CH712212B1 - Optical device comprising two superimposed liquid crystal cells. - Google Patents

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CH712212B1
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Abstract

L’invention concerne une dispositif optique comprenant une première cellule à cristal liquide (2) disposée au-dessus d’une seconde cellule à cristal liquide (4), les première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) comprenant chacune un substrat avant (2a, 4a) et un substrat arrière (2b, 4b) qui s’étend parallèlement à et à distance du substrat avant (2a, 4a), les substrats avant (2a, 4a) et arrière (2b, 4b) de chacune des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) étant réunis entre eux au moyen d’un cadre de scellement (2c, 4c) qui délimite un volume clos pour le confinement d’une composition de cristal liquide (6), au moins une électrode (2d, 4d) étant structurée sur une face arrière (2a 1 , 4a 1 ) du substrat avant (2a, 4a) des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4), et au moins une contre-électrode (2e, 4e) étant structurée sur une face avant (2b 1 , 4b 1 ) du substrat arrière (2b, 4b) des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4), les première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) renfermant toutes deux la même composition de cristal liquide (6) locataire-hôte et qui comprend un cristal liquide hôte et un colorant locataire.The invention relates to an optical device comprising a first liquid crystal cell (2) arranged above a second liquid crystal cell (4), the first and second liquid crystal cells (2, 4) each comprising a substrate. front (2a, 4a) and a rear substrate (2b, 4b) which extends parallel to and at a distance from the front substrate (2a, 4a), the front (2a, 4a) and rear (2b, 4b) substrates of each first and second liquid crystal cells (2, 4) being joined together by means of a sealing frame (2c, 4c) which delimits a closed volume for the confinement of a liquid crystal composition (6), at least one electrode (2d, 4d) being structured on a rear face (2a 1, 4a 1) of the front substrate (2a, 4a) of the first and second liquid crystal cells (2, 4), and at least one counter electrode (2nd, 4th) being structured on a front face (2b 1, 4b 1) of the rear substrate (2b, 4b) of the first and second cel Liquid crystal cells (2, 4), the first and second liquid crystal cells (2, 4) both containing the same tenant-host liquid crystal composition (6) and which comprises a host liquid crystal and a tenant dye.

Description

DescriptionDescription

Domaine technique de l’invention [0001] La présente invention concerne un dispositif optique comprenant deux cellules à cristal liquide superposées. La présente invention concerne en particulier un dispositif du type valve optique présentant un facteur de contraste et une transmission à l’état non activé élevés.Technical Field of the Invention The present invention relates to an optical device comprising two superimposed liquid crystal cells. The present invention relates in particular to a device of the optical valve type having a high contrast factor and a transmission in the non-activated state.

Arrière-plan technologique de l’invention [0002] De nombreuses applications optiques mettant en œuvre des cellules à cristal liquide requièrent un facteur de contraste élevé afin d’améliorer le confort d’utilisation. Par facteur de contraste, on entend le rapport entre le taux de transmission de la lumière d’une cellule à cristal liquide à l’état inactivé ou passif, c’est-à-dire en l’absence de toute tension d’adressage appliquée aux bornes de la cellule à cristal liquide, et le taux de transmission de la lumière de la même cellule à cristal liquide à l’état activé, c’est-à-dire lorsqu’on applique une tension d’adressage aux bornes de la cellule à cristal liquide.BACKGROUND OF THE INVENTION Many optical applications using liquid crystal cells require a high contrast factor in order to improve the comfort of use. By contrast factor is meant the ratio between the rate of light transmission of a liquid crystal cell in the inactivated or passive state, that is to say in the absence of any addressing voltage applied at the terminals of the liquid crystal cell, and the light transmission rate of the same liquid crystal cell in the activated state, that is to say when an addressing voltage is applied to the terminals of the liquid crystal cell.

[0003] Les cellules à cristal liquide dont il est question ici sont des cellules comprenant un substrat avant et un substrat arrière qui s’étend parallèlement à et à distance du substrat avant, les substrats avant et arrière étant réunis entre eux par un cadre de scellement qui délimite un volume pour le confinement d’un cristal liquide. Une électrode est typiquement structurée sur une face arrière du substrat avant, tandis qu’une contre-électrode est structurée sur une face avant du substrat arrière. Par application d’une tension électrique appropriée entre l’électrode et la contre-électrode, on modifie les propriétés optiques du cristal liquide situé entre ces deux électrodes. Une cellule à cristal liquide du type valve optique a uniquement pour but de réguler la quantité de lumière qui passe à travers elle. C’est pourquoi une telle cellule ne comprend typiquement qu’une seule électrode et une contre-électrode correspondante qui ont sensiblement la même surface que celle des substrats.The liquid crystal cells in question here are cells comprising a front substrate and a rear substrate which extends parallel to and at a distance from the front substrate, the front and rear substrates being joined together by a frame of sealing which delimits a volume for the confinement of a liquid crystal. An electrode is typically structured on a rear face of the front substrate, while a counter electrode is structured on a front face of the rear substrate. By applying an appropriate electrical voltage between the electrode and the counter electrode, the optical properties of the liquid crystal located between these two electrodes are modified. A liquid crystal cell of the optical valve type is only intended to regulate the amount of light that passes through it. This is why such a cell typically comprises only a single electrode and a corresponding counter electrode which have substantially the same surface as that of the substrates.

[0004] Les cellules à cristal liquide du type valve optique à transmission élevée à l’état inactivé que l’on trouve sur le marché présentent, pour les plus performantes d’entre elles, un facteur de contraste de l’ordre de 3. Autrement dit, la quantité de lumière qui est transmise par une telle valve optique lorsque cette dernière est à l’état non activé ou passif est environ trois fois plus grande que la lumière qui est transmise par cette même valve optique lorsque celle-ci est à l’état activé. On cherche à améliorer le facteur de contraste ainsi que la transmission de la lumière à l’état non activé, tout en stabilisant les niveaux de gris pour augmenter le confort de l’utilisateur.[0004] Liquid crystal cells of the optical valve type with high transmission in the inactivated state which are found on the market have, for the most efficient of them, a contrast factor of the order of 3. In other words, the amount of light which is transmitted by such an optical valve when the latter is in the non-activated or passive state is approximately three times greater than the light which is transmitted by this same optical valve when the latter is at the activated state. The aim is to improve the contrast factor as well as the transmission of light in the non-activated state, while stabilizing the gray levels to increase user comfort.

Claims (8)

Résumé de l’invention [0005] La présente invention a pour but de répondre aux objectifs ci-dessus ainsi qu’à d’autres encore en procurant un dispositif optique du type valve optique qui présente un facteur de contraste sensiblement amélioré.SUMMARY OF THE INVENTION The aim of the present invention is to meet the above objectives as well as to still others by providing an optical device of the optical valve type which has a significantly improved contrast factor. [0006] A cet effet, la présente invention concerne un dispositif optique comprenant une première cellule à cristal liquide disposée au-dessus d’une seconde cellule à cristal liquide, les première et seconde cellules à cristal liquide comprenant chacune un substrat avant et un substrat arrière qui s’étend parallèlement à et à distance du substrat avant, les substrats avant et arrière de chacune des première et seconde cellules à cristal liquide étant réunis entre eux au moyen d’un cadre de scellement qui délimite un volume clos pour le confinement d’une composition de cristal liquide, au moins une électrode étant structurée sur une face arrière du substrat avant des première et seconde cellules à cristal liquide, et au moins une contre-électrode étant structurée sur une face avant du substrat arrière des première et seconde cellules à cristal liquide, les première et seconde cellules à cristal liquide renfermant toutes deux une même composition de cristal liquide qui est de type locataire-hôte et qui comprend un cristal liquide hôte et un colorant locataire.To this end, the present invention relates to an optical device comprising a first liquid crystal cell disposed above a second liquid crystal cell, the first and second liquid crystal cells each comprising a front substrate and a substrate rear which extends parallel to and at a distance from the front substrate, the front and rear substrates of each of the first and second liquid crystal cells being joined together by means of a sealing frame which delimits a closed volume for the containment of '' a liquid crystal composition, at least one electrode being structured on a rear face of the front substrate of the first and second liquid crystal cells, and at least one counter electrode being structured on a front face of the rear substrate of the first and second cells liquid crystal, the first and second liquid crystal cells both containing the same composition of e liquid crystal which is of the tenant-host type and which comprises a host liquid crystal and a tenant dye. [0007] Selon une caractéristique complémentaire de l’invention, la composition de cristal liquide est dépourvue d’agent chiral.According to an additional characteristic of the invention, the liquid crystal composition is devoid of chiral agent. [0008] Selon une autre caractéristique de l’invention, lorsque les première et seconde cellules à cristal liquide sont à l’état passif, les molécules de cristal liquide sont alignées de manière homéotrope.According to another characteristic of the invention, when the first and second liquid crystal cells are in the passive state, the liquid crystal molecules are aligned in a homeotropic manner. [0009] Selon encore une autre caractéristique de l’invention, le dispositif optique est muni, à l’avant et à l’arrière, d’un film antireflet.According to yet another characteristic of the invention, the optical device is provided, at the front and at the rear, with an anti-reflective film. [0010] Selon encore une autre caractéristique de l’invention, des espaceurs sous forme de billes sont dispersés dans le volume des première et seconde cellules à cristal liquide avec une densité de l’ordre de 200 billes/mm2.According to yet another characteristic of the invention, spacers in the form of beads are dispersed in the volume of the first and second liquid crystal cells with a density of the order of 200 beads / mm 2 . [0011] Selon encore une autre caractéristique de l’invention, la première cellule à cristal liquide est solidarisée sur la seconde cellule à cristal liquide via une couche d’adhésif optique transparent.According to yet another characteristic of the invention, the first liquid crystal cell is secured to the second liquid crystal cell via a layer of transparent optical adhesive. [0012] Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure un dispositif optique comprenant deux cellules à cristal liquide dont les effets se conjuguent pour permettre l’obtention d’un facteur de contraste entre un état dans lequel le dispositif optique est non activé ou passif et un état dans lequel le dispositif optique est activé qui soit le plus élevé possible. A titre d’exemple, un facteur de contraste de l’ordre de 10 correspondant au rapport entre la quantité de lumière transmise par le dispositif optique lorsque les deux cellules à cristal liquide sont à l’état passif et la quantité de lumière transmise Thanks to these characteristics, the present invention provides an optical device comprising two liquid crystal cells, the effects of which combine to allow a contrast factor to be obtained between a state in which the optical device is inactive or passive. and a state in which the optical device is activated which is as high as possible. For example, a contrast factor of the order of 10 corresponding to the ratio between the amount of light transmitted by the optical device when the two liquid crystal cells are in the passive state and the amount of light transmitted CH 712 212 B1 par ce même dispositif optique lorsque les deux cellules à cristal liquide sont à l’état actif a été observé avec le dispositif optique selon l’invention. Ce résultat remarquable est atteint grâce au fait que les effets des deux cellules à cristal liquide disposées l’une au-dessus de l’autre se multiplient. Ainsi, si la quantité de lumière transmise par chacune des cellules à cristal liquide à l’état passif est de l’ordre de 65 à 70%, la quantité totale de lumière transmise par le dispositif optique selon l’invention à l’état passif est d’environ 45%. En effet, si le taux de transmission de la lumière de la première cellule à cristal liquide est de 65%, cela signifie que 65% de la lumière qui pénètre dans la première cellule à cristal liquide sort de cette dernière et pénètre dans la seconde cellule à cristal liquide dont le taux de transmission est également de 65%, de sorte que la lumière qui sort finalement de la seconde cellule à cristal liquide correspond à 42% de la lumière totale qui pénètre dans le dispositif optique selon l’invention. D’autre part, on a observé que la quantité totale de lumière transmise par le dispositif optique selon l’invention était de l’ordre de 4% lorsque les deux cellules à cristal liquide étaient dans l’état actif. Autrement dit, le taux de transmission de la lumière pour chacune des deux cellules à cristal liquide était de 20% environ à l’état actif. On parvient donc à un facteur de contraste pour le dispositif optique selon l’invention qui est de l’ordre de 10, ce qui est à comparer aux taux de conversion de l’ordre de 3 que l’on observe habituellement avec une cellule à cristal liquide unique. On note également que l’utilisation d’une composition de cristal liquide de type locataire-hôte permet d’éviter l’utilisation de polariseurs, ce qui permet de ne pas nuire à la transmission de la lumière à l’état non activé.CH 712 212 B1 by this same optical device when the two liquid crystal cells are in the active state was observed with the optical device according to the invention. This remarkable result is achieved thanks to the fact that the effects of the two liquid crystal cells arranged one above the other multiply. Thus, if the amount of light transmitted by each of the liquid crystal cells in the passive state is of the order of 65 to 70%, the total amount of light transmitted by the optical device according to the invention in the passive state is around 45%. Indeed, if the light transmission rate of the first liquid crystal cell is 65%, this means that 65% of the light which enters the first liquid crystal cell leaves the latter and enters the second cell with liquid crystal, the transmission rate of which is also 65%, so that the light which finally leaves the second liquid crystal cell corresponds to 42% of the total light which enters the optical device according to the invention. On the other hand, it has been observed that the total amount of light transmitted by the optical device according to the invention was of the order of 4% when the two liquid crystal cells were in the active state. In other words, the light transmission rate for each of the two liquid crystal cells was approximately 20% in the active state. We therefore arrive at a contrast factor for the optical device according to the invention which is of the order of 10, which is to be compared with the conversion rates of the order of 3 which are usually observed with a cell at unique liquid crystal. It is also noted that the use of a liquid crystal composition of the tenant-host type makes it possible to avoid the use of polarizers, which makes it possible not to harm the transmission of light in the non-activated state. [0013] On notera d’autre part que le fait de renoncer à la présence d’un agent chiral dans la composition de cristal liquide, si cela est quelque peu pénalisant au niveau du contraste, permet par contre de garantir un même taux de transmission et une même couleur de la lumière transmise sur toute la surface du dispositif optique selon l’invention pour une tension d’adressage donnée. On a également remarqué que le spectre de la lumière transmise par le dispositif optique selon l’invention était sensiblement le même que les cellules à cristal liquide soient à l’état passif ou actif.It will be noted on the other hand that the fact of renouncing the presence of a chiral agent in the liquid crystal composition, if this is somewhat penalizing in terms of contrast, on the other hand makes it possible to guarantee the same transmission rate and the same color of the light transmitted over the entire surface of the optical device according to the invention for a given addressing voltage. It has also been noted that the spectrum of the light transmitted by the optical device according to the invention is substantially the same whether the liquid crystal cells are in the passive or active state. [0014] On notera de même que l’utilisation de films antireflets sur les faces avant et arrière du dispositif optique selon l’invention permet, par suppression des réflexions parasites, d’améliorer les propriétés de transmission de ce dispositif optique notamment dans l’état non activé des cellules à cristal liquide.It will also be noted that the use of anti-reflective films on the front and rear faces of the optical device according to the invention makes it possible, by suppressing parasitic reflections, to improve the transmission properties of this optical device especially in the non-activated state of liquid crystal cells. [0015] Par construction, les molécules de cristal liquide sont alignées de manière homéotrope dans l’état passif des deux cellules à cristal liquide. Le dispositif optique est donc à l’état clair lorsque les deux cellules à cristal liquide ne sont pas polarisées, et à l’état sombre dans l’état actif lorsqu’on applique une tension de polarisation, ce qui permet de réaliser des économies d’énergie.By construction, the liquid crystal molecules are aligned homeotropically in the passive state of the two liquid crystal cells. The optical device is therefore in the clear state when the two liquid crystal cells are not polarized, and in the dark state in the active state when a bias voltage is applied, which allows savings to be made in 'energy. Brève description des figures [0016] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit d’un exemple de réalisation du dispositif optique selon l’invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif seulement en liaison avec le dessin annexé sur lequel:BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics and advantages of the present invention will emerge more clearly from the following detailed description of an embodiment of the optical device according to the invention, this example being given purely by way of illustration and not restrictive only in conjunction with the appended drawing in which: la fig. 1 est une vue en coupe d’un dispositif optique selon l’invention comprenant une première cellule à cristal liquide disposée au-dessus d’une seconde cellule à cristal liquide;fig. 1 is a sectional view of an optical device according to the invention comprising a first liquid crystal cell arranged above a second liquid crystal cell; la fig. 2 est une vue de détail de l’une des cellules à cristal liquide qui montre l’alignement des molécules de cristal liquide selon que la cellule est à l’état actif ou passif, et la fig. 3 est un schéma qui illustre le taux de transmission de la lumière visible du dispositif optique selon l’invention selon que les première et seconde cellules à cristal liquide sont à l’état actif ou passif.fig. 2 is a detailed view of one of the liquid crystal cells which shows the alignment of the liquid crystal molecules according to whether the cell is in the active or passive state, and FIG. 3 is a diagram which illustrates the transmission rate of visible light from the optical device according to the invention according to whether the first and second liquid crystal cells are in the active or passive state. Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention [0017] La présente invention procède de l’idée générale inventive qui consiste à disposer deux cellules à cristal liquide l’une au-dessus de l’autre de façon que leurs taux de transmission se multiplient et que l’on puisse parvenir à un facteur de contraste, défini comme le rapport entre le taux de transmission de la lumière des deux cellules à cristal liquide superposées à l’état passif et le taux de transmission de la lumière de ces mêmes deux cellules à cristal liquide à l’état actif, le plus élevé possible. A l’état passif, c’est-à-dire en l’absence de toute tension d’adressage, les molécules de cristal liquide sont alignées de manière homéotrope. Elles sont donc sans effet sur la lumière visible qui se propage à travers elles et le taux de transmission de la lumière est maximum. A l’état actif, c’est-à-dire lorsqu’une tension de polarisation est appliquée aux bornes des deux cellules à cristal liquide, les molécules de cristal liquide adoptent une orientation planaire. L’une des composantes de la lumière visible est donc absorbée par les cellules à cristal liquide et le taux de transmission de la lumière est minimum. Selon des caractéristiques complémentaires avantageuses de l’invention, toutes les mesures sont prises pour que l’écart entre le taux de transmission à l’état passif et le taux de transmission à l’état actif soit le plus important possible. On renonce notamment à la présence d’un agent chiral dans la composition de cristal liquide, ce qui réduit un peu le contraste mais permet par contre de garantir une transmission homogène de la lumière sur toute la surface des cellules à cristal liquide quelle que soit la tension de polarisation appliquée. De même, l’ajout de films antireflets sur la face d’entrée et la face de sortie du dispositif optique selon l’invention permet d’augmenter la quantité de lumière transmise notamment à l’état non polarisé des cellules à cristal liquide.DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION The present invention proceeds from the general inventive idea which consists in placing two liquid crystal cells one above the other so that their levels of transmission multiply and that a contrast factor can be achieved, defined as the ratio between the rate of light transmission of the two liquid crystal cells superimposed in the passive state and the rate of light transmission of these same two liquid crystal cells in the active state, the highest possible. In the passive state, that is to say in the absence of any addressing voltage, the liquid crystal molecules are aligned in a homeotropic manner. They therefore have no effect on visible light which propagates through them and the rate of light transmission is maximum. In the active state, that is to say when a bias voltage is applied across the terminals of the two liquid crystal cells, the liquid crystal molecules assume a planar orientation. One of the components of visible light is therefore absorbed by liquid crystal cells and the rate of light transmission is minimum. According to additional advantageous features of the invention, all measures are taken so that the difference between the rate of transmission in the passive state and the rate of transmission in the active state is as large as possible. In particular, the presence of a chiral agent in the liquid crystal composition is dispensed with, which reduces the contrast a little but on the other hand guarantees uniform transmission of light over the entire surface of the liquid crystal cells whatever the applied bias voltage. Likewise, the addition of anti-reflective films on the entry face and the exit face of the optical device according to the invention makes it possible to increase the quantity of light transmitted in particular in the non-polarized state of liquid crystal cells. CH 712 212 B1 [0018] La fig. 1 est une vue en coupe d’un dispositif optique selon un mode de réalisation de l’invention. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 1, ce dispositif optique comprend une première cellule à cristal liquide 2 disposée au-dessus d’une seconde cellule à cristal liquide 4.CH 712 212 B1 [0018] FIG. 1 is a sectional view of an optical device according to an embodiment of the invention. Referred to as a whole by the general reference numeral 1, this optical device comprises a first liquid crystal cell 2 arranged above a second liquid crystal cell 4. [0019] La première cellule à cristal liquide 2 comprend un substrat avant 2a et un substrat arrière 2b qui s’étend parallèlement à et à distance du substrat avant 2a. Les substrats avant 2a et arrière 2b sont réunis entre eux au moyen d’un cadre de scellement 2c qui délimite un volume étanche pour le confinement d’une composition de cristal liquide 6 qui est de type locataire-hôte et qui comprend un cristal liquide hôte et un colorant locataire. Une telle composition de cristal liquide locataire-hôte est également bien connue sous sa dénomination anglo-saxonne de cristal liquide guest-host. Au moins une électrode 2d est structurée sur une face arrière 2aj du substrat avant 2a de la première cellule à cristal liquide 2, et au moins une contre-électrode 2e est structurée sur une face avant 2bj du substrat arrière 2b. On précise que c’est uniquement par convention que l’électrode 2d est dite structurée sur la face arrière 2aj du substrat avant 2a et que la contre-électrode 2e est dite structurée sur la face avant 2b, du substrat arrière 2b. L’agencement inverse est tout à fait envisageable.The first liquid crystal cell 2 comprises a front substrate 2a and a rear substrate 2b which extends parallel to and at a distance from the front substrate 2a. The front 2a and rear 2b substrates are joined together by means of a sealing frame 2c which delimits a sealed volume for the confinement of a liquid crystal composition 6 which is of the tenant-host type and which comprises a host liquid crystal and a tenant dye. Such a tenant-host liquid crystal composition is also well known by its Anglo-Saxon name of guest-host liquid crystal. At least one electrode 2d is structured on a rear face 2aj of the front substrate 2a of the first liquid crystal cell 2, and at least one counter electrode 2e is structured on a front face 2bj of the rear substrate 2b. It is specified that it is only by convention that the electrode 2d is said to be structured on the rear face 2aj of the front substrate 2a and that the counter-electrode 2e is said to be structured on the front face 2b of the rear substrate 2b. The reverse arrangement is quite possible. [0020] La seconde cellule à cristal liquide 4 comprend un substrat avant 4a et un substrat arrière 4b qui s’étend parallèlement à et à distance du substrat avant 4a. Les substrats avant 4a et arrière 4b sont réunis entre eux au moyen d’un cadre de scellement 4c qui délimite un volume étanche pour le confinement de la même composition de cristal liquide 6 que celle qui est emprisonnée entre les substrats avant 2a et arrière 2b de la première cellule à cristal liquide 2. Au moins une électrode 4d est structurée sur une face arrière 4a, du substrat avant 4a de la seconde cellule à cristal liquide 4, et au moins une contre-électrode 4e est structurée sur une face avant 4b, du substrat arrière 4b. On précise que c’est uniquement par convention que l’électrode 4d est dite structurée sur la face arrière 4a, du substrat avant 4a et que la contre-électrode 4e est dite structurée sur la face avant 4b, du substrat arrière 4b. L’agencement contraire est tout à fait envisageable.The second liquid crystal cell 4 comprises a front substrate 4a and a rear substrate 4b which extends parallel to and at a distance from the front substrate 4a. The front 4a and rear 4b substrates are joined together by means of a sealing frame 4c which delimits a sealed volume for the confinement of the same liquid crystal composition 6 as that which is trapped between the front 2a and rear 2b substrates of the first liquid crystal cell 2. At least one electrode 4d is structured on a rear face 4a, of the front substrate 4a of the second liquid crystal cell 4, and at least one counter electrode 4e is structured on a front face 4b, of the rear substrate 4b. It is specified that it is only by convention that the electrode 4d is said to be structured on the rear face 4a, of the front substrate 4a and that the counter-electrode 4e is said to be structured on the front face 4b, of the rear substrate 4b. The opposite arrangement is quite possible. [0021] Les électrodes et les contre-électrodes des deux cellules à cristal liquide 2 et 4 sont toutes recouvertes d’une couche d’alignement 8 par exemple en polymère de type polyimide (voir fig. 2). A l’état passif, c’est-à-dire en l’absence de tension de polarisation, les molécules de la composition de cristal liquide 6 adoptent un alignement homéotrope, c’est-àdire que les axes directeurs de ces molécules s’alignent de manière perpendiculaire aux couches d’alignement 8 comme visible sur la partie gauche de la fig. 2. Ainsi, à l’état passif, la lumière incidente traverse le dispositif optique 1 formé par les première et seconde cellules à cristal liquide 2, 4 sans modification. A l’état actif, c’est-à-dire lorsqu’une tension de polarisation est appliquée entre l’électrode et la contre-électrode de chacune des deux cellules à cristal liquide 2 et 4, les molécules de la composition de cristal liquide 6 adoptent un alignement planaire, c’est-à-dire que les axes directeurs de ces molécules s’alignent de manière parallèle aux couches d’alignement 8 comme visible sur la partie droite de la fig. 2. Au centre de la fig. 2 est visible un état intermédiaire des molécules de cristal liquide par lequel les molécules transitent entre l’alignement homéotrope et l’alignement planaire. A l’état actif, la moitié de la lumière incidente est absorbée par les cellules à cristal liquide 2, 4, tandis que l’autre moitié de la lumière est transmise. La fig. 2 est une vue schématique d’une cellule à cristal liquide entrant dans la constitution d’un dispositif optique selon un mode de réalisation de l’invention et à ce titre on comprend que les trois orientations des molécules de cristal liquide (homéotrope, planaire et intermédiaire) ne peuvent pas être observées simultanément dans une telle cellule. Les molécules de cristal liquide sont alignées généralement de manière homéotrope, ou bien alignées de manière planaire, ou bien sont en train de transiter de l’alignement homéotrope vers l’alignement planaire ou inversement.The electrodes and the counter electrodes of the two liquid crystal cells 2 and 4 are all covered with an alignment layer 8, for example of polyimide type polymer (see fig. 2). In the passive state, that is to say in the absence of bias voltage, the molecules of the liquid crystal composition 6 adopt a homeotropic alignment, that is to say that the axes of these molecules s' align perpendicularly to the alignment layers 8 as visible on the left side of FIG. 2. Thus, in the passive state, the incident light passes through the optical device 1 formed by the first and second liquid crystal cells 2, 4 without modification. In the active state, that is to say when a bias voltage is applied between the electrode and the counter electrode of each of the two liquid crystal cells 2 and 4, the molecules of the liquid crystal composition 6 adopt a planar alignment, that is to say that the directing axes of these molecules align in parallel with the alignment layers 8 as visible on the right part of FIG. 2. In the center of fig. 2 is visible an intermediate state of the liquid crystal molecules by which the molecules pass between the homeotropic alignment and the planar alignment. In the active state, half of the incident light is absorbed by the liquid crystal cells 2, 4, while the other half of the light is transmitted. Fig. 2 is a schematic view of a liquid crystal cell used in the constitution of an optical device according to an embodiment of the invention and as such it is understood that the three orientations of the liquid crystal molecules (homeotropic, planar and intermediate) cannot be observed simultaneously in such a cell. Liquid crystal molecules are generally homeotropically aligned, or planar aligned, or are in the process of transiting from homeotropic alignment to planar alignment or vice versa. [0022] On note que l’utilisation d’une composition de cristal liquide de type locataire-hôte permet d’éviter l’utilisation de polariseurs, ce qui réduit les pertes optiques par absorption notamment à l’état non activé.It should be noted that the use of a liquid crystal composition of the tenant-host type makes it possible to avoid the use of polarizers, which reduces optical losses by absorption, in particular in the non-activated state. [0023] On note également que la première cellule à cristal liquide 2 est solidarisée sur la seconde cellule à cristal liquide 4 via une couche d’adhésif optique transparent 10. De préférence, les première et seconde cellules à cristal liquide 2 et 4 sont laminées l’une sur l’autre en les faisant passer entre des rouleaux de laminage.It is also noted that the first liquid crystal cell 2 is secured to the second liquid crystal cell 4 via a layer of transparent optical adhesive 10. Preferably, the first and second liquid crystal cells 2 and 4 are laminated one over the other by passing them between rolling rollers. [0024] On note aussi que, selon une caractéristique complémentaire de l’invention, la composition de cristal liquide 6 est dépourvue d’agent chiral. Bien qu’un peu pénalisante au niveau du contraste, l’absence d’agent chiral permet par contre de garantir un même taux de transmission sur toute la surface du dispositif optique 1 selon l’invention pour une tension d’adressage donnée.It is also noted that, according to a complementary characteristic of the invention, the liquid crystal composition 6 is devoid of chiral agent. Although a little detrimental in terms of contrast, the absence of a chiral agent makes it possible on the other hand to guarantee the same transmission rate over the entire surface of the optical device 1 according to the invention for a given addressing voltage. [0025] Par ailleurs, comme visible sur la fig. 3 qui illustre le taux de transmission T de la lumière visible du dispositif optique 1 selon l’invention en fonction de la longueur d’onde λ de la lumière, le spectre de la lumière transmise par le dispositif optique 1 selon l’invention est sensiblement le même que les cellules à cristal liquide 2, 4 soient à l’état passif (OFF) ou actif (ON). Cette propriété très avantageuse est due à la présence du colorant locataire.Furthermore, as shown in FIG. 3 which illustrates the transmission rate T of visible light from the optical device 1 according to the invention as a function of the wavelength λ of the light, the spectrum of the light transmitted by the optical device 1 according to the invention is substantially the same as the liquid crystal cells 2, 4 are in the passive (OFF) or active (ON) state. This very advantageous property is due to the presence of the tenant dye. [0026] Selon encore une autre caractéristique de l’invention, la face avant 2a2 du substrat avant 2a qui constitue la face d’entrée du dispositif optique 1 et la face arrière 4b2 du substrat arrière 4b qui constitue la face de sortie du dispositif optique 1 sont toutes les deux revêtues d’un film antireflet 12, ce qui permet de supprimer les réflexions parasites et donc d’améliorer les propriétés de transmission du dispositif optique 1.According to yet another characteristic of the invention, the front face 2a 2 of the front substrate 2a which constitutes the entry face of the optical device 1 and the rear face 4b 2 of the rear substrate 4b which constitutes the exit face of the optical device 1 are both coated with an anti-reflective film 12, which makes it possible to suppress parasitic reflections and therefore to improve the transmission properties of optical device 1. [0027] Selon encore une autre caractéristique de l’invention, des éléments d’espacement par exemple sous forme de billes sont dispersés dans le volume des première et seconde cellules à cristal liquide 2, 4 avec une densité de l’ordre de 200 billes/mm2.According to yet another characteristic of the invention, spacing elements for example in the form of beads are dispersed in the volume of the first and second liquid crystal cells 2, 4 with a density of the order of 200 beads / mm 2 . CH 712 212 B1 [0028] Les substrats avant et arrière 2a, 2b, 4a, 4b des première et seconde cellules à cristal liquide 2, 4 sont réalisés à l’aide d’un matériau plastique flexible.CH 712 212 B1 The front and rear substrates 2a, 2b, 4a, 4b of the first and second liquid crystal cells 2, 4 are produced using a flexible plastic material. [0029] Il va de soi que la présente invention n’est pas limitée au mode de réalisation qui vient d’être décrit et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l’homme du métier sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications annexées. On comprendra notamment que les première et seconde cellules à cristal liquide 2, 4 sont identiques et comprennent préférentiellement une unique électrode et une contre-électrode correspondante dont les dimensions correspondent sensiblement à celles des substrats. Il est ainsi possible de réaliser une fonction de valve ou masque optique. Il est néanmoins envisageable que les première et seconde cellules à cristal liquide comprennent plus d’une électrode et contre-électrode correspondante, deux par exemple.It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment which has just been described and that various modifications and simple variants can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood in particular that the first and second liquid crystal cells 2, 4 are identical and preferably comprise a single electrode and a corresponding counter electrode whose dimensions correspond substantially to those of the substrates. It is thus possible to perform a valve or optical mask function. It is nevertheless conceivable that the first and second liquid crystal cells comprise more than one electrode and corresponding counter-electrode, two for example. NomenclatureNomenclature [0030] [0030] 1. 1. Dispositif optique Optical device 2. 2. Première cellule à cristal liquide First liquid crystal cell 2a. 2a. Substrat avant Front substrate 2ai. 2ai. Face arrière du substrat avant 2a Back side of front substrate 2a 2θ2· · 2θ2 Face avant du substrat avant 2a Front side of the front substrate 2a 2b. 2b. Substrat arrière Rear substrate 2b!. 2b !. Face avant du substrat arrière 2b Front side of rear substrate 2b 2c. 2c. Cadre de scellement Sealing frame 2d. 2d. Electrode Electrode 2e. 2nd. Contre-électrode Against electrode 4. 4. Seconde cellule à cristal liquide Second liquid crystal cell 4a. 4a. Substrat avant Front substrate 4ai. 4AI. Face arrière du substrat avant 4a Back side of the front substrate 4a 4b. 4b. Substrat arrière Rear substrate 4bi. 4BI. Face avant du substrat arrière 4b Front side of rear substrate 4b 4b2.4b 2 . Face arrière du substrat arrière 4b Back side of back substrate 4b 4c. 4c. Cadre de scellement Sealing frame 4d. 4d. Electrode Electrode 4e. 4th. Contre-électrode Against electrode 6. 6. Composition de cristal liquide Liquid crystal composition 8. 8. Couche d’alignement Alignment layer 10. 10. Couche d’adhésif optique transparent Transparent optical adhesive layer 12. 12. Film antireflet Anti-reflective film
Revendicationsclaims 1. Dispositif optique comprenant une première cellule à cristal liquide (2) disposée au-dessus d'une seconde cellule à cristal liquide (4), les première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) comprenant chacune un substrat avant (2a, 4a) et un substrat arrière (2b, 4b) qui s'étend parallèlement à et à distance du substrat avant (2a, 4a), les substrats avant (2a, 4a) et arrière (2b, 4b) de chacune des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) étant réunis entre eux au moyen d'un cadre de scellement (2c, 4c) qui délimite un volume clos pour le confinement d'une composition de cristal liquide (6), au moins une électrode (2d, 4d) étant structurée sur une face arrière (2a!, 4ai) du substrat avant 1. Optical device comprising a first liquid crystal cell (2) disposed above a second liquid crystal cell (4), the first and second liquid crystal cells (2, 4) each comprising a front substrate (2a , 4a) and a rear substrate (2b, 4b) which extends parallel to and at a distance from the front substrate (2a, 4a), the front (2a, 4a) and rear (2b, 4b) substrates of each of the first and second liquid crystal cells (2, 4) being joined together by means of a sealing frame (2c, 4c) which delimits a closed volume for the confinement of a liquid crystal composition (6), at least one electrode (2d, 4d) being structured on a rear face (2a !, 4ai) of the front substrate CH 712 212 B1 (2a, 4a) des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4), et au moins une contre-électrode (2e, 4e) étant structurée sur une face avant (2th, 4bi) du substrat arrière (2b, 4b) des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4), les première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) renfermant toutes deux la même composition de cristal liquide (6) locataire-hôte et qui comprend un cristal liquide hôte et un colorant locataire.CH 712 212 B1 (2a, 4a) of the first and second liquid crystal cells (2, 4), and at least one counter electrode (2e, 4e) being structured on a front face (2th, 4bi) of the rear substrate ( 2b, 4b) of the first and second liquid crystal cells (2, 4), the first and second liquid crystal cells (2, 4) both containing the same tenant-host liquid crystal composition (6) and which comprises a Host liquid crystal and tenant dye.
2. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de cristal liquide (6) est dépourvue d'agent chiral.2. Optical device according to claim 1, characterized in that the liquid crystal composition (6) is devoid of chiral agent. 3. Dispositif optique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est agencé pour que le spectre de la lumière transmise soit sensiblement le même que les cellules à cristal liquide (2, 4) soient à l'état non polarisé ou lorsqu'une tension de polarisation est appliquée.3. Optical device according to claim 2, characterized in that it is arranged so that the spectrum of the transmitted light is substantially the same as the liquid crystal cells (2, 4) are in the non-polarized state or when a bias voltage is applied. 4. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque les première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) sont à l'état non polarisé, les molécules de cristal liquide sont alignées de manière homéotrope.4. Optical device according to one of claims 1 to 3, characterized in that, when the first and second liquid crystal cells (2, 4) are in the non-polarized state, the liquid crystal molecules are aligned so homeotropic. 5. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une face avant (2a2) du substrat avant (2a) de la première cellule à cristal liquide (2) et une face arrière (4b2) du substrat arrière (4b) de la seconde cellule à cristal liquide (4) sont munies d'un film antireflet (12).5. Optical device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a front face (2a 2 ) of the front substrate (2a) of the first liquid crystal cell (2) and a rear face (4b 2 ) of the rear substrate (4b) of the second liquid crystal cell (4) are provided with an anti-reflective film (12). 6. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des espaceurs sous forme de billes sont dispersés dans le volume des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) avec une densité de l'ordre de 200 billes/mm2.6. Optical device according to one of claims 1 to 5, characterized in that spacers in the form of beads are dispersed in the volume of the first and second liquid crystal cells (2, 4) with a density of the order of 200 balls / mm 2 . 7. Dispositif optique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première cellule à cristal liquide (2) est solidarisée sur la seconde cellule à cristal liquide (4) via une couche d'adhésif optique transparent (10).7. Optical device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first liquid crystal cell (2) is secured to the second liquid crystal cell (4) via a layer of transparent optical adhesive (10) . 8. Dispositif optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les substrats avant et arrière (2a, 2b, 4a, 4b) des première et seconde cellules à cristal liquide (2, 4) sont réalisés au moyen d'un matériau plastique flexible.8. Optical device according to claim 7, characterized in that the front and rear substrates (2a, 2b, 4a, 4b) of the first and second liquid crystal cells (2, 4) are made by means of a flexible plastic material . CH 712 212 B1CH 712 212 B1
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