FR2463963A1 - - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DANS LEQUEL LES CONNEXIONS DES SEGMENTS D'ELECTRODES SONT INVISIBLES. IL COMPREND UNE COUCHE 14 DE CRISTAUX LIQUIDES, UNE PREMIERE PORTION CONDUCTRICE 12 ADJACENTE A LA SURFACE ARRIERE DE LA COUCHE ET COMPRENANT DES SEGMENTS D'ELECTRODE 20 ET UNE ELECTRODE DE FOND, UNE SECONDE PORTION CONDUCTRICE 16 ADJACENTE A LA SURFACE AVANT DE LA COUCHE ET COMPRENANT UN NOMBRE EGAL DE SEGMENTS D'ELECTRODE COINCIDANT AVEC LES SEGMENTS DE LA PREMIERE PORTION ET UNE ELECTRODE DE FOND, ET DES MOYENS DE CONTACT 30A-30D, DE MANIERE A COMMANDER LES ELECTRODES PAR LES FORMES D'ONDE SINUSOIDALES OU CARREES DE FREQUENCES MULTIPLES ETOU DE PHASES MULTIPLES, DE TELLE SORTE QUE LES CONNEXIONS SOIENT INVISIBLES PENDANT LE FONCTIONNEMENT. APPLICATION A L'AFFICHAGE NUMERIQUE.

Description

La présente invention a pour objet les dispositifs d'affichage

d'informations, et, plus particulièrement, un nouvel affichage à cristaux liquides et la méthode de commande de ses électrodes, visant à produire des signes sombres sur un fond clair, les connexions d'électrodes étant essentiellement invisibles. Les affichages à cristaux liquides sont particulièrement

souhaitables du fait de leur consommation d'énergie relative-

ment faible. Il est généralement connu qu'il est souhaitable

qu'un affichage à cristaux liquides ait un fond clair sur le-

quel des caractères, symboles et autres signes sombres s'affi-

cheront. En général, les signes sont formés d'une multiplicité de segments, d'o la nécessité d'une tension de commande à

travers la solution de cristaux liquides de la cellule d'affi-

chage, sur toute la partie formant le fond, pour faire passer cette partie à l'état clair, ou de grande transmission de

lumière. Les segments des signes à afficher lors de la trans-

mission de lumière doivent être commandés, alors que les seg-

ments des indices à afficher pendant l'état sombre doivent

être libérés de la tension de commande. Chaque segment d'élec-

trode formant un signe, devant être relié directement à une source de tension de commande par une connexion conductrice,

les connexions conductrices de l'une des deux surfaces d'élec-

trodes planes pratiquement parallèles tendent à recouvrir par-

tiellement des parties du fond de l'autre surface d'électrode.

Lorsqu'un segment donné est à l'état sombre, et que par conséquent

il ne reçoit pas de tension de commande, les connexions ne re-

cevant donc pas non plus de tension de commande provoquent l'état sombre de la solution de cristaux liquides qui leur est associée, et par conséquent la nette visibilité des connexions de segments. Ceci est particulièrement vrai des affichages

à cristaux liquides de type cholestérique-nématique ou paral-

lèle-nématique, que la solution de cristaux liquides soit l'hôte d'un colorant dichroique ou non. Jusqu'à présent, il n'est.apparu aucune solution mettant en jeu une variante soit dans la conception des électrodes, soit dans la commande de l'affichage, y compris une combinaison quelconque, bi-phasée (phases 0 et 180 , en utilisant un inverseur) mono-fréquence qui permette la commutation des segments actifs de la cellule,

sans entraîner en même temps la visibilité d'au moins cer-

taines des connexions de ces segments. Il est dont très sou-

haitable de mettre au point une cellule à cristaux liquides, à signes sombres sur fond clair, o les connexions associées aux zones d'électrodes formant signes ne soient pas visibles

pendant le fonctionnement du dispositif d'affichage.

Selon cette invention, une cellule d'affichage à cristaux liquides comprend une couche de cristaux liquides placée dans le volume compris entre une paire d'électrodes planes. Chacune des électrodes possède au moins une zone de segments formant signes. Une connexion est associée à chaque segment, à l'un des bords de l'électrode. L'autre portion de chaque électrode est une électrode de fond, conductrice, formée de manière

continue mais isolée par d'étroits canaux de matériau non con-

ducteur dechacun des segments et de leurs connexions conductrices.

Chacune des connexions conductrices est placée de

manière à ne coïncider qu'avec le fond de l'électrode restante.

Le fond et les segments formant les signes d'une des électrodes sont comnandés par des tensions ayant au moins une différence de phase, alors que le fond de l'électrode restante est commandé par une autre tension, dont la forme d'onde a au moins une différence de phase par rapport à la tension de commande du

fond de la première électrode, les segments de l'électrode res-

tante étant commandés électriquement par une de deux tensions

ayant une relation spécifique de phase, de fréquence ou d'am-

plitude avec les autres tensions de commande; les segments du dispositif seront donc dans l'un ou l'autre des états de transmission de lumière, alors que le fond et les connexions demeureront à l'état de grande transmission de lumière ou à

l'état clair.

Selon un mode de réalisation recommandé, toutes les parties d'électrodes sont commandées par des ondes sinusoïdales à une seule fréquence et amplitude constante, les segments et le fond de la première plaque ayant une différence de phase relative de 90 . Le-fond de l'autre plaque a une différence de phase de 1350 par rapport à chacune des formes d'onde commandant la première électrode. La forme d'onde commandant à la fois les segments transmetteurs de lumière et le fond a une différence de phase de 450 par rapport à la zone active de la première plaque et une différence de phase de 90 par rapport aux autres zones (absorbant la lumière) de l'électrode restante. Selon un autre mode de réalisation recommandé, on utilise des formes d'onde carrées ou sinusoïdales, les segments et le fond de la première électrode étant commandés à des fréquences, des phases et des amplitudes différentes, et chacune des zones

de l'autre électrode, formant le fond ou les segments trans-

metteurs et réflecteurs de lumière de l'autre électrode, chacune étant commandée par une tension dont la fréquence, la phase ou l'amplitude différent, l'une par rapport à l'autre,

ainsi que par rapport aux formes d'ondes de commande des seg-

ments et du fond de la première électrode.

La suite de'la description se réfère aux figures annexées

qui représentent respectivement:

Figure 1, une vue en perspective d'une cellule d'afficha-

ge à cristaux liquides, selon les principes de la présente invention.

Figures 2a et 2b; des vues en plan d'une paire d'électro-

des pouvant être utilisées lors de la mise en pratique de la présente invention; Figure 3a; un schéma illustrant la méthode de commande des différentes portions de fond et de segments de la paire d'électrodes de la nouvelle cellule d'affichage; Figure 3b, un graphique illustrant la relation entre les conditions de transmission de lumière de la cellule et en fonction de la tension de commande appliquée à travers la

couche de cristaux liquides.

Figure 3c, un schéma-bloc illustrant un des modes de réalisation possibles d'un circuit de commande du dispositif d'affichage à cristaux liquides de la figure 3a, avec formes

d'onde, multi-phasées, mono-fréquence.

Figure 3d, un schéma-bloc d'un des circuits possibles de commande du dispositif d'affichage de la figure 3a avec des

formes d'onde à fréquences, phases et amplitudes multiples.

Figure 4, un ensemble de graphiques coordonnés, illustrant

les formes d'onde de commande fournies par le circuit de com-

mande de la figure 3d, et appliquées à la cellule de la fi- gure 3a et Figure 5, un ensemble de graphiques coordonnés illustrant les formes d'ondes des tensions résultantes, appliquées aux différentes parties de la solution de cristaux liquides de la

cellule d'affichage lorsque différentes électrodes sont com-

mandées par certaines des formes d'ondes choisies parmi celles

de la figure 4.

Si l'on se réfère tout d'abord aux figures 1, 2a, et 2b, une cellule d'affichage à cristaux liquides 10 comprend un substrat avant il de matériau essentiellement transparent, tel que le verre ou un matériau équivalent. Une première portion conductrice 12 est placée sur la surface intérieure lia du substrat avant. Une couche 14 de solution de cristaux liquides, dans laquelle peut être dissous un colorant dichroique comble le volume entre la portion conductrice avant 12 et une portion conductrice arrière 16, placée sensiblement parallèlement à la portion avant. Chacune des portions avant 12 et arrière 16 sont faites d'un matériau conducteur, pratiquement transparent,

tel que l'oxyde d'indium, l'oxyde d'étain, ou matériaux équi-

valents. La portion arrière 16 repose sur un substrat arrière

18, qui peut être fait d'un matériau essentiellement transpa-

rent, similaire à celui du substrat avant 11, ou bien d'un matériau très réfléchissant. Le substrat arrière peut être, rendu hautement réflèchissant par l'addition d'un revêtement hautement réflèchissant sur sa surface intérieure 18a, surface sur laquelle se trouve la portion transparente 16. Les propriétés optiques spécifiques du substrat arrière 18 sont déterminées par le type particulier d'affichage à cristaux liquides devant être fabriqué, soit affichage par transmission de lumière, soit

affichage par réflexion de lumière, déjà bien connus par ailleurs.

On utilise le dispositif d'affichage 10 pour former un symbole parmi nombre de symboles, caractères et signes, en faisant apparaître des combinaisons de segments 20 sur la surface extérieure llb du substrat avant, sous la forme de traces sombres sur le fond relativement clair du reste de la surface

avant de la cellule d'affichage.

Pour former les signes, chaque portion 12 (figure 2b) ou

16 (figure 2a) comprend de nombreux segments d'électrodes con-

ducteurs, respectivement 22a à 22d et 24a à 24d, disposés pour former le motif représentant le signe désiré. Ainsi, chaque portion comprend quatre segments d'électrodes pour former les signes, chacun étant placé pour former un côté d'un carré, et disposé de telle sorte que, lorsque la cellule est montée, les segments d'électrodes correspondant à chaque côté

du carré soient disposés de manière à coïncider l'un par rap-

port à l'autre: par exemple, le segment supérieur d'élec-

trode 24a de la portion 16 est placé directement derrière le segment supérieur d'électrode 22a de la portion avant, et

coïncide avec celui-ci. Les connexions d'électrodes conduc-

trices 26a à 26d et 28a à 28d, sont entièrement raccordées aux segments d'électrodes 24a à 24d, et 22a à 22d, qui leur sont respectivement associés; chaque connexion est disposée de manière à relier le segment d'électrode qui lui est associé, à l'un des plots de connexion 30a à 30h, sans traverser la zone limitée par l'un quelconque des autres segments d'électrode des deux portions, ou par sa connexion, ce qui signifie qu'une

connexion donnée est placée de telle manière qu'elle ne che-

vauche aucune des connexions associées aux segments de l'autre portion, lorsque les portions sont alignées. Par conséquent, on évite délibérément que toutes les connexions reliées entre

elles 26a à 26d et 28a à 28d, ne coïncident avec l'une quel-

conque des autres connexions, ainsi qu'avec tous les segments d'électrodes 22a à 22d et 24a à 24d, lorsque les portions 12 et 16 sont correctement placées à l'intérieur de la cellule , et que leurs segments coïncident. Une électrode de fond, respectivement 12a à 16a, est formée respectivement sur les portions avant 12 et isolée de chacun des segments et connexions de cette portion au moyen de canaux 35 formés tout autour des segments de cette portion et de leurs connexions. L'électrode de fond de chaque portion couvre ainsi toute la zone non formée de segments d'électrode, connexions conductrices de ces segments, ou canaux isolant électriquement les connexions et segments d'électrodes de l'électrode de fond. Un point de connexion 37a ou 37b est prévu pour former une connexion élec-

trique avec l'électrode de fond 16a ou 12a, respectivement.

A des fins d'illustration, on suppose que le fait d'ap-

pliquer une tension alternative d'amplitude suffisante à

travers une partie de la couche de solution de cristaux li-

quides 14, provoquera la transmission de lumière à travers la partie correspondante de la cellule 10, avec relativement peu d'atténuation, ce qui produira une zone "claire" et que le fait

de supprimer ce courant alternatif, ou de diminuer son ampli-

tude, jusqu'à ce qu'elle soit inférieure au seuil d'amplitude VTH de la solution de cristaux liquides, provoquera le passage de la zone associée de la cellule à l'état d'absorption de lumière, ou état "sombre". Par conséquent,-si l'on souhaite un fond clair toute la couche de solution de cristaux liquides limitée par des parties des électrodes de fond 12a ainsi que 16a, doit se voir appliquer une tension alternative d'une intensité suffisamment supérieure au seuil d'amplitude de la

tension, pour provoquer la transmission de la lumière à tra-

vers cette couche, avec relativement peu d'atténuation. On obtient des contraintes de tension de commande similaires pour ceux des segments 20 qui doivent être à l'état clair, et pour toutes les zones dessinées par les connexions conductrices 26a à 26d'et 28a à 28d, d'o la fusion des segments "éteints" et de toutes les connexions dans le fond clair. Réciproquement, ceux des segments 20 qui doivent être à l'état de "marche", soit sombre, (et donc visibles sur fond clair), nécessitent

une amplitude de tension à travers la couche de cristaux li-

quides intermédiaire, suffisamment inférieure au seuil d'ampli-

tude de la tension, pour provoquer le passage de la couche de

cristaux liquides intermédiaire à l'état très absorbant.

Si l'on se réfère maintenant aux figures 3a à 3c, elles

illustrent un mode de réalisation recommandé, pour faire fonc-

tionner la cellule afin d'obtenir les signes sombres mention-

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nés ci-dessus, sur fond clair, les connexions claires se fondant dans le fond; on utilise les mêmes références pour

désigner les mêmes éléments que sur la figure 1. Selon l'in-

vention, l'électrode de fond 16a-, de la portion arrière 16 est commandée par une forme d'onde sinusoïdale ayant une première fréquence F1 et une première amplitude V1i et ayant un déphasage 01 de 1800 par rapport à une phase de référence arbitraire. Tous les segments d'électrodes 24a à 24d de la portion arrière 16, sont simultanément commandés par une autre sinusoïde ayant les

mêmes fréquence F1 et amplitude V1 que la forme d'onde stnusoi-

dale commandant l'électrode de fond, mais ayant un déphasage 02 de 900 par rapport à la phase de référence arbitraire. Ainsi, toutes les électrodes de la portion arrière 16 sont commandées en permanence par un des deux types d'onde sinusoïdale ayant des fréquences et des amplitudes identiques et pratiquement constantes, mais une différence de phase de 9Q0 l'une par rapport à l'autre. L'électrode de fond 12a de la portion avant, est commandée par un signal sinusoïdal ayant la même fréquence

et la même amplitude, mais dont la phase 03 est déphasée d'en-

viron -45 par rapport à la phase de référence arbitraire.

Chacun des contacts de connexion 30e à 30h, correspondant

à l'un des segments d'électrode 22a à 22d, est couplé au con-

tact commun de l'un des nombreux dispositifs semblables de commutation monopolaires, à deux positions, S àS a d' Un premier pôle de chacun de ces nombreux commutateurs est couplé en parallèle, au moyen de la ligne omnibus 42, à une source de signal sinusoïdal ayant la fréquence pratiquement constante F1 et l'amplitude pratiquement constante V1, mais dont la

phase 04 est déphasée de + 45 par rapport à la phase arbi-

traire de référence. L'autre position de contact de chaque commutateur est couplée en parallèle à la ligne omnibus 45 commandée par un signal sinusoïdal ayant la même tension-et la même fréquence que les autres signaux sinusoïdaux, et ayant une phase 05 déphasée d'environ -45 par rapport à la phase arbitraire de référence; le signal de 05 étant pratiquement identique au signal de 031 selon ce mode de réalisation, le

contact 37b de l'électrode de fond de la portion avant pour-

rait être relié pour recevoir le signal de 05 à la ligne omni-

bus 45. Chacun des commutateurs Sa à Sd, qui peuvent être de nature mécanique, électromécanique ou électronique, peut être actionné indépendamment pour coupler celui qui lui est associé des segments d'électrode 22a à 22d, soit à la ligne omnibus 42, soit à la ligne omnibus 45, ce qui implique que le segment d'électrode associé est commandé par la sinusoïde ayant pour

phase, respectivement 04 ou 05, par rapport à la phase de réfé-

rence arbitraire.

Les différentes tensions sinusoïdales peuvent être, selon

un mode de réalisation recommandé, dérivées d'un seul oscil-

lateur 50 (figure 3c), produisant un signal sinusoïdal à la fréquence F1 et une phase arbitraire de référence. Le signal de l'oscillateur 50 est déphasé par chacun des quatre réseaux

de déphasage 5ia à 51d, ayant des réponses en amplitude sensi-

blement égales à la fréquence utilisée F1, et ayant chacun le déphasage requis pour produire les signaux de phases 01 à 04 (le signal 05 étant réalisé de la même manière que le signal 03). Ainsi, le premier réseau de déphasage 5ia introduit un déphasage de + 1800 pour produire le signal 01, tandis que les trois autres réseaux 51b à 51d ont des déphasages respectifs

de +900, + 3150, et + 450 pour produire les phases respecti-

vement, de: 9Q0 Pour le signal 02' - 450 pour les signaux 03 et 05, et + 450 pour le signal 04. On doit comprendre que

le nombre de réseaux peut être réduit à trois en utilisant di-

rectement le signal de l'oscillateur en tant que l'un des signaux, et en prenant ce signal pour référence pour les phases des trois autres signaux; ceci signifie que si par exemple, le signal de l'oscillateur 50 est directement appliqué aux bornes 03 et 05, on peut se passer du réseau 51c, et les trois autres réseaux devront avoir des déphasages respectifs de + 900 pour le réseau 51d; le signal 04 aura donc une phase de + 9Q0 par rapport au signal de sortie de l'oscillateur; un déphasage de + 225 pour le réseau 5ia; le signal 01 aura donc une phase

de 2250 par rapport au signal de l'oscillateur; et un dépha-

sage de + 1350 pour le réseau 51b; le signal 02 aura donc une

phase de + 1350 par rapport au signal de l'oscillateur.

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En fonctionnement, la tension alternative nette à travers chaque petite partie de la couche de cristaux liquides est déterminée par la différence entre les phases des tensions de commande, les électrodes limitant cette partie de cristaux liquides en particulier. Si les deux tensions ont une diffé- rence de phase relativement petite, par exemple environ 450 selon ce mode de réalisation recommandé, la tension nette V

(figure 3b) à travers la couche de cristaux liquides, est re-

lativement petite et, par un choix adéquat de l'amplitude V du signal sinusoïdal, on peut établir cette tension comme tension Va inférieure au seuil de tension VTH; ceci implique que la solution de cristaux liquides, ayant une courbe 50 de transmission en fonction de la tension nette, a un coefficient de transmission TD relativement petit, et absorbe une partie substantielle de la lumière pénétrant dans cette partie de la couche de cristaux liquides. D'autres parties de la couche de cristaux liquides sont commandées par des tensions sinusoïdales ayant une différence de phase de 135 , d'o l'apparition à

travers celles-ci d'un courant alternatif d'amplitude Vb rela-

tivement plus grande; on établit que l'amplitude Vb doit être supérieure au seuil de la tension VTH de la solution de cristaux

liquides, ce qui implique que cette partie de la couche de cris-

taux liquides a un plus grand coefficient de transmission de lumière TL, et absorbe relativement peu de la lumière passant

à travers elle. Par conséquent, ces parties ayant une différen-

ce de phase de 135 apparaissent "claires", et les parties

ayant une différence de phase de 45 apparaissent "sombres".

Etant donné que l'électrode de fond arrière 16a est tou-

jours commandée avec une phase 01 de 1800 = - 1800, et que l'électrode de fond avant 12a est toujours commandée avec une forme d'onde de phase 03 de -450, il existe entre celles-ci une forme d'onde de différence de phase nette de 135 , d'o le

fait que le fond a toujours un niveau de transmission TL supé-

rieur, et est à l'état "clair". Les segments d'électrode arrière reçoivent la forme d'onde 02' qui a une phase de 90 . Si le segment d'électrode avant correspondant est amorcé avec une forme d'onde 04 par exemple, il existe entre eux une différence de phase nette de 45 , et la zone définie par les segments d'électrode avant (commandés par la forme d'onde 04) se trouve à l'état "éteint" ou "sombre", pour faire apparaître les signes sombres. Par conséquent, comme l'illustre la figure 3a, les commutateurs Sb et Sd sont placés de manière à coupler la

forme d'onde 04 aux segments d'électrode avant associés, res-

pectivement 22b et 22d, ce qui implique l'état "sombre" des zones définies par ces électrodes. Si la forme d'onde 05 est couplés à une zone d'électrode avant, par exemple, comme par les commutateurs Sa et S, illustrés, couplant les segments d'électrode avant associés 22a et 22c, respectivement à la ligne omnibus 04 42, la différence de phase nette est 1350, et les zones définies par les segments d'électrode avant sont à

l'état de grande transmission de lumière ou "clair". Les con-

nexions de chacun des segments d'électrode avant et arrière 22a à 22d et 24a à 24d ne coïncident chacun qu'avec l'électrode de fond de la portion opposée, la différence de phase relative de

la tension passant àtravers les parties de la couche de cris-

taux liquides limitées par de quelconques connexions conduc-

trices est de 1350, et les zones de ces connexions sont à l'état "clair" et se fondent dans la zone "claire" du fond. Ceci signifie que les connexions de la portion arrière 16 ont une phase 02 de 900, tandis que l'électrode de fond de la position avant, qui les recouvre partiellement, est commandée avec une tension ayant une phase de 03 de - 45 , d'o l'obtention d'une différence de phase de 135 . Chacune des connexions associée à une zone de segment d'électrode de la portion avant, mise en position "claire", a une tension 05 de -450, et se trouve face à l'électrode de fond arrière ayant une forme d'onde 01 de phase 180 , d'o l'existence d'un déphasage net de 1350 entre elles. Les connexions aux segments d'électrode avant définissant des zones "sombres" ont une forme d'onde 04 avec une phase de 450, et se trouvent face à l'électrode de fond arrière ayant une forme d'onde 01 avec une phase de 180 , d'o

l'existence entre elles d'un déphasage net de 135 . Par consé-

quent, on verra que toute la zone de fond et toutes les con-

nexions des segments d'électrodes sont toujours à l'état "clair", alors que les zones définies par les segments d'électrodes peuvent être amorcées sélectivement à l'état "sombre" ou à

l'état "clair" pour définir des signes sombres sur fond clair.

A cause de la nécessité de commander toutes les électrodes avec des formes d'onde de fréquence et d'amplitude identiques, le rapport de tension (Vb/Va) est sensiblement fixé à /3, ce qui entraîne en général l'insuffisance de l'amplitude supérieure de tension Vb à commander les zones associées de la couche de cristaux liquides jusqu'à saturation; on ne peut donc parvenir

à une luminosité optima des zones "claires", même si l'ampli-

tude du signal sinusoïdal V1 est mise au point de telle sorte que les tensions nettes Va et Vb "chevauchent" le seuil de tension VTH pour produire le meilleur rapport de contraste possible.

On obtient le rapport de contraste optimum, avec satura-

tion des zones de la couche de cristaux liquides, en prévoyant des formes d'onde 02 et 04 identiques dont l'amplitude, la fréquence et la phase d'environ 120 par rapport à la phase de la forme d'onde 01 seront identiques. On rend ensuite les formes d'onde 03 et 05 identiques, avec la même fréquence et la même amplitude que les formes d'onde 01, 02 et 04, mais avec une phase d'environ 2400 par rapport à la phase de la forme d'onde 01' et de 120 par rapport à la phase des formes d'onde 02 et 04. La tension nette Va revient ensuite à zéro, et, par un choix adéquat de l'amplitude V1 du signal sinusoïdal, on établit la valeur de Vb comme une valeur de saturation de

la solution particulière de cristaux liquides utilisée.

Si l'on se réfère maintenant aux figures 3a, 3b et 3d, un autre mode de réalisation recommandé utilise des formes d'onde sinusoïdales ou carrées, présentant une différence de phase, de

fréquence et/ou d'amplitude pour chacune des tensions de com-

mande, pour commander la cellule à saturation et obtenir une

luminosité optimale. Selon le mode de réalisation à multi-fré-

quences, par opposition au mode de réalisation multiphasé, com-

mandé par le générateur-exemple de la figure 3c, un oscilla-

teur 55 produit une forme d'onde sinusoïdale ou carrée à sa sortie, à une première amplitude V1 et une première fréquence

F. La phase du signal de sortie de l'oscillateur 55 est dési-

gnée comme phase de référence. Le signal de sortie de l'oscil-

lateur est utilisé comme forme d'onde 03 et est appliqué à la borne 37b pour l'électrode de fond avant 12a. Le signal de sortie de l'oscillateur est appliqué à la borne d'entrée d'un inverseur 57, ayant un signal de sortie de même fréquence F et amplitude V1 que l'oscillateur, mais ayant la phase opposée, d'o la production d'une forme d'onde 01 à phase de 180 , et son application à la borne 37a de l'électrode de fond arrière 16a. Un dispositif 59 de division de la fréquence par deux reçoit également le signal de sortie de l'oscillateur 55, pour produire un signal ayant la moitié de la fréquence (F/2) de l'oscillateur,-à un angle de phase pratiquement égal à 0 , par

rapport à la phase du signal de sortie de l'oscillateur.

On peut utiliser un diviseur de tension 61, comprenant

un élément de résistance en série R1 et un élément de résis-

tance en dérivation R2, pour régler l'amplitude du signal de sortie du dispositif de division 59, afin de produire les formes d'onde 02 et 04 respectivement appliquées à toutes les bornes des segments d'électrodes arrières 30a à 30d, et à la ligne

omnibus 42.

Un inverseur de phase 62 reçoit également le signal de sortie du dispositif de division 59, pour dériver une forme d'onde à la moitié de la fréquence de l'oscillateur, et ayant une phase de pratiquement 1800 par rapport à la phase de la forme d'onde du dispositif de division 59. On peut utiliser

un autre diviseur de tension 65, comprenant un élément de ré-

sistance en dérivation R3 et un élément de résistance en déri-

vation R4 à la sortie de l'inverseur 63, pour dériver l'am-

plitude adéquate pour appliquer la tension 05 à la ligne omnibus 45. Ainsi, les électrodes de fond des deux portions avant 12 et arrière 16 sont commandées par des tensions de fréquence et d'amplitude identique, mais entre lesquelles

il existe un déphasage de 1800, alors que les segments d'élec-

trodes avant 22a et 22d, et les segments d'électrodes arrière 24a à 24d sont commandés par d'autres formes d'onde ayant une fréquence diminuée de moitié, et une autre amplitude, cette amplitude étant choisie inférieure à l'amplitude des formes d'onde commandant les électrodes de fond. Selon lemode de réalisation recommandé, les segments d'électrode de la portion arrière et les segments d'électrode "éteints" (sombres)

de la portion avant,sont commandés par une forme d'onde dé-

phasée de 1800 par rapport à la forme d'onde commandant les segments d'électrodes "allumés" (clairs") de la portion avant. Selon le mode de réalisation recommandé illustré, les formes d'onde de commande (figure 4) sont à ondes carrées; l'oscillateur 55 est donc un générateur d'ondes carrées, le dispositif de division 59 pouvant être un diviseur à bascule,

les inverseurs 57 et 63 étant du type logique.

Les diviseurs de tension 61 et 65 sont configurés de pré-

férence de manière à ce que les amplitudes des ondes carrées

de phases opposées pour les formes d'onde 01 et 03 correspon-

dent à la formule V1 = AV volts, dans laquelle A est plus grand que 1, et V est l'amplitude des formes d'ondes carrées 021 04 et 05. A titre d'exemple, la forme d'onde 01 (figure 4, forme d'onde a) de l'électrode de fond arrière a une fréquence (F) de 120 Hz, une amplitude (AV) de 10,4 volts et une phase

de 1800. La forme d'onde 03 (figure 4, forme d'onde c) de l'élec-

trode de fond avant a également une fréquence de 120 Hz et une amplitude de 10,4 volts, mais une phase de 0. La forme d'ondes de 02 et 04 (figure 4, forme d'onde b) a une fréquence (F/2) de Hz et une amplitude (V) de 6 volts, avec une phase relative de 0 et la forme d'onde 05 (figure 4, forme d'onde d) a une fréquence de 60 Hz, une amplitude de 6 volts et une phase de 1800.

En fonctionnement, l'électrode de fond avant 12a est tou-

jours commandée avec la forme d'onde 03F et l'électrode de fond arrière 16a toujours commandée avec la forme d'onde 01; la tension nette à travers les zones de la couche de cristaux liquides limitée des deux côtés par les électrodes de fond est la forme d'onde 01 - 03 (forme d'onde a de la figure 5). Cette forme d'onde "de fond" a une fréquence égale à la fréquence F de l'oscillateur et une amplitude crête à crête égale à deux fois l'amplitude crête à crête de chacune des formes d'onde 0 et 03* Ainsi, la tension à travers les zones de fond de la couche de cristaux liquides a une composante de courant

continu presque égale à zéro, et une valeur de tension effi-

cace essentiellement égale à 2AV volts. Si A = /3 et V = 6volts, la zone de fond est commandée par une tension nette d'environ ,8 volts efficace et, le seuil de tension-type VTH pour une couche de cristaux liquides étant de l'ordre de 6 volts, les zones de fond sont amenées à peu près à saturation, d'o l'obtention d'une transmission de lumière maxima dans les zones

de fond "claires".

Ceux des segments d'électrodes avant que l'on souhaite voir apparaître à l'état "sombre", par exemple les électrodes 22b et 22d, sont commandés par la forme d'onde 04t alors que les segments d'électrodes arrière alignés sont tous commandés par une forme d'onde 02. Les formes d'ondes 02 et 04 étant

identiques, la différence de tension nette (02 - 04) est es-

sentiellement de O volt (comme le montre la forme d'ondes d de la figure 5), ce qui entraîne que les parties de la couche de cristaux liquides se trouvant sous les segments d'électrodes "éteints" sont à l'état de grande absorption de lumière, et apparaissent "sombres". Les autres segments d'électrodes avant, par exemple 22a et 22c, reçoivent sélectivement la forme d'onde 0 5 avec une différence de phase de 1800 par rapport à la forme d'onde 02' de fréquence et d'amplitude identiques, commandant en permanence tous les segments d'électrodes arrière. Les phases opposées provoquent une forme d'onde carrée (forme d'onde e de la figure 5) à la moitié de la fréquence (60 Hz) de l'oscillateur, et ayant une amplitude maxima de 4 V volts, ou deux fois l'amplitude crête à crête de chacune des formes d'onde 04 et 05 commandant les segments d'électrode (formes d'onde b et d de la figure 4). La couche de cristaux liquides

limitée par les électrodes commandées par 02 et 04 a par con-

séquent une composante de courant continu d'une amplitude sensiblement égale à O volt, et une composante de courant

alternatif d'une amplitude sensiblement égale à 2 V volts.

Selon le mode de réalisation illustré, les segments "allumés" seront donc traversés par environ 12 volts efficaces et seront commandés à saturation lorsque l'on utilise la solution de cristaux liquides mentionnée cidessus, qui a un seuil de

2463.963

tension de 6 volts. Ainsi, la zone de fond et les zones dé-

finies par les électrodes "en marche" sont à saturation, et à l'état de grande transmission de la lumière, tandis que les

segments maintenus"à l'arrêt" sont à l'état de grande absorp-

tion de la lumière, pour produire des signes sombres sur fond clair. Les connexions aux segments d'électrodes arrière sont commandées par la forme d'onde 02 (figure 4, forme d'onde b) tandis que l'électrode de fond avant, qui leur fait face, est commandée par la forme d'onde 03 (forme d'onde c de la figure 4); la tension nette au travers des parties de la couche de cristaux liquides définies par les connexions des segments d'électrode arrière sera donc la forme d'onde (02 - 03) de

la figure 5, forme d'onde c. Cette forme d'onde a une compo-

sante de courant continu d'amplitude zéro et des composantes de courant alternatif de 2V volts efficaces, ou une amplitude

d'environ 12 volts d'après le mode de réalisation illustré.

Ainsi, les zones de la couche de cristaux liquides limitées par les connexions des segments d'électrodes arrière sont commandées à peu près à saturation et apparaissent à l'état de grande transmission de lumière, ou état "clair". Les parties de la couche de cristaux liquides limitées par les connexions des segments d'électrodes avant ont soit la forme d'onde 04: soit la forme d'onde 0. sur leur portion avant, et

ont la tension d'électrode de fond 01 sur leur portion arrière.

Ainsi, les zones limitées par les connexions associées aux zones de segments d'électrodes "sombres" font passer une tension nette au travers des parties de la couche de cristaux liquides situées sous celles-ci, égale à (01 - 04), comme le montre la forme d'onde b de la figure 5-, tandis que les parties associées aux connexions des segments d'électrodes "clairs" font passer une tension nette (01 - 05) à travers la partie correspondante de la couche de cristaux liquides (forme d'onde c de la figure 5). Aussi, la couche de cristaux liquides

se trouvant sous toutes les connexions des segments d'électro-

de de la portion avant, est-elle commandée avec essentielle-

ment une composante de tension continue d'amplitude zéro.

et une amplitude de tension alternative de 2V volts efficaces, cette tension alternative suffisant à commander la partie de la couche de cristaux liquides se trouvant sous les connexions de segments d'électrode avant, jusqu'à saturation optique; toutes les connexions de la portion avant 12 seront alors à l'état de grande transmission de lumière, ou état "clair", et se fondront,à la fois dans le fond clair et dans ceux des

segments "clairs" amorcés sélectivement.

De cette manière, on obtient le rapport de contraste le plus élevé possible,entre les segments formant signes sombres et le reste de la surface visible d'affichage, et on obtient une luminosité maximale des zones "claires" pour la cellule d'affichage, les zones de connexions des segments d'électrodes

étant complètement fondues dans les zones claires.

Claims (23)

R E V E N D I C A T I O N S

1. Dispositif d'affichage à cristaux liquides, caractéri-

sé en ce qu'il comprend: - une couche de solution de cristaux liquides ayant une surface avant et une surface arrière opposées; - une première portion adjacente à cette surface arrière, et comprenant au moins un segment d'électrode conducteur et une électrode de fond conductrice entourant au moins ce segment d'électrode et en étant isolée; - une seconde portion adjacente à la surface avant de la couche ci-dessus, et comprenant un nombre égal de segments d'électrodes conducteurs, coïncidant chacun avec un segment d'électrode associé de la première portion ci-dessus, et une électrode de fond conductrice entourant tous les segments d'électrodes et en étant isolée; - chacune des première et seconde portions ayant des moyens de contact associés à chacun de ces segments d'électrode en nombre minimum de un; - chaque portion ayant des moyens de connexion pour coupler

chaque segment d'électrode de cette portion aux moyens de con-

tact qui lui sont associés, chaque moyen de connexion étant

placé de manière à ne coïncider qu'avec une partie de l'élec-

trode de fond de la portion opposée; - des premiers moyens permettant de coupler en permanence des première, seconde et troisième formes d'ondes respectivement

à l'électrode de fond de la première portion, à tous les seg-

ments d'électrodes de la seconde portion, et à l'électrode de fond de la seconde portion;

- des secondsmoyens reliés à chacun des segments d'élec-

trodes de la première portion, permettant d'appliquer sélecti-

vement à ceux-ci une quatrième ou une cinquième forme d'onde - la première et la seconde formes d'onde ayant au moins une différence de phase l'une par rapport à l'autre, et la troisième forme d'onde ayant au moins une différence de phase par rapport à l'une au moins de la quatrième et de la cinquième formes d'onde, pour faire passer à l'état d'absorption de lumière des parties de la couche de cristaux liquides- définies par les segments d'électrode coïncidant des première et seconde portions, en réponse à l'amorçage de ces segments d'électrode par soit, la quatrième soit la cinquième forme d'onde, et le passage à l'état de transmission de lumière d'autres parties de la couche de cristaux liquides, définies par les segments d'électrodes restants, recevant la forme d'onde restante, soit la quatrième, soit la cinquième, en même temps que le reste de la zone d'affichage définie par les électrodes de

fond et les moyens de connexion.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les formes d'onde, de la première à la cinquième, sont des

formes d'onde sinusoïdales de fréquence et d'amplitude prati-

quement identiques, et ayant des phases respectives de 1800, + 900, - 450, + 45 , et - 450 par rapport à une phase de

référence arbitraire.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un oscillateur pour produire une forme d'onde sinusoïdale, et une multiplicité de réseaux couplés à

cet oscillateur pour déphaser le signal de sortie de l'oscil-

lateur, afin de réaliser des signaux d'amplitude et de fréquence sensiblement égales, mais ayant respectivement des phases de

- 450, + 450, + 900 et + 1800.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la troisième formes d'onde ont des fréquences et des amplitudes sensiblement identiques et un déphasage de 1800 l'une par rapport à l'autre; et la seconde, quatrième et cinquième formes d'onde ont une autre fréquence, sensiblement égale à la moitié de la fréquence de la première

et de la troisième forme d'onde, et ont des amplitudes sensi-

blement identiques, inférieures aux amplitudes de la première et de la troisième formes d'onde, la seconde et la quatrième

formes d'onde ayant une phase sensiblement identique et essen-

tiellement en opposition de phase avec la phase de la cinquième

forme d'onde.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'amplitude de la première et de la troisième formes d'onde est environ V-3 fois supérieure aux amplitudes des

seconde, quatrième et cinquième formes d'onde.

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les formesd'onde, de la première à la cinquième, sont à

ondes carrées.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un oscillateur couplé à l'électrode de fond de la première portion, pour produire des ondes carrées ayant la première fréquence et la première amplitude; - un premier inverseur couplé entre l'oscillateur et l'électrode de fond de la seconde portion, pour produire des

ondes carrées ayant la première fréquence et la première am-

plitude, mais de phase essentiellement opposée à celle des ondes carrées produites par l'oscillateur; - un diviseur de fréquence couplé à l'oscillateur pour produire des ondes carrées ayant pour fréquence la moitié de celle des ondes carrées produites par l'oscillateur; - un premier dispositif pour régler l'amplitude de la= forme d'onde carrée produite par ce diviseur, à coupler à tous les segments d'électrodes de la seconde portion ainsi que, de manière sélective, aux segments d'électrode de la première portion, comme la quatrième forme d'onde ci- dessus; - un second inverseur couplé au signal de sortie du diviseur ci- dessus, pour produire une onde carrée ayant une phase opposée à la phase des ondes carrées produites par ce diviseur; et - un second dispositif couplé au signal de sortie de ce second inverseur, pour régler l'amplitude de la forme d'onde produite par ce second inverseur, pour produire la cinquième

forme d'onde.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en

ce que le premier et le second dispositifs de réglage pro-

duisent les seconde, quatrième et cinquième formes d'onde,

avec des amplitudes sensiblement égales à 1//i fois l'ampli-

tude de la première et de la troisième formes d'onde.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les amplitudes des seconde, quatrième et cinquième formes d'onde sont réglées de manière à être sensiblement

égales au seuil de tension des cristaux liquides de ce dis-

positif d'affichage.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les formes d'onde, de la première à la cinquième, sont des formes d'onde sinusoïdales de fréquence et d'amplitude sensiblement identiques, ayant des phases respectives de 0 , 1200, 2400, 120 et 2400, par rapport à une phase de référence arbitraire.

11. Méthode d'affichage de signes sombres sur fond clair,

dans un dispositif d'affichage à cristaux liquides, caracté-

risée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes:

a) fourniture d'une couche de solution de cristaux li-

quides ayant des surfaces opposées avant et arrière; b) obtention d'une première et d'une seconde portions, respectivement adjacentes aux surfaces avant et arrière de la couche, et ayant chacune au moins un segment d'électrode conducteur, et une électrode de fond conductrice, entourant ce segment d'électrode minimum, mais isolée de celui-ci.; c) mise en place des segments d'électrode de la première et de la seconde portions, de manière à ce qu'ils coïncident; d) adjonction d'un contact pour chaque segment d'électrode de chaque portion, et d'une connexion conductrice couplant chaque segment au contact qui lui est associé;

e) mise en place de chaque connexion conductrice de ma-

nière à ce qu'elle ne coïncide qu'avec une partie de l'élec-

trode de fond de la portion opposée;

f) excitation de l'électrode de fond de la première por-

tion avec une première forme d'onde, ayant au moins une pre-

mière phase; g) excitation des segments d'électrode de la seconde portion, et de leurs connexions, avec une seconde forme d'ondes ayant au moins une phase, substantiellement opposée à la phase de la première forme d'onde-; h) excitation de l'électrode de fond de la seconde portion, avec une troisième forme d'onde ayant une fréquence, une phase ou une amplitude différentes de celles de la première et de la seconde formes d'onde;

i) excitation sélective de chacun des segments d'élec-

trode de la seconde portion, et de leurs connexions, avec une quatrième ou une cinquième formes d'onde, ayant chacune

au moins une phase, une fréquence ou une amplitude diffé-

rentes de celles de la troisième forme d'onde; j) la mise à l'état d'absorption de lumière, des parties de la couche de cristaux liquides définie par les segments d'électrode coïncidant de la première et de la seconde portions, en réponse à l'amorçage des segments de la seconde portion par la quatrième ou la cinquième forme d'onde; et k) la mise à l'état de transmission de lumière d'autres parties de la couche de cristaux liquides définies par les autres segments d'électrode de la seconde portion,r ecevant l'autre forme d'onde, soit la quatrième, soit la cinquième, en même temps que le reste de la zone d'affichage définie par l'électrode de fond et toutes les connexions des segments d'électrodes.

12. Méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que, entre les étapes (f) et (i), intervient une étape de sélection, déterminant les formes d'onde, de la première à

la cinquième, comme sinusoïdales.

13. Méthode selon la revendication 12, caractérisée en

ce qu'elle comprend aussi une étape visant à établir les fré-

quences des formes d'onde de la première à la cinquième, de

manière à ce qu'elles soient sensiblement identiques.

14. Méthode selon la revendication 12, caractérisée en

ce qu'elle comprend aussi une étape visant à établir les am-

plitudes des formes d'onde, de la première à la cinquième, de

manière à ce qu'elles soient sensiblement identiques.

15. Méthode selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend aussi une étape visant à obtenir une première et une seconde formes d'onde, ayant une différence de

phase de 900 l'une par rapport à l'autre.

16. Méthode, selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle comprend aussi des étapes visant à obtenir une

troisième et une cinquième formes d'onde, de phases sensible-

ment identiques, et une quatrième forme d'onde de phase sen-

siblement égale à 90 par rapport à la phase de la troisième

et de la cinquième formes d'onde.

17. Méthode selon la revendication 16, caractérisée en

ce qu'elle comprend aussi une étape visant à obtenir la qua-

trième forme d'onde avec une phase sensiblement égale à 45', par rapport à la phase de la seconde forme d'onde.

18. Méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend aussi une étape visant à produire des formes

d'onde, de la première à la cinquième, à ondes carrées.

19. Méthode selon la revendication 18, caractérisée en ce

que l'étape (f) comprend une étape visant à obtenir une pre-

mière forme d'onde carrée, avec une première fréquence et une

première amplitude.

20. Méthode selon la revendication 19, caractérisée en ce que l'étape (h) comprend une étape visant à obtenir la troisième forme d'onde avec sensiblement la même amplitude et la même fréquence que la première forme d'onde, et ayant une phase sensiblement opposee à la phase de la première forme d'onde.

21. Méthode selon la revendication 20, caractérisée en ce que les étapes (g) et (j) comprennent des étapes visant à produire la seconde et la quatrième formes d'onde avec des fréquences, phases et amplitudes sensiblement identiques, et la cinquième forme d'onde avec une fréquence et une amplitude sensiblement identiques à la fréquence et à l'amplitude de la seconde et de la quatrième formes d'onde, et avec une phase sensiblement opposée à celle de la seconde et de la quatrième

formes d'onde.

22. Méthode selon la revendication 21, caractérisée en ce qu'elle comprend aussi une étape visant à produire les seconde,

quatrième et cinquième formes d'onde avec une amplitude infé-

rieure à celle de la première et de la troisième formes d'onde, et avec une fréquence sensiblement égale à la moitié de la

fréquence de la première et de la troisième formes d'onde.

23. Méthode selon la revendication 22, caractérisée en

ce qu'elle comprend aussi une étape visant à produire la pre-

mière et la troisième formes d'onde avec une amplitude sensi-

blement égale à V3 fois les amplitudes de la seconde, la qua-

trième et la cinquième formes d'onde.