FR2532453A1 - Dispositif d'affichage a cristaux liquides bistable utilisant des tensions de preparation - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES. DANS UN DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES COMPORTANT DEUX SUBSTRATS 10, 14 ENTRE LESQUELS SE TROUVE UNE MATIERE A CRISTAUX LIQUIDES 13 DANS LA MESOPHASE NEMATIQUE, ON REDUIT LES CHAMPS ELECTRIQUES DE SEUIL NECESSAIRES POUR PARVENIR A UN ADRESSAGE MATRICIEL RAPIDE DE CELLULES SELECTIONNEES, EN EMPLOYANT UNE IMPULSION DE PREPARATION, DE COURTE DUREE. CETTE IMPULSION, APPLIQUEE A UNE CELLULE SELECTIONNEE, MODIFIE L'ENERGIE DE LIAISON POUR DES DISCLINAISONS FIXEES A DES SITES DE DISCONTINUITE D'ORIENTATION, CE QUI CHANGE LE CHAMP DE SEUIL NECESSAIRE POUR LA COMMUTATION ELECTRIQUE ENTRE DES ETATS BISTABLES. APPLICATION AUX PANNEAUX D'AFFICHAGE A ADRESSAGE MATRICIEL.
Description
La présente invention concerne les dispositifs à cristaux liquides bistables à adressage électrique.
L'adressage matriciel d'un dispositif d'affichage à mémoire, à cristaux liquides nématiques, de type bistable, a été mis en oeuvre avec des électrodes en bandes continues, en utilisant une combinaison d'effacement thermique et de commutation de seuil à effet de champ électrique pour l'écri- ture. Les propriétés de mémoire du dispositif d'affichage sont basées sur des configurations bistables de directeurs d'orientation qui possèdent une mémoire intrinsèque en l'absence d'un potentiel de maintien.
Dans ce type de dispositif d'affichage, la vitesse à laquelle chaque cellule d'affichage est adressée, et done commutée en alignement, est directement proportionnelle à la valeur du potentiel appliqué ou, de façon équivalente, à l'intensité du champ électrique appliqué. On peut ainsi obtenir des vitesses d'adressage accrues lorsque le potentiel appliqué dépasse le potentiel de seuil accru auquel la commutation des directeurs d'orientatich se produit Les potentiels appliqués qui sont nécessaires pour un adressage rapide sont suffisamment élevés pour limiter les possibilités d'application de dispositifs d'affichage à cristaux liquides en ce qui concerne l'adressage matriciel rapide.
Conformément à l'invention, on parvient à un adressage rapide de cellules d'affichage à cristaux liquides nématiques de type bistable avec des niveaux réduits de potentiel appliqué, en appliquant un potentiel de préparation de faible amplitude à une cellule d'affichage sélectionnée, avant de commuter l'état de la cellule sélectionnée. On réalise la commutation d'état de la cellule en appliquant à la cellule sélectionnée un potentiel d'écriture qui n'est pas inférieur à un potentiel de commutation de seuil avec préparation.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on adresse des cellules d'affichage à cristaux liquides némati ques de type bistable au moyen d'électrodes en bandes unifcrmes et continues qui sont disposées de façon mutuellement crthcgonale sur des substrats opposés du dispositif d'affichage. Un champ électrique vertical de valeur faible est appliqué à une cellule sélectionnée pour distordre un alignement horizontal symétrique des directeurs d'orientation près de l'un des substrats. On applique ensuite un champ électrique vertical plus élevé à la cellule sélectionnée pour permettre aux directeurs de passer à un alignement vertical.Dans ce mode de réalisation, on parvient à des vitesses d'adressage de l'ordre de la milliseconde à des peten- tiels notablement inférieurs aux potentiels de commutation de seuil dans le cas où on ntemploie pas d'impulsion de préparation.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 représente, en coupe, une cellule d'affichage à cristaux liquides nématiques de type bistable, dans laquelle la matière à cristaux liquides présente un alignement horizontal des directeurs d'orientation
La figure 2 montre des courbes caractéristiques de commutation en alternatif pour écriture de signaux sous forme d'impulsions de différentes durées
La figure 3 montre à titre d'exemple un ensemble de signaux combinés de préparation et d'écriture, sous forme d'impulsions, destinés à être appliqués aux conducteurs de la cellule représentée sur la figure 1
Les figures 4 et 5 montrent le réalignement des directeurs d'orientation pour la cellule de la figure 1, sous l'influence du champ électrique qui est induit par les signaux de la figure 3
La figure 6 montre une comparaison de caractéristiques de commutation en alternatif pour une cellule d'affichage non préparée et pour une cellule d'affichage préparée.
La figure 1 représente, en coupe, une cellule d'affichage à cristaux liquides nématiques de type bistable, dans laquelle la matière à cristaux liquides présente un alignement horizontal des directeurs d'orientation
La figure 2 montre des courbes caractéristiques de commutation en alternatif pour écriture de signaux sous forme d'impulsions de différentes durées
La figure 3 montre à titre d'exemple un ensemble de signaux combinés de préparation et d'écriture, sous forme d'impulsions, destinés à être appliqués aux conducteurs de la cellule représentée sur la figure 1
Les figures 4 et 5 montrent le réalignement des directeurs d'orientation pour la cellule de la figure 1, sous l'influence du champ électrique qui est induit par les signaux de la figure 3
La figure 6 montre une comparaison de caractéristiques de commutation en alternatif pour une cellule d'affichage non préparée et pour une cellule d'affichage préparée.
La cellule d'affichage à cristaux liquides représentée en coupe sur la figure 1 comprend des substrats 10 et 14, des conducteurs 11 et 15, des surfaces d'alignement incliné 12, 16 et 17, texturées au point de vue topographi- que, et une matière à cristaux liquides nématique 13. De plus, des regions particulières sont indiquées au-dessus de la cellule d'affichage pour identifier des configurations des directeurs d'orientation de la matière à cristaux liquides 13. Les configurations indiquées sur la figure 1 sont la configuration horizontale (H) et la configuration neutre (N).
les substrats 10 et 14 supportent les conducteurs 11 et 15 et ils constituent également un moyen pour contenir la matière à cristaux liquides 13. Chaque substrat est constitué essentiellement par une matière diélectrique transparente telle que du dioxyde de silicium ou du verre au une matière analogue.
Les conducteurs 11 et 15 sont disposés sur la surface intérieure des substrats respectifs pour permettre d'appliquer un champ électrique de façon pratiquement perpendiculaire à chaque substrat. Des électrodes interdigitées comme des électrodes sous forme de bandes uniformes continues sont des configurations utilisables pour les conducteurs 11 et 15.
Sur la représentation de la figure 1, et uniquement à titre d'exemple, les conducteurs 11 et 15 sont des électrodes en bandes uniformes continues. Le conducteur 11 est formé sur une surface intérieure du substrat 10, tandis que le conducteur 15 est formé de façon similaire sur une surface intérieure du substrat 14, dans une direction orthogonale à la direction du conducteur 11. Chaque conducteur est déposé ou gravé par des techniques photo lithographiques classiques sous la forme d'une couche mince sur la surface intérieure du substrat respectif.On utilise comme conducteurs des couches transparentes telles que de l'oxyde d indium-étain dans des cellules d'affichage fcncticnnant en mode de transmission, tandis qu'on utilise comme conducteurs des couches cpaques consistant par exemple en aluminium, dans des cellules d'affichage fonctionnant en mcde de réfle xicn.
Comme indiqué ci-dessus, les conducteurs 11 et 15 produisent un champ électrique vertical dans la matière à cristaux liquides 13, e'est-à-dire un champ qui est pratiquement perpendiculaire à chaque substrat. Ce type de champ fait prendre à la matiere à cristaux liquides 13 un alignement vertical des directeurs d'orientation (voir la figure 5), à condition que l'intensité du champ dépasse un niveau de seuil connu. En pratique, il est également nécessaire de commuter l'alignement des directeurs de la direction verticale à la direction horizontale. Des effets thermiques ou de champ électrique conviennent bien pour ce type de commutation, en fonction du type de conducteurs qui est employé.
On peut appliquer des champs électriques horizontaux à la matière à cristaux liquides 13 au moyen de conducteurs constituant des électrodes interdigitées. On pourra voir par exemple à ce titre le brevet US 4 333 708. Pour les conducteurs d'électrodes en bandes uniformes qui sont représentés sur la figure 1, on accomplit la commutation de l'alignement vertical à l'alignement horizontal de façon électrothermique, par chauffage résistif (par exemple en faisant passer un courant électrique dans l'électrode 15), pour faire fondre la matière à cristaux liquides pour qu'elle prenne l'état isotrope, et par refroidissement pour orienter de façon préférentielle la matière à cristaux liquides avec l'alignement horizontal.
Les surfaces d'alignement incliné 12, 16 et 17 consistent en couches d'oxyde transparentes déposées obliquement sur les surfaces intérieures à nu des substrats et des conducteurs, pour définir un alignement de surface de la matière à cristaux liquides 13. Le topographie des surfa ces 12 et 16 définit un angle d'inclinaison de surface mesuré à partir de la normale au substrat, qui est dans la plage de 2,50 à 67,50.
La surface d'alignement incliné 17 recouvre le conducteur 15 pour former une condition d'inelinaison inverse par rapport aux surfaces 12 et 16. La topographie de la surface 17 présente ainsi un angle d'inclinaison de surface de O par rapport à la normale au substrat. L'inclinaison inverse crée des discontinuités d'orientation aux endroits auxquels les bords latéraux de la surface 17 rencontrent la surface 16. Des discontinuités sont indiquées sous la forme de petites zones circulaires en noir sur les figures 1, 4 et 5.
La matière à cristaux liquides 13 est un mêlaùge d'une substance à'cristaux liquides nématique avec une matière coùsistant en un colorant pléochrolque, pourOla différenciation des alignements des directeurs dlorienta- tion.Dans un exemple-de cellule d'affichage, la matière à cristaux liquides 13 consiste en échantillons de cyanodiphényle NE7 de la firme Merck Chemical Company), dopés avec 0,5 à 2,0% d'un colorant pléochrolque, et elle est placée entre les substrats, avec l'écartement entre les surfaces des substrats fixé à une valeur de 10 à 50 pm, et de façon caractéristique à 20 pm. La matière à cristaux liquides 13 présente une anisotropie diélectrique positive. La matière 13 peut également etre une matière non dopée présentant une anisotropie diélectrique positive pour laquelle on utilise des paires polariseur/analyseur pour obtenir une différenciation optique.
On a trouvé que, pour certaines configurations de substrat, il est préférable d'ajouter à la matière nématique une certaine quantité de matière à cristaux liquides dans la mésophase cholestérique, pour conférer de façon appropriée à la configuration d'orientation en volume un pouvoir rotatoire en hélice homogène, pour empêcher ainsi la dégradation des propriétés cptiques par ltexistence d'un mélange de domaines en hélice à pouvoir rotatoire et de parois en hélice.
Sur la figure 1, la matière à cristaux liquides 13.
est représentée avec un alignement horizontal des directeurs d'orientation dans la région qui est définie par le recouvrement des conducteurs 11 et 15. Des régions dlisolation neutres entourent la région d'alignement horizontal. Les régions d'isolaticn neutres sont des volumes de matière à cristaux liquides qui conservent une configuration fixe des directeurs d'crientation lorsqutune cellule bistable adjacente prend l'un ou l'autre des deux états stables ordonnés, c'est-à-dire un alignement horizontal ou un alignement vertical. Ces régions entourent des cellules individuelles dans le but de séparer, d'isoler et de stabiliser les cellules du dispositif d'affichage. J.Cheng présente une théorie des régions d'isolation neutres dans l'article intitulé "Surface Pinning cf Disclinations and the Stability of
Bistable Nematie Storage Displays,'' J. Appl. Phys. 52, pages 724-727 (1981).
Bistable Nematie Storage Displays,'' J. Appl. Phys. 52, pages 724-727 (1981).
Le brevet US 4 333 708 donne des renseignements supplémentaires concernant le fonctionnement, les aspects physiques et la construction de la cellule d'affichage de la figure 1.
L'entrée de données dans la cellule d'affichage, encore appelée écriture dans la cellule, s'effectue en appliquant des signaux sous forme d'impulsions d'écriture aux conducteurs 11 et 15. Les signaux sous forme dtimpulsions d'écriture pour la configuration représentée sur la figure 1 sont habituellement des signaux alternatifs capables d'appliquer un champ électrique dans la matière à cristaux liquides 13, dans une direction normale aux surfaces des substrats. Le champ électrique appliqué fait passer à un alignement vertical les directeurs d'orientation alignés horizontalement, à condition que le champ dépasse un niveau de seuil de commutation spécifié, au moins pendant une cer taine durée minimale.
Les caractéristiques de commutation en alternatif faisant passer de l'alignement horizontal à l'alignemerlt vertical pour la cellule d'affichage de la figure 1, sont représentées sur la figure 2 sur laquelle la durée t du
w champ appliqué varie de 2 ms à l'infini (6 s). Le potentiel appliqué ou, de façon équivalente, l'intensité du champ électrique appliqué qui apparaît entre les conducteurs 11 et 15 sous l'effet de signaux sous forme d'impulsions d'écriture sur les conducteurs, est représenté graphiquement en fonction du pourcentage de la cellule pour lequel l'écriture a lieu, pour les signaux particuliers sous forme dtimpulsions d'écriture. On notera que la fréquence de chaque signal sous forme d'impulsions est de 1,0 kHz.En outre, chaque cellule est compartimentée en un réseau de 16 x 16 sous-cellules carrées de 40 pm, entourées par des régions dtisolation neutres d'une largeur de 10 Fm, pour localiser les défauts d'une cellule à une ou plusieurs sous-cellules, sans dégrader l'opération de commutation globale de la cellule complète.
w champ appliqué varie de 2 ms à l'infini (6 s). Le potentiel appliqué ou, de façon équivalente, l'intensité du champ électrique appliqué qui apparaît entre les conducteurs 11 et 15 sous l'effet de signaux sous forme d'impulsions d'écriture sur les conducteurs, est représenté graphiquement en fonction du pourcentage de la cellule pour lequel l'écriture a lieu, pour les signaux particuliers sous forme dtimpulsions d'écriture. On notera que la fréquence de chaque signal sous forme d'impulsions est de 1,0 kHz.En outre, chaque cellule est compartimentée en un réseau de 16 x 16 sous-cellules carrées de 40 pm, entourées par des régions dtisolation neutres d'une largeur de 10 Fm, pour localiser les défauts d'une cellule à une ou plusieurs sous-cellules, sans dégrader l'opération de commutation globale de la cellule complète.
Comme le montre la figure 2, des signaux sous forme d'impulsions d'écriture de durée pratiquement infinie (tw = , en désignant par Co une durée supérieure ou égale à 6 s) donnent naissance à un champ de seuil minimal dont l'intensité est déterminée par la force de fixation de disclinaisons le long de la périphérie de chaque cellule.
Pour des signaux sous forme d'impulsions d'écriture de durée finie (tw oO) l'intensité de champ de seuil est décalée vers des niveaux plus élevés au fur et à mesure que la durée d'impulsion, tw, diminue. Une conséquence du fait que le seuil dépend de la durée d'impulsion consiste en ce que des champs électriques de plus en plus-élevés sont nécessaires pour obtenir des vitesses d'adressage de plus en plus grandes, et, par ce moyen, des vitesses de commutation de plus en plus élevées pour la cellule d'affichage à cristaux liquides qui est adressée par les signaux sous forme d'impulsions d'écriture décrits en relation avec les figures 1 et 2.
Conformément aux principes de l'invention, cn réalise un adressage rapide avec des intensités de champ de seuil et des potentiels appliqués considérablement réduits en appliquant des signaux de commutation RSW et CSW de la figure 3 aux conducteurs respectifs 11 et 15 de la cellule d'affichage (figure 1). Chacun des signaux de commutation
RSW et CSW est constitué par un signal d'impulsion de préparation et par un signal d'impulsion d'écriture. Chaque signal d'impulsion de préparation est caractérisé par une enveloppe pratiquement constante d'amplitude v /2 volts p qui subsiste pendant t2 secondes ; chaque signal d'impulsion d'écriture est également caractérisé par une enveloppe pratiquement constante de durée tw = (t3 - t2) secondes.
RSW et CSW est constitué par un signal d'impulsion de préparation et par un signal d'impulsion d'écriture. Chaque signal d'impulsion de préparation est caractérisé par une enveloppe pratiquement constante d'amplitude v /2 volts p qui subsiste pendant t2 secondes ; chaque signal d'impulsion d'écriture est également caractérisé par une enveloppe pratiquement constante de durée tw = (t3 - t2) secondes.
Un ensemble de signaux de commutation, pris à titre d'exemple et représenté sur la figure 3, peut provenir d'une classe de signaux alternatifs transmis sélectivement, ayant une fréquence l/tl Hz. D'autres signa-ux alternatifs capables de produire une enveloppe constante sont préférables à des signaux d'amplitude constante, du fait que des signaux de commutation d'amplitude constante donnent naissance à des effets de pclarisation par charge d'espace qui réduisent l'amplitude du champ appliqué. On envisagera ci-après de façon plus détaillée les signaux CSW et RSW, en se référant aux figures 4 et 5. On ne décrit pas de sources de signal capables de produire les signaux de commutation
RSW et CSW, du fait que l'homme de l'art pourra les réaliser aisément.
RSW et CSW, du fait que l'homme de l'art pourra les réaliser aisément.
La figure 4 montre le comportement de la matière à cristaux liquides 13 sous l'influence d'un champ électrique appliqué E (la direction du champ est indiquée par une flèche), produit par les parties d'impulsions de préparation des signaux CSW et RSW. Plusieurs nouvelles régions sont repré sentées sur la figure 4, à savoir une région HA/N qui est une frontière entre une région d'isolation neutre et une région d'alignement horizontal des directeurs d'orientation avec distorsion asymétrique (HA), et une région W qui est une paroi de domaine entre des régions d'alignement horizontal des directeurs d'orientation avec distorsion symétrique et asymétrique, portant respectivement les références HS et
HA
Lorsqu'une région bistable de la cellule d'affichage est soumise au champ électrique E produit par les parties d'impulsions de préparation des signaux CSW et RSW qui sont respectivement appliqués aux conducteurs 15 et 11,- l'alignement de la matière à cristaux liquides 13 est distordu dans les couches limites près des surfaces 12 et 17.
HA
Lorsqu'une région bistable de la cellule d'affichage est soumise au champ électrique E produit par les parties d'impulsions de préparation des signaux CSW et RSW qui sont respectivement appliqués aux conducteurs 15 et 11,- l'alignement de la matière à cristaux liquides 13 est distordu dans les couches limites près des surfaces 12 et 17.
Les distorsions se compriment progressivement dans des couches limites multiples de dimension #, c'est-à-dire la longueur de cohérence électrique, lorsque le champ appliqué est augmenté, tandis que le volume principal de la matière à cristaux liquides 13 s'aligne parallèlement au champ électrique. les déformations en éventail-flexion ou "spLay-bend" font que #, c'est-à-dire l'angle d'orientation moléculaire locale mesuré à partir de la normale à chaque substrat, prend une valeur dans la plage #0 # # #/2 sur une distance " /2 à partir des surfaces 12, 16 et 17.On notera de plus qu'une ligne de directeurs d'orientation horizontale (0 /2 est disposée dans un plan médian de la cellule d'affichage, dans la région H5, à l'intérieur d'une couche limite d'épaisseur tandis que la ligne de directeurs d'orientation horizon- tale dans la région H A est disposée près de la surface d'alignement incliné à laquelle les disclinaisons sont fixées, ctest-à-dire la surface 17.
Pour distordre avec succès un alignement horizen- tal pour donner un alignement horizontal distordu de façon asymétrique, le potentiel de préparation appliqué, Vp, qui produit le champ électrique E doit être supérieur à une ten sion critique V . Pour les cellules d'affichage décrites ici,
c la tension V est dans la plage de 1,0 à 2,0 volts pour une
o matière à cristaux liquides 13 constituée par des échantil lons de cyancdiphényle ayant une anisotropie diélectrique
tt approximativement égale à 13. Il convient de noter que la tension critique Vc varie en fonction de h. Une explication plus complète de la tension critique V0 est donnée par
J. Cheng et col. dans J. Appl.Phys., Vol. 52(4), pages 2756-2765 (1981)
Lorsqu'un potentiel de préparation supérieur à Vc est appliqué à la cellule d'affichage, les phénomènes dynamiques moléculaires dans la matière à cristaux liquides 13 transforment initialement, en une courte durée, un alignement horizontal en un alignement horizontal distordu de façon symétrique, H8. Pour un potentiel V faible, supé p rieur à V0, par exemple lorsque V est dans la plage de p 2,0 à 5,0 V pour l'échantillon de cyanodiphényle, le volume principal de la matière à cristaux liquides 13 soumise au potentiel appliqué est transformé pour passer de H5 à un alignement horizontal à distorsion asymétrique HA, par le mouvement vertical de la ligne horizontale de directeurs d'orientation. Pour des potentiels appliqués V supérieurs p à V0 et encore plus grands, comme par exemple lorsque V p est supérieur à 5,0 V, des parois de domaines W se forment à la périphérie de la région active de la cellule et sepropagent vers l'intérieur à partir de la périphérie de la cellule, pour transformer une frontière HS/N en une frontière HA/N, lorsque ceci se produit. Des flèches 18 montrent la direction de propagation vers l'intérieur des parois de domaines W.
c la tension V est dans la plage de 1,0 à 2,0 volts pour une
o matière à cristaux liquides 13 constituée par des échantil lons de cyancdiphényle ayant une anisotropie diélectrique
tt approximativement égale à 13. Il convient de noter que la tension critique Vc varie en fonction de h. Une explication plus complète de la tension critique V0 est donnée par
J. Cheng et col. dans J. Appl.Phys., Vol. 52(4), pages 2756-2765 (1981)
Lorsqu'un potentiel de préparation supérieur à Vc est appliqué à la cellule d'affichage, les phénomènes dynamiques moléculaires dans la matière à cristaux liquides 13 transforment initialement, en une courte durée, un alignement horizontal en un alignement horizontal distordu de façon symétrique, H8. Pour un potentiel V faible, supé p rieur à V0, par exemple lorsque V est dans la plage de p 2,0 à 5,0 V pour l'échantillon de cyanodiphényle, le volume principal de la matière à cristaux liquides 13 soumise au potentiel appliqué est transformé pour passer de H5 à un alignement horizontal à distorsion asymétrique HA, par le mouvement vertical de la ligne horizontale de directeurs d'orientation. Pour des potentiels appliqués V supérieurs p à V0 et encore plus grands, comme par exemple lorsque V p est supérieur à 5,0 V, des parois de domaines W se forment à la périphérie de la région active de la cellule et sepropagent vers l'intérieur à partir de la périphérie de la cellule, pour transformer une frontière HS/N en une frontière HA/N, lorsque ceci se produit. Des flèches 18 montrent la direction de propagation vers l'intérieur des parois de domaines W.
La-réorientation de la matière à cristaux liquides
13 à proximité des sites de fixation (zones circulaires en noir), pour donner soit un alignement HA, soit une combinaison d'alignements H A et Hs, de la manière décrite ci-dessus, réduit le potentiel de seuil nécessaire pour commuter la cellule d'affichage vers l'alignement vertical qui est représenté sur la figure 5. Ceci se produit du fait qu'il existe une différence de contraintes entre une frontière
HS/N et une frontière H-A/N.L'énergie de distorsion qui est emmagasinée à la première, ctest-à-dire une paroi de Blcch ou en hélice, es-t inférieure- à l'énergie de distorsion emmagasinée à la seconde, c'est-à-dire une paroi à déformation en érJentail-flexion. La frontière HA/N nécessite donc, après une préparation suffisante, un champ de seuil inférieur à celui de la frontière H/N sans préparation.
13 à proximité des sites de fixation (zones circulaires en noir), pour donner soit un alignement HA, soit une combinaison d'alignements H A et Hs, de la manière décrite ci-dessus, réduit le potentiel de seuil nécessaire pour commuter la cellule d'affichage vers l'alignement vertical qui est représenté sur la figure 5. Ceci se produit du fait qu'il existe une différence de contraintes entre une frontière
HS/N et une frontière H-A/N.L'énergie de distorsion qui est emmagasinée à la première, ctest-à-dire une paroi de Blcch ou en hélice, es-t inférieure- à l'énergie de distorsion emmagasinée à la seconde, c'est-à-dire une paroi à déformation en érJentail-flexion. La frontière HA/N nécessite donc, après une préparation suffisante, un champ de seuil inférieur à celui de la frontière H/N sans préparation.
Plus précisément, la paroi de Bloch (hélice), W, est un moyen d'atténuer la contrainte à une frontière HS/N qui contient par ailleurs une paroi à déformation en éventail-flexion
Aussi longtemps que la paroi de Bloch demeure à la frontière HS/N, elle diminue l'énergie à la frontière et stabilise cette frontière. Lorsqu'un champ électrique est appliqué à la matière à cristaux liquides 13, des différences d'énergie dans le volume principal forcent la paroi à se déplacer vers l'intérieur, en direction du centre de la cellule, lorsque HS est remplacé par HA. Ce mouvement élève l'énergie et augmente la contrainte à la nouvelle frontière lorsque HA/N remplace HS/N, ce qui produit une déstabilisation à la frontière et abaisse donc le champ de seuil.Ces changements commencent lorsque la paroi de domaine W commence à se déplacer et ils sont terminés lorsque la paroi de domaine W ne se trouve plus dans la zone d'interaction du site de fixation.
Aussi longtemps que la paroi de Bloch demeure à la frontière HS/N, elle diminue l'énergie à la frontière et stabilise cette frontière. Lorsqu'un champ électrique est appliqué à la matière à cristaux liquides 13, des différences d'énergie dans le volume principal forcent la paroi à se déplacer vers l'intérieur, en direction du centre de la cellule, lorsque HS est remplacé par HA. Ce mouvement élève l'énergie et augmente la contrainte à la nouvelle frontière lorsque HA/N remplace HS/N, ce qui produit une déstabilisation à la frontière et abaisse donc le champ de seuil.Ces changements commencent lorsque la paroi de domaine W commence à se déplacer et ils sont terminés lorsque la paroi de domaine W ne se trouve plus dans la zone d'interaction du site de fixation.
Du fait que l'existence de la paroi de domaine W atténue les contraintes, sa présence stabilise le site de fixation et empêche la dislocation de disclinaisons à partir de sites de fixation, jusqu'à ce que la paroi de domaine W se soit déplacée sur une distance suffisante à partir du site de fixation, pour que l'interaction entre la paroi de domaine et le site de fixation ne soit plus capable d'atténuer les contraintes. Une distance 1 satisfait cette condi tin et une estimation de cette distance correspond à la moyenne géométrique de la dimension de la parci de domaine et de la longueur de cohérence de la structure en hélice, t2.
Du fait que la paroi de domaine W se déplace vers l'intérieur de la cellule d'affichage sous l'influence du champ produit par le potentiel de préparation, à la vitesse de plusieurs microns par seconde pour l'échantillon de cyanodiphényle, la paroi de domaine W peut parcourir la distance 1 < 2 pm en une durée qui n'est pas inférieure à 100 ms. Par conséquent, les parties de préparation des signaux CSW et RSW doivent se prolonger pendant t2 > , 100 ms, dans l'échantillon de cyanodiphényle.
La figure 5 montre la cellule d'affichage orientée avec un alignement vertical après l'application et l'extinc- tion de parties d'impulsions d'écriture des signaux CSW et
RSW, c'est-à-dire après l'instant t3. La transition de l'alignement H A vers l'alignement vertical ou d'un alignement combiné HA/HS (figure 4) vers l'alignement vertical est produite par le rétrécissement auta-propulsé et l'annihilation de la boucle de disclinaison flottante libre sous l'influence d'un champ électrique imposé par les signaux d'impulsions dlécri- ture. L'intensité de ce champ électrique alternatif produit par les signaux d'impulsions d'écriture est notablement inférieure à l'intensité d'un champ de fréquence et de durée similaires appliqué sans l'application d'un champ de préparation préalable, comme le montre la figure 6.
RSW, c'est-à-dire après l'instant t3. La transition de l'alignement H A vers l'alignement vertical ou d'un alignement combiné HA/HS (figure 4) vers l'alignement vertical est produite par le rétrécissement auta-propulsé et l'annihilation de la boucle de disclinaison flottante libre sous l'influence d'un champ électrique imposé par les signaux d'impulsions dlécri- ture. L'intensité de ce champ électrique alternatif produit par les signaux d'impulsions d'écriture est notablement inférieure à l'intensité d'un champ de fréquence et de durée similaires appliqué sans l'application d'un champ de préparation préalable, comme le montre la figure 6.
Les résultats représentés sur la figure 6 sont basés sur les paramètres de cellule d'affichage donnés ci-dessus en relation avec la figure 2, avec une fréquence de 1 kHz (l/t) pour le champ alternatif. A titre d'exemple, une cellule préparée peut etre totalement adressée et commutée avec un signal d'impulsion d'écriture de 2,0 ms (tw), pour un potentiel appliqué de 100 volts (3po), au lieu de 155 volts (3po) pour une cellule non préparée.La figure 6 montre clairement qu'il est possible de parvenir à des vitesses d'adressage correspondant à des durées de tordre de la milliseconde, avec une valeur inférieure du potentiel appliqué ou de l'intensité du champ électrique, lorsqu'on utilise des signaux de préparation pour distordre l'alignement moléculaire de la matière à cristaux liquides 13.
Un autre avantage de l'emploi d'un signal d'impulsion d'amorcage dans ce type de cellule d'affichage apparaît dans le fonctionnement multiplexé, comme pour le multiplexage d'ordre 2:1 ou 3:1. Ainsi, un niveau inférieur de signal de non sélection pour la cellule d'affichage préparée, par exemple 34 V au lieu de 55 V pour une durée d'adressage de 2,0 ms (t ),garantit une opération de commutation dans une zone éloignée de la queue de la courbe de seuil, pour réduire la commutation parasite sous l'effet de défauts -de surface. On parvient donc à une commutation avec des champs électriques inférieurs, sans sacrifier la vitesse d'adressage.
Diverses modifications sont possibles. Par exemple, il est possible de simplifier la conception de la source de signal utilisée pour produire les signaux CSW et
RSW, lorsqu'on donne au potentiel de préparation V une p valeur égale à VO, soit le tiers du potentiel d'écriture.
RSW, lorsqu'on donne au potentiel de préparation V une p valeur égale à VO, soit le tiers du potentiel d'écriture.
En outre, dans le cas d'un grand réseau de cellules d'affichage, il devient pratique d'appliquer un potentiel de préparation initial à l'ensemble du réseau, au lieu de l'appliquer individuellement et séquentiellement à chaque cellule.
Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.
Au sujet de l'expression "play-bend", renvoi est fait "Physics of Liquid Crystals", P.G. de GENNES, Clarenden
Press, Oxford, pages 59, 60, Edition 1975.
Press, Oxford, pages 59, 60, Edition 1975.
Claims (6)
1. Dispositif d'affichage à cristaux liquides bistable comprenant des premier (10) et second (14) substrats3 une matière à cristaux liquides (13) dans la mésophase nématique ayant des directeurs d'orientation, placée entre les deux substrats, des surfaces intérieures (12, 16, 17) de chacun des substrats ayant une configuration prévue de façon à aligner les directeurs d'orientation selon une configuration prédéterminée à chaque surface intérieure, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (signaux entre t0 et t2) destinés à produire un premier champ électrique de préparation dans la matière à cristaux liquides, pour aligner les directeurs d'orientation d'un premier volume sélectionné de la matière à cristaux liquides en un alignement distordu correspondant à un premier état ordonné, et des moyens d'écriture (signaux entre t2 et t3) destinés à produire un second champ électrique dans la matière à cristaux liquides, pour commuter l'alignement des directeurs d'orientation du premier volume sélectionné, de façon à le faire passer de l'alignement distordu du premier état ordonné à un second état ordonne.
2. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier champ électrique est produit par une première différence de potentiel entre les deux substrats, et cette première différence de potentiel est supérieure à un potentiel critique et notablement -infé- rieur à un premier potentiel de commutation de seuil.
3. Dispositif d'affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second champ électrique est créé par une seconde différence de potentiel entre les deux substrats, et la seconde différence de potentiel est le premier potentiel de commutation de seuil et est inférieur à un second potentiel de commutation de seuil.
4. Procédé pour commuter les états d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides bistable du type comprenant des premier (10) et second (14) substrats, une matière à cristaux liquides (13) dans la méscphase nématique ayant des directeurs dtcrientation, placée entre les deux substrats, et des surfaces intérieures de chacun des substrats ayant une -configuration prévue pour aligner les directeurs d'orienta- tion selon une configuration prédéterminée sur chaque surface intérieure, caractérisé en ce qu'on produit un premier champ électrique de préparation dans la matière à cristaux liquides pour aligner les directeurs d'orientation d'un premier volume sélectionné de la matière à cristaux liquides, selon un alignement distordu d'un premier état ordonné, et on praduit un second champ électrique dans la matière à cristaux liquides pour commuter l'alignement des directeurs d'orientation du premier volume sélectionné de façon à le faire passer de l'alignement distordu du premier état ordonné à un second état ordonné.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'an produit le premier champ électrique par une première différence de potentiel entre les deux substrats, et la première différence de potentiel est supérieure à un potentiel critique et notablement inférieure à un premier potentiel de commutation de seuil.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on crée le second champ électrique par une seconde différence de potentiel entre les deux substrats, et la seconde différence de potentiel est le premier potentiel de
commutation de seuil et est inférieure à un second potentiel
de commutation de seuil.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US41130582A | 1982-08-25 | 1982-08-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2532453A1 true FR2532453A1 (fr) | 1984-03-02 |
Family
ID=23628407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8313436A Pending FR2532453A1 (fr) | 1982-08-25 | 1983-08-18 | Dispositif d'affichage a cristaux liquides bistable utilisant des tensions de preparation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958420A (fr) |
| FR (1) | FR2532453A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0356730A1 (fr) * | 1988-08-12 | 1990-03-07 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Méthode et dispositif pour la commande accélérée de cellules d'affichage à cristaux liquides du type DHF. |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3753440B2 (ja) * | 1992-05-07 | 2006-03-08 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法 |
| JP3634390B2 (ja) * | 1992-07-16 | 2005-03-30 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶電気光学素子 |
| CN1156815C (zh) | 1995-05-17 | 2004-07-07 | 精工爱普生株式会社 | 液晶显示装置及其驱动方法以及其使用的驱动电路和电源电路装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4333708A (en) * | 1979-11-30 | 1982-06-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Mechanically multistable liquid crystal cell |
-
1983
- 1983-08-18 FR FR8313436A patent/FR2532453A1/fr active Pending
- 1983-08-25 JP JP15425783A patent/JPS5958420A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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| US4333708A (en) * | 1979-11-30 | 1982-06-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Mechanically multistable liquid crystal cell |
Non-Patent Citations (4)
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| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 52, no. 2, février 1981, pages 724-727; J. CHENG "Surface pinning of disclinations and the stability of bistable nematic storage displays" * |
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| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 53, no. 8, août 1982, pages 5584-5595; J. CHENG "Homogeneous electric field threshold switching phenomena in a multiplexible bistable liquid crystal display" * |
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| EP0356730A1 (fr) * | 1988-08-12 | 1990-03-07 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Méthode et dispositif pour la commande accélérée de cellules d'affichage à cristaux liquides du type DHF. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5958420A (ja) | 1984-04-04 |
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