Brevet FR2534716A1 — publié le 19840420

La présente invention concerne des dispositifs d'affichage, et en particulier des dispositifs à cristaux liquides bistables. Les dispositifs d'affichage à cristaux liquides nématiques bistables nécessitent généralement des potentiels électriques alternatifs élevés pour déclencher la commuta- tion inter-état entre des états bistables Une raison impor- tante pour la nécessité de tels potentiels électriques alternatifs de commutation élevés consiste en ce qu'une énergie électrique suffisante doit être appliquée à chaque cellule d'affichage pour détacher et déplacer des disclinai- sons à partir de sites de-fixation. Un mode de réalisation d'un dispositif-d'afficha- ge à cristaux liquides nématiques présente un caractère bistable entre deux états qui est dû à sa configuration (voir le brevet US 4 333 708) Les deux états, qui existent séparément en l'absence d'un potentiel de maintien, ne sont pas équivalents au point de vue topologique et tirent leur stabilité de la fixation de disclinaisons On accomplit la commutation inter-état en détachant et en déplaçant des dis- clinaisons à partir d'un site de fixation, sous l'effet d'un potentiel de commutation alternatif appliqué qui dépasse un seuil de commutation nette, de valeur élevée On parvient à une réduction du niveau de seuil de commutation pour ce type de dispositif d'affichage à cristaux liquides en pré-polari- sant des cellules sélectionnées dans l'affichage avec un fai- ble potentiel de préparation alternatif avant d'appliquer le potentiel de commutation plus élevé. Il convient de noter en ce qui concerne les dispo- sitifs d'affichage décrits ci-dessus qu'on emploie des potentiels de commutation alternatifs pour effectuer la commutation inter-état Les signaux qui produisent ces potentiels de commutation alternatifs proviennent générale- ment de la famille des signaux à enveloppe constante et, plus particulièrement, de la famille de signaux alternatifs sous forme d'impulsions, transmis sélectivement et à enve- loppe pratiquement constante On préfère les signaux alter- natifs à enveloppe constante à des signaux continus ou à amplitude constante, du fait que ces derniers signaux donnent naissance à des effets de polarisation par charge -d'espace qui réduisent l'amplitude du champ électrique appliqué. Dans les dispositifs d'affichage mentionnés ci-dessus, les problèmes de potentiels de commutation alter- natifs relativement élevés et de la commutation par mouve- ment de disclinaisons existent toujours. Conformément à l'invention, on applique un faible potentiel électrique continu à la cellule d'affichage à cristaux liquides nématiques pour déclencher une commutation inter-état bistable entre deux configurations de directeurs d'orientation horizontales, topologiquement équivalentes La polarité du potentiel continu détermine la configuration vers laquelle un cycle de commutation inter-état est déclen- ché Une fois que la commutation a-commencé, on applique à la cellule un faible potentiel électrique alternatif, par exemple moins de dix volts, pour achever le cycle de commu- tation et pour maintenir la configuration de directeurs d'orientation dans l'un des deux états horizontaux La cellu- le d'affichage à cristaux liquides nématiques bistable com- prend des substrats supérieur et inférieur, une matière à cristaux liquides nématiques disposée entre les deux substrats et une combinaison d'éléments formés d'un seul 25347 16 3- tenant avec les substrats et capables d'orienter de façon préférentielle des directeurs de la matière à cristaux liquides dans un état horizontal asymétrique ayant une cou- che d'inversion pratiquement adjacente et parallèle à un substrat prédéterminé, en présence d'un champ électrique continu de rupture de symétrie, suivi en séquence par un potentiel électrique alternatif appliqué particulier. Dans un mode de réalisation de l'invention, la cellule d'affichage à cristaux liquides comprend des substrats supérieur et inférieur parallèles sur lesquels sont disposées des bandes conductrices de l'électricité et des surfaces d'alignement par inclinaison, texturées au point de vue topographique, une matière àacristaux liquides nématiques disposée entre des surfaces texturées en regard, et une source de potentiel variable connectée aux bandes conductrices pour produire des champs électriques de commu- tation dans la matière à cristaux liquides Une cellule est divisée en une région active et en une région d'isolation qui entoure la région active Dans la région active de la cellule, les surfaces d'alignement par inclinaison texturées en regard présentent une condition aux frontières correspon- dant à des inclinaisons égales et opposées, et une torsion ou une différence angulaire entre des orientations azimuta- les des surfaces d'alignement par inclinaison texturées en regard, pour la différenciation optique des états Sur cha- que surface d'alignement par inclinaison texturée, la région -d'isolation est caractérisée par une condition parallèle aux frontières On effectue la commutation inter-état en appli- quant un premier potentiel continu à la matière à cristaux liquides pour déclencher l'alignement des directeurs d'orientation dans un premier état horizontal asymétrique. On applique un faible potentiel alternatif de maintien, supérieur à un potentiel critique, dans une direction norma- le aux substrats, pour achever la commutation vers le pre- mier état On accomplit des transitions vers le second état en appliquant un second potentiel continu à la matière à cristaux liquides, de façon à déclencher un alignement correct des directeurs d'orientation dans un second état horizontal asymétrique Ici encore, on applique le faible potentiel alternatif de maintien pour achever la commutation vers le second état. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la cellule d'affichage à cristaux liquides comprend de façon similaire des substrats supérieur et inférieur parallèles sur lesquels sont disposées des bandes conductrices de l'électricité et des surfaces d'alignement par inclinaison texturées de façon topographique, la matière à cristaux liquides nématiques disposée entre des surfaces texturées en regard, et la source de potentiel variable connectée aux bandes conductrices pour produire des champs électriques de commutation dans la matière à cristaux liquides Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation décrit précédem- ment en ce que les surfaces d'alignement par inclinaison texturées de façon topographique qui se trouvent sur des substrats en regard présentent sur toute leur étendue une condition correspondant à des inclinaisons inverses aux frontières Les régions actives de ce dernier mode de réali- sation ne sont pas définies par la texture des surfaces d'alignement par inclinaison, mais par la région de recou- vrement entre des bandes conductrices sur des substrats en regard. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure l montre une représentation tridimen- sionnelle d'une cellule d'affichage à cristaux liquides; La figure 2 montre une représentation théorique de la surface d'alignement par inclinaison supérieure, tex- turée de façon topographique, 20, vue à partir de la ligne 2-2 sur la figure l; = La figure 3 montre une représentation théorique de la surface d'alignement par inclinaison inférieure, texturée au point de vue topographique, 21, vue à partir de la ligne 3-3 sur la figure 1; et - Les figures 4 à 7 illustrent divers alignements horizontaux de directeurs d'orientation dans la région acti- ve de la cellule d'affichage de la figure 1, conformément aux principes de l'invention. L'invention fait apparaître un nouvel effet procu- rant un caractère bistable pour des cristaux liquides néma- tiques, selon lequel la commutation inter-état entre deux états topologiquement équivalents est déclenchée par l'application d'un potentiel électrique continu de rupture de symétrie On maintient un état dans sa configuration correcte en appliquant ensuite un faible potentiel alterna- tif de maintien Chaque état présente une couche d'inversion à la frontière contenant des directeurs d'orientation ali- gnés de façon pratiquement horizontale, en position adjacen- te à une frontière correspondante La commutation d'un état- à un autre ne nécessite pas 'de mouvement de disclinaisons, à cause de l'équivalence topologique des états. La figure l montre une cellule d'affichage à cris- taux liquides Cette cellule d'affichage constitue un exem- ple de réalisation de l'invention La cellule de la figure 1 n'est que l'une des nombreuses cellules de ce type qui sont incorporées dans un dispositif d'affichage à cristaux liqui- des complet Comme le montre la figure 1, la cellule d'affi- chage à cristaux liquides comprend un substrat supérieur 10, un substrat inférieur 11, une surface d'alignement par incli- naison supérieure, texturée au point de vue topographique, , une surface d'alignement par inclinaison inférieure, tex- turée au point de vue topographique, 21, une matière à cris- taux liquides nématiques 30, un conducteur supérieur 40 et un conducteur inférieur 41 Des potentiels de commutation et de maintien sont appliqués à la cellule à partir d'une source de potentiel variable 50 qui est connectée au conducteur supérieur 40 et au conducteur inférieur 41 Un système de vecteurs de base de référence (x, y, z) est représenté sur les figures pour faciliter l'orientation de la figure 1 par rapport aux figures 4 à 7. Les-substrats 10 et 11 supportent respectivement les conducteurs 40 et 41, tout en procurant un moyen pour contenir la matière à cristaux liquides 30 Chaque substrat est constitué essentiellement par une matière diélectrique transparente telle que du dioxyde de silicium ou du verre, ou une matière analogue. Les conducteurs 40 et 41 sont disposés sur-des surfaces intérieures en regard des substrats respectifs de façon à permettre l'application d'un champ électrique alternatif continu dans une direction pratiquement perpendi- culaire à chaque substrat Des électrodes interdigitées comme des électrodes sous forme de bandes uniformes conti- nues,sont des configurations utilisables pour les conduc- teurs 40 et 41. La figure 1 montre, uniquement à titre d'exemple, les conducteurs 40 et 41 sous la forme d'électrodes en ban- des uniformes continues disposées de façon mutuellement or- timgonale Le conducteur 40 est formé sur une surface inté- rieure du substrat supérieur 10, tandis que le conducteur 41 est formé de façon similaire sur une surface intérieure du substrat inférieur 11, dans une direction orthogonale à la direction du conducteur 40 Chaque conducteur est déposé ou gravé par des techniques photolithographiques classiques sous la forme d'une couche mince sur la surface intérieure du substrat respectif On utilise comme conducteurs des cou- ches transparentes telles que de l'oxyde d'indium-étain, sur les deux substrats de cellules d'affichage fonctionnant en mode de transmission, tandis que dans les cellules d'affi- chage fonctionnant en mode de réflexion, on utilise des cou- ches opaques consistant par exemple en aluminium, pour les conducteurs qui se trouvent sur l'un des substrats. On utilise des surfaces d'alignement par incli- naison texturées au point de vue topographique, 20 et 21, pour induire un alignement par inclinaison connu dans les molécules de cristaux liquides adjacentes à chaque surface. On a également appelé ces surfaces "surfaces d'alignement par inclinaison" Les surfaces 20 et 21 sont des couches non conductrices transparentes qui se trouvent sur les surfaces intérieures à nu des substrats et des eonducteurs, pour défi- nir un alignement de surface des directeurs d'orientation de la matière à cristaux liquides 30 Les surfaces 20 et 21 sont formées d'un seul tenant avec le substrat respectif par dépôt par faisceau d'électrons oblique ou par évaporation thermi- que d'une matière telle que l'oxyde de titane ou l'oxyde de silicium, ces deux matières constituant des isolants Ceci conduit à une topographie en forme de colonnes uniformément inclinées pour chaque surface d'alignement par inclinaison. La topographie de chacune des surfaces 20 et 21 définit un angle d'inclinaison de surface O %, mesuré-à partir de la normale à chaque substrat (surface intérieure) dans la plage de 0 à 900 Des angles d'inclinaison de surface supérieurs à 450 sont préférés pour assurer la prépondérance de la con- figuration horizontale de directeurs d'orientation Les sur- faces d'alignement par inclinaison 20 et 21 sont décrites plus complètement ci-dessous en relation avec les figures 2 et 3. La matière à cristaux liquides 30 est une substan- ce à cristaux liquides-dans la mésophase nématique ayant une anisotropie diélectrique positive, au moins dans une certai- ne gamme de fréquence, Dans un exemple de cellule d'afficha- ge, la matière 30 consiste en échantillons de cyanodiphényle de type E 7 de la firme Merck Chemical Company La matière à cristaux liquides 30 est placée entre des substrats parallè- les opposés, et la séparation entre les surfaces des substrats est inférieure à 20 rm et est de façon caracté- ristique d'environ 10 pm. Chaque cellule d'affichage est divisée en une région active et une région inactive La région active com- prend un volume de matière à cristaux liquides 30 qui est capable d'accomplir une commutation inter-état sous l'effet de champs électriques appliqués de façon appropriée De façon générale, pour le type de cellule représenté sur la figure 1, la région active est définie comme étant la région située dans la zone de recouvrement des conducteurs 40 et 41 Sur la figure 1, la zone hachurée sur la surface 21 représente une frontière inférieure de la région active. La région inactive qui entoure chaque région acti- ve est un volume de matière à cristaux liquides qui conserve une configuration fixe des directeurs d'orientation, indé- pendamment des configurations dans les régions actives adja- centes Chaque région inactive, encore appelée région d'iso- lation neutre, sépare, isole et stabilise la région active entourée d'une cellule correspondante dans le dispositif d'affichage à cristaux liquides Une théorie des régions d'isolation neutres est présentée par J Cheng dans l'arti- cle intitulé "Surface Pinning of Disclinations and the Sta- bility of Bistable Nematic Storage Displays," J Appl. Phys 52, pages 724-727 ( 1981). Le brevet US 4 333 708 donne des renseignements supplémentaires concernant les aspects physiques et la construction de la cellule d'affichage de base qui est représentée sur la figure 1. La source de potentiel variable 50 produit plu- sieurs signaux électriques qui sont appliqués au conducteur supérieur 40 et au conducteur inférieur 41 pour produire divers champs électriques alternatifs ou continus dans la matière à cristaux liquides 30, et dans une direction pra- tiquement normale aux substrats 10-et 11 En fonction des caractéristiques du champ électrique appliqué dans la région active de la cellule d'affichage, la configuration de direc- teurs d'orientation de la matière à cristaux liquides 30 se transforme, en passant par une configuration horizontale distordue (figure 5), soit en un état horizontal asymétrique supérieur (figure 6), soit en un état horizontal asymétrique inférieur (figure 7) Une fois que la commutation vers un état asymétrique est déclenchée, la source 50 produit un signal alternatif de maintien pour achever le cycle de com- mutation et pour maintenir l'état horizontal asymétrique dans la cellule d'affichage, avec un potentiel de maintien. Les signaux que produit la source 50 proviennent généralement des familles de signaux à enveloppe constante et de signaux à amplitude constante Plus précisément, les signaux-à enveloppe constante sont des signaux alternatifs sous forme d'impulsions, transmis sélectivement, à enveloppe pratiquement constante, tandis que les signaux à amplitude constante sont des signaux continus sous forme d'impulsions, transmis sélectivement. Pour effectuer la commutation conformément aux principes de l'invention, les signaux provenant de la source 50 produisent des potentiels référencés-à un potentiel cri- tique Vc, qui est décrit ci-dessous de façon plus détaillée. Les signaux sont classés en grandes catégories, à savoir un signal d'écriture continu, un signal d'initialisation conti- nu ou signal d'effacement continu, et un signal de maintien alternatif Un signal d'écriture provenant de la source 50 applique un potentiel continu de valeur Vw aux bornes de la cellule d'affichage pour déclencher la commutation de la cellule vers un premier état horizontal asymétrique (supé- rieur ou inférieur), le potentiel V étant supérieur ou inférieur au potentiel critique Vc -de façon à produire les caractéristiques de commutation désirées Un signal d'effa- cement applique un potentiel de valeur VE aux bornes de la cellule d'affichage pour déclencher la commutation de la cellule vers un second état horizontal asymétrique (infé- rieur ou supérieur), et VE a une valeur absolue pratiquement 2534716 * égale à celle de VW, mais une polarité opposée La source 50 produit un signal de maintien alternatif pour achever le cycle de commutation et pour maintenir les directeurs d'orientation dans l'état horizontal asymétrique particulier vers lequel ils ont été commutés Le signal de maintien établit aux bornes de la cellule un potentiel alternatif d'une valeur VH qui est au moins supérieur au potentiel cri- tique Vc On peut augmenter la valeur du potentiel de main- tien V pour améliorer le contraste optique entre les pre- mier et second états horizontaux asymétriques Il faut noter que les potentiels VE, VH, VW et Vc dépendent des dimensions et d'autres caractéristiques de la cellule d'affichage à cristaux liquides Cependant, à titre d'exemple, on sait que pour une cellule mince ( 10,am de séparation entre les substrats) contenant la matière E 7, des potentiels préférés sont les suivants: Vc = 1,5 volts, Vw et VE compris entre 1,5 volt et 5,0 volts, et V 1 H inférieur à 10,0 volts Des renseignements plus détaillés concernant la source de poten- tiel variable 50 et la commutation bistable de la cellule d'affichage à cristaux liquides sont donnés ci-dessous en relation avec les-figures 5 à 7. La figure 2 montre une représentation de la surfa- ce d'alignement par inclinaison supérieure, 20, vue depuis la position située le long de la ligne 2-2 sur la figure 1 La surface d'alignement par inclinaison 20 comprend une surface de région active 201 (ellipses en trait épais) et une surfa- ce de région d'isolation 202 (ellipses en trait fin) Les ellipses ont été dessinées pour représenter des colonnes de molécules inclinées dans la topographie inclinée de la sur- face 20 On a tracé un vecteur le long de l'axe principal de plusieurs des ellipses sur la surface de région active 201, et ce vecteur représente une projection orthogonale de l'axe principal de chaque ellipse, c'est-à- dire l'axe moléculaire d'une colonne d'oxyde métallique, sur la surface d'alignement par inclinaison Du fait que le vecteur indique une direction 2 5 3 4 7 1 6 dans laquelle les colonnes d'oxyde métallique sont pointées, en direction oppo- sée à la surface d'alignement par inclinaison, on peut dire que le vecteur indique une direction d'inclinaison de surfa- ce pour les colonnes d'oxyde métallique, et donc une direc- tion de déviation en azimut pour la surface, d'alignement par inclinaison. On mesure une déviation azimutale pour une surface de région active sous la forme d'un décalage angulaire par rapport à une ligne de référence Sur les figures, la ligne 213 est la ligne de référence La ligne 203 est parallèle aux vecteurs sur la surface 201 pour indiquer la direction - de déviation azimutale pour la surface de région active 201, faisant un angleo, en désignant par " l'angle aigu entre -90 et + 900 Il faut noter que la surface de région d'iso- lation 202 est alignée parallèlement à la direction de déviation azimutale de la surface de région active 201. La figure 3 montre une représentation de la surfa- ce d'alignement par inclinaison inférieure, 21 >vue depuis la position située le long de la ligne 3-3 sur la figure 1 La surface 21 comprend une-surface de région active 211 (ellip- ses en trait épais) et une surface de région d'isolation 212 (ellipses en trait fin) La ligne de référence 213 indique également la direction de déviation azimutale pour la surfa- ce de région active 211, ce qui fait que la déviation azimu- tale pour la surface 211 est de 00 La déviation azimutale pour la surface 212 correspond à une direction parallèle à la direction-de déviation pour la surface 211. Dans la région active de la cellule d'affichage, les surfaces 20 et 21 forment une condition aux frontières correspondant à une inclinaison inverse L'inclinaison inverse se produit du fait que la déviation azimutale K de la surface 201 est comprise entre -90 È et-+ 900 et, lorsqu'on la mesure sous la forme d'un angle aigu à partir de la normale respective au substrat (surface intérieure), l'angle d'inclinaison de surface pour la surface 201 a une 2534716- polarité opposée à celle de l'angle d'inclinaison de surface pour la surface 211 Par exemple, comme le montrent les figu- res 2 et 3, l'angle d'inclinaison de surface pour la surface 201 est mesuré en sens inverse d'horloge à partir de la nor- male à la surface intérieure du substrat 10, sous la forme d'un angle aigu, tandis que l'angle d'inclinaison pour la surface 211 est mesuré en sens d'horloge à partir de la nor- male à la surface intérieure du substrat 11 Comme indiqué ci-dessus, les angles d'inclinaison de surface pour les sur- faces 201 et 211 doivent avoir des valeurs absolues dans la plage de O à 900 à partir des normales au substrat respec- tives et, plus préférablement, supérieures à 450 pour favo- riser une configuration horizontale des directeurs d'orien- tation En outre, il est important dans le cadre des princi- pes de l'invention que les inclinaisons inverses soient éga- les, de façon que la valeur absolue de l'angle d'inclinaison de la surface 201 soit pratiquement égale à la valeur abso- lue de l'angle d'inclinaison pour la surface 211. Dans la région d'isolation, les surfaces 20 et 21 forment une condition aux frontières uniformément parallèle, alignée parallèlement à la déviation azimutale des surfaces de région active correspondantes Ainsi, les surfaces de région d'isolation 202 et 212 ont des colonnes qui présen- tent des angles d'inclinaison de surface d'environ 900 à partir de la normale au substrat (voir les figures 2 et 3). On a trouvé que, pour la facilité de la fabrication, la con- dition aux frontières parallèle des surfaces 201 et 202 pou- vait être obtenue par évaporation oblique de Si O x, avec le plan d'incidence dans une direction perpendiculaire à la direction de déviation azimutale préférée, sous un angle d'environ 650 par rapport à la normale au substrat. Les surfaces d'alignement par inclinaison supé- rieure et inférieure sont importantes, individuellement et en combinaison, pour la commutation bistable de la cellule d'affichage à cristaux liquides On fabrique les surfaces d'alignement par inclinaison supérieure et inférieure de manière à éliminer une préférence d'un état horizontal asymé- trique par rapport à l'autre, en l'absence d'un champ élec- trique-de commutation particulier, et de façon à établir une différenciation optique des états asymétriques Plus particu- lièrement, la différence entre les déviations azimutales des surfaces de région active supérieure et inférieure procure une différenciation optique entre les états bistables La symétrie des surfaces dans la cellule d'affichage élimine une préférence pour l'établissement d'un état horizontal asymé- trique près d'une surface particulière, en l'absence du champ de rupture de symétrie Ces caractéristiques ressortiront davantage en relation avec la description des figures 4 à 7, faite ci-dessous. La figure-4 montre une représentation tridimen- * sionnelle du volume de matière à cristaux liquides dans la région active de la cellule d'affichage représentée avec les directeurs d'orientation dans une configuration horizontale non distordue Ceci est la configuration de repos de la cellu- le, du fait que les directeurs d'orientation de la matière à cristaux liquides prennent cette configuration en l'absence de champ électrique Une section plane 401 d'une couche frontière contient-des directeurs de la matière à cristaux liquides qui sont orientés pratiquement sous l'angle d'incli- naison de surface de la surface 211, tandis que des -sections planes 403 d'une couche frontière contiennent des directeurs -qui sont orientés sous l'angle d'inclinaison de surface de la surface 201 Une section plane 402 d'une couche d'inver- sion contient des directeurs d'orientation qui sont prati quement horizontaux, c'est-à-dire pratiquement parallèles à chaque surface de substrat. Dans un but de simplicité, la figure 4 ne montre que des détails suffisants pour faire apparaître la section plane 402 sous la forme d'une section unique de directeurs d'orientation coplanaires dans la couche d'inversion On voit clairement qu'il y a un ensemble de sections planes identiques parallèles à la section plane 402 qui constituent la couche d'inversion complète De façon similaire, il y a des ensembles correspondants de sections planes identiques, parallèles à chacune des sections planes 401 et 403, qui constituent les couches frontières aux surfaces respectives et 21 Cette simplification de détail a également été appliquée aux figures 5, 6 et 7. L'alignement des directeurs d'orientation n'est pas changé à partir de la configuration horizontale non dis- tordue, jusqu'à ce qu'un champ de rupture de symétrie soit appliqué à la cellule En outre, ce changement peut être maintenu, à condition qu'un potentiel de maintien supérieur ou égal au potentiel critique soit appliqué ensuite à la cellule d'affichage Le potentiel critique Vc est défini comme étant le potentiel au-dessus duquel la matière à cr taux liquides 30 se comporte d'une manière bistable en ce qui concerne des configurations horizontales On décrit le potentiel critique de la manière suivante On supposera que les couches frontières et d'inversion sont complètement séparées et présentent une énergie de déformation en éventail-torsion uniforme, U 0, par unité de volume, avec 1 J = -' et 0 o 2 L 2 t J e t_ 1 lr 47 k 1 2 en désignant par t la longueur de cohérence électrique définie comme étant la distance caractéristique sur laquelle des molécules de cristaux liquides avec un module =yen de dé- formation en éventail-flexion k et une anisotropie diélectrique AF tournent d'une direction perpendiculaire vers une direction parallèle à un champ électrique E appliqué La densité d'énergie par unité d'aire de chaque couche frontière est proportionnelle à l'épaisseur de la couche particulière, a 5 3 4 7 1 6 comme le montre le tableau ci-dessous: Type de couche Epaisseur Densité d'énergie (Numéros de référence) par unité d'aire Frontière /2 U /2 ( 5 o 01, 503) Inversion 2 2 U ( 502) O Inversion frontière U ( 504, 505) Le tableau ci-dessus montre clairement que la configuration horizontale distordue qui est représentée sur la figure 5 a une énergie totale par unité d'aire de 3 Uo, tandis que cha- cun des états horizontaux asymétriques des figures 6 et 7 a une énergie totale par unité d'aire de 2 Uo Cependant, l'argument donné n'est pas valide pour un champ appliqué- pour lequel les couches de frontière et d'inversion fusion- nent sur l'épaisseur totale, d, de la cellule d'affichage. Par conséquent, l'épaisseur de la cellule, d, est au moins égale à 35 et le potentiel critique est donné par la rela- tion: V =d E '= 3 d E c c c Pour un échantillon de cyanodiphényle E 7 et des valeurs absolues des angles d'inclinaison de surface d'environ 53 ,- le potentiel critique Vc est approximativement de 1,3 à 1,7 volts. Lorsqu'un potentiel supérieur au potentiel criti- que V est appliqué à la cellule d'affichage, les direc- c teurs d'orientation-de la région active sont rapidement transformés en une configuration horizontale distordue comme celle représentée sur la figure 5 La configuration horizon- tale distordue contient des sections planes 501 de la couche frontière inférieure, une section plane 502 de la couche d'inversion et une section plane 503 de la couche frontière supérieure, qu'on appellera respectivement ci-après couche frontière inférieure 501, couche d'inversion 502 et couche frontière supérieure 503 Cet état est instable du fait que l'énergie élastique et diélectrique globale de la configura- tion de directeurs d'orientation peut être diminuée lorsque la couche d'inversion 502 fusionne soit avec la couche fron- tière supérieure 503 (figure 6) pour former l'état horizontal asymétrique supérieur, soit avec la couche frontière infé- rieure 501 (figure 7) pour former l'état horizontal asymétri- que inférieur Les deux états horizontaux asymétriques résultants ont une énergie égale, ils sont topologiquement équivalents et ils sont séparés par une barrière d'énergie représentée par la configuration horizontale distordue. Si le potentiel continu appliqué à la cellule dans la configuration horizontale distordue est Vw, ce qui correspond au signal d'écriture provenant de la source 50, une transformation des directeurs d'orientation est déclen- chée à partir de la configuration horizontale distordue (figure 5), vers l'état horizontal asymétrique supérieur représenté sur la figure 6 La transformation se produit par un mouvement vertical direct de la couche d'inversion 502 - vers la couche frontière 503 Ceci conduit à la formation de la couche d'inversion frontière 504, adjacente à la surface de'région active 201 de la surface 20 Lorsque le potentiel de maintien alternatif VH est appliqué ensuite à la cellule par l'intermédiaire du signal de maintien provenant de la source 50, le cycle de commutation est achevé et les direc- teurs d'orientation sont maintenus dans l'état horizontal asymétrique supérieur Les directeurs d'orientation dans la couche d'inversion frontière 504 résident dans le plan qui contient à la fois la normale au substrat et la ligne correspondant à la déviation azimutale pour la surface de région active 201, c'est-à-dire la ligne 203. D'autre part, si le potentiel continu qui est appliqué à la cellule dans la configuration horizontale dis- tordue est VE, qui correspond au signal d'effacement prove- 25347 1 6 nant de la source 50, une transformation des directeurs d'orientation est déclenchée depuis la configuration hori- zontale distordue vers l'état horizontal asymétrique infé- rieur qui est représenté sur la figure 7 La transformation se produit par un mouvement vertical descendant de la couche d'inversion 502 vers la couche frontière inférieure 501. Lorsqu'un potentiel de maintien alternatif VH est ensuite appliqué à la cellule par l'intermédiaire du signal de main- tien provenant de la source 50, le cycle de commutation est achevé et la configuration de directeurs d'orientation est maintenue dans l'état horizontal asymétrique inférieur Dans la couche d'inversion frontière 505, les directeurs d'orien- tation résident dans un plan qui contient à la fois la nor- male au substrat et la ligne correspondant à la déviation azimutale pour la surface de région active 211, c'est-à-dire la ligne de référence 213. La commutation inter-état entre des états horizon- taux asymétriques, par exemple de l'état supérieur à l'état inférieur ou de l'état inférieur à l'état supérieur, est accomplie en supprimant le signal de maintien alternatif qui est appliqué à la cellule, et en permettant une relaxation momentanée de la matière à cristaux liquides 30 qui la fait revenir dans la configuration horizontale distordue (figure ) ou'dans la configuration horizontale non distordue (figu- re 4) Après une courte durée de relaxation, un signal d'écriture continu ou un signal d'effacement continu est appliqué à la cellule pour déclencher la commutation de façon appropriée. Il faut noter que la relaxation de la cellule la fait passer dans une configuration horizontale pratiquement non distordue en présence d'un potentiel quelconque infé- rieur ou même légèrement supérieur au potentiel critique Vc Par conséquent, on peut également accomplir la commutation inter-état en abaissant le potentiel sur la cellule, depuis le niveau de potentiel de maintien jusqu'à un niveau légère- ment supérieur ou inférieur au potentiel critique. Il est avantageux pour le fonctionnement de la cellule d'affichage dans un état asymétrique quelconque, d'empêcher la commutation des directeurs d'orientation vers une configuration verticale On peut empêcher une commutation vers une configuration verticale en faisant fonctionner la source de potentiel variable 50 au-dessous du niveau de seuil auquel un détachement de disclinaisons se produit On trouve généralement que ce niveau de seuil est de l'ordre de 60 volts. Dans un second mode de réalisation de la cellule d'affichage, les éléments et les procédés de fonctionnement essentiels sont identiques à ceux décrits ci-dessus en rela- tion avec la cellule d'affichage représentée sur les figures 1 à 7 En outre, des régions d'isolation 202 et 212 présen- tent une topographie en forme de colonnes inclinées, simi- laire à la topographie de la région active respective qu'entoure chaque région d'isolation. Bien que ceci ne soit pas représenté sur les figu- res, on peut employer une combinaison appropriée de polari- seurs linéaires et éventuellement d'une lame retardatrice fixe pour améliorer le contraste optique entre les états asymétriques. Une application de ce type de cellule d'affichage à cristaux liquides nématiques réside dans les dispositifs d'affichage à mémoire rapides, à adressage matriciel Bien que les vitesses d'adressage qu'on trouve à l'heure actuelle soient de l'ordre de 30 ms, il est clair que certaines modi- fications des caractéristiques de la cellule d'affichage sont capables d'améliorer les performances de cette cellule Ces modifications comprennent en particulier la réduction de l'écartement entre les substrats et la réduction de la visco- sité de la matière à cristaux liquides nématiques. Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et 25347 1 6 représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Cellule d'affichage à cristaux liquides pouvant être commutée vers un premier état ou un second état, com- prenant des premier et second substrats disposés parallèle- ment l'un à l'autre, et une matière à cristaux liquides nématiques ayant des directeurs d'orientation, placée entre les deux substrats, caractérisée en ce que chaque substrat comporte une surface intérieure texturée au point de vue topographique, qui présente une inclinaison uniforme sous un angle d'inclinaison de surface aigu par rapport à une norma- le respective à la surface, il existe des moyens destinés à produire un potentiel continu d'une première polarité de part et d'autre de la matière à cristaux liquides} pour déclencher un premier changement dans la configuration des directeurs d'orientation, en rompant la symétrie de la cellu- le d'affichage à cristaux liquides, dans le but de favoriser une configuration de directeurs d'orientation dans laquelle une couche d'inversion de directeurs d'orientation est pra- tiquement adjacente et parallèle au premier substrat, et il existe des moyens connectés à chaque substrat pour produire un potentiel électrique dans la matière à-cristaux liquides, de façon à achever et à maintenir le premier changement dans la configuration des directeurs d'orientation, afin que les directeurs d'orientation aient la configuration correspon- dant au premier état. 2 Cellule d'affichage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison de surface pour la surface intérieure texturée au point de vue topographi- que, sur le premier substrat, est pratiquement égal, et de signe opposé, à l'angle d'inclinaison de surface pour la surface intérieure texturée au point de vue topographique sur le second substrat, de façon que les deux surfaces inté- rieures texturées au point de vue topographique forment une condition aux frontières correspondant à des inclinaisons égales et opposées. 3 Cellule d'affichage selon l'une quelconque des revendications t ou 2, caractérisée en ce que chaque surface intérieure texturée au point de vue topographique présente une déviation azimutale par rapport à une ligne de référence prédéterminée, la surface intérieure texturée au point de vue topographique qui se trouve sur le premier substrat ayant une déviation azimutale,U, qui est exclusivement dans la plage de -900 à + 900, tandis que la surface intérieure texturée au point de vue topographique qui se trouve sur le second substrat a une déviation azimutale de 0 . 4 Cellule d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens destinés à déclencher le premier changement comprennent: des moyens destinés à produire un potentiel continu d'une seconde polarité de part et d'autre de la matière à cristaux liquides pour déclencher un second changement dans la con- figuration de directeurs d'orientation, en rompant la symé- trie de la cellule d'affichage à cristaux liquides pour favoriser la configuration de directeurs d'orientation dans laquelle une couche d'inversion de directeurs d'orientation est pratiquement adjacente et parallèle au second substrat; et en ce que les moyens destinés à produire un potentiel électrique comprennent en outre: des moyens connectés à chaque substrat pour produire un potentiel électrique dans la matière à cristaux liquides, de façon à achever et à maintenir le second changement dans la configuration de directeurs d'orientation, afin que les directeurs d'orienta- tion aient la configuration correspondant au second état. 5 Procédé de commutation d'une cellule d'afficha- ge à cristaux liquides comportant une matière à cristaux liquides avecdes directeurs d'orientation, placée entre des premier et second substrats disposés parallèlement, chaque substrat comportant une surface intérieure texturée au point de vue topographique qui présente une inclinaison uniforme sous un angle d'inclinaison de surface aigu par rapport à une normale respective à la surface, caractérisé en ce qu'on pro- duit un potentiel continu d'une première polarité de part et d'autre de la matière à cristaux liquides, pour déclencher un premier changement dans la configuration des directeurs d'orientation, en rompant la symétrie de la cellule d'affi- chage à cristaux liquides, afin de favoriser une configura- tion de directeurs d'orientation dans laquelle une couche d'inversion de directeurs d'orientation est pratiquement adjacente et parallèle au premier substrat, et on produit un potentiel électrique dans la couche de matière à cristaux liquides pour achever et maintenir le premier changement dans la configuration des directeurs d'orientation, afin que les directeurs d'orientation aient une configuration corres- pondant au premier état.