 34, then is reflected by the reflective film 30. On return, the light, unpolarized, passes through again the dichroic display cell 34 without modification, then the polarizing film 26 absorbs the vertical component of the light and transmits the horizontal component that is perceived by the observer 1 6. In the switched state of the dichroic display cell 34 of reflective type, it is therefore possible to display perceptible information at night when light produced by the light source 10 is injected into the light guide 28.
  • Fig. 4A is a sectional view of a second embodiment of an information display device according to the invention.
  • this information display device comprises a transmissive type dichroic liquid crystal display unit 38 arranged on the side of an observer 1 6.
  • a light guide 40 in which the light produced by a light source 10 and a reflective polarizing film 42 are injected successively under the dichroic display cell 38.
  • the dichroic display cell 38 is in a switched state in the switched state, that is, an electric field is applied, so that the dichroic display cell 38 passes light without modification.
  • the unpolarized natural light 14 passes through the dichroic liquid crystal display cell 38. and the light guide 40 without modification.
  • the horizontal component of the light is then absorbed by the reflective polarizing film 42, while the horizontal component is reflected by the reflective polarizing film 42.
  • the horizontally polarized light passes successively and without modification to the light guide 40 and the dichroic display cell 38 and is perceived by the observer 1 6. In the switched state of the dichroic display cell 38, it is therefore possible to display perceptible day information.
  • FIG. 4B is a view similar to that of FIG. 4A, the dichroic display cell 38 being in a nocturnal state and in the switched state, ie an electric field is applied, so that the dichroic display cell 38 passes light without modification.
  • the light guide 40 extracts the unpolarized light directionally downward.
  • the vertical component of the light that exits the light guide 40 downward is absorbed by the reflective polarizing film 42, while the horizontal component of the light is reflected by the reflective polarizing film 42 upwardly.
  • the light, horizontally polarized then passes through the light guide 40 and the dichroic display cell 38 without further modification and can be perceived by the observer 16.
  • the switched state of the dichroic display cell 38 of transmissive type it is therefore possible to display perceptible information at night when light produced by the light source 10 is injected into the light guide 40.
  • FIG. 4C An alternative embodiment of the second embodiment of the information display device according to the invention is illustrated in FIG. 4C.
  • this information display device comprises a display cell to a dichroic liquid crystal 46 of reflective type disposed between the light guide 40 and the reflective polarizing film 42.
  • the dichroic display cell 46 is in a night condition and in the switched state, ie an electric field is applied, so that the light is transmitted without modification. More specifically, the light guide 40 extracts the unpolarized light directionally downward. This unpolarized light is polarized horizontally by the reflective polarizing film 42, and is reflected by it upwardly. On return, the light, horizontally polarized, passes successively and without modification the dichroic display cell 46 and the light guide 40 and is perceived by the observer 1 6. In the switched state of the dichroic display cell 46 of the reflective type, it is therefore possible to display perceptible information at night when light produced by the light source 10 is injected into the light guide 40.
  • the present invention is not limited to the embodiments which have just been described and that various modifications and simple variants can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.
  • the present invention can be applied in the same manner to helical nematic or super-nematic dichroic liquid crystal display cells, also known by their acronym TN or STN.
  • the present invention also applies to dichroic liquid crystal display cells of the "vertically aligned" and cholesteric type.
  • the liquid crystal molecules are aligned vertically in the non-switched state of the display cell, so that have no effect on light, while in the switched state the liquid crystal molecules are horizontally aligned and thus absorb one of the components of the light.
  • the axes of the helices of the liquid crystal molecules are randomly oriented in the non-switched state of the display cell, so that the liquid crystal molecules have no effect on the light, while in the In the switched state, the helix axes of the liquid crystal molecules are aligned vertically, so that the liquid crystal molecules absorb all the polarization states of the light.

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Abstract

Dispositif d'affichage d'informations (22) comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque (24) de type transmissif disposée entre un film polariseur (26) placé du côté d'un observateur et un guide de lumière (28) dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière (10), un film réflecteur (30) étant agencé sous le guide de lumière (28).

Description

Dispositif d 'aff ichage d ' i nfo rmations à cristal l iq uide d ich roïqu e
La présente invention concerne un dispositif d'affichage d'informations comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque.
Dans une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque, les molécules de cristal liquide sont liées chimiquement à des cristaux dichroïques. Lorsque les molécules de cristal liquide tournent sous l'effet de l'application d'un champ électrique, cela modifie l'orientation des cristaux dichroïques. En l'absence de champ électrique, les cristaux dichroïques sont orientés de sorte qu'ils absorbent l'une des deux directions de polarisation de la lumière, et transmettent l'autre composante orthogonale de la lumière. En présence d'un champ électrique, les cristaux dichroïques suivent les molécules de cristal liquide et s'orientent de telle manière qu'ils ne présentent plus d'effet dichroïque, de sorte que les deux directions de polarisation de la lumière sont transmises de manière semblable. Une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque permet de réaliser des dispositifs d'affichage d'informations ne nécessitant qu'un seul film polariseur.
Deux exemples de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations de l'art antérieur comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque sont illustrés sur les figures 1 A à 1 C, et 2A à 2C annexées à la présente demande de brevet. Dans ce qui suit, les deux directions orthogonales de polarisation de la lumière sont classiquement représentées pour l'une par un trait horizontal à double flèche désigné par la lettre A compris dans le plan de la figure, et pour l'autre par un trait vertical à double flèche désigné par la lettre B qui matérialise une direction perpendiculaire à la direction horizontale de polarisation de la lumière. Dans ce qui suit, on appellera horizontale la direction de polarisation A, et verticale la direction de polarisation B.
La figure 1 A est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations de l'art antérieur. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 1 , le dispositif d'affichage d'informations comprend une cellule d'affichage 2 à cristal liquide dichroïque disposée entre un film polariseur 4 situé du côté d'un observateur et une couche transfiective 6. On suppose que le film polariseur 4 polarise la lumière ambiante selon la direction horizontale de polarisation A comprise dans le plan de la figure. Un guide de lumière 8 dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière 10 est disposé sous la couche transfiective 6 et est muni sur une face arrière d'un film réfléchissant 12. On précise qu'une couche transfiective est à la fois transmissive par rapport à la lumière qui émerge vers le haut du guide de lumière 8, et réflective en captant la lumière ambiante située devant le dispositif d'affichage 1 .
A la figure 1 A, la cellule d'affichage dichroïque 2 se trouve en condition diurne, en l'absence de champ électrique appliqué. Comme on le voit à l'examen de cette figure, la lumière naturelle 14, non polarisée, est polarisée horizontalement par le film polariseur 4, puis est absorbée par la cellule d'affichage dichroïque 2. Aucune information n'est donc affichée.
A la figure 1 B, la cellule d'affichage dichroïque 2 se trouve en condition diurne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué. Comme on le voit à l'examen de cette figure, la lumière naturelle 14, non polarisée, est polarisée horizontalement par le film polariseur 4, puis traverse la cellule d'affichage dichroïque 2 sans être modifiée, avant d'être réfléchie par la couche transfiective 6 qui ne modifie pas non plus sa direction de polarisation. Au retour, la direction horizontale de polarisation de la lumière traverse à nouveau sans modification la cellule d'affichage dichroïque 2 ainsi que le film polariseur 4 et peut être perçue par un observateur 16. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 2, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de jour.
On s'intéresse maintenant, en liaison avec la figure 1 C, à l'utilisation du dispositif d'affichage d'informations 1 en conditions nocturnes, dans le cas où un champ électrique est appliqué à la cellule d'affichage dichroïque 2.
On comprendra qu'en condition diurne, on utilise la propriété réflective de la couche transfiective 6 pour renvoyer la lumière ambiante en direction de l'observateur 16, tandis qu'en condition nocturne, on utilise, comme détaillé ci-dessous, la propriété transmissive de la couche transfiective 6 pour permettre à la lumière provenant du guide de lumière 8 de passer.
A la figure 1 C, la lumière extraite du guide de lumière 8 est non polarisée. Après être passée à travers la couche transfiective 6, la lumière traverse la cellule d'affichage dichroïque 2 sans modification, puis est polarisée horizontalement lorsqu'elle traverse le film polariseur 4 et peut être perçue par l'observateur 16. Quant à la lumière qui s'extrait du guide de lumière 8 par le bas de celui-ci, elle est réfléchie par le film réfléchissant 12 et renvoyée en direction de la cellule d'affichage dichroïque 2 qu'elle traverse sans modification. Elle traverse ensuite le film polariseur 4 en étant polarisée horizontalement et peut être perçue par l'observateur 16.
On voit donc, au vu de ce qui précède, que le premier exemple de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations dichroïque décrit en liaison avec les figures 1 A à 1 C comprend, outre la cellule d'affichage dichroïque 2, un film polariseur 4, une couche transfiective 6, un guide de lumière 8 et un film réfléchissant 1 2.
Dans ce qui suit, les éléments identiques à ceux décrits en liaison avec les figures 1 A à 1 C seront désignés par les mêmes références numériques. Un second mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations de l'art antérieur comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque est illustré sur les figures 2A à 2C. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 18, ce dispositif d'affichage d'informations se distingue de celui discuté ci-dessus en ce que les fonctions transflective et de polarisation de la lumière naturelle sont réunies dans un même film. Plus précisément, le dispositif d'affichage d'informations 1 8 comprend la cellule d'affichage dichroïque 2 sous laquelle sont disposés successivement un film 20 polarisant et transfiectif, le guide de lumière 8 et le film réfléchissant 1 2.
A la figure 2A, la cellule d'affichage dichroïque 2 se trouve en condition diurne, en l'absence de champ électrique appliqué. Comme on le voit à l'examen de cette figure, la lumière naturelle 14, non polarisée, est polarisée verticalement par la cellule d'affichage dichroïque 2 puis est absorbée par le film 20 polarisant et transfiectif qui polarise la lumière ambiante selon la direction horizontale de polarisation A comprise dans le plan de la figure. Aucune information n'est donc affichée.
A la figure 2B, la cellule d'affichage dichroïque 2 se trouve en condition diurne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué. Comme on le voit à l'examen de cette figure, la lumière naturelle 14, non polarisée, passe sans modification à travers la cellule d'affichage dichroïque 2, puis sa composante verticale est absorbée par le film 20 polarisant et transfiectif tandis que sa composante horizontale est réfléchie et traverse à nouveau sans modification la cellule d'affichage dichroïque 2 pour être perçue par l'observateur 16. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 2, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de jour en utilisant les propriétés polarisante et réflective du film 20.
On s'intéresse maintenant, en liaison avec la figure 2C, à l'utilisation du dispositif d'affichage d'informations 1 en condition nocturne, dans le cas où un champ électrique est appliqué à la cellule d'affichage dichroïque 2. On comprendra qu'en condition diurne, on utilise la propriété réflective du film 20 polarisant et transflectif pour renvoyer la lumière ambiante en direction de l'observateur 16, tandis qu'en condition nocturne, on utilise, comme détaillé ci-dessous, la propriété transmissive du film 20 polarisant et transflectif pour permettre à la lumière provenant du guide de lumière 8 de passer.
A la figure 2C, la lumière extraite du guide de lumière 8 est non polarisée. Lors de son passage à travers le film 20 polarisant et transflectif, elle est polarisée horizontalement, puis traverse la cellule d'affichage dichroïque 2 sans modification et peut être perçue par l'observateur 16. Quant à la lumière qui s'extrait du guide de lumière 8 par le bas de celui-ci, elle est réfléchie par le film réfléchissant 12 et est renvoyée en direction du film 20 polarisant et transflectif où elle est polarisée horizontalement. Elle traverse ensuite la cellule d'affichage dichroïque 2 sans modification et peut être perçue par l'observateur 1 6.
Le mode de réalisation illustré aux figures 2A à 2C a, par rapport au mode de réalisation illustré aux figures 1 A à 1 C, l'avantage que les fonctions transflective et de polarisation de la lumière naturelle sont réunies dans un unique film 20, de sorte que l'épaisseur du dispositif d'affichage d'informations 18 résultant est réduite.
La présente invention a pour but de procurer un dispositif d'affichage d'informations comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque dont l'épaisseur est encore réduite davantage par rapport aux solutions connues de l'art antérieur.
A cet effet, la présente invention concerne un dispositif d'affichage d'informations comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type transmissif disposée entre un film polariseur placé du côté d'un observateur et un guide de lumière dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière, un film réflecteur étant agencé sous le guide de lumière. Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure un dispositif d'affichage d'informations de type dichroïque dans lequel on fait l'économie d'une couche transflective, ce qui permet de réduire l'épaisseur et le prix de revient d'un tel dispositif d'affichage d'informations. On s'est en effet aperçu qu'en mode jour tout comme en mode nuit, on peut se servir du film réflecteur disposé à l'arrière du guide de lumière pour capter la lumière ambiante ou bien renvoyer la lumière qui sort du guide de lumière.
Selon une variante de réalisation, la présente invention concerne un dispositif d'affichage d'informations comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type réflectif disposée entre un guide de lumière placé du côté d'un observateur et dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière, et un film réflecteur agencé sous la cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque, un film polariseur étant agencé au-dessus du guide de lumière.
Selon un second mode de réalisation, la présente invention concerne un dispositif d'affichage d'informations comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type transmissif disposée du côté d'un observateur, un guide de lumière dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière et un film polariseur réfléchissant étant successivement disposés sous le guide de lumière.
Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure un dispositif d'affichage d'informations de type dichroïque dans lequel les fonctions de polarisation et de réflexion de la lumière naturelle sont réunies dans un même film, de sorte que l'on fait l'économie d'un film polariseur, ce qui permet de réduire encore davantage l'épaisseur et le prix de revient d'un tel dispositif d'affichage d'informations.
Selon une variante de réalisation, la présente invention concerne un dispositif d'affichage d'informations comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type réflectif disposée entre un guide de lumière dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière et un film polariseur réfléchissant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations selon l'invention comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif seulement en liaison avec le dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 A, déjà citée, est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations de l'art antérieur dans lequel la cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque est disposée entre un film polariseur et une couche transflective, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition diurne, sans champ électrique appliqué ;
- la figure 1 B, déjà citée, est une vue analogue à celle de la figure 1 A, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition diurne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 1 C, déjà citée, est une vue analogue à celle de la figure 1 A, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 2A, déjà citée, est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations de l'art antérieur, dans lequel les fonctions transflective et de polarisation de la lumière naturelle sont réunies dans un même film, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition diurne, sans champ électrique appliqué ;
- la figure 2B, déjà citée, est une vue analogue à celle de la figure 2A, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition diurne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 2C, déjà citée, est une vue analogue à celle de la figure 2A, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 3A est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations selon l'invention, dans lequel une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type transmissif est disposée entre un film polariseur et un guide de lumière muni sur sa face arrière d'un film réflecteur, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition diurne à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 3B est une vue analogue à celle de la figure 3A, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 3C est une vue en coupe d'une variante d'exécution du premier mode de réalisation du dispositif d'affichage d'informations illustré à la figure 3A, dans lequel une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type réflectif est disposée entre un guide de lumière et un film réflecteur, un film polariseur étant agencé au-dessus du guide de lumière, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 4A est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations selon l'invention, dans lequel une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type transmissif est disposée du côté d'un observateur, un guide de lumière dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière et un film polariseur réfléchissant étant successivement disposés sous le guide de lumière, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition diurne à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué ;
- la figure 4B est une vue analogue à celle de la figure 4A, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué, et
- la figure 4C est une vue en coupe d'une variante d'exécution du second mode de réalisation du dispositif d'affichage d'informations illustré à la figure 4A, dans lequel une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque de type réflectif est disposée entre un guide de lumière et un film polariseur réfléchissant, la cellule d'affichage dichroïque se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué.
La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à faire l'économie, dans un dispositif d'affichage d'informations comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide de type dichroïque, de la couche transflective. On s'est en effet aperçu qu'en mode jour tout comme en mode nuit, on peut se servir du seul film réflecteur disposé à l'arrière du guide de lumière pour capter la lumière ambiante ou bien renvoyer la lumière qui sort du guide de lumière. Par conséquent, il est possible de réduire l'épaisseur d'un tel dispositif d'affichage d'informations, de même que son prix de revient. Selon un second mode de réalisation de l'invention, il est même proposé de regrouper dans un seul et unique film les fonctions de polarisation et de réflexion de la lumière, ce qui permet de réduire encore davantage l'épaisseur du dispositif d'affichage d'informations selon l'invention.
La figure 3A est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations selon l'invention. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 22, ce dispositif d'affichage d'informations comprend une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque 24 de type transmissif disposée entre un film polariseur 26 qui polarise la lumière horizontalement et un guide de lumière 28 muni sur sa face arrière d'un film réflecteur 30.
Dans l'exemple représenté à la figure 3A, la cellule d'affichage dichroïque 24 se trouve en condition diurne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué, de sorte que la cellule d'affichage dichroïque 24 transmet la lumière sans modification. Comme on le voit à l'examen de cette figure, la composante verticale de la lumière naturelle 14, non polarisée, est absorbée par le film polariseur 26, tandis que la composante horizontale est transmise par le film polariseur 26. Par la suite, la lumière polarisée horizontalement traverse la cellule d'affichage dichroïque 24 et le guide de lumière 28 sans modification, avant d'être réfléchie par le film réflecteur 30. Au retour, la lumière, polarisée horizontalement, traverse successivement et sans modification le guide de lumière 28, la cellule d'affichage dichroïque 24 et le film polariseur 26 et est perçue par l'observateur 1 6. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 24, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de jour.
La figure 3B est une vue analogue à celle de la figure 3A, la cellule d'affichage dichroïque 24 se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué, de sorte que la cellule d'affichage dichroïque 24 transmet la lumière sans modification. Comme on le voit à l'examen de cette figure, la lumière extraite du guide de lumière 28 est non polarisée. La lumière traverse ensuite la cellule d'affichage dichroïque 24 sans modification, puis sa composante verticale est absorbée par le film polariseur 26, tandis que sa composante horizontale est transmise par le film polariseur 26 et peut être perçue par l'observateur 16. De même, la lumière qui s'extrait du guide de lumière 28 par le bas est réfléchie vers le haut par le film réflecteur 30, puis traverse la cellule d'affichage dichroïque 24 sans modification. Par la suite, la lumière est polarisée horizontalement par le film polariseur 26 et est perceptible par l'observateur 16. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 24 de type transmissif, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de nuit lorsque de la lumière produite par la source de lumière 10 est injectée dans le guide de lumière 28.
Dans ce qui suit, les éléments identiques à ceux décrits en liaison avec les figures 3A et 3B seront désignés par les mêmes références numériques.
Une variante d'exécution du premier mode de réalisation du dispositif d'affichage d'informations selon l'invention est illustrée à la figure 3C. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 32, ce dispositif d'affichage d'informations comprend une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque 34 de type réflectif disposée entre le guide de lumière 28 et le film réflecteur 30, le film polariseur 26 étant agencé au- dessus du guide de lumière 28.
Comme on le voit à l'examen de la figure 3C, la cellule d'affichage dichroïque 34 se trouve en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à- dire qu'un champ électrique est appliqué, de sorte que la cellule d'affichage dichroïque 34 laisse passer la lumière sans modification. Plus précisément, le guide de lumière 28 extrait la lumière non polarisée de manière directionnelle vers le bas. Cette lumière non polarisée traverse sans modification la cellule d'affichage dichroïque 34, puis est réfléchie par le film réflecteur 30. Au retour, la lumière, non polarisée, traverse à nouveau la cellule d'affichage dichroïque 34 sans modification, puis le film polariseur 26 absorbe la composante verticale de la lumière et transmet la composante horizontale qui est perçue par l'observateur 1 6. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 34 de type réflectif, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de nuit lorsque de la lumière produite par la source de lumière 10 est injectée dans le guide de lumière 28.
La figure 4A est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un dispositif d'affichage d'informations selon l'invention. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 36, ce dispositif d'affichage d'informations comprend une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque 38 de type transmissif disposée du côté d'un observateur 1 6. Un guide de lumière 40 dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière 1 0 et un film polariseur réfléchissant 42 sont successivement disposés sous la cellule d'affichage dichroïque 38. La cellule d'affichage dichroïque 38 se trouve en condition diurne à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué, de sorte que la cellule d'affichage dichroïque 38 laisse passer la lumière sans modification.
Comme on le voit à l'examen de la figure 4A, la lumière naturelle 14, non polarisée, traverse la cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque 38 et le guide de lumière 40 sans modification. La composante horizontale de la lumière est ensuite absorbée par le film polariseur réfléchissant 42, tandis que la composante horizontale est réfléchie par le film polariseur réfléchissant 42. Au retour, la lumière, polarisée horizontalement, traverse successivement et sans modification le guide de lumière 40 et la cellule d'affichage dichroïque 38 et est perçue par l'observateur 1 6. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 38, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de jour.
La figure 4B est une vue analogue à celle de la figure 4A, la cellule d'affichage dichroïque 38 se trouvant en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à-dire qu'un champ électrique est appliqué, de sorte que la cellule d'affichage dichroïque 38 laisse passer la lumière sans modification. Comme on le voit à l'examen de cette figure, le guide de lumière 40 extrait la lumière non polarisée de manière directionnelle vers le bas. La composante verticale de la lumière qui s'extrait du guide de lumière 40 vers le bas est absorbée par le film polariseur réfléchissant 42, tandis que la composante horizontale de la lumière est réfléchie par le film polariseur réfléchissant 42 vers le haut. La lumière, polarisée horizontalement, traverse ensuite le guide de lumière 40 et la cellule d'affichage dichroïque 38 sans autre modification et peut être perçue par l'observateur 16. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 38 de type transmissif, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de nuit lorsque de la lumière produite par la source de lumière 10 est injectée dans le guide de lumière 40.
Dans ce qui suit, les éléments identiques à ceux décrits en liaison avec les figures 4A et 4B seront désignés par les mêmes références numériques.
Une variante d'exécution du second mode de réalisation du dispositif d'affichage d'informations selon l'invention est illustrée à la figure 4C. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 44, ce dispositif d'affichage d'informations comprend une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque 46 de type réflectif disposée entre le guide de lumière 40 et le film polariseur réfléchissant 42.
Comme on le voit à l'examen de la figure 4C, la cellule d'affichage dichroïque 46 se trouve en condition nocturne et à l'état commuté, c'est-à- dire qu'un champ électrique est appliqué, de sorte que la lumière est transmise sans modification. Plus précisément, le guide de lumière 40 extrait la lumière non polarisée de manière directionnelle vers le bas. Cette lumière non polarisée est polarisée horizontalement par le film polariseur réfléchissant 42, et est réfléchie par celui-ci vers le haut. Au retour, la lumière, polarisée horizontalement, traverse successivement et sans modification la cellule d'affichage dichroïque 46 et le guide de lumière 40 et est perçue par l'observateur 1 6. Dans l'état commuté de la cellule d'affichage dichroïque 46 de type réflectif, il est donc possible d'afficher des informations perceptibles de nuit lorsque de la lumière produite par la source de lumière 10 est injectée dans le guide de lumière 40.
Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées. En particulier, la présente invention peut s'appliquer de manière identique aux cellules d'affichage à cristal liquide dichroïque de type nématique ou super-nématique en hélice, encore connues sous leur acronyme TN ou STN. La présente invention s'applique également aux cellules d'affichage à cristal liquide dichroïque de type « vertically aligned » et cholestérique. On notera cependant que, dans le cas des cellules d'affichage à cristal liquide dichroïque de type « vertically aligned » , les molécules de cristal liquide sont alignées verticalement dans l'état non commuté de la cellule d'affichage, de sorte qu'elles sont sans effet sur la lumière, tandis que dans l'état commuté, les molécules de cristal liquide sont alignées horizontalement et absorbent donc l'une des composantes de la lumière. Par ailleurs, dans le cas des cellules d'affichage à cristal liquide dichroïque de type cholestérique, les axes des hélices des molécules de cristal liquide sont orientés de manière aléatoire dans l'état non commuté de la cellule d'affichage, de sorte que les molécules de cristal liquide sont sans effet sur la lumière, tandis que dans l'état commuté, les axes des hélices des molécules de cristal liquide sont alignés verticalement, de sorte que les molécules de cristal liquide absorbent tous les états de polarisation de la lumière.

Claims

REV E N D I CAT I ON S
1 . Dispositif d'affichage d'informations (22) comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque (24) de type transmissif disposée entre un film polariseur (26) placé du côté d'un observateur et un guide de lumière (28) dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière (1 0), un film réflecteur (30) étant agencé sous le guide de lumière (28).
2. Dispositif d'affichage d'informations (32) comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque (34) de type réflectif disposée entre un guide de lumière (28) placé du côté d'un observateur et dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière (10), et un film réflecteur (30) agencé sous la cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque (34), un film polariseur (26) étant agencé au-dessus du guide de lumière (28).
3. Dispositif d'affichage d'informations (36) comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque (38) de type transmissif disposée du côté d'un observateur, un guide de lumière (40) dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière (10) et un film polariseur réfléchissant (42) étant successivement disposés sous le guide de lumière (40).
4. Dispositif d'affichage d'informations (44) comprenant une cellule d'affichage à cristal liquide dichroïque (46) de type réflectif disposée entre un guide de lumière (40) dans lequel est injectée la lumière produite par une source de lumière (10) et un film polariseur réfléchissant (42).
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US20120188488A1 (en) * 2009-10-09 2012-07-26 Imagelab Co., Ltd. First substrate sheet, liquid crystal panel having first substrate sheet and method for manufacturing same
US20120194763A1 (en) * 2011-02-01 2012-08-02 Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation Reflective and transparent liquid crystal display device

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