EP0238405A1 - Method of sequentially controlling a liquid-crystal matrix display device having different optical responses in the AC and DC-fields - Google Patents

Method of sequentially controlling a liquid-crystal matrix display device having different optical responses in the AC and DC-fields Download PDF

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EP0238405A1
EP0238405A1 EP87400567A EP87400567A EP0238405A1 EP 0238405 A1 EP0238405 A1 EP 0238405A1 EP 87400567 A EP87400567 A EP 87400567A EP 87400567 A EP87400567 A EP 87400567A EP 0238405 A1 EP0238405 A1 EP 0238405A1
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EP
European Patent Office
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potential
electrode
alternating
liquid crystal
electrodes
Prior art date
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EP87400567A
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EP0238405B1 (en
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Jean-Frédéric Clerc
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3622—Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix
    • G09G3/3629—Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix using liquid crystals having memory effects, e.g. ferroelectric liquid crystals

Definitions

  • the present invention relates to a method for sequentially controlling a liquid crystal matrix display device having different optical responses in alternating and continuous electric fields. It finds an application in opto-electronics in the production of liquid crystal displays used as converters of electrical information into optical information, and for the binary display of complex images or alphanumeric characters.
  • the invention relates to the sequential control of a matrix display device comprising a display cell containing a ferroelectric liquid crystal and with negative dielectric anisotropy and having different optical responses for excitation signals alternative and continuous.
  • a matrix display device comprising a display cell containing a ferroelectric liquid crystal and with negative dielectric anisotropy and having different optical responses for excitation signals alternative and continuous.
  • this type of liquid crystal is the only one which exhibits different optical responses in alternating and continuous fields.
  • Such liquid crystals are generally obtained by mixing a ferroelectric chiral smectic C liquid crystal and a nematic, cholesteric or smectic A liquid crystal having a negative dielectric anisotropy.
  • FIG. 1 there is shown in longitudinal section a display cell containing such a liquid crystal.
  • This display cell 10 is formed of two transparent insulating walls 12 and 14 generally made of glass. These walls which are parallel to each other are made integral by their edges by means of a weld 13 serving as a seal.
  • the display cell 10 contains a mixture of liquid crystals 16 containing a ferroelectric chiral smectic C liquid crystal and a nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy.
  • a nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy is generally obtained by grafting an electronegative group, for example a halogen such as chlorine, to the core of the nematic liquid crystal.
  • the internal face of the wall 12 of the cell 10 is covered with m conductive strips 18 parallel to each other, playing the role of line electrodes.
  • the internal face of the wall 14 of the cell is covered with n conductive strips 20 parallel to each other, playing the role of column electrodes.
  • the row electrodes and the column electrodes being crossed, each crossing defines an elementary zone of the liquid crystal from which the electrooptical property can be selectively excited; the different elementary display areas are distributed in matrix form.
  • These row and column electrodes 18 and 20 are connected to an electrical power source 8 making it possible to subject one or more zones of liquid crystal to an electric field.
  • FIG. 2 shows the structure of the molecules of the liquid crystal mixture 16.
  • the molecules 22 are those of the ferroelectric chiral smectic C liquid crystal and the molecules 24, those of the nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy.
  • the molecules 22 are of elongated shape, arranged in parallel layers 26.
  • the molecules 22 have the same orientation n in the same layer; the longitudinal axis of the molecules 22 of the same layer 26 is inclined at an angle ⁇ relative to the normal to the layers 26, denoted D
  • Each molecule 22 has an electric dipole P perpendicular to the direction n ⁇ of the molecules 22 and parallel to the layers 26.
  • the molecular direction fi and the dipole p precede around normal D , from one layer 26 to another.
  • the molecules 24 are also elongated. Their molecular orientation and their distribution in layers are imposed by those of the molecules 22. Consequently, the molecules 24 are parallel to the molecules 22 in the same layer. Each molecule 24 has an electric dipole perpendicular to the molecular direction .
  • FIG. 3 there are shown the two possible orientations of the molecules of the mixture 16 of liquid crystals. Referring to this FIG. 3, we will explain the behavior of molecules 22 and 24 of mixture 16 in the presence of an electric field applied to it.
  • the two possible orientations A and B are defined with respect to the normal of the layers D These two orientations A and B lie in a longitudinal plane ⁇ , parallel to the plane of the two walls 12 and 14 of the display cell.
  • the molecules 22 and 24 are inclined at an angle + e relative to the direction D and the electric dipole p is oriented from bottom to top in Figure 3.
  • the molecules 22 and 24 are inclined at an angle - e relative to the direction D and the electric dipole p is oriented from top to bottom in Figure 3.
  • the molecules 22 and 24 undergo a torque r s which tends to align the dipoles of the molecules with the alternating field E s.
  • the couple r s is a booster couple.
  • the previous orientation A or B of molecules 22 and 24 is preserved.
  • the dipole acts as a stabilizer by aligning parallel to this field E s.
  • the object of the present invention is precisely a method of sequential control of a liquid crystal matrix display device requiring only four connections and control circuits for the display of any number of elementary display zones.
  • This process is based on the use of a liquid crystal, in particular ferroelectric and with negative dielectric anisotropy, having different optical responses for alternating and continuous excitation signals.
  • a ferroelectric liquid crystal with negative dielectric anisotropy As a liquid crystal with different optical responses for continuous and alternating excitation signals, a ferroelectric liquid crystal with negative dielectric anisotropy can be used.
  • the method of the invention makes it possible, thanks to the use of two electrodes, to reduce the number of connections and control circuits. This is mainly due to the use of a liquid crystal having different optical properties for continuous and alternating excitation signals.
  • the second reference potential Vo ' is equal to the first reference potential Vo.
  • the alternating potentials Vi and V 2 applied to the first electrode are advantageously in phase opposition.
  • the alternating potentials V 3 and V 4 applied to the second electrode are in phase opposition.
  • the alternating potentials Vi and V 2 have a frequency fa and the alternating potentials V 3 and V 4 have a frequency fb different and not multiple of fa.
  • the smaller the elementary areas the better the definition of the image formed on the entire cell.
  • Vi, V 2 , V 3 , V 4 are advantageously alternative potentials with zero mean values, Vi, V 2 , V 3 and V 4 then representing the effective values of these potentials.
  • FIG. 4 there is shown a part of a display device to which the control method of the invention applies.
  • This device differs from those of the prior art, as shown in Figure 1, only by the use of two electrodes 18a and 20a.
  • the other constituent elements of the display cell are given below, the same references as those of FIG. 1.
  • the electrodes 18a and 20a cover, in a uniform manner respectively the major part of the transparent walls 12 and 14 of the display cell. display 10.
  • the electrodes 18a and 20a are obtained by depositing a continuous conductive strip having no pattern. They can be made of tin and indium oxide, a transparent material. The electrodes 18a and 20a are arranged opposite and perpendicular. The crossing zone 30 of these two electrodes delimits the useful zone for display. The electrodes 18a and 20a extend beyond the useful area 30 so that the sides of the electrodes 18a and 20a can be electrically connected to control circuits 40, well known to those skilled in the art, delivering continuous or alternating excitation signals.
  • control circuits 40 To connect these control circuits 40 to the electrodes 18a and 20a, there are on the first side 31 and the second side 32 of the electrode 18a, respectively, electrical contacts 41 and 42. Similarly, there are on the first side 33 and the second side 34 of the electrode 20a, respectively, of the electrical contacts 43 and 44.
  • the liquid crystal whose electrooptical property is to be excited for display by the method of the invention is presented as for the prior art, in the form of a film of 0.5 to 30 ⁇ m, inserted between the two electrodes 18a and 20a.
  • the liquid crystal is formed from a mixture containing a ferroelectric liquid crystal, such as hexyloxybenzylidene-p'-amino-2-chloropropylcinnamate and a liquid crystal with negative dielectric anisotropy, such as 4-etoxy-4 '-hexyloxy- ⁇ -cyano-stylbene.
  • FIG. 5 shows a schematic view explaining how to obtain a straight line of ordinate Y parallel to the sides 31 and 32 of the electrode 18a.
  • the line Y is perpendicular to a line of abscissa X (FIG. 6) parallel to the sides 33 and 34 of the electrode 20a.
  • the crossing of the two lines X and Y defines an elementary display area XY in the same way as a line electrode and a column electrode of a matrix device with crossed bands described with reference to FIG. 1 did.
  • V 2 and V 1 are such that V 2 -Vi is constant.
  • V 2 and V 1 are alternating potentials with zero mean values.
  • V 2 and V 1 are preferably in phase opposition for the simplicity of the control. But of course, it is possible to apply, without departing from the scope of the invention, potentials V 1 and V 2 in phase.
  • V 1 and V 2 have a frequency equal to fa which can vary from 25Hz to 100kHz.
  • V 2 and V 1 surround the reference potential V o .
  • the line of ordinate Y parallel to the sides 31 and 32 of the electrode 18a is thus subjected to the potential Vo.
  • the electrode 18a is subjected to a potential different from Vo.
  • a straight line A 1 of ordinate Yi obtained by applying the potentials V 1a and V 2a and a straight line A 2 of ordinate y 2 obtained by applying the potentials V 1b and V 2b , V 2a - V 1a being equal to V 2b -V 1b .
  • FIG. 6 shows a schematic view explaining the command according to the invention of an elementary area XY, defined by the crossing of the straight line of ordinate Y, formed as above and of a straight line of abscissa X, similarly formed.
  • V 4 and Va are such that V 4 -V 3 is constant, for example equal to 20V.
  • V 4 and V 3 are alternative potentials with zero mean values.
  • V 4 and V 3 are preferably in phase opposition. Va and V 4 have a different frequency fb and not multiple of fa which can range from 25Hz to 100 kHz
  • Va and V 4 frame the reference potential V'o.
  • the abscissa line X parallel to the sides 33 and 34 of the electrode 20a is thus subjected to the potential V'o. Outside this straight line, the electrode 20a is subjected to a potential different from V'o.
  • the alternating field resulting from the four alternating potentials has a mean value zero. Outside this area, the resulting alternating field E s of the four alternative potentials has a nonzero mean value.
  • a zone X 1 Y 1 has been represented defined by the recovery of a straight line ⁇ 1 with an ordinate Yi obtained by the application of the potentials Via and V 2a and of a straight line ⁇ 1 of abscissa Xi obtained by the application of the potentials V 3a and V 4 a and an area X 2 Y 2 defined in a similar manner by the covering of a straight line A 2 of ordinate Y 2 obtained by the application of the potentials Vi b and V 2b and of a straight line 8 2 of abscissa X 2 obtained by the application of the potentials V 3b and V 4b .
  • a fifth direct potential Vs is applied between 1 and 20V, on the two sides of one or the other of the electrodes 18a and 20a via control circuits 40 connected to the corresponding electrical contacts of the electrode.
  • This potential Vs is such that the area XY is only subject to this continuous potential Vs.
  • the liquid crystal sees only the potentie! continuous Vs since the resulting alternating field E s generated by the four alternative potentials has a zero mean value.
  • the liquid crystal sees at its terminals a difference in alternative potential resulting from the potentials Vi, V 2 , V 3 , V 4 and Vs.
  • the displayed state of the XY zone (light on dark background) is obtained for a positive polarity of the fifth continuous potential Vs applied to the sides of one of the electrodes, for example the sides 31 and 32 of the electrode 18a, l the other electrode, for example 20a, is not subjected to any direct potential.
  • the not displayed (dark) state of the area XY is obtained when the polarity of the fifth potential Vs applied for example to the negative electrode 18a, the other electrode 20a not being subjected to any direct potential.
  • Maintaining the displayed or not displayed state of the XY zone is obtained by deleting the fifth potential Vs applied.
  • the other elementary zones remain in their displayed or not displayed optical state.
  • the resulting couple ⁇ which is exerted on molecules 22 and 24 is the vector sum of the couples s and vs.
  • the resulting torque which is exerted on the molecules 22 and 24 of the XY zone is a tilting torque according to the direction of the continuous field c applied.
  • the molecules previously arranged in the two orientations A or B ( Figure 3) orienting themselves in the same orientation A or B. This collective orientation is that for which the electric dipole is oriented parallel to the fields c and in the same sense as him.
  • the optical state (displayed or not) of the elementary display area XY is modified, which corresponds to writing the image.
  • control method according to the invention can be implemented using the same control circuits as those used in the conventional point-to-point control methods of a liquid crystal matrix imager.
  • the liquid crystal may be formed from only one liquid crystal provided, however, that it has different optical responses in continuous and alternating fields.
  • one of the electrodes may be opaque, the display device then operating in reflection.

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Abstract

Procédé de commande séquentielle d'un dispositif d'affichage matriciel à cristal liquide ayant des réponses optiques différentes en champs alternatifs et continus. Ce procédé consiste à appliquer sur un côté (31) d'une première électrode (18a) un potentiel alternatif V1 et sur l'autre côté (32) un potentiel alternatif V2, avec V2-V1 constant afin que seule la droite Y parallèle aux côtés de la première électrode soit soumise à un potentiel de référence V0 ; appliquer sur un côté (33) d'une seconde électrode (20a) un potentiel alternatif V3 et sur l'autre côté (34) un potentiel alternatif V4, avec V4-V3 constant afin que seule la droite X parallèle aux côtés de la seconde électrode, croisant la première, soit soumise à V0, et à appliquer un potentiel continu V5 aux deux côtés d'une électrode tel que la zone XY de cristal liquide définie par le croissement des droites X et Y n'est soumise qu'au potentiel V5, et qu'en dehors de la zone le cristal liquide est soumis à une différence de potentiel alternative, l'état affiché de la zone résultant d'une polarité positive de V5, l'état non affiché d'une polarité négative de V et le maintien d'un état en supprimant V5.Method of sequentially controlling a liquid crystal matrix display device having different optical responses in alternating and continuous fields. This process consists in applying on one side (31) of a first electrode (18a) an alternating potential V1 and on the other side (32) an alternating potential V2, with V2-V1 constant so that only the straight line Y parallel to the sides of the first electrode is subjected to a reference potential V0; apply on one side (33) of a second electrode (20a) an alternating potential V3 and on the other side (34) an alternating potential V4, with V4-V3 constant so that only the straight line X parallel to the sides of the second electrode, crossing the first, be subjected to V0, and to apply a continuous potential V5 to the two sides of an electrode such that the area XY of liquid crystal defined by the crossing of the lines X and Y is only subjected to the potential V5, and that outside the zone the liquid crystal is subjected to an alternative potential difference, the displayed state of the zone resulting from a positive polarity of V5, the non-displayed state of a negative polarity of V and maintaining a state by removing V5.

Description

La présente invention a pour objet un procédé de commande séquentielle d'un dispositif d'affichage matriciel cristal liquide ayant des réponses optiques différentes en champs électriques alternatifs et continus. Elle trouve une application en opto-électronique dans la réalisation d'afficheurs à cristaux liquides utilisés comme convertisseurs d'informations électriques en informations optiques, et pour l'affichage binaire d'images complexes ou de caractères alphanumériques.The present invention relates to a method for sequentially controlling a liquid crystal matrix display device having different optical responses in alternating and continuous electric fields. It finds an application in opto-electronics in the production of liquid crystal displays used as converters of electrical information into optical information, and for the binary display of complex images or alphanumeric characters.

Plus spécialement, l'invention se rapporte à la commande séquentielle d'un dispositif d'affichage matriciel comprenant une cellule d'affichage renfermant un cristal liquide ferro-électrique et à anisotropie diélectrique négative et présentant des réponses optiques différentes pour des signaux d'excitation alternatifs et continus. Ce type de cristal liquide est à ce jour le seul qui présente des réponses optiques différentes en champs alternatifs et continus.More specifically, the invention relates to the sequential control of a matrix display device comprising a display cell containing a ferroelectric liquid crystal and with negative dielectric anisotropy and having different optical responses for excitation signals alternative and continuous. To date, this type of liquid crystal is the only one which exhibits different optical responses in alternating and continuous fields.

De tels cristaux liquides sont généralement obtenus en mélangeant un cristal liquide smectique C chirale ferro-électrique et un cristal liquide nématique, cholestérique ou smectique A ayant une anisotropie diélectrique négative.Such liquid crystals are generally obtained by mixing a ferroelectric chiral smectic C liquid crystal and a nematic, cholesteric or smectic A liquid crystal having a negative dielectric anisotropy.

Sur la figure 1, on a représenté en coupe longitudinale une cellule d'affichage contenant un tel cristal liquide. Cette cellule d'affichage 10 est formée de deux parois isolantes transparentes 12 et 14 généralement en verre. Ces parois parallèles entre elles sont rendues solidaires par leurs bords au moyen d'une soudure 13 servant de joint d'étanchéité.In Figure 1, there is shown in longitudinal section a display cell containing such a liquid crystal. This display cell 10 is formed of two transparent insulating walls 12 and 14 generally made of glass. These walls which are parallel to each other are made integral by their edges by means of a weld 13 serving as a seal.

La cellule d'affichage 10 renferme un mélange de cristaux liquides 16 contenant un cristal liquide smectique C chirale ferro-électrique et un cristal liquide nématique à anisotropie diélectrique négative. Un cristal liquide nématique à anisotropie diélectrique négative est généralement obtenu en greffant au coeur des molécules du cristal liquide nématique un groupement électronégatif, par exemple un halogène tel que le chlore.The display cell 10 contains a mixture of liquid crystals 16 containing a ferroelectric chiral smectic C liquid crystal and a nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy. A nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy is generally obtained by grafting an electronegative group, for example a halogen such as chlorine, to the core of the nematic liquid crystal.

La face interne de la paroi 12 de la cellule 10 est recouverte de m bandes conductrices 18 parallèles entre elles, jouant le rôle d'électrodes lignes. De même, la face interne de la paroi 14 de la cellule est recouverte de n bandes conductrices 20 parallèles entre elles, jouant le rôle d'électrodes colonnes. Les électrodes lignes et les électrodes colonnes étant croisées, chaque croisement définit une zone élémentaire du cristal liquide dont on peut exciter sélectivement la propriété électrooptique ; les différentes zones élémentaires d'affichage sont réparties sous forme matricielle. Ces électrodes lignes et colonnes 18 et 20 sont reliées à une source d'alimentation électrique 8 permettant de soumettre une ou plusieurs zones de cristal liquide à un champ électrique.The internal face of the wall 12 of the cell 10 is covered with m conductive strips 18 parallel to each other, playing the role of line electrodes. Likewise, the internal face of the wall 14 of the cell is covered with n conductive strips 20 parallel to each other, playing the role of column electrodes. The row electrodes and the column electrodes being crossed, each crossing defines an elementary zone of the liquid crystal from which the electrooptical property can be selectively excited; the different elementary display areas are distributed in matrix form. These row and column electrodes 18 and 20 are connected to an electrical power source 8 making it possible to subject one or more zones of liquid crystal to an electric field.

On a représenté sur la figure 2 la structure des molécules du mélange de cristaux liquides 16. Les molécules 22 sont celles du cristal liquide smectique C chirale ferro-électrique et les molécules 24, celles du cristal liquide nématique à anisotropie diélectrique négative.FIG. 2 shows the structure of the molecules of the liquid crystal mixture 16. The molecules 22 are those of the ferroelectric chiral smectic C liquid crystal and the molecules 24, those of the nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy.

Les molécules 22 sont de forme allongée, rangées suivant des couches parallèles 26. Les molécules 22 ont la même orientation n dans une même couche ; l'axe longitudinal des molécules 22 d'une même couche 26 est incliné d'un angle θ par rapport à la normale aux couches 26, notée D Chaque molécule 22 présente un dipole électrique P perpendiculaire à la direction n̂ des molécules 22 et parallèle aux couches 26. La direction moléculaire fi et le dipole p précessent autour de la normale D, d'une couche 26 à l'autre.The molecules 22 are of elongated shape, arranged in parallel layers 26. The molecules 22 have the same orientation n in the same layer; the longitudinal axis of the molecules 22 of the same layer 26 is inclined at an angle θ relative to the normal to the layers 26, denoted D Each molecule 22 has an electric dipole P perpendicular to the direction n̂ of the molecules 22 and parallel to the layers 26. The molecular direction fi and the dipole p precede around normal D , from one layer 26 to another.

Les molécules 24 sont aussi de forme allongée. Leur orientation moléculaire et leur répartition en couches sont imposées par celles des molécules 22. En conséquence, les molécules 24 sont parallèles aux molécules 22 dans une même couche. Chaque molécule 24 présente un dipole électrique

Figure imgb0001
perpendiculaire à la direction moléculaire
Figure imgb0002
.The molecules 24 are also elongated. Their molecular orientation and their distribution in layers are imposed by those of the molecules 22. Consequently, the molecules 24 are parallel to the molecules 22 in the same layer. Each molecule 24 has an electric dipole
Figure imgb0001
perpendicular to the molecular direction
Figure imgb0002
.

Sur la figure 3, on a représenté les deux orientations possibles des molécules du mélange 16 de cristaux liquides. En se référant à cette figure 3, on va expliquer le comportement des molécules 22 et 24 du mélange 16 en présence d'un champ électrique appliqué à celui-ci.In Figure 3, there are shown the two possible orientations of the molecules of the mixture 16 of liquid crystals. Referring to this FIG. 3, we will explain the behavior of molecules 22 and 24 of mixture 16 in the presence of an electric field applied to it.

Les deux orientations possibles A et B sont définies par rapport à la normale des couches DCes deux orientations A et B se trouvent dans un plan longitudinal π, parallèle au plan des deux parois 12 et 14 de la cellule d'affichage. Dans la première orientation A, les molécules 22 et 24 sont inclinées d'un angle + e par rapport à la direction D et le dipole électrique p est orienté de bas en haut sur la figure 3.The two possible orientations A and B are defined with respect to the normal of the layers D These two orientations A and B lie in a longitudinal plane π, parallel to the plane of the two walls 12 and 14 of the display cell. In the first orientation A, the molecules 22 and 24 are inclined at an angle + e relative to the direction D and the electric dipole p is oriented from bottom to top in Figure 3.

Dans la seconde orientation B, les molécules 22 et 24 sont inclinées d'un angle - e par rapport à la direction D et le dipole électrique p est orienté de haut en bas sur la figure 3.In the second orientation B, the molecules 22 and 24 are inclined at an angle - e relative to the direction D and the electric dipole p is oriented from top to bottom in Figure 3.

Lorsque l'on crée un champ électrique alternatif E sentre les électrodes 18 et 20 de la cellule d'affichage 10 renfermant le mélange 16, les molécules 22 et 24 subissent un couple r s qui tend à aligner les dipôles des molécules avec le champ alternatif Es. Le couple r s est un couple de rappel. L'orientation A ou B préalable des molécules 22 et 24 est conservée. Le dipole

Figure imgb0003
joue le rôle de stabilisateur en s'alignant parallèlement à ce champs Es.When creating an alternating electric field E between the electrodes 18 and 20 of the display cell 10 containing the mixture 16, the molecules 22 and 24 undergo a torque r s which tends to align the dipoles of the molecules with the alternating field E s. The couple r s is a booster couple. The previous orientation A or B of molecules 22 and 24 is preserved. The dipole
Figure imgb0003
acts as a stabilizer by aligning parallel to this field E s.

Lorsqu'on crée un champ magnétique continu Ec entre les électrodes 18 et 20 de la cellule d'affichage 10 renfermant le cristal liquide 16, les dipôles des molécules 22 et 24 subissent un couple r c qui tend à aligner les molécules 22 et 24 avec le champ continu Ec. Ce couple r c est un couple de basculement. Les molécules 22 et 24 prélablement arrangées indifféremment selon les orientations A ou B, s'orientent selon une même orientation A ou B. L'orientation obtenue est celle pour laquelle le dipole électrique e s'oriente parallèlement au champ É c et dans le même sens que lui. Le dipole p joue donc le rôle de déstabilisateur.When creating a continuous magnetic field E c between the electrodes 18 and 20 of the display cell 10 containing the liquid crystal 16, the dipoles of the molecules 22 and 24 undergo a torque r c which tends to align molecules 22 and 24 with the continuous field E vs. This couple r it is a tilting torque. The molecules 22 and 24 previously arranged indifferently according to the orientations A or B, orient themselves according to the same orientation A or B. The orientation obtained is that for which the electric dipole e is oriented parallel to the field É c and in the same direction as it. The dipole p therefore plays the role of destabilizer.

On connaît plusieurs procédés de commande séquentielle d'un dispositif d'affichage matriciel à cristaux liquides tels que décrits précédemment, utilisant des signaux d'excitation électriques alternatifs ou continus pour commander localement la propriété électrooptique desdits cristaux liquides.Several methods are known for sequential control of a liquid crystal matrix display device as described above, using alternating or continuous electrical excitation signals to locally control the electrooptical property of said liquid crystals.

Malheureusement ces procédés requièrent m + n connexions ou circuits de commande pour afficher une matrice de mxn zones élémentaires d'affichage définies par l'intersection de m électrodes lignes et de n électrodes colonnes.Unfortunately, these methods require m + n connections or control circuits to display a matrix of mxn elementary display zones defined by the intersection of m row electrodes and n column electrodes.

Par ailleurs, l'utilisation d'un courant continu altère progressivement le cristal liquide.Furthermore, the use of a direct current progressively alters the liquid crystal.

La présente invention a justement pour objet un procédé de commande séquentielle d'un dispositif d'affichage matriciel à cristal liquide ne requérant que quatre connexions et circuits de commande pour l'affichage d'un nombre quelconque de zones élémentaires d'affichage.The object of the present invention is precisely a method of sequential control of a liquid crystal matrix display device requiring only four connections and control circuits for the display of any number of elementary display zones.

Ce procédé est basé sur l'utilisation d'un cristal liquide, notamment ferro-électrique et à anisotropie diélectrique négative, présentant des réponses optiques différentes pour des signaux d'excitation alternatifs et continus.This process is based on the use of a liquid crystal, in particular ferroelectric and with negative dielectric anisotropy, having different optical responses for alternating and continuous excitation signals.

De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de commande séquentielle d'un dispositif d'affichage matriciel comprenant un cristal liquide intercalé entre des première et seconde électrodes ayant la forme de bandes conductrices continues, ce cristal présentant une propriété électrooptique, étant formé de zones élémentaires réparties en matrices dont on peut exciter sélectivement la propriété électrooptique en vue d'obtenir un état affiché ou un état non affiché, ledit cristal liquide présentant des réponses optiques différentes pour des signaux d'excitation alternatifs et continus, et des moyens pour délivrer sur les électrodes lesdits signaux d'excitation, caractérisé en ce que les électrodes étant au nombre de deux et présentant chacune un premier et un second côtés parallèles, on commande la propriété électrooptique d'une zone élémentaire XY correspondant au recouvrement d'une droite d'ordonnée Y, parallèle au premier et second côtés de la première électrode et contenue dans la première électrode et d'une droite d'abscisse X parallèle aux premier et second côtés de la seconde électrode et contenue dans la seconde électrode,

  • - en appliquant sur le premier côté de la première électrode un premier potentiel alternatif V1 superposé à un premier potentiel de référence Vo et sur le second côté de la première électrode un second potentiel alternatif V2 superposé au potentiel Vo avec V2-V↑ constant afin que la droite d'ordonnée Y soit soumise au potentiel Vo et qu'en dehors de cette droite, la première électrode soit soumise à un potentiel différent de Vo,
  • - en appliquant sur le premier côté de la seconde électrode un troisième potentiel alternatif V3 superposé à un second potentiel de référence V'o et sur le second côté de la seconde électrode un quatrième potentiel alternatif V4 superposé au potentiel V'o, avec V4-V3 constant, afin que la droite d'abscisse X soit soumise au potentiel V'o, et qu'en dehors de cette droite, la seconde électrode soit soumise à un potentiel différent de V'o, et
  • - en appliquant un cinquième potentiel continu Vs aux deux côtés de l'une des électrodes, ce potentiel étant tel que la zone YX n'est soumise qu'à ce potentiel continu V5, et que en dehors de la zone XY le cristal liquide est soumis à une différence de potentiel alternative,

l'état affiché de la zone XY étant obtenu, par une polarité positive du cinquième potentiel Vs, l'état non affiché de la zone XY étant obtenu par une polarité négative du cinquième potentiel Vs et le maintien de l'état affiché ou non affiché de la zone XY étant obtenu en supprimant le cinquième potentiel.More specifically, the subject of the invention is a method of sequentially controlling a matrix display device comprising a liquid crystal interposed between first and second electrodes having the form of continuous conductive strips, this crystal having an electrooptical property, being formed of elementary zones distributed in matrices of which the electrooptical property can be selectively excited in order to obtain a displayed state or a non-displayed state, said liquid crystal having different optical responses for alternating and continuous excitation signals, and means for delivering said excitation signals to the electrodes, characterized in that the electrodes being two in number and each having a first and a second parallel sides, the electrooptical property of an elementary area XY corresponding to the overlap of is controlled a straight line of ordinate Y, parallel to the first and second sides of the first electrode and contained in the first electrode and an abscissa line X parallel to the first and second sides of the second electrode and contained in the second electrode,
  • - by applying on the first side of the first electrode a first alternating potential V 1 superimposed on a first reference potential V o and on the second side of the first electrode a second alternating potential V 2 superimposed on the potential Vo with V 2 -V Constant ↑ so that the line of ordinate Y is subjected to the potential V o and that apart from this line, the first electrode is subjected to a potential different from Vo,
  • - by applying on the first side of the second electrode a third alternating potential V 3 superimposed on a second reference potential V ' o and on the second side of the second electrode a fourth alternating potential V 4 superimposed on the potential V'o, with V 4 -V 3 constant, so that the abscissa line X is subjected to the potential V'o, and that apart from this line, the second electrode is subjected to a potential different from V'o, and
  • by applying a fifth continuous potential Vs to the two sides of one of the electrodes, this potential being such that the area YX is only subject to this continuous potential V5, and that outside of the area XY the liquid crystal is subject to an alternative potential difference,

the displayed state of zone XY being obtained, by a positive polarity of the fifth potential Vs, the non-displayed state of zone XY being obtained by a negative polarity of the fifth potential Vs and maintaining the displayed or not displayed state of the XY area being obtained by removing the fifth potential.

Comme cristal liquide ayant des réponses optiques différentes pour des signaux d'excitation continus et alternatifs, on peut utiliser un cristal liquide ferro-électrique à anisotropie diélectrique négative.As a liquid crystal with different optical responses for continuous and alternating excitation signals, a ferroelectric liquid crystal with negative dielectric anisotropy can be used.

Le procédé de l'invention permet, grâce à l'utilisation de deux électrodes, de diminuer le nombre de connexions et de circuits de commande. Ceci est principalement dû à l'emploi d'un cristal liquide présentant des propriétés optiques différentes pour des signaux d'excitation continus et alternatifs.The method of the invention makes it possible, thanks to the use of two electrodes, to reduce the number of connections and control circuits. This is mainly due to the use of a liquid crystal having different optical properties for continuous and alternating excitation signals.

Ce procédé permet de commander point par point la zone de cristal liquide utile à l'affichage.This process makes it possible to control point by point the zone of liquid crystal useful for display.

Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le second potentiel de référence Vo' est égal au premier potentiel de référence Vo.According to a particular embodiment, the second reference potential Vo 'is equal to the first reference potential Vo.

Afin de simplifier la commande, les potentiels alternatifs Vi et V2 appliqués à la première électrode sont avantageusement en opposition de phase. De même, les potentiels alternatifs V3 et V4 appliqués à la seconde électrode sont en opposition de phase.In order to simplify the control, the alternating potentials Vi and V 2 applied to the first electrode are advantageously in phase opposition. Likewise, the alternating potentials V 3 and V 4 applied to the second electrode are in phase opposition.

Afin que les zones élémentaires d'affichage soient les plus petites possibles, de préférence les potentiels alternatifs Vi et V2 ont une fréquence fa et les potentiels alternatifs V3 et V4 ont une fréquence fb différente et non multiple de fa. En effet, plus les zones élémentaires sont petites, plus la définition de l'image formée sur l'ensemble de la cellule est meilleure.So that the display elementary areas are as small as possible, preferably the alternating potentials Vi and V 2 have a frequency fa and the alternating potentials V 3 and V 4 have a frequency fb different and not multiple of fa. In fact, the smaller the elementary areas, the better the definition of the image formed on the entire cell.

Afin de simplifier le procédé de commande, Vi, V2, V3, V4 sont avantageusement des potentiels alternatifs à valeurs moyennes nulles, Vi, V2, V3 et V4 représentant alors les valeurs efficaces de ces potentiels.In order to simplify the control process, Vi, V 2 , V 3 , V 4 are advantageously alternative potentials with zero mean values, Vi, V 2 , V 3 and V 4 then representing the effective values of these potentials.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif mais non limitatif.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given purely by way of illustration but not limitation.

La description se référe aux figures annexées dans lesquelles :

  • - la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement, en coupe longitudinale, un dispositif d'affichage à cristal liquide conformément à l'art antérieur,
  • - la figure 2, déjà décrite, représente schématiquement la structure des molécules d'un mélange de cristaux liquides ferro-électrique et à anisotropie diélectrique négative,
  • - la figure 3, déjà décrite, représente schématiquement les deux orientations possibles des molécules d'un mélange de cristaux liquides ferro-électrique et à anisotropie diélectrique négative suivant la nature et la polarité du champ électrique qui lui est appliqué,
  • - la figure 4 représente une partie d'un dispositif d'affichage commandé selon l'invention, montrant la disposition des électrodes,
  • -la figure 5 est une vue schématique expliquant l'obtention de la droite d'ordonnée Y servant à l'affichage selon l'invention d'une zone élémentaire XY,
  • - la figure 6 est une vue schématique expliquant la commande selon l'invention d'une zone élémentaire XY.
The description refers to the appended figures in which:
  • FIG. 1, already described, schematically represents, in longitudinal section, a liquid crystal display device according to the prior art,
  • FIG. 2, already described, schematically represents the structure of the molecules of a mixture of ferroelectric liquid crystals and with negative dielectric anisotropy,
  • - Figure 3, already described, shows diagram tically the two possible orientations of the molecules of a mixture of ferroelectric liquid crystals and with negative dielectric anisotropy according to the nature and the polarity of the electric field which is applied to it,
  • FIG. 4 represents a part of a display device controlled according to the invention, showing the arrangement of the electrodes,
  • FIG. 5 is a schematic view explaining the obtaining of the straight line of ordinate Y used for the display according to the invention of an elementary area XY,
  • - Figure 6 is a schematic view explaining the control according to the invention of an elementary area XY.

Sur la figure 4, on a représenté une partie d'un dispositif d'affichage auquel s'applique le procédé de commande de l'invention. Ce dispositif ne se différencie de ceux de l'art antérieur, tels que représentés sur la figure 1, que par l'utilisation de deux électrodes 18a et 20a. Les autres éléments constitutifs de la cellule d'affichage portent ci-après, les mêmes références que celles de la figure 1. Les électrodes 18a et 20a recouvrent, de façon uniforme respectivment la majeure partie des parois transparentes 12 et 14 de la cellule d'affichage 10.In Figure 4, there is shown a part of a display device to which the control method of the invention applies. This device differs from those of the prior art, as shown in Figure 1, only by the use of two electrodes 18a and 20a. The other constituent elements of the display cell are given below, the same references as those of FIG. 1. The electrodes 18a and 20a cover, in a uniform manner respectively the major part of the transparent walls 12 and 14 of the display cell. display 10.

Les électrodes 18a et 20a sont obtenues par dépôt d'une bande conductrice continue ne comportant pas de motif. Elles peuvent être réalisées en oxyde d'étain et d'indium, matériau transparent. Les électrodes 18a et 20a sont disposées en regard et perpendiculaires. La zone de croisement 30 de ces deux électrodes, délimite la zone utile à l'affichage. Les électrodes 18a et 20a s'étendent au-delà de la zone utile 30 de telle sorte que l'on puisse relier électriquement les côtés des électrodes 18a et 20a à des circuits de commande 40, bien connus de l'homme du métier, délivrant des signaux d'excitation continus ou alternatifs.The electrodes 18a and 20a are obtained by depositing a continuous conductive strip having no pattern. They can be made of tin and indium oxide, a transparent material. The electrodes 18a and 20a are arranged opposite and perpendicular. The crossing zone 30 of these two electrodes delimits the useful zone for display. The electrodes 18a and 20a extend beyond the useful area 30 so that the sides of the electrodes 18a and 20a can be electrically connected to control circuits 40, well known to those skilled in the art, delivering continuous or alternating excitation signals.

Pour connecter ces circuits de commande 40 aux électrodes 18a et 20a, on dispose sur le premier côté 31 et le second côté 32 de l'électrode 18a, respectivement, des contacts électriques 41 et 42. De même, on dispose sur le premier côté 33 et le second côté 34 de l'électrode 20a, respectivement, des contacts électriques 43 et 44.To connect these control circuits 40 to the electrodes 18a and 20a, there are on the first side 31 and the second side 32 of the electrode 18a, respectively, electrical contacts 41 and 42. Similarly, there are on the first side 33 and the second side 34 of the electrode 20a, respectively, of the electrical contacts 43 and 44.

Le cristal liquide dont on veut exciter la propriété électrooptique en vue d'un affichage par le procédé de l'invention se présente comme pour l'art antérieur, sous la forme d'un film de 0,5 à 30 µm, intercalé entre les deux électrodes 18a et 20a. Le cristal liquide est formé d'un mélange contenant un cristal liquide ferro-électrique, tel que l'hexygloxybenzyli- dène-p'-amino-2-chloropropylcinnamate et un cristal liquide à anisotropie diélectrique négative, tel que le 4-étoxy-4'-hexyloxy-α-cyano-stylbène.The liquid crystal whose electrooptical property is to be excited for display by the method of the invention is presented as for the prior art, in the form of a film of 0.5 to 30 μm, inserted between the two electrodes 18a and 20a. The liquid crystal is formed from a mixture containing a ferroelectric liquid crystal, such as hexyloxybenzylidene-p'-amino-2-chloropropylcinnamate and a liquid crystal with negative dielectric anisotropy, such as 4-etoxy-4 '-hexyloxy-α-cyano-stylbene.

On va maintenant décrire le procédé de commande séquentielle selon l'invention utilisant la structure d'électrode décrite ci-dessus, en référence aux figures 5 et 6.We will now describe the sequential control method according to the invention using the electrode structure described above, with reference to FIGS. 5 and 6.

Sur la figure 5, on a représenté une vue schématique expliquant l'obtention d'une droite d'ordonnée Y parallèle aux côtés 31 et 32 de l'électrode 18a. La droite Y est perpendiculaire à une droite d'abscisse X (figure 6) parallèle aux côtés 33 et 34 de l'électrode 20a.FIG. 5 shows a schematic view explaining how to obtain a straight line of ordinate Y parallel to the sides 31 and 32 of the electrode 18a. The line Y is perpendicular to a line of abscissa X (FIG. 6) parallel to the sides 33 and 34 of the electrode 20a.

Le croisement des deux droites X et Y définit une zone élémentaire XY d'affichage de la même façon que le faisait une électrode ligne et une électrode colonne d'un dispositif matriciel à bandes croisées décrit en référence à la figure 1.The crossing of the two lines X and Y defines an elementary display area XY in the same way as a line electrode and a column electrode of a matrix device with crossed bands described with reference to FIG. 1 did.

Sur la partie 1 de la figure 5, on a représenté la droite Y portée par l'électrode 18a de la cellule d'affichage 10.In part 1 of FIG. 5, the line Y represented by the electrode 18a of the display cell 10 is shown.

Sur la partie II de cette figure, on a représenté les potentiels servant à la formation de la droite Y sur un repère orthonormé ayant pour ordonnée Y et pour abscisse V(Y).In part II of this figure, the potentials used to form the line Y have been represented on an orthonormal reference frame having the ordinate Y and the abscissa V (Y).

Pour commander la droite d'ordonnée Y, on applique tout d'abord, par l'intermédiaire du circuit de commande 40 connecté au contact électrique 41 placé sur le côté 31 de l'électrode 18a, un premier potentiel alternatif V1 superposé à un potentiel continu de référence Vo. Ensuite, on applique par l'intermédiaire du circuit de commande 40 connecté au contact électrique 42 placé sur le côté 32 de l'électrode 18a, un second potentiel alternatif V2 superposé au potentiel continu Vo.To control the straight line of ordinate Y, first of all, by means of the control circuit 40 connected to the electrical contact 41 placed on the side 31 of the electrode 18a, a first alternating potential V 1 superimposed on a continuous reference potential Vo. Then, by means of the control circuit 40 connected to the electrical contact 42 placed on the side 32 of the electrode 18a, a second alternating potential V 2 superimposed on the direct potential Vo is applied.

V2 et V1 sont tels que V2-Vi est constant.V 2 and V 1 are such that V 2 -Vi is constant.

V2 et V1 sont des potentiels alternatifs à valeurs moyennes nulles. V2 et V1 sont de préférence en opposition de phase pour la simplicité de la commande. Mais bien entendu, on peut appliquer, sans sortir du cadre de l'invention, des potentiels V1 et V2 en phase. V1 et V2 ont une fréquence égale à fa pouvant varier de 25Hz à 100kHz.Comme on peut le voir sur la partie II de la figure 5, V2 et V1 encadrent le potentiel de référence Vo. La droite d'ordonnée Y paralléle aux côtés 31 et 32 de l'électrode 18a est ainsi soumise au potentiel Vo.V 2 and V 1 are alternating potentials with zero mean values. V 2 and V 1 are preferably in phase opposition for the simplicity of the control. But of course, it is possible to apply, without departing from the scope of the invention, potentials V 1 and V 2 in phase. V 1 and V 2 have a frequency equal to fa which can vary from 25Hz to 100kHz. As we can see in part II of figure 5, V 2 and V 1 surround the reference potential V o . The line of ordinate Y parallel to the sides 31 and 32 of the electrode 18a is thus subjected to the potential Vo.

En dehors de cette droite, l'électrode 18a est soumise à un potentiel différent de Vo.Outside this straight line, the electrode 18a is subjected to a potential different from Vo.

En faisant varier les valeurs de V2 et de V1 autour de Vo tout en respectant la condition V2-Vi constant, on peut déplacer la droite Y portée au potentiel de référence Vo d'un côté l'autre de la première électrode 18a. Ceci permet de définir les différentes zones élémentaires d'affichage, réparties en matrices de la même façon que le faisaient des électrodes lignes et des électrodes colonnes de l'art antérieur.By varying the values of V 2 and V 1 around V o while respecting the condition V 2 -V i constant, we can move the line Y brought to the reference potential Vo from one side to the other of the first electrode 18a. This makes it possible to define the various elementary display zones, distributed in matrices in the same way as did the row electrodes and column electrodes of the prior art.

Dans le cas illustré, on a représenté une droite A1 d'ordonnée Yi obtenue par application des potentiels V1a et V2aet une droite A2 d'ordonnée y2 obtenue par application des potentiels V1b et V2b, V2a-V1a étant égale à V2b-V1b.In the illustrated case, a straight line A 1 of ordinate Yi obtained by applying the potentials V 1a and V 2a and a straight line A 2 of ordinate y 2 obtained by applying the potentials V 1b and V 2b , V 2a - V 1a being equal to V 2b -V 1b .

Sur la figure 6, on a représenté une vue schématique expliquant la commande selon l'invention d'une zone élémentaire XY, définie par le croisement de la droite d'ordonnée Y, formée comme ci-dessus et d'une droite d'abscisse X, formée de façon similaire.FIG. 6 shows a schematic view explaining the command according to the invention of an elementary area XY, defined by the crossing of the straight line of ordinate Y, formed as above and of a straight line of abscissa X, similarly formed.

Sur la partie 1 de la figure 6, on a représenté les électrodes 18a et 20a qui sont croisées et disposées en regard.In part 1 of Figure 6, there is shown the electrodes 18a and 20a which are crossed and arranged opposite.

Sur la partie II de cette figure, on a représenté comme décrit en référence à la partie II de la figure 5, les potentiels V2 et V1 permettant de soumettre la droite Y au potentiel Vo.In part II of this figure, there is shown as described with reference to part II of FIG. 5, the potentials V 2 and V 1 making it possible to subject the line Y to the potential Vo.

Sur la partie III de la figure 6, on a représenté les potentiels servant à la formation de la droite X sur un repère orthonormé ayant pour ordonnée V(X) et pour abscisse (X).In part III of FIG. 6, the potentials used for the formation of the line X on a orthonormal reference having ordinate V (X) and abscissa (X).

Pour commander la droite d'abscisse X parallèle aux côtés 33 et 34 de l'électrode 20, on applique tout d'abord, par l'intermédiaire du circuit de commande 40 connecté au contact électrique 43 placé sur le côté 33 de l'électrode 20a, un troisième potentiel alternatif V3 superposé à un potentiel de référence V'o, qui peut être identique ou différent de Vo et par exemple égal à 0.To control the abscissa line X parallel to the sides 33 and 34 of the electrode 20, first of all, by means of the control circuit 40 connected to the electrical contact 43 placed on the side 33 of the electrode, 20a, a third alternative potential V 3 superimposed on a reference potential V'o, which may be the same or different from Vo and for example equal to 0.

Ensuite, on applique par l'intermédiaire du circuit de commande 40 connecté au contact électrique 44 sur le côté 34 de l'électrode 20a, un quatrième potentiel alternatif V4 superposé à V'o. V4 et Va sont tels que V4-V3 est constant par exemple égal à 20V. V4 et V3 sont des potentiels alternatifs à valeurs moyennes nulles.Then, via the control circuit 40 connected to the electrical contact 44 on the side 34 of the electrode 20a, a fourth alternating potential V 4 superimposed on V'o is applied. V 4 and Va are such that V 4 -V 3 is constant, for example equal to 20V. V 4 and V 3 are alternative potentials with zero mean values.

V4 et V3 sont de préférence en opposition de phase. Va et V4 ont une fréquence fb différente et non multiple de fa pouvant aller de 25Hz à 100 kHzV 4 and V 3 are preferably in phase opposition. Va and V 4 have a different frequency fb and not multiple of fa which can range from 25Hz to 100 kHz

Comme on peut le voir sur la partie III de la figure 6, Va et V4 encadrent le potentiel de référence V'o. La droite d'abscisses X parallèle aux côtés 33 et 34 de l'électrode 20a est ainsi soumise au potentiel V'o. En dehors de cette droite, l'électrode 20a est soumise à un potentiel différent de V'o.As can be seen in part III of Figure 6, Va and V 4 frame the reference potential V'o. The abscissa line X parallel to the sides 33 and 34 of the electrode 20a is thus subjected to the potential V'o. Outside this straight line, the electrode 20a is subjected to a potential different from V'o.

En faisant varier les valeurs de V4 et de Va , indépendamment de celles de Vi et V2 autour de V'o tout en respectant la condition V4-V3 constant, on peut déplacer la droite X portée au potentiel de référence V'o d'un extrémité à l'autre de la seconde électrode 20a. Dans le cas illustré, on a représenté une droite δ1 d'abscisse X1 obtenu par l'application des potentiels V3a et V4a et une droite 82 d'abscisse X2 obtenue par l'application des potentiels V3b et V 4b, V4a-V3a étant égale à V4b-V3b.By varying the values of V 4 and Va, independently of those of Vi and V 2 around V'o while respecting the condition V 4 -V 3 constant, we can move the line X brought to the reference potential V ' o from one end to the other of the second electrode 20a. In the illustrated case, a line δ 1 of abscissa X 1 obtained by applying the potentials V 3a and V 4a and a line 8 2 of abscissa X 2 obtained by applying the potentials V 3b and V has been shown. 4b , V 4a -V 3a being equal to V 4b -V 3b .

Pour Vi, V2, Va et V4 donnés, il existe donc une zone élémentaire XY, telle que le cristal liquide ferro-électrique et à anisotropie diélectrique négative, voit à ses bornes le potentiel de référence Vo sur l'électrode 18a et le potentiel de référence V'o sur l'électrode 20a.For Vi, V 2 , Va and V 4 given, there is therefore an elementary area XY, such that the ferroelectric liquid crystal and with negative dielectric anisotropy, sees at its terminals the reference potential Vo on the electrode 18a and the reference potential V'o on the electrode 20a.

A la zone XY du cristal liquide lorsque Vo=V'o, le champ alternatif résultant des quatre potentiels alternatifs a une valeur moyenne nulle. En dehors de cette zone, le champ alternatif résultant E s des quatre potentiels alternatifs a une valeur moyenne non nulle. Dans le cas illustré, on a représenté une zone X1Y1 définie par le recouvrement d'une droiteΔ1 d'ordonnée Yi obtenue par l'application des potentiels Via et V2aet d'une droite δ1 d'abscisse Xi obtenue par l'application des potentiels V3a et V4a et une zone X2Y2 définie de façon similaire par le recouvrement d'une droite A2 d'ordonnée Y2 obtenue par l'application des potentiels Vi b et V2b et d'une droite 82 d'abscisse X2 obtenue par l'application des potentiels V3b et V4b.At the XY zone of the liquid crystal when Vo = V'o, the alternating field resulting from the four alternating potentials has a mean value zero. Outside this area, the resulting alternating field E s of the four alternative potentials has a nonzero mean value. In the illustrated case, a zone X 1 Y 1 has been represented defined by the recovery of a straight line Δ 1 with an ordinate Yi obtained by the application of the potentials Via and V 2a and of a straight line δ 1 of abscissa Xi obtained by the application of the potentials V 3a and V 4 a and an area X 2 Y 2 defined in a similar manner by the covering of a straight line A 2 of ordinate Y 2 obtained by the application of the potentials Vi b and V 2b and of a straight line 8 2 of abscissa X 2 obtained by the application of the potentials V 3b and V 4b .

Pour commander la propriété électrooptique de la zone élémentaire XY défini ci-dessus, on applique un cinquième potentiel continu Vs compris entre 1 et 20V,sur les deux côtés de l'une ou de l'autre des électrodes 18a et 20a par l'intermédiaire des circuits de commande 40 connectés aux contacts électriques correspondants de l'électrode. Ce potentiel Vs est tel que la zone XY n'est soumise qu'à ce potentiel continu Vs. Autrement dit, à la zone XY, le cristal liquide ne voit que le potentie! continu Vs puisque le champ alternatif résultant E s engendré par les quatre potentiels alternatifs a une valeur moyenne nulle. En revanche, en dehors de la zone XY, le cristal liquide voit à ses bornes une différence de potentiel alternative résultant des potentiels Vi, V2, V3, V4 et Vs.To control the electrooptical property of the elementary area XY defined above, a fifth direct potential Vs is applied between 1 and 20V, on the two sides of one or the other of the electrodes 18a and 20a via control circuits 40 connected to the corresponding electrical contacts of the electrode. This potential Vs is such that the area XY is only subject to this continuous potential Vs. In other words, in the area XY, the liquid crystal sees only the potentie! continuous Vs since the resulting alternating field E s generated by the four alternative potentials has a zero mean value. On the other hand, outside the XY zone, the liquid crystal sees at its terminals a difference in alternative potential resulting from the potentials Vi, V 2 , V 3 , V 4 and Vs.

Pour un choix convenable de Vs, on définit la finesse de la zone XY. De même, un champ alternatif résultant E s à à la zone XY suffisamment élevé permet à celle-ci de ne pas s'étendre à toute la zone utile 30 à l'affichage.For a suitable choice of Vs, the fineness of the XY zone is defined. Likewise, an alternating field resulting E s to the sufficiently high XY zone allows it not to extend to the entire useful zone 30 on the display.

L'état affiché de la zone XY (clair sur fond sombre) est obtenu pour une polarité positive du cinquième potentiel Vs continu appliqué sur les côtés de l'une des électrodes, par exemple les côtés 31 et 32 de l'électrode 18a, l'autre électrode, par exemple 20a n'étant soumise à aucun potentiel continu. L'état non affiché (sombre) de la zone XY est obtenu lorsque la polarité du cinquième potentiel Vs appliqué par exemple à l'électrode 18a négative, l'autre électrode 20a n'étant soumise à aucun potentiel continu.The displayed state of the XY zone (light on dark background) is obtained for a positive polarity of the fifth continuous potential Vs applied to the sides of one of the electrodes, for example the sides 31 and 32 of the electrode 18a, l the other electrode, for example 20a, is not subjected to any direct potential. The not displayed (dark) state of the area XY is obtained when the polarity of the fifth potential Vs applied for example to the negative electrode 18a, the other electrode 20a not being subjected to any direct potential.

Le maintien de l'état affiché ou non affiché de la zone XY est obtenu en supprimant le cinquième potentiel Vs appliqué.Maintaining the displayed or not displayed state of the XY zone is obtained by deleting the fifth potential Vs applied.

Les autres zones élémentaires restent dans leur état optique affiché ou non affiché.The other elementary zones remain in their displayed or not displayed optical state.

On va maintenant expliquer comment les différents potentiels Vi, V2, V3, V4 et Vs jouent sur l'orientation des molécules 22 et 24 du mélange de cristaux liquides ferro-électrique et à anisotropie diélectrique négative. Sous l'action simultanée d'un champ continu E c dû au potentiel continu V5 et du champ alternatif E s résultant des potentiels alternatifs Vi, V2, V3 et V4 , les dipoles électriques

Figure imgb0004
et p réciproquement des molécules 22 et 24 de la zone XY du mélange de cristaux liquides 16, subissent le couple r s qui tend à aligner les dipôles des molécules 22 et 24 avec le champ alternatif
Figure imgb0005
s et le couple r c qui tend à aligner les dipôles des molécules 22 et 24 avec le champ continu
Figure imgb0005
cWe will now explain how the different potentials Vi, V 2 , V 3 , V 4 and Vs play on the orientation of molecules 22 and 24 of the mixture of ferroelectric liquid crystals and with negative dielectric anisotropy. Under the simultaneous action of a continuous field E c due to the continuous potential V 5 and the alternating field E s resulting from the alternating potentials Vi, V 2 , V 3 and V 4 , the electric dipoles
Figure imgb0004
and p conversely, molecules 22 and 24 of zone XY of the mixture of liquid crystals 16, undergo the couple r s which tends to align the dipoles of molecules 22 and 24 with the alternating field
Figure imgb0005
s and the couple r c which tends to align the dipoles of molecules 22 and 24 with the continuous field
Figure imgb0005
vs

En conséquence, le couple résultant Γ qui s'exerce sur les molécules 22 et 24 est la somme vectorielle des couples

Figure imgb0007
s et
Figure imgb0007
c. Le couple
Figure imgb0007
s est un couple de rappel ; il est proportionnel à la somme élevée au carré des champs continus et alternatifs, c'est-à-dire que
Figure imgb0007
s = α(
Figure imgb0005
s +
Figure imgb0005
c)2, α étant un coefficient de proportionnalité. De même, le couple
Figure imgb0007
c est un couple de basculement ; il est proportionnel au champ continu
Figure imgb0005
c, soit
Figure imgb0007
c = β
Figure imgb0005
c β étant un coefficient de proportionalité.Consequently, the resulting couple Γ which is exerted on molecules 22 and 24 is the vector sum of the couples
Figure imgb0007
s and
Figure imgb0007
vs. The couple
Figure imgb0007
s is a booster couple; it is proportional to the sum raised to the square of the continuous and alternative fields, that is to say that
Figure imgb0007
s = α (
Figure imgb0005
s +
Figure imgb0005
c) 2 , α being a coefficient of proportionality. Likewise, the couple
Figure imgb0007
c is a tilting torque; it is proportional to the continuous field
Figure imgb0005
c, or
Figure imgb0007
c = β
Figure imgb0005
c β being a coefficient of proportionality.

En conséquence, le couple résultant est donné par l'équation :

Figure imgb0017
Consequently, the resulting torque is given by the equation:
Figure imgb0017

Si l'inégalité α(

Figure imgb0005
s +
Figure imgb0005
c)2 > | β.
Figure imgb0005
c | est vérifiée, le couple résultant
Figure imgb0007
qui s'exerce sur les molécules 22 et 24 de la zone XY est un couple de rappel. L'orientation A ou B (figure 3) préalable des molécules 22 et 24 est conservée. Ainsi, l'état optique affiché ou non affiché de la zone élémentaire XY d'affichage n'est pas modifié, ce qui correspond à une mémorisation de l'image.If the inequality α (
Figure imgb0005
s +
Figure imgb0005
c) 2 > | β.
Figure imgb0005
c | is verified, the resulting torque
Figure imgb0007
which is exerted on the molecules 22 and 24 of the zone XY is a couple of recall. The previous orientation A or B (Figure 3) of molecules 22 and 24 is retained. Thus, the displayed or not displayed optical state of the elementary display area XY is not modified, which corresponds to a memorization of the image.

En revanche, si l'inégalité a (

Figure imgb0005
c +
Figure imgb0005
c)2< 1 β
Figure imgb0005
c | est vérifiée, le couple résultant
Figure imgb0007
qui s'exerce sur les molécules 22 et 24 de la zone XY est un couple de basculement selon le sens du champ continu
Figure imgb0005
c appliqué. Les molécules préalablement arrangées selon les deux orientations A ou B (figure 3) s'orientant selon une même orientation A ou B. Cette orientation collective est celle pour laquelle le dipole électrique
Figure imgb0027
s'oriente parallèlement au champs
Figure imgb0005
c et dans le même sens que lui. Ainsi l'état optique (affiché ou non) de la zone élémentaire XY d'affichage est modifié, ce qui correspond à une écriture de l'image.On the other hand, if the inequality has (
Figure imgb0005
c +
Figure imgb0005
c) 2 <1 β
Figure imgb0005
c | is verified, the resulting torque
Figure imgb0007
which is exerted on the molecules 22 and 24 of the XY zone is a tilting torque according to the direction of the continuous field
Figure imgb0005
c applied. The molecules previously arranged in the two orientations A or B (Figure 3) orienting themselves in the same orientation A or B. This collective orientation is that for which the electric dipole
Figure imgb0027
is oriented parallel to the fields
Figure imgb0005
c and in the same sense as him. Thus the optical state (displayed or not) of the elementary display area XY is modified, which corresponds to writing the image.

Le procédé de commande selon l'invention peut être mis en oeuvre en utilisant les mêmes circuits de commande que ceux utilisés dans les procédés classiques de commande points par points d'un imageur matriciel à cristal liquide.The control method according to the invention can be implemented using the same control circuits as those used in the conventional point-to-point control methods of a liquid crystal matrix imager.

La description donnée précédemment n'a bien entendu été donnée qu'à titre explicatif, toute modification, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pouvant être envisagée. En particulier, le cristal liquide peut n'être formé que d'un seul cristal liquide à condition toutefois qu'il présente des réponses optiques différentes en champs continus et alternatifs. Par ailleurs, l'une des électrodes peut être opaque, le dispositif d'affichage fonctionnant alors en réflexion.The description given above has of course only been given for explanatory purposes, any modification without departing from the scope of the invention that may be envisaged. In particular, the liquid crystal may be formed from only one liquid crystal provided, however, that it has different optical responses in continuous and alternating fields. Furthermore, one of the electrodes may be opaque, the display device then operating in reflection.

Claims (5)

1. Procédé de commande séquentielle d'un dispositif d'affichage matricel comprenant un cristal liquide (16) intercalé entre des premiére (18a) et seconde électrodes (20a) ayant la forme de bandes conductrices continues, ce cristal (16) présentant une propriété électrooptique, étant formé de zones élémentaires réparties en matrices dont on peut exciter sélectivement la propriété électrooptique en vue d'obtenir un état affiché ou un état non affiché, ledit cristal liquide (16) présentant des réponses optiques différentes pour des signaux d'excitation alternatifs et continus, et des moyens (40) pour délivrer sur les électrodes lesdits signaux d'excitation ; caractérisé en ce que, les électrodes (18a, 20a) étant au nombre de deux et présentant chacune un premier et un second côtés parallèles, on commande la propriété électrooptique d'une zone élémentaire XY correspondant au recouvrement d'une droite d'ordonnée Y, parallèle aux premier (31) et second (32) côtés de la première électrode (18a) et contenue dans la première électrode (18a) et d'une droite d'abscisse X paralléle aux premier (33) et second (34) côtés de la seconde électrode (2a) et contenue dans la seconde électrode (20a), - en appliquant sur le premier côté (31) de la première électrode (18a) un premier potentiel alternatif Vi superposé à un premier potentiel de référence Vo et sur le second côté (32) de la première électrode (18a) un second potentiel alternatif V2 superposé au potentiel Vo avec V2-V1 constant afin que la droite d'ordonnée Y soit soumise au potentiel Vo et qu'en dehors de cette droite, la première électrode (18a) soit soumise à un potentiel différent de Vo, - en appliquant sur le premier côté (33) de la seconde électrode (20a) un troisième potentiel alternatif V3 superposé à un second potentiel de référence V'o et sur le second côté (34) de la seconde électrode (20a), un quatrième potentiel alternatif V4 superposé au potentiel V'o, avec V4-Vs constant, afin que la droite d'abscisse X soit soumise au potentiel V'o, et qu'en dehors de cette droite, la seconde électrode (20a) soit soumise à un potentiel différent de V'o, et - en appliquant un cinquième potentiel continu V5 aux deux côtés de l'une des électrodes (18a, 20a), ce potentiel étant tel que la zone XY n'est soumise qu'à ce potentiel continu V5, et que en dehors de la zone XY le cristal liquide est soumis à une différence de potentiel alternative, l'état affiché de la zone XY étant obtenu par une polarité positive du cinquième potentiel Vs, l'état non affiché de la zone XY étant obtenu par une polarité négative du cinquième potentiel Vs et le maintien de l'état affiché ou non affiché de la zone XY étant obtenu en supprimant le cinquième potentiel appliqué. 1. Method for sequentially controlling a matrix display device comprising a liquid crystal (16) interposed between first (18a) and second electrodes (20a) having the form of continuous conductive strips, this crystal (16) having a property electrooptic, being formed of elementary zones distributed in matrices of which the electrooptical property can be selectively excited in order to obtain a displayed state or a non displayed state, said liquid crystal (16) having different optical responses for alternating excitation signals and continuous, and means (40) for supplying said excitation signals to the electrodes; characterized in that, the electrodes (18a, 20a) being two in number and each having a first and a second parallel sides, the electrooptical property of an elementary area XY is controlled corresponding to the overlap of a line of ordinate Y , parallel to the first (31) and second (32) sides of the first electrode (18a) and contained in the first electrode (18a) and of a line of abscissa X parallel to the first (33) and second (34) sides the second electrode (2a) and contained in the second electrode (20a), - by applying to the first side (31) of the first electrode (18a) a first alternating potential V i superimposed on a first reference potential Vo and to the second side (32) of the first electrode (18a) a second alternating potential V 2 superimposed on the potential Vo with V 2 -V 1 constant so that the straight line of ordinate Y is subjected to the potential Vo and that apart from this straight line, the first electrode (18a) is subjected to a potential different from Vo, - by applying on the first side (33) of the second electrode (20a) a third alternating potential V 3 superimposed on a second reference potential V'o and on the second side (34) of the second electrode (20a), a fourth alternating potential V 4 superimposed on the potential V'o, with V 4 -Vs constant, so that the line of abscissa X is subjected to the potential V ' o , and that apart from this line, the second electrode (20a) is subject to a potential different from V'o, and - by applying a fifth continuous potential V5 to the two sides of one of the electrodes (18a, 20a), this potential being such that the area XY is only subject to this continuous potential V5, and only outside the area XY the liquid crystal is subjected to an alternative potential difference, the displayed state of the XY zone being obtained by a positive polarity of the fifth potential Vs, the non-displayed state of the XY zone being obtained by a negative polarity of the fifth potential Vs and maintaining the displayed or not displayed state of the XY area being obtained by removing the fifth applied potential. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second potentiel de référence V'o est égal au premier potentiel de référence Vo.2. Control method according to claim 1, characterized in that the second reference potential V'o is equal to the first reference potential Vo. 3. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les potentiels alternatifs Vi et V2 sont en opposition de phase et en ce que les potentiels alternatifs V3 et V4 sont aussi en opposition de phase.3. Control method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the alternating potentials Vi and V 2 are in phase opposition and in that the alternating potentials V 3 and V 4 are also in phase opposition . 4. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les potentiels alternatifs Vi et V2 ont une fréquence fa et en ce que les potentiels alternatifs V3 et V4 ont une fréquence fb différente et non multiple de fa.4. Control method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the alternating potentials Vi and V 2 have a frequency fa and in that the alternating potentials V 3 and V 4 have a frequency fb different and not multiple of fa. 5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que Vi, V2, V3 et V4 sont des potentiels alternatifs à valeurs moyennes nulles.5. Control method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that Vi, V 2 , V 3 and V 4 are alternating potentials with zero mean values.
EP87400567A 1986-03-18 1987-03-13 Method of sequentially controlling a liquid-crystal matrix display device having different optical responses in the ac and dc-fields Expired - Lifetime EP0238405B1 (en)

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