FR2546324A1 - Visual display device with memory held on - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE VISUALISATION A MEMOIRE ENTRETENUE
L'invention se rapporte aux dispositifs de visualisation à mémoire, en particulier du type à adressage matriciel et utilisant des champs électriques transverses sur une texture hybride dans un cristal liquide nématique.MAINTAINED MEMORY DISPLAY DEVICE
The invention relates to memory display devices, in particular of the matrix addressing type and using transverse electric fields on a hybrid texture in a nematic liquid crystal.
Les cristaux liquides occupent aujourd'hui une place très importante dans le domaine des dispositifs de visualisation. Ceci est du en particulier aux effets électrooptiques procurés par les cristaux liquides du type nématique en hélice. Le grand succès de cet effet réside dans sa simplicité de mise en oeuvre, ses faibles tensions de commande et sa faible consommation. Le principal inconvénient de ces dispositifs est que, malgré de très nombreuses recherches dans ce domaine, son taux de multiplexage semble limité à une centaine. Ceci est un handicap certain dans l'utilisation de cet effet pour les écrans matriciels à forte définition, par exemple comprenant plusieurs dizaines de lignes de caractères. Aussi les recherches se sont-elles tournées vers des effets électrooptiques à mémoire pour lesquels le taux de multiplexage est théoriquement infini.On peut citer par exemple l'effet mixte thermique et électrique dans les cristaux liquides smectiques. L'inconvénient des dispositifs à cristaux liquides smectiques est leur consommation d'énergie nécessaire au chauffage du cristal liquide
Afin de pallier ces inconvénients, l'invention propose l'utilisation dans des dispositifs électrooptiques d'un nouvel effet flexoélectrique de volume en champ électrique homogène dans une phase nématique. L'application de cet effet est particulièrement avantageuse du point de vue du taux de multiplexage et de sa très faible consommation due à la commande par champ électrique.Liquid crystals occupy a very important place today in the field of display devices. This is due in particular to the electrooptical effects provided by liquid crystals of the nematic helical type. The great success of this effect lies in its simplicity of implementation, its low control voltages and its low consumption. The main drawback of these devices is that, despite a great deal of research in this area, its multiplexing rate seems limited to a hundred. This is a definite handicap in the use of this effect for high definition matrix screens, for example comprising several tens of lines of characters. Research has therefore turned to electrooptical effects with memory for which the rate of multiplexing is theoretically infinite. We can cite for example the mixed thermal and electric effect in smectic liquid crystals. The disadvantage of smectic liquid crystal devices is their energy consumption necessary for heating the liquid crystal
In order to overcome these drawbacks, the invention proposes the use in electrooptic devices of a new flexoelectric volume effect in a homogeneous electric field in a nematic phase. The application of this effect is particularly advantageous from the point of view of the multiplexing rate and of its very low consumption due to the control by electric field.
L'invention a donc pour objet un dispositif de visualisation dinforma- tions à mémoire à commande électrique comportant une cellule comprenant une couche de cristal liquide formant une texture présentant une polarisation flexoélectrique en volume, ladite couche étant disposée entre deux lames parallèles dont l'une au moins est transparente, ledit dispositif comprenant également des moyens de commande électrique permettant d'inscrire au moins un élément d'image de ladite texture, cette inscription résultant de l'application d'un champ électrique de commande qui permet une sélection entre deux états stables possibles, caractérisé en ce que l'inscription s'effectue par application successive
- d'un champ électrique continu qui sélectionne l'un des deux états stables,
- d'un champ électrique alternatif de blocage de l'état stable sélec tionné par le champ électrique continu.The subject of the invention is therefore an electrically controlled memory information display device comprising a cell comprising a liquid crystal layer forming a texture having a flexoelectric polarization in volume, said layer being arranged between two parallel plates, one of which at least is transparent, said device also comprising electrical control means making it possible to write at least one image element of said texture, this writing resulting from the application of an electric control field which allows a selection between two states possible stable, characterized in that the registration is carried out by successive application
- a continuous electric field which selects one of the two stable states,
- an alternating electric field for blocking the stable state selected by the continuous electric field.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront au moyen de la description qui va suivre et des figures annexées parmi lesquelles:
- la figure 1 est un schéma explicatif du dispositif de visualisation selon l'invention;
- les figures 2 et 3 sont des diagrammes explicatifs;
- les figures 4 à 6 sont des schémas explicatifs de l'effet d'un champ électrique sur une texture hybride;
- la figure 7 est un diagramme donnant la transmission d'un quart d'hélice nématique en fonction de e r
À
- les figures 8 à 10 sont des représentations schématiques d'un écran selon l'invention;
- les figures Il et 12 représentent une configuration possible pour les électrodes d'un élément d'image
- les figures 13 à 15 sont des exemples de configurations des électrodes.The invention will be better understood and other advantages will appear from the following description and the appended figures, among which:
- Figure 1 is an explanatory diagram of the display device according to the invention;
- Figures 2 and 3 are explanatory diagrams;
- Figures 4 to 6 are explanatory diagrams of the effect of an electric field on a hybrid texture;
- Figure 7 is a diagram giving the transmission of a quarter nematic propeller as a function of er
AT
- Figures 8 to 10 are schematic representations of a screen according to the invention;
- Figures II and 12 show a possible configuration for the electrodes of a picture element
- Figures 13 to 15 are examples of electrode configurations.
Récemment, on a découvert un nouvel effet flexoélectrique de volume en champ électrique homogène dans une phase nématique Le principe de cet effet a été décrit dans un article émanant du Laboratoire de Physique des
Solides de l'Université de Paris-Sud et publié le 15 Mai 1982 dans le "Journal de Physique- LETTRES 43 (1982) L-365-L-369". Si l'on crée une texture de flexion-divergence, encore appelée texture hybride, entre deux lames, il en résulte une polarisation flexoélectrique 2 en volume. Le principe de cet effet flexoe'iectrique est de conférer à une couche de cristal liquide nématique une texture définissant un directeur nématique (vecteur unitaire représentatif de la direction préférentielle d'alignement des molécules) courbé au moins une fois dans un plan perpendiculaire auxdites lames.Un champ électrique continu, uniforme et transverse induit une torsion de la texture par couplage entre le champ t et la polarisation b , ce qui provoque la rotation de la polarisation de la lumière.Recently, a new flexoelectric volume effect has been discovered in a homogeneous electric field in a nematic phase. The principle of this effect has been described in an article from the Laboratory of Physics of
Solids from the University of Paris-Sud and published on May 15, 1982 in the "Journal de Physique- LETTRES 43 (1982) L-365-L-369". If one creates a texture of bending-divergence, also called hybrid texture, between two plates, this results in a flexoelectric polarization 2 in volume. The principle of this flexoe'iectrical effect is to give a layer of nematic liquid crystal a texture defining a nematic director (unit vector representative of the preferential direction of alignment of the molecules) curved at least once in a plane perpendicular to said blades. A continuous, uniform and transverse electric field induces a torsion of the texture by coupling between the field t and the polarization b, which causes the rotation of the polarization of the light.
La figure 1 est un schéma explicatif du dispositif de visualisation selon l'invention. Le dispositif est constitué par une couche de cristal liquide nématique I comprise entre deux lames parallèles en verre 2 et 3. Les lames 2 et 3 sont disposées de façon que leurs faces principales soient parallèles au plan xOz et perpendiculaires au plan xOy. Le cristal liquide 1 est constitué de molécules de formes allongées telles que 4. Un traitement approprié des surfaces des lames 2 et 3 contribue à orienter les molécules proches de la lame 2 parallèlement à celleci et les molécules proches de la lame 3 perpendiculairement à cette lame.A l'intérieur de la couche de cristal liquide, et en absence de champ électrique, l'orientation des molécules passe progressivement du plan xOz au plan xOy tout en restant parallèle au plan yoz. La texture ainsi constituée diffère de la structure dite "nématique en hélice" où toutes les molécules du cristal liquide restent parallèles aux lames. Si un champ électrique transverse t est appliqué au cristal liquide dans une direction parallèle à l'axe Ox, la texture se distord ne restant plus parallèle à yOz. A cause du phénomène de guide d'onde dans les cristaux liquides, la polarisation de la lumière incidente suit cette distorsion et il se produit une rotation du plan de polarisation de la lumière comme indiqué sur la figure 1.Un faisceau lumineux incident à la lame transparente 2 voit son plan de polarisation représenté par la flèche 5 parallèle à l'axe Oz, tourner d'un angle + apres passage à travers la couche de cristal liquide B comme l'indique la flèche 6. Cette rotation du plan de polarisation de la lumière est linéaire en fonction du champ électrique continu appliqué comme l'indique la figure 2 qui est un diagramme représentant l'angle de rotation en fonction du champ électrique continu t. La courbe 10 montre en effet que l'angle de rotation 4 > est une fonction linéaire de it et que le sens de rotation du plan de polarisation est fonction du signe du champ électrique. Figure 1 is an explanatory diagram of the display device according to the invention. The device consists of a nematic liquid crystal layer I comprised between two parallel glass plates 2 and 3. The plates 2 and 3 are arranged so that their main faces are parallel to the xOz plane and perpendicular to the xOy plane. The liquid crystal 1 is made up of molecules of elongated shapes such as 4. Appropriate treatment of the surfaces of the blades 2 and 3 contributes to orient the molecules close to the blade 2 parallel to this and the molecules close to the blade 3 perpendicular to this blade .Inside the liquid crystal layer, and in the absence of an electric field, the orientation of the molecules progressively changes from the xOz plane to the xOy plane while remaining parallel to the yoz plane. The texture thus formed differs from the so-called "helical nematic" structure where all the molecules of the liquid crystal remain parallel to the plates. If a transverse electric field t is applied to the liquid crystal in a direction parallel to the axis Ox, the texture distorts no longer remaining parallel to yOz. Because of the waveguide phenomenon in liquid crystals, the polarization of the incident light follows this distortion and there is a rotation of the plane of polarization of the light as shown in Figure 1.A light beam incident to the blade transparent 2 has its plane of polarization represented by the arrow 5 parallel to the axis Oz, rotate by an angle + after passing through the layer of liquid crystal B as indicated by arrow 6. This rotation of the plane of polarization of the light is linear as a function of the continuous electric field applied as indicated in FIG. 2 which is a diagram representing the angle of rotation as a function of the continuous electric field t. The curve 10 indeed shows that the angle of rotation 4> is a linear function of it and that the direction of rotation of the plane of polarization is a function of the sign of the electric field.
Cette linéarité peut être un avantage dans des dispositifs à adressage direct, mais ne permet pas l'utilisation de cet effet dans les dispositifs à accès matriciel pour lesquels l'effet électrooptique doit présenter un seuil. De plus, cet effet nécessite des champs électriques qui, étant de fréquence inférieure à la fréquence de relaxation des charges dans le cristal liquide (environ 100 Hz), induisent bien souvent des phénomènes électrochimiques néfastes à la durée de vie du cristal liquide.This linearity can be an advantage in direct addressing devices, but does not allow the use of this effect in devices with matrix access for which the electrooptic effect must have a threshold. In addition, this effect requires electric fields which, being of frequency lower than the frequency of relaxation of the charges in the liquid crystal (approximately 100 Hz), very often induce electrochemical phenomena harmful to the lifespan of the liquid crystal.
Si l'on applique à la texture hybride un champ électrique alternatif de fréquence supérieure à la fréquence de relaxation de la matière, on obtient également une rotation de la texture due au couplage diélectrique classique. If one applies to the hybrid texture an alternating electric field of frequency higher than the frequency of relaxation of the matter, one also obtains a rotation of the texture due to the conventional dielectric coupling.
Cependant, dans ce cas la déformation se fait en deux étapes: d'abord une rotation des molécules puis un basculement de ces molécules. Si l'anisotropie diélectrique du cristal liquide est positive, le champ électrique alternatif induira une rotation qui tend à amener les molécules parallèlement au champ. Si l'anisotropie diélectrique est négative, les molécules auront tendance à prendre une direction perpendiculaire au champ. Cet effet est quadratique en champ. Chaque point élémentaire de la texture hybride ('J soumis à un champ électrique alternatif de valeur moyenne E subit une rotation du plan de polarisation de + 4 > Le signe de l'angle est théoriquement aléatoire.La figure 3 est un diagramme donnant la valeur de ('J l'angle de rotation en fonction du champ électrique moyen E. Pour une même valeur de E l'angle de rotation peut évoluer dans le sens donné par la courbe Il ou dans le sens donné par la courbe 12.Les courbes Il et 12 sont symétriques par rapport à l'axe des champs électriques Elles sont caractérisées par un effet de seuil pour des valeurs relativement faibles de E et un
y angle de rotation maximal de + 90 pour de fortes valeurs de E. On dira que l'on a une rotation de + 90t pour E > E1. Dans ce cas, on obtient deux états stables: Pun dont la rotation de la texture est de + 900 et que I'on appellera déformation gauche, l'autre dont la rotation est de - 90m et appelé déformation droite.However, in this case the deformation takes place in two stages: first a rotation of the molecules then a tilting of these molecules. If the dielectric anisotropy of the liquid crystal is positive, the alternating electric field will induce a rotation which tends to bring the molecules parallel to the field. If the dielectric anisotropy is negative, the molecules will tend to take a direction perpendicular to the field. This effect is quadratic in the field. Each elementary point of the hybrid texture ('J subjected to an alternating electric field of average value E undergoes a rotation of the plane of polarization of + 4> The sign of the angle is theoretically random. Figure 3 is a diagram giving the value of ('J the angle of rotation as a function of the average electric field E. For the same value of E the angle of rotation can change in the direction given by the curve II or in the direction given by the curve 12.The curves Il and 12 are symmetrical with respect to the axis of the electric fields They are characterized by a threshold effect for relatively low values of E and a
y maximum angle of rotation of + 90 for strong values of E. We will say that we have a rotation of + 90t for E> E1. In this case, we obtain two stable states: Pun whose texture rotation is + 900 and which we will call left deformation, the other whose rotation is - 90m and called right deformation.
La présente invention concerne un écran de visualisation à mémoire basé sur l'existence de deux états stables de rotation du plan de polarisation de la texture, cette rotation étant obtenue par un champ électrique alternatif. La levée de la dégénérescence des deux états due au caractère aléatoire du signe de l'angle , est réalisée par effet flexoélectrique c'està-dire par application d'un champ électrique continu. Un champ électrique continu de faible valeur suffit à lever la dégénérescence et à amorcer l'état stable désiré. Les deux états stables de rotation n'étant pas optiquement discernables par les techniques utilisées antérieurement (utilisation de polariseurs linéaires), on préconise l'utilisation d'un polariseur circulaire et d'un analyseur linéaire.L'obtention d'un champ électrique homogène parallèle aux lames encadrant la couche de cristal liquide nécessite une géométrie particulière des électrodes d'application du champ. The present invention relates to a memory display screen based on the existence of two stable states of rotation of the texture polarization plane, this rotation being obtained by an alternating electric field. The degeneration of the two states due to the randomness of the sign of the angle is lifted by flexoelectric effect, that is to say by application of a continuous electric field. A low value continuous electric field is enough to lift the degeneration and initiate the desired stable state. The two stable states of rotation not being optically discernable by the techniques used previously (use of linear polarizers), we recommend the use of a circular polarizer and a linear analyzer. Obtaining a homogeneous electric field parallel to the plates framing the liquid crystal layer requires a special geometry of the field application electrodes.
La description et le fonctionnement d'un écran utilisant une structure hybride dans un cristal liquide nématique seront étudiés dans l'exemple d'un cristal liquide à anisotropie diélectrique positive. Ce nouvel effet mémoire se décompose en deux étapes:
- choix d'un des deux états stables de rotation droite (D) ou gauche (G) par application d'un champ électrique continu de sens déterminé qui amorce la torsion de la structure,
- application d'un champ électrique "haute fréquence" (c'est-à-dire de fréquence suffisamment grande par rapport à la fréquence de relaxation du cristal liquide) qui bloque l'état G ou D choisi.The description and operation of a screen using a hybrid structure in a nematic liquid crystal will be studied in the example of a liquid crystal with positive dielectric anisotropy. This new memory effect is broken down into two stages:
- choice of one of the two stable states of right (D) or left (G) rotation by application of a continuous electric field of determined direction which initiates the torsion of the structure,
- Application of an electric field "high frequency" (that is to say of sufficiently large frequency compared to the relaxation frequency of the liquid crystal) which blocks the state G or D chosen.
Les figures 4 à 6 sont des schémas explicatifs de l'effet d'un champ électrique sur une texture hybride. L'effet est décrit pour les deux états stables de rotation G et D. La figure 4 est une vue de dessus de la suite de molécules représentées le long de l'axe AA' de la figure 1. Les molécules sont symbolisées par de petits cylindres recouverts sur leur paroi d'un damier de huit carreaux, chaque carreau délimitant par rapport à l'axe du cylindre un angle de 900. Cette représentation deS molécules permettra de mieux appréhender le mouvement des molécules lors de l'application d'un champ électrique à la texture hybride. Aucun champ électrique n'étant appliqué, la texture est dite au repos. Figures 4 to 6 are explanatory diagrams of the effect of an electric field on a hybrid texture. The effect is described for the two stable states of rotation G and D. FIG. 4 is a top view of the series of molecules represented along the axis AA 'of FIG. 1. The molecules are symbolized by small cylinders covered on their wall with a checkerboard of eight squares, each square delimiting with respect to the axis of the cylinder an angle of 900. This representation of molecules will allow a better understanding of the movement of molecules during the application of a field electric with hybrid texture. No electric field being applied, the texture is said to be at rest.
Dans la figure 5, deux cas ont été envisagés suivant le signe du champ électrique continu appliqué à la texture. Un champ électrique continu de faible amplitude suffit à amorcer la rotation du plan de polarisation. On constate d'après cette représentation que les molécules situées près des lames renfermant la texture gardent une position planaire ou homéotrope mais que l'effet de torsion dû au champ électrique continu a un effet plus sensible sur les molécules situées loin des lames support. Suivant le sens du champ électrique continu appliqué on obtiendra donc une texture hybride en rotation gauche ou droite. On constate également que les molécules ont progressivement tourné sur elles-mêmes comme on peut le voir d'après le damier qui les recouvre. In FIG. 5, two cases have been considered according to the sign of the continuous electric field applied to the texture. A low amplitude continuous electric field is sufficient to initiate the rotation of the plane of polarization. It is noted from this representation that the molecules located near the plates containing the texture keep a planar or homeotropic position but that the torsional effect due to the continuous electric field has a more significant effect on the molecules located far from the support blades. Depending on the direction of the DC electric field applied, we will therefore obtain a hybrid texture in left or right rotation. We also note that the molecules have gradually turned on themselves as we can see from the checkerboard that covers them.
L'amorce de rotation étant imposée par le champ électrique continu, on supprime ce champ et l'on applique un champ électrique alternatif de fréquence par exemple au moins égale à 10 fois la fréquence de relaxation de la texture et de valeur moyenne supérieure ou égale à E1. On obtient alors une texture hybride en rotation gauche (- 900) ou droite (+ 900), les molécules situées suffisamment loin des lames 2 et 3 alignant leur axe principal dans la direction du champ alternatif comme le montre la figure 6. The initiation of rotation being imposed by the continuous electric field, this field is suppressed and an alternating electric field of frequency, for example at least equal to 10 times the relaxation frequency of the texture and of greater or equal average value, is applied. to E1. We then obtain a hybrid texture in left (- 900) or right (+ 900) rotation, the molecules located far enough from the blades 2 and 3 aligning their main axis in the direction of the alternating field as shown in Figure 6.
Cet état, obtenu par couplage diélectrique classique, est maintenu tant que le champ alternatif est appliqué. Une information peut donc être mémorisée tant que subsiste le champ alternatif. Pour la détruire, il suffit de couper le champ "haute fréquence" et de laisser la texture reprendre sa déformation initiale.This state, obtained by conventional dielectric coupling, is maintained as long as the alternating field is applied. Information can therefore be stored as long as the alternative field remains. To destroy it, simply cut the "high frequency" field and let the texture resume its initial deformation.
La lecture optique des deux états stables G et D n'est pas réalisable par les techniques classiques utilisant des polariseurs linéaires croisés. Or, pour que l'effet flexoélectrique diélectrique soit applicable à des écrans de visualisation, il faut que l'on puisse différencier les deux états stables. Dans la lecture classique de l'effet, si l'on se place dans le régime guide d'onde, on obtient pour l'état D une rotation de - 90 de l'axe de polarisation de la lumière et, pour l'état G, une rotation de + 900 de cet axe. A la sortie de ces rotations, la polarisation de la lumière se retrouve portée par la même droite et les deux états ne peuvent être séparés par un analyseur linéaire. The optical reading of the two stable states G and D is not achievable by conventional techniques using crossed linear polarizers. However, for the dielectric flexoelectric effect to be applicable to display screens, it is necessary to be able to differentiate the two stable states. In the classic reading of the effect, if we place ourselves in the waveguide regime, we obtain for state D a rotation of - 90 of the axis of polarization of light and, for state G, a rotation of + 900 of this axis. At the end of these rotations, the polarization of the light is carried by the same line and the two states cannot be separated by a linear analyzer.
L'un des aspects de l'invention consiste à polariser circulairement un faisceau lumineux appliqué sur une texture possédant des points élémentaires respectivement à l'état G et D et à séparer optiquement les faisceaux émanant de ces points par un analyseur linéaire En effet, une circulaire droite ne ressort pas avec la même ellipticité lorsqu'elle traverse une structure hélicoïdale gauche ou droite. Pour expliquer ce phénomène, on a calculé la transmission théorique d'une cellule à cristal liquide en quart An d'hélice droite ou gauche en fonction de: e -----, e étant l'épaisseur de la cellule, An la biréfringence du cristal liquide et À la longueur d'onde de la lumière incidente à la cellule. L'analyse de la réponse optique d'un quart d'hélice suffit à comprendre le comportement optique des déformations G et
D. En effet, dans le cas du couplage avec le champ électrique "haute fréquence", ces déformations peuvent se décomposer en une rotation de 900 suivie d'un basculement des molécules et seule la rotation importe dans le comportement optique des textures G et D. Pour une cellule placée entre analyseurs linéaires croisés, la réponse est identique pour une hélice droite ou gauche. Au contraire, un couple polariseur circulaire-analyseur linéaire donne des réponses différentes pour une hélice droite ou gauche. C'est ce que confirme la figure 7 qui est un diagramme explicatif donnant la valeur An du coefficient de transmission de la cellule en fonction de e À n pour un quart d'hélice.Le cristal liquide nématique considéré est le pentylcyanobiphényle. Dans le diagramme de la figure 7, les courbes en traits pleins ont été tracées pour une hélice droite et les courbes en traits pointillés pour une hélice gauche. Les courbes 20 et 21 sont caractéristiques d'une cellule placée entre polariseurs linéaires croisés. Les courbes 22 et 23 sont caractéristiques d'une cellule placée entre un polariseur circulaire et un analyseur linéaire. Les courbes 20 et 21 sont confondues et il est impossible de distinguer visuellement l'état de rotation gauche de l'état de rotation droite. Par contre, les courbes 22 et 23 sont situées symétriquement par rapport à une droite parallèle à l'axe des abscisses et d'ordonnée 0,5.Suivant les valeurs de e An , il est possible d'avoir des coefficients de transmis
À sion sensiblement différents pour pouvoir -différencier les deux états de
An rotation. En particulier, pour e tX À . 0y33 le coefficient de transmission
T pour un point élémentaire à l'état stable D est 0,91 et pour un point à l'état stable G le coefficient T est 0,09. Le contraste entre ces points est donc très bon. Dans la réalisation d'un écran de visualisation à partir aune texture hybride, il est donc avantageux de choisir le produit e an de
À façon à avoir le meilleur contraste possible.One of the aspects of the invention consists in circularly polarizing a light beam applied to a texture having elementary points respectively in state G and D and in optically separating the beams emanating from these points by a linear analyzer. right circular does not come out with the same ellipticity when it crosses a left or right helical structure. To explain this phenomenon, we calculated the theoretical transmission of a liquid crystal cell in quarter An of right or left helix as a function of: e -----, e being the thickness of the cell, An birefringence liquid crystal and at the wavelength of the light incident on the cell. Analysis of the optical response of a quarter helix is sufficient to understand the optical behavior of the deformations G and
D. Indeed, in the case of coupling with the "high frequency" electric field, these deformations can decompose into a rotation of 900 followed by a tilting of the molecules and only the rotation matters in the optical behavior of the textures G and D For a cell placed between crossed linear analyzers, the answer is identical for a right or left propeller. On the contrary, a circular polarizer-linear analyzer couple gives different responses for a right or left propeller. This is confirmed by FIG. 7 which is an explanatory diagram giving the value An of the transmission coefficient of the cell as a function of e to n for a quarter of a helix. The nematic liquid crystal considered is pentylcyanobiphenyl. In the diagram of FIG. 7, the curves in solid lines have been drawn for a right helix and the curves in dotted lines for a left helix. The curves 20 and 21 are characteristic of a cell placed between crossed linear polarizers. Curves 22 and 23 are characteristic of a cell placed between a circular polarizer and a linear analyzer. The curves 20 and 21 are merged and it is impossible to visually distinguish the state of left rotation from the state of right rotation. On the other hand, the curves 22 and 23 are located symmetrically with respect to a line parallel to the axis of the abscissas and of ordinate 0.5. Following the values of e An, it is possible to have coefficients of transmitted
With significantly different values to be able to differentiate the two states of
An rotation. In particular, for e tX À. 0y33 the transmission coefficient
T for an elementary point in the stable state D is 0.91 and for a point in the stable state G the coefficient T is 0.09. The contrast between these points is therefore very good. When making a display screen from a hybrid texture, it is therefore advantageous to choose the product
So as to have the best possible contrast.
L'invention a aussi pour objet un écran de visualisation à adressage matriciel utilisant une texture hybride. Les figures 8 à 10 sont des représentations schématiques d'un écran de visualisation selon l'invention
Elles permettent d'expliquer le principe d'adressage de ce type d'écran. Les éléments d'image de cet écran sont figurés par des carrés. Ces éléments d'image peuvent être soumis à des champs électriques continus par Pinter~ médiaire d'électrodes disposées par exemple en colonnes. Ils peuvent également être soumis à des champs électriques "haute fréquence" par l'intermédiaire d'autres électrodes disposées par exernple en lignes. The invention also relates to a display screen with matrix addressing using a hybrid texture. Figures 8 to 10 are schematic representations of a display screen according to the invention
They explain the addressing principle of this type of screen. The image elements of this screen are represented by squares. These picture elements can be subjected to continuous electric fields by Pinter ~ medial of electrodes arranged for example in columns. They can also be subjected to "high frequency" electric fields by means of other electrodes arranged for example in lines.
On a représenté, figure 8, les éléments d'images par des carrés tels que 30 sur lesquels agissent des champs électriques continus délivrés par des électrodes de colonne représentées par les barres verticales 31, et des champs électriques alternatifs délivrés par des électrodes de lignes représentées par les barres horizontales 32. Sur les figures 9 et 10, les mêmes références représentent les mêmes éléments. On a représenté un écran carré ne possèdant que 9 éléments d'image par souci de simplification, mais l'écran peut posséder un nombre beaucoup plus grand d'éléments et être de forme appropriée à l'utilisation. Les commandes colonnes permettent de soumettre tous les éléments d'image d'une même colonne à un champ continu de sens déterminé + E ou - E homogène et parallèle aux lames renfermant le cristal liquide.Les commandes lignes permettent de soumettre tous les éléments d'image dune même ligne à un champ électrique 'haute fréquence" Ervlui aussi parallèle aux lames et homogène. Le principe d'adressage comporte 3 étapes successivement représentées par les figures 8, 9 et 10. FIG. 8 shows the picture elements by squares such as 30 on which act continuous electric fields supplied by column electrodes represented by vertical bars 31, and alternating electric fields supplied by electrodes of lines represented by the horizontal bars 32. In FIGS. 9 and 10, the same references represent the same elements. A square screen has been shown having only 9 picture elements for the sake of simplification, but the screen may have a much larger number of elements and be of a shape suitable for use. The column commands make it possible to subject all the image elements of the same column to a continuous field of determined direction + E or - E homogeneous and parallel to the plates containing the liquid crystal. The line commands make it possible to subject all the elements of image of the same line with a 'high frequency' electric field Ervlui also parallel to the blades and homogeneous. The addressing principle comprises 3 stages successively represented by FIGS. 8, 9 and 10.
On part d'une situation où toute l'information est mémorisée uniquement par application de champs électriques alternatifs par l'intermédiaire des électrodes de lignes. On prendra comme exemple l'adressage des éIémentsd'image correspondant à la deuxième ligne de l'écran. Sur la figure 8, la suppression du champ alternatif sur la seconde ligne permet le retour à l'état de repos de la bande de texture hybride correspondante. Les éléments d'image correspondant aux première et troisième lignes gardent leurs informations. Ceci est symbolisé par une flèche à double sens portant le symbole J. La deuxième étape de l'adressage est représentée sur la figure 9. We start from a situation where all the information is memorized only by application of alternating electric fields via the line electrodes. As an example, take the addressing of the Image Elements corresponding to the second line of the screen. In FIG. 8, the suppression of the alternating field on the second line allows the return to the state of rest of the corresponding hybrid texture strip. The picture elements corresponding to the first and third lines keep their information. This is symbolized by a two-way arrow bearing the symbol J. The second stage of addressing is shown in FIG. 9.
L'application d'un champ électrique continu + E ou - E par les électrodes de colonnes permet d'amorcer la rotation de la texture à droite ou à gauche, suivant le sens du champ. L'action du champ continu est représentée par une simple flèche. Les éléments limage qui ont relaxé, c'est-à-dire ceux correspondant à la deuxième ligne, voient leur texture amorcer une rotation à droite ou à gauche selon le sens du champ continu. Le champ continu n'a pas d'effet sur les éléments d'image ayant un champ alternatif de blocage puisque son amplitude est choisie suffisamment petite par rapport à la valeur du champ alternatif moyen. La troisième étape de l'adressage est représentée à la figure 10.Cette étape comprend la coupure des champs continus colonnes et l'application sur la ligne à inscrire du champ bloquant alternatif pour mémoriser la rotation de la texture induite à la seconde étape par les champs continus. Ces trois étapes seront mises en oeuvre chaque fois que l'on voudra modifier les informations contenues dans une ligne.The application of a continuous electric field + E or - E by the column electrodes makes it possible to initiate the rotation of the texture to the right or to the left, depending on the direction of the field. The action of the continuous field is represented by a simple arrow. Image elements that have relaxed, that is to say those corresponding to the second line, see their texture initiate a rotation to the right or to the left depending on the direction of the continuous field. The continuous field has no effect on the picture elements having an alternating blocking field since its amplitude is chosen to be sufficiently small compared to the value of the average alternating field. The third step of addressing is shown in Figure 10. This step includes cutting the continuous column fields and applying on the line to be entered the alternative blocking field to memorize the rotation of the texture induced in the second step by the continuous fields. These three steps will be implemented each time we want to modify the information contained in a line.
Un écran typique sera constitué d'une mince couche de cristal liquide nématique (par exemple le pentylcyanobiphényle) placée entre deux lames de verre recouvertes sur leur face interne d'un dépôt conducteur transparent (par exemple en oxyde mixte détain et d'indium) gravé par des techniques classiques pour former une configuration d'électrodes permettant l'application des champs électriques transverses. Sur la face interne d'une des lames, on déposera un surfactant donnant une orientation homéotrope aux rnolé- cules du cristal liquide en contact avec cette lame. Pour ce faire, on peut employer un dépôt de silane de type DMOAP. Sur la face interne de l'autre lame, on déposera un surfactant donnant aux molécules en contact avec cette lame une orientation parallèle (homogène) à ladite lame.Ceci peut être réalisé par un dépôt d'oxyde de silicium SiO ou de polyimide frotté. Si le cristal liquide a une anisotropie positive, cette orientation devra être perpendiculaire à la direction du champ 'haute fréquence" et perpendiculaire à celle du champ continu. Si le cristal liquide a une anisotropie négative, cette orientation devra être parallèle à la direction du champ "haute fréquence" et perpendiculaire à celle du champ continu. On préférera la technique du polyimide frotté qui permet d'avoir une légère inclinaison dans l'ancrage homogène. Cette technique permet de lever plus facilement la dégénérescence d'orientation des molécules ce qui donnera la possibilité de conférer à chaque élément d'image lvun ou l'autre des deux états stables. A typical screen will consist of a thin layer of nematic liquid crystal (for example pentylcyanobiphenyl) placed between two glass slides covered on their internal face with a transparent conductive deposit (for example in mixed tin and indium oxide) engraved by conventional techniques to form an electrode configuration allowing the application of transverse electric fields. On the internal face of one of the plates, a surfactant will be deposited giving a homeotropic orientation to the molecules of the liquid crystal in contact with this plate. To do this, one can use a DMOAP type silane deposit. On the internal face of the other slide, a surfactant will be deposited giving the molecules in contact with this slide an orientation (homogeneous) parallel to said slide. This can be achieved by depositing silicon oxide SiO or rubbed polyimide. If the liquid crystal has a positive anisotropy, this orientation must be perpendicular to the direction of the "high frequency" field and perpendicular to that of the continuous field. If the liquid crystal has a negative anisotropy, this orientation must be parallel to the direction of the field "high frequency" and perpendicular to that of the continuous field. We prefer the rubbed polyimide technique which allows to have a slight inclination in the homogeneous anchoring. This technique makes it easier to lift the orientation degeneration of the molecules which will give the possibility of giving each image element lvun or the other of the two stable states.
Le polariseur circulaire sera placé du côté de l'orientation homogène et l'analyseur linéaire, parallèle ou perpendiculaire à cette orientation homogène, du caté de l'orientation homéotrope.The circular polarizer will be placed on the side of the homogeneous orientation and the linear analyzer, parallel or perpendicular to this homogeneous orientation, of the category of the homeotropic orientation.
A titre d'exemple, on va donner une configuration possible des électrodes lignes et colonnes qui permet l'application de champs électriques uniformes parallèles aux lames dans le cas d'un cristal liquide à anisotropie diélectrique positive. La disposition des électrodes est basée sur le principe de deux couples d'équipotentielles en regard. Les figures 11 et 12 représentent une configuration possible d'un élément d'image. La figure 11 est une vue de la face interne d'une des lames. Elle montre un seul élément d'image. As an example, we will give a possible configuration of the row and column electrodes which allows the application of uniform electric fields parallel to the plates in the case of a liquid crystal with positive dielectric anisotropy. The arrangement of the electrodes is based on the principle of two pairs of equipotentials facing each other. Figures 11 and 12 show a possible configuration of a picture element. Figure 11 is a view of the internal face of one of the blades. It shows a single picture element.
La surface de cet élément est délimitée par les électrodes 40 et 41 associées à l'électrode 42. Un champ électrique transverse peut, par exemple, être engendré en appliquant une tension + V sur l'électrode 40, une tension nulle sur l'électrode intermédiaire 42 et une tension - V sur l'électrode 41. La figure 12 est une vue partielle en coupe d'un dispositif de visualisation selon l'invention. La coupe a été effectuée selon raxe BB' de la figure Il. Elle laisse voir la couche de cristal liquide 50 insérée entre deux lames de verre 51 et 52. Ces lames supportent sur leur face interne des électrodes d'application des champs électriques.Afin de disposer d'un champ électrique uniforme, chaque face supporte un jeu d'électrodes contribuant à créer un champ uniforme dans toute l'épaisseur de la couche de cristal liquide. Ceci est réalisé par un premier jeu formé des électrodes 53, 54 et 55 et un second jeu formé des électrodes 56, 57 et 58. Un champ électrique t peut par exemple être engendré dans le cristal liquide en appliquant une tension + V sur les électrodes 53 et 56, - V sur les électrodes 55 et 58 et une tension nulle sur les électrodes 54 et 57.The surface of this element is delimited by the electrodes 40 and 41 associated with the electrode 42. A transverse electric field can, for example, be generated by applying a voltage + V on the electrode 40, a zero voltage on the electrode intermediate 42 and a voltage - V on the electrode 41. FIG. 12 is a partial sectional view of a display device according to the invention. The cut was made along line BB 'of Figure II. It shows the layer of liquid crystal 50 inserted between two glass plates 51 and 52. These plates support on their internal face electrodes for applying electric fields. In order to have a uniform electric field, each face supports a clearance electrodes helping to create a uniform field throughout the thickness of the liquid crystal layer. This is achieved by a first set formed by the electrodes 53, 54 and 55 and a second set formed by the electrodes 56, 57 and 58. An electric field t can for example be generated in the liquid crystal by applying a voltage + V on the electrodes 53 and 56, - V on the electrodes 55 and 58 and a zero voltage on the electrodes 54 and 57.
Les figures 13 à 15 sont des exemples de configuration des électrodes permettant une commande matricielle de l'écran. Les figures 13 et 14 représentent les géométries des électrodes sur chacune des faces internes de l'écran. Elles sont dessinées telles qu'elles apparaîtraient à un observateur placé en face de écran. Sur chacune de ces figures on retrouve des électrodes lignes et des électrodes colonnes. Lorsque les deux schémas sont superposés, on a ainsi réalisé un adressage matriciel. FIGS. 13 to 15 are examples of configuration of the electrodes allowing matrix control of the screen. Figures 13 and 14 show the geometries of the electrodes on each of the internal faces of the screen. They are drawn as they would appear to an observer placed in front of the screen. In each of these figures there are row electrodes and column electrodes. When the two diagrams are superimposed, a matrix addressing has thus been achieved.
Sur la figure 13, qui est une vue partielle des électrodes d'une des lames, les électrodes hachurées à gauche sont les connexions de commandes lignes et les électrodes hachurées à droite sont les connexions de commande colonnes. Un élément d'image a été délimité par le trait en pointillés 60. Un champ électrique continu pourra lui être appliqué en mettant les connexions de colonnes 61 et 62 aux potentiels + V et - V et en mettant à la masse l'électrode intermédiaire 63. In FIG. 13, which is a partial view of the electrodes of one of the blades, the hatched electrodes on the left are the line control connections and the hatched electrodes on the right are the column control connections. An image element has been delimited by the dotted line 60. A continuous electric field may be applied to it by putting the column connections 61 and 62 at the potentials + V and - V and by grounding the intermediate electrode 63 .
Sur la figure 14, qui est une vue partielle des électrodes situées sur l'autre lame, les électrodes hachurées à gauche font partie des connexions de commandes lignes et les électrodes hachurées à droite font partie des connexions de commandes colonnes. L'élément d'image 60 représenté à la figure 13 se retrouve sur la figure 14. Un champ électrique alternatif pourra lui etre appliqué en mettant l'électrode 70 à un potentiel alternatif, les électrodes 71 et 72 étant reliées à la masse. In FIG. 14, which is a partial view of the electrodes located on the other plate, the hatched electrodes on the left form part of the row control connections and the hatched electrodes on the right form part of the column control connections. The image element 60 represented in FIG. 13 is found in FIG. 14. An alternating electric field may be applied to it by putting the electrode 70 at an alternating potential, the electrodes 71 and 72 being connected to ground.
L'application des champs électriques de chaque côté du cristal liquide comme le suggère la- figure 12 nécessite des liaisons électriques entre les électrodes 61, 62 et 71, 72 d'une part et les électrodes 70 et 63 d'autre part. The application of the electric fields on each side of the liquid crystal as suggested in FIG. 12 requires electrical connections between the electrodes 61, 62 and 71, 72 on the one hand and the electrodes 70 and 63 on the other hand.
La figure 15 montre comment sont réalisées les liaisons électriques entre les électrodes des deux lames. Sur la lame ayant la configuration d'électrodes de la figure 14, on dépose par sérigraphie des plots isolants 80 sur des portions des électrodes de lignes 81 afin de pouvoir réunir entre elles les électrodes de commandes colonnes 82 situées sur cette lame de l'écran. Ceci est réalisé par des plots conducteurs 83. Les plots 83 ont une épaisseur telle qu'ils assurent le contact électrique entre les électrodes 82 et les électrodes de commandes colonnes correspondantes situées sur l'autre lame. D'autres plots conducteurs 84 assurent la jonction électrique entre les électrodes lignes d'une lame et les électrodes lignes correspondantes situées sur l'autre lame. Les plots 83 et 84 servent donc à la fois de jonctions électriques et de cales d'épaisseur pour l'écran. Figure 15 shows how the electrical connections between the electrodes of the two blades are made. On the blade having the electrode configuration of FIG. 14, insulating pads 80 are deposited by screen printing on portions of the line electrodes 81 so as to be able to join together the column control electrodes 82 located on this blade of the screen . This is achieved by conductive pads 83. The pads 83 have a thickness such that they provide electrical contact between the electrodes 82 and the corresponding column control electrodes located on the other blade. Other conductive pads 84 provide the electrical junction between the line electrodes of a blade and the corresponding line electrodes located on the other blade. The pads 83 and 84 therefore serve both as electrical junctions and as shims for the screen.
Cet exemple de géométrie d'électrodes n'est pas limitatif. Toute disposition d'électrodes permettant d'obtenir des champs électriques transverses et uniformes peut être retenue. This example of electrode geometry is not limiting. Any arrangement of electrodes making it possible to obtain transverse and uniform electric fields can be retained.
Dans le cas d'un cristal liquide d'anisotropie diélectrique négative, il faut que le champ électrique "haute fréquence" soit perpendiculaire aux champs continus tout en restant parallèle aux lames de verre. In the case of a liquid crystal with negative dielectric anisotropy, the "high frequency" electric field must be perpendicular to the continuous fields while remaining parallel to the glass slides.
Il entre également dans le cadre de l'invention d'utiliser l'écran en réflexion. I1 suffira alors de placer un miroir à la suite du polariseur linéaire. It is also part of the invention to use the screen in reflection. It will then suffice to place a mirror following the linear polarizer.
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8308135A FR2546324B1 (en) | 1983-05-17 | 1983-05-17 | MAINTAINED MEMORY DISPLAY DEVICE |
| JP9740984A JPS59226325A (en) | 1983-05-17 | 1984-05-15 | Memory information display unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8308135A FR2546324B1 (en) | 1983-05-17 | 1983-05-17 | MAINTAINED MEMORY DISPLAY DEVICE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2546324A1 true FR2546324A1 (en) | 1984-11-23 |
| FR2546324B1 FR2546324B1 (en) | 1985-07-05 |
Family
ID=9288913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8308135A Expired FR2546324B1 (en) | 1983-05-17 | 1983-05-17 | MAINTAINED MEMORY DISPLAY DEVICE |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS59226325A (en) |
| FR (1) | FR2546324B1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59226325A (en) | 1984-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |