FR2578994A1

FR2578994A1 - Dispositif d'affichage a cristal liquide ferroelectrique

Info

Publication number: FR2578994A1
Application number: FR8503682A
Authority: FR
Inventors: Jean-Frederic Clerc; Christine Ebel
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1986-09-19
Also published as: FR2578994B1

Abstract

DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAL LIQUIDE FERROELECTRIQUE. CE DISPOSITIF COMPREND UNE PREMIERE CELLULE D'AFFICHAGE 30A, INTERCALEE ENTRE UN PREMIER ET UN SECOND POLARISEUR CROISES 32, 34, RENFERMANT UN PREMIER CRISTAL LIQUIDE SMECTIQUE 42A FERROELECTRIQUE INTERCALE ENTRE UNE PREMIERE ELECTRODE 44A ET UNE PREMIERE CONTRE-ELECTRODE 46A DE FORME APPROPRIEE A L'AFFICHAGE; UNE SECONDE CELLULE D'AFFICHAGE 30B, DISPOSEE ENTRE LE SECOND POLARISEUR 34 ET LA PREMIERE CELLULE D'AFFICHAGE 30A, RENFERMANT UN SECOND CRISTAL LIQUIDE SMECTIQUE 42B FERROELECTRIQUE INTERCALE ENTRE UNE SECONDE ELECTODE 44B ET UNE SECONDE CONTRE-ELECTRODE 46B, ET DES MOYENS 50A, 50B POUR DELIVRER SUR LES ELECTRODES ET CONTRE-ELECTRODES DES SIGNAUX ELECTRIQUES ALTERNATIFS SERVANT A COMMANDER UNE PROPRIETE ELECTRO-OPTIQUE DES PREMIER ET SECOND CRISTAUX LIQUIDES.

Description

Dispositif d'affichage à cristal liquide ferroélectrique
La présente invention a pour objet un dispo
sitif d'affichage à cristal liquide ferroélectrique.

Elle trouve une application en optoélectronique, et
principalement dans l'affichage binaire d'images com
plexes ou analogiques ou dans l'affichage de caractères
alpha-numériques.

Bien que l'invention s'applique à tout type
de cristaux liquides chiraux smectiques inclinés (til-
tés), celle-ci se rapporte plus spécialement aux cris
taux liquides à phase smectique C chirale. Les proprié
tés ferroélectriques de ces cristaux liquides ont été
montrées dans un article de MEYER et ai. intitulé
"Ferroelectric liquid crystals" paru dans le journal de
physique, vol. 36, L69 de mars 1975.

Sur la figure 1, on a représenté la structure
hélicoidaie d'un cristal liquide à phase smectique C chiale.

Les cristaux liquides smectiques sont compo
sés de molécules 3 de forme allongée, rangées suivant
des couches parallèles 4. Pour les smectiques C chi
raux, c'est-à-dire à structure hélicoidale, l'axe lon
gitudinal des molécules 3 d'une même couche smectique 4
est incliné d'un angle e par rapport à la normale aux
dites couches 4, notée D.

Chaque couche smectique 4 possède une densité
de dipôle électrique p qui est perpendic-ulaire à la
direction n des molécules 3 et parallèLe auxdites cou
ches 4. Pour les couches de cristal liquide smectique C
chiral, la direction moléculaire n et le dipôle élec
trique p précessent autour de la normale aux couches D
d'une couche smectique à l'autre, comme schématisé sur
la figure 1.

Lorsque l'on applique un champ électrique E à
un tel cristal liquide, on obtient un fort couplage entre l'orientation moLécuLaire n et ce champ lectri- que E du fait de la présence du dipôle électrique p. Ce couplage est de type polaire car le dipôle électrique p s'oriente de préférence parallélement au champ électrique t. Le changement de polarité du champ électrique E permet donc de changer l'orientation du dipôle électrique p, et donc l'orientation moléculaire n.

Dans La demande de brevet européen ne 0 032 362 du 10 janvier 1980, il est décrit un dispositif d'affichage dont le matériau d'affichage électro-optique est un cristal liquide smectique C chiral.

Ce dispositif d'affichage, représenté schématiquement en coupe longitudinale sur la figure 2, comporte un premier poLariseur linéaire 6 et un second polariseur linéaire 8 croisés, ainsi qu'une cellule d'affichage 10 intercaLée entre les deux polariseurs.

Cette cellule d'affichage 10 est éclairée au moyen d'une source de lumière 11. Elle est formée de deux parois isolantes transparentes 12 et 14 généralement en verre. Ces parois parallèles entre elles sont rendues solidaires par leur bords au moyen d'une soudure 16 servant aussi de joint d'étanchéité.

La cellule d'affichage 10 contient un film d'un cristal liquide smectique C chiral 18. Le film est suffisamment mince pour détruire la structure hélicoidale du cristal Liquide. Il est orienté de façon que
L'orientation moléculaire soit parallèle aux parois et que l'un de ses axes optiques soit parallèle à la direction de polarisation du polariseur 6. Ce cristal liquide présente une biréfringence qui peut être modifiée électriquement.

Les parois 12 et 14 de la cellule 10 sont recouvertes respectivement d'une électrode 20 et d'une contre-électrode 22 de forme appropriée à l'affichage, permettant d'appliquer aux bornes du cristal liquide 18 un champ électrique E continu dont on peut modifier le sens ou la polarité. A cet effet, l'électrode 20 et la contre-électrode 22 sont chacune formées de bandes conductrices parallèles, les bandes de L'électrode et les bandes de la contre-électrode étant croisées. Elles sont reliées, par L'intermédiaire d'un inverseur 23, à une source d'alimentation électrique continue 24.

Sur La figure 3, on a représenté schématiquement les deux orientations possibles, par rapport à la direction D, des molécules des couches smectiques 4 du cristal liquide 18 correspondant à deux états différents et stables dudit cristal.

Ces deux orientations se trouvent dans un plan parallèle au plan des polariseurs 6 et 8, repérés par le repère xy. La direction de polarisation P du polariseur 6 forme un angle -e par rapport à la direction y et la direction de polarisation P' du polariseur 8 forme un angle de u/2-e par rapport à la direction y, lorsque les polariseurs 6 et 8 sont croisés.

Comme représenté sur cette figure 3, la polarité ou plutôt Le sens du champ électrique E permet soit d'orienter Les molécules 3 du cristal liquide suivant un angle -e par rapport à la direction D,parallèle à la direction y et perpendiculaire aux couches smectiques 4 du cristal liquide, orientation correspondant à L'état 1, soit d'orienter ces molécules suivant un angle +e par rapport à la direction D, orientation cor- respondant à l'état 2 ; la direction D est parallèle à la direction y.

Lorsque les deux polariseurs linéaires 6 et 8 sont croisés et lorsque dans l'état 1 les molécules 3 du cristal sont parallèles à la direction de polarisation du polariseur 6, l'état 1 correspond à l'absorp- tion de La lumière provenant de la source 11 et l'état 2 à la transmission de cette même lumière.

Les cristaux liquides à phase smectique C chirale, orientés convenablement peuvent donc être utilisés comme matériau d'affichage. Ils sont susceptibles, en plus de leur bistabilité, de montrer des propriétés intéressantes, tel les qu'un temps de réponse ou de commutation rapide, de l'ordre de la microseconde pour des tensions faibles appLiquées aux électrodes (quelques volts), La présence d'un seuil et une large réponse électro-optique.

Malheureusement, les dispositifs d'affichage actuellement connus, utilisant comme matériau d'affichage un cristal liquide à phase smectique chirale en hélice, présentent une très mauvaise fiabilité. En particulier, le cristal liquide s'altère progressivement.

L'une des raisons de cette altération est Liée à l'uti- lisation d'un courant continu.

La présente invention a justement pour objet un dispositif d'affichage à cristal liquide ferroélectrique et notamment à cristal liquide smectique C chiral, de meilleure fiabilité que ceux de l'art antérieur.

De façon plus précise, l'invention a trait à un dispositif d'affichage à cristal liquide qui comprend de façon connue : - un premier et un second polariseurs rectilignes croi
sés, - une première cellule d'affichage, intercalée entre le
premier et le second polariseurs, renfermant sous
forme d'un film un premier cristal smectique Liquide
ferroélectrique ayant une propriété électro-optique,
ce premier cristal liquide étant intercalé entre une
première électrode et une première contre-électrode
de forme appropriée à L'affichage, et - des premiers moyens pour délivrer sur Les premières
électrode et cont-re-électrode des signaux électri
ques servant à commander La propriété électro-optique
dudit premier cristal liquide.

Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend aussi : - une seconde cellule d'affichage, disposée entre le
second polariseur et la première cellule d'affichage,
renfermant sous forme d'un film un second cristal li
quide smectique ferroélectrique ayant une propriété
électro-optique, ce second cristal liquide étant in
tercalé entre une seconde éLectrode et une seconde
contre-électrode se présentant sous La forme d'une
couche conductrice continue, et - des seconds moyens pour délivrer sur les secondes
électrode et contre-électrode des signaux électri
ques servant à commander la propriété électro-optique
dudit second cristal Liquide.

SeLon un mode préféré de réaLisation du dispositif de l'invention, les premier et second cristaux
Liquides sont des cristaux liquides smectiques comportant chacun des molécules chirales de forme alLongée, rangées suivant des couches parallèles, l'axe longitudinal des molécules de chaque couche étant apte à s'orienter selon un angle - ou +6, par exemple de 2205, par rapport à La normale aux couches du cristal liquide correspondant suivant le signe des signaux électriques appliqués à l'électrode et à la contreélectrode de la cellule correspondante.

Ces cristaux Liquides présentent l'avantage de posséder un temps de commutation rapide, un seuil et une large réponse électro-optique.

De façon avantageuse, les premier et seconds cristaux liquides sont formés d'hexyloxybenzylidène p' -amino-2-chloropropylcinnamate.

Selon un autre mode préféré de réalisation du dispositif de l'invention, la normale aux couches du premier cristal liquide et la normale aux couches du second cristal liquide sont symétriques par rapport à la direction du premier polariseur.

Selon un autre mode préféré de réalisation du dispositif de L'invention, les premiers et les seconds moyens déLivrent respectivement des premiers et des seconds signaux alternatifs à valeur moyenne nulle ; avantageusement, ces signaux sont soit en phase, soit en opposition de phase selon que l'on désire obtenir un état blanc ou un état noir.

L'utiLisation de signaux alternatifs à va
Leur moyenne nulle permet d'éviter la dégradation progressive des cristaux Liquides ferroélectriques et donc d'augmenter la fiabilité de ces dispositifs d'affichage ge.

De façon avantageuse, Les premiers et Les seconds signaux alternatifs sont des signaux rectangulaires.

Selon un mode préféré de réalisation du dispositif de l'invention, la première électrode est for mée de segments conducteurs disposés de façon appropriée à t'affichage et La première contre-bLectrode est formée d'une couche conductrice continue.

D'autres caractéristiques et avantages de
L'invention ressortiront mieux de La description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non Limitatif.

La description se réfère aux figures annexées, dans Lesquelles :
- la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement la structure hélicoidale d'un cristal liquide smectique C à molécules chirales,
- la figure 2, déjà décrite, représente schématiquement, en coupe longitudinale, un dispositif d'affichage à cristal liquide smectique conformément à l'art antérieur,
- la figure 3, déjà décrite,- représente schématiquement les deux orientations possibles des molécules d'un cristal liquide smectique C chiral, suivant la polarité du champ électrique qui lui est appliqué,
- la figure 4 représente schématiquement, en coupe longitudinale, un dispositif d'affichage à cristal liquide ferroélectrique conformément à l'inventison,
- la figure 5 représente schématiquement une vue éclatée du dispositif d'affichage de la figure 4,
- la figure 6 représente schématiquement le chronogramme des signaux éLectriques servant à la commande du dispositif d'affichage de la figure 4, et
- la figure 7 représente schématiquement les orientations possibles des molécules du cristal liquide, pour les deux cellules du dispositif d'affichage selon L'invention, suivant la polarité des signaux de commande.

La description qui suit est faite pour un cristal liquide smectique C chiral. Mais bien entendu, l'invention est d'application beaucoup plus générale puisqu'elle s'applique à tous les cristaux liquides chiraux à phase smectique tiltee (inclinée). Par ailleurs, cette description sera faite pour un dispositif d'affichage fonctionnant en transmission. Mais bien entendu, l'invention est aussi applicable à un dispositif d'affichage fonctionnant en réflexion.

Le dispositif d'affichage de l'invention comprend, comme représenté sur les figures 4 et 5, une source de lumière 28 monochromatique éclairant deux cellules étanches d'affichage à cristal liquide 30a et 30b, disposées l'une au-dessus de l'autre. Ces deux cellules d'affichage 30a et 30b sont disposées entre deux polariseurs rectilignes ou linéaires 32 et 34 croisés. La direction de polarisation de ces polari seurs 32 et 34 respectivement P et P' appariait sur la figure 5.

Le polariseur 32, appelé aussi premier polariseur, est situé au-dessus de La cellule 30a et le polariseur 34, jouant le rôle d'analyseur, est situé en-dessous de La cellule 30b. Autrement dit, La ceLLuLe 30a est interposée entre le polariseur 32 et la cellule 30b et ladite cellule 30b entre la cellule 30a et l'analyseur 34.

La cellule d'affichage 30a correspond à la cellule active du dispositif de l'invention, et la cellule d'affichage 30b à la cellule passive.

La cellule active 30a est formée de deux parois planes isolantes parallèles 36a et 38a, transparentes, par exemple en verre, disposées de part et d'autre d'une cale d'épaisseur 40a jouant le rôle de joint d'étanchéité. La cellule étanche 30a renferme, sous La forme d'un film, un cristal liquide 42a à phase smectique C chirale (figure 1). Ce cristal liquide présente des propriétés ferroélectriques et des propriétés opto-électroniques telles qu'une biréfringence modifiable électriquement. Ce cristal liquide peut être par exemple l'hexyloxybenzylidene-p'~amino-2-chloropropyl- cinnamate.

La paroi supérieure 36a de La cellule active 30a est recouverte sur sa face interne d'une couche conductrice 44a transparente, jouant le rôle d'électrode. De même, la paroi inférieure 38a de la cellule active est recouverte sur sa- face interne d'une couche conductrice 46a transparente, jouant le rôle de contreélectrode. L'électrode 44a et la contre-électrode 46a en regard, réalisées par exemple en oxyde d'indium, présentent des structures appropriées à l'affichage.

Dans le cas d'un affichage matriciel point par point ou analogique, L'électrode 44a et la contre électrode 46a peuvent être formées chacune, comme de- crit précédemment en référence à la figure 2, de bandes conductrices parallèles entre elles, les bandes conductrices de l'électrode étant perpendiculaires aux bandes conductrices de la contre-électrode.

Dans le cas d'un affichage alpha-numérique, l'électrode 44a peut être formée, comme représenté sur la figure 5, de plusieurs segments conducteurs 48a. Ces segments conducteurs 48a sont regroupés par exemple par sept, les segments conducteurs d'un même groupe étant disposés de façon à former le chiffre huit. Dans le cas d'une électrode 44a dite 1à sept segments", la contreélectrode 46a est formée d'une couche conductrice continue et uniforme ne comportant pas de motifs.

L'électrode 44a et la contre-électrode 46a de la cellule active sont reliées électriquement à une source d'alimentation électrique 50a délivrant des signaux électriques ou tensions servant à modifier la biréfringence du cristal liquide 42a de ladite cellule.

Ces signaux sont par exemple, comme représenté sur la figure 6, des signaux alternatifs, tels que des signaux rectangulaires, à valeur moyenne nulle.

Un dispositif 51 tel qu'une bascule bistable, connecté à l'une des bornes de la source d'alimentation électrique alternative 50a, est prévu pour modifier la phase et donc la polarité des signaux alternatifs délivrés par ladite source. L'emploi de signaux alternatifs à valeur moyenne nulle permet, notamment d'éviter toute détérioration du cristal liquide ferroélectrique.

La cellule d'affichage 30b dite cellule passive présente une structure similaire à celle de la cellule active 30a. Les éléments constituant la cellule passive 30b portent donc les mêmes références que les éléments correspondants de la cellule active 30a, dans lesquelles l'indice a est remplacé par l'indice b.

En particulier, cette cellule 30b comporte deux parois isolantes 36b et 38b disposées de part et d'autre d'un joint d'étanchéité 40b, recouvertes respectivement sur leur face interne par une électrode 44b et une contre-électrode 46b. La cellule étanche 30b renferme un cristal liquide 42b ferroélectrique et à biréfringence modifiable électriquement tel qu'un cristal liquide à phase smectique en hélice comportant des molécules chirales (figure 1). Le cristal liquide 42b de cette cellule passive peut être identique ou différent de ceLui de la cellule active 30a.

L'électrode 44b et la contre-électrode 46b de la cellule passive 30b sont reliées électriquement à une source d'alimentation électrique 50b délivrant des signaux électriques ou tensions servant à modifier La biréfringence du cristal liquide 42b de ladite cellule.

Ces signaux sont avantageuseient des signaux alternatifs, par exemple rectangulaires, à valeur moyenne nulle, comme représenté sur la figure 6.

Comme représenté sur la figure 5, I'électrode 44b et La contre-électrode 46b de la cellule passive 30b présentent la forme d'une couche conductrice continue et uniforme, ne comportant aucun motif.

Sur la figure 6, on a représenté Le chronogramme des signaux électriques servant à commander le dispositif d'affichage conformément à l'invention, par modification de la biréfringence des cristaux liquides de la cellule active et de lalcellule passive.

La tension rectangulaire à valeur moyenne nulle Sb appliquée entre l'électrode 44b et la contreélectrode 46b de la cellule passive 30b sert de signal de référence. Entre L'électrode 44a, et en particulier entre ses segments conducteurs 48a, et la contre-électrode 46a de La cellule active 30a, on applique une tension à valeur moyenne nulle rectangulaire Sa ou S'a selon que l'on désire obtenir L'état blanc ou l'état noir. L'état blanc est obtenu en appliquant à la cellule active 30a la tension S'a qui est en phase avec la tension Sb appliquée à la cellule passible 30b. De même, l'état noir est obtenu en appliquant à La cellule active 30a la tension Sa qui est en opposition de phase avec la tension Sb.

On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif d'affichage conformément à l'invention en se référant à la figure 7 donnant les orientations possibles des molécules des cristaux Liquides 42a et 42b des cellules 30a et 30b selon la polarite des signaux electriques appliqués à ces cristaux. La référence Da désigne la normale aux couches smectiques du cristal liquide 42a de la cellule active et la référence Db la normale aux couches smectiques du cristal liquide 42b de la cellule active. Les cristaux Liquides 42a et 42b ont été ainsi orientés par des méthodes adéquates, par exemple par frottage sur les parois.

Lorsque la tension S'a ou Sa appliquée entre l'électrode 44a et la contre-électrode 46a de la cellule active 30a est positive, les molécules du cristal liquide 42a de ladite cellule s'orientent suivant un angle +e par rapport à la direction D . De même, lors
a que la polarité de la tension S'a ou Sa appliquée à la cellule active est négative, les molécules du cristal liquide 42a s'orientent suivant un angle -e par rapport à la direction D . Les deux orientations possibles +e,
a -e des molécules du cristal liquide de la cellule active 30a sont représentées respectivement par les vecteurs A1 et A2.

De même, l'application d'une tension Sb négative entre l'électrode 44b et la contre-électrode 46b de la cellule passive 30b provoque une orientation des molécules du cristal liquide de ladite cellule selon un angle de préférence -e par rapport à la direction Db.

De même l'application d'une tension Sb positive provoque l'orientation de ces molécules selon un angle de préférence +9 par rapport à cette même direction Db.

Les vecteurs B1 et B2 représentent respectivement les deux orientations possibles -e, +O des molécules du cristal liquide de la cellule passive 30b.

Etant donné que la valeur de e est liée à la composition du cristal liquide, le fait de prendre Le même e pour le cristal liquide de la cellule active et pour celui de la cellule passive indique que ces cristaux liquides sont identiques. Le choix du même cristal liquide et donc du même angle d'inclinaison des molécules pour les deux celLules 30a et 30b n'est qu'une préférence. Il est possible d'utiliser des cristaux liquides différents.

Les films des cristaux liquides des cellules active et passive sont orientés avantageusement de façon que leurs directions D et Db soient symétriques par rapport à la direction de polarisation P du premier polariseur 32. Par ailleurs, l'angle d'inclinaison e des molécules est choisi voisin de 22c5. Le cristal liquide tel que I' hexyloxybenzylidène-p '-amino-2-chloropropyl- cinnamate présente un tel angle d'inclinaison.

Dans les conditions précédentes, les deux orientations B2 et A1 sont colinéaires entre elles et à la direction de polarisation P du premier polariseur 32. De même, les directions B1 et A2 sont respectivement approximativement à -45 et à +45 de la direction de polarisation P du premier polariseur 32. Bien entendu, toutes autres orientations des cristaux liquides pourraient être envisagées.

On va maintenant décrire le comportement optique du dispositif de l'invention en fonction des orientations possibles des molécules des deux films de cristal liquide.

Dans le premier cas, les molécules du cristal liquide de la cellule active 30a sont dans l'état A1 et les molécules du cristal liquide de la cellule passive 30b dans l'état B1. La lumière, de préférence monochromatique, engendrée par la source lumineuse 28 traverse tout d'abord le polariseur rectiligne 32. Les faisceaux lumineux sortant du polariseur 32, qui sont polarisés rectilignement, traversent ensuite la cellule active 30a.

Le grand axe du cristal liquide 42a, c'est-à- dire L'axe longitudinal des molécules de celui-ci, est orienté selon A1 soit parallèlement à la direction de polarisation P du polariseur 32. La polarisation de la lumière sortant de la cellule active 30a est donc la même que celle de la lumière sortant du polariseur 32.

La lumière sortant de la cellule active traverse ensuite la cellule passive 30b. Le cristal liquide 42b est biréfringent et le grand axe (axe lent) de ce milieu, correspondant à l'orientation B1 des molécules de ce cristal liquide, forme un angle 23, voisin de 450, avec la direction de polarisation de la lumière entrant dans la cellule 30b passive. L'onde lumineuse se divise alors en deux modes propres rectilignes présentant entre eux un déphasage égal à n.Anbeb/ ; #nb représente la biréfringence du cristal liquide de la cellule poassive 30b, c'est-à-dire la différence d'indice entre l'indice ordinaire et L'indice extraordinaire du cristal liquide ; eb représente l'épaisseur du film de cristal liquide 42b et X la longueur d'onde de
la lumière fournie par la source 28.

En conséquence, à la sortie de la cellule passive 30b, l'onde lumineuse est polarisée elliptiquement. Les rayons lumineux traversent alors le polari
seur rectiligne 34. La lumière est transmise par l'en
semble du dispositif avec un taux de transmission
2
(##nbeb/#)
Dans le deuxième cas, les molécules du cristal liquide de la cellule active 30a sont orientées dans la direction A2 et les molécules du cristal liquide de la cellule passive 30b sont orientées suivant la direction B2. Cette configuration est symétrique de la précédente.En effet, l'onde lumineuse qui traverse le cristal Liquide 42a se divise en deux modes propres rectiLignes déphasés de ##naea/# où na représente la biréfringence du cristal liquide de la ceLlule active,- e L'épaisseur du film de cristal Liquide et # la lon- gueur d'onde de la lumière incidente. La polarisation de la lumière est ensuite inchangée. Les rayons Lumi- neux sortant du polariseur 34 sont alors transmis par l'ensemble du dispositif de l'invention avec un taux de transmission T'=sin2(##naea/#).

Dans le cas particulier, d'une part ou la biréfringence Ana du cristal Liquide de la cellule active 30a et celle #nb du cristal liquide de la cellule passive 3Ob sont identiques, et d'autre part, où l'épaisseur e du film de cristal liquide de la celtule active 30a est égale à celle eb du film de cristaL liquide de la cellule 30b passive, les états A1Bt et A2B2 sont optiquement équivalents.

Dans le troisième cas, les molécules de la cellule active 30a sont orientées suivant La direction
A1 et les molécules de La cellule passive 30b suivant la direction B2. Dans ce cas, les grands axes (axes lents) des deux cristaux liquides 42a et 42b respectivement des cellules active 30a et passive 30b sont colinéaires avec L'axe de polarisation P du polariseur 32. Les deux cellules 30a et 30b n'ont donc pas d'effet optique sur l lumière les traversant. Le coefficient de transmission du dispositif de l'invention est nul.

Le quatrième et dernier cas correspond à une orientation des motécutes du cristal liquide de la cel lule active 30a selon la direction A2 et à une orientation des molécules du cristal liquide de La cellule passive 30b suivant la direction B1. Les rayons lumineux fournis par la source lumineuse 28 traversent le polariseur rectiligne 32 ; l'onde lumineuse sortant de ce polariseur 32 est alors polarisée rectilignement.

Cette lumière polarisée traverse alors la cellule active 30a. L'axe lent du cristal liquide de cette cellule est orienté suivant la direction A2 ; l'onde lumineuse sortant de la cellule active est alors polarisée elliptiquement. La composante de L'onde lumineuse selon A2 présente alors un retard de phase par rapport à la composante selon B1 égale à ##naea/#.

L'onde lumineuse issue de la cellule active traverse ensuite la cellule passive 30b. L'axe lent du cristal liquide de la cellule passive est orienté selon la direction B1 ; ta composante selon A2 de l'onde lumineuse sortant de la cellule passive présente alors un retard de phase par rapport à la composante selon B1 de cette même onde égale à #.#naea/# - nbeb/X. Dans le cas particulier d'une biréfringence Ana du cristal liquide de la cellule active 30a égale à celle ans du cristal liquide de la cellule passive 30b ainsi que d'épaisseurs ea et eb identiques, le déphasage est nul et par conséquent, le coefficient de transmission de l'ensemble du dispositif est également nul.Dans ce cas particulier, les états A1B2 et A2B1 sont optiquement équivalents.

Les tableaux I et II ci-après résument les différentes situations des deux cellules d'affichage dans le cas de biréfringences Ana et #nb égales et d'épaisseurs ea et eb égales.

On constate d'après le tableau I que l'état noir (absorption de la lumière) est obtenu pour les séquences alternatives suivantes B2A1, B1A2, B2A1, B1 A21 et ainsi de suite. De même, l'état bLanc (transmission de la lumière) est obtenu pour les séquences alternatives suivantes B2A2, B1 A1, B2A2, B1A1, etc...

On constate aussi d'après ces tableaux et des signaux éLectriques représentés sur la figure 6, que dans chacun des cas les cellules active 30a et passive 30b reçoivent séparément des signaux alternatifs à valeur moyenne nulle. Cependant, l'aspect optique résultant est indépendant de la polarité des signaux appli- qués.

T A B L E A U I

Cellule <SEP> passive <SEP> Cellule <SEP> active
<tb> Polarité <SEP> Orientation <SEP> Polarité <SEP> Orientation <SEP> Système <SEP> optique <SEP> Etat <SEP> d'affichage
<tb> de <SEP> Sb <SEP> molécules <SEP> de <SEP> Sa <SEP> molécules <SEP> équivalent <SEP> résultant
<tb> 1 <SEP> lame <SEP> à <SEP> retard <SEP> à
<tb> 45 <SEP> entre <SEP> 2 <SEP> pola- <SEP> blanc
<tb> - <SEP> B1 <SEP> - <SEP> A1
<tb> risateurs <SEP> linéaires
<tb> croisés
<tb> + <SEP> B2 <SEP> + <SEP> A2 <SEP> " <SEP> blanc
<tb> - <SEP> B1 <SEP> - <SEP> A1 <SEP> " <SEP> blanc
<tb> + <SEP> B2 <SEP> + <SEP> A2 <SEP> " <SEP> blanc
<tb> T A B L E A U II

Cellule <SEP> passive <SEP> Cellule <SEP> active
<tb> Polarité <SEP> Orientation <SEP> Polarité <SEP> Orientation <SEP> Système <SEP> optique <SEP> Etat <SEP> d'affichage
<tb> de <SEP> Sb <SEP> molécules <SEP> de <SEP> S'a <SEP> molécules <SEP> équivalent <SEP> résultant
<tb> - <SEP> B1 <SEP> - <SEP> A2 <SEP> 2 <SEP> lames <SEP> à <SEP> retard
<tb> complémentaires
<tb> noir
<tb> entre <SEP> 2 <SEP> polariseurs
<tb> Linéaires <SEP> croisés
<tb> + <SEP> B2 <SEP> + <SEP> A1 <SEP> 2 <SEP> lames <SEP> à <SEP> retard
<tb> parallèles <SEP> au <SEP> premier <SEP> noir
<tb> polariseur
<tb> - <SEP> B1 <SEP> - <SEP> A2 <SEP> 2 <SEP> lames <SEP> à <SEP> retard
<tb> complémentaires <SEP> entre
<tb> noir
<tb> 2 <SEP> polariseurs <SEP> linéaires <SEP> croisés
<tb> + <SEP> B2 <SEP> + <SEP> A1 <SEP> 2 <SEP> lames <SEP> à <SEP> retard
<tb> parallèles <SEP> au <SEP> premier <SEP> noir
<tb> polariseur
<tb>

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant : - un premier (32) et un second (34) polariseurs recti

lignes croisés, - une première cellule d'affichage (30a), intercale

entre le premier et le second polariseurs (32, 34)

renfermant sous forme d'un film un premier cristal

liquide smectique (42a) ferro-électrique ayant une

propriété électro-optique, ce premier cristal liqui

de (42a) étant intercalé entre une première électrode

(44a) et une premiere contre-électrode (46a) de forme

appropriée à l'affichage, et - des premiers moyens (50a) pour délivrer sur les pre

mièvres électrode et contre-électrode (44a, 46a) des

signaux électriques (Sa, ) servant à commander la

a

propriété électro-optique dudit premier cristal li

quide (42a), caractérisé en ce qu'il comprend aussi - une seconde cellule d'affichage (30b), disposée entre

le second polariseur (34) et la première cellule

d'affichage (30a), renfermant sous forme d'un film un

second cristal liquide smectique (42b) ferro-élec

trique ayant une propriété électro-optique, ce second

cristal liquide (42b) étant intercalé entre une se

conde électrode (44b) et une seconde contre-électrode

(46b) se présentant chacune sous la forme d'une cou

che conductrice continue, et - des seconds moyens (50b) pour délivrer sur les secon

des électrode et contre-électrode (44b, 46b) des si

gnaux électriques (Sb) servant à commander la pro

priété électro-optique dudit second cristal liqui

de (42b).

2. Dispositif d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier (42a) et second (42b) cristaux liquides sont des cristaux liquides smectiques comportant chacun des molécules (3) chi rales de forme allongée, rangées suivant des couches (4) parallèles, L'axe longitudinal des molécules (3) de chaque couche (4) étant apte à s'orienter selon un angle -e ou ou +# par rapport à la normale (Da, Db) aux couches (4) du cristal liquide correspondant (42a, 42b) suivant le signe des signaux électriques (Sat 'a, Sb) appliqués à l'électrode (44a, 44b) et à la contre-électrode (46a, 46b) de la cellule correspondante (30a, 3Ob).

3. Dispositif d'affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la normale (Da) aux couches (4) du premier cristal liquide (42a) et la normale (Db) aux couches (4) du second cristal liquide (42b) sont symétriques par rapport à la direction du premier polariseur (32).

4. Dispositif d'affichage selon la revendication 3, caractérisé en ce que e est proche de 2205.

5. Dispositif d'affichage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les premiers et les seconds moyens (50a, 50b) délivrent respectivement des premiers (Sa, S' ) et des seconds

e (S@) @) signaux alternatifs à valeur moyenne nulle.

6. Dispositif- d'affichage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premiers (Sa, S'a) et les seconds (Sb) b) signaux sont soit en phase, soit en opposition de phase selon que l'on désire obtenir un état blanc ou un état noir.