FR2482345A1 - Cellule de visualisation a cristal liquide et dispositif de visualisation comprenant une telle cellule - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES CELLULES DE VISUALISATION A CRISTAL LIQUIDE. ELLE CONSISTE A UTILISER DANS UNE CELLULE DE VISUALISATION UN CRISTAL LIQUIDE 4 SUSCEPTIBLE DE PASSER DE L'ETAT SMECTIQUE DANS L'ETAT NEMATIQUE SOUS L'EFFET D'UN LEGER ACCROISSEMENT DE LA PRESSION. L'AUGMENTATION DE PRESSION EST OBTENUE PAR UNE LAME PIEZO-ELECTRIQUE 6 SOUMISE A UNE TENSION ELECTRIQUE APPLIQUEE PAR UN ENSEMBLE D'ELECTRODES 5 FORMANT DES LIGNES ADRESSABLES INDIVIDUELLEMENT. LORS DE LA SUPPRESSION DE CETTE TENSION LA PRESSION DIMINUE ET LE CRISTAL LIQUIDE REPASSE EN PHASE SMECTIQUE EN DEVENANTDIFFUSANT. UN AUTRE ENSEMBLE D'ELECTRODES 3 FORMANT DES COLONNES EST CROISE AVEC UN PREMIER ENSEMBLE D'ELECTRODES POUR POUVOIR SOUMETTRE LE CRISTAL LIQUIDE A UNE TENSION DE REORIENTATION LORS DE SON RETOUR EN PHASE SMECTIQUE. CES COLONNES SONT ADRESSABLES INDIVIDUELLEMENT, CE QUI PERMET DE DEFINIR DANS LA CELLULE UN ENSEMBLE DE POINTS ADRESSABLES INDIVIDUELLEMENT. ELLE PERMET DE CONSTRUIRE DES DISPOSITIFS DE VISUALISATION D'IMAGES OU DE CARACTERES ALPHA NUMERIQUES.

Description

la présente invention se rapporte aux cellules de visualisation a cristal liquide qui permettent d'inscrire dans une couche de cristal liquide des informations ou une image destinées à à'être regardées par un observateur. Elle concerne également les dispositifs de visualisation qui comprennent une telle cellule.

Il est connu d'utiliser de telles cellules de visualisation en insérant une couche de cristal liquide entre deux substrats dont l'un au moins est transparent dans le visible, et en inscrivant les points à visualiser par élévation de la température de ces points, par exemple à l'aide d'un faisceau infrarouge produit par un laser. Sous l'action de ce faisceau infrarouge, le cristal liquide passe de la phase smectique A la phase isotrope par l'intermédiaire de la phase nématique.Lorsque l'action des moyens de chauffage cesse le cristal liquide revient en phase smectique A en se refroidissant rapidement. Sous l'action de ce refroidissement rapide, la phase smectique A prend une structure dite Blen conique focale" qui diffuse fortement la lumière. Ainsi l'observateur qui regarde la cellule sous un éclairage soit par réflexion, soit par transmission, voit les points ainsi visualisés, qui diffusent la lumière, en noir par contraste aux zones non diffusantes.

Pour effacer les inscriptions, un procédé consiste a soumettre le cristal liquide à un champ électrique lors de son refroidissement . Ainsi la structure en conique focale ne peut pas s'établir et le cristal reste transparent lors du refroidissement. On peut ainsi procéder à un effacement total ou sélectif.

D'autre part divers dispositifs sont connus qui utilisent pour procéder à l'inscription une combinaison de moyens permettant de chauffer le cristal et des moyens permettant d'appliquer un champ électrique plus ou moins localisé.

On a récemment décrit un effet de la pression sur les cristaux liquides qui se traduit par un passage de la phase smectique a la phase nématique souslteffet d' une augmentation de pression. Cet effet est par ailleurs sensible a la température.

Pour mettre a profit cet effet, l'invention propose une cellule de visualisation a cristal liquide, du type comprenant une couche de cristal liquide maintenue en phase smectique et enserrée entre une premiere et une deuxieme lames dont la premiere au moinsest transparente, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens permettant de soumettre temporairement au moins un point de la couche de cristal liquide a une augmentation de pression permettant de faire passer temporairement ce point en phase nématique; ce point prenant au retour en phase smectique une structure diffusante.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante présentée a titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées suivantes - la figure 1, qui représente un diagramme pression-température
d'un cristal liquide smectique ; - la figure 2, qui représente la coupe d'une cellule a cristal
liquide selon l'invention.

En plus des transitions de phase dues à la température, on a constaté que certains cristaux liquides présentent des transitions de phase dues a la pression. L'action simultanée de la température et de la pression provoque une transition de phase correspondant au diagramme de la figure 1. Sur ce diagramme, où les températures sont en abscisse, et les pressions en ordonnée, le plan défini par ces deux axes est divisé en deux surfaces séparées par une courbe, l'une de ces surfaces correspondant a la phase smectique SA, et l'autre surface a la phase nématique N.Lorsque partant d'un état défini par un couple pression-température qui correspond a l'une des phases, smectique par exemple, on fait varier l'un ou l'autre de ces parametres, ou les deux, pour passer dans un état correspondant a l'autre phase, nématique en ltoccurrencesson traverse la courbe qui correspond a un état d'équilibre.La forme particuliere de cette courbe a conduit a qualifier les cristaux liquides pour lesquels se manifeste l'influence de la pression, du terme reentrant
Comme on peut le constater sur le diagramme de la figure i, cette courbe présente pour un point défini par une température Tg ou une pression PO une tangente horizontale pour laquelle il suffit d'un léger accroissement de la pression P pour passer d'une phase smectique en un point A à une phase nématique en un point B pour une température Tg constante.

Pour un certain nombre de cristaux liquides la pression correspondant à ce point est relativement élevée, et c'est ce qui a.

permi de tracer la courbe de la figure 2 en raison des difficultés liées aux manipulations sur des pressions inférieures à la pression atmosphérique.

Dans certain cas par contre ce point à tangence horizontale se situe à une pression P correspondant à la pression atmosphérique
O- et permet de l'utiliser dans des dispositifs particulièrement intéressants. Dans ce cas bien entendu on ne peut expérimentalement tracer la courbe de la figure 2 que dans un domaine bien plus restreint que celui représenté sur la figure.

A titre d'exemple d'un matériau présentant ces caractéristiques, on peut citer le 4.n octyloxybenzoyloxy-4' cyanostilbene.

Le dispositif représenté sur la figure 2 utilise un tel matériau et permet d'afficher des informations quelconques en les représentant sous la forme d'un ensemble de points définis matriciellement par un ensemble de lignes et un ensemble de colonnes.

Pour cela une couche de cristal liquide 4 est insérée entre deux lames 1 et 2 dont la lame 2 au moins est transparente.

Un ensemble de cales comprenant en particulier les cales 8 et 9 permet de maintenir séparées ces lames et de confiner le cristal liquide pour qu'il ne se répande pas à l'extérieur de la cellule.

Sur la face interne de la lame 1, on a déposé une électrode continue 7 qui la recouvre entièrement et qui est formée par exemple par un dépôt d'aluminium.

Cette électrode 7 est surmontée d'une-plaque 6 en céramique piézoélectrique qui peut se dilater sous l'action d'une tension électrique appliquée entre ses faces supérieures et inférieures
Sur la face supérieure cette plaque piézoélectrique 6, on a déposé un ensemble d'électrodes de longitudinales telles que 5 5formant des lignes et formées d'un matériau conducteur et réfléchissant tel que l'aluminium par exemple.

En appliquant une tension électrique de commande entre l'une de ces électrodes 5 et l'électrode continue 7, on soumet la plaque piézoélectrique 6 à une tension qui la fait se dilater localement tout au long de l'électrode 5 à laquelle est appliquée la tension.

Sous l'effet de cette dilatation le cristal liquide passe localement le long de l'électrode 5 en phase nématique. En supprimant la tension de commande, le cristal liquide repasse en phase smectique
A et prend alors le long de l'électrode 5 où était appliquée la tension de commande une structure en conique focale qui est diffu- sante. Pour que les phénomènes soient bien nets, et localisés à la ligne que l'on désire inscrire sans "baver" sur les autres, on applique cette tension sous la forme d'une impulsion relativement brève.

On remarque que de cette manière on ne pourrait inscrire que des traits parallèles aux lignes 5.

Pour pouvoir inscrire des points permettant de composer toutes figures désirées, on a déposé sur la face interne de la lame transparente 2 un ensemble délectrodes rectilignes telles que 3 formant des colonnes.

En appliquant entre certaines de ces colonnes et la ligne 5 qui reçoit la tension de commande de la lame pièzoélectrique, une tension suffisante pour réorienter le cristal liquide lors de son retour en phase smectique, celui-ci reprend une structure ordonnée lors de ce retour et n'est donc pas diffusant au point de croisement de ces colonnes 3 et de la ligne 5. Ainsi on peut inscrire le long de la ligne 5 autant de points que l'on désire, et éventuellement un seul.

De cette manière en adressant individuellement les lignes 5 et les colonnes 3, on réalise un adressage matriciel de l'ensemble des points définis par les lignes et les colonnes, qui permet d'inscrire individuellement chacun de ces points.

L'effet de réorientation du cristal liquide lors de son retour en phase smectique étant dépendant en intensité de la valeur de la tension de réorientation, on peut inscrire des demi-teintes, et donc une image. De cette manière en appliquant sur les colonnes 3 des échantillons d'un signal video avec une amplitude convenable, et en alimentant successivement chacune des lignes 5 on peut inscrire une image analyse selon un standard du type télévision.

L'invention s'étend aux dispositifs dans lesquels les lames 1 et 2 sont transparentes ainsi que les électrodes 7 et 5 et la lame piézoèlectrique 6, ce qui permet de procéder à une visualisation par transmissionetnon plus par réflexion. Elle s'étend aussi aux dispositifs dans lesquels les électrodes ontiaforme des images à inscrire.

Elle s'étend également à un autre mode de réalisation qui permet d'exciter la lame piézoélectrique point à point en intervertissant le rôle des électrodes 3 et 7 : l'électrode 3 est une électrode continue alors que l'électrode 7 est un réseau d'électrodes rectilignes formant les colonnes.

Ce réseau matriciel est excité suivant le schéma classique
Vs/3Vs, V étant la tension appliquée à la céramique qui porte la
s pression instantanée du cristal liquide à la pression P de changement de phase pour la température T considérée. Dans ce schéma, seuls les points diffusants sont excités,
L'effacement de l'inscription s'effectue soit en appliquant un champ électrique permettant la réorientation du cristal à pression contentes soit en augmentent globalement la pression du cri s- tal liquide dans toute la cellule puis en revenant en phase smectique sous champ électrique.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Cellule de visualisation à cristal liquide, du type comprenant une couche de cristal liquide (4) maintenue en phase smectique et enserrée entre une première (2) et une deuxième (1) lames dont la première au moins est transparente, caractérisée en ce que cette cellule comprend en outre des moyens (6) permettant de soumettre temporairement au moins un point de la couche de cristal liquide à une augmentation de pression permettant de faire passer temporairement ce point en phase nématique ; ce point prenant au retour en phase smectique une structure diffusante.

2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens (3) permettant d'appliquer au moins à ce point pendant son retour en phase smectique une tension électrique de réorientation permettant d'empêcher l'apparition de la structure diffusante.

3. Cellule selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens permettant de soumettre la couche de cristal liquide à une augmentation de pression comprennent une lame piézoélectrique (6) située sur la face interne de la deuxième plaque (1) et au moins une première (5) et une deuxième (7) électrodes situées respectivement sur la face de la lame piézoélectrique (6) tournée vers le cristal liquide et sur son autre face et permettant d'appliquer à cette lame piézoélectrique (6) une tension d'inscription permettant de la dilater pour comprimer le cristal liquide.

4. Cellule selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les moyens permettant d'appliquer une tension électrique de réorientation comprennent au moins une troisième électrode (4) située sur la face interne de la première lame (2) et permettant avec la première électrode (5) d'appliquer la tension de réorientation ; cette électrode étant transparente.

5. Cellule selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que la première électrode (5) fait partie d'un premier ensemble d'électrodes linéaires déterminant un réseau de lignes sur la face de la lame piézoélectrique (6) tournée vers le cristal liquide, et que la deuxième électrode (7) s'étend sur l'autre face de la lame piézoélectrique sur toute la surface délimitée par le premier ensemble.

6. Cellule selon la revendication 5, caractérisée en-ce que la troisième électrode (3) fait partie d'un deuxième ensemble d'électrodes linéaires déterminant un réseau de colonnes sur la face interne de la première lame (2) ; ce réseau de colonnes étant croisé avec le réseau de lignes (5) pour déterminer un ensemble de points adressables matriciellement.

7. Cellule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le cristal liquide est du 4.n octyloxybenzoyloxy-4' cyanostilbène.

8. Dispositif de visualisation, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de visualisation à crital liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.