FR2863060A1 - Liquid crystal modulator incorporating an alternance of layers of polymerized material and liquid crystal material, notably for use as a polarizer - Google Patents

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Abstract

A liquid crystal modulator incorporates at least one alternance of layers of polymerized material (2.0 to 2.n+1) and layers of liquid crystal material (1.0 to 1.n). Each layer of liquid crystal material is enclosed between two layers of polymerized material of which the surfaces in contact with the liquid crystal have a molecular structure oriented along a direction. Some wedges (4.00, 4.01) are distributed in the liquid crystal layer between the layers of polymerized material. The liquid crystal material has an index of ordinary refraction (n0) and an index of extraordinary refraction (ne) and the polymerized material has an index of refraction (n) with a value essentially equal to that of the index of ordinary refraction or the index of extraordinary refraction of the liquid crystal material. An independent claim is also included for the fabrication of this liquid crystal modulator.

Description

II

L'invention concerne un modulateur à cristal liquide et notamment un modulateur présentant une structure non rigide et donc susceptible de se déformer sans quasiment altérer son fonctionnement, son procédé de fabrication, et son application à un polariseur.  The invention relates to a liquid crystal modulator and in particular a modulator having a non-rigid structure and therefore capable of deforming without substantially altering its operation, its manufacturing method, and its application to a polarizer.

La technique bien connue des modulateurs à cristal liquide consiste à prévoir une couche de cristal liquide enserrée entre deux lames de verre avec des électrodes de commande disposées sur les faces des lames de verre en contact avec le cristal liquide. L'épaisseur de l'espace situé entre les deux lames de verre et contenant le cristal liquide est de quelques micromètres voire de quelques dizaines de micromètres. Un inconvénient de cette technique est que le modulateur ne fonctionne qu'en lumière polarisée, des polariseurs y sont collés sur les faces d'entrée et de sortie. La transmission de lumière incidente généralement non polarisée ne peut donc être supérieure à 50%.  The well known technique of liquid crystal modulators consists in providing a layer of liquid crystal sandwiched between two glass slides with control electrodes arranged on the faces of the glass slides in contact with the liquid crystal. The thickness of the space between the two glass slides and containing the liquid crystal is a few micrometers or even a few tens of micrometers. A disadvantage of this technique is that the modulator only works in polarized light, polarizers are glued on the input and output faces. The incident light transmission generally unpolarized can not be greater than 50%.

De plus, pour que la modulation par la couche de cristal de liquide soit efficace sur un large spectre (visible par exemple) et dans un champ angulaire suffisant (+ ou - 45 par exemple), on doit prévoir des dispositions particulières relativement complexes (utilisation de filtres colorés, alignement du cristal liquide en hélice, contrôle rigoureux de l'épaisseur, film compensateur de polarisation...).  In addition, in order for the modulation by the liquid crystal layer to be effective over a broad spectrum (visible for example) and in a sufficient angular field (+ or - 45 for example), relatively complex special arrangements must be provided (use color filters, spiral liquid crystal alignment, rigorous thickness control, polarization compensating film ...).

L'invention fournit un modulateur à cristal liquide et son procédé de fabrication qui permet d'éviter ces types d'inconvénients.  The invention provides a liquid crystal modulator and its manufacturing method that avoids these types of disadvantages.

L'invention concerne donc un modulateur à cristal liquide comportant au moins une alternance de couches de matériau polymérisé et de couches de matériau cristal liquide. Chaque couche de matériau cristal liquide est enserrée entre deux couches de matériau polymérisé dont les faces en contact avec le cristal liquide présentent une structure moléculaire orientée selon une direction. L'ensemble d'alternance de couches est compris entre au moins deux électrodes de commande. Le matériau cristal liquide présente un indice de réfraction ordinaire n0 et un indice de réfraction extraordinaire ne, et le matériau polymérisé présente un indice de réfraction de valeur sensiblement égale à celle de l'indice de réfraction ordinaire ou de l'indice de réfraction extraordinaire du matériau cristal liquide. Un tel modulateur comporte avantageusement des cales d'épaisseur situées dans les couches de matériau à cristal liquide entre les couches de matériau polymérisé.  The invention therefore relates to a liquid crystal modulator comprising at least one alternating layers of polymerized material and layers of liquid crystal material. Each layer of liquid crystal material is sandwiched between two layers of polymerized material whose faces in contact with the liquid crystal have a molecular structure oriented in one direction. The alternating layer assembly is comprised between at least two control electrodes. The liquid crystal material has an ordinary refractive index n0 and an extraordinary refractive index ne, and the polymerized material has a refractive index of a value substantially equal to that of the ordinary refractive index or the extraordinary refractive index of the refractive index. liquid crystal material. Such a modulator advantageously comprises shims located in the layers of liquid crystal material between the layers of polymerized material.

De plus, au moins deux électrodes de commande sont disposées de part et d'autre de l'alternance de couches.  In addition, at least two control electrodes are arranged on either side of the alternation of layers.

On pourra prévoir également des ouvertures situées dans les couches de matériau polymérisé et mettant en communication les couches de matériau cristal liquide.  It is also possible to provide openings located in the layers of polymerized material and placing in communication the layers of liquid crystal material.

Selon une variante de réalisation de l'invention, le modulateur comporte une première alternance de couches dans laquelle les faces des couches de matériau polymérisé en contact avec une couche de cristal liquide présentent une structure moléculaire orientée selon une première direction. Il comporte également une deuxième alternance de couches dans laquelle les faces des couches de matériau polymérisé en contact avec une couche de cristal liquide présentent une structure moléculaire orientée selon une deuxième direction orthogonale à la première direction. Les deux alternances de couches sont enserrées entre les dites électrodes.  According to an alternative embodiment of the invention, the modulator comprises a first layer alternation in which the faces of the layers of polymerized material in contact with a liquid crystal layer have a molecular structure oriented in a first direction. It also comprises a second alternation of layers in which the faces of the layers of polymerized material in contact with a liquid crystal layer have a molecular structure oriented in a second direction orthogonal to the first direction. The two alternations of layers are sandwiched between said electrodes.

Il est également possible de prévoir une 35 pluralité d'alternances de couches, chaque alternance de couches permettant de moduler une gamme de longueurs d'ondes particulière.  It is also possible to provide a plurality of alternations of layers, each alternating layers for modulating a particular range of wavelengths.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un modulateur à cristal liquide selon 5 l'invention. Ce procédé comporte les étapes suivantes: a) dépôt d'un volume de matériau monomère sur une face d'une plaque portant au moins une première électrode, b) polymérisation dans le volume d'un matériau monomère de plusieurs couches distinctes, pour obtenir plusieurs couches de matériau polymérisé d'épaisseurs optiques équivalentes et régulièrement espacées, c)perçage d'au moins un trou qui traverse lesdites couches de matériau polymérisé, d)enlèvement du matériau non polymérisé situé entre lesdites couches de matériau polymérisé, e)remplissage des espaces laissés libres à l'issue de l'étape précédente entre les couches de matériau polymérisé à l'aide d'un matériau cristal liquide, f)obturation dudit trou par une plaque ou un film transparent portant au moins une deuxième électrode qui est appliquée contre la face supérieure de l'empilement de couches.  The invention also relates to a method of manufacturing a liquid crystal modulator according to the invention. This method comprises the following steps: a) deposition of a volume of monomeric material on a face of a plate bearing at least a first electrode, b) polymerization in the volume of a monomeric material of several distinct layers, to obtain several layers of polymerised material of equivalent and regularly spaced optical thicknesses, c) drilling at least one hole through said layers of polymerised material, d) removing uncured material between said layers of polymerised material, e) filling spaces left free at the end of the preceding step between the layers of polymerized material using a liquid crystal material, f) closing said hole with a transparent plate or film carrying at least a second electrode which is applied against the upper face of the stack of layers.

L'étape de polymérisation est avantageusement faite par un procédé d'interaction à deux photons à l'aide d'un faisceau lumineux focalisé et par déplacement du point de focalisation du faisceau au sein du volume de monomère.  The polymerization step is advantageously carried out by a two-photon interaction method using a focused light beam and by shifting the focal point of the beam within the monomer volume.

On pourra également prévoir avant l'étape de réalisation du trou, une étape de réalisation de polymérisation de cales d'épaisseur entre les couches de matériau polymérisé.  It may also be provided before the step of producing the hole, a polymerization step shims thick between the layers of polymerized material.

L'étape d'enlèvement du matériau monomère non polymérisé pourra être faite à l'aide d'un liquide solvant spécifique à ce monomère.  The step of removing the unpolymerized monomer material may be made using a solvent liquid specific for this monomer.

L'étape de réalisation dudit trou pourra être 5 faite par perçage à l'aide d'un faisceau laser.  The step of producing said hole may be made by drilling with the aid of a laser beam.

Selon une variante du procédé de fabrication selon l'invention, l'étape b) de polymérisation se fait par holographie à l'aide de deux faisceaux lumineux interférant dans une couche de matériau monomère photosensible.  According to a variant of the manufacturing method according to the invention, the polymerization step b) is done by holography using two light beams interfering in a layer of photosensitive monomeric material.

Une autre variante du procédé de fabrication d'un modulateur selon l'invention prévoit les étapes suivantes: a)dépôts, sur une face d'une plaque portant une première électrode, d'un volume de matériau monomère, de couches alternées monomères d'un premier type et d'un deuxième type, chaque dépôt de couche étant immédiatement suivi d'une polymérisation de la couche puis d'un traitement d'orientation de la surface de la couche polymérisée, par frottement ou d'autres moyens, pour obtenir plusieurs couches de matériau polymérisé d'un premier type et d'un deuxième type, b)perçage d'au moins un trou qui traverse lesdites couches de matériau polymérisé, c)enlèvement du matériau polymérisé du deuxième type situé entre les couches de matériau polymérisé du premier type, d)remplissage des espaces laissés libres à l'issue de l'étape précédente entre les couches de matériau polymérisé à l'aide d'un matériau cristal liquide, e)obturation dudit trou, par une plaque ou un 35 film transparent portant au moins une deuxième électrode qui est appliquée contre la face supérieure de l'empilement de couches.  Another variant of the method for manufacturing a modulator according to the invention provides the following steps: a) deposits, on a face of a plate carrying a first electrode, of a volume of monomer material, of alternating layers of monomers of a first type and a second type, each layer deposition being immediately followed by a polymerization of the layer and then a treatment of orientation of the surface of the polymerized layer, by friction or other means, to obtain several layers of polymerized material of a first type and a second type, b) drilling at least one hole through said layers of polymerized material, c) removal of the polymerized material of the second type located between the layers of polymerized material of the first type, d) filling the spaces left free at the end of the preceding step between the layers of material polymerized with a liquid crystal material, e) closing said hole, by a plate or a transparent film carrying at least a second electrode which is applied against the upper face of the stack of layers.

Selon une autre variante du procédé de l'invention, la réalisation d'un empilement d'un premier type et d'un deuxième type de couche alternées de deux matériaux différents se fait par réalisation d'un empilement de couches d'épaisseur globale de plusieurs centaines de micromètres, puis par extrusion de cet empilement pour obtenir un empilement de couches aminci.  According to another variant of the method of the invention, the realization of a stack of a first type and a second type of alternating layer of two different materials is done by producing a stack of layers of overall thickness of several hundred micrometers, then by extrusion of this stack to obtain a stack of thinned layers.

L'invention concerne également un modulateur à cristal liquide comportant au moins une couche de matériau cristal liquide enserrée entre deux couches de matériau polymérisé, des cales d'épaisseur étant réparties dans la couche de cristal liquide entre les couches de matériau polymérisé, et l'une des couches au moins de matériau polymérisé possédant des trous ayant permis de remplir en cristal liquide l'espace situé entre les deux couches de matériau polymérisé.  The invention also relates to a liquid crystal modulator comprising at least one layer of liquid crystal material sandwiched between two layers of polymerized material, shims being distributed in the liquid crystal layer between the layers of polymerized material, and the at least one layer of polymerized material having holes having made it possible to fill the space between the two layers of polymerized material in liquid crystal.

L'invention concerne également une application à 20 un modulateur comportant au moins une alternance de couches de matériau polymérisé et de matériau cristal liquide telles que décrites précédemment.  The invention also relates to an application to a modulator comprising at least one alternation of layers of polymerized material and liquid crystal material as described above.

Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent: - les figures la à 1f, un exemple de réalisation du modulateur à cristal liquide selon l'invention, - la figure 2, un exemple de réalisation du modulateur à cristal liquide selon l'invention permettant de moduler une lumière non polarisée, - les figures 3a et 3b, divers moyens d'encapsulation du modulateur selon l'invention, - les figures 4a à 4d, différentes autres formes 5 de réalisation du modulateur selon l'invention, - la figure 5, un système permettant de fabriquer le modulateur de l'invention, - les figures 6a à 6g, différentes étapes d'un 10 procédé de fabrication d'un modulateur selon l'invention, - les figures 7a à 7d, une variante du procédé de fabrication selon l'invention - les figures 8a à 8c et la figure 9, une autre 15 variante du procédé de fabrication selon l'invention.  The various objects and characteristics of the invention will appear more clearly in the description which follows and in the appended figures which represent: FIGS. 1a to 1f, an embodiment of the liquid crystal modulator according to the invention, FIG. 2, an exemplary embodiment of the liquid crystal modulator according to the invention for modulating a non-polarized light, - Figures 3a and 3b, various means of encapsulation of the modulator according to the invention, - Figures 4a to 4d, different Other embodiments of the modulator according to the invention, - Figure 5, a system for manufacturing the modulator of the invention, - Figures 6a to 6g, different steps of a method of manufacturing a modulator according to 7a to 7d, a variant of the manufacturing method according to the invention - FIGS. 8a to 8c and FIG. 9, another variant of the manufacturing method according to the invention.

En se reportant à la figure 1, on va donc tout d'abord décrire un exemple de réalisation simplifiée d'un modulateur spatial de lumière à cristal liquide selon l'invention.  Referring to FIG. 1, a simplified exemplary embodiment of a liquid crystal light spatial modulator according to the invention will first be described.

Ce modulateur comporte une alternance de couches de matériau polymérisé et de couches de matériau cristal liquide. C'est ainsi que l'exemple de la figure 1 représente des couches de matériau polymérisé 2.0, 2.1, 2.2, 2.n, 2.n+1 alternées avec des couches de matériau cristal liquide 1. 0, 1.1, l.n. Chaque couche de matériau cristal liquide est enserrée entre deux couches de matériau polymérisé. Les couches extérieures de matériau polymérisé 2.0 et 2.n+1 portent des électrodes 3.0 et 3.1. Ces électrodes permettent d'appliquer un (ou des) champs électriques à l'ensemble de la structure.  This modulator comprises alternating layers of polymerized material and layers of liquid crystal material. Thus, the example of FIG. 1 represents layers of polymerized material 2.0, 2.1, 2.2, 2.n, 2.n + 1 alternated with layers of liquid crystal material 1. 0, 1.1, l.n. Each layer of liquid crystal material is sandwiched between two layers of polymerized material. The outer layers of polymerized material 2.0 and 2.n + 1 carry electrodes 3.0 and 3.1. These electrodes make it possible to apply one (or more) electric fields to the whole structure.

Les faces des couches de matériau polymérisé en contact avec une couche de cristal liquide, telles que 2.0.1 et 2.1.0 pour les couches 2.0 et 2.1, ont été traitées de façon à orienter leur structure moléculaire selon une direction telle que les molécules du cristal liquide en contact avec ces faces s'orientent selon cette direction. Les différentes faces 2.0.1 et 2.1.0 sont traitées de la même façon. Ainsi, en l'absence de champ électrique appliqué à la structure, les molécules de cristal liquide des différentes couches 1.0 à l.n sont orientées selon la même direction.  The faces of the layers of polymerized material in contact with a liquid crystal layer, such as 2.0.1 and 2.1.0 for the layers 2.0 and 2.1, have been treated so as to orient their molecular structure in a direction such that the molecules of the liquid crystal in contact with these faces are oriented in this direction. The different faces 2.0.1 and 2.1.0 are treated in the same way. Thus, in the absence of an electric field applied to the structure, the liquid crystal molecules of the different layers 1.0 to 1n are oriented in the same direction.

Un faisceau lumineux F voit donc des couches de cristal liquide présentant toutes un même indice, par exemple un indice ordinaire "nO" dans le cas où une tension électrique maximale est appliquée, ou un indice extra-ordinaire "ne" dans le cas où aucune tension électrique n'est appliquée.  A light beam F thus sees layers of liquid crystal all having the same index, for example an ordinary index "nO" in the case where a maximum voltage is applied, or an extra-ordinary index "n" in the case where no electrical voltage is applied.

Par ailleurs, le matériau polymérisé des couches 2.0 à 2.n+1 a été choisi pour avoir un indice de réfraction sensiblement égal à l'indice ordinaire ou à l'indice extraordinaire du cristal liquide des couches 1.0 à 1.n.  Moreover, the polymerized material of the layers 2.0 to 2.n + 1 was chosen to have a refractive index substantially equal to the ordinary index or the extraordinary index of the liquid crystal layers 1.0 to 1.n.

Par exemple, si le matériau polymérisé présente un indice sensiblement égal à l'indice ordinaire "nO" du cristal liquide, lorsqu'un champ électrique d'une valeur suffisante est appliqué à la structure par application d'une différence de potentiel aux électrodes 3.0 et 3.1, un faisceau lumineux F incident sur l'une des faces principales de la structure, verra un empilement de couches toutes d'un même indice. La lumière traversera l'empilement de couches sans être pratiquement perturbée.  For example, if the polymerized material has an index substantially equal to the ordinary index "nO" of the liquid crystal, when an electric field of a sufficient value is applied to the structure by applying a potential difference to the electrodes 3.0 and 3.1, a light beam F incident on one of the main faces of the structure, will see a stack of layers all of the same index. The light will pass through the stack of layers without being substantially disturbed.

Par contre si aucun champ électrique n'est appliqué à la structure, les molécules du cristal liquide conservent leur orientation d'origine. L'indice du cristal liquide a alors une valeur égale à l'indice extraordinaire "ne". La structure se présentera sous la forme d'une alternance de couches d'indices différents "nO" et "ne" et elle se comportera alors comme un miroir diélectrique pour au moins une polarisation de la lumière. La lumière correspondante du faisceau F sera réfléchie successivement par l'empilement de couches E , comme cela est schématisé sur la figure le, sous la forme du faisceau FR .  On the other hand, if no electric field is applied to the structure, the molecules of the liquid crystal retain their original orientation. The index of the liquid crystal then has a value equal to the extraordinary index "ne". The structure will be in the form of alternating layers of different indices "nO" and "ne" and it will behave like a dielectric mirror for at least one polarization of light. The corresponding light of the beam F will be reflected successively by the stack of layers E, as shown schematically in Figure 1c, in the form of the beam FR.

Le fonctionnement d'un tel miroir est décrit sur le plan théorique par le formalisme d'Abélès. La structure est supposée constituée d'un empilement de couches minces quart-d'onde à une longueur d'onde de fonctionnement Xo. Comme représenté sur la figure 1f, chaque couche de matériau polymérisé est caractérisée par une épaisseur dl et un indice n0 tels que dl.n0 = (2k+1)Xo/4 et chaque couche de cristal liquide est caractérisé par une épaisseur d2 et par un indice ne tels que d2.ne = (2k+1)Ao/4. Le nombre entier k correspond à l'ordre des couches quart-d'onde.  The operation of such a mirror is described on the theoretical level by the formalism of Abeles. The structure is assumed to consist of a quarter-wave thin film stack at an operating wavelength λ 0. As shown in FIG. 1f, each layer of polymerized material is characterized by a thickness d1 and an index n0 such that dl.n0 = (2k + 1) Xo / 4 and each liquid crystal layer is characterized by a thickness d2 and by an index such as d2.ne = (2k + 1) Ao / 4. The integer k corresponds to the order of the quarter-wave layers.

Le coefficient de réflexion R d'un tel miroir diélectrique s'exprime en fonction des indices n0, ne et du nombre N de périodes de couches c'est-àdire du nombre de paires de couches de matériau polymérisé et de couches de matériau cristal liquide. On a: R = [(l -(n0/ne)2N) / (1 +(n0/ne)2N) ] 2 Le tableau ci-dessous donne quelques exemples de valeurs de ce coefficient de réflexion R en fonction du nombre de périodes N de la structure avec des indices 25 n0=1,5 et ne=1,7, et les épaisseurs totales d correspondantes.  The reflection coefficient R of such a dielectric mirror is expressed as a function of the indices n0, ne and of the number N of layer periods, that is to say the number of pairs of layers of polymerized material and layers of liquid crystal material. . We have: R = [(l - (n0 / ne) 2N) / (1 + (n0 / ne) 2N)] 2 The table below gives some examples of values of this reflection coefficient R as a function of the number of N periods of the structure with indices n0 = 1.5 and n = 1.7, and the corresponding total thicknesses d.

N 5 8 10 15 20 25 R en % à À=636nm 31 58 72 91 97 99 d (ordre 0) en pm 1 2 2 3 4 5 d (ordre 1) en pm 3 5 6 8 11 14 Les épaisseurs dl et d2 respectivement des couches de matériau polymérisé et des couches de matériau cristal liquide ainsi que l'épaisseur d de l'ensemble de la structure dépendent de la longueur d'onde nominale 1\o de fonctionnement pour constituer un empilement de lames quart d'onde. Le tableau cidessous donne les épaisseurs d'une structure en fonction de la longueur d'onde nominale Xo pour N=20 périodes avec les mêmes valeurs d'indices (n0=1,5 et ne=1,7) que précédemment, pour obtenir un coefficient de réflexion R de 97%.  % In A = 636 nm 31 58 72 91 97 99 d (order 0) in pm 1 2 2 3 4 5 d (order 1) in pm 3 5 6 8 11 14 The thicknesses d 1 and d2 respectively layers of polymerized material and layers of liquid crystal material and the thickness d of the entire structure depend on the nominal wavelength 1 \ o of operation to form a stack of quarter wave blades . The table below gives the thicknesses of a structure as a function of the nominal wavelength Xo for N = 20 periods with the same index values (n0 = 1.5 and n = 1.7) as before, to obtain a reflection coefficient R of 97%.

Longueur d'onde Ao en nm 450 500 550 600 670 dl (ordre 0) en nm 75 83 92 100 112 dl (ordre 1) en nm 66 74 81 88 98 Epaisseur totale d en pm 3 3 3 4 4 Largeur spectrale n(nm) 47 53 59 64 72 Champ angulaire oe ( ) 65 65 65 65 65 dl (ordre 0) en nm 225 250 275 300 335 dl (ordre 1) en nm 199 221 243 265 295 Epaisseur totale d en pm 8 9 10 11 12 Largeur spectrale AA(nm) 15 17 19 21 24 Champ angulaire e ( ) 35 35 35 35 35 Il en ressort que pour réfléchir la lumière à une de ces longueurs d'ondes avec un coefficient de réflexion sensiblement de 97%, l'épaisseur totale d de la structure doit faire 3 à 4 micromètres. Mais cela peut être difficile à réaliser car l'épaisseur de chaque couche doit être inférieure à la centaine de nanomètres. Par contre, la structure à l'ordre 1 est plus aisée à réaliser avec des couches d'épaisseurs 200 à 300 nanomètres et une épaisseur totale d de 10 micromètres.  Wavelength Ao in nm 450 500 550 600 670 dl (order 0) in nm 75 83 92 100 112 dl (order 1) in nm 66 74 81 88 98 Total thickness d in pm 3 3 3 4 4 Spectral width n ( nm) 47 53 59 64 72 Angular field oe () 65 65 65 65 65 dl (order 0) in nm 225 250 275 300 335 dl (order 1) in nm 199 221 243 265 295 Total thickness d in pm 8 9 10 11 12 Spectral Width AA (nm) 15 17 19 21 24 Angular field e () 35 35 35 35 35 35 It emerges that in order to reflect light at one of these wavelengths with a reflection coefficient of substantially 97%, the total thickness d of the structure should be 3 to 4 micrometers. But this can be difficult to achieve because the thickness of each layer must be less than one hundred nanometers. On the other hand, the structure in the order 1 is easier to achieve with layers of thickness 200 to 300 nanometers and a total thickness d of 10 micrometers.

Par ailleurs, on montre que la largeur spectrale AA d'un empilement de couches est sensiblement proportionnel à 1/(2k+1) Il ne faut donc pas utiliser des structures avec un ordre trop élevé pour conserver une largeur spectrale suffisante. Ainsi, en se référant au tableau ci-dessus, on constate qu'il faut empiler cinq structures de période d'ordre 0 (LÀ50nm) ou quinze structures d'ordre 1 (LA-20nm) pour obtenir sensiblement le même résultat.  Moreover, it is shown that the spectral width AA of a stack of layers is substantially proportional to 1 / (2k + 1). It is therefore not necessary to use structures with an order that is too high to maintain a sufficient spectral width. Thus, referring to the table above, it is found that it is necessary to stack five structures of order 0 period (LÀ50nm) or fifteen structures of order 1 (LA-20nm) to obtain substantially the same result.

De plus, l'ouverture angulaire d'une telle structure dépend également de l'ordre des couches de la structure. Le tableau ci-dessous donne des indications sur l'évolution de l'ouverture angulaire LO à mi hauteur en fonction de l'ordre k.  In addition, the angular aperture of such a structure also depends on the order of the layers of the structure. The table below gives indications on the evolution of the angular opening LO at mid-height as a function of the order k.

Ordre k 0 1 2 3 Ouverture angulaire 32 17 13 11 00 en degrés On en conclut qu'une structure multi-couches périodique cristal liquide-polymère à l'ordre 1 avec des couches élémentaires de 200 à 300 nanomètres d'épaisseur et constituée de 15 empilements de 10 micromètres d'épaisseur chacun permet de moduler l'intensité et la couleur d'un faisceau de lumière polarisée avec une efficacité de 97% environ. Le champ angulaire total (2L0) est d'environ 35 .  Order k 0 1 2 3 Angular aperture 32 17 13 11 00 in degrees It is concluded that a periodic multi-layer layer liquid crystal-polymer at order 1 with elementary layers of 200 to 300 nanometers thick and consisting of 15 stacks of 10 micrometers each allow to modulate the intensity and color of a polarized light beam with an efficiency of about 97%. The total angular field (2L0) is about 35.

Comme on le verra en se reportant à la figure 2, pour moduler une lumière non polarisée, il faut doubler la structure et il faut, dans les mêmes conditions, une structure comportant 30 empilements de couches.  As will be seen with reference to FIG. 2, to modulate an unpolarized light, it is necessary to double the structure and it is necessary, under the same conditions, a structure comprising 30 stacks of layers.

Comme on peut le voir sur la figure la, les couches de cristal liquide comportent des cales d'épaisseur 4.00 à 4.nl situées entre les différentes couches de matériau polymérisé. De préférence, ces cales d'épaisseur sont en un même matériau que les couches de matériau polymérisé.  As can be seen in FIG. 1a, the liquid crystal layers comprise shims 4.00 to 4.nl located between the different layers of polymerized material. Preferably, these shims are made of the same material as the layers of polymerized material.

Egalement, on peut voir sur la figure la, que des trous 5.0 à 5.n traversent les couches de matériau polymérisé et font communiquer les couches de cristal liquide entre elles. Ces trous ne sont pas obligatoires mais ils peuvent être utiles dans le cadre de la fabrication comme cela sera décrit ultérieurement dans la description d'un procédé de fabrication du modulateur selon l'invention.  Also, it can be seen in Fig. 1a that holes 5.0 to 5.n through the layers of polymerized material and communicate the liquid crystal layers therebetween. These holes are not mandatory but they may be useful in the context of manufacturing as will be described later in the description of a manufacturing method of the modulator according to the invention.

La figure 1d représente une vue agrandie d'une portion des couches. Les épaisseurs dl et d2 des couches de matériau polymérisé et de cristal liquide seront, comme cela a été décrit précédemment, comprise de préférence entre 0,2 et 0,5 micromètres.  Figure 1d shows an enlarged view of a portion of the layers. The thicknesses d1 and d2 of the polymerized material and liquid crystal layers will, as previously described, preferably be between 0.2 and 0.5 micrometers.

La figure lb représente une vue agrandie d'une cale d'épaisseur. A titre d'exemple la largeur Ll d'une telle cale sera de un micromètre environ.  Figure lb shows an enlarged view of a shim. By way of example, the width L1 of such a wedge will be about one micrometer.

La figure ic représente une vue agrandie d'un trou de communication entre deux couches de cristal liquide. La largeur L2 d'un tel trou pourra être, par exemple, de un micromètre.  Figure ic represents an enlarged view of a communication hole between two liquid crystal layers. The width L2 of such a hole may be, for example, a micrometer.

Si on considère que la constante diélectrique Ep du matériau polymérisé a pour valeur Ep=2 et que la constante diélectrique EXL du matériau cristal liquide a pour valeur EXL = 5, l'impédance ZXL d'une couche de cristal de liquide mesurée selon l'épaisseur de la couche sera deux fois et demi plus faible que l'impédance Zp d'une couche de matériau polymérisé en supposant que ces couches sont de mêmes épaisseurs.  If we consider that the dielectric constant Ep of the polymerized material has the value Ep = 2 and that the dielectric constant EXL of the liquid crystal material has the value EXL = 5, the impedance ZXL of a liquid crystal layer measured according to FIG. thickness of the layer will be two and a half times lower than the impedance Zp of a layer of polymerized material assuming that these layers are of the same thicknesses.

Par ailleurs, en supposant que la tension de seuil de commutation VXL du cristal liquide est de 1,5 volts, la tension nécessaire à la commutation d'un empilement de n couches de cristal liquide sera de: Vo = n VXL (ZXL + Zp) / ZXL Pour des couches de cristal liquide et de matériau polymérisé d'épaisseurs sensiblement 35 équivalentes, cette relation peut s'écrire: 12 Vo = n VxL (1 + xL/ p) Pour une structure comportant un nombre n=10 de couches de cristal liquide et pour les exemples de valeurs de constantes diélectriques et de tension de seuil VxL indiquées précédemment, il faudra donc une tension Vo à appliquer aux électrodes 3. 0 et 3.1 d'environ VO = 52,5 volts. On voit donc que le modulateur fonctionnera aisément sous la commande d'une tension d'une centaine de volts. Pour réduire cette tension de commande, il est possible d'interdigiter plusieurs paires d'électrodes (3.0, 3.1) comme cela sera décrit en relation avec la figure 4d.  Furthermore, assuming that the switching threshold voltage VXL of the liquid crystal is 1.5 volts, the voltage required for the switching of a stack of n liquid crystal layers will be: Vo = n VXL (ZXL + Zp ) / ZXL For layers of liquid crystal and polymerized material of substantially equivalent thicknesses, this relation can be written: ## EQU1 ## For a structure having a number n = 10 of layers Therefore, for the above examples of dielectric constant and threshold voltage values VxL, it will be necessary to have a voltage Vo to be applied to the electrodes 3. 0 and 3.1 of about VO = 52.5 volts. It can thus be seen that the modulator will operate easily under the control of a voltage of a hundred volts. To reduce this control voltage, it is possible to interdigitate several pairs of electrodes (3.0, 3.1) as will be described in connection with Figure 4d.

La figure 2 représente une structure permettant de moduler la lumière non polarisée. Sur cette figure, on trouve deux empilements de couches EO et El similaires chacun à l'empilement de couches de la figure la. Les électrodes 3.0 et 3.1 sont situées de part et d'autre des deux empilements de couches. La couche 20.n+l est commune aux deux empilements de couches.  Figure 2 shows a structure for modulating unpolarized light. In this figure, there are two stacks of EO and El layers each similar to the stack of layers of Figure la. The electrodes 3.0 and 3.1 are located on either side of the two stacks of layers. The layer 20.n + 1 is common to both stacks of layers.

Dans l'empilement E0, les faces des couches de matériau polymérisé 20.0 à 20.n+l en contact avec les couches de cristal liquide 10.0 à 10.n ont été traitées de façon à ce que leur structure moléculaire soit orientée selon une première direction déterminée comme cela a été décrit précédemment.  In the stack E0, the faces of the layers of polymerized material 20.0 to 20.n + 1 in contact with the liquid crystal layers 10.0 to 10.sub.n have been treated so that their molecular structure is oriented in a first direction. determined as previously described.

Par contre, dans l'empilement El, les faces des couches de matériau polymérisé 20.n+l à 21.n+l en contact avec les couches de cristal liquide 11.0 à 11.n ont été traitées de façon à ce que leur structure moléculaire soit orientée selon une deuxième direction déterminée perpendiculaire à la première direction. Une telle structure permet ainsi de moduler les deux polarisations d'un faisceau de lumière non polarisée.  On the other hand, in the stack E1, the faces of the layers of polymerized material 20.n + 1 to 21.n + 1 in contact with the liquid crystal layers 11.0 to 11n have been treated in such a way that their structure molecular is oriented in a second determined direction perpendicular to the first direction. Such a structure thus makes it possible to modulate the two polarizations of a non-polarized light beam.

Selon un mode de réalisation de l'invention représenté en figure 3a, l'empilement de couches de la figure la ou les empilements de couches de la figure 2 sont enserrés entre deux supports 6.0 et 6.1. Ces supports peuvent être rigides ou semi-rigides. Les électrodes 3.0 et 3.1 sont de préférence situées entre ces supports et l'empilement ou les empilements de couches.  According to one embodiment of the invention shown in FIG. 3a, the stack of layers of FIG. 1 or the stacks of layers of FIG. 2 are sandwiched between two supports 6.0 and 6.1. These supports can be rigid or semi-rigid. The electrodes 3.0 and 3.1 are preferably located between these supports and the stack or the stacks of layers.

La figure 3b représente un mode de réalisation dans lequel l'empilement de couches E est réalisé sur une plaque support 6. Une membrane d'encapsulation 7 recouvre l'ensemble. Les électrodes 3.0 et 3.1 sont également situées de préférence d'une part entre la plaque support 6 et l'empilement E et d'autre part entre la membrane 7 et l'empilement E. Les supports 6.0, 6.1 et la plaque support 6 peuvent être en verre ou en plastique selon l'application qui est envisagée. Le film d'encapsulation 7 peut être un film de plastique.  FIG. 3b shows an embodiment in which the stack of layers E is made on a support plate 6. An encapsulation membrane 7 covers the assembly. The electrodes 3.0 and 3.1 are also preferably situated, on the one hand, between the support plate 6 and the stack E and, on the other hand, between the membrane 7 and the stack E. The supports 6.0, 6.1 and the support plate 6 can be made of glass or plastic depending on the application that is being considered. The encapsulation film 7 may be a plastic film.

La figure 4a représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel le modulateur permet de moduler une lumière non polarisée dans une large gamme de longueurs d'ondes. Il comporte un premier empilement ECO permettant de moduler la lumière polarisée selon une première direction. Cet empilement comporte lui-même plusieurs empilements de couches E0.1d_, EO.À2, E0.3 capables chacun de moduler une gamme de longueurs d'onde particulière. Elles sont conçues pour qu'elles puissent moduler, par exemple, la lumière du spectre visible. Un deuxième empilement EC1 permet de moduler la lumière polarisée selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction. Cet empilement comporte également plusieurs empilements E1. À1, E1. X2, E1.2\.3 permettant de moduler différentes gammes de longueurs d'ondes. De préférence, l'empilement ECO est de structure identique ou quasiment identique à la structure de l'empilement EC1 à l'exception de l'orientation des faces des couches de matériau polymérisé qui sont en contact avec les couches de cristal liquide, ces orientations étant perpendiculaires d'un empilement ECO à un empilement EC1.  FIG. 4a represents an embodiment of the invention in which the modulator makes it possible to modulate an unpolarized light in a wide range of wavelengths. It comprises a first ECO stack for modulating the polarized light in a first direction. This stack itself comprises several stacks of layers E0.1d_, EO.A2, E0.3 each capable of modulating a particular range of wavelengths. They are designed so that they can modulate, for example, the light of the visible spectrum. A second stack EC1 makes it possible to modulate the polarized light in a second direction perpendicular to the first direction. This stack also includes several stacks E1. A1, E1. X2, E1.2 \ .3 for modulating different ranges of wavelengths. Preferably, the ECO stack is of identical structure or almost identical to the structure of the stack EC1 with the exception of the orientation of the faces of the layers of polymerized material which are in contact with the liquid crystal layers, these orientations being perpendicular from an ECO stack to a stack EC1.

La figure 4b représente une variante de réalisation dans laquelle chaque empilement de couches permettant de moduler une gamme de longueurs d'onde telle que EO.A1 est enserré entre deux électrodes telles que 3.00 et 3.01 et est commandé par ces électrodes. On peut donc moduler indépendamment chaque gamme de longueurs d'onde et chaque polarisation.  FIG. 4b represents an embodiment variant in which each stack of layers making it possible to modulate a range of wavelengths such that EO.A1 is sandwiched between two electrodes such as 3.00 and 3.01 and is controlled by these electrodes. We can therefore independently modulate each range of wavelengths and each polarization.

La figure 4c représente une variante de réalisation comportant trois empilements E.Xl, E.2\2 et E.X3 permettant chacun de moduler une gamme de longueurs d'ondes de lumière non polarisée. Chacun de ces empilements comporte deux empilements tels que EO.X1 et E1.X1 pour E.X1. Ces deux empilements sont de caractéristiques quasiment identiques pour pouvoir moduler les mêmes longueurs d'onde; ils ne diffèrent que par leurs orientations de façon à ce que chacun d'eux module une polarisation de la lumière. Sur la figure 4c, si on n'utilise pas les électrodes 3.01, 3.03 et 3.05, la commande des autres électrodes permettra de faire de la modulation de couleurs sur de la lumière non polarisée.  FIG. 4c represents an alternative embodiment comprising three stacks E.X1, E.2 \ 2 and E.X3 each making it possible to modulate a range of wavelengths of unpolarized light. Each of these stacks comprises two stacks such as EO.X1 and E1.X1 for E.X1. These two stacks are of almost identical characteristics to be able to modulate the same wavelengths; they differ only in their orientations so that each of them modulates a polarization of light. In FIG. 4c, if the electrodes 3.01, 3.03 and 3.05 are not used, control of the other electrodes will allow color modulation on unpolarized light.

La figure 4d représente un mode de réalisation dans lequel ont prévoit des électrodes interdigitées 3.e0 et 3.el permettant de commander la structure avec des tensions plus réduites.  FIG. 4d shows an embodiment in which interdigitated electrodes 3.e0 and 3.el have been provided for controlling the structure with smaller voltages.

En se reportant aux figures 5 et 6a à 6f, on va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un modulateur selon l'invention.  Referring to FIGS. 5 and 6a to 6f, an embodiment of a modulator according to the invention will now be described.

Un monomère M est déposé sur un plan P d'une pièce support 60. Avantageusement, ce plan P a été au préalable recouvert ou muni d'au moins une couche conductrice transparente correspondant à l'électrode 3.0 des figures la et 2. De façon connue dans la technique cette couche conductrice est en ITO.  A monomer M is deposited on a plane P of a support piece 60. Advantageously, this plane P has been previously covered or provided with at least one transparent conductive layer corresponding to the electrode 3.0 of FIGS. 1a and 2. known in the art this conductive layer is made of ITO.

Un système d'illumination S permet de focaliser 5 un faisceau lumineux F1 dans l'épaisseur de la couche de monomère M. On sait réaliser une photo inscription d'une zone ponctuelle à l'intérieur d'un volume d'un matériau photo polymérisable sans modifier la matière environnante. Pour cela on met en oeuvre une interaction non linéaire de type Photo-polymérisation à deux photons telle que décrite dans le document suivant Design and application of high-sensitivity two-photon initiators for threedimensional microfabrication , Stephen M. Kuebler et al, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, Volume 158, Issues 2-3, 2 June 2003, Pages 163-170.  An illumination system S makes it possible to focus a light beam F1 in the thickness of the monomer layer M. It is known to make a photo inscription of a point zone inside a volume of a photo-polymerizable material without changing the surrounding matter. For this purpose, a two-photon photo-polymerization type nonlinear interaction is used as described in the following document, Stephen M. Kuebler et al., Journal of Photochemistry, "Design and Application of High-sensitivity Two-photon Initiators for Threedimensional Microfabrication". and Photobiology A: Chemistry, Volume 158, Issues 2-3, June 2, 2003, Pages 163-170.

Selon ce document, le matériau à traiter est un matériau monomère se présentant en phase liquide ou quasi-liquide. La composition de ce matériau est connue de l'état de l'art (par exemple, Novel nonlinear optical organic materials: Dithienylethylenes , B.Sahraoui, I.V.Kityk, I. Fuks, B.Paci, P.Baldeck, J.-M.Nunzi, P.Frere, and J.Roncali, PP 6179-6184, The Journal of Chemical Physics, V 115, N 13, October 2001).  According to this document, the material to be treated is a monomeric material in the liquid or quasi-liquid phase. The composition of this material is known from the state of the art (for example, Novel nonlinear optical organic materials: Dithienylethylenes, B.Sahraoui, IVKityk, I.Fuks, B.Paci, P.Baldeck, J.-M Nunzi, P.Frere, and J. Roncali, PP 6179-6184, The Journal of Chemical Physics, V 115, No. 13, October 2001).

L'invention met en application cette technique pour polymériser dans le volume de matériau monomère des couches de matériau.  The invention applies this technique to polymerize the layers of material in the volume of monomeric material.

De préférence, le faisceau lumineux est un faisceau à la longueur d'onde du visible ou du proche infrarouge. Il est transmis sous forme d'impulsions très brèves (quelques dizaines de femtosecondes), dont la durée est par exemple de 150 femtosecondes, de puissance moyenne 1.5W à une longueur d'onde de 800nm, un taux de répétition de 1 à 5kHz soit une puissance crête de l'ordre de 10GW. Dans ces conditions comme cela est décrit dans le document cité précédemment, le matériau traité est le siège, au point de focalisation du faisceau lumineux, d'une interaction à deux photons correspondant à l'apparition de photons de longueur d'onde divisée par deux (2 photons IR à 800nm équivalent à un photon à 400nm). L'interaction à deux photons produit ainsi une polymérisation du matériau monomère au point de focalisation du faisceau. Il s'avère que la zone polymérisée est bien délimitée dans le volume. Lorsqu'une zone a été polymérisée, on déplace le point de focalisation du faisceau F1 dans le matériau monomère pour polymériser un point voisin situé dans le même plan et ainsi de suite jusqu'à avoir polymériser tout un plan du monomère.  Preferably, the light beam is a beam at the wavelength of the visible or near infrared. It is transmitted in the form of very short pulses (a few tens of femtoseconds), the duration of which is, for example, 150 femtoseconds, with an average power of 1.5W at a wavelength of 800 nm, a repetition rate of 1 to 5 kHz, a peak power of the order of 10GW. Under these conditions, as described in the aforementioned document, the treated material is the seat, at the focusing point of the light beam, of a two-photon interaction corresponding to the appearance of photons of wavelength divided by two (2 IR photons at 800nm equivalent to one photon at 400nm). The two-photon interaction thus produces a polymerization of the monomer material at the point of focus of the beam. It turns out that the polymerized zone is well defined in the volume. When a zone has been polymerized, the focus point of the beam F1 in the monomer material is shifted to polymerize a neighboring point situated in the same plane and so on until an entire plane of the monomer has been polymerized.

Le diamètre d'un point de focalisation étant de l'ordre de quelques dixièmes de micromètre et deux à trois fois plus pour sa longueur, on pourra polymériser ainsi plusieurs plans juxtaposés de façon à obtenir une première couche de matériau polymérisé telle que la couche 2.0 de la figure 1.  Since the diameter of a focusing point is of the order of a few tenths of a micrometer and two to three times more for its length, several juxtaposed planes can be polymerized so as to obtain a first layer of polymerized material such as layer 2.0. of Figure 1.

Ensuite, en déplaçant le volume de monomère selon une direction parallèle à la direction du faisceau F1, on polymérise des zones limitées aux dimensions des cales d'épaisseur 4.00 et 4.01 selon la même technique.  Then, by moving the monomer volume in a direction parallel to the direction of the beam F1, polymerized areas limited to the dimensions of the shims 4.00 and 4.01 according to the same technique.

Ensuite, on réalise à nouveau la polymérisation de plusieurs plans juxtaposés de façon à obtenir une couche suivante, 2.1 par exemple, de matériau polymérisé, et ainsi de suite.  Then, the polymerization of several juxtaposed planes is carried out again so as to obtain a next layer, 2.1 for example, of polymerized material, and so on.

On obtient ainsi la structure représentée en figure 6a avec des zones polymérisées représentées en hachures et des zones non polymérisées représentées en pointillés.  The structure shown in FIG. 6a is thus obtained with polymerized zones represented in hatching and unpolymerized zones represented in dashed lines.

Lors d'une deuxième étape, représentée en figure 35 6b, on réalise dans la structure des trous tel que le trou 5 qui permet de mettre en communication toutes les zones non polymérisées avec l'extérieur de la structure. Ces trous peuvent aussi être réalisés lors de la première étape.  In a second step, shown in FIG. 6b, holes are made in the structure such as the hole 5 which makes it possible to place all the uncured zones in communication with the outside of the structure. These holes can also be made during the first step.

Lors d'une troisième étape représentée en figure 6c, on procède, par le trou ainsi réalisé, à l'élimination du matériau non polymérisé à l'aide d'un solvant approprié.  In a third step shown in FIG. 6c, the hole thus formed is used to remove the unpolymerized material using a suitable solvent.

Au cours d'une quatrième étape représentée en figure 6d, on remplit, par le trou 5, la structure qui a été vidée du matériau non polymérisé. Il est à noter que, selon une technique connue, la troisième et la quatrième étape sont réalisées dans une même enceinte et se font successivement par circulation d'un solvant dans l'enceinte suivie immédiatement par la circulation d'un cristal liquide. Selon une autre variante et selon les natures du solvant et du cristal liquide, il est également possible, comme cela est également connu, de réaliser ces deux étapes en une seule en prévoyant une circulation dans l'enceinte d'un mélange évoluant du solvant au cristal liquide.  In a fourth step shown in Figure 6d, is filled through the hole 5, the structure that has been emptied of the unpolymerized material. It should be noted that, according to a known technique, the third and fourth steps are performed in the same chamber and are successively by circulation of a solvent in the chamber followed immediately by the circulation of a liquid crystal. According to another variant and according to the nature of the solvent and the liquid crystal, it is also possible, as is also known, to perform these two steps in one by providing for circulation in the chamber of a mixture evolving from the solvent to the liquid crystal.

Au cours d'une cinquième étape représentée en figure 6e, on bouche le trou 5 à l'aide par exemple d'un matériau polymère.  During a fifth step shown in FIG. 6e, the hole 5 is closed using, for example, a polymer material.

Au cours d'une sixième étape, on réalise au moins une électrode decommande 3.1 sur la face supérieure de l'empilement de couches (figure 6f) .  During a sixth step, at least one control electrode 3.1 is produced on the upper face of the stack of layers (FIG. 6f).

Selon une variante de réalisation, les cinquième et sixième étapes précédentes peuvent être remplacées par une étape au cours de laquelle on applique à la face supérieure fl de la structure de la figure 6d, une plaque transparente 6.1 portant une électrode 3.1 qui obture ainsi le trou 5. L'électrode 3.1 coopèrera avec l'électrode 3.0 pour appliquer un champ électrique à la structure.  According to an alternative embodiment, the fifth and sixth preceding steps can be replaced by a step in which is applied to the upper face fl of the structure of Figure 6d, a transparent plate 6.1 carrying an electrode 3.1 which thus closes the hole 5. The electrode 3.1 will cooperate with the electrode 3.0 to apply an electric field to the structure.

Au lieu d'appliquer une plaque 6.1 on peut également appliquer un film transparent 7 portant une électrode 3.1 pour obtenir la forme de réalisation représentée en figure 3b.  Instead of applying a plate 6.1 it is also possible to apply a transparent film 7 carrying an electrode 3.1 to obtain the embodiment shown in FIG. 3b.

Enfin, on prévoira avantageusement une étape de traitement permettant d'orienter les structures moléculaires des faces des couches en matériau polymérisé qui sont en contact avec une couche de cristal liquide. Cette étape pourra être faite à l'aide d'un spot tel que f1 (figure 5) ou d'un faisceau plat lumineux qu'on déplace sur chaque surface à traiter. Pour réaliser une structure permettant de moduler une lumière non polarisée, telle que la structure de la figure 2, le déplacement du faisceau lumineux se fera selon une première direction pour les faces d'une partie des couches de matériau polymérisé et selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction pour les autres couches de matériau polymérisé de la structure.  Finally, a treatment step will advantageously be provided for orienting the molecular structures of the faces of the layers of polymerized material that are in contact with a liquid crystal layer. This step can be done using a spot such as f1 (Figure 5) or a flat light beam that is moved on each surface to be treated. To achieve a structure for modulating a non-polarized light, such as the structure of Figure 2, the displacement of the light beam will be in a first direction for the faces of a portion of the polymerized material layers and in a second perpendicular direction in the first direction for the other layers of polymerized material of the structure.

En se reportant aux figures 7a à 7d, on va décrire une variante du procédé de fabrication selon l'invention.  Referring to Figures 7a to 7d, a variant of the manufacturing method according to the invention will be described.

L'étape de réalisation d'un empilement de couches de matériau polymérisé et de matériau non polymérisé se fait par holographie en faisant interférer deux faisceaux lumineux H1 et H2 dans une couche de matériau non polymérisé (voir figure 7a). On obtient ainsi des couches p0.1 à p0.n+ 1 de matériau polymérisé et des couches p1.1 à pl.n de matériau non polymérisé. Ensuite, on réalise (figure 6b) les cales telles que 4.00 et 4.01 soit par insolation au laser soit également par insolation directe au travers d'un masque délimitant les pourtours des cales.  The step of producing a stack of layers of polymerized material and unpolymerized material is done by holography by interfering two light beams H1 and H2 in a layer of uncured material (see Figure 7a). P0.1 to p0.n + 1 layers of polymerized material and layers p1.1 to pl.n of unpolymerized material are thus obtained. Then, the shims such as 4.00 and 4.01 are made (FIG. 6b) either by laser irradiation or also by direct exposure through a mask delimiting the edges of the shims.

Ensuite, on réalise les deuxième et troisième 35 étapes consistant à réaliser un accès tel que 5 dans l'empilement de couches et à extraire, par cet accès le matériau non polymérisé des couches pl.l à pl.n (figure 7c).  Then, the second and third steps of making an access such as 5 in the stack of layers and extracting, through this access, the unpolymerized material of the layers pl.l to pl.n (FIG. 7c) are carried out.

On remplit ensuite les espaces laissés ainsi libres par du matériau cristal liquide (figure 7d). La suite du procédé se déroule comme décrit précédemment.  The spaces thus free are then filled with liquid crystal material (FIG. 7d). The rest of the process proceeds as described above.

Les figures 8a à 8c représentent une variante du procédé selon l'invention.  Figures 8a to 8c show a variant of the method according to the invention.

On réalise sur une plaque support 6.0 portant une électrode 3.0, une première couche de monomère d'un premier type, qu'on polymérise et dont on traite la surface supérieure par frottement pour orienter la surface. On réalise ensuite une deuxième couche de monomère d'un deuxième type, qu'on polymérise et dont on traite également la surface supérieure par frottement. On réalise de la même façon des couches alternées de polymère d'un premier type et de couches de polymère d'un deuxième type. On obtient ainsi comme représenté en figure 8a un empilement de couches 2.0, 2.1, etc. alternées avec des couches 1.0, 1.1, etc. Ensuite, on perce perpendiculairement au plan de la structure des trous que l'on remplit d'un matériau monomère du premier type et que l'on polymérise. On obtient ainsi des éléments tels que 4.0 et 4.1 (figure 8b) qui serviront de cales pour la structure.  On a support plate 6.0 carrying an electrode 3.0, a first monomer layer of a first type is produced which is polymerized and the upper surface of which is treated by friction in order to orient the surface. A second monomer layer of a second type is then produced which is polymerized and the upper surface of which is also treated by friction. In the same way, alternating layers of polymer of a first type and layers of polymer of a second type are produced. Thus, as shown in FIG. 8a, a stack of layers 2.0, 2.1, etc. is obtained. alternate with layers 1.0, 1.1, etc. Then, holes are drilled perpendicularly to the plane of the structure which are filled with a monomer material of the first type and which is polymerized. This gives elements such as 4.0 and 4.1 (Figure 8b) that will serve as wedges for the structure.

Ensuite on perce des accès tel que le trou 5 (figure 8c) permettant d'accéder à toutes les couches de polymère du deuxième type. Par ces accès on procède, à l'aide d'un solvant, à la dissolution du polymère du deuxième type et à son remplacement par du cristal liquide. Le procédé se poursuit ensuite comme décrit précédemment.  Then holes are drilled such that the hole 5 (Figure 8c) to access all the polymer layers of the second type. By these accesses is carried out, using a solvent, the dissolution of the polymer of the second type and its replacement with liquid crystal. The process then continues as previously described.

On obtient, comme cela est représenté en figure 8c, un empilement de couches 2.0 à 2.n+1 d'un matériau polymère du premier type alternées avec des couches 1.0 à 1.n d'un matériau cristal liquide.  As is shown in FIG. 8c, a stack of layers 2.0 to 2.n + 1 of a polymer material of the first type alternating with layers 1.0 to 1.n of a liquid crystal material is obtained.

Selon une variante de ce procédé de réalisation, l'empilement de couches 2.0 à 2.n+1 et 1.0 à l.n de la figure 8c peut être réalisé sous la forme d'un empilement de couches Dl relativement épais de plusieurs centaines de micromètres d'épaisseur par exemple pour fournir un empilement de couches D2 de quelques dizaines de micromètres d'épaisseur. Cette opération peut être réalisée par extrusion de la structure de la figure 8b entre deux rouleaux R1 et R2 comme cela est représenté en figure 9. Le remplacement du polymère de type 2 par du cristal liquide se fait comme précédemment.  According to a variant of this embodiment method, the stack of layers 2.0 to 2.n + 1 and 1.0 to ln of FIG. 8c can be made in the form of a stack of relatively thick layers D1 several hundred micrometers thick. thickness for example to provide a stack of layers D2 of a few tens of micrometers thick. This operation can be carried out by extrusion of the structure of FIG. 8b between two rolls R1 and R2 as shown in FIG. 9. The replacement of the type 2 polymer with liquid crystal is as before.

Le modulateur de l'invention possède des couches de cristal liquide très fines ce qui lui confère l'avantage d'être très peu sensible à l'angle d'incidence du faisceau lumineux à moduler. De plus, le fait que les couches de cristal liquide soient peu épaisses permet de réaliser des commutations rapides du dispositif.  The modulator of the invention has very thin liquid crystal layers which gives it the advantage of being very insensitive to the angle of incidence of the light beam to be modulated. In addition, the fact that the liquid crystal layers are thin allows for rapid switching of the device.

De plus, en prévoyant, comme cela est représenté en figure 2, au moins deux empilements de couches dont les faces des couches de matériau polymérisé ont été orientées selon deux directions orthogonales, le modulateur de l'invention permet de moduler de la lumière non polarisée sans qu'il soit besoin de prévoir de polariseurs. Dans ces conditions, le modulateur selon l'invention n'absorbe pas la lumière et n'est donc pas sujet à échauffement ce qui lui permet de moduler des puissances optiques importantes. Cette particularité est surtout intéressante pour la bande spectrale UV (350-400nm) où il est très difficile de trouver des films polariseurs efficaces.  Moreover, by providing, as shown in FIG. 2, at least two stacks of layers whose faces of the layers of polymerized material have been oriented in two orthogonal directions, the modulator of the invention makes it possible to modulate unpolarized light. without the need for polarizers. Under these conditions, the modulator according to the invention does not absorb light and is therefore not subject to heating which allows it to modulate significant optical powers. This particularity is especially interesting for the UV spectral band (350-400nm) where it is very difficult to find effective polarizing films.

L'invention est applicable à la réalisation d'un polariseur. Un tel polariseur comporte au moins un empilement de couches tel que représenté en figure la. Il ne nécessite pas alors forcément de prévoir les électrodes 3.0, 3.1 de la figure la, sauf si on veut réaliser un polariseur commandable électriquement. On peut également, de manière analogue aux structures représentées sur les figures la à 1c, prévoir plusieurs empilements de couches pour polariser la lumière de plusieurs gammes de longueurs d'onde. Dans ce cas également, les électrodes de commande ne sont pas forcément nécessaires sauf si on veut réaliser un polariseur commandable électriquement.  The invention is applicable to the production of a polarizer. Such a polarizer comprises at least one stack of layers as shown in FIG. It does not necessarily then need to provide the electrodes 3.0, 3.1 of Figure la, unless it is desired to achieve an electrically controllable polarizer. It is also possible, similarly to the structures shown in Figures la to 1c, to provide several stacks of layers to polarize the light of several wavelength ranges. In this case also, the control electrodes are not necessarily necessary unless one wants to achieve an electrically controllable polarizer.

L'invention est applicable dans la réalisation de: - vitrages actifs modulateurs électro-optiques permettant le contrôle du flux et/ou de la couleur d'un faisceau lumineux non polarisé UV, visible ou infrarouge.  The invention is applicable in the production of: - active glass electro-optical modulators for controlling the flow and / or color of a UV, visible or infrared non-polarized light beam.

- système de visualisation de grandes dimensions (murs d'images) - papier électronique - projecteurs de flux lumineux - polariseur à haute efficacité  - large display system (image walls) - electronic paper - luminous flux projectors - high efficiency polarizer

Claims (14)

REVENDICATIONS 1. Modulateur à cristal liquide caractérisé en ce qu'il comporte au moins une alternance de couches de matériau polymérisé (2.0 à 2.n+1) et de couches de matériau cristal liquide (1.0 à 1.n), chaque couche de matériau cristal liquide étant enserrée entre deux couches de matériau polymérisé dont les faces en contact avec le cristal liquide présentent une structure moléculaire orientée selon une direction, des cales d'épaisseur (4.00, 4.01) étant réparties dans la couche de cristal liquide entre les couches de matériau polymérisé, le matériau cristal liquide présentant un indice de réfraction ordinaire nO et un indice de réfraction extraordinaire ne, et le matériau polymérisé présentant un indice de réfraction (n) de valeur sensiblement égale à celle de l'indice de réfraction ordinaire ou de l'indice de réfraction extraordinaire du matériau cristal liquide.  1. Liquid crystal modulator characterized in that it comprises at least one alternating layers of polymerized material (2.0 to 2.n + 1) and layers of liquid crystal material (1.0 to 1.n), each layer of material liquid crystal being sandwiched between two layers of polymerized material whose faces in contact with the liquid crystal have a molecular structure oriented in one direction, shims (4.00, 4.01) being distributed in the liquid crystal layer between the layers of polymerized material, the liquid crystal material having an ordinary refractive index n0 and an extraordinary refractive index ne, and the polymerized material having a refractive index (n) of a value substantially equal to that of the ordinary refractive index or the refractive index. extraordinary refractive index of the liquid crystal material. 2. Modulateur à cristal liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux électrodes de commande (3.0, 3.1) disposées de part et d'autre de l'alternance de couches.  2. Liquid crystal modulator according to claim 1, characterized in that it comprises at least two control electrodes (3.0, 3.1) disposed on either side of the alternation of layers. 3. Modulateur à cristal liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des accès de communication (5.0, 5.n) situés dans les couches de matériau polymérisé (2.0 à 2.n+1) et mettant en communication les couches de matériau cristal liquide (1.0 à 1.n).  3. Liquid crystal modulator according to claim 1, characterized in that it comprises communication ports (5.0, 5.n) located in the layers of polymerized material (2.0 to 2.n + 1) and placing in communication the layers of liquid crystal material (1.0 to 1.n). 4. Modulateur à cristal liquide selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une première alternance de couches dans laquelle les faces des couches de matériau polymérisé (20.0 à 20.n+1) en contact avec une couche de cristal liquide (10.0 à 10.n) présentent une structure moléculaire orientée selon une première direction, ainsi qu'une deuxième alternance de couches dans laquelle les faces des couches de matériau polymérisé (20.n+1 dessus, 21.1 à 21.n+1) en contact avec une couche de cristal liquide (11.0 à 11.n) présentent une structure moléculaire orientée selon une deuxième direction orthogonale à la première direction, l'ensemble des couches étant enserrées entre les dites électrodes.  4. Liquid crystal modulator according to claim 2, characterized in that it comprises a first layer alternation in which the faces of the layers of polymerized material (20.0 to 20.n + 1) in contact with a layer of liquid crystal ( 10.0 to 10n) have a molecular structure oriented in a first direction, and a second alternation of layers in which the faces of the layers of polymerized material (20.n + 1 above, 21.1 to 21.n + 1) in contact with a liquid crystal layer (11.0 to 11.n) have a molecular structure oriented in a second direction orthogonal to the first direction, the set of layers being sandwiched between said electrodes. 5. Modulateur à cristal liquide selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'alternances de couches, chaque alternance de couches permettant de moduler une gamme de longueurs d'ondes particulière.  5. Liquid crystal modulator according to one of claims 2 to 4, characterized in that it comprises a plurality of alternating layers, each alternating layers for modulating a range of wavelengths. 6. Procédé de fabrication d'un modulateur à cristal liquide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: c) dépôt d'un volume de matériau monomère (M) sur une face d'une plaque (6.0) portant au moins une première électrode {3.0), d) polymérisation dans le volume d'un matériau monomère (M) de plusieurs couches distinctes, pour 25 obtenir plusieurs couches de matériau polymérisé (20.0 à 20.n+1) d'épaisseurs optiques équivalentes et régulièrement espacées, e) perçage d'au moins un trou (5) qui traverse lesdites couches de matériau polymérisé, f) enlèvement du matériau non polymérisé situé entre lesdites couches de matériau polymérisé, g) remplissage des espaces laissés libres à l'issue de l'étape précédente entre les couches de matériau polymérisé à l'aide d'un matériau cristal liquide, h) obturation dudit trou (5) par une plaque (6.1) ou un film transparent (7) portant au moins une deuxième électrode (3.1) qui est appliquée contre la face supérieure (fi) de l'empilement de couches.  6. A method of manufacturing a liquid crystal modulator, characterized in that it comprises the following steps: c) depositing a volume of monomeric material (M) on a face of a plate (6.0) bearing at least a first electrode (3.0), d) polymerization in the volume of a monomeric material (M) of several distinct layers, to obtain several layers of polymerized material (20.0 to 20.n + 1) of equivalent optical thicknesses and regularly e) piercing at least one hole (5) passing through said layers of polymerized material, f) removing the unpolymerized material between said layers of polymerized material, g) filling the spaces left free at the end of said polymerized material; preceding step between the layers of material polymerized with a liquid crystal material, h) closing said hole (5) by a plate (6.1) or a transparent film (7) carrying at least a second electrode (3.1) which is applied cont re the upper face (fi) of the stack of layers. 7. Procédé de fabrication d'un modulateur à cristal liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de polymérisation est faite par un procédé d'interaction à deux photons à l'aide d'un faisceau lumineux focalisé et déplacement du point de focalisation du faisceau au sein du volume de monomère (M).  7. A method of manufacturing a liquid crystal modulator according to claim 6, characterized in that the polymerization step is performed by a two-photon interaction method using a focused light beam and moving the point of focus of the beam within the monomer volume (M). 8. Procédé de fabrication d'un modulateur à cristal liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte avant l'étape de réalisation de l'accès (5), une étape de réalisation de polymérisation de cales d'épaisseur entre les couches de matériau polymérisé.  8. A method of manufacturing a liquid crystal modulator according to claim 6, characterized in that it comprises before the step of producing the access (5), a step of polymerization realization of shims thick between the layers of polymerized material. 9. Procédé de fabrication d'un modulateur à cristal liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape d'enlèvement du matériau non polymérisé se fait à l'aide d'un liquide solvant.  9. A method of manufacturing a liquid crystal modulator according to claim 6, characterized in that the step of removing the unpolymerized material is done with a solvent liquid. 10. Procédé de fabrication d'un modulateur à cristal liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape b) de polymérisation se fait par holographie à l'aide de deux faisceaux lumineux interférant dans une couche de matériau monomère photosensible.  10. A method of manufacturing a liquid crystal modulator according to claim 6, characterized in that the polymerization step b) is by holography with the aid of two light beams interfering in a layer of photosensitive monomeric material. 11. Procédé de fabrication d'un modulateur à 30 cristal liquide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: i) dépôts, sur une face d'une plaque (6.0) portant une première électrode (3.0), d'un volume de matériau monomère (M), de couches alternées monomères d'un premier type et d'un deuxième type, chaque dépôt de couche étant immédiatement suivi d'une polymérisation de la couche puis d'un traitement d'orientation de la surface de la couche polymérisée par frottement ou autres moyens, pour obtenir plusieurs couches de matériau polymérisé d'un premier type et d'un deuxième type, j) perçage d'au moins un trou (5) qui traverse lesdites couches de matériau polymérisé, k) enlèvement du matériau polymérisé du deuxième 10 type situé entre les couches de matériau polymérisé du premier type, 1) remplissage des espaces laissés libres à l'issue de l'étape précédente entre les couches de matériau polymérisé à l'aide d'un matériau cristal 15 liquide, m) obturation dudit trou (5) par une plaque (6.1) ou un film transparent (7) portant au moins une deuxième électrode (3.1) qui est appliquée contre la face supérieure (fi) de l'empilement de couches.  11. A method of manufacturing a liquid crystal modulator, characterized in that it comprises the following steps: i) deposits, on one side of a plate (6.0) carrying a first electrode (3.0), a monomer material volume (M), alternating monomer layers of a first type and a second type, each layer deposition being immediately followed by a polymerization of the layer and then a treatment of orientation of the surface of the polymerized layer by friction or other means, to obtain several layers of polymerized material of a first type and a second type, j) drilling of at least one hole (5) which passes through said layers of polymerized material, k) removal of the polymerized material of the second type located between the layers of polymerized material of the first type, 1) filling of the spaces left free at the end of the preceding step between the layers of polymerized material using a crystal materialLiquid, m) closing said hole (5) by a plate (6.1) or a transparent film (7) carrying at least a second electrode (3.1) which is applied against the upper face (fi) of the stack of layers. 12. Procédé de fabrication d'un modulateur à cristal liquide selon la revendication 11, caractérisé en ce que la réalisation d'un empilement de couches alternées de deux matériaux différents d'un premier type et d'un deuxième type se fait par réalisation d'un empilement de couches d'épaisseur globale supérieure à plusieurs centaines de micromètres, puis par extrusion de cet empilement (D2) pour obtenir un empilement de couches (D1) aminci.  12. A method of manufacturing a liquid crystal modulator according to claim 11, characterized in that the realization of a stack of alternating layers of two different materials of a first type and a second type is done by producing a stack of layers with an overall thickness greater than several hundred micrometers, then by extrusion of this stack (D2) to obtain a stack of layers (D1) thinned. 13. Modulateur à cristal liquide caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche de matériau cristal liquide (1.0 à 1.n) enserrée entre deux couches de matériau polymérisé (2.0 à 2.n+1), des cales d'épaisseur (4.00, 4.01) étant réparties dans la couche de cristal liquide entre les couches de matériau polymérisé, et l'une des couches au moins de matériau polymérisé possédant des trous ayant permis de remplir en cristal liquide l'espace situé entre les deux couches de matériau polymérisé.  13. Liquid crystal modulator characterized in that it comprises at least one layer of liquid crystal material (1.0 to 1.n) sandwiched between two layers of polymerized material (2.0 to 2.n + 1), shims thick (4.00, 4.01) being distributed in the liquid crystal layer between the layers of polymerized material, and at least one layer of polymerized material having holes having made it possible to fill the space between the two layers of liquid crystal with liquid crystal. polymerized material. 14. Application du modulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une alternance de couches de matériau polymérisé et de matériau cristal liquide selon la revendication 1.  14. Application of the modulator according to claim 1, characterized in that it comprises at least one alternating layers of polymerized material and liquid crystal material according to claim 1.
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