FR2534716A1 - MEMORY NEMATIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES. ON EFFECTUE UNE COMMUTATION ELECTRIQUE D'UNE CELLULE A CRISTAUX LIQUIDES NEMATIQUES BISTABLE ENTRE DES ETATS HORIZONTAUX ASYMETRIQUES TOPOLOGIQUEMENT EQUIVALENTS. LA CELLULE COMPREND DES SUBSTRATS SUPERIEUR ET INFERIEUR 10, 11 PARALLELES, DES SURFACES TEXTUREES D'ALIGNEMENT PAR INCLINAISON 20, 21 SUR LES SUBSTRATS CORRESPONDANTS, ET UNE MATIERE A CRISTAUX LIQUIDES NEMATIQUES 30 ENTRE LES SUBSTRATS. ON DECLENCHE LA COMMUTATION PAR L'APPLICATION D'UN CHAMP ELECTRIQUE CONTINU POUR ROMPRE LA SYMETRIE ET ON ACHEVE LA COMMUTATION PAR L'APPLICATION D'UN POTENTIEL ELECTRIQUE ALTERNATIF. APPLICATION AUX DISPOSITIFS D'AFFICHAGE MATRICIELS RAPIDES.THE INVENTION RELATES TO LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICES. AN ELECTRICAL SWITCHING OF A BISTABLE NEMATIC LIQUID CRYSTAL CELL BETWEEN TOPOLOGICALLY EQUIVALENT ASYMETRIC HORIZONTAL STATES IS PERFORMED. THE CELL INCLUDES TOP AND LOWER SUBSTRATES 10, 11 PARALLEL, TEXTURED TILT ALIGNMENT SURFACES 20, 21 ON THE CORRESPONDING SUBSTRATES, AND A NEMATIC LIQUID CRYSTAL MATERIAL 30 BETWEEN THE SUBSTRATES. THE SWITCHING IS TRIGGERED BY THE APPLICATION OF A CONTINUOUS ELECTRIC FIELD TO BREAK THE SYMMETRY AND THE SWITCHING IS COMPLETED BY THE APPLICATION OF AN ALTERNATIVE ELECTRIC POTENTIAL. APPLICATION TO RAPID MATRIX DISPLAY DEVICES.
Description
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La présente invention concerne des dispositifs d'affichage, et en particulier des dispositifs à cristaux The present invention relates to display devices, and in particular to crystal devices
liquides bistables.bistable liquids.
Les dispositifs d'affichage à cristaux liquides nématiques bistables nécessitent généralement des potentiels Bistable nematic liquid crystal display devices generally require potentials
électriques alternatifs élevés pour déclencher la commuta- high electrical appliances to trigger the switching
tion inter-état entre des états bistables Une raison impor- interstate between bistable states An important reason
tante pour la nécessité de tels potentiels électriques alternatifs de commutation élevés consiste en ce qu'une énergie électrique suffisante doit être appliquée à chaque for the need for such high alternative switching electrical potentials is that sufficient electrical energy must be applied to each
cellule d'affichage pour détacher et déplacer des disclinai- display cell for detaching and relocating disclin-
sons à partir de sites de-fixation. sounds from de-fixation sites.
Un mode de réalisation d'un dispositif-d'afficha- An embodiment of a display device
ge à cristaux liquides nématiques présente un caractère bistable entre deux états qui est dû à sa configuration (voir le brevet US 4 333 708) Les deux états, qui existent séparément en l'absence d'un potentiel de maintien, ne sont pas équivalents au point de vue topologique et tirent leur stabilité de la fixation de disclinaisons On accomplit la The two states, which exist separately in the absence of a holding potential, are not equivalent to topological point of view and derive their stability from the setting of disclinations.
commutation inter-état en détachant et en déplaçant des dis- interstate switching by detaching and relocating
clinaisons à partir d'un site de fixation, sous l'effet d'un potentiel de commutation alternatif appliqué qui dépasse un seuil de commutation nette, de valeur élevée On parvient à une réduction du niveau de seuil de commutation pour ce type bends from a fastening site, under the effect of an applied alternating switching potential that exceeds a high-value, sharp switching threshold. A reduction in the switching threshold level for this type is achieved.
de dispositif d'affichage à cristaux liquides en pré-polari- pre-polarized liquid crystal display device
sant des cellules sélectionnées dans l'affichage avec un fai- selected cells in the display with a
ble potentiel de préparation alternatif avant d'appliquer le potential for alternative preparation before applying
potentiel de commutation plus élevé. higher switching potential.
Il convient de noter en ce qui concerne les dispo- It should be noted with regard to the provisions
sitifs d'affichage décrits ci-dessus qu'on emploie des potentiels de commutation alternatifs pour effectuer la commutation inter-état Les signaux qui produisent ces described above that alternative switching potentials are used to perform inter-state switching. The signals that produce these
potentiels de commutation alternatifs proviennent générale- alternative switching potentials come generally-
ment de la famille des signaux à enveloppe constante et, plus particulièrement, de la famille de signaux alternatifs of the family of constant-envelope signals and, more particularly, of the family of
sous forme d'impulsions, transmis sélectivement et à enve- in the form of pulses, transmitted selectively and
loppe pratiquement constante On préfère les signaux alter- practically constant loppe
natifs à enveloppe constante à des signaux continus ou à amplitude constante, du fait que ces derniers signaux donnent naissance à des effets de polarisation par charge -d'espace qui réduisent l'amplitude du champ électrique constant-current signals to continuous or constant-amplitude signals, because these latter signals give rise to charge-space polarization effects which reduce the amplitude of the electric field
appliqué.applied.
Dans les dispositifs d'affichage mentionnés In the display devices mentioned
ci-dessus, les problèmes de potentiels de commutation alter- above, the problems of alternative switching potentials
natifs relativement élevés et de la commutation par mouve- relatively high birthdays and switching by movement
ment de disclinaisons existent toujours. disclinations still exist.
Conformément à l'invention, on applique un faible potentiel électrique continu à la cellule d'affichage à cristaux liquides nématiques pour déclencher une commutation inter-état bistable entre deux configurations de directeurs d'orientation horizontales, topologiquement équivalentes La polarité du potentiel continu détermine la configuration In accordance with the invention, a low DC electrical potential is applied to the nematic liquid crystal display cell to initiate bistable inter-state switching between two topologically equivalent horizontal orientation director configurations. configuration
vers laquelle un cycle de commutation inter-état est déclen- towards which an interstate switching cycle is triggered.
ché Une fois que la commutation a-commencé, on applique à la cellule un faible potentiel électrique alternatif, par Once switching has begun, a low AC potential is applied to the cell.
exemple moins de dix volts, pour achever le cycle de commu- example, less than ten volts, to complete the communication cycle.
tation et pour maintenir la configuration de directeurs tation and to maintain the configuration of directors
d'orientation dans l'un des deux états horizontaux La cellu- orientation in one of the two horizontal states.
le d'affichage à cristaux liquides nématiques bistable com- the nematic liquid crystal display bistable
prend des substrats supérieur et inférieur, une matière à cristaux liquides nématiques disposée entre les deux substrats et une combinaison d'éléments formés d'un seul takes upper and lower substrates, a nematic liquid crystal material disposed between the two substrates and a combination of elements formed from a single
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3- tenant avec les substrats et capables d'orienter de façon préférentielle des directeurs de la matière à cristaux 3- keeping with the substrates and able to orient preferentially directors of the crystal material
liquides dans un état horizontal asymétrique ayant une cou- in an asymmetric horizontal state with a
che d'inversion pratiquement adjacente et parallèle à un substrat prédéterminé, en présence d'un champ électrique continu de rupture de symétrie, suivi en séquence par un substantially parallel to a predetermined substrate, in the presence of a continuous electric field of symmetry breaking, followed in sequence by a
potentiel électrique alternatif appliqué particulier. applied alternative electric potential.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la cellule d'affichage à cristaux liquides comprend des substrats supérieur et inférieur parallèles sur lesquels sont disposées des bandes conductrices de l'électricité et des surfaces d'alignement par inclinaison, texturées au point de vue topographique, une matière àacristaux liquides nématiques disposée entre des surfaces texturées en regard, et une source de potentiel variable connectée aux bandes In one embodiment of the invention, the liquid crystal display cell comprises parallel upper and lower substrates on which electrically conductive strips and tilt-aligned surfaces, textured from the point of view, are arranged. topographic material, a nematic liquid crystals material disposed between textured surfaces facing, and a variable potential source connected to the bands
conductrices pour produire des champs électriques de commu- conductors for generating electric fields of
tation dans la matière à cristaux liquides Une cellule est divisée en une région active et en une région d'isolation qui entoure la région active Dans la région active de la cellule, les surfaces d'alignement par inclinaison texturées in the liquid crystal material A cell is divided into an active region and an isolation region that surrounds the active region In the active region of the cell, the textured inclination alignment surfaces
en regard présentent une condition aux frontières correspon- side have a corresponding border condition
dant à des inclinaisons égales et opposées, et une torsion at equal and opposite inclinations, and a twist
ou une différence angulaire entre des orientations azimuta- or an angular difference between azimuthal orientations
les des surfaces d'alignement par inclinaison texturées en the textured inclination alignment surfaces in
regard, pour la différenciation optique des états Sur cha- look, for the optical differentiation of states on each
que surface d'alignement par inclinaison texturée, la région -d'isolation est caractérisée par une condition parallèle aux textured tilt alignment surface, the region of insulation is characterized by a condition parallel to
frontières On effectue la commutation inter-état en appli- boundaries Inter-state switching is carried out
quant un premier potentiel continu à la matière à cristaux liquides pour déclencher l'alignement des directeurs as a first continuous potential to the liquid crystal material to trigger the alignment of directors
d'orientation dans un premier état horizontal asymétrique. orientation in a first asymmetric horizontal state.
On applique un faible potentiel alternatif de maintien, A low alternative holding potential is applied,
supérieur à un potentiel critique, dans une direction norma- above a critical potential, in a normal direction
le aux substrats, pour achever la commutation vers le pre- the substrates, to complete the switch to the first
mier état On accomplit des transitions vers le second état en appliquant un second potentiel continu à la matière à cristaux liquides, de façon à déclencher un alignement correct des directeurs d'orientation dans un second état horizontal asymétrique Ici encore, on applique le faible potentiel alternatif de maintien pour achever la commutation first state Transitions to the second state are accomplished by applying a second DC potential to the liquid crystal material, thereby triggering correct alignment of the orientation directors in a second asymmetric horizontal state. Here again, the low AC potential is applied. holding to complete the switch
vers le second état.to the second state.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la cellule d'affichage à cristaux liquides comprend de façon similaire des substrats supérieur et inférieur parallèles sur lesquels sont disposées des bandes conductrices de l'électricité et des surfaces d'alignement par inclinaison texturées de façon topographique, la matière à cristaux liquides nématiques disposée entre des surfaces texturées en regard, et la source de potentiel variable connectée aux bandes conductrices pour produire des champs électriques de commutation dans la matière à cristaux liquides Ce mode de In another embodiment of the invention, the liquid crystal display cell similarly comprises parallel upper and lower substrates on which are electrically conductive strips and textured tilt alignment surfaces of topographically, the nematic liquid crystal material disposed between textured surfaces facing, and the variable potential source connected to the conductive strips to produce switching electric fields in the liquid crystal material.
réalisation diffère du mode de réalisation décrit précédem- embodiment differs from the embodiment described above
ment en ce que les surfaces d'alignement par inclinaison texturées de façon topographique qui se trouvent sur des substrats en regard présentent sur toute leur étendue une condition correspondant à des inclinaisons inverses aux the fact that the topographically textured inclination alignment surfaces on opposite substrates have a condition on their entire extent corresponding to inverse inclinations at
frontières Les régions actives de ce dernier mode de réali- The active regions of this latter mode of
sation ne sont pas définies par la texture des surfaces are not defined by the texture of the surfaces
d'alignement par inclinaison, mais par la région de recou- tilt alignment, but by the region of overlap
vrement entre des bandes conductrices sur des substrats en regard. L'invention sera mieux comprise à la lecture de between conductive strips on facing substrates. The invention will be better understood when reading
la description qui va suivre de modes de réalisation et en the following description of embodiments and in
se référant aux dessins annexés sur lesquels: referring to the accompanying drawings in which:
La figure l montre une représentation tridimen- Figure 1 shows a three-dimensional representation
sionnelle d'une cellule d'affichage à cristaux liquides; La figure 2 montre une représentation théorique of a liquid crystal display cell; Figure 2 shows a theoretical representation
de la surface d'alignement par inclinaison supérieure, tex- of the upper inclination alignment surface, tex-
turée de façon topographique, 20, vue à partir de la ligne 2-2 sur la figure l; = La figure 3 montre une représentation théorique de la surface d'alignement par inclinaison inférieure, texturée au point de vue topographique, 21, vue à partir de la ligne topographically, 20, seen from line 2-2 in Figure 1; Fig. 3 shows a theoretical representation of the topographically textured lower inclination alignment surface, 21, viewed from the line
3-3 sur la figure 1; et -3-3 in Figure 1; and -
Les figures 4 à 7 illustrent divers alignements Figures 4 to 7 illustrate various alignments
horizontaux de directeurs d'orientation dans la région acti- horizontal orientation directors in the region.
ve de la cellule d'affichage de la figure 1, conformément ve of the display cell of Figure 1, in accordance with
aux principes de l'invention.to the principles of the invention.
L'invention fait apparaître un nouvel effet procu- The invention reveals a new effect
rant un caractère bistable pour des cristaux liquides néma- bistable character for nematic liquid crystals
tiques, selon lequel la commutation inter-état entre deux états topologiquement équivalents est déclenchée par l'application d'un potentiel électrique continu de rupture de symétrie On maintient un état dans sa configuration the inter-state switching between two topologically equivalent states is triggered by the application of a continuous electrical potential of symmetry breaking. A state in its configuration is maintained.
correcte en appliquant ensuite un faible potentiel alterna- correct by then applying a low alterna-
tif de maintien Chaque état présente une couche d'inversion holding tif Each state has an inversion layer
à la frontière contenant des directeurs d'orientation ali- at the border with food orientation directors
gnés de façon pratiquement horizontale, en position adjacen- almost horizontally, in an adjacent position
te à une frontière correspondante La commutation d'un état- to a corresponding boundary Switching a state-
à un autre ne nécessite pas 'de mouvement de disclinaisons, à to another does not require any movement of disclinations,
cause de l'équivalence topologique des états. because of the topological equivalence of states.
La figure l montre une cellule d'affichage à cris- Figure 1 shows a display cell with crys-
taux liquides Cette cellule d'affichage constitue un exem- liquid rate This display cell is an example
ple de réalisation de l'invention La cellule de la figure 1 n'est que l'une des nombreuses cellules de ce type qui sont Embodiment of the invention The cell of FIG. 1 is only one of many such cells which are
incorporées dans un dispositif d'affichage à cristaux liqui- incorporated in a liquid crystal display device
des complet Comme le montre la figure 1, la cellule d'affi- As shown in Figure 1, the display cell
chage à cristaux liquides comprend un substrat supérieur 10, liquid crystal display comprises an upper substrate 10,
un substrat inférieur 11, une surface d'alignement par incli- a lower substrate 11, a sloping alignment surface,
naison supérieure, texturée au point de vue topographique, superior, topographically textured,
, une surface d'alignement par inclinaison inférieure, tex- , a lower inclination alignment surface, tex-
turée au point de vue topographique, 21, une matière à cris- topographic point of view, 21, a crys-
taux liquides nématiques 30, un conducteur supérieur 40 et un conducteur inférieur 41 Des potentiels de commutation et de maintien sont appliqués à la cellule à partir d'une source de potentiel variable 50 qui est connectée au conducteur supérieur 40 et au conducteur inférieur 41 Un système de vecteurs de base de référence (x, y, z) est représenté sur les figures pour faciliter l'orientation de la figure 1 par rapport aux figures 4 à 7. Les-substrats 10 et 11 supportent respectivement les conducteurs 40 et 41, tout en procurant un moyen pour contenir la matière à cristaux liquides 30 Chaque substrat est constitué essentiellement par une matière diélectrique transparente telle que du dioxyde de silicium ou du verre, Nematic liquid levels 30, an upper conductor 40 and a lower conductor 41 Switching and holding potentials are applied to the cell from a variable potential source 50 which is connected to the upper conductor 40 and the lower conductor 41 A system reference base vectors (x, y, z) are shown in the figures to facilitate the orientation of FIG. 1 with respect to FIGS. 4 to 7. The substrates 10 and 11 respectively support the conductors 40 and 41, while providing a means for containing the liquid crystal material Each substrate consists essentially of a transparent dielectric material such as silicon dioxide or glass,
ou une matière analogue.or a similar material.
Les conducteurs 40 et 41 sont disposés sur-des surfaces intérieures en regard des substrats respectifs de façon à permettre l'application d'un champ électrique The conductors 40 and 41 are arranged on interior surfaces facing the respective substrates so as to allow the application of an electric field
alternatif continu dans une direction pratiquement perpendi- continuous alternative in a practically
culaire à chaque substrat Des électrodes interdigitées to each substrate Interdigitated electrodes
comme des électrodes sous forme de bandes uniformes conti- as electrodes in the form of continuous uniform bands
nues,sont des configurations utilisables pour les conduc- are configurations that can be used for
teurs 40 et 41.40 and 41.
La figure 1 montre, uniquement à titre d'exemple, Figure 1 shows, by way of example only,
les conducteurs 40 et 41 sous la forme d'électrodes en ban- the conductors 40 and 41 in the form of electrodes in the form of
des uniformes continues disposées de façon mutuellement or- continuous uniforms arranged in a mutually
timgonale Le conducteur 40 est formé sur une surface inté- The conductor 40 is formed on an integral surface
rieure du substrat supérieur 10, tandis que le conducteur 41 est formé de façon similaire sur une surface intérieure du substrat inférieur 11, dans une direction orthogonale à la direction du conducteur 40 Chaque conducteur est déposé ou gravé par des techniques photolithographiques classiques sous la forme d'une couche mince sur la surface intérieure the conductor 41 is similarly formed on an inner surface of the lower substrate 11, in a direction orthogonal to the direction of the conductor 40. Each conductor is deposited or etched by conventional photolithographic techniques in the form of 'a thin layer on the inner surface
du substrat respectif On utilise comme conducteurs des cou- of the respective substrate Conductors
ches transparentes telles que de l'oxyde d'indium-étain, sur les deux substrats de cellules d'affichage fonctionnant en transparent films such as indium-tin oxide, on the two display cell substrates operating in
mode de transmission, tandis que dans les cellules d'affi- mode of transmission, while in the display cells
chage fonctionnant en mode de réflexion, on utilise des cou- in the mode of reflection, we use
ches opaques consistant par exemple en aluminium, pour les opaque ones consisting for example of aluminum, for
conducteurs qui se trouvent sur l'un des substrats. conductors that are on one of the substrates.
On utilise des surfaces d'alignement par incli- Inclined alignment surfaces are used
naison texturées au point de vue topographique, 20 et 21, pour induire un alignement par inclinaison connu dans les molécules de cristaux liquides adjacentes à chaque surface. On a également appelé ces surfaces "surfaces d'alignement par inclinaison" Les surfaces 20 et 21 sont des couches non conductrices transparentes qui se trouvent sur les surfaces Topographically textured regions, 20 and 21, to induce a known tilt alignment in the liquid crystal molecules adjacent to each surface. These surfaces are also referred to as "tilting alignment surfaces." Surfaces 20 and 21 are transparent non-conductive layers on surfaces.
intérieures à nu des substrats et des eonducteurs, pour défi- exposed surfaces of substrates and transducers, to define
nir un alignement de surface des directeurs d'orientation de la matière à cristaux liquides 30 Les surfaces 20 et 21 sont formées d'un seul tenant avec le substrat respectif par dépôt The surfaces 20 and 21 are formed in one piece with the respective substrate by depositing a surface alignment of the orientation directors of the liquid crystal material.
par faisceau d'électrons oblique ou par évaporation thermi- oblique electron beam or thermal evaporation
que d'une matière telle que l'oxyde de titane ou l'oxyde de silicium, ces deux matières constituant des isolants Ceci conduit à une topographie en forme de colonnes uniformément than a material such as titanium oxide or silicon oxide, these two materials constituting insulators This leads to a topography in the form of columns uniformly
inclinées pour chaque surface d'alignement par inclinaison. inclined for each inclination alignment surface.
La topographie de chacune des surfaces 20 et 21 définit un angle d'inclinaison de surface O %, mesuré-à partir de la normale à chaque substrat (surface intérieure) dans la plage de 0 à 900 Des angles d'inclinaison de surface supérieurs The topography of each of the surfaces 20 and 21 defines a surface tilt angle O%, measured from the normal to each substrate (interior surface) in the range of 0 to 900. Higher surface tilt angles
à 450 sont préférés pour assurer la prépondérance de la con- at 450 are preferred to ensure the preponderance of
figuration horizontale de directeurs d'orientation Les sur- horizontal representation of guidance directors
faces d'alignement par inclinaison 20 et 21 sont décrites plus complètement ci-dessous en relation avec les figures 2 et 3. Tilt alignment faces 20 and 21 are described more fully below in connection with FIGS. 2 and 3.
La matière à cristaux liquides 30 est une substan- The liquid crystal material 30 is a substance
ce à cristaux liquides-dans la mésophase nématique ayant une this liquid crystal-in the nematic mesophase having a
anisotropie diélectrique positive, au moins dans une certai- positive dielectric anisotropy, at least in some
ne gamme de fréquence, Dans un exemple de cellule d'afficha- frequency range, in an example of a display cell
ge, la matière 30 consiste en échantillons de cyanodiphényle de type E 7 de la firme Merck Chemical Company La matière à In the present invention, the material consists of E-type cyanodiphenyl samples from Merck Chemical Company.
cristaux liquides 30 est placée entre des substrats parallè- liquid crystal 30 is placed between parallel substrates.
les opposés, et la séparation entre les surfaces des the opposites, and the separation between the surfaces of
substrats est inférieure à 20 rm et est de façon caracté- substrates is less than 20 rm and is typically
ristique d'environ 10 pm.about 10 pm.
Chaque cellule d'affichage est divisée en une Each display cell is divided into one
région active et une région inactive La région active com- active region and an inactive region The active working region
prend un volume de matière à cristaux liquides 30 qui est capable d'accomplir une commutation inter-état sous l'effet de champs électriques appliqués de façon appropriée De façon générale, pour le type de cellule représenté sur la figure 1, la région active est définie comme étant la région située dans la zone de recouvrement des conducteurs 40 et 41 Sur la figure 1, la zone hachurée sur la surface 21 takes a volume of liquid crystal material 30 which is capable of performing inter-state switching under the effect of appropriately applied electric fields. In general, for the cell type shown in FIG. 1, the active region is defined as being the region located in the overlap area of the conductors 40 and 41. In FIG. 1, the shaded area on the surface 21
représente une frontière inférieure de la région active. represents a lower boundary of the active region.
La région inactive qui entoure chaque région acti- The inactive region surrounding each active region
ve est un volume de matière à cristaux liquides qui conserve ve is a volume of liquid crystal material that keeps
une configuration fixe des directeurs d'orientation, indé- a fixed configuration of orientation directors, inde-
pendamment des configurations dans les régions actives adja- apart from the configurations in the active regions adja-
centes Chaque région inactive, encore appelée région d'iso- Each inactive region, also known as the iso-
lation neutre, sépare, isole et stabilise la région active entourée d'une cellule correspondante dans le dispositif d'affichage à cristaux liquides Une théorie des régions Neutralization, separates, isolates and stabilizes the active region surrounded by a corresponding cell in the liquid crystal display device A theory of regions
d'isolation neutres est présentée par J Cheng dans l'arti- neutral insulation is presented by J Cheng in the article
cle intitulé "Surface Pinning of Disclinations and the Sta- entitled "Surface Pinning of Disclinations and the Sta-
bility of Bistable Nematic Storage Displays," J Appl. Bility of Bistable Nematic Storage Displays, "J Appl.
Phys 52, pages 724-727 ( 1981).Phys. 52, pp. 724-727 (1981).
Le brevet US 4 333 708 donne des renseignements supplémentaires concernant les aspects physiques et la construction de la cellule d'affichage de base qui est US Patent 4,333,708 provides additional information regarding the physical aspects and construction of the basic display cell which is
représentée sur la figure 1.shown in Figure 1.
La source de potentiel variable 50 produit plu- The variable potential source 50 produces several
sieurs signaux électriques qui sont appliqués au conducteur supérieur 40 et au conducteur inférieur 41 pour produire divers champs électriques alternatifs ou continus dans la any electrical signals that are applied to the upper conductor 40 and the lower conductor 41 to produce various alternating or continuous electric fields in the
matière à cristaux liquides 30, et dans une direction pra- liquid crystal material 30, and in a practical direction
tiquement normale aux substrats 10-et 11 En fonction des caractéristiques du champ électrique appliqué dans la région Normally normal to substrates 10-and 11 Depending on the characteristics of the electric field applied in the region
active de la cellule d'affichage, la configuration de direc- of the display cell, the configuration of direc-
teurs d'orientation de la matière à cristaux liquides 30 se transforme, en passant par une configuration horizontale distordue (figure 5), soit en un état horizontal asymétrique supérieur (figure 6), soit en un état horizontal asymétrique inférieur (figure 7) Une fois que la commutation vers un état asymétrique est déclenchée, la source 50 produit un The orientation of the liquid crystal material 30 is changed from a horizontal distorted configuration (FIG. 5) to either an upper asymmetric horizontal state (FIG. 6) or a lower asymmetric horizontal state (FIG. once switching to an asymmetric state is triggered, the source 50 produces a
signal alternatif de maintien pour achever le cycle de com- alternating sustain signal to complete the com-
mutation et pour maintenir l'état horizontal asymétrique mutation and to maintain the asymmetrical horizontal state
dans la cellule d'affichage, avec un potentiel de maintien. in the display cell, with holding potential.
Les signaux que produit la source 50 proviennent généralement des familles de signaux à enveloppe constante et de signaux à amplitude constante Plus précisément, les signaux-à enveloppe constante sont des signaux alternatifs sous forme d'impulsions, transmis sélectivement, à enveloppe pratiquement constante, tandis que les signaux à amplitude constante sont des signaux continus sous forme d'impulsions, The signals produced by the source 50 generally originate from the families of constant envelope signals and constant amplitude signals. More precisely, the constant envelope signals are alternating signals in the form of pulses, transmitted selectively, with a substantially constant envelope, whereas that constant amplitude signals are continuous signals in the form of pulses,
transmis sélectivement.transmitted selectively.
Pour effectuer la commutation conformément aux principes de l'invention, les signaux provenant de la source To perform the switching in accordance with the principles of the invention, the signals from the source
50 produisent des potentiels référencés-à un potentiel cri- 50 produce referenced potentials-at a critical potential.
tique Vc, qui est décrit ci-dessous de façon plus détaillée. Vc, which is described below in more detail.
Les signaux sont classés en grandes catégories, à savoir un The signals are classified into broad categories, namely a
signal d'écriture continu, un signal d'initialisation conti- continuous write signal, a continuous initialization signal
nu ou signal d'effacement continu, et un signal de maintien alternatif Un signal d'écriture provenant de la source 50 applique un potentiel continu de valeur Vw aux bornes de la cellule d'affichage pour déclencher la commutation de la or a continuous erase signal, and an alternating hold signal A write signal from the source 50 applies a continuous potential of value Vw across the display cell to trigger the switching of the
cellule vers un premier état horizontal asymétrique (supé- cell to a first asymmetric horizontal state (superior
rieur ou inférieur), le potentiel V étant supérieur ou inférieur au potentiel critique Vc -de façon à produire les lower or lower), the potential V being higher or lower than the critical potential Vc - so as to produce the
caractéristiques de commutation désirées Un signal d'effa- desired switching characteristics An error signal
cement applique un potentiel de valeur VE aux bornes de la cellule d'affichage pour déclencher la commutation de la cement applies a potential value VE across the display cell to trigger the switching of the
cellule vers un second état horizontal asymétrique (infé- cell to a second asymmetric horizontal state (inferred
rieur ou supérieur), et VE a une valeur absolue pratiquement or higher), and VE has an absolute value
2534716 *2534716 *
égale à celle de VW, mais une polarité opposée La source 50 produit un signal de maintien alternatif pour achever le cycle de commutation et pour maintenir les directeurs d'orientation dans l'état horizontal asymétrique particulier vers lequel ils ont été commutés Le signal de maintien établit aux bornes de la cellule un potentiel alternatif equal to that of VW, but opposite polarity Source 50 produces an alternating hold signal to complete the switch cycle and to maintain orientation directors in the particular asymmetric horizontal state to which they have been switched. establishes at the terminals of the cell an alternative potential
d'une valeur VH qui est au moins supérieur au potentiel cri- of a value VH which is at least higher than the cryogenic potential
tique Vc On peut augmenter la valeur du potentiel de main- It is possible to increase the value of the potential of
tien V pour améliorer le contraste optique entre les pre- to improve the optical contrast between
mier et second états horizontaux asymétriques Il faut noter que les potentiels VE, VH, VW et Vc dépendent des dimensions et d'autres caractéristiques de la cellule d'affichage à cristaux liquides Cependant, à titre d'exemple, on sait que pour une cellule mince ( 10,am de séparation entre les substrats) contenant la matière E 7, des potentiels préférés sont les suivants: Vc = 1,5 volts, Vw et VE compris entre 1,5 volt et 5,0 volts, et V 1 H inférieur à 10,0 volts Des first and second asymmetric horizontal states It should be noted that the potentials VE, VH, VW and Vc depend on the dimensions and other characteristics of the liquid crystal display cell. However, by way of example, it is known that for a single cell thin (10, am of separation between the substrates) containing the material E 7, preferred potentials are the following: Vc = 1.5 volts, Vw and VE between 1.5 volts and 5.0 volts, and V 1 H less than 10.0 volts
renseignements plus détaillés concernant la source de poten- more detailed information concerning the source of potential
tiel variable 50 et la commutation bistable de la cellule d'affichage à cristaux liquides sont donnés ci-dessous en variable 50 and the bistable switching of the LCD cell are given below in
relation avec les-figures 5 à 7.relationship with FIGS. 5 to 7.
La figure 2 montre une représentation de la surfa- Figure 2 shows a representation of the surface area
ce d'alignement par inclinaison supérieure, 20, vue depuis la position située le long de la ligne 2-2 sur la figure 1 La surface d'alignement par inclinaison 20 comprend une surface this upper inclination alignment, 20, seen from the position along the line 2-2 in FIG. 1 The inclined alignment surface 20 comprises a surface
de région active 201 (ellipses en trait épais) et une surfa- of active region 201 (thick ellipses) and a surface
ce de région d'isolation 202 (ellipses en trait fin) Les ellipses ont été dessinées pour représenter des colonnes de this isolation region 202 (ellipses in fine line) The ellipses were drawn to represent columns of
molécules inclinées dans la topographie inclinée de la sur- molecules inclined in the inclined topography of the
face 20 On a tracé un vecteur le long de l'axe principal de plusieurs des ellipses sur la surface de région active 201, et ce vecteur représente une projection orthogonale de l'axe principal de chaque ellipse, c'est-à- dire l'axe moléculaire d'une colonne d'oxyde métallique, sur la surface d'alignement par inclinaison Du fait que le vecteur indique une direction A vector along the main axis of several of the ellipses on the active region surface 201 has been drawn, and this vector represents an orthogonal projection of the main axis of each ellipse, i.e. molecular axis of a metal oxide column, on the tilting alignment surface Because the vector indicates a direction
2 5 3 4 7 1 62 5 3 4 7 1 6
dans laquelle les colonnes d'oxyde métallique sont pointées, en direction oppo- in which the metal oxide columns are pointed in the oppo-
sée à la surface d'alignement par inclinaison, on peut dire on the tilting alignment surface, we can say
que le vecteur indique une direction d'inclinaison de surfa- that the vector indicates a direction of inclination of surface
ce pour les colonnes d'oxyde métallique, et donc une direc- this for the metal oxide columns, and therefore a direc-
tion de déviation en azimut pour la surface, d'alignement par inclinaison. On mesure une déviation azimutale pour une surface de région active sous la forme d'un décalage angulaire par rapport à une ligne de référence Sur les figures, la ligne 213 est la ligne de référence La ligne 203 est parallèle azimuth deviation for the surface, alignment by inclination. An azimuth deviation for an active region surface is measured in the form of an angular offset with respect to a reference line. In the figures, the line 213 is the reference line. The line 203 is parallel.
aux vecteurs sur la surface 201 pour indiquer la direction - to the vectors on the surface 201 to indicate the direction -
de déviation azimutale pour la surface de région active 201, faisant un angleo, en désignant par " l'angle aigu entre of azimuthal deflection for the active region surface 201, forming an angle, denoting "the acute angle
-90 et + 900 Il faut noter que la surface de région d'iso- -90 and + 900 It should be noted that the area surface of iso-
lation 202 est alignée parallèlement à la direction de 202 is aligned parallel to the direction of
déviation azimutale de la surface de région active 201. azimuth deviation of the active region surface 201.
La figure 3 montre une représentation de la surfa- Figure 3 shows a representation of the surface area
ce d'alignement par inclinaison inférieure, 21 >vue depuis la position située le long de la ligne 3-3 sur la figure 1 La this lower inclination alignment, seen from the position along line 3-3 in FIG.
surface 21 comprend une-surface de région active 211 (ellip- surface 21 comprises an active region surface 211 (elliptical
ses en trait épais) et une surface de région d'isolation 212 (ellipses en trait fin) La ligne de référence 213 indique thick line) and an insulating region surface 212 (fine line ellipses) Reference line 213 indicates
également la direction de déviation azimutale pour la surfa- also the direction of azimuth deviation for the surface
ce de région active 211, ce qui fait que la déviation azimu- this of active region 211, so that the azimuth deviation
tale pour la surface 211 est de 00 La déviation azimutale pour la surface 212 correspond à une direction parallèle à for the surface 211 is 00 The azimuth deviation for the surface 212 corresponds to a direction parallel to
la direction-de déviation pour la surface 211. the deflection direction for surface 211.
Dans la région active de la cellule d'affichage, les surfaces 20 et 21 forment une condition aux frontières correspondant à une inclinaison inverse L'inclinaison inverse se produit du fait que la déviation azimutale K de la surface 201 est comprise entre -90 È et-+ 900 et, lorsqu'on la mesure sous la forme d'un angle aigu à partir de la normale respective au substrat (surface intérieure), l'angle d'inclinaison de surface pour la surface 201 a une In the active region of the display cell, the surfaces 20 and 21 form a boundary condition corresponding to a reverse tilt. The reverse tilt occurs because the azimuth deviation K of the surface 201 is between -90 È and - + 900 and, when measured as an acute angle from the respective normal to the substrate (inner surface), the surface tilt angle for the surface 201 has a
2534716-2534716-
polarité opposée à celle de l'angle d'inclinaison de surface polarity opposite to that of the angle of inclination of surface
pour la surface 211 Par exemple, comme le montrent les figu- For example, as shown in Figs.
res 2 et 3, l'angle d'inclinaison de surface pour la surface 2 and 3, the surface tilt angle for the surface
201 est mesuré en sens inverse d'horloge à partir de la nor- 201 is measured in the opposite clockwise direction from the standard
male à la surface intérieure du substrat 10, sous la forme d'un angle aigu, tandis que l'angle d'inclinaison pour la on the inner surface of the substrate 10, in the form of an acute angle, while the angle of inclination for the
surface 211 est mesuré en sens d'horloge à partir de la nor- surface 211 is measured clockwise from the standard
male à la surface intérieure du substrat 11 Comme indiqué male to the inner surface of the substrate 11 as shown
ci-dessus, les angles d'inclinaison de surface pour les sur- above, the angles of inclination of surface for
faces 201 et 211 doivent avoir des valeurs absolues dans la faces 201 and 211 must have absolute values in the
plage de O à 900 à partir des normales au substrat respec- range from 0 to 900 from the normals to the substrate
tives et, plus préférablement, supérieures à 450 pour favo- and, more preferably, above 450 to
riser une configuration horizontale des directeurs d'orien- to create a horizontal configuration of the directors
tation En outre, il est important dans le cadre des princi- In addition, it is important in the context of
pes de l'invention que les inclinaisons inverses soient éga- of the invention that the reverse inclinations are also
les, de façon que la valeur absolue de l'angle d'inclinaison the, so that the absolute value of the angle of inclination
de la surface 201 soit pratiquement égale à la valeur abso- surface area 201 is almost equal to the absolute value of
lue de l'angle d'inclinaison pour la surface 211. read angle of inclination for surface 211.
Dans la région d'isolation, les surfaces 20 et 21 forment une condition aux frontières uniformément parallèle, alignée parallèlement à la déviation azimutale des surfaces de région active correspondantes Ainsi, les surfaces de In the isolation region, the surfaces 20 and 21 form a uniformly parallel boundary condition, aligned parallel to the azimuth deviation of the corresponding active region surfaces.
région d'isolation 202 et 212 ont des colonnes qui présen- insulation region 202 and 212 have columns that show
tent des angles d'inclinaison de surface d'environ 900 à angle of inclination of about 900 to
partir de la normale au substrat (voir les figures 2 et 3). from normal to the substrate (see Figures 2 and 3).
On a trouvé que, pour la facilité de la fabrication, la con- It has been found that, for ease of manufacture, the con-
dition aux frontières parallèle des surfaces 201 et 202 pou- Parallel border edition of surfaces 201 and 202 can
vait être obtenue par évaporation oblique de Si O x, avec le plan d'incidence dans une direction perpendiculaire à la direction de déviation azimutale préférée, sous un angle was obtained by oblique evaporation of Si O x, with the plane of incidence in a direction perpendicular to the preferred azimuthal deflection direction, at an angle
d'environ 650 par rapport à la normale au substrat. about 650 relative to normal to the substrate.
Les surfaces d'alignement par inclinaison supé- Alignment surfaces with superior inclination
rieure et inférieure sont importantes, individuellement et en combinaison, pour la commutation bistable de la cellule d'affichage à cristaux liquides On fabrique les surfaces d'alignement par inclinaison supérieure et inférieure de The bottom and bottom are important, individually and in combination, for the bistable switching of the liquid crystal display cell.
manière à éliminer une préférence d'un état horizontal asymé- in order to eliminate a preference of an asymmetrical horizontal state
trique par rapport à l'autre, en l'absence d'un champ élec- in relation to the other, in the absence of an elec-
trique-de commutation particulier, et de façon à établir une différenciation optique des états asymétriques Plus particu- lièrement, la différence entre les déviations azimutales des surfaces de région active supérieure et inférieure procure une différenciation optique entre les états bistables La symétrie des surfaces dans la cellule d'affichage élimine une In particular, the difference between the azimuthal deviations of the upper and lower active region surfaces provides an optical differentiation between the bistable states. The symmetry of the surfaces in the display cell eliminates one
préférence pour l'établissement d'un état horizontal asymé- preference for the establishment of an asymmetrical horizontal state
trique près d'une surface particulière, en l'absence du champ de rupture de symétrie Ces caractéristiques ressortiront close to a particular surface, in the absence of the field of symmetry rupture.
davantage en relation avec la description des figures 4 à 7, more in connection with the description of Figures 4 to 7,
faite ci-dessous.made below.
La figure-4 montre une représentation tridimen- Figure-4 shows a three-dimensional representation
* sionnelle du volume de matière à cristaux liquides dans la région active de la cellule d'affichage représentée avec les directeurs d'orientation dans une configuration horizontalethe volume of liquid crystal material in the active region of the display cell shown with the orientation directors in a horizontal configuration
non distordue Ceci est la configuration de repos de la cellu- undistorted This is the rest configuration of the cell
le, du fait que les directeurs d'orientation de la matière à cristaux liquides prennent cette configuration en l'absence de champ électrique Une section plane 401 d'une couche frontière contient-des directeurs de la matière à cristaux 1a, because the orientation directors of the liquid crystal material take this configuration in the absence of an electric field A plane section 401 of a boundary layer contains-directors of the crystal material
liquides qui sont orientés pratiquement sous l'angle d'incli- liquids that are oriented almost at the angle of inclination
naison de surface de la surface 211, tandis que des -sections planes 403 d'une couche frontière contiennent des directeurs -qui sont orientés sous l'angle d'inclinaison de surface de surface area of the surface 211, while plane portions 403 of a boundary layer contain directors which are oriented at the angle of surface inclination of
la surface 201 Une section plane 402 d'une couche d'inver- the surface 201 A flat section 402 of an inversion layer
sion contient des directeurs d'orientation qui sont prati quement horizontaux, c'est-à-dire pratiquement parallèles à The Commission contains guidance directors who are practically horizontal, that is, virtually parallel to
chaque surface de substrat.each substrate surface.
Dans un but de simplicité, la figure 4 ne montre que des détails suffisants pour faire apparaître la section plane 402 sous la forme d'une section unique de directeurs d'orientation coplanaires dans la couche d'inversion On voit clairement qu'il y a un ensemble de sections planes identiques parallèles à la section plane 402 qui constituent la couche d'inversion complète De façon similaire, il y a des ensembles correspondants de sections planes identiques, parallèles à chacune des sections planes 401 et 403, qui constituent les couches frontières aux surfaces respectives et 21 Cette simplification de détail a également été For the sake of simplicity, FIG. 4 only shows sufficient detail to show the plane section 402 as a single section of coplanar orientation directors in the inversion layer. a set of identical planar sections parallel to the plane section 402 which constitute the complete inversion layer Similarly, there are corresponding sets of identical planar sections parallel to each of the plane sections 401 and 403, which constitute the boundary layers to the respective surfaces and 21 This simplification of detail has also been
appliquée aux figures 5, 6 et 7.applied to Figures 5, 6 and 7.
L'alignement des directeurs d'orientation n'est The alignment of orientation directors is
pas changé à partir de la configuration horizontale non dis- not changed from the undisclosed horizontal configuration
tordue, jusqu'à ce qu'un champ de rupture de symétrie soit appliqué à la cellule En outre, ce changement peut être maintenu, à condition qu'un potentiel de maintien supérieur ou égal au potentiel critique soit appliqué ensuite à la cellule d'affichage Le potentiel critique Vc est défini until a symmetry breaking field is applied to the cell. In addition, this change can be maintained provided that a holding potential greater than or equal to the critical potential is then applied to the cell. display The critical potential Vc is defined
comme étant le potentiel au-dessus duquel la matière à cr taux liquides 30 se comporte d'une manière bistable en ce qui concerne des as the potential above which the liquid-crystalline material behaves in a bistable manner with respect to
configurations horizontales On décrit le potentiel critique de la manière suivante On supposera que les couches frontières et d'inversion sont complètement séparées et présentent une énergie de déformation en éventail-torsion uniforme, U 0, par unité de volume, avec 1 J = -' et 0 o 2 L 2 t J e t_ 1 lr 47 k 1 2 en désignant par t la longueur de cohérence électrique définie comme étant la distance caractéristique sur laquelle Horizontal configurations The critical potential is described in the following manner. It will be assumed that the boundary and inversion layers are completely separated and exhibit a uniform fan-twist deformation energy, U 0, per unit volume, with 1 J = - ' and 0 o 2 L 2 t J e t_ 1 lr 47 k 1 2 denoting by t the length of electrical coherence defined as the characteristic distance over which
des molécules de cristaux liquides avec un module =yen de dé- liquid crystal molecules with a module = yen de
formation en éventail-flexion k et une anisotropie diélectrique AF tournent d'une direction perpendiculaire vers une direction parallèle à un champ électrique E appliqué La densité d'énergie par unité d'aire de chaque couche frontière est proportionnelle à l'épaisseur de la couche particulière, a 5 3 4 7 1 6 comme le montre le tableau ci-dessous: Type de couche Epaisseur Densité d'énergie (Numéros de référence) par unité d'aire Frontière /2 U /2 ( 5 o 01, 503) Inversion 2 2 U fan-flexion formation k and a dielectric anisotropy AF rotate from a direction perpendicular to a direction parallel to an applied electric field E The energy density per unit area of each boundary layer is proportional to the thickness of the layer particular, a 5 3 4 7 1 6 as shown in the table below: Layer Type Thickness Energy Density (Reference Numbers) per Area Unit Border / 2 U / 2 (5 o 01, 503) Inversion 2 2 U
( 502) O(502) O
Inversion frontière UU-border inversion
( 504, 505)(504, 505)
Le tableau ci-dessus montre clairement que la configuration horizontale distordue qui est représentée sur la figure 5 a The table above clearly shows that the distorted horizontal configuration shown in FIG.
une énergie totale par unité d'aire de 3 Uo, tandis que cha- a total energy per unit area of 3 Uo, while each
cun des états horizontaux asymétriques des figures 6 et 7 a une énergie totale par unité d'aire de 2 Uo Cependant, each of the asymmetrical horizontal states of FIGS. 6 and 7 has a total energy per unit area of 2 Uo However,
l'argument donné n'est pas valide pour un champ appliqué- the given argument is not valid for an applied field
pour lequel les couches de frontière et d'inversion fusion- for which the boundary layers and fusion-merge inversion
nent sur l'épaisseur totale, d, de la cellule d'affichage. on the total thickness, d, of the display cell.
Par conséquent, l'épaisseur de la cellule, d, est au moins Therefore, the thickness of the cell, d, is at least
égale à 35 et le potentiel critique est donné par la rela- equal to 35 and the critical potential is given by the relation
tion: V =d E '= 3 d E c c c Pour un échantillon de cyanodiphényle E 7 et des valeurs for a cyanodiphenyl sample E 7 and values
absolues des angles d'inclinaison de surface d'environ 53 ,- absolute angles of inclination of surface of about 53, -
le potentiel critique Vc est approximativement de 1,3 à the critical potential Vc is approximately 1.3 to
1,7 volts.1.7 volts.
Lorsqu'un potentiel supérieur au potentiel criti- When a potential greater than the critical potential
que V est appliqué à la cellule d'affichage, les direc- that V is applied to the display cell, the direc-
c teurs d'orientation-de la région active sont rapidement transformés en une configuration horizontale distordue comme orientation-of the active region are quickly transformed into a distorted horizontal
celle représentée sur la figure 5 La configuration horizon- that shown in Figure 5 The horizontal configuration
tale distordue contient des sections planes 501 de la couche frontière inférieure, une section plane 502 de la couche d'inversion et une section plane 503 de la couche frontière supérieure, qu'on appellera respectivement ci-après couche frontière inférieure 501, couche d'inversion 502 et couche frontière supérieure 503 Cet état est instable du fait que The distorted web contains planar sections 501 of the lower boundary layer, a plane section 502 of the inversion layer, and a plane section 503 of the upper boundary layer, hereinafter referred to as the lower boundary layer 501, respectively. inversion 502 and upper boundary layer 503 This state is unstable because
l'énergie élastique et diélectrique globale de la configura- the overall elastic and dielectric energy of the
tion de directeurs d'orientation peut être diminuée lorsque la couche d'inversion 502 fusionne soit avec la couche fron- tière supérieure 503 (figure 6) pour former l'état horizontal The orientation director can be decreased when the inverting layer 502 merges with the upper boundary layer 503 (FIG. 6) to form the horizontal state.
asymétrique supérieur, soit avec la couche frontière infé- asymmetric, either with the inferior border layer
rieure 501 (figure 7) pour former l'état horizontal asymétri- 501 (Figure 7) to form the asymmetric horizontal state
que inférieur Les deux états horizontaux asymétriques résultants ont une énergie égale, ils sont topologiquement équivalents et ils sont séparés par une barrière d'énergie The two resulting asymmetrical horizontal states have equal energy, they are topologically equivalent and they are separated by an energy barrier
représentée par la configuration horizontale distordue. represented by the distorted horizontal configuration.
Si le potentiel continu appliqué à la cellule dans la configuration horizontale distordue est Vw, ce qui correspond au signal d'écriture provenant de la source 50, If the continuous potential applied to the cell in the distorted horizontal configuration is Vw, which corresponds to the write signal from the source 50,
une transformation des directeurs d'orientation est déclen- a transformation of the orientation directors is triggered
chée à partir de la configuration horizontale distordue (figure 5), vers l'état horizontal asymétrique supérieur représenté sur la figure 6 La transformation se produit par from the distorted horizontal configuration (Figure 5) to the upper asymmetric horizontal state shown in Figure 6 Transformation occurs by
un mouvement vertical direct de la couche d'inversion 502 - a direct vertical movement of the inversion layer 502 -
vers la couche frontière 503 Ceci conduit à la formation de la couche d'inversion frontière 504, adjacente à la surface de'région active 201 de la surface 20 Lorsque le potentiel de maintien alternatif VH est appliqué ensuite à la cellule par l'intermédiaire du signal de maintien provenant de la This leads to the formation of the boundary inversion layer 504, adjacent to the active area surface 201 of the surface 20. When the alternative holding potential VH is then applied to the cell via the sustain signal from the
source 50, le cycle de commutation est achevé et les direc- source 50, the switching cycle is completed and the
teurs d'orientation sont maintenus dans l'état horizontal asymétrique supérieur Les directeurs d'orientation dans la couche d'inversion frontière 504 résident dans le plan qui contient à la fois la normale au substrat et la ligne correspondant à la déviation azimutale pour la surface de The orientation directors in the boundary inversion layer 504 reside in the plane that contains both the normal to the substrate and the line corresponding to the azimuth deviation for the surface. of
région active 201, c'est-à-dire la ligne 203. active region 201, i.e., line 203.
D'autre part, si le potentiel continu qui est On the other hand, if the continuous potential that is
appliqué à la cellule dans la configuration horizontale dis- applied to the cell in the horizontal configuration dis-
tordue est VE, qui correspond au signal d'effacement prove- twisted is VE, which corresponds to the erasing signal
25347 1 625347 1 6
nant de la source 50, une transformation des directeurs from source 50, a transformation of the directors
d'orientation est déclenchée depuis la configuration hori- orientation is triggered from the horizontal configuration.
zontale distordue vers l'état horizontal asymétrique infé- distal to the asymmetric horizontal state inferred
rieur qui est représenté sur la figure 7 La transformation se produit par un mouvement vertical descendant de la couche which is shown in Figure 7 The transformation occurs by a vertical downward movement of the layer
d'inversion 502 vers la couche frontière inférieure 501. inverting 502 to the lower boundary layer 501.
Lorsqu'un potentiel de maintien alternatif VH est ensuite When an alternative holding potential VH is then
appliqué à la cellule par l'intermédiaire du signal de main- applied to the cell via the hand signal.
tien provenant de la source 50, le cycle de commutation est achevé et la configuration de directeurs d'orientation est maintenue dans l'état horizontal asymétrique inférieur Dans from the source 50, the switching cycle is completed and the orientation director configuration is maintained in the lower asymmetric horizontal state.
la couche d'inversion frontière 505, les directeurs d'orien- the border inversion layer 505, the orientation directors
tation résident dans un plan qui contient à la fois la nor- reside in a plan that contains both the standard
male au substrat et la ligne correspondant à la déviation azimutale pour la surface de région active 211, c'est-à-dire to the substrate and the line corresponding to the azimuth deviation for the active region surface 211, i.e.
la ligne de référence 213.the reference line 213.
La commutation inter-état entre des états horizon- Interstate switching between horizontal states
taux asymétriques, par exemple de l'état supérieur à l'état inférieur ou de l'état inférieur à l'état supérieur, est accomplie en supprimant le signal de maintien alternatif qui est appliqué à la cellule, et en permettant une relaxation momentanée de la matière à cristaux liquides 30 qui la fait revenir dans la configuration horizontale distordue (figure ) ou'dans la configuration horizontale non distordue (figu- re 4) Après une courte durée de relaxation, un signal d'écriture continu ou un signal d'effacement continu est appliqué à la cellule pour déclencher la commutation de asymmetric rates, for example from the higher state to the lower state or from the lower state to the higher state, is accomplished by suppressing the alternative sustain signal that is applied to the cell, and allowing a momentary relaxation of the liquid crystal material 30 which returns it to the distorted horizontal configuration (FIG.) or in the undistorted horizontal configuration (FIG. 4). After a short relaxation time, a continuous write signal or a signal of continuous erase is applied to the cell to trigger the switching of
façon appropriée.appropriate way.
Il faut noter que la relaxation de la cellule la fait passer dans une configuration horizontale pratiquement It should be noted that the relaxation of the cell makes it pass in a horizontal configuration practically
non distordue en présence d'un potentiel quelconque infé- undistorted in the presence of any potential
rieur ou même légèrement supérieur au potentiel critique Vc Par conséquent, on peut également accomplir la commutation inter-état en abaissant le potentiel sur la cellule, depuis or even slightly greater than the critical potential Vc Therefore, inter-state switching can also be accomplished by lowering the potential on the cell, since
le niveau de potentiel de maintien jusqu'à un niveau légère- the level of holding potential up to a slight
ment supérieur ou inférieur au potentiel critique. higher or lower than the critical potential.
Il est avantageux pour le fonctionnement de la cellule d'affichage dans un état asymétrique quelconque, d'empêcher la commutation des directeurs d'orientation vers une configuration verticale On peut empêcher une commutation vers une configuration verticale en faisant fonctionner la source de potentiel variable 50 au-dessous du niveau de seuil auquel un détachement de disclinaisons se produit On trouve généralement que ce niveau de seuil est de l'ordre de 60 It is advantageous for the operation of the display cell in any asymmetrical state to prevent switching of the orientation directors to a vertical configuration. Switching to a vertical configuration can be prevented by operating the variable potential source 50 below the threshold level at which detachment of disclinations occurs. It is generally found that this threshold level is in the order of 60
volts.volts.
Dans un second mode de réalisation de la cellule d'affichage, les éléments et les procédés de fonctionnement In a second embodiment of the display cell, the elements and methods of operation
essentiels sont identiques à ceux décrits ci-dessus en rela- essential are identical to those described above in relation to
tion avec la cellule d'affichage représentée sur les figures with the display cell shown in the figures
1 à 7 En outre, des régions d'isolation 202 et 212 présen- 1 to 7 In addition, insulation regions 202 and 212 present
tent une topographie en forme de colonnes inclinées, simi- a topography in the form of inclined columns, similar to
laire à la topographie de la région active respective to the topography of the respective active region
qu'entoure chaque région d'isolation. that surrounds each region of isolation.
Bien que ceci ne soit pas représenté sur les figu- Although this is not shown in the figures
res, on peut employer une combinaison appropriée de polari- res, an appropriate combination of polari-
seurs linéaires et éventuellement d'une lame retardatrice fixe pour améliorer le contraste optique entre les états asymétriques. Une application de ce type de cellule d'affichage à cristaux liquides nématiques réside dans les dispositifs d'affichage à mémoire rapides, à adressage matriciel Bien que les vitesses d'adressage qu'on trouve à l'heure actuelle linear probes and possibly a fixed retardation plate to improve the optical contrast between the asymmetrical states. An application of this type of nematic liquid crystal display cell is in the fast memory display devices, matrix addressed Although the current addressing speeds are
soient de l'ordre de 30 ms, il est clair que certaines modi- 30 ms, it is clear that certain modifications
fications des caractéristiques de la cellule d'affichage sont capables d'améliorer les performances de cette cellule Ces modifications comprennent en particulier la réduction de characteristics of the display cell are able to improve the performance of this cell. These modifications include in particular the reduction of
l'écartement entre les substrats et la réduction de la visco- the spacing between the substrates and the reduction of the visco-
sité de la matière à cristaux liquides nématiques. of the nematic liquid crystal material.
Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et It goes without saying that many other modifications can be made to the device and the method described and
25347 1 625347 1 6
représentés, sans sortir du cadre de l'invention. represented, without departing from the scope of the invention.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
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APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 40, no. 12, 15 juin 1982, pages 1007-1009, American Institute of Physics, New York, US; J.CHENG et al.: "A nematic liquid crystal storage display based on bistable boundary layer configurations" * |
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 53, no. 6, juin 1982, pages 4463-4479, American Institure pf Physics, New York, US; R.N.THURSTON et al.: "Optical properties of a new bistable twisted menatic liquid crystal boundary layer display" * |
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