FR2549268A1 - Affichage a cristaux liquides - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES. DANS UN AFFICHAGE SELON L'EFFET DE BISTABILITE, LA DISTANCE ENTRE LES PLAQUES SUPPORT 1, 2 EST PLUS FAIBLE QUE 10MM ET LA TORSION TOTALE DU CRISTAL LIQUIDE 5 EST SITUEE ENTRE 180 ET 360, DE PREFERENCE A ENVIRON 270. ON PREVOIT SUR TOUT LA FACE D'OBSERVATION DE L'AFFICHAGE DES ENTRETOISES 4 STATISTIQUEMENT REPARTIES. PAR CES MESURES LA GAMME DU COMPORTEMENT BISTABLE EST RESSERREE DE MANIERE QUE L'AFFICHAGE PUISSE ETRE COMMANDE AVEC DES TENSIONS DE FONCTIONNEMENT EN DEHORS DE CETTE GAMME SELON LE PROCEDE HABITUEL DE MULTIPLEXAGE. ON ATTEINT ALORS UN HAUT DEGRE DE MULTIPLEXAGE AVEC DES TEMPS DE COMMUTATION COURTS ET UN CONTRASTE EXCELLENT. LA GAMME D'ANGLES D'OBSERVATION EST TRES GRANDE ET NE DEPEND PAS DE LA DIRECTION DE L'ECLAIREMENT. APPLICATION A TOUS LES SYSTEMES D'AFFICHAGE EN GENERAL.
Description
L'invention concerne un affichage à cristaux liquides comprenant deux
plaques support à faces planes parallèles qui forment une cellule avec une bordure, un cristal liquide nématique remplissant la cellule ayant une anisotropie diélectrique positive et une addition chirale, des couches d'électrodes sur les côtés internes des plaques porteuses, des couches d'orientation superposées dont au moins une oriente les molécules des cristaux liquides voisines, de telle manière que l'axe optique local du cristal liquide forme sur cette couche d'orientation un angle d'incidence supérieur à 5 par rapport au plan des plaques, au moins un polariseur dans une disposition telle que la lumière passe au moins deux fois un polariseur entre l'entrée et la sortie Un tel affichage 15 est connu par exemple de par J Appl Phys, année 53,
volume 12 (décembre 1982), pages 8599 à 8606.
L'affichage à cristaux liquides décrit dans ce document fonctionne selon l'effet de bistabilité et est constitué par une cellule ayant deux plaques en verre à faces planes parallèles qui sont espacées au moyen d'entretoises dans la bordure de la cellule et ne sont collées seulement que sur deux côtés La distance entre les plaques en verre est d'environ 15 nm On indique expressément que des particules de poussière dans la cellule et des perturbations sur les surfaces des plaques en verre sont défavorables pour un tel affichage Ces phénomènes accélèrent la disparition de ce qui est affiché, ce qui est inévitable avec les méthodes de commande indiquées Par conséquent,l'affichage doit être renouvelé constamment. 30 La cellule d'affichage se trouve entre deux polariseurs croisés Sur les côtés internes des plaques en verre on prévoit des couches d'électrodes et,au-dessus,des couches d'orientation Ces dernières sont produites par une vaporisation oblique de Si O sous un angle de 5 par rapport 35 au plan des plaques De ce fait,les molécules voisines de cristal liquide sont orientées avec un angle d'incidence de 55 par rapport à la normale des plaques Les sens
d'orientation se trouvant dans le plan des plaques, des couches d'orientation, se trouvent soit parallèles soit perpendiculaires au sens d'oscillation des polariseurs.
On remplit la cellule d'un cristal liquide se présentant comme un mélange E 7 cyano-biphény J avec l'addition chirale de nonanoatede cholestéryle La rotation interne en spirale du cristal liquide est de 360 , le rapport entre l'épaisseur de couche et la hauteur de pas est de 0,983 Pour ce rapport on considère comme appropriée une plage de 0,95 10 à 1,10 En dessous de 0,95 les temps de commutation sont très longs,de sorte que cette plage est à exclure pour un tel affichage En outre,on s'efforce expressément d'atteindre un comportement bistable sans perturbation de l'affichage pour lequel l'épaisseur de couche et la hauteur de pas doivent être à peu près égales L'affichage fonctionne soit d'après le schéma de commande 3:1,soit d'après le
schéma de commande 2:1, dans lesquels on écrit par lignes.
Comme l'affichage doit être renouvelé constamment, on ne peut écrire que quelques lignes Ceci signifie que le degré de multiplexage est faible et qu'on ne peut réaliser un affichage important par matrice par points selon l'article
mentionné ci-dessus.
La présente invention permet de résoudre le problème consistant à produire un affichage à cristaux liqui25 des selon l'effet de bistabilité qui permette un affichage constant sans renouvellement, qui soit commandable selon le procédé habituel de multiplexage avec un degré élevé de multiplexage et qui présente avec un contraste
important une grande plage d'angles d'observation.
La présente invention se base sur le fait de savoir que dans un affichage selon l'effet de bistabilité, la gamme de tensions dans laquelle a lieu le comportement bistable de l'affichage est resserrée de telle manière, par une réduction de la torsion totale à l'intérieur de la 35 cellule d'affichage et en même temps une réduction du rapport entre l'épaisseur de couche et la hauteur de pas du cristal liquide,qu'on obtient un degré élevé de multiplexage avec des tensions de commande d'après le procédé habituel de multiplexage en dehors de cette gamme La torsion totale du cristal liquide doit alors avoir une amplitude à l'intérieur de la cellule d'affi5 chage se trouvant entre 180 et 360 En outre, la distance entre les plaques porteuses doit être plus faible que 10 gm, ce qui en particulier raccourcit de façon importante les
temps de commutation.
Selon la présente invention, on produit donc un 10 affichage à cristaux liquides selon l'effet de bistabilité,qui est approprié spécialement pour des affichages importants à matrice par points,qui présente des tempsde commutation rapides et possède avec un contraste élevé
une très grande gamme d'angles d'observation.
A cet effet,selon la présente invention la distance entre les plaques porteuses est plus faible que 10 Nm, la torsion du cristal liquide dans la cellule est en amplitude plus grande que, ou égale à,180 et plus faible que 360 , le rapport entre l'épaisseur de couche et la hauteur du pas du cristal liquide est en amplitude plus grand que, ou
égal à 0,50 et plus petit que ou égal à 0,95.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention résulteront de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation qui est donné en 25 référence aux dessins sur lesquels:
la figure 1 est une coupe transversale d'un affichage à cristaux liquides selon la présente invention; la figure la représente une portion d'un affichage à cristaux liquides selon la présente invention avec 30 réflecteur interne; la figure 2 montre des courbes avec la torsion totale D du cristal liquide comme paramètre, dans un diagramme avec la tension de fonctionnement U et l'angle de basculement O au milieu de la cellule d'affichage comme 35 variables; la figure 3 montre des courbes de contraste pour une cellule d'affichage réflective avec deux polariseurs; la figure 4 montre une disposition schématique des polariseurs dans un affichage à cristaux liquides selon la figure 1 pour un premier procédé de fonctionnement (mode jaune); la figure 5 est une disposition correspondant à la figure 4 pour un deuxième procédé de fonctionnement (mode bleu); la figure 6 montre le rapport de contraste CR mesuré dans une disposition selon la figure 4 en dépendance de la position du polariseur; la figure 7 montre les -résultats correspondant à la figure 6 pour une disposition selon la figure 5; la figure 8 montre les lignes calculées du rapport constant de contraste en fonction du réglage de polariseur et du produit an x d pour un dispositif ayant un polariseur et un réflecteur; la figure 9 montre les lignes correspondant 20 à la figure 8 pour une-disposition selon la figure 5; et la figure 10 montre les lignes correspondant
à la figure 8 pour une disposition selon la figure 4.
L'affichage à cristaux liquides représenté à la
figure 1 est constitué par deux plaques porteuses 1 et 2 25 en verre qui forment avec une bordure 3 une cellule.
La bordure 3 est constituée comme d'habitude d'une colle
époxy qui contient des entretoises 4 en fibresde verre.
D'autres entretoises 4 sont réparties statistiquement entre les plaques porteuses 1 et 2 sur toute la face d'observa30 tion de l'affichage On remplit la cellule d'un cristal liquide nématique 5 ayant une anisotropie positive diélectrique et aui comporte un additif chiral Les côtés internes de chaque plaque porteuse 1 et 2 présentent des couches d'électrodes 6 et 7 parallèles en forme de bandes en In 203, la direction des bandes sur une plaque porteuse 1 s'étendant perpendiculairement à la direction des bandes sur l'autre plaque porteuse 2 De cette manière, on forme un affichage en points de matrice Cependant,d'autres formes d'électrodes sont possibles,comme par exemple la disposition connue par sept segments On applique des couches d'orientation 8 et 9 sur les couches d'électrodes 6 et 7 et les intervalles entre ces couches d'électrodes Sur le côté externe de la plaque support antérieure 1 on colle un polariseur linéaire 10 constitué par une feuille Sur le côté externe de la plaque support postérieure 2 on colle également un polariseur linéaire 11 lors d'un fonctionnement 10 de transmission Pour le fonctionnement de réflexionon dispose derrière ce polariseur 11 un réflecteur 12 externe métallique à dispersion diffuse (indiqué par des traits interrompus à la figure 1) Un tel réflecteur est
connu par exemple de par le document CH-B-618018 Le 15 polariseur 11 peut cependant être également absent.
Bien que de ce fait on améliore la luminosité,le contraste
est cependant plus faible.
A la figure la on représente le cas o,à la place d'un réflecteur externe 12,on utilise un réflecteur interne 20 13 qui est connu par exemple de par le document EP-B-060380 Comme le montre la figure,ce réflecteur est disposé entre la couche d'électrode 7 et la couche
d'orientation 9 A part le polariseur 11, les mêmes éléments qu'à la figure 1 sont présents.
La figure 2 représente pour un cristal liquide typique la relation théorique entre l'angle de basculement O de l'axe optique local (c'est-àdire le directeur) du cristal liquide au milieu de la cellule et la tension de fonctionnement appliquée U L'angle O est mesuré par rap30 port à la plaque support L'angle de basculement du cristal liquide est de 28 dans les deux cas sur les plaques support (angle d'incidence) Le paramètre, la torsion totale O du cristal liquide à l'intérieur de la cellule d'affichage prend alors les valeurs 210 (courbe I), 240 (courbe II), 270 (courbe III), 300 (courbe IV), 330 (courbe V) et 360 (courbe VI) Pour une épaisseur de couche déterminée d du cristal liquide,la hauteur de pas p est choisie de manière que le rapport d/p soit décrit par la formule suivante: d/p = /360 ( 1) Ceci garantit que la position de torsion de la couche de cristal liquide est stable et n'a pas tournéadditionnellement de + 180 , et qu'aucune perturbation optique n'a lieu dans l'affichage Les valeurs 210 , 240 , 270 , 300 , 330 et 360 correspondent donc à un rapport d/p de 0,58, 0,67, 0,75, 0,91 et 1,0 La hauteur de pas p est alors définie 10 selon l'expression habituelle comme la grandeur caractéristique de la torsion qui est produite dans un cristal liquide nématique par l'adjoncticn de l'additif chiral dans l'état non perturbé, et elle est comptée positivement
pour une rotation vers la droite,mais par contre négative15 ment pour une rotation vers la gauche.
Il est essentiel pour l'invention que le rapport entre l'épaisseur de couche d et la hauteur de pas p du cristal liquide soit en amplitude dans la gamme de 0,50 à 0,95, de préférence entre 0,65 et 0,85 La hauteur de pas p est réglée en mélangeant au cristal liquide nématique
une proportion déterminée en poids d'un additif chiral.
Cette proportion dépend du type du cristal liquide et de l'additif chiral, et de l'épaisseur de couche d En outre, il est important qu'au moins une des couches d'orientation 25 8 ou 9 oriente les molécules voisines de cristal liquide avec un angle d'incidence plus grand que 5 , de préférence environ 10 à 40 Il est à noter à ce propos que l'orientation des couches d'orientation 8 et 9 coïncide avec le sens naturel de rotation du cristal liquide 5 doté de 30 l'additif chiral Par ailleurs,l'épaisseur de couche d doit être plus faible que 10 Nm et la torsion totale à l'intérieur de la cellule d'affichage doit en amplitude se trouver entre 180 et 360 , de préférence entre 240 et 300 On garantit ainsi que la caractéristique de l'affi35 chage,c'est-à-dire la courbe de transmission pour la tension de fonctionnement appliquée, soit suffisamment raide et que la gamme du comportement bistable soit resserrée de telle manière qu'avec des tensions de fonctionnement en dehors de cette gamme,on puisse effectuer une commande selon le procédé habituel de multiplexage (voir par exemple IEEE Trans El Dev, vol ED-21, n 2, février 1974, pages 146-155) On a trouvé qu'à l'in5 térieur de cette gamme, les temps de commutation sont au moins cent fois plus importants qu'en dehors de cette gamme La caractéristique de l'affichage a une évolution ressemblant aux courbes de la figure 2,à part le fait que
la pente négative de la courbe (courbes III à VI) peut être 10 remplacée par une gamme bistable (boucle d'hystérésis).
Un autre point important est que le produit de la biréfringence An et de l'épaisseur de couche d du cristal liquide se trouve dans la gamme de 0,6 à 1,4 Dm,
de préférence entre 0,8 et 1,2 gm.
Le mode de fonctionnement de l'affichage à.
cristaux liquides selon la présente invention en transmission peut désormais s'expliquer comme suit: la lumière polarisée linéairement par le polariseur linéaire 10 traverse la plaque porteuse 1 et rencontre en faisant un 20 angle le cristal liquide orienté sur la couche d'orientation 8 Etant donné la torsion totale et les propriétés de biréfringence du cristal liquide, la lumière originellement polarisée linéairement est polarisée elliptiquement, et différemment en fonction de la tension de fonctionne25 ment appliquée Le sens d'orientation de la couche d'orientation 9 et le sens d'oscillation du polariseur linéaire postérieur 11 forment également un angle déterminé On entend par direction d'orientation la projection de l'axe optique local du cristal liquide au voisinage 30 immédiat de la couche d'orientation sur le plan de la couche d'orientation La direction d'oscillation est la direction dans laquelle le vecteur électrique de champ oscille La lumière sortant du cristal liquidepolarisée elliptiquement,est absorbée dans le polariseur posté35 rieur 11 soit presque complètement,soit à peine, en fonction du fait que l'axe principal de la lumière polarisée elliptiquement est soit perpendiculaire,soit parallèle à la direction d'oscillation du polariseur 11 Par une sélection appropriée des angles mentionnés ci-dessus entre les couches d'orientation 8 et 9 et les polariseurs et 11, on obtient un contraste optimal Ces angles 5 ont une valeur se trouvant entre 20 et 70 , de préférence entre 30 et 60 , le sens de rotation pouvant coincider aussi bien avec le sens des aiguilles d'une montre qu'avec le sens contraire Le sens des aiguilles d'une montre est alors déterminé en référence à la direction d'incidence 10 de la lumière et l'angle,en référence à la direction d'orientation. En fonctionnement de réflexion, le mode d'action
est essentiellement égal à celui pendant la transmission.
En particulier,le contraste optimal est déterminé dans le 15 cas de seulement un polariseur 10 par une sélection appropriée de l'angle entre la direction d'oscillation du polariseur linéaire antérieur 10 et la direction
d'orientation de la première couche d'orientation 8.
Comme les angles indiqués entre les directions 20 d'oscillation des polariseurs 10, 11 et les directions d'orientation des couches d'orientation 8, 9 jouent un rôle essentiel pour obtenir un rapport optimal de contraste
CR, ces angles sont encore une fois expliqués plus en détail pour leur mode de comptage par les dispositifs 25 schématiques des figures 4 et 5.
Les figures 4 et 5 montrent, dans une représentation en perspective du type explosion, la disposition des polariseurs 10 et 11, des couches d'orientation 8 et 9 ainsi que le cristal liquide 5 se trouvant entre les cou30 ches d'orientation et dont la torsion, est montrée par une chaîne de molécules schématisées de cristal liquide sous forme de plaquettes rectangulaires On a laissé de côté les plaques support, la bordure et les réflecteurs
éventuels pour simplifier l'observation.
Les éléments de la cellule sont disposés le long
d'un axe de la cellule qui voit la lumière incidente.
Les sens d'oscillation des polariseurs 10 et 11 ainsi que les directions d'orientation des couches d'orientation 8 et 9 sont indiqués chaque fois par des flèches pleines
qui se trouvent dans des plans correspondants perpendiculairementà l'axe mentionné de la cellule.
On définit par cet axe dirigé ou la direction d'incidence de la lumière un système dextrogyre dans lequel l'angle formé peut être compté positivement dans le sens des aiguilles d'une montre et, dans l'autre cas, négativement Dans les cas des figures 4 et 5, la 10 molécule de cristal liquide indiquée à titre d'exemple forme ainsi une spirale vers la gauche qui présente,vue de la couche d'orientation antérieure 8,une torsion O de
-270 .
Les directions d'oscillation des polariseurs 10 15 et 11 sont tournées, par rapport aux directions d'orientation des couches d'orientation 8 et 9 indiquées en trait interrompu dans les plans de polariseurs, d'un angle X ou y Dans le dispositif selon la figure 4,des angles S et y sont chaque fois positifs Dans le système selon la 20 figure 5, e n'est que positif et y par contre n'est que négatif Les données d'angle suivantes se réfèrent toujours
à la définition donnée aux figures 4 et 5.
La présente invention s'est révélée avantageuse avec une cellule d'affichage réflective ayant une épaisseur de 25 couche d de 7,6 gm et une torsion totale o du cristal liquide de -270 Le rapport d/p est ici de -0,75 La première couche d'orientation 8 est fabriquée par vaporisation oblique de Si O sous un angle de 5 par rapport au plan des plaques,de telle sorte que les molécules voisi30 nes de cristal liquide soient orientées de manière que l'angle d'incidence entre l'axe optique local du cristal liquide à la couche d'orientation et la projection de cet axe optique sur le plan des plaques,c'est-à-dire la direction d'orientation,soit de 280 Le sens d'oscillation du 35 polariseur antérieur 10 et le sens d'orientation de la
couche d'orientation 8 forment un angle d'environ 30 0.
La deuxième couche d'orientation 9 est une couche polymère
frottée et donne un angle d'incidence de 10.
Cependant,une couche d'orientation semblable à la première est également possible Le cristal liquide 5 est constitué par le mélange nématique ZLI1840 de la firme 5 Merck, BRD, et 2,05 % en poids de l'additif chiral nonanoatede cholestéryle Ce cristal liquide présente une anisotropie diélectrique positive de + 12,2 et une biréfringence de 0,15 La gamme de températures s'étend de 258 K à 363 K, la viscosité s'élève à 1,18 10-4 m 2/s -3 à 273 K et 3,1 103 m 2/s à 293 K. Avec cette cellule d'affichage on commande
96 lignes d'après le procédé classique de multiplexage.
Les tensions de fonctionnement sont de 1,90-V pour l'état non commandé (sombre) et 2,10 V pour l'état commandé 15 (clair) L'affichage est complètement achromatique à, l'état clair et il est bleu foncé à l'état sombre Lorsqu'additionnellement on utilise une plaque optique de retardement,comme par exemple une plaque À/4 entre le polariseur linéaire antérieur 10 et la plaque support 20 antérieure 1, la couleur de l'affichage peut être modifiée de façon correspondante Elle possède une gamme d'angles d'observation excellente,indépendamment de la direction de l'illumination Les temps d'enclenchement et de déclenchement de l'affichage sont de 0,4 S à 296 K. 25 Une autre forme de réalisation spécialement préférée de la présente invention est constituée par une cellule d'affichage réflective ayant une plaque support 1 d'une épaisseur de 0,7 mm et une plaque support 2 d'une épaisseur de 0,5 mm L'épaisseur de couche d est de 6,5 jm. 30 Avec cette cellule d'affichage on prévoit un polariseur antérieur 10, un polariseur postérieur 11 et un réflecteur externe 12 Les deux couches d'orientation 8 et 9 sont fabriquées par vaporisation oblique de Si O sous un angle de 5 par rapport au plan des plaques et orientent 35 les molécules voisines de cristal liquide de manière que l'axe optique du cristal liquide forme un angle d'incidence de 28 par rapport au plan des plaques Les couches
d'orientation 8 et 9 sont disposées de manière que la torsion totale ó fasse une rotation lévogyre de -250 .
A titre de cristal liquide 5 on remplit la cellule par le mélange nématique ZLI-1840 avec un additif chiral de 2,56 % en poids de nonanoate de cholestéryle La biréfringence An de ZLI-1840 est de 0,15,de sorte que le produit An.d = 0,975 L'angle 3 entre la direction d'oscillation du polariseur linéaire antérieur 10 et la direction d'orientation de la couche d'orientation associée 8 et 10 l'angle y entre le sens d'oscillation du polariseur linéaire postérieur 11 et la direction d'orientation de
la couche d'orientation associée 9 sont de + 45 .
On indique à la figure 3 les courbes de contraste pour le cas o les deux angles seraient de 45 ou seraient de -45 (courbe A) et pour le cas o l'un des angles
serait de 45 et l'autre de -45 ou vice versa (courbe B).
L'abscisse indique alors la tension appliquée U en volts, l'ordonnée, la luminosité de l'affichage en unités courantes Dans le premier cas (courbe A) on obtient dans la position non choisie un affichage jaune clair, dans la position choisie un affichage noir A ce cas correspond l'arrangement selon la figure 4,dans lequel les deux angles 5 et yont été choisis du même sens positif ou négatif (mode jaune) Dans le deuxième cas (courbe B) on 25 obtient un affichage violet sombre dans la position non
choisie, et un affichage clair dans la position choisie.
A ce cas correspond la disposition selon la figure 5 dans laquelle les angles B et y ont été choisis de sens
contraire (mode bleu) Les mesures ont été effectuées pour 30 une lumière tombant perpendiculairement avec un photomètre de la firme Tektronix, Modell J 6523 Ce photomètre tient compte de la sensibilité spectrale de l'oeil humain.
La rampe est de 30 m V/sec Les rapports de contraste mesurés pour un degré de multiplexage de 100:1 sont les 35 suivants: Courbe A V = 1,580 V Vns = 1,429 V Rapport de contraste: 19,8 ns Courbe B Vs = 1,609 V Rapport de contraste: 11,8 Vns = 1,456 V ns Les tensions V et Vns sont les tensions de s ns commande habituelles choisies et non choisies selon l'article mentionné ci-dessus IEEE Trans El Dev Le rapport 10 Vs/Vns est alors de 1,106 pour un degré de multiplexage
de 100:1.
Lors de l'utilisation de deux polariseurs avec les angles 3 et y relativement aux sens d'orientation selon les figures 4 et 5, on n'a trouvé que des conditions communes qui devraient être remplies pour un rapport optimal de contraste CR Ces conditions peuvent être de ( 2) + y + 90 (figure 4) ou ( 3) e + O (figure 5) Dans les deux cas,la gamme des valeurs d'angles est limitée de manière que 20 </J/ < 70 et 20 < /y/< 70 Si la condition ( 2) est remplie (par exemple y = 45 ), on obtient (courbe A de la figure 3)
dans l'état non choisi l'affichage jaune clair (mode jaune).
Si par contre la condition ( 3) est remplie,on obtient
(courbe B de la figure 3) dans l'état non choisi l'affichage violet foncé (mode bleu).
Que les conditions ( 2) et ( 3) ne soient pas des conditions suffisantes pour obtenir un rapport optimal de contraste résulte des courbes des figures 6 et 7 qui montrent le rapport mesuré de contraste CR en fonction de l'angle dans la condition 2 ou 3 pour une cellule ayant deux polariseurs linéaires dans le fonctionnement de
transmission.
Lors de ces mesures, on a utilisé un mélange de cristal liquide de 95,6 % de ZLI-2392 (Merck), 2,5 % de S 811 (Merck) et 1,9 % de CB 15 (BDH) La torsion était de -270 , l'angle d'incidence de 24 , l'épaisseur de couche 6,3 dm
et la biréfringence An était de 0,15.
Les résultats représentés à la figure 6 sont 5 valables pour le mode jaune ( + y Ad + 90 ), ceux de la figure 7 correspondent au mode bleu ( 3 + Y O ).
On voit que l'angle $,lors du mode jaune,est situé pour un rapport maximal de contraste CR d'environ 22:1 à environ
32 et donc s'écarte nettement de 00.
Dans le mode bleu (figure 7),le rapport maximal
de contraste CR est bien plus faible avec environ 6,5:1.
Même ici,2 est d'environ 38 et est situé donc dans une
gamme d'angles inattendue.
Les valeurs surprenantes liées à un rapport opti15 mal de contraste CR, pour l'angle 3, sont confirmées par des calculs théoriques ultérieurs dont les résultats sont
représentés aux figures 8-10 comme des lignes ayant un rapport constant de contraste en fonction du produit de l'épaisseur de couche d et de la biréfringence An ainsi 20 que de l'angle e.
Pour les calculs,on suppose un rapport de multiplexage de 100:1, une épaisseur de couche de d = 6,2 Nm, un indice de réfraction N O pour le rayon ordinaire de 1,5, des constantes élastiques de cristal liquide de k 33/k 22 = 2,5, k 33/k 11 = 1,5, un rapport entre les constantes diélectriques de (, EL)/c = 2,5, une torsion de = -270 ainsi qu'un rapport entre l'épaisseur de couche
et la hauteur de pas de d/p = -0,75.
La figure 8 montre clairement que dans le cas 30 d'une cellule travaillant en fonctionnement de réflexion avec un polariseur, on n'atteint un rapport maximal de contraste CR d'environ 3,6:1 que lorsque l'angle B est
d'environ 20 et An x d approximativement de 1,13 Nm.
On a supposé dans ce cas par ailleurs un angle d'inci35 dence respectif de 28 .
Dans le mode bleu d'une cellule d'affichage (figure 9) travaillant avec deux polariseurs dans le
fonctionnement de réflexion,on obtient des valeurs correspondantes de X X 45 et An x d _ 0,78 dm.
Dans le mode jaune correspondant (figure 10) on obtient finalement des valeurs de e X 32,5 et In x d X 0,84 gm Dans les deux derniers cas,on a supposé un angle
d'incidence respectif de 20 .
Les conditions optimales de contraste calculées théoriquement de 50 et de 150 sont clairement plus élevées que les conditions mesurées,parce qu'on a pris dans le calcul un fonctionnement de réflexion qui donne un meilleur
rapport de contraste à cause Ie l'utilisation double des polariseurs par rapport au fonctionnement de transmission.
Au total,la présente invention permet d'obtenir un affichage à cristaux liquides rapide,riche en contrastes 15 et très multiplexable ayant une grande gamme d'angles d'observation et qui, en outre,peut être réalisé selon la technologie éprouvée avec les cellules classiques TN
(Twisted Nematic).
Claims (8)
1 Affichage multiplexable à cristaux liquides comprenant deux plaques support ( 1,2) à faces planes parallèles qui forment une cellule avec une bordure ( 3), un cristal liquide ( 5) nématique remplissant la cellule et ayant une anisotropie diélectrique positive et une addition chirale, des couches d'électrodes ( 6,7) sur les côtés internes des plaques porteuses ( 1,2), des couches d'orientation ( 8,9) superposées dont au moins une oriente les molécules des cristaux liquides voisines de telle manière que l'axe optique local du cristal liquide forme sur cette couche d'orientation un angle d'incidence supérieur à 5 par rapport au plan des plaques, au moins un polariseur ( 10) dans une disposition telle que la lumière passe au 15 moins deux fois un polariseur entre l'entrée et la sortie, affichage caractérisé en ce que la distance entre les plaques porteuses ( 1,2) est plus faible que 10 gm, la torsion (<) du cristal liquide ( 5) dans la cellule est en amplitude plus grande que, ou égale à, 180 et plus faible que 360 , le rapport entre l'épaisseur de couche (d) et la hauteur du pas (p) du cristal liquide ( 5) est en amplitude plus grand que,ou égal à, 0,50 et plus petit
que,ou égal à,0,95.
2 Affichage à cristaux liquides selon la reven25 dication 1, caractérisé en ce que le produit de la biréfringence (An) et de l'épaisseur de couche (d) est entre
0,60 gm et 1,40 gim, de préférence entre 0,80 gm et 1,20 gm.
3 Affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, caractérisé en ce que la torsion du cristal 30 liquide ( 5) dans la cellule est en amplitude,entre 240
et 300 , de préférence environ 270 .
4 Affichage à cristaux liquides selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anisotropie diélectrique du cristal liquide ( 5) est plus grande que,ou égale à,5. 35 5 Affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'incidence sur
l'autre couche d'orientation est plus faible que 5 .
6 Affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ne prévoit qu'un polariseur antérieur ( 10) et sur la plaque support postérieure 5 ( 2) un réflecteur métallique ( 12,13) réfléchissant diffusément, et en ce que la direction d'oscillation du polariseur antérieur ( 10) forme avec la direction d'orientation de la couche antérieure d'orientation ( 8) un angle dont
l'amplitude est entre 20 et 70 , de préférence entre 10 30 et 60 .
7 Affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit un polariseur antérieur ( 10) et un polariseur postérieur ( 11) et en ce que le sens d'oscillation du polariseur antérieur ( 10) 15 forme avec le sens-d'orientation de la couche d'orientation antérieure ( 8) un premier angle (M),et le sens d'oscillation du polariseur postérieur ( 11) forme avec le sens d'orientation de la couche d'orientation postérieure ( 9) un deuxième angle (y), et en ce que les ampli20 tudes des angles (<,y) se trouvent respectivement entre
et 70 , de préférence entre 30 et 60 .
8 Affichage à cristaux liquides selon la revendication-7, caractérisé en ce que derrière le polariseur postérieur ( 11) on prévoit un réflecteur métallique ( 12) 25 réfléchissant diffusément.
9 Affichage à cristaux liquides selon la revendication 7, caractérisé en ce que la somme du premier angle (<) et du deuxième angle (y) est soit à peu près égale à + 90 soit environ égale à O -, les angles étant comptés positivement,en direction de la lumière incidente,
dans le sens des aiguilles d'une montre.
Affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce que des entretoises ( 4)
sont réparties sur la face visuelle de l'affichage.
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