FR2563018A1 - Dispositif optique a cristal liquide - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF OPTIQUE A CRISTAL LIQUIDE COMPRENANT DEUX PLAQUES DE BASE 101, 101A MUNIES CHACUNE D'UNE ELECTRODE 102, 102A, UN CRISTAL LIQUIDE FERROELECTRIQUE 103 ENFERME HERMETIQUEMENT ENTRE LESDITES PLAQUES DE BASE ET AU MOINS UN POLARISEUR 107, 108. LE CRISTAL LIQUIDE PRESENTE : DANS SA TRANSITION DE PHASE, UNE PHASE DISTINCTE A ANISOTROPIE MONOAXIALE AYANT UNE CERTAINE DIRECTION AXIALE; SOUS APPLICATION D'UNE TENSION DE POLARITE DONNEE, UNE DIRECTION MOYENNE DES AXES MOLECULAIRES D'ANGLE TH AVEC LA DIRECTION AXIALE; SOUS APPLICATION D'UNE TENSION NULLE, UNE DIRECTION MOYENNE D'ANGLE TH AVEC DIRECTION AXIALE, L'ANGLE TH ETANT PLUS PETIT QUE L'ANGLE TH. APPLICATION AUX DISPOSITIFS DE VISUALISATION, AUX RESEAUX D'OBTURATEURS RAPIDES, ETC.
Description
La présente invention concerne un dispositif à cristal liquide destiné à
être utilisé dans un dispositif de visualisation à cristal liquide, un réseau d'obturateurs
optiques, etc., et concerne plus particulièrement un dispo-
sitif à cristal liquide dont les caractéristiques d'affi-
chage et de commande sont améliorées en raison de l'amélio-
ration de l'orientation ou de l'alignement initial des
molécules d'un cristal liquide.
On a bien connu jusqu'à présent des dispositifs de visualisation à cristaux liquides, qui comprennent un groupe d'électrodes d'analyse et un groupe d'électrodes de données agencées en une -structure matricielle, et un composé de cristal liquide qui remplit l'espace entre les groupes d'électrodes de façon à constituer un ensemble d'éléments
d'image afin d'afficher des images ou des informations.
Ces dispositifs de visualisation mettent en oeuvre un pro-
cédé de commande par partage du temps qui inclut les étapes consistant à appliquer sélectivement des signaux d'adresse de façon séquentielle et cyclique au groupe d'électrodes d'analyse, et à effectuer parallèlement une application sélective de signaux d'informations prédéterminés sur le groupe d'électrodes de données, en synchronisme avec les signaux d'adresse. Ces dispositifs de visualisation et le procédé de commande associé présentent cependant un sérieux
inconvénient ainsi qu'il va être décrit ci-après.
A savoir, cet inconvénient réside en la diffi-
culté d'obtention d'une haute densité d'éléments d'image ou d'une grande surface d'image. En raison de ieur vitesse
de réponse relativement élevée et de leur faible dissipa-
tion d'énergie, la plupart des cristaux liquides qui, parmi les cristaux liquides de l'art antérieur, ont été mis en application dans les dispositifs de visualisation sont des cristaux liquides du type nématique en hélice, ainsi qu'il
est décrit dans l'article "Voltage-Dependent Optical Activ-
ity of a Twisted Nematic Liquid Crystal" par M. Schadt et W. Helfrich, Applied Physics Letters, Vol. 18, N 4 (15 février 1971), pages 127-128. Dans les cristaux liquides de ce type, les molécules de cristal liquide nématique qui présentent une anisotropie diélectrique positive forment, en l'absence d'application d'un champ électrique, une structure enroulée dans le sens de l'épaisseur des couches
de cristal liquide (structure hélicoïdale), et les molé-
cules de ces cristaux liquides sont alignées ou orientées parallèlement les unes aux autres aux surfaces des deux électrodes. D'autre part, les cristaux liquide nématiques qui présentent une anisotropie diélectrique positive sont, sous application d'un champ électrique, orientés ou alignés dans la direction du champ électrique. Ainsi, ils peuvent provoquer une modulation optique. Lorsque des dispositifs
de visualisation ayant une structure matricielle d'élec-
trodes sont concus pour utiliser des cristaux liquides de ce type, les zones (points sélectionnés) o les électrodes d'analyse et les électrodes de données sont sélectionnées à un moment donné reçoivent une tension plus haute qu'un
certain niveau de seuil nécessaire pour aligner les molé-
cules de cristal liquide dans la direction perpendiculaire aux surfaces des électrodes, tandis que les zones (points
non sélectionnés) o les électrodes d'analyse et les élec-
trodes de données ne sont pas sélectionnées ne reçoivent pas de tension et, par conséquent, les molécules de cristal liquide sont alignées de façon stable parallèlement aux
surfaces des électrodes. Si des polariseurs linéaires agen-
cés en une relation de nicols croisés, c'est-à-dire dont les axes de polarisation sont sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre, sont disposés sur les faces supérieure et inférieure d'une cellule à cristal liquide ainsi constituée,
la lumière ne se transmet pas au niveau des points sélec-
tionnés alors qu'elle se transmet au niveau des points non sélectionnés. Ainsi, la cellule à cristal liquide peut agir
en tant que dispositif de formation d'image.
Cependant, quand est réalisée une structure d'élec-
trodes en matrice, un certain champ électrique est appliqué aux régions o les électrodes d'analyse sont sélectionnées et o les électrodes de données ne le sont pas, ou encore
aux régions o les électrodes d'analyse ne sont pas sélec-
tionnées et o les électrodes de données le sont (ces régions sont dénommées "points semi-sélectionnés"). Si la différence est suffisamment grande entre la tension appliquée aux points
sélectionnés et la tension appliquée aux points semi-selec-
tionnés, et que le niveau de la tension de seuil nécessaire pour autoriser les molécules de cristal liquide à s'aligner ou s'orienter perpendiculairement au champ électrique se
trouve entre ces deux valeurs, le dispositif de visualisa-
tion fonctionnera normalement. En réalité, cependant, à mesure que le nombre (N) de lignes d'analyse est augmenté,
le temps (taux d'utilisation) durant lequel une champ élec-
trique efficace est appliqué à un point sélectionné alors qu'est analysée la surface d'image totale (correspondant à un bloc) diminue selon un coefficient de 1/N. Pour cette raison, plus est grand le nombre de lignes d'analyse, plus est petite la différence des tensions, en valeur efficace, appliquées à un point sélectionné et à des points non sélectionnés, lorsque l'analyse est effectuée de façon
répétitive. Il résulte inévitablement de ceci des incon-
vénients qui sont l'affaiblissement du contraste d'image
ou l'apparition d'intermodulation. Ces phénomènes entraî-
nent des problèmes qui, pour l'essentiel, ne peuvent être
évités, et qui apparaissent lorsqu'est commandé, c'est-à-
dire analysé de façon répétitive en mettant à profit un
effet de mémoire temporaire, un cristal liquide ne présen-
tant pas de caractère bistable (c'est-à-dire qui présente un état stable dans lequel les molécules de cristal liquide sont orientées ou alignées en une direction horizontale par rapport aux surfaces des électrodes, mais ne sont orientées dans une direction verticale que lorsqu'un champ électrique est efficacement appliqué). Pour surmonter ces inconvénients, on a déjà proposé un procédé à moyennage de tensions, un procédé de commande à deux fréquences, un procédé à matrices
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multiples, etc. Aucun de ces procédés ne suffit cependant
pour surmonter les inconvénients susmentionnés. Il en ré-
sulte à l'heure actuelle un retard du développement dans
le sens d'une grande surface d'image ou d'une grande den-
sité de conditionnement en ce qui concerne les éléments d'affichage, ce retard étant dû au fait qu'il est difficile
d'augmenter suffisamment le nombre de lignes d'analyse.
Dans le même temps, en prenant en considération le domaine de l'impression, pàrmi les moyens qui permettent d'obtenir une image sur support en papier en réponse à des signaux électriques d'entrée, le meilleur du point de vue
de la densité des éléments d'image et de la vitesse d'im-
pression est une imprimante à faisceau laser qui applique sous forme lumineuse des signaux électriques à un support
de charge électrophotographique.
L'imprimante à faisceau laser présente toutefois les inconvénients suivants: 1) Les dimensions de l'appareil tendent à devenir importantes. 2) Elle comporte des pièces mobiles mécaniquement
à grande vitesse telles qu'un dispositif de balayage poly-
gonal, ce qui produit du bruit et nécessite une rigoureuse précision mécanique, etc.
Afin d'éliminer les inconvénients indiqués ci-
dessus, il a été proposé un réseau d'obturateurs à cristal liquide en tant que dispositif dont la fonction est de
transformer les signaux électriques en signaux optiques.
Lorsque des éléments d'image sont appliqués avec un réseau d'obturateurs à cristal liquide, cependant, plus de 4000 générateurs de signaux sont par exemple nécessaires pour écrire des signaux d'éléments d'image sur une longueur de
mm à raison de 20 points/mm. Par suite, afin de déli-
vrer indépendamment des signaux aux générateurs de signaux respectifs, il est nécessaire de fournir des lignes de connexion à tous les générateurs de signaux respectifs pour
pouvoir délivrer les signaux électriques, et le montage de-
vient difficile.
En considération de ce qui précède, il a été fait une autre tentative visant à appliquer une ligne de signaux
d'image en mode de partage du temps, les générateurs de si-
gnaux étant divisés en plusieurs lignes.
Dans ce système, les-électrodes délivrant les signaux peuvent être communes à plusieurs générateurs de
signaux, ce qui permet de réduire considérablement le nom-
bre de fils de connexion. Cependant, si, alors qu'on uti-
lise un cristal liquide ne présentant pas de caractère bistable comme il est de pratique courante, le nombre (N)
de lignes est augmenté, la durée de signal actif est sensi-
blement réduite dans un rapport de 1/N. Il en résulte des difficultés, c'est-à-dire la diminution de la quantité de
lumière obtenue sur un support photo-conducteur, et l'appa-
rition d'intermodulation.
Afin d'obvier aux inconvénients susmentionnés qui affectent les dispositifs à cristaux liquides de types classiques, Clark et Lagerwall ont proposé l'utilisation d'un dispositif à cristal liquide qui fait appel à un cristal liquide bistable (demande de brevet japonais mise à l'inspection publique sous le N 107216/1981, brevet des E.U.A. N 4 367 924, etc.). En tant que cristal liquide
bistable, on utilise en général un cristal liquide ferro-
électrique présentant une phase smectique chirale C (SmC*)
ou H (SmH*). Le cristal liquide ferroélectrique a un carac-
tère bistable, c'est-à-dire qu'il présente deux états sta-
bles consistant en un premier état stable et un second état stable. Ainsi, à la différence du cristal liquide classique
de type nématique en hélice utilisé dans le dispositif sus-
mentionné, ce cristal liquide s'oriente en le premier état stable en réponse à l'un des vecteurs champ électrique et en le second état stable en réponse à l'autre vecteur champ électrique. De plus, ce type de cristal liquide prend très
rapidement l'un ou l'autre des deux états stables susmen-
tionnés en réponse à un champ électrique qui lui est appli-
qué et conserve cet état en l'absence de champ électrique.
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Par la mise à profit de ces propriétés, on peut aboutir à des améliorations essentielles eu égard aux difficultés susmentionnées qu'entra ne le dispositif à cristal liquide
classique du type nématique en hélice. Ce point sera déve-
loppé plus en détail en relation avec la présente invention. Cependant, afin qu'un dispositif de modulation optique utilisant un cristal liquide à caractère bistable puisse présenter le comportement fonctionnel désiré, il est nécessaire que le cristal liquide interposé entre deux
plaques de base parallèles soit placé dans un état d'agen-
cement moléculaire tel que la transition entre les deux
états stables puisse effectivement survenir, ce qui cons-
titue une condition préalable à l'application d'un champ électrique. En ce qui concerne, par exemple, un cristal liquide ferroélectrique ayant une phase SmC* ou SmH*, il faut constituer un monodomaine dans lequel les couches du cristal liquide sont perpendiculaires à la face de la plaque de base et donc dans lequel l'axe moléculaire du cristal liquide est presque parallèle à la face de la plaque de base. Cependant, dans les dispositifs de modulation optique
utilisant un cristal liquide bistable, il n'est pas pos-
sible d'établir de façon satisfaisante un état d'orienta-
tion d'un cristal liquide ayant une telle structure de
monodomaine, en sorte que le dispositif de modulation op-
tique ne peut avoir en réalité de performances suffisantes.
Par exemple, plusieurs procédés ont été proposés par Clark et coll. pour obtenir un tel état d'orientation, y compris un procédé par application d'un champ magnétique
et un procédé par application d'une force de cisaillement.
Ces procédés n'ont pas infailliblement fourni de résultats satisfaisants. Par exemple, le procédé par application d'un champ magnétique nécessite un appareil de grandes dimensions
et n'est pas facilement compatible avec une cellule à cou-
che mince dont le comportement fonctionnel est généralement
excellent. Le procédé par application d'une force de cisail-
lement n'est pas compatible avec un procédé dans lequel est
tout d'abord formée une structure de cellule et o est en-
suite versé un cristal liquide.
Un but majeur de la présente invention est, au vu des circonstances mentionnées ci-dessus, de fournir un dispositif optique à cristal liquide apte à constituer un dispositif de visualisation ou un dispositif obturateur rapide, présentant une caractéristique de réponse à vitesse élevée, une haute densité d'éléments d'images et une grande
surface d'image, ce qui est obtenu grâce à un système bis-
table particulier de bonne productibilité et en associant
ce système bistable particulier avec un polariseur.
Ainsi, conformément à la présente invention, il
est fourni un dispositif optique à cristal liquide compre-
nant deux plaques de base munies chacune d'une électrode, un cristal liquide ferroélectrique enfermé hermétiquement entre les deux plaques de base et au moins un polariseur, caractérisé en ce que le cristal liquide ferroélectrique présente, au cours de sa transition de phase, une phase
distincte à anisotropie monoaxiale ayant une certaine direc-
tion axiale, le cristal liquide ferroélectrique présente,
sous application d'une tension de polarité donnée, une direc-
tion moyenne des axes moléculaires qui fait un angle 0 avec la direction axiale de la phase distincte à anisotropie monoaxiale, le cristal liquide ferroélectrique présente de
plus, sous application d'une tension nulle entre les élec-
trodes des deux plaques de base, une direction moyenne des axes moléculaires qui fait un angle 0 avec la direction axiale de la phase distincte à anisotropie monoaxiale, l'angle 0 étant plus petit que l'angle 0, et l'un du ou des polariseurs est agencé de telle façon que son axe de polarisation est sensiblement parallèle à la direction
moyenne des axes moléculaires du cristal liquide ferro-
électrique qui donne l'angle e.
Ces buts, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention se dégageront mieux
au vu de la description suivante des modes de réalisation
préférés de la présente invention, qui est faite en regard des dessins annexés sur lesquels:
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les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en perspective illustrant le principe fonctionnel de base d'une
cellule à cristal liquide utilisée dans la présente inven-
tion; la figure 3A est une vue en plan montrant une forme de réalisation du dispositif optique à cristal liquide
selon la présente invention; -
la figure 3B est une vue d'une coupe faite sui-
vant la ligne A-A de la figure 3A; la figure 4 est une vue en coupe montrant une autre forme de réalisation du dispositif optique à cristal liquide selon la présente invention;
la figure 5 est une vue schématique en plan repré-
sentant l'orientation des molécules de cristal liquide dans la présente invention; les figures 6 et 7 sont chacune des graphiques explicatifs montrant la dépendance par rapport à l'épaisseur de la couche de cristal liquide de l'angle 9 que font la
direction du traitement d'orientation monoaxial et la direc-
tion moyenne des axes moléculaires, et du contraste optique; la figure 8 est une vue en coupe montrant un appareil de dépôt oblique en phase vapeur; la figure 9AA est une vue schématique en plan montrant un agencement d'électrodes dans un dispositif à cristal liquide selon la présente invention; les figures 9AB, 9AC, 9AD et 9AE représentent respectivement un signal appliqué à une électrode d'analyse sélectionnée, un signal appliqué à une électrode d'analyse non sélectionnée, un signal d'information appliqué à une électrode de données sélectionnée, et un signal appliqué à une électrode de données non sélectionnée; les figures 9BA, 9BB, 9BC et 9BD représentent respectivement les formes d'ondes appliquées au cristal liquide au niveau d'un élément d'image A, d'un élément d'image B, d'un élément d'image C et d'un élément d'image D; les figures 10AA, 10AB, 10AC et 0lAD représentent respectivement les signaux appliqués dans une autre forme de réalisation à une électrode d'analyse sélectionnée, à une électrode d'analyse non sélectionnée, à une électrode de données sélectionnée, et à une électrode de données non sélectionnée; les figures 10BA, 10BB, 10BC et 10BD représentent respectivement les formes d'ondes appliquées, dans l'autre forme de réalisation susmentionnée, au cristal liquide au niveau d'un élément d'image A, d'un élément d'image B, d'un élément d'image C, et d'un élément d'image D; et les figures 11A, 11B, llC et 11D représentent respectivement des exemples de formes d'ondes appliquées
aux électrodes de données.
Les matières de cristaux liquides qui conviennent le mieux à la présente invention sont celles qui forment des
cristaux liquides smectiques chiraux présentant un carac-
tère ferroélectrique. Plus particulièrement, les cristaux liquides présentant une phase smectique chirale C (SmC*), H (SmH*), I (SmI*), J (SmJ*), K (SmK*), G (SmG*) ou F (SmF*),
sont utilisables.
Des détails concernant les cristaux liquides fer-
roélectriques sont donnés, par exemple, dans "LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS" (lettres addressées à: "Le Journal de Physique") 36 (L-69) 1975, "Ferroelectric Liquid Crystals"; "Applied Physics Letters" 36 (11) 1980, "Submicro Second Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals"; "Applied Physics" 16 (141) 1981, "Liquid Crystals", etc. Les cristaux liquides décrits dans ces publications peuvent
être utilisés dans la présente invention.
Des exemples de composés de cristaux liquides
ferroélectriques comprennent le cinnamate de décyloxybenzy-
lidène-p'-amino-2-méthylbutyle (CDOBAMB), le cinnamate d'hexyloxybenzylidène-p'-amino-2-chloropropyle (CHOBACP), la 4-o-(2méthyl)butylrésorcylidène-4'-octylaniline (MBRA8),
etc. Une classe particulièrement préférée de cristaux li-
quides smectique chiraux à utiliser dans le dispositif à
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cristal liquide selon la présente invention est constituée
de ceux qui présentent une phase cholestérique à une tempé-
rature plus élevée que la température qui donne une phase smectique. Un exemple spécifique d'un tel cristal liquide smectique chiral est un composé de cristal liquide du type
ester biphénylique présentant des températures de transi-
tion de phase telles qu'indiquées dans un exemple décrit ci-après. Lorsqu'est constitué un dispositif utilisant ces matières, le dispositif peut être supporté par un bloc de cuivre, etc., dans lequel est incorporé un élément chauffant afin d'établir une condition de température dans laquelle
les composés de cristaux liquides prennent une phase désirée.
En se référant à la figure 1, on voit représenté schématiquement un exemple d'une cellule à cristal liquide
ferroélectrique permettant d'en expliquer le fonctionnement.
On expose un exemple dans lequel la phase désirée est une phase SmC*. Les références numériques 11 et lla désignent des plaques de base (plaques en verre) sur chacune desquelles est disposée une électrode transparente constituée de, par exemple, In203, SnO2, ITO (oxyde d'indium-étain), etc. Un
cristal liquide en phase SmC* dans lequel les couches molé-
culaires 12 de cristal liquide sont orientées perpendiculai-
rement aux surfaces des plaques en verre est enfermé hermé-
tiquement entre celles-ci. Une ligne en trait plein 13 représente des molécules de cristal liquide. Les molécules 13 de cristal liquide présentent constamment une structure hélicoidale dans la direction d'extension des plaques de base. L'angle formé entre l'axe central 15 et l'axe d'une molécule 13 de cristal liquide est appelé O. Chaque molécule 13 de cristal liquide a un moment dipolaire (Pl) 14 orienté dans une direction perpendiculaire à son axe. Lorsqu'une tension dépassant un certain niveau de seuil est appliquée entre les électrodes disposées sur les plaques de base 11
et lla, la structure hélicoidale de la molécule 13 de cris-
tal liquide est desserrée ou déroulée jusqu'à ce que ill la direction d'alignement des molécules 13 respectives de cristal liquide soit changée de telle façon que les moments dipolaires (Pl) 14 soient tous orientés dans la direction du champ électrique. Les molécules 13 du cristal liquide sont de forme allongée et présentent une anisotropie de réfraction entre leur axe long et leur axe court. Il est
par conséquent facilement compréhensible que si, par exem-
ple, des polariseurs agencés en une relation de nicols croisés, c'est-àdire dont les directions de polarisation se croisent mutuellement, sont disposés sur les surfaces supérieure et inférieure des plaques en verre, la cellule à cristal liquide ainsi agencée agit comme un dispositif
de modulation optique à cristal liquide, dont les proprié-
tés optiques varient selon la polarité de la tension
appliquée.
La couche de cristal liquide se trouvant dans le dispositif à cristal liquide de la présente invention peut être réalisée sous une épaisseur suffisamment mince (par exemple inférieure à 10 pm). A mesure que l'épaisseur de la couche de cristal liquide est réduite, la structure hélicoidale des molécules du cristal liquide est desserrée même en l'absence d'un champ électrique, en sorte que le moment dipolaire prend soit l'un soit l'autre des deux états, c'est-à-dire soit P dans un sens montant 24, soit
Pa dans un sens descendant 24a, comme le montre la figure 2.
La moitié de l'angle que font l'axe moléculaire 23 et l'axe
moléculaire 23a est dénommée angle d'inclinaison e, celui-
ci étant le même que l'angle apical du noyau de la structure hélicoidale. Si l'un des champs électriques E ou
Ea, qui dépassent un certain niveau de seuil et qui diffè-
rent l'un de l'autre en polarité comme le montre la figure 2,
est appliqué à une cellule ayant les caractéristiques sus-
mentionnées, le moment dipolaire s'oriente soit dans le sens montant 24, soit dans le sens descendant 24a selon le vecteur du champ électrique E ou Ea. En correspondance avec cela, les molécules du cristal liquide s'orientent
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soit dans un premier état stable 23, soit dans un second
état stable 23a.
Lorsque le cristal liquide ferroélectrique sus-
mentionné est utilisé en tant qu'élément de modulation optique, il est possible d'obtenir deux avantages qui ont été brièvement indiqués cidessus. Le premier réside en ce que la vitesse de réponse est très grande. Le second réside en ce que l'orientation du cristal liquide présente un caractère bistable. Le second avantage va être développé
plus avant, par exemple en référence à la figure 2. Lors-
qu'un champ électrique E est appliqué aux molécules du cristal liquide, celles-ci s'orientent dans le premier état stable 23. Cet état reste stable même si le champ électrique est supprimé. Par ailleurs, lorsque le champ électrique Ea, dont le sens est opposé à celui de champ électrique E, leur est appliqué, les molécules du cristal liquide s'orientent dans le second état stable 23a, en sorte que les directions des molécules sont changées. Cet état reste également stable même si le champ électrique est supprimé. De plus, aussi longtemps que l'intensité du champ électrique E appliqué ne dépasse pas une certaine valeur de seuil, les molécules du cristal liquide restent placées dans les états d'orientation respectifs. Afin d'obtenir efficacement cette vitesse de réponse élevée et ce caractère bistable, il est préférable que la cellule
soit d'une épaisseur aussi mince que possible.
Le problème le plus sérieux que l'on rencontre
dans la fabrication d'un dispositif utilisant un tel cris-
tal liquide ferroélectrique s'est avéré être, ainsi qu'on l'a brièvement indiqué ci-dessus, qu'il est difficile de former une cellule comportant un monodomaine hautement
uniforme dans lequel les couches de cristal liquide pré-
sentant une phase SmC* ou SmH* sont alignées perpendicu-
lairement aux faces des plaques de base et les molécules de cristal liquide sont alignées presque parallèlement aux
faces des plaques de base.
On a connu jusqu'à présent un procédé consistant
à appliquer un traitement d'orientation monoaxiale aux sur-
faces des plaques de base, lorsqu'est fabriquéeune cellule
à cristal liquide de grande surface. Le traitement d'orien-
tation monoaxiale est effectué par frottement des surfaces des plaques de base avec du velours, du tissu ou du papier dans une seule direction, ou par dépôt oblique ou incliné en phase vapeur de SiO ou SiO2 sur les surfaces des plaques
de base. Cependant, on a estimé qu'un tel traitement d'orien-
tation monoaxiale, par exemple par frottement ou par dépôt oblique en phase vapeur, était inapproprié pour un cristal liquide ferroélectrique étant donné que ce traitement en soi fait obstacle au caractère bistable du cristal liquide, sur la base duquel est effectuée la commande qui
met à profit une caractéristique de mémoire.
D'après une étude plus poussée de la Demanderesse,
il s'est avéré possible d'obtenir un système bistable particu-
lier tel que décrit ci-après en appliquant aux surfaces des
plaques de base un traitement d'orientation monoaxiale appro-
prié et en disposant un polariseur dans la direction d'un axe particulier, afin d'effectuer la commande en mettant
efficacement à profit la caractéristique de mémoire.
Les figures 3A et 3B illustrent une forme de réa-
lisation du dispositif à cristal liquide conforme à la pré-
sente invention. La figure 3A est une vue en plan de cette forme de réalisation et la figure 3B est une vue d'une coupe
faite suivant la ligne A-A de la figure 3A.
Sur la figure 3A est représentée une structure formant cellule qui comprend deux plaques de base 101
et 101a qui sont des plaques en verre ou en matière plas-
tique et qui sont maintenues à un écartement prédéterminé au moyen de cales d'écartement 104 et scellées au moyen
d'un adhésif 106, de façon à constituer une structure for-
mant cellule. Sur la plaque de pase 101 est de plus dis-
posé un groupe d'électrodes (par exemple un groupe d'élec-
trodes destinées à appliquer des tensions d'analyse dans une structure d'électrodes en matrice) comprenant plusieurs électrodes transparentes 102 en une configuration prédéter-
minée, par exemple une configuration en bandes. Sur la pla-
que de base 10la est disposé un autre groupe d'électrodes (par exemple un groupe d'électrodes destiné à appliquer des
tensions de données dans une structure d'électrodes en ma-
trice) comprenant plusieurs électrodes transparentes 102a
qui croisent les électrodes transparentes 102.
Sur la plaque de base 0lla munie de ces électro-
des transparentes, il est de plus possible de disposer un film de commande d'orientation 105 constitué d'une matière inorganique isolante telle que le monooxyde de silicium, le dioxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de zirconium, le fluorure de magnésium, l'oxyde de cérium, le fluorure de cérium, le nitrure de silicium, le carbure
de silicium et le nitrure de bore, ou d'une matière orga-
nique isolante telle qu'un alcool polyvinylique, un poly-
imide, un polyamide-imide, un polyester-imide, un polypara-
xylylène, un polyester, un polycarbonate, un polyvinyl-
acétal, du chlorure de polyvinyle, un polyamide, un poly-
styrène, une résine cellulosique, une résine de mélamine,
une résine d'urée ou une résine acrylique.
Le film 105 de commande d'orientation peut être
formé en formant tout d'abord un film en une matière iso-
lange inorganique ou en une matière isolante organique telle que décrite ci-dessus, puis en frottant sa surface dans une seule direction avec du velours, du tissu, du papier, etc.
Dans un autre mode de réalisation préféré con-
* forme à la présente invention, le film 105 de commande d'orientation peut être formé sur la plaque de base 1Ola sous forme d'un film en une matière isolante inorganique telle que SiO ou SiO2, par un dépôt oblique ou incliné en
phase vapeur.
Dans l'appareil que montre la figure 8, une clo-
che 801 est placée sur une plaque de support isolante 803 munie d'un orifice d'aspiration 805, et le vide est fait
dans la cloche 801 au moyen d'une pompe à vide (non repré-
sentée) reliée à l'orifice d'aspiration 805. Un creuset 807 en tungstène ou en molybdène est placé à l'intérieur et en bas de la cloche 801. Dans le creuset 807 sont placés
plusieurs grammes d'un cristal tel que SiO, SiO2 ou MgF2.
Le creuset 807 est muni de deux bras retombants 807a et 807b qui sont respectivement connectés à des conducteurs
809 et 810. Une source d'alimentation 806 et un interrup-
teur 804 sont connectés en série aux conducteurs 809 et 810 à l'extérieur de la cloche 801. Une plaque de base 802
est disposée à l'intérieur de la cloche 801 et à la verti-
cale au-dessus du creuset 807, de telle manière qu'elle fasse
un angle K par rapport à l'axe vertical de la cloche 801.
Tout d'abord, on fait le vide dans la cloche 801
jusqu'à une pression d'environ 133x 10-5 Pa alors que l'in-
terrupteur 804 est ouvert. On ferme ensuite l'interrupteur 804 pour fournir de l'énergie tout en réglant la sortie de la source d'alimentation 806 jusqu'à ce que le creuset 807
soit chauffé à un état incandescent à une température appro-
priée pour évaporer le cristal 808. Un courant d'environ A est nécessaire pour obtenir une plage de températures appropriée (700 -1000 C). Le cristal 808 se dégage ensuite par évaporation en formant un courant moléculaire montant désigné par S sur la figure. Le courant S arrive sur la plaque de base 802 en faisant par rapport à celle-ci un
angle égal à K, de façon à revêtir la plaque de base 802.
L'angle K est l'angle d'incidence susmentionné et la direc-
tion du courant S est ia "direction du dépôt oblique ou incliné en phase vapeur". L'épaisseur du film est déterminée sur la base d'un étalonnage donnant l'épaisseur en fonction
de la durée opératoire, qui est effectué avant l'introduc-
tion de la plaque de base 802 dans la cloche 801. Après
qu'il s'est formé une épaisseur de film appropriée, on ré-
duit l'énergie d'alimentation en provenance de la source 806, on ouvre l'interrupteur 804, et on fait refroidir la cloche 801 et son contenu. Ensuite, on fait remonter la pression dans la cloche jusqu'à la pression atmosphérique
et retire la plaque de base 802 de la cloche 801.
Dans un autre mode de réalisation encore, le film 105 de commande d'orientation peut être formé en formant
tout d'abord un film uniforme en la matière isolante orga-
nique ou inorganique susmentionnée sur, c'est-à-dire en contact avec ou au-dessus de, la plaque de base 101a, puis en soumettant la surface de ce film à une attaque oblique ou inclinée de façon à conférer à la surface une activité
de commande d'orientation.
Il est préférable de faire également en sorte que le film 105 de commande d'orientation agisse comme un
film isolant. A cet effet, le film de commande d'orienta-
tion peut avoir de préférence une épaisseur située dans la plage de 10 nm à 1 pm, notamment de 50 nm à 500 nm. Le film isolant a aussi pour fonction d'empêcher l'apparition d'un courant électrique qui est en général provoqué par des quantités mineures d'impuretés renfermées dans la couche 103 de cristal liquide, moyennant quoi la détérioration des composés de cristal liquide est évitée même au cours
d'opérations répétitives.
Il est possible, dans le dispositif à cristal
liquide conforme à la présente invention, de former égale-
ment sur l'autre plaque de base 101 un film de commande
d'orientation similaire au film 105 de commande d'orien-
tation. Une activité de commande d'orientation analogue peut aussi être conférée aux parois latérales des cales d'écartement 104 de la structure représentée à la figure 3,
par exemple par frottement.
Dans la structure de cellule représentée sur la figure 3A, la couche 103 de cristal liquide peut être formée
en une phase smectique chirale telle qu'une phase SmC*.
La couche 103 de cristal liquide est suffisamment mince et les molécules de cristal liquide qui s'y trouvent ne
prennent pas une structure hélicoïdale.
La figure 4 montre une autre forme de réalisation
du dispositif à cristal liquide selon la présente invention.
Dans le dispositif à cristal liquide représenté sur la fi-
gure 4, plusieurs éléments d'écartement 201 sont disposés entre deux plaques de base 101 et 101a. Les éléments d'écar- tement 201 peuvent être fournis en formant une pellicule en un composé inorganique tel que SiO, SiO2, A1 203 et TiO2,
ou en une résine telle qu'un alcool polyvinylique, un poly-
imide, un polyamide-imide, un polyester-imide, un polypara-
xylylène, un polyester, un polycarbonate, un polyvinyl-
acétal, du chlorure de polyvinyle, de l'acétate de poly-
vinyle, un polyamide, un polystyrène, une résine cellulo-
sique, une résine de mélamine, une résine d'urée, une résine acrylique ou une résine photosensible, et en gravant la pellicule de facon à ce qu'il reste des éléments d'écartement
201 aux endroits appropriés.
Cette structure 100 formant cellule qui comporte les plaques de base 101 et 101a est, comme le montre la figure 3 ou la figure 4, prise en sandwich par une paire de polariseurs 107 et 108 afin de constituer un dispositif de modulation optique qui produit une modulation optique quand une tension est appliquée entre des électrodes 102
et 102a.
On décrit maintenant le procédé de fabrication du dispositif à cristal liquide conforme à la présente invention, en se référant aux figures 3A, 3B et 5, et en
choisissant, à titre d'exemple de matière de cristal li-
quide,un cristal liquide du type ester biphénylique. Ce cristal liquide du type ester biphénylique présente la
transition de phase suivante.
Phase isotrope 72-C Phase cholestérique - SmA (Phase smectique A) - SmC* 20oC- Phase cristalline
Lorsque la couche de cristal liquide est suffisaimment épais-
se (environ 100 Pm), la phase SmC* prend une structure hélicoidale et le
pas est d'environ 4 im.
Tout d'abord, on place une cellule 100 contenant le cristal liquide sustentionné du type ester biphénylique dans une boiîte chauffante (non représentée) telle que la cellule 100 puisse y être unifonirment chauf
fée en totalité. Ensuite, on fait chauffer la cellule 100 jusqu'à une tem-
pérature (environ 75 C) à laquelle le cristal liquide de la cellule prend une phase isotrope. On fait décroitre la température de la boite chauffante en sorte que le cristal liquide de la cellule 100 est soumis à une étape dE
décroissance de température. Au cours de l'étape de décroissance de tempé-
rature, le cristal liquide en phase isotrope se transforme à environ 72 C
jusquen une phase cholestérique ayant une texture Grandjean et, par pour-
suite du refroidissement, se transforme de la phase cholestérique jusqu'en une phase SmA qui est une phase à anisotropie monoaxiale,
à environ 60 C. A ce stade, les axes des molécules du cris-
tal liquide en la phase SmA sont alignés dans la direction
du frottement.
Le cristal liquide en la phase SmA se transforme ensuite, par poursuite du refroidissement, jusqu'en une phase SmC*, en sorte qu'est formé un monodomaine de phase SmC* à structure non spirale si l'épaisseur de la cellule
est, par exemple, de l'ordre de 3 pm ou moins.
La figure 5 est une vue schématique en plan repré-
sentant les états d'orientation des molécules du cristal
liquide, vus du dessus de la face 505 de la plaque de base.
Sur la figure, la flèche à double sens 500 indi-
que la direction d'un traitement d'orientation monoaxial, c'est-à-dire, dans ce mode de réalisation, la direction
du frottement. En phase SmA, les molécules du cristal li-
quide sont orientées ou alignées dans une direction moyenne 501 des axes moléculaires quicoincide avec la direction 500 du frottement. En phase SmC*, la direction moyenne des axes moléculaires des molécules du cristal liquide est inclinée jusqu'à une direction 502, de sorte que la direction de frottement 500 et la direction moyenne des axes moléculaires 502 font un angle 0 qui se traduit par un premier état stable d'orientation. Lorsqu'à ce stade une tension est appliquée entre les deux plaques de base, la direction moyenne des axes moléculaires des molécules du cristal
liquide en phase SmC* se modifie jusqu'à un angle de satu-
ration e plus grand que l'angle 8 et qui correspond à l'ob-
tention d'un troisième état stable. La direction moyenne
des axes moléculaires à ce moment est désignée par la réfé-
rence numérique 503. Lorsque la tension revient ensuite à
zéro, les molécules du cristal liquide reviennent à la pre-
mière direction 502 des axes moléculaires. Par conséquent,
les molécules du cristal liquide présentent une caractéris-
tique de mémoire dans l'état correspondant à la première direction des axes moléculaires 502. Lorsqu'une tension de polarité opposée est appliquée dans l'état de la première direction des axes moléculaires 502, et que cette tension
est suffisamment élevée, la direction moyenne des axes molé-
culaires des molécules du cristal liquide se déplace jus-
qu'à une quatrième orientation stable de saturation qui donne une direction moyenne 503a des axes moléculaires. Puis, lorsque la tension revient à zéro, les molécules du cristal liquide reviennent et se stabilisent dans le second état
stable qui donne la direction moyenne 502a des axes molécu-
laires. De ce fait, si un polariseur est placé de sorte que sa direction de polarisation 504 soit la même que la direction des axes moléculaires 502 qui donne l'angle 0, il est possible d'améliorer le contraste optique entre l'état "clair" et l'état "sombre" dans un procédé de commande qui
agit en faisant passer l'orientation entre celles des pre-
mier et second états stables et qui met à profit les
caractéristiques de mémoire.
La figure 6 montre un exemple de la dépendance, par rapport à l'épaisseur de la couche de cristal liquide dans le cas de la phase SmC* du cristal liquide susmentionné du type ester
biphénylique, de l'angle 8 que font la direction du traite-
ment d'orientation monoaxiale et la direction moyenne des axes moléculaires, et du rapport de contraste optique entre les états correspondant aux axes moléculaires 502 et 502a mesuré dans la situation o l'axe d'un polariseur est disposé dans la direction définie par 0. A mesure que l'épaisseur de la couche de cristal liquide diminue, la valeur de l'angle 8
diminue suivant la courbe 61, et le contraste augmente sui-
vant la courbe 62. La mesure a été effectuée à une tempéra-
ture plus basse de 20 C que la température de la transition de phase SmA -. SmC*. L'angle e présenté par la direction
moyenne des axes moléculaires sous un champ électrique suffi-
sant (par exemple 20-30V) était de 25 lorsque l'épais-
seur de la couche de cristal liquide était de 1,2 pm, de 28 lorsque l'épaisseur était de 2,6 pm, et de 30 lorsque la couche de cristal liquide était suffisamment épaisse
(environ 100 Hm).
La figure 7 donne des résultats de mesure qui montrent la dépendance de l'angle 8 que font la direction du traitement d'orientation monoaxiale et la direction moyenne des axes moléculaires et du rapport de contraste entre les états correspondant aux axes moléculaires 502 et 502a, pour la phase SmC* d'un cristal liquide de type azométhine. Ce cristal liquide présente la transition de phase suivante: Cristal 76C SmC* SmA 118 Ct Phase isotrope Le pas d'hélice était d'environ 2 pm. Dans le cas de ce cristal liquide, à mesure que l'épaisseur de la couche de cristal liquide diminue, l'angle 8 augmente suivant la courbe 71, et le contraste optique augmente suivant la courbe 72. La mesure a été effectuée à une température plus basse de 150C que la température de transition de
phase SmA --> SmC*.
L'angle e présenté par la direction moyenne des
axes moléculaires sous un champ électrique suffisant (20-
30 V) était de 14 lorsque l'épaisseur de la couche de cris-
tal liquide était de 1 pm, de 15 lorsque l'épaisseur était de 2 pm, et de 18 lorsque la couche était suffisamment épaisse (environ 100 pm). Les points représentés par le symbole X correspondent aux résultats fournis par K. Kondo et coll., J.J.AP. 22 (1983) L294 et qui ont été obtenus dans le cas o aucun traitement d'orientation n'a été
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appliqué aux plaques de base, ces résultats ayant donné des valeurs d'angle e plus grandes, comparativement aux résultats de la Demanderesse qui ont été obtenus avec des
plaques de base ayant subi un traitement d'orientation.
Ainsi, il est clair que le traitement d'orientation exerce une influence remarquable sur l'état d'orientation des
molécules du cristal liquide.
Ainsi qu'il est évident d'après une caractéris-
tique de la présente invention selon laquelle un état sta-
ble particulier d'angle 0 est conféré aux molécules de
cristal liquide par un traitement d'orientation d'une sur-
face de plaque de base, la valeur de l'angle 0 varie selon le degré du traitement d'orientation appliqué aux surfaces des plaques de base. Plus précisément, si le traitement applique une force de contrainte importante aux molécules
de cristal liquide, l'angle 0 devient petit. Si le traite-
ment applique une faible force de contrainte, l'angle 0
devient grand. Si la force de contrainte est trop impor-
tante, l'angle e devient extrêmement petit, de sorte que la commande faisant usage de la caractéristique mémoire
de la phase SmC* devient pratiquement impossible. Par con-
séquent, les conditions du traitement d'orientation doivent de préférence donner un angle 0 satisfaisant à la relation
1/10.O < e.
Le dispositif à cristal liquide conforme à la
présente invention est commandé de la manière suivante.
En se référant à la figure 9AA, on voit représenté schéma-
tiquement un exemple d'une cellule 91 comportant un agen-
cement d'électrodes en matrice et dans laquelle un composé de cristal liquide ferroélectrique est interposé entre deux groupes d'électrodes espacés l'un de l'autre en se faisant face. Les références numériques 92 et 93 désignent respectivement un groupe d'électrodes d'analyse auxquelles
sont appliqués des signaux d'analyse et un groupe d'élec-
trodes de données auxquelles sont appliqués des signaux d'information. En se référant aux figures 9AB et 9AC, on voit respectivement représentés des signaux électriques appliqués à une électrode d'analyse sélectionnée 92(s) et des signaux électriques appliqués aux autres électrodes
d'analyse (électrodes d'analyse non sélectionnées) 92(n).
D'autre part, les figures 9AD et 9AE représentent respec- tivement des signaux électriques appliqués aux électrodes de données sélectionnées 93(s) et des signaux électriques
qui n'appliquent pas d'information aux électrodes de don-
nées non sélectionnées 93(n). Sur les figures 9AB à 9AE, les abscisses et les ordonnées représentent respectivement le temps et la tension. Par exemple, lors de l'affichage d'une image animée, les électrodes d'analyse du groupe 92 sont séquentiellement et périodiquement sélectionnées. En
désignant par Vthl une tension de seuil qui permet de met-
tre le cristal liquide à caractère bistable en un premier état stable, et par -Vth2 une tension de seuil qui permet de le mettre en un second état stable, un signal électrique appliqué à l'électrode d'analyse sélectionnée 92(s) est une tension alternative de niveau 2V pendant une phase (durée) t1 et de niveau -V pendant une phase (durée) t2, comme le montre la figure 9AB. Les autres électrodes d'analyse 92(n) sont mises au potentiel de la masse et une tension nulle y est appliquée, comme le montre la figure 9AC. D'autre
part, un signal électrique appliqué aux électrodes de don-
nées sélectionnées 93(s) est au niveau 0 à la phase t1 et au niveau V à la phase t2, comme le montre la figure 9AD, tandis qu'un signal électrique appliqué aux électrodes de données non sélectionnées 93(n) est au niveau 0, comme le montre la figure 9AE. Dans le cas présent, la tension V est fixée à une valeur désirée qui satisfait aux relations V < Vthl < 2V et -V > -Vth2 > -2V. Les figures 9BA à 9BD montrent les formes d'ondes de tension appliquées à chaque
élément d'image sous l'effet de ces signaux électriques.
Les formes d'ondes que montrent les figures 9BA, 9BB, 9BC et 9BD correspondent respectivement aux éléments d'image A, B, C et D représentés sur la figure 9AA. Ainsi, comme on le voit d'après les figures 9BA et 9BB, une tension
égale à -2V, dépassant le niveau de seuil -Vth2, est appli-
quée pendant la phase t1 à tous les éléments d'image situés
sur la ligne d'analyse sélectionnée, de sorte que ces élé-
ments d'image sont uniformément amenés à l'un des états
optiquement stables (le second état stable). Parmi ces élé-
ments d'image, une tension égale à 2V, dépassant le niveau de seuil Vthlest appliquée pendant la phase t2 à ceux, A, auxquels est fourni un signal d'information, de sorte que
ces éléments d'image sont amenés jusqu'en l'autre état opti-
quement stable (le premier état stable). En conséquence, selon qu'une électrode de données est ou non sélectionnée sur une ligne d'analyse sélectionnée, l'orientation des molécules du cristal liquide n'est pas la même. Par ailleurs, une tension égale à V, ne dépassant pas le niveau de seuil Vthl, est appliquée pendant la seconde phase t2 aux éléments d'image B situés sur la même ligne d'analyse et auxquels n'est pas fourni de signal d'information, de sorte que les éléments d'image B restent dans l'état optiquement stable mentionné
ci-dessus.
Par ailleurs, comme indiqué par les éléments
d'image C et D situés sur les lignes d'analyse non sélec-
tionnées, la tension appliquée à tous les éléments d'image C et D est égale à +V ou à 0, chacune restant en deçà du niveau de seuil. Par suite, les molécules de cristal liquide de chacun des éléments d'image C et D restent placées dans les orientations correspondant aux états déterminés par les
signaux reçus lors de leur dernière analyse, sans change-
ment d'orientation. Autrement dit, quand une certaine élec-
trode d'analyse est sélectionnée, tous les éléments d'image situés sur la ligne d'analyse sélectionnée sont à la fois
amenés à l'un des états optiquement stables pendant la pre-
mière phase tl, et quelques-uns d'entre eux sont amenés à l'autre état optiquement stable pendant la seconde phase t2, en sorte qu'est inscrite une ligne de données. L'état de chaque élément d'image ainsi déterminé peut être maintenu jusqu'à ce qu'un bloc (ou champ) d'information soit achevé
et que la ligne soit ultérieurement sélectionnée. Par con-
séquent, même si le nombre de lignes d'analyse est augmenté, le taux d'utilisation ne change sensiblement pas, ce qui rend impossible l'affaiblissement du contraste, l'appari- tion d'intermodulation, etc. Dans cet exemple, l'amplitude de la tension V et la durée de la phase T = (t1 +t2) (impulsion d'écriture) se situent d'ordinaire respectivement dans les plages de
3 à 70 volts et de 0,1 ps à 2ms, bien que ces plages puis-
sent varier selon la matière de cristal liquide ou l'épais-
seur de la cellule.
Il est évident que, pour mettre efficacement en oeuvre le procédé de commande de la présente invention, il
n'est pas nécessaire que les signaux électriques à appli-
quer aux électrodes d'analyse ou aux électrodes de données soient des signaux rectangulaires simples. Par exemple, on peut également se servir de formes d'ondes sinusoidales ou
de formes d'ondes triangulaires.
Les figures 10AA à 10BD illustrent un autre mode
de commande. Ce mode de commande diffère de. celui que mon-
trent les figures 9AB à 9BD en ce que la tension 2V appli-
quée à l'électrode d'analyse sélectionnée 92(s) à la phase
t1 dans le mode de commande des figures 9AB à 9BD est ré-
duite de moitié, c'est-à-dire au niveau V, et, conjointe-
ment à cela, une tension de niveau -V est appliquée à toutes les électrodes de données à la phase t1. Ce mode de commande procure un avantage en ce que la tension maximale appliquée
aux électrodes respectives est réduite de moitié comparati-
vement à celle appliquée dans le mode de commande des figu-
res 9AB à 9BD.
Plus précisément, la figure 10AA montre une forme
d'onde de tension appliquée à une électrode d'analyse sélec-
tionnée 92(s) tandis que, comme le montre la figure 10AB, les électrodes d'analyse non sélectionnées 92(n) sont mises
à la masse et un signal électrique de 0 volt y est applique.
La figure 10AC montre une forme d'onde de tension appliquée aux électrodes de données sélectionnées 93(s) et la figure
O10AD montre une forme d'onde de tension appliquée aux élec-
trodes de données non sélectionnées. Les figures 0lBA à lOBD montrent respectivement les formes d'ondes de tension appli-
quées aux éléments A, B, C et D représentés sur la figure 9AA.
Dans la description précédente de la présente in-
vention, on a admis que les molécules de cristal liquide
constituant un élément d'image étaient uniformes et s'orien-
taient dans l'un ou l'autre état stable-dans toute la zone constituant l'élément d'image. Le comportement d'orientation
d'un cristal liquide ferroélectrique est cependant très sub-
tilement affecté par l'interaction avec les surfaces des
plaques de base. En conséquence, lorsque la différence en-
tre la tension appliquée et une tension de seuil Vthl ou
-Vth2 est petite, il peut se produire dans la zone d'un élé-
ment d'image un état o des molécules de cristal liquide ayant des états stables opposés sont présentes en mélange, et ce en raison d'un léger degré de différence locale sur les surfaces des plaques de base. En mettant ce phénomène à profit, il est possible d'appliquer, au cours
de la seconde phase du signal d'information,un signal per-
mettant d'obtenir une gradation. Par exemple, dans le pro-
cédé de commande exposé en référence aux figures 9AB à 9BD,
il est possible d'obtenir une image à demi-teinte en appli-
quant aux électrodes de données pendant la phase t2 des signaux d'information impulsionnels comportant des impulsions en nombres différents, ainsi qu'il est représenté sur les figures 11A à 11D, cependant que sont appliqués des signaux d'analyse identiques à ceux du mode de commande des figures
9AB à 9BD.
La présente invention va être expliquée plus avant en référence à un exemple pratique et à des exemples comparatifs.
Exemple 1
On forme sur une plaque de base carrée en verre des films d'électrodes en ITO (oxyde d'indium-étain) sous forme de bandes ayant 62,5 pm de largeur et à un pas de 100 pm. Dans un appareil de dépôt oblique en phase vapeur tel que représenté à la figure 8, on dispose la plaque de base dont la face munie du film de ITO est dirigée vers le bas, et on place un cristal de SiO2 dans un creuset de molybdène. On fait ensuite le vide dans l'appareil de dépôt en phase vapeur jusqu'à un vide de l'ordre de 133x 105 Pa et effectue le dépôt oblique en phase vapeur de SiO2 de la manière prescrite de façon à obtenir une plaque d'électrodes munie d'un film de dépôt oblique en phase vapeur ayant une
épaisseur de 80 nm (plaque d'électrodes A).
Par ailleurs, sur une plaque de verre similaire munie de films d'électrodes en bandes en ITO, on applique
une solution de formation de polyimide ("PIQ": polyimide-
isoindolquinazoline-dione, produit par Hitachi Kasei Kogyo K.K.; teneur en matières non volatiles: 14,5 % en poids) au moyen d'une tournette, et la fait ensuite chauffer à C pendant 30 minutes pour former un film de 80 nm
d'épaisseur (plaque d'électrodes B).
On applique ensuite un adhésif thermo-durcissable de type époxy à la périphérie de la plaque d'électrodes A, par un procédé d'impression sérigraphique, à l'exception d'une partie formant un orifice d'injection. On superpose la plaque d'électrodes A et la plaque d'électrodes B de telle façon que leurs réseaux de bandes se croisent à angle
droit et les fixe l'une à l'autre avec une cale d'écarte-
ment en polyimide en laissant entre elles un intervalle de 2 Fm.
On injecte par l'orifice d'injection de la cel-
lule ainsi constituée le cristal liquide susmentionné de type ester biphénylique en phase isotrope dans la cellule, et on obture l'orifice d'injection. On fait progressivement refroidir la cellule à cristal liquide ainsi formée et l'intercale entre deux polariseurs agencés selon une relation de nicols croisés alors qu'elle est maintenue à une température constante d'environ 30 C. On observe la ceilule à cristal liquide au microscope, en sorte que l'on constate qu'il s'est formé une phase SmC* de structure non hélicoidale présentant un angle 0 d'environ10 . D'autre part, l'angle 0 est d'environ 23 . Puis, on dispose les deux polariseurs de telle façon que l'axe de l'un d'eux coincide avec la direction définie par l'angle 8 à partir de la direction du traitement d'orientation monoaxial par
dépôt oblique en phase vapeur, tout en maintenant la rela-
tion de nicols croisés, et l'on obtient ainsi un dispositif.
à cristal liquide. Lorsqu'on effectue la commande du dispo-
sitif à cristal liquide de la manière exposée ci-dessus en référence aux figures 9AB à 9BD, la valeur de V étant de
volts, on constate qu'il est possible d'obtenir de bon-
nes caractéristiques de commande à effet mémoire. On atteint
un contraste optique de 15:1.
Exemple Comparatif 1 On intercale la cellule à cristal liquide de
l'Exemple 1 entre deux polariseurs agencés selon une rela-
tion de nicols croisés, de telle façon que l'axe de l'un des polariseurs coïncide avec la direction du traitement
d'orientation monoaxiale On effectue la commande du dispo-
sitif optique résultant de la même manière qu'à l'Exemple 1,
et on obtient ainsi un contraste optique de 1:1.
Exemple Comparatif 2 On intercale la cellule à cristal liquide de
l'Exemple 1 entre deux polariseurs agencés selon une rela-
tion de nicols croisés, de telle façon que l'axe de l'un des polariseurs coincide avec la direction définie par
l'angle 0 à partir de la direction du traitement d'orien-
tation monoaxiale On effectue la commande du dispositif optique résultant de la même manière qu'à l'Exemple 1, et
on obtient ainsi un contraste optique de 3:1.
Claims (22)
1. Dispositif optique à cristal liquide compre-
nant deux plaques de base (101, 101a) munies clacune d'une électrode (102, 102a), un cristal liquide ferroélectrique (103) enfermé hermétiquement entre les deux dites plaques de base et au moins un polariseur (107, 108), caractérisé en ce que ledit cristal liquide ferroélectrique présente, au cours de sa transition de phase, une phase distincte à anisotropie monoaxiale ayant une certaine direction axiale;
ledit cristal liquide ferroélectrique présente, sous appli-
cation d'une tension de polarité donnée, une direction moyenne des axes moléculaires qui fait un angle 0 avec la direction axiale de ladite phase distincte à anisotropie monoaxiale; ledit cristal liquide ferroélectrique présente de plus, sous application d'une tension nulle entre les électrodes des deux plaques de base, une direction moyenne des axes moléculaires qui fait un angle 0 avec la direction axiale de ladite phase distincte à anisotropie monoaxiale, l'angle 8 étant plus petit que l'angle O; et l'un du ou desdits polariseurs est agencé de telle façon que son axe de polarisation est sensiblement parallèle à la direction
moyenne des axes moléculaires du cristal liquide ferroélec-
trique qui donne l'angle 8.
2. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce qu'un traitement d'orientation monoaxialea été appliqué à au moins l'une des deux dites plaques de base dans une direction sensiblement parallèle à la direction
axiale de ladite phase distincte à anisotropie monoaxiale.
3. Dispositif selon la revendication 2, caracté-
risé en ce que ledit traitement d'orientation monoaxiale
est un traitement par frottement.
4. Dispositif selon la revendication 2, caracté-
risé en ce que ledit traitement monoaxial est un traitement
par dépôt oblique en phase vapeur.
5. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que ladite phase distincte à anisotropie mono-
axiale est une phase smectique A.
6. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en c% que lesdits angles @ et e satisfont à la rela-
tion l/l10. < 0.
7. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que ledit cristal liquide ferroélectrique est
en une phase smectique.
8. Dispositif selon la revendication 7, caracté-
risé en ce que ladite phase smectique est une phase smec-
tique chirale.
9. Dispositif selon la revendication 8, caracté-
risé en ce que ladite phase smectique chirale est une phase smectique chirale C, une phase smectique chirale G, une phase smectique chirale F, une phase smectique chirale J,
une phase smectique chirale K ou une phase smectique chi-
rale H.
10. Dispositif selon la revendication 9, caracté-
risé en ce que ladite phase smectique chirale présente une
structure non hélicoidale.
11. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que ledit cristal liquide ferroélectrique est constitué sous forme d'une couche dont l'épaisseur est plus mince que le pas de la structure hélicoidale du cristal
liquide ferroélectrique.
12. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que ledit cristal liquide ferroélectrique pré-
sente une phase cholestérique à une température supérieure
à celle qui donne ladite phase distincte à anisotropie mono-
axiale.
13. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que le ou lesdits polariseurs se présentent sous forme d'une paire de polariseurs qui prend en sandwich
les deux plaques de base et dont les directions de polari-
sation sont agencées selon une relation de nicols croisés.
14. Dispositif optique à cristal liquide compre-
nant un ensemble d'éléments d'image agencés en un groupe de rangées permettant une commande par partage du temps
du type dans lequel un signal d'écriture est appliqué ran-
gée par rangée aux éléments d'image agencés en un groupe de rangées et les états conférés aux éléments d'image de la rangée à laquelle le signal d'écriture a été appliqué sont retenus jusqu'à ce qu'un signal d'écriture ultérieur
soit appliqué à la rangée, chacun des éléments d'image du-
dit ensemble étant défini par une paire d'électrodes oppo-
sées, un cristal liquide ferroélectrique à réponse bistable en fonction d'un champ électrique qui lui est appliqué, et
au moins un polariseur disposé, par rapport au cristal li-
quide ferroélectrique, sur une face opposée à l'une au moins des électrodes opposées, caractérisé en ce que ledit cristal liquide ferroélectrique présente, au cours de sa transition de phase, une phase distincte à anisotropie monoaxiale ayant
une certaine direction axiale; ledit cristal liquide ferro-
électrique présente, sous application d'un signal d'écriture ayant une polarité donnée de tension, une direction moyenne des axes moléculaires qui fait un angle 0 avec la direction axiale de ladite phase distincte à anisotropie monoaxiale; ledit cristal liquide ferroélectrique présente de plus, en l'état mémoire apparaissant après l'application du signal d'écriture, une direction moyenne des axes moléculaires qui fait un angle 8 avec la direction axiale de ladite phase distincte à anisotropie monoaxiale, l'angle a étant
plus petit que l'angle 0; et l'un du ou desdits polari-
seurs est agencé de telle façon que son axe de polarisation est sensiblement parallèle à la direction moyenne des axes moléculaires du cristal liquide ferroélectrique qui donne
l'angle 8.
15. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce que lesdits angles 0 et e satisfont à la rela-
tion 1/10.0 < e.
16. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce que ledit signal d'écriture appliqué à une rangée d'éléments d'image est un signal impulsionnel dont la largeur d'impulsion se situe dans la plage de 0,1 Fs à 2 ms.
17. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce que ledit signal d'écriture appliqué à une rangée d'éléments d'image a une tension située dans la
plage de 3 à 70 volts.
18. Dispositif selon la revendication 16, carac- térisé en ce que ledit signal impulsionnel a une forme
d'onde rectangulaire, sinusoidale ou triangulaire.
19. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce que la période de temps séparant l'application dudit signal d'écriture et celle dudit signal d'écriture ultérieur est égale à la période d'un bloc ou d'un champ d'informations.
20. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce qu'il comprend plusieurs paires desdites élec-
trodes opposées qui forment une structure d'électrodes en matrice comprenant un groupe d'électrodes d'analyse et un groupe d'électrodes de données qui croisent les électrodes d'analyse, chaque croisement des électrodes d'analyse et
des électrodes de données définissant un élément d'image.
21. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce que le ou lesdits polariseurs se présentent sous forme d'une paire de polariseurs qui prend en sandwich
les électrodes opposées et dont les directions de polarisa-
tion sont agencées selon une relation de nicols croisés.
22. Dispositif selon la revendication 14, carac-
térisé en ce que ladite phase distincte à anisotropie mono-
axiale est une phase smectique A.
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