Brevet FR2104800A1 — publié le 19720421

2b Ai h 1 2TÔ4800 La présente invention concerne un écran & > indicateur colportant deux systèmes de voies conductrices transparentes-disposés perpendiculairement l'un à l'autre, et une cfu-che de cristal liquide nématique intercalée entre ces systèmes. 5 Un cristal liquide est une substance chimique organicpje qui est liquide à l'état intéressant, mais qui présente, en comparaison avec les liquides ordinaires, certaines propriétés des cristaux. Dàris bien des cas, elle est susceptible de passer par plusieurs phases intermédiaires entre l'état cristallin soli-10 de d'une part et l'état liquide isotrope d'autre part (mésophases smectique, nématique," cholesterinique). On ne considérera brièvement ci-après que les propriétés physiques de telles-substances - % 1 ^ • dans la mésophase nématique.. Les liquides nématiques ont, sur toute l'étendue de grands domaines, une orientation pré^rentiel-"15 le. des axes longitudinaux, dépendant de la localisation. Toutefois, sous l'effet de champs magnétiques et de champs électriques de , _ - quelques milliers de volts/cm, des. domaines, même étendus, peuvent être orientés parallèlement, et ce de telle sorte que l'axe optique se pjace parallèlement à l'axe du champ. Si-une tension élec-20 trique est appliquée à une couche nématique mince, il n'apparait une modification visible des propriétés optiques de la couche que lorsque l'intensité du champ électrique a atteint une certaine valeur de seuil. Le dépassement de cette intensité de champ a pour conséquence que l'indice de réfraction du liquide nématique est 25 sujet à de foirtès oscillations dans le temps et dans l'espace. L'.intensité du champ augmentant, le liquides nématique devient turbulent dans une mesure croissante et la lumière qui traverse la couche est dispersée dans la même mesure. La dispersion de la lumière, déclenchée par la turbulence de liquides nématiques, est 30 également appelée dispersion dynamique de l-a i lumière. !Une explication plausible de la dispersion dynamique de la lumière est • v . ,.t «basée.s^Kr..ia jth.éi?rie dite des>amas. D'après celle-ci, des molé-cules.,-des liquides nématiques -s ^assôclént en amas de 10 molécules environ. A l'intérieur des amas, les molécules sont paral-35 lèles. Un amas présente de ce fait un moment dipolaire permanent. Sous l'effet de l'application d'un champ électrique au liquide nématique, les amas s'orientent de façon que leur moment dipolaire permanent soit dans la direction du champ. Du fait de l'angle que forment les axes longitudinaux des molécules et le moment di-40 polaire moléculaire, les axes longitudinaux des molécules ont 71 26466 2 2104800 constamment une certaine inclinaisbn par rapport à la direction du. champ. - Lorsque des ions migrent alors à travers une telle disposition moléculaire, sous l'effet d'un champ électrique, il s'exerceV sur ïës :éléments' vblumiques individuels, une force de 5 cisaillement qui tend à faire tourner les axes longitudinaux des molécules dans la'direction- du courant d'ions. De cette manière il se produit une alternance permanente entre l'orientation des dipôles sous l'effet du champ électrique et l'orientation des axes longitudinaux des molécules"suivant la direction de migration 10 dés ions. Cette alternance donné lieu à une anisotropie dynamique de 1*indicé de réfraction'et"produit de la sorte, en définitive, la dispersion dynamique de la lumière. Du fait de ces propriétés des cristaux liquides, une couche d'un cristal liquide peut être utiliséé comme 15 écran, l'état de dispersion de la couche de cristal liquidé étant réglé différemment d'un point à l'autre par des électrodes disposées en matrice. Un tel écran peut comprendre en particulier deux - plaques de verre disposées des deux côtés de la couche de liquide, plaques sur la face interne de chacune desquelles est disposé un 20 système.de voies conductrices parallèles, le système dé voies conductrices disposé sur la surface de l'une des plaqués de verre ■étant perpendiculaire au système de voies conductrices disposé sur l'autre plaque de verre. Si une tension est appliquée à une > 'v ~ - voie conductrice horizontale et à une voie verticale, il se produit 25 au point d'intersection un champ électrique qui s'étend à travers la couche de cristal liquide dont le comportement au courant en ce point est modifié de ce fait. Mais ce dispositif connu présente uh -inconvénient notable : non"seulement il se produit une dispersion de la lumière au point d'intersvectïbn choisi, "mais aussi une 30' dispersibn semblable,' quoiqué":plus faible, aux points de croisement voièlns-.- ' ^ Il a été proposé, pour éliminer cet effet .... ... . * -• •*»- ■ *** ï perturbateur , dé disposer" des diodes entre la couche de cristal ■ " liquidé" et iês'vbi¥s*cotidùVtrlces de l 'un des systèmes de çonduc-35 -teurs. ' 1 '' v - • ' iS JRiais'la'"construction d'un tel écran entraîne dès frais" élèves, "" car il"' 'faut* prévoir une diode'pour chaque point nodaï "de" la mairie é." Les frais* dè 'fafari'càt'ion * de cette matrice de diodes sont beaucoup plus élevés que les"dépenses relatives à tous "40- îés aûiâféi "éî^m&htV de' l'éciraff à cristal liquide. 71 26466 3 2104800 La présente invention a donc pour but d'indiquer une autre solution possible qui permette d'éviter, dans une matrice à cristal liquide, la modification de la dispersion de la lumière aux points de croisement non excités, sans utiliser 5 des diodes à cette fin. Ce but est atteint par le fait qu'une couche discontinue en un matériau à résistance non linéaire, dépourvu de couche d'arrêt, est placée entre l'un des systèmes de conducteurs et la couche de cristal liquide. 10 Ladite couche est constituée de préférence par une couche d'oxyde, par exemple une couche d'oxyde d'aluminium ou de tantale. Une couche de séléniure de cadmium s'est révélée également avantageuse. 15 A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé la forme de réalisation de l'invention. Là figure 1 représente un simple écran à cristal liquide. 20 La figure 2 est le schéma équivalent d'un tel écran. La figure 3 est une coupe d'un écran à cristal liquide «uni d'une couche à résistance non linéaire dépourvue de couche d'arrêt. 25 La figure 4 reproduit ta caractéristique courant-tension du matériau à résistance non linéaire dépourvu de couche d'arrêt. La figure 5 est le schéma équivalent d'un écran ainsi modifié. 30 La figure 6 reproduit la caractéristique courant-tension bistable d'une autre matière utilisable dans ledit écran. La figure 1 représente schématiquement la structure d'une matrice d'écran simple à couche de cristal liquide. 35 La couche 1 de cristal liquide est disposée entre deux plaques de verre 3 et 4 parallèles, dont chacune es£ munie d'un système de bandes transparentes parallèles, électriquement conductrices, respectivement xi, x2, x3, x4, x5 et yl, y2f y3, y4, de préférence en bioxyde de zinc. 40 La figure 2 est le schéma équivalent d'une 71 26466 4 2104800 matrice ayant la structure représentée sur la figure 1. Entre les bandes conductrices xi, à xn et Y1 à yn, il existe à la fois des capacités qui ont été représentées sur le schéma équivalent sous la forme concentrée de condensateurs cil ... cnn et, par 5 suite de la conductivité du cristal liquide qui, bien que réduite, * existe néanmoins, un couplage galvanique représenté sous la forme des résistances de couplage rll à rnn. Si alors, par application d'une tension aux bandes conductrices x2 et y2 par exemple, le point d'intersection de ces deux bandes conductrices est activé, 10 tous les autres points d'intersection de la bande conductrice y2 et de la bande conductrice x2 reçoivent approximativement la demi-tension de commande et, de ce fait, présentent également un effet dispersif, bien que plus faible. Comme il ressort du circuit équivalent, lorsque les conducteurs x2 et y2 sont activés, il se pro-15 duit un passage de courant en dehors du point d'intersection entre x2 et y2, par exemple par rl2,cl2,rll,cll et r21,c21. Des passages de courant semblables se produisent aux autres points d'intersection. Si l'on considère les montages en série et en parallèle de capacités et de résistances formés par la matrice, on constate 20 qu'il apparaît, aux points d'intersection x2-yl, x2-y3 et x2-y4... x2-yn ainsi que xl-y2, x3-y2, x4-y2, x5-y2 ... xn-y2, des tensions qui peuvent atteindre au maximum la moitié de la tension de conMan-de entre x2 et y2. La demi-valeur de la tension de commande est théoriquement atteinte pour une matrice de grandeur infinie. Elle 25 est plus faible avec une matrice ayant un nombre réduit en proportion de conducteurs x et y, La figure 3 représente un segment de la structure d'une matrice dans laquelle, conformément à l'invention, il est disposé, entre l'un des systèmes de conducteurs xl ...xn et 30 la couche 1 de cristal liquide, une couche discontinue 2 en une matière résistante dépourvue de couche d'arrêt à caractéristique non linéaire. La caractéristique courant-tension de cette matière • résistante est reproduite sur la figure 4. Si des tensions sont appliquées, comme le montre la figure 5, aux bandes conductrices 35 d'une matrice ayant la structure représentée sur la figure 3, de façon qu'il apparaisse une tension de commande U au point d'intersection sélectionné, mais des tensions de valeur 1/3 U aux autres points d'intersection, il est possible d'éviter, grâce à la caractéristique non linéaire des éléments résistants non linéaires rll 40 ... rnn, une excitation de points d'intersection autres que le COPY 71 26466 5 2104800 point sélectionné. Selon ce qui est indiqué sur la figure 5, il est appliqué à cette fin une tension U à la "bande conductrice sélectionnée x2 et une tension 0 à la "bande conductrice sélectionnée y2, tandis que la tension 1/3 U est appliquée aux "bandes con-5 ductrices xi, x3... xN et la tension 2/3 U est appliquée aux "bandes conductrices non sélectionnées yl, y3 ... yn. Par un dimensionnement approprié de la tension de commande, de la caractéristique courant-tension de la matière résistante et de la tension de réponse de la couche I de cristal liquide, il est possible D d'obtenir qu'une dispersion de la lumière soit certes produite par la tension de commande U, mais non par la tension de la commande 1/3 ïï. l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de' tantale se sont révélés appropriés en tant que matière résistante. Il est également très opportun d'utiliser une 1b matière ayant une caractéristique courant-tension bistable, selon ce qui est représenté sur la figure 6. Une couchecfeséléniure de cadmium présente par exemple une telle caractéristique. Si une cache cristalline liquide est montée en série avec une couche bistable,il passe seulement un faible courant 23 tant qu'une certaine tension de seuil au niveau de l'élément bistable n'a pas été dépassée. Lorsque la tension au niveau de l'élément bistable s'élève au-dessus d'une certaine valeur correspondant au point C sur la figure 6, sa conductivité augmente •5 brusquement, par exemple de 10 et la cellule de cristal liquide 25 est activée. L'excitation de la couche de cristal liquide est maintenue jusqu'à ce que la tension s'abaisse suffisamment pour que le point E soit atteint. A ce moment, la conductivité diminue de nouveau très rapidement jusqu'au point B. Une matrice à cristal liquide fonctionnant avec une couche bistable de ce genre est 30 utlisée de préférence de la manière suivante : une tension de polarisation positive est appliquée à toutes les bandes conductrices y, une tension de polarisation négative correspondante est appliquée à toutes les bandes conductrices x et l'excitation du point d'intersection voulu est produite par le fait qu'il est 35 appliqué, aux bandes conductrices sélectionnées, une impulsion appropriée qui élève la tension présente au point d'intersection choisi de telle sorte que. celle-ci dépasse la valeur de seuil correspondant au point G sur la figure 6, d'où il résulte que la couche de cristal liquide qui s'y trouve passe à l'état de la dis-40 persion dynamique de la lumière. IL convient de mentiainer à ce prcpos qu'il est COPY 71 26466 2104800 possible de réaliser une mémoire d'image par utilisation d'urse couche bistable. 71 26466 7 2104800 REVENDICATIONS 1. Ecran indicateur comportant deux systèmes de voies conductrices transparentes, disposés perpendiculairement l'un à l'autre, et une couche de cristal liquide nématique 5 intercalée entre ces systèmes, caractérisé par le fait qu'une couche discontinue en une matière à résistance non linéaire, dépourvue de couche d'arrêt, est placée entre l'un des systèmes de conducteurs et la couche de cristal liquide. 2. Ecran selon la revendication 1, caractéri-10 sé par le fait que la résistance non linéaire est constituée par une couche d'oxyde. t 3. Ecran selon la,revendication 2, caractérisé par le fait que la couche d'oxyde est en oxyde d'aluainiu*. 4. Ecran selon la revendication 2, caractérisé 15 par le fait que la couche d'oxyde est en oxyde de tantale. 5. Ecran selon l'une des revendications 1, 2, 3, ou 4, caractérisé par le fait que la couche résistante non linéaire n'est appliquée que sur les voies conductrices de l'un des systèmes, 20 6. Ecran de visualisation ou de mémorisation d'image selon l'une des-revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 caractérisé par le fait que la couche de matière résistante non linéaire dépourvue de couche d'arrêt est constituée par une couche de sélé-niure de cadmium. S