WO2006125770A1 - Utilisation d'un materiau a base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation electro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes a cette utilisation - Google Patents

Utilisation d'un materiau a base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation electro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes a cette utilisation Download PDF

Info

Publication number
WO2006125770A1
WO2006125770A1 PCT/EP2006/062504 EP2006062504W WO2006125770A1 WO 2006125770 A1 WO2006125770 A1 WO 2006125770A1 EP 2006062504 W EP2006062504 W EP 2006062504W WO 2006125770 A1 WO2006125770 A1 WO 2006125770A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electro
use according
state
liquid crystal
optical
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/062504
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Louis De Bougrenet De La Tocnaye
Laurent Dupont
Bertrand Caillaud
Sylvie Gregoire
Original Assignee
GET/ENST BRETAGNE : Groupe des Ecoles des Télécommunications/Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications de Bretagne
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GET/ENST BRETAGNE : Groupe des Ecoles des Télécommunications/Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications de Bretagne filed Critical GET/ENST BRETAGNE : Groupe des Ecoles des Télécommunications/Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications de Bretagne
Publication of WO2006125770A1 publication Critical patent/WO2006125770A1/fr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0266—Antiferroelectrics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04—Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • A61F9/06—Masks, shields or hoods for welders
    • A61F9/065—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters
    • A61F9/067—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters with variable transmission
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0225—Ferroelectric
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C09K19/2007—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3441—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom
    • C09K19/345—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered aromatic ring containing two nitrogen atoms
    • C09K19/3458—Uncondensed pyrimidines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3491—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having sulfur as hetero atom
    • C09K19/3497—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having sulfur as hetero atom the heterocyclic ring containing sulfur and nitrogen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K19/544—Macromolecular compounds as dispersing or encapsulating medium around the liquid crystal

Definitions

  • the invention relates to the field of designing and producing optical shutters using liquid crystal materials.
  • the invention is particularly, but not exclusively, its application for the production of helmets used to perform arc welding operations.
  • the arc welding processes involve the emission of a very high intensity light harmful to the man which should be protected by adequate means. It is therefore known to use helmets whose part covering the face is made of a translucent material strongly tinted. This part of the helmet must be folded over the face at each welding operation. On the other hand, it must be raised outside the welding operations because it does not let enough light to pass through to allow the user to see correctly.
  • Such materials based on liquid crystals constitute materials whose optical properties, and in particular birefringence, can be modified by applying an electric field to them.
  • voltage controllable shutters are provided. These headsets are switchable, that is to say that their shutter is triggered by an external optical signal (for example by triggering the arc).
  • they do not allow to operate in strobe mode (explained in French Patent Document No. 0502510) because the shutters they are equipped with fall times (or relaxation) too slow and therefore incompatible with this operating regime for which the duration of emission of the arc occupies a significant duration of the duty cycle (following the principle described in French Patent No. 0502510).
  • Such liquid crystal optical shutters can observe at least two states, namely at least one said passing state, according to which they let the light pass and a closed or blocking state, according to which it does not let the light pass or according to which they let only a small part of it.
  • liquid crystal material they contain In order to perform their function properly, the liquid crystal material they contain must have a number of characteristics. In the first place, this material must have good extinction in the visible range considered. For example, for the production of welding helmets, this extinction must be equal to or greater than 30 dB, in the visible band considered, namely 550 to 750 nm.
  • this extinction in the passing state or states must not be greater than 3 dB maximum in the visible band considered.
  • Such a material must also, for many applications, be able to be provided on a surface, commonly called "optical pupil", relatively large.
  • this optical pupil must be at least equal to 1 cm 2 in the case of a square pupil, or have a diameter of at least 1.5 cm in the case of a circular pupil.
  • response times otherwise called switching time
  • a shutter frequency of a few kilohertz will facilitate the servocontrol of a device for triggering the welding arc. and thus to guarantee better safety conditions for the operator (absence of hysteresis, steep rise and relaxation times, etc.) and especially stroboscopic operation.
  • control voltage should be of the order of a few tens of volts (typically 10 to 30 volts).
  • optical shutters will also have good impact resistance, since they will be used under relatively difficult conditions and for the same reason have a range of operation over relatively wide temperature ranges.
  • the optical shutter must at least operate in a temperature range between 0 and 30 ° C.
  • optical shutters using nematic liquid crystal materials and other shutters using smectic liquid crystal materials are known.
  • shutters based on smectic or nematic PDLC (“Polymer dispersed liquid crystal”).
  • PDLCs consist of the combination of at least one liquid crystal (nematic or smectic) and polymer (s). They also constitute electro-optical materials whose optical properties and in particular the value of their refractive index can be modified by applying an electric field to them. The effect used is then a diffusion effect (selective attenuation by diffusion more or less important). It is therefore not necessary to have in this case polarizers and / or cross analyzers.
  • optical shutters using liquid crystal-based materials known in the state of the art have a number of drawbacks diminishing their interest for certain applications such as, in particular, the realization of arc welding helmets. .
  • Nematic liquid crystals and PDLCs based on nematic liquid crystals have the disadvantage of involving poor response times of the order of a few tens of milliseconds incompatible with operation in strobe mode.
  • the transition from a state to a blank state, if it is suitable for display applications, is too slow for other applications.
  • the arc that is to say the light source, appears instantly and not progressively.
  • the low speed of the passage to the closed state can therefore prevent the passage, for a short time, a light intensity too strong, which can be embarrassing or even dangerous in the long term for a user.
  • nematic liquid crystal PDLCs furthermore do not allow sufficient contrast between an on state and the closed state with small thicknesses and hence reasonable control voltages. They are also too slow.
  • Smectic liquid crystals (ferroelectric FLC or antiferroelectric
  • AFLC AFLC
  • PSLC polymer stabilization
  • switching switching
  • Another constraint is that a light of too strong intensity can not pass in case of failure of the shutter, and this, whatever the environmental conditions such as temperature.
  • One of the objectives of the present invention is to propose a new implementation of a liquid crystal-based material for the production of optical shutters, in particular for helmets operating in a stroboscopic mode that do not have the disadvantages mentioned above of the invention. state of the art.
  • an objective of the present invention is to propose such an implementation that makes it possible to obtain an optical shutter device enabling prevent any risk of excessive light passing through the device in case of power failure.
  • Another objective of the present invention is to propose such an implementation that makes it possible to obtain such an optical shutter device that prevents excessive light from being passed in the event of a power failure whatever the temperature.
  • Another objective of the present invention is to propose such an implementation allowing response times (and especially the relaxation time) of less than 1 millisecond, in practice of the order of 10 microseconds), and therefore high switching speeds compatible with strobe operation.
  • Another object of the present invention is to describe such an implementation allowing a high contrast, that is to say greater than or equal to 30 dB.
  • Yet another object of the present invention is to disclose such an implementation that can allow the realization of optical closure devices with wide optical pupil, namely greater than 1 cm 2 or diameter greater than 1.5 cm, and homogeneous.
  • an object of the invention is to describe such an implementation that allows the realization of optical shutter devices including such a material substantially free of defects.
  • the objective of the present invention is also to provide such an implementation that allows the realization of optical shutter devices which have a high robustness and which may be used in wide temperature ranges. 4. Presentation of the invention
  • an electro-optical material constituted by the association of at least one chiral ferroelectric smectic liquid crystal and / or at least one anti-ferroelectric liquid crystal and a polymer, for the manufacture of an electro-optical shutter device, switchable, in particular according to a stroboscopic mode, between at least one passing state and a blocking state, which is in the stably blocking state when no electric field is applied to the electro-optical material, said blocking state corresponding to a single stable state of said electro-optical material.
  • the general principle of the invention consists in implementing, in an electro-optical shutter, a chiral ferroelectric smectic liquid crystal-based material or an anti-ferroelectric liquid crystal and a polymer in suitable proportions in order to ensure that this shutter is in a blocking state
  • Such an electro-optical material is therefore in a physically stable state when no electric field is applied to it, this state is the only state in which it is stable (it is called monostable material).
  • This stable state is insensitive to environmental conditions such as the temperature in the range considered.
  • the relaxation time of the electro-optical material (which is the response time of a state corresponding to an applied field (ie an addressed state) to the steady state) is very small (as explained below). -after) and weakly dependent on the temperature in the operational range considered.
  • the electro-optical material comprises two response times which are the time of raising the steady state to an addressed state and the relaxation time of a state addressed to the steady state.
  • this particular use makes it possible to address the new technical problem consisting in preventing any risk of excessive light passing through an electro-optical shutter device in the event of a power failure.
  • This particular use also makes it possible to address the problem of operation in strobe mode.
  • the fact that the blocking state of the device corresponds to the unique stable state of the electro-optical material makes that in case of power failure, the electro-optical material regains very quickly this stable state which forces very quickly the shutter device in its blocking state.
  • the at least one liquid crystal is based on pyrimidines and / or thiadiazoles substituted with one or more groups chosen from alkyl, alkyloxy, phenyl and oxirane groups, and the polymer results from the polymerization of 1,4-bis [4- (3-acryloyloxypropyloxy) -benzoyloxy] -2-methyl-benzene monomer.
  • said at least one liquid crystal is based on (S) 1-methylheptyloxybiphenylyl-4-yl 4- (perfluoroalkanoyloxyalkoxy) benzoates and / or (S) 1 4-methylheptyloxyphenyl (perfluoroalkanoyloxyalkoxy) biphenylates, and the polymer results from the polymerization of 1,4-bis [4- (3-acryloyloxypropyloxy) -benzoyloxy] -2-methyl-benzene monomer.
  • the material according to the first embodiment comprises at least 13% by weight of polymer, and most preferably 13 % by mass of polymer and it comprises at least two addressed states and a single state without an electric field applied to the electro-optical material confused with the stable state.
  • the materials according to the first and second embodiments of the present invention belong respectively to the families of PSFLC (polymer stabilized ferroelectric liquid crystal) and PSAFLC (polymer stabilized anti-ferroelectric liquid crystal).
  • PSFLCs polymer stabilized liquid crystal
  • PDLCs polymer stabilized liquid crystal
  • liquid crystal and polymer form a gel in which the liquid crystal phase is interconnected.
  • the polymer content is less than 15% by weight while in PDLC the polymer content is greater than 15% by weight.
  • a chiral ferroelectric smectic liquid crystal example that can be used in the context of the invention is commercially available from Avantis- Sanofi France, previously Hoechst, under the trade name Félix 015/100.
  • the second of these compounds is a polymer obtained by the polymerization of a monomer commercially available from Merck, France under the trade name RM257. Its polymerization is carried out by UV irradiation in the presence of a photoinitiator (Irgacure 651 from Ciba).
  • a photoinitiator Irgacure 651 from Ciba
  • the PSFLC structures have different characteristics depending on the polymer content of the mixture. For high concentrations (greater than 15% by weight of polymer) it is the structure of the polymer network which acts predominantly on the characteristics of the liquid crystal.
  • the material according to the present invention has the advantage of allowing the production of optical shutters with slow response (or switching) times and thus very high speeds of transition from a state to a blocking state (or a shutdown state). ).
  • the manufacture of the closure device comprises a step of aligning the at least one liquid crystal.
  • the manufacture of the closure device comprises a step of applying an electric field to the electro-optical material during a phase of temperature descent of the electro-optical material.
  • This step of applying a field implements a voltage cycle that is applied during the phase transition in temperature (lowering temperature). Without this step of applying a field, the monostability is not guaranteed in a systematic way.
  • the state without a field is merged with one of the addressed states.
  • the addressed states are symmetrically distributed on both sides of the fieldless state.
  • the electro-optical closure device comprises at least one cell comprising first and second blades of optically transparent material and at least one layer of the electro-optical material provided between said blades.
  • the electro-optical shutter device of the invention further comprises at least first and second polarization means arranged on either side of the cell.
  • the thickness of the material between the blades will vary depending on the application of the shutter in question. Preferably, this thickness will be between 2 microns and 3 microns for the spectral band between 550 and 750 nm.
  • the thickness of the cell is about 2 ⁇ m.
  • said blades are equipped with spectral films advantageously limiting the spectral band between 550 nm and 750 nm.
  • Such films can be rigid.
  • the first and second blades are provided respectively with a first and a second polarizing film forming the first and second biasing means.
  • Polarizing films can be flexible or rigid.
  • the polarizing films also constitute transparent electrodes.
  • the first and second blades have a minimum useful area of 1 cm 2 .
  • the electro-optical shutter device according to the invention equips a helmet for welding, in particular arc welding. 5.
  • FIGS. 1A and 1B show schematic views symbolizing the principle of operation of two electrooptic shutter devices respectively according to a first and a second embodiment of the invention
  • FIG. 2 presents a set of measurement points substantially situated on a curve illustrating the evolution, as a function of temperature, of the power transmitted by the shut-off device of FIG. 1A according to the first embodiment for an incident power. 100 mW
  • FIG. 3 shows a curve of an example of a voltage time cycle that can be applied across the cell of the closure device according to the first embodiment of the invention
  • FIGS. 1A and 1B show schematic views symbolizing the principle of operation of two electrooptic shutter devices respectively according to a first and a second embodiment of the invention
  • FIG. 2 presents a set of measurement points substantially situated on a curve illustrating the evolution, as a function of temperature, of the power transmitted by the shut-off device of FIG. 1A according to the first embodiment for an incident power. 100 mW
  • FIG. 3 shows a curve of an example of a voltage time cycle that can be
  • FIG. 4A and 4B show the curves of two examples of voltage time cycles that can be applied across the cell of the shutter device according to the second embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows curves of the evolution of the response times (rise time and relaxation time) of the PSFLCs according to the first and second embodiments of the invention as a function of the temperature. 6. Description of two embodiments of the invention
  • FIGS. 1A and 1B show two electro-optical shutter devices 11 and 12 respectively according to a first and a second embodiment of the invention.
  • shutter devices 11, 12 equip for example a helmet for arc welding that can operate in strobe mode, however they can be included in any other equipment requiring, for example, the protection of light-sensitive material.
  • Each of the shutter devices 11 and 12 comprises a cell 111 and 121 including two glass slides coated with a polarizing film cutting wavelengths less than 550 nm and greater than 750 nm and a polarizing film (made of material dichroic).
  • the pairs of glass slides of cells 111 and 121 each define a space hosting a PSFLC layer respectively according to the first and second embodiments of the invention.
  • the layer of electro-optical material between the blades of these cells is about 2 ⁇ m.
  • a closure device is produced from a cell comprising a layer of PSAFLC constituted by a liquid crystal based on (S) I-methylheptyloxybiphenylyl- 4-yl 4- (perfluoroalkanoyloxyalkoxy) benzoates (could also be used (S) 1-methylheptyloxyphenyl 4- (perfluoroalkanoyloxyalkoxy) biphenylates or even a mixture of (S) I-methylheptyloxybiphenylyl-4-yl 4- (perfluoro) alkanoyloxyalkoxy) benzoates and (S) 1-methylheptyloxyphenyl 4- (perfluoroalkanoyloxyalkoxy) biphenylates), and the polymer obtained by the polymerization of the monomer sold under the trade name RM257 available from MERCK France.
  • the PSFLCs of the closure devices 11 and 12 according to the first and second embodiments are both constituted by a mixture of liquid crystals sold under the trade name Félix 015/100 available from the company Aventis -Sanofi France, previously Hoechst, and the polymer obtained by the polymerization of the monomer sold under the trade name RM257 available from MERCK France.
  • the cells 111 and 121 each cooperate with a pair of polarizers mounted in "crossed polarizers" and hereinafter called polarizer 112, 122 and analyzer 122, 123.
  • the manufacturing method of the PSAFLC cell according to the aforementioned variant is identical to the second manufacturing method implemented for the cell 121 and makes it possible to exploit the existence of the intrinsic stable state of an anti-ferroelectric material.
  • an electric field is applied to the cell 111 during the descent in temperature after the polymerization of the monomer, which has the effect of making the asymmetrical structure.
  • the PSFLC of the cell 111 according to the first embodiment of the invention can then take first and second states 1111 and 1112 addressed by an electric field applied to the material in the cell 111 (in FIG. by means of the associated direction of the optical axis) and a state Sl without applied electric field (or addressed by a zero electric field) to the PSFLC which is confused with the first addressed state 1111.
  • the state without field Sl is the only one physically stable state (hence the monostability of the PSFLC).
  • the PSFLC of cell 111 according to the first embodiment of the invention will be referred to as asymmetric monostable PSFLC.
  • the angle between the two addressed states 1111 and 1112, hereinafter referred to as tilt angle is about 45 °.
  • the first addressed state 1111 corresponds to a blocking or blocking state of the shutter 11 according to the first embodiment.
  • the second addressed state 1112 corresponds to an on state of the shutter 11.
  • no electric field applied to the cell 112 during the temperature descent after polymerization of the monomer which has the effect of making the symmetrical structure.
  • the PSFLC of the cell 121 according to the second embodiment of the invention can then take first and second states 1211 and 1212 addressed by an electric field applied to the PSFLC in the cell 121 (in FIG.
  • the fieldless state S2 is the only physically stable state (hence the monostable character of the PSFLC).
  • the PSFLC of cell 121 according to the second embodiment of the invention will be referred to as symmetrical monostable PSFLC.
  • the angle between the two addressed states 1111 and 1112, hereinafter referred to as tilt angle, is about 45 °.
  • the first and second addressed states 1211 and 1212 each correspond to an on state of the shutter 12 according to the second embodiment.
  • the state without a field S2 corresponds to a blocking or blocking state of the shutter 12.
  • the PASFLC is naturally oriented without being necessary to apply an electric field during the descent in temperature, because of the symmetry of the anti-ferroelectric structure and the existence of an intermediate stable state.
  • An important point in particular for safety is the attenuation behavior of a shutter device in its blocking state as a function of temperature.
  • a variation of the tilt angle (between the first and second addressed states 1111 and 1112) as a result of a change in temperature causes a displacement. of the position of the stable state Sl (because it coincides with the first addressed state 1111) with respect to the axis of the polarizer 112 (which retains its vertical direction whatever the temperature) and therefore reduces the attenuation of the shutter device 11 in its blocking state.
  • ha Figure 2 presents a set of measurement points substantially located on a curve 21 illustrating the evolution, as a function of the temperature 22 (in 0 C), of the transmitted power 23 (in nW) by the closure device 11 according to the first embodiment illuminated by a 1 Watt Lambertian LED with white side emission (referenced LXHL-PW01 and marketed by LUXEON) providing an incident power on the shutter device of 10OmW.
  • any variation in the temperature also causes a variation of the tilt angle (between the first and second addressed states 1211 and 1212) which has the following effect: effect of closing or opening symmetrically with respect to the stable state S2 the tilt angle (a closure of the tilt angle is observed substantially by a factor of 2 for an increase in the temperature of 60 ° C. ).
  • this temperature variation does not affect the orientation of the steady state S2 with respect to the axis of the polarizer 122 (which retains its vertical direction regardless of the temperature) and therefore does not affect the attenuation shutter device 12 in its blocking state.
  • the attenuation, in the blocking state, of the shutter device 12 according to the second embodiment is therefore independent of the temperature.
  • liquid crystals and polymers that provide a wide tilt angle at room temperature to correct, by adjusting the applied voltage, any variations in the tilt angle.
  • These materials with large tilts are however more difficult to handle, and being more specific materials they are less available on the market.
  • the shutter devices according to the first and second embodiments 11 and 12 also give rise to two types of electrical addressing which can be distinct. In these two configurations of shutter device 11 and 12, it is imperative to avoid the DC component of an electric field applied to the cell 111 and 121 to minimize possible degradation of the liquid crystal.
  • a curve of an example of a voltage time cycle which can be applied to the terminals of the cell 111 of FIG. shutter device 11 according to the first embodiment of the invention (including asymmetric monostable PSFLC).
  • This time cycle 30 includes a first phase 301 during which a first voltage V1 of about 25 V is applied to the cell 111 which places the closure device 11 in an on state.
  • the cycle 30 also includes a second phase 302 during which a second voltage -V2 of about - 2.5 V is applied to the cell 111, which places the closure device 11 in the closed (or blocking) state.
  • FIGS. 4A and 4B show the curves of two examples of time cycles 41 and 42 of voltage that can be applied across the cell 121 of the closure device 12 according to the second embodiment of FIG. invention (including symmetrical monostable PSFLC).
  • the time cycle 41 comprises a first phase 411 during which a first voltage V1 of about 25 V is applied to the cell 121 which places the closure device 12 in an on state.
  • the cycle 41 also comprises a second phase 412 during which a zero voltage is applied to the cell 121, which places the closure device 12 in the closed (or blocking) state.
  • the cycle 41 also includes a third phase 413 during which a second voltage -Vl of about -25 V is applied to the cell 121, which places the closure device 12 in an on state.
  • the time cycle 42 includes a first phase 421 during which a first voltage V1 of about 25 V is applied to the cell 121 which places the closure device 12 in an on state.
  • the cycle 42 includes a second phase 422 during which a second voltage -V1 of about -25 V is applied to the cell 121, which places the closure device 12 in an on state.
  • the cycle 42 also comprises a third phase 423 during which a zero voltage is applied to the cell 121, which places the closure device 12 in the closed (or blocking) state.
  • the cycle 42 also includes a fourth phase 424 during which the second voltage -V1 is applied to the cell 121, which places the closure device 12 in an on state.
  • the time cycle 42 comprises a fifth phase 425 during which the first voltage Vl is applied to the cell 121 which places the closure device 12 in an on state.
  • the voltage Vl is of the order of 30V.
  • this response time is sufficiently short (that is to say of the order of a few tens of ⁇ s), one can implement the time cycle 41 (Figure 4A). Otherwise, it is possible to implement a short voltage pulse of opposite sign to accelerate the return to the fieldless state (FIG. 4B).
  • the response times of the shutter devices 11 and 12 are also important parameters. They must be very short (in particular the return time to the blocking state) for reasons of safety and to allow a good optimization of the closing ratio sealing time. It is interesting to use smectics in relation to the nematic that sin by their high relaxation times. It is also essential that these switching (or response) times are independent of the temperature (especially the relaxation times of the PSFLC of a state addressed with field in the stable state without field). In relation to FIG.
  • the curves of the evolution of the response times (including the rise time 51 and the relaxation time 52), in ⁇ s, of the PSFLCs of the cells 111 and 121 are presented according to the first and second embodiment of the invention as a function of the temperature 53, in 0 C. It can be seen in this FIG. 5 that the relaxation time 52 is significantly lower than the mounting time. It can also be noted that it is almost independent of temperature. This is an important feature of smectic liquid crystal based PSLCs compared to nematic liquid crystal based PSLCs and thus perfectly well suited to the stroboscopic safety and stroboscopic operation requirements of the intended application.
  • PSLC based on nematic liquid crystals have a behavior opposite to that of PSFLC based on smectic liquid crystals.
  • the relaxation time is greater than the rise time and is related to the viscosity, itself strongly related to the temperature. Consequently, the PSFLCs of the cells 111 and 121 according to the first and second embodiments of the invention make it possible to obtain very low relaxation times and which are, moreover, independent of the temperature for the range considered in relation with These times allow an improved stroboscopic operation allowing, in particular, greater freedom in the choice of the cyclic ratios because of the very short relaxation times.
  • the shutter device 11 according to the first embodiment (based on asymmetric monostable PSFLC) has the advantage of having a good contrast, against its extinguished state can degrade for high outside temperatures> 50 ° C (out of specification however).
  • This device 11 works with commercial materials (for example Felix015 from Hoechst).
  • the shutter device 12 according to the second embodiment (based on the symmetrical monostable PSFLC) and the shutter device according to the aforementioned variant (based on PSAFLC) have the advantage of having a stored state that does not depend on of the temperature.
  • the addressed states let less light (factor 2) pass with respect to the shutter device 11 according to the first embodiment.
  • the device 12 has the advantage of having passing states on the two polarities of the applied electric field (respectively corresponding to the voltages V1 and -V1 of FIG. 4B) which simplifies the electrical addressing of this device. shutter 12.

Abstract

L'invention concerne l'utilisation d'un matériau électro-optique, constitué par l'association d'au moins un cristal liquide smectique ferroélectrique chiral et/ou d'au moins un cristal liquide anti-ferroélectrique et d'un polymère, pour la fabrication d'un dispositif d'obturation électro-optique (11, 12) , commutable, notamment selon un mode stroboscopique, entre au moins un état passant (1112; 1211, 1212) et un état bloquant (Sl = 1111; S2) , qui soit dans l'état bloquant de manière stable lorsqu' aucun champ électrique n'est appliqué au matériau électro-optique, ledit état bloquant correspondant à un unique état stable dudit matériau électro-optique. Le dispositif d'obturation (11; 12) comprend une cellule (111; 121) incluant deux lames de verre revêtues d'un film polarisant (112, 113; 122, 123) et peut être utilisé pour la réalisation de casques pour la soudure à l'arc.

Description

Utilisation d'un matériau à base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation électro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes à cette utilisation.
1. Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine de la conception et de la réalisation des obturateurs optiques mettant en œuvre des matériaux à base de cristaux liquides.
L'invention trouve tout particulièrement, mais non exclusivement, son application pour la réalisation de casques utilisés pour pratiquer les opérations de soudure à l'arc. Les procédés de soudure à l'arc impliquent l'émission d'une lumière d'intensité très élevée nocive pour l'homme dont il convient de se protéger par des moyens adéquats. Il est donc connu d'utiliser des casques dont la partie recouvrant le visage est constituée d'un matériau translucide fortement teinté. Cette partie de casque doit être rabattue sur le visage à chaque opération de soudure. Par contre, elle doit être relevée en dehors des opérations de soudure car elle ne laisse alors pas suffisamment passer la lumière pour permettre à l'utilisateur de voir correctement.
2. Art Antérieur
II a donc été proposé dans l'état de la technique de pourvoir ces casques d'obturateur mettant en œuvre des matériaux à base de cristaux liquides équipant la partie de casque rabattable sur le visage. Notamment WOO 122906 décrit des dispositifs de protection pour soudure incluant du cristal liquide standard
(nématiques).
De tels matériaux à base de cristaux liquides constituent des matériaux dont on peut modifier les propriétés optiques et notamment la biréfringence en leur appliquant un champ électrique. En insérant de tels matériaux à base de cristaux liquides dans une ou plusieurs cellules, placée entre des polariseurs et/ou des analyseurs croisés, on obtient des obturateurs pouvant être commandés par une tension. Ces casques sont commutables, c'est-à-dire que leur obturation est déclenchée par un signal optique externe (par exemple par déclenchement de l'arc). Cependant, ils ne permettent pas de fonctionner en mode stroboscopique (explicitée dans le document de brevet français n°0502510) car les obturateurs dont ils sont équipés présentent des temps de descente (ou de relaxation) trop lents et donc incompatibles avec ce régime de fonctionnement pour lequel la durée d'émission de l'arc occupe une durée importante du rapport cyclique (suivant le principe décrit dans le brevet français n°0502510).
De tels obturateurs optiques à base de cristal liquide peuvent observer au moins deux états, à savoir au moins un état dit passant, selon lequel ils laissent passer la lumière et un état obturé ou bloquant, selon lequel il ne laisse pas passer la lumière ou selon lequel ils ne laissent passer qu'une faible partie de celle-ci.
Afin de remplir correctement leur fonction, le matériau à base de cristal liquide qu'ils contiennent doit présenter un certain nombre de caractéristiques. En premier lieu, ce matériau doit présenter une bonne extinction dans le domaine visible considéré. Par exemple, pour la réalisation de casques à soudure, cette extinction devra être égale ou supérieure à 30 dB, dans la bande visible considérée, à savoir 550 à 750 nm.
Par contre, dans le ou les états passants, il ne devra pas provoquer une extinction trop importante. Toujours dans l'exemple de la réalisation des casques à soudure, cette extinction dans le ou les états passants ne doit pas être supérieure à 3 dB maximum dans la bande visible considérée.
Un tel matériau doit de plus, pour de nombreuses applications, pouvoir être prévu sur une surface, couramment appelée « pupille optique », relativement grande. Dans l'exemple de la réalisation des casques pour la soudure à l'arc, cette pupille optique devra au moins être égale à lcm2 dans le cas d'une pupille carrée, ou avoir un diamètre d'au moins 1,5 cm dans le cas d'une pupille circulaire. On notera également que de tels matériaux doivent avantageusement présenter des temps de réponse (autrement appelé temps de commutation) pour l'obturation rapide et de préférence inférieure à la milliseconde pour le fonctionnement en mode stroboscopique visé. À ce sujet, on notera qu'en ce qui concerne la réalisation de casques pour la soudure à l'arc, une fréquence d'obturation de quelques kilohertz permettra de faciliter l'asservissement d'un dispositif de déclanchement de l'arc de soudure, et ainsi de garantir de meilleures conditions de sécurité pour l'opérateur (absence d'hystérésis, temps de montée et de relaxation raides, etc.) et surtout un fonctionnement en mode stroboscopique.
On notera aussi que les obturateurs optiques à base de cristaux liquides ne devront généralement pas nécessiter de tension de commande élevée ni une consommation électrique importante. Ainsi pour l'équipement des casques de soudure à l'arc, la tension de commande devra être de l'ordre de quelques dizaines de volts (typiquement, 10 à 30 volts).
De tels obturateurs optiques devront aussi présenter une bonne résistance aux chocs, puisqu'ils seront utilisés dans des conditions relativement difficiles et pour cette même raison présenter une gamme de fonctionnement sur des gammes de températures relativement larges. Par exemple dans le cas de la réalisation de casques à soudure, l'obturateur optique devra au moins fonctionner dans une gamme de températures comprises entre 0 et 300C.
Il existe dans l'état de la technique différents dispositifs d'obturation optique. Outre les obturateurs purement mécaniques, qui permettent des obturations totales mais sont lents, coûteux et souvent encombrants, on connaît des obturateurs utilisant l'effet électro-optique ou magnéto-optique. La plupart utilisant l'effet électro-optique en mettant en œuvre, par exemple, des matériaux à base de cristaux liquides qui sont les moins coûteux. La qualité du contraste est liée aux caractéristiques du matériau à base de cristaux liquides, aux polariseurs et au nombre de cellules de matériaux à base de cristaux liquides cascadées.
Ainsi on connaît des obturateurs optiques mettant en œuvre des matériaux à base de cristaux liquides nématiques et d'autres obturateurs mettant en œuvre des matériaux à base de cristaux liquides smectiques.
On connaît aussi des obturateurs à base de PDLC (« Polymer dispersed liquid crystal ») smectique ou nématique. De tels PDLC sont constitués par l'association d'au moins un cristal liquide (nématique ou smectique) et de polymère(s). Ils constituent également des matériaux électro-optiques dont on peut modifier les propriétés optiques et notamment la valeur de leur indice de réfraction en leur appliquant un champ électrique. L'effet utilisé est alors un effet de diffusion (atténuation sélective par diffusion plus ou moins importante). Il n'est donc pas nécessaire de disposer dans ce cas de polariseurs et/ou d'analyseurs croisés.
Toutefois, les obturateurs optiques mettant en œuvre des matériaux à base de cristaux liquides connus dans l'état de la technique présentent un certain nombre d'inconvénient diminuant leur intérêt pour certaines applications telles que notamment, la réalisation de casques de soudure à l'arc.
Les cristaux liquides nématiques et les PDLC à base de cristaux liquides nématiques présentent l'inconvénient d'impliquer des temps de réponse médiocres de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes incompatibles avec un fonctionnement en mode stroboscopique. Le passage d'un état passant à l'état obturé, s'il est adapté pour des applications d'affichage, est trop lent pour d'autres applications. Notamment, dans le cadre de la soudure à l'arc, l'arc, c'est-à-dire la source lumineuse, apparaît instantanément et non progressivement. La faible vitesse du passage à l'état obturé ne peut donc empêcher le passage, pendant un court instant, d'une lumière d'intensité trop forte, ce qui peut s'avérer gênant ou même dangereux à long terme pour un utilisateur. Les PDLC à base de cristaux liquides nématiques n'autorisent de plus pas de contraste suffisant entre un état passant et l'état obturé avec de faibles épaisseurs et par conséquent des tensions de commande raisonnables. Ils sont par ailleurs trop lents. Les cristaux liquides smectiques (ferroélectriques FLC ou antiferroélectrique
AFLC) sont plus rapides que les nématiques mais présentent des défauts spécifiques sur des grandes pupilles et sont plus fragiles. Ils ne peuvent en outre être utilisés que sous des épaisseurs faibles. Leur réalisation sous forme de PDLC est difficile à obtenir et peu stable. Une façon de prévenir la formation de défauts consiste à utiliser la stabilisation par un polymère (PSLC) sans hypothéquer les temps de réponse (ou de commutation) rapides des smectiques (PSFLC ou PSAFLC).
Dans le cadre de la protection de l'œil d'un utilisateur d'un poste de soudure à l'arc (ou, plus généralement, de la protection de tout système optique), une contrainte, souvent liée aux normes de sécurité, impose qu'il n'y ait pas de risque de passage d'une lumière d'intensité trop forte à travers le dispositif d'obturation en cas de panne de l'alimentation.
Une autre contrainte est qu'une lumière d'intensité trop forte ne puisse pas passer en cas de panne de l'obturation, et ce, quelles que soient les conditions environnementales comme la température.
3. Objectifs de la présente invention
Un des objectifs de la présente invention est de proposer une nouvelle mise en œuvre d'un matériau à base de cristal liquide permettant la réalisation d'obturateurs optiques notamment pour casque fonctionnant en mode stroboscopique ne présentant pas les inconvénients cités ci-dessus de l'état de la technique.
Notamment un objectif de la présente invention est de proposer une telle mise en œuvre qui permette d'obtenir un dispositif d'obturation optique permettant de prévenir tout risque de passage d'une lumière d'intensité trop forte à travers le dispositif en cas de panne de l'alimentation.
Un autre objectif de la présente invention est de proposer une telle mise en œuvre qui permette d'obtenir un tel dispositif d'obturation optique qui empêche de passer une lumière trop forte en cas de panne de l'alimentation quelle que soit la température.
Encore un objectif de la présente invention est de proposer une telle mise en œuvre autorisant des temps de réponse (et notamment le temps de relaxation) faibles inférieurs à la milliseconde, en pratique de l'ordre de la dizaine de microsecondes), et donc des vitesses de commutation importantes et compatibles avec un fonctionnement en mode stroboscopique.
Un autre objectif de la présente invention est de décrire une telle mise en œuvre autorisant un contraste élevé, c'est-à-dire supérieur ou égal à 30 dB.
Encore un objectif de la présente invention est de divulguer une telle mise en œuvre qui puisse permettre la réalisation de dispositifs d'obturation optique à pupille optique large, à savoir supérieur à lcm2 ou de diamètre supérieur à 1,5 cm, et homogène.
Egalement un objectif de l'invention est de décrire une telle mise en œuvre qui permette la réalisation de dispositifs d'obturation optique incluant un tel matériau essentiellement exempt de défauts.
L'objectif de la présente invention est aussi de proposer une telle mise en œuvre qui permette la réalisation de dispositifs d'obturation optique qui présentent une robustesse élevée et qui soient susceptibles de pouvoir être utilisés dans des gammes de température larges. 4. Exposé de l'invention
Ces différents objectifs sont atteints grâce à l'invention qui concerne une utilisation d'un matériau électro-optique, constitué par l'association d'au moins un cristal liquide smectique ferroélectrique chiral et/ou d'au moins un cristal liquide anti- ferroélectrique et d'un polymère, pour la fabrication d'un dispositif d'obturation électro-optique, commutable, notamment selon un mode stroboscopique, entre au moins un état passant et un état bloquant, qui soit dans l'état bloquant de manière stable lorsqu' aucun champ électrique n'est appliqué au matériau électro-optique, ledit état bloquant correspondant à un unique état stable dudit matériau électro-optique.
Le principe général de l'invention consiste à mettre en œuvre, dans un obturateur électro-optique, un matériau à base de cristal liquide smectique ferroélectrique chiral ou de cristal liquide anti-ferroélectrique et d'un polymère dans des proportions adaptées afin de s'assurer que cet obturateur est dans un état bloquant
(ou obturé) de manière stable lorsque l'on applique pas de champ électrique au matériau à base de cristal liquide, et notamment dans le cas d'une panne d'alimentation. Un tel matériau électro-optique est donc dans un état physiquement stable lorsqu'aucun champ électrique ne lui est appliqué, cet état est le seul état dans lequel il est stable (on parle de matériau monostable).
Cet état stable est insensible aux conditions environnementales comme la température dans la gamme considérée. De plus, le temps de relaxation du matériau électro-optique (qui est le temps de réponse d'un état correspondant à un champ appliqué (autrement dit un état adressé) à l'état stable) est très petit (tel qu'expliqué ci-après) et faiblement dépendant de la température dans la gamme opérationnelle considérée.
Le matériau électro-optique comprend deux temps de réponse que sont le temps de monté de l'état stable à un état adressé et le temps de relaxation d'un état adressé à l'état stable.
Dans la suite, on parlera indistinctement de temps de réponse du matériau électro-optique ou de temps de réponse du dispositif d'obturation, le temps de réponse du matériau élecro-optique étant sensiblement égal à celui du dispositif d'obturation.
Ainsi, cette utilisation particulière permet d'adresser le problème technique nouveau consistant à prévenir tout risque de passage d'une lumière d'intensité trop forte à travers un dispositif d'obturation électro-optique en cas de panne de son alimentation. Cette utilisation particulière permet également d'adresser le problème du fonctionnement en mode stroboscopique.
En effet, le fait que l'état bloquant du dispositif corresponde à l'unique état stable du matériau électro-optique fait qu'en cas de coupure de l'alimentation, le matériau électro-optique regagne très rapidement cet état stable ce qui force très rapidement le dispositif d'obturation dans son état bloquant.
Un tel matériau est réalisé à partir de composés connus en tant que tels mais dont la combinaison pour cette application particulière n'avait jamais été proposé dans l'état de la technique. Selon un premier mode de mise en œuvre avantageux de l'invention, l'au moins un cristal liquide est à base de pyrimidines et/ou de thiadiazoles substituées avec un ou plusieurs groupements choisis parmi les groupements alkyle, alkyloxy, phényle et oxirane, et le polymère résulte de la polymérisation du monomère l,4-bis[4-(3- acryloyloxypropyloxy)-benzoyloxy]-2-méthyl-benzène.
Selon un second mode de mise en œuvre avantageux de l'invention, ledit au moins un cristal liquide est à base de (S)l-methylheptyloxybiphenylyl-4-yl 4- (perfluoro-alkanoyloxyalkoxy) benzoates et/ou de (S)l-methylheptyloxyphenyl 4- (perfluoroalkanoyloxyalkoxy)biphenylates, et le polymère résulte de la polymérisation du monomère l,4-bis[4-(3- acryloyloxypropyloxy)-benzoyloxy]-2-méthyl-benzène.
Préférentiellement, le matériau selon le premier mode de mise en oeuvre comprend au moins 13 % en masse de polymère, et de façon préférée entre toutes, 13 % en masse de polymère et il comprend au moins deux états adressés et un seul état sans champ électrique appliqué au matériau électro-optique confondu avec l'état stable.
Ainsi, les matériaux selon les premier et second modes de mise en œuvre de la présente invention appartiennent respectivement aux familles des PSFLC (« polymer stabilized ferroelectric liquid crystal ») et des PSAFLC (« polymer stabilized anti- ferroelectric liquid cristal »).
Les PSFLC (« polymer stabilized liquid crystal ») sont, comme les PDLC, constitués par l'association de cristal liquide et de polymère mais diffèrent de ceux-ci par le fait que le polymère n'y est pas encapsulé sous forme de gouttelettes. Dans les PSFLC, cristal liquide et polymère forment un gel dans lequel la phase cristal liquide est interconnectée. Par ailleurs, dans les PSFLC, la teneur en polymère est inférieure à 15 % en masse tandis que dans les PDLC, la teneur en polymère est supérieure à 15 % en masse. Un exemple cristal de liquide smectique ferroélectrique chiral utilisable dans le cadre de l'invention est commercialement disponible auprès de la société Avantis- Sanofi France, précédemment Hoechst, sous la dénomination commerciale Félix 015/100.
Le second de ces composés est un polymère obtenu par la polymérisation d'un monomère commercialement disponible auprès de la société Merck, France sous la dénomination commerciale RM257. Sa polymérisation est effectuée par insolation sous UV, en présence d'un photoamorceur (Irgacure 651 de la société Ciba).
Les structures PSFLC présentent des caractéristiques différentes selon le taux de polymère du mélange. Pour de fortes concentrations (supérieures à 15% en masse de polymère) c'est la structure du réseau de polymère qui agit de façon prépondérante sur les caractéristiques du cristal liquide.
Pour des concentrations en masse de polymère plus faibles (inférieures à 10%) c'est à la fois le réseau de polymère et les surfaces de la cellule qui agissent sur les propriétés du cristal liquide. En effet, les forces d'ancrage aux surfaces et celle du réseau polymérique entrent un compétition. En pratique, en outre, avec des composants standard on constate qu'avec des concentrations en masse de polymère inférieures à 10%, on obtient des réponses électro-optiques bistables. Les valeurs pondérales préférentielles précitées de teneur en polymère permettent d'obtenir un fin compromis permettant d'obtenir un matériau présentant de bonnes propriétés (notamment le fait qu'il présente des temps de commutation (ou de réponse) inférieurs à la milliseconde, qu'il est exempt de défauts, robuste et transparent lorsqu'il est dans un état adressé) et la monostabilité dans l'état sans champ électrique appliqué.
En effet pour obtenir un PSFLC monostable dans l'état sans champ appliqué, il faut travailler avec une teneur en polymère minimum de 13%. En dessous d'une teneur en polymère de 13%, la monostabilité n'est pas garantie ou n'est pas fiable dans le temps. De la même manière, un cycle de tension est appliqué pendant la transition de phase en température sans laquelle la monostabilité n'est pas garantie de manière systématique.
Le matériau selon la présente invention présente l'avantage de permettre la réalisation d'obturateurs optiques avec des temps de réponse (ou de commutation) faibles et donc des vitesses très élevées de passage d'un état passant à l'état bloquant (ou obturé).
Il présente aussi l'avantage de permettre la réalisation de tels obturateurs dont la couche de matériau est exempte de défauts, tout en pouvant être utilisée pour former des pupilles optiques de grandes dimensions. Enfin, il permet la réalisation d'obturateurs optiques robustes et pouvant être utilisés sur des gammes de températures larges sur lesquelles l'état bloquant (lorsqu'aucun champ n'est appliqué au matériau électro-optique) est inchangé. Préférentiellement, la fabrication du dispositif d'obturation comprend une étape d'alignement du ou desdits cristaux liquides.
En effet, afin d'obtenir une phase monostable du PSFLC fiable dans le temps, il est nécessaire de mettre en œuvre, lors de la fabrication, une étape de peignage assez fort d'une couche d'alignement constituée de polymère (telle que du polyimide, ou du PVA (pour « poly vinyle alcool ») ou toute autre matériau équivalent), ou un photo-alignement, ou tout autre technique qui permet d'obtenir un ancrage du PSFLC aux surfaces de la cellule elle-même. Cet ancrage vient renforcer et compléter l'effet de la chaîne polymérique et donc la fiabilité de la monostabilité du PSFLC. Avantageusement, la fabrication du dispositif d'obturation comprend une étape d'application d'un champ électrique au matériau électro-optique pendant une phase de descente en température du matériau électro-optique.
Cette étape d'application d'un champ met en œuvre un cycle de tension qui est appliqué pendant la transition de phase en température (descente en température). Sans cette étape d'application d'un champ, la monostabilité n'est pas garantie de manière systématique.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'état sans champ est confondu avec un des états adressés.
Ceci correspond à une configuration du matériau dite « asymétrique ». Selon un second mode de réalisation de l'invention, les états adressés sont symétriquement répartis de part et d'autre de l'état sans champ.
Ceci correspond à une configuration du matériau dite « symétrique ». La mise en œuvre de cristal liquide antiferro-électrique favorise l'obtention de la configuration symétrique. Préférentiellement, le dispositif d'obturation électro-optique comprend au moins une cellule comprenant une première et une seconde lames de matériau optiquement transparent et au moins une couche du matériau électro-optique prévue entre lesdites lames.
il Les lames peuvent être revêtues d'un dépôt de matériau adéquat formant électrodes transparentes tel que par exemple de l'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Ces électrodes permettent ainsi d'appliquer un champ électrique au matériau électrooptique à base de cristal liquide disposé entre les deux lames. Avantageusement, le dispositif d'obturation électro-optique de l'invention comprend en outre au moins des premiers et seconds moyens de polarisation disposés de part et d'autre de la cellule.
L'épaisseur du matériau entre les lames variera en fonction de l'application dévolue à l'obturateur en question. Préférentiellement, cette épaisseur sera comprise entre 2 μm et 3 μm pour la bande spectrale comprise entre 550 et 750 nm.
Par exemple, pour la réalisation de casques de soudure à l'arc, l'épaisseur de la cellule est d'environ 2 μm.
Préférentiellement, pour de nombreuses applications, lesdites lames sont équipées de films spectraux limitant avantageusement la bande spectrale entre 550 nm et 750 nm. De tels films peuvent être rigides.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la première et la seconde lame sont pourvues respectivement d'un premier et d'un second film polarisant formant les premiers et seconds moyens de polarisation. Les films polarisants pouvant être souple ou rigide.
Avantageusement, les films polarisants constituent également des électrodes transparentes.
Avantageusement, les première et seconde lames présentent une surface utile minimale de lcm2. Préférentiellement, le dispositif d'obturation électro-optique selon l'invention équipe un casque pour la soudure, notamment la soudure à l'arc. 5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de deux modes de réalisation préférentiels, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels : les figures IA et IB présentent des vues schématiques symbolisant le principe de fonctionnement de deux dispositifs d'obturation électrooptique respectivement selon un premier et un second modes de réalisation de l'invention ; la figure 2 présente un ensemble de points de mesure sensiblement situés sur une courbe illustrant l'évolution, en fonction de la température, de la puissance transmise par le dispositif d'obturation de la figure IA selon le premier mode de réalisation pour une puissance incidente de 100 mW ; la figure 3 présente une courbe d'un exemple de cycle temporel de tension qui peut être appliquée aux bornes de la cellule du dispositif d'obturation selon le premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 4A et 4B présentent les courbes de deux exemples de cycles temporels de tension qui peuvent être appliquées aux bornes de la cellule du dispositif d'obturation selon le second mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 présente des courbes de l'évolution des temps de réponse (temps de monté et temps de relaxation) des PSFLCs selon les premier et second mode de réalisation de l'invention en fonction de la température. 6. Description de deux modes de réalisation de l'invention
On présente, en relation avec les figures IA et IB, deux dispositifs d'obturation électro-optique 11 et 12 respectivement selon un premier et un second modes de réalisation de l'invention.
Ces dispositifs d'obturation 11, 12 équipent par exemple un casque pour la soudure à l'arc pouvant fonctionner en mode stroboscopique, ils peuvent cependant être compris dans tout autre équipement nécessitant par exemple la protection d'un matériel sensible à la lumière.
Chacun des dispositifs d'obturation 11 et 12 comprend une cellule 111 et 121 incluant deux lames de verre revêtues d'un film polarisant coupant les longueurs d'ondes inférieures à 550 nm et supérieures à 750 nm et d'un film polarisants (en matériau dichroïque).
Les paires de lames de verre des cellules 111 et 121 définissent chacune un espace accueillant une couche de PSFLC respectivement selon le premier et le second mode de réalisation de l'invention. Selon les présents modes de réalisation de l'invention, la couche de matériau électro-optique entre les lames de ces cellules est de 2 μm environ.
Selon une variante (non illustrée) du second mode de réalisation de l'invention, un dispositif d'obturation est réalisé à partir d'une cellule comprenant une couche de PSAFLC constitués par un cristal liquide à base de (S)I- methylheptyloxybiphenylyl-4-yl 4-(perfluoro-alkanoyloxyalkoxy) benzoates (on pourrait également mettre en œuvre du (S)l-methylheptyloxyphenyl 4- (perfluoroalkanoyloxyalkoxy)biphenylates ou même un mélange de (S)I- methylheptyloxybiphenylyl-4-yl 4-(perfluoro-alkanoyloxyalkoxy) benzoates et de (S)l-methylheptyloxyphenyl 4-(perfluoroalkanoyloxyalkoxy)biphenylates), et du polymère obtenu par la polymérisation du monomère commercialisé sous la dénomination commerciale RM257 disponible auprès de la société MERCK France.
Conformément à l'invention, les PSFLCs des dispositifs d'obturation 11 et 12 selon les premier et second mode de réalisation sont tous les deux constitués par un mélange de cristaux liquides commercialisé sous la dénomination commerciale Félix 015/100 disponible auprès de la société Aventis-Sanofi France, précédemment Hoechst, et du polymère obtenu par la polymérisation du monomère commercialisé sous la dénomination commerciale RM257 disponible auprès de la société MERCK France. Les cellules 111 et 121 coopèrent chacune avec une paire de polariseurs montés en « polariseurs croisés » et dénommés ci-après polariseur 112, 122 et analyseur 122, 123.
Aux deux modes de réalisation précités correspondent respectivement un premier et un second procédé de fabrication des cellules 111 et 121 de PSFLC. Ces procédés correspondent donc à deux configurations optiques et de protocole permettant d'exploiter l'existence d'un seul état stable ferroélectrique (monostabilité).
Le procédé de fabrication de la cellule de PSAFLC selon la variante précitée est identique au second procédé de fabrication mis en œuvre pour la cellule 121 et permet d'exploiter l'existence de l'état stable intrinsèque d'un matériau anti- ferroélectrique.
Selon le premier procédé de fabrication de la cellule 111 de PSFLC du premier mode de réalisation de l'invention, un champ électrique est appliqué à la cellule 111 lors de la descente en température après la polymérisation du monomère ce qui a pour effet de rendre la structure asymétrique.
Le PSFLC de la cellule 111 selon le premier mode de réalisation de l'invention peut prendre alors des premier et second états 1111 et 1112 adressés par un champ électrique appliqué au matériau dans la cellule 111 (sur la figure IA, on représente chacun des états au moyen de la direction associée de l'axe optique) et un état Sl sans champ électrique appliqué (ou adressé par un champ électrique nul) au PSFLC qui est confondu avec le premier état adressé 1111. L'état sans champ Sl est le seul état physiquement stable (d'où le caractère monostable du PSFLC). On désignera dans la suite le PSFLC de la cellule 111 selon le premier mode de réalisation de l'invention par PSFLC monostable asymétrique. L'angle entre les deux états adressés 1111 et 1112, ci-après désigné par angle de tilt, est d'environ 45°. Le premier état adressé 1111 correspond à un état bloquant ou obturé de l'obturateur 11 selon le premier mode de réalisation. Le second état adressé 1112 correspond à un état passant de l'obturateur 11. Selon le second procédé de fabrication de la cellule 121 de PSFLC conforme au second mode de réalisation de l'invention, aucun champ électrique appliqué à la cellule 112 lors de la descente en température après polymérisation du monomère, ce qui a pour effet de rendre la structure symétrique. Le PSFLC de la cellule 121 selon le second mode de réalisation de l'invention peut prendre alors des premier et second états 1211 et 1212 adressés par un champ électrique appliqué au PSFLC dans la cellule 121 (sur la figure IB, on représente chacun des états au moyen de la direction associée de l'axe optique) et un état S2 sans champ électrique appliqué (ou adressé par un champ électrique nul) au PSFLC qui est situé sensiblement à mi-distance angulaire entre le premier état adressé 1211 et le second état adressé 1212. L'état sans champ S2 est le seul état physiquement stable (d'où le caractère monostable du PSFLC). On désignera dans la suite le PSFLC de la cellule 121 selon le second mode de réalisation de l'invention par PSFLC monostable symétrique. L'angle entre les deux états adressés 1111 et 1112, ci-après désigné par angle de tilt, est d'environ 45°. Les premier et second états adressés 1211 et 1212 correspondent chacun à un état passant de l'obturateur 12 selon le second mode de réalisation. L'état sans champ S2 correspond à un état bloquant ou obturé de l'obturateur 12. Lors de la mise en œuvre du procédé de fabrication du PASFLC de la cellule selon la variante précitée, le PASFLC s'oriente naturellement sans qu'il soit nécessaire d'appliquer un champ électrique lors de la descente en température, du fait de la symétrie de la structure anti-ferroélectrique et l'existence d'un état stable intermédiaire. Avec de tels dispositifs d'obturation 11 et 12, on peut obtenir des atténuations supérieures à 3OdB (ce qui est imposé par les normes EN 166 et EN 167) dans leur état bloquant en cascadant plusieurs telles cellules (deux cellules sont suffisantes en pratique pour obtenir 3OdB). Une point important notamment pour la sécurité est le comportement de l'atténuation d'un dispositif d'obturation dans son état bloquant en fonction de la température.
Dans le cas du PSFLC monostable asymétrique du dispositif d'obturation 11 selon le premier mode de réalisation, une variation de l'angle de tilt (entre les premier et second états adressés 1111 et 1112) suite à une variation de la température entraîne un déplacement de la position de l'état stable Sl (du fait qu'il est confondu avec le premier état adressé 1111) par rapport à l'axe du polariseur 112 (qui conserve sa direction verticale quelle que soit la température) et par conséquent réduit l'atténuation du dispositif d'obturation 11 dans son état bloquant.
Cet effet peut donc être dangereux et doit être prévenu, soit par une régulation thermique (coûteuse voire inadaptée en fonction de l'application visée) soit par un choix approprié du matériau électro-optique du dispositif d'obturation 11. ha figure 2 présente un ensemble de points de mesure sensiblement situés sur une courbe 21 illustrant l'évolution, en fonction de la température 22 (en 0C), de la puissance transmise 23 (en nW) par le dispositif d'obturation 11 selon le premier mode de réalisation éclairé par une LED de 1 Watt Lambertien à émission latérale blanche (référencée LXHL-PW01 et commercialisé par la société LUXEON) fournissant une puissance incidente sur le dispositif d'obturation de 10OmW. Ainsi, avec le PSFLC monostable asymétrique du dispositif d'obturation 11 selon le premier mode de réalisation, on peut observer que l'atténuation du dispositif d'obturation 11 ne varie quasiment pas. On peut donc en déduire qu'il n'y a pratiquement pas de variation de l'angle de tilt en fonction de la température sur la plage de températures comprise entre 0 et 55 0C (ce qui rend le dispositif d'obturation 11 conforme aux normes en vigueur EN 166-167).
Cependant, l'atténuation du dispositif d'obturation 11 diminue sensiblement, et donc l'angle de tilt associé varie sensiblement, à partir de 55°C. Dans le cas du PSFLC monostable symétrique du dispositif d'obturation 12 selon le second mode de réalisation, toute variation de la température entraîne également une variation de l'angle de tilt (entre les premier et second états adressés 1211 et 1212) qui a pour effet de fermer ou d'ouvrir de manière symétrique par rapport à l'état stable S2 l'angle de tilt (on observe une fermeture de l'angle de tilt sensiblement d'un facteur 2 pour une augmentation de la température de 600C).
Ainsi, cette variation de température n'affecte pas l'orientation de l'état stable S2 par rapport à l'axe du polariseur 122 (qui conserve sa direction verticale quelle que soit la température) et par conséquent n'affecte pas l'atténuation du dispositif d'obturation 12 dans son état bloquant.
L'atténuation, dans l'état bloquant, du dispositif d'obturation 12 selon le second mode de réalisation est donc indépendante de la température.
Il peut cependant s'avérer nécessaire de mettre en œuvre des cristaux liquides et polymères qui permettent d'obtenir un large angle de tilt à température ambiante pour permettre de corriger, en adaptant la tension appliquée, les éventuelles variations de l'angle de tilt. Ces matériaux à larges tilts sont toutefois plus difficiles à manipuler, et étant des matériaux plus spécifiques ils sont moins disponibles sur le marché.
Les dispositifs d'obturation selon les premier et second modes de réalisation 11 et 12 donnent également lieu à deux types d'adressage électrique qui peuvent être distincts. Dans ces deux configurations de dispositif d'obturation 11 et 12, il est impératif d'éviter la composante continue d'un champ électrique appliqué sur la cellule 111 et 121 pour minimiser une éventuelle dégradation du cristal liquide du
PSFLC (notamment par électrolyse). Dans le cas de la cellule selon la variante précitée, le PSAFLC permet de s'affranchir de ce dernier inconvénient.
On présente, en relation avec la figure 3, une courbe d'un exemple de cycle temporel 30 de tension qui peut être appliquée aux bornes de la cellule 111 du dispositif d'obturation 11 selon le premier mode de réalisation de l'invention (comprenant le PSFLC monostable asymétrique).
Ce cycle temporel 30 comprend une première phase 301 pendant laquelle une première tension Vl d'environ 25 V est appliquée à la cellule 111 ce qui place le dispositif d'obturation 11 dans un état passant.
Le cycle 30 comprend également une seconde phase 302 pendant laquelle une seconde tension -V2 d'environ - 2,5 V est appliquée à la cellule 111, ce qui place le dispositif d'obturation 11 dans l'état obturé (ou bloquant).
On présente, en relation avec les figures 4A et 4B, les courbes de deux exemples de cycles temporels 41 et 42 de tension qui peuvent être appliquées aux bornes de la cellule 121 du dispositif d'obturation 12 selon le second mode de réalisation de l'invention (comprenant le PSFLC monostable symétrique).
Le cycle temporel 41 comprend une première phase 411 pendant laquelle une première tension Vl d'environ 25 V est appliquée à la cellule 121 ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans un état passant.
Le cycle 41 comprend également une seconde phase 412 pendant laquelle une tension nulle est appliquée à la cellule 121, ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans l'état obturé (ou bloquant).
Le cycle 41 comprend également une troisième phase 413 pendant laquelle une seconde tension -Vl d'environ -25 V est appliquée à la cellule 121, ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans un état passant.
Le cycle temporel 42 comprend une première phase 421 pendant laquelle une première tension Vl d'environ 25 V est appliquée à la cellule 121 ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans un état passant. Le cycle 42 comprend une seconde phase 422 pendant laquelle une seconde tension -Vl d'environ - 25 V est appliquée à la cellule 121, ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans un état passant. Le cycle 42 comprend également une troisième phase 423 pendant laquelle une tension nulle est appliquée à la cellule 121, ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans l'état obturé (ou bloquant).
Le cycle 42 comprend également une quatrième phase 424 pendant laquelle la seconde tension -Vl est appliquée à la cellule 121, ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans un état passant.
Le cycle temporel 42 comprend une cinquième phase 425 pendant laquelle la première tension Vl est appliquée à la cellule 121 ce qui place le dispositif d'obturation 12 dans un état passant. Dans le cas de la cellule à base de PSAFLC selon la variante précitée, un cycle similaire au cycle 42 peut être appliqué à la cellule, cependant, selon cette variante, la tension Vl est de l'ordre de 30V.
Ainsi deux cycles temporels 41 et 42 sont envisageables selon le temps de réponse du PSFLC pour passer d'un état adressé 1211 ou 1212 à l'état sans champ S2.
Si ce temps de réponse est suffisamment court (c'est-à-dire de l'ordre de quelques dizaines de μs), on peut mettre en œuvre le cycle temporel 41 (figure 4A). Sinon, on peut mettre en œuvre une courte impulsion de tension de signe opposé pour accélérer le retour à l'état sans champ (figure 4B). Les temps de réponses des dispositifs d'obturation 11 et 12 sont également des paramètres importants. Ils doivent être très courts (notamment les temps de retour à l'état bloquant) pour des raisons de sécurité et pour permettre une bonne optimisation des ratios obturation temps de soudure. C'est l'intérêt d'utiliser des smectiques par rapport aux nématiques qui pèchent par leurs temps de relaxation élevés. II est indispensable en outre que ces temps de commutation (ou de réponse) soient indépendants de la température (surtout les temps de relaxation du PSFLC d'un état adressé avec champ à l'état stable sans champ). On présente, en relation avec la figure 5, les courbes de l'évolution des temps de réponse (comprenant le temps de monté 51 et le temps de relaxation 52), en μs, des PSFLCs des cellules 111 et 121 selon les premier et second mode de réalisation de l'invention en fonction de la température 53, en 0C. On peut remarquer, sur cette figure 5, que le temps de relaxation 52 est nettement plus faible que le temps de monté. On peut également remarquer qu'il est quasiment indépendant de la température. Ceci est une caractéristique importante des PSFLC à base de cristaux liquides smectiques par rapport aux PSLC à base de cristaux liquides nématiques et donc parfaitement bien adaptés aux contraintes de sécurité et de fonctionnement stroboscopique requises par l'application visée.
En effet, PSLC à base de cristaux liquides nématiques ont un comportement opposé à celui des PSFLC à base de cristaux liquides smectiques. Ceci se caractérise par le fait que pour les premiers, le temps de relaxation est plus important que le temps de monté et est lié à la viscosité, liée elle-même fortement à la température. En conséquence, les PSFLCs des cellules 111 et 121 selon les premier et second modes de réalisation de l'invention permettent d'obtenir des temps de relaxation très faibles et qui sont, de plus, indépendants de la température pour la gamme considérée en relation avec la figure 5. Ces temps permettent un fonctionnement stroboscopique amélioré autorisant notamment une plus grande liberté dans le choix des rapports cycliques du fait des temps de relaxation très courts. On présente ci-après quelques éléments de comparaison des dispositifs d'obturation 11 et 12 des premier et second modes de réalisation de l'invention.
Le dispositif d'obturation 11 selon le premier mode de réalisation (à base du PSFLC monostable asymétrique) a l'avantage de posséder un bon contraste, par contre son état éteint peut se dégrader pour des fortes températures extérieures >50°C (hors spécifications toutefois). Ce dispositif 11 fonctionne avec des matériaux du commerce (par exemple le Felix015 de chez Hoechst). Le dispositif d'obturation 12 selon le second mode de réalisation (à base du PSFLC monostable symétrique) ainsi que dispositif d'obturation selon la variante précitée (à base de PSAFLC) ont l'avantage d'avoir un état mémorisé qui ne dépend pas de la température. Par contre, selon ce second mode de réalisation ainsi que cette variante, les états adressés laissent passer moins de lumière (facteur 2) par rapport au dispositif d'obturation 11 selon le premier mode de réalisation. Il est cependant possible d'utiliser des cristaux liquides à grand angle de tilt afin d'augmenter la transmission. Le dispositif 12 possède d'autre part l'avantage d'avoir des états passants sur les deux polarités du champ électrique appliqué (correspondants respectivement aux tensions Vl et -Vl de la figure 4B) ce qui simplifie l'adressage électrique de ce dispositif d'obturation 12.

Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation d'un matériau électro-optique, constitué par l'association d'au moins un cristal liquide smectique ferroélectrique chiral et/ou d'au moins un cristal liquide anti-ferroélectrique et d'un polymère, pour la fabrication d'un dispositif d'obturation électro-optique (11, 12), commutable, notamment selon un mode stroboscopique, entre au moins un état passant et un état bloquant, qui soit dans l'état bloquant de manière stable lorsqu'aucun champ électrique n'est appliqué au matériau électro-optique, ledit état bloquant correspondant à un unique état stable dudit matériau électro-optique.
2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un cristal liquide est à base de pyrimidines et/ou de thiadiazoles substituées avec un ou plusieurs groupements choisi parmi les groupements alkyle, alkyloxy, phényle et oxirane, et en ce que ledit polymère résulte de la polymérisation du monomère 1,4- bis[4-(3-acryloyloxypropyloxy)-benzoyloxy]-2-méthyl-benzène.
3. Utilisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un cristal liquide est à base de (S)l-methylheptyloxybiphenylyl-4-yl 4- (perfluoro-alkanoyloxyalkoxy) benzoates et/ou de (S) I - methylheptyloxyphenyl 4-(perfluoroalkanoyloxyalkoxy)biphenylates, et en ce que ledit polymère résulte de la polymérisation du monomère 1,4- bis[4-(3-acryloyloxypropyloxy)-benzoyloxy]-2-méthyl-benzène.
4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau électro-optique comprend au moins 13% en masse dudit polymère, et en ce que le matériau électro-optique comprend au moins deux états adressés et un état sans champ électrique appliqué audit matériau électrooptique confondu avec ledit état stable.
5. Utilisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau électro-optique comprend sensiblement 13 % en masse dudit polymère.
6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la fabrication dudit dispositif comprend une étape d'alignement du ou desdits cristaux liquides.
7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la fabrication dudit dispositif (11) comprend une étape d'application d'un champ électrique au matériau électro-optique pendant une phase de descente en température du matériau électro-optique.
8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'état sans champ est confondu avec un des états adressés.
9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les états adressés sont symétriquement répartis de part et d'autre de l'état sans champ.
10. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit dispositif (11, 12) comprend au moins une cellule (111, 121) comprenant une première et une seconde lames de matériau optiquement transparent et au moins une couche du matériau électro-optique prévue entre lesdites lames.
11. Utilisation selon la revendication 10 caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre au moins des premiers (112, 122) et seconds (113, 123) moyens de polarisation disposés de part et d'autre de la cellule.
12. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite couche de matériau électro-optique prévue entre les deux lames est comprise entre 2 μm et 3 μm.
13. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 caractérisé en ce que lesdites lames sont pourvues d'un film spectral.
14. Utilisation selon la revendication 13 caractérisé en ce que lesdites lames sont pourvues d'un film spectral rigide.
15. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 13 et 14 caractérisé en ce que ledit film spectral limite la bande spectrale entre 550 nm et 750 nm.
16. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 11 à 15 caractérisé en ce que la première et la seconde lame sont pourvues respectivement d'un premier et d'un second film polarisant formant lesdits premiers (112, 122) et seconds (113, 123) moyens de polarisation.
17. Utilisation selon la revendication 16 caractérisé en ce que lesdits films polarisants forment électrodes transparentes.
18. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 10 à 17 caractérisé en ce que lesdites lames présentent une surface utile minimale de lcm2.
19. Utilisation selon l'une quelconques des revendications 10 à 18 caractérisé en ce que le dispositif (11, 12) équipe un casque pour la soudure à l'arc.
PCT/EP2006/062504 2005-05-25 2006-05-22 Utilisation d'un materiau a base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation electro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes a cette utilisation WO2006125770A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0505278A FR2886418B1 (fr) 2005-05-25 2005-05-25 Utilisation d'un materiau a base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation electro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes a cette utilisation
FR0505278 2005-05-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006125770A1 true WO2006125770A1 (fr) 2006-11-30

Family

ID=35058976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/062504 WO2006125770A1 (fr) 2005-05-25 2006-05-22 Utilisation d'un materiau a base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation electro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes a cette utilisation

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2886418B1 (fr)
WO (1) WO2006125770A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2929420A1 (fr) * 2008-03-31 2009-10-02 Groupe Ecoles Telecomm Dispositif d'obturation electro-optique
CN102349845A (zh) * 2011-09-05 2012-02-15 天马微电子股份有限公司 电焊护目镜

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5321533A (en) * 1992-09-24 1994-06-14 Kent State Universtiy Polymer dispersed ferroelectric smectic liquid crystal
US5793449A (en) * 1993-05-10 1998-08-11 Optrel Ag Protective device
US6108061A (en) * 1996-04-17 2000-08-22 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal element stabilized by the use of polymer reticulate structure, and manufacturing method thereof
US20030122997A1 (en) * 2001-12-31 2003-07-03 Noh Jeong Dong Conductive polarizer of liquid crystal display device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01177016A (ja) * 1987-12-28 1989-07-13 Sharp Corp 強誘電性液晶シャッタ
EP0556934B1 (fr) * 1988-03-24 1999-07-14 Denso Corporation Dispositif électro-optique à cristal liquide ferro-électrique et méthode pour sa fabrication
KR100751188B1 (ko) * 2000-12-30 2007-08-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 강유전성 액정표시장치의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5321533A (en) * 1992-09-24 1994-06-14 Kent State Universtiy Polymer dispersed ferroelectric smectic liquid crystal
US5793449A (en) * 1993-05-10 1998-08-11 Optrel Ag Protective device
US6108061A (en) * 1996-04-17 2000-08-22 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal element stabilized by the use of polymer reticulate structure, and manufacturing method thereof
US20030122997A1 (en) * 2001-12-31 2003-07-03 Noh Jeong Dong Conductive polarizer of liquid crystal display device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FURUE H ET AL: "Newly developed polymer-stabilized ferroelectric liquid crystals: microsized bistable domains and monostable V-shaped switching", JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, PART 1 (REGULAR PAPERS, SHORT NOTES & REVIEW PAPERS) JAPAN SOC. APPL. PHYS JAPAN, vol. 40, no. 9B, September 2001 (2001-09-01), pages 5790 - 5794, XP002349809, ISSN: 0021-4922 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2929420A1 (fr) * 2008-03-31 2009-10-02 Groupe Ecoles Telecomm Dispositif d'obturation electro-optique
WO2009121894A1 (fr) * 2008-03-31 2009-10-08 Groupe Des Ecoles Des Telecommunications / Ecole Nationale Superieure Des Telecommunications De Bretagne Dispositif d'obturation electro-optique
CN102349845A (zh) * 2011-09-05 2012-02-15 天马微电子股份有限公司 电焊护目镜

Also Published As

Publication number Publication date
FR2886418B1 (fr) 2007-08-17
FR2886418A1 (fr) 2006-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2366125B1 (fr) Element optique a puissance variable
EP0239433B1 (fr) Cellule à cristal liquide utilisant l'effet de biréfringence contrôlée électriquement et procédé de fabrication de la cellule
FR2549268A1 (fr) Affichage a cristaux liquides
FR2613846A1 (fr) Dispositif d'affichage a cristal liquide smectique ferroelectrique bistable
FR2599520A1 (fr) Dispositif a cristaux liquides et procedes pour le reglage de son alignement et sa commande
FR2526177A1 (fr) Perfectionnements aux cellules optiques utilisant des cristaux liquides
WO2015177356A1 (fr) Dispositif d'obturation électro-optique à double mode d'atténuation
EP0476527B1 (fr) Cellule à cristal liquide comprenant une plaque munie d'une couche d'alignement thermosensible
EP1074863A1 (fr) Dispositif optique à réflexion de Bragg et procédés pour sa fabrication
CA2260262A1 (fr) Dispositif a cristaux liquides comprenant des moyens d'ancrage sur au moins une plaque de confinement donnant une orientation degeneree
WO2006125770A1 (fr) Utilisation d'un materiau a base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation electro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes a cette utilisation
FR2741165A1 (fr) Dispositif d'affichage bistable a base de cristaux liquides nematiques autorisant des teintes de gris
CA2291522A1 (fr) Modulateur de phase a semi-conducteur
EP2545409B1 (fr) Modulateur de phase à base de cristal liquide à structure hélicoïdale
WO2016139150A1 (fr) Matériau destiné à la réalisation d'un dispositif d'obturation électro-optique à trois états de transmission, dispositif et utilisations correspondants
WO2008125489A1 (fr) Procede de fabrication d'une cellule electro-optique a base de psflc et/ou psaflc, cellule electro-optique, dispositif et casque correspondants
CA2458635A1 (fr) Dispositif d'affichage bistable a cristal liquide nematique a masque optique perfectionne
FR2879762A1 (fr) Materiau a base de cristal liquide destine a la realisation d'un dispositif d'obturation electro-optique et dispositif incluant un tel materiau
EP0014608A1 (fr) Dispositif d'affichage électro-optique
EP2068195B1 (fr) Procédé de fabrication d'une cellule d'affichage bistable a cristal liquide
EP1690130A1 (fr) Dispositif d'affichage a ecran de type nematique bistable optimisant le blanc et procede de definition de ce dispositif
EP0209439A1 (fr) Dispositif d'affichage électro-optique à cristal liquide
CH650350A5 (fr) Cellule d'affichage a cristaux liquides.
WO2002027393A1 (fr) Dispositif d'affichage bistable a base de cristaux liquides
WO1988005722A1 (fr) Procede pour modifier la polarite d'un polymere comportant des groupements polaires, utilisable dans une cellule a cristal liquide

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06755277

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1