Brevet FR2123338A1 — publié le 19720908

L'invention concerne un écran .indicateur de grande surface comportant une eouc'ie de cristaux liquides servant de milieu actif optiquement. Il est connu (" Reflective Liquid Crystal 5 Télévision Display " de John v„ Raalte dans la revue Proceedings of the IEEE, n° 56, Dec. 68, page à 21'+9) d'utiliser un écran constitué par une couche mince d'un cristal liquide néma-tique pour la reproduction d'informations. Un cristal liquide est une substance or.' a-10 nique de nature gén^raleme-st aromatique. Les molécules possèdent une forme allongée déterminée d'un ordre de rran leur de 20 ang-strôms0 Des cri staux liquides n-'-matiques sont très semblables aux liquides isotropes. Leur structure moléculaire se différencie de celle de ce- derniers uniquement par l'orientation parai— 15 lèle des axes longitudinaux des molécules. La direction préférentielle des axes longitudinaux est, sans mise en œuvre de mesures particulières, fonction de l'empl cernent des molécules sur dps do,-aines très étendus. Cependant des domaines très étendus peuvent être également orientés parallèlement au moyen de champs 20 magnétiques de quelques 1000 gauss et au moyen de c'iamps électriques de quelques 1000 volts/cm, et ce de telle manière que l'axe optique soit parallèle à l'axe du champ. Dans le cas de l'utilisation de cristaux liquides nématiques servant de milieu actif optiquement dans des 'crans de visualisation il est important que 25 ces liquides cristallins possèdent un moment dipolaire moléculaire élevé„ Une autre propriété connue des cristaux liquides est ce qu'on appelle la dispersion dynamique, qui doit être interprétée à l'aide de la théorie dite" théorie de l'essaim 30 ou de l'amas " ï dans les cristaux liquides nématiques, les molécules sont associées en formant des essaims ou des amas d'environ 5 10 molécules. A l'intérieur de ces amas les molécules sont parallèles. Un amas possède de ce fait un moment dipolaire permanent» En appliquant un champ électrique aux cristaux liquides 35 n'matiques, les amas s'orientent par suite de leur moment dipolaire permanent suivant la direction du champ. En raison de l'angle que fornent l'axe longitudinal des molécules et le moment dipolaire moléculaire, 1'axr des molécules possède toujours une inclinaison déterminée par rapport à la direction du champ. Si des ions circulent alors sous l'action d'un champ ko PAD OR iqimalT 72 01676 2 2123338 électrique à travers les molécules ainsi disposées, il s'exerce sur les différents éléments de volume une force de cisaillement qui tend à faire pivoter les axes longitudinaux des molécules en direction du flux d'ions. De cette façon il se produit une va-5 riation alternative permanente entre l'orientation des molécules sous l'effet du champ électrique et l'orientation des axes des molécules suivant la direction de déplacement des ions, qui coïncide à nouveau avec la direction du champ. Cette variation alter ative provoque une anisotropie dynamique de l'indice de TO réfraction et engendre de ce fait l'effet souhaité, c'est-à-dire la dispersion dynamique de la lumière. La dispersion de la lumière est dite dynamique en raison de la turbulence de la dispersion nématique de la lumière, qui est prépondérante lorsqu'un champ électrique est 15 appliqué„ L'état 'lans lequel se trouve le cristal liquide nématique dans le cas de la dispersion dynamique de la lumière, est désigné sous la dénomination " dynamic scattering mode ". Dans cet état le cristal liquide apparaît blanc lorsqu'il est observé latéralement. Lorsque l'intensité du 20 champ croît, l'intensité de la lumière dispersée augmente. De cette façon on peut obtenir une échelle des gris. En outre l'effet de mémorisation et l'effet de coloration sont connus, a) Effet de ménorisation : 25 Un courant d'ions, produit par un champ élec trique uniforme, émulsionne le mélange originellement transparnnt d'une substance nématique et cholestérinique ( par exemple 90$ en poids de ÀPAPA, c'est-à-dire de "anisylidène -p- amino -phénylac'-tate " et 10$ en poids de nonanoate de cholestéryle ) et 30 rend ledit mélange blanc laiteux. Cet état se conserve même lorsque le champ est sup|->rimé. En appliquant un champ alternatif à basse fréquence ( fréque-re voisine de 1 kHz ),"1'émulsion " est à nouveau détruite et le mélange redevient transparent, b) Effet de coloration : 35 Cet effet est observé lorsque des substances dichroïques sont dissoutes dans un liquide nématique et qu'une tension est ap:liquée à la cellule des cristaux liquides. La substance colorante dichroîque est orientée grâce à l'orientation des molécules du liquide nématique dans un champ électrique» kO Etant donné que l'absorption dans une substance colorante dichroi- BAD ORIGINAL 72 01676 3 2123338 'lue e«t une fonction de 1 'orientation des axf « ries mol- cules par rapport 1 ?» direction de polarisation de la lumière incidente, il est pos-jble à l'aide d'un r'iMmp électrique de -Modifier la rnilenr de 1 r couche n-Sntique, par «-xfc-ip! e la rendre incolore à "> [in-t ir d" rou;;c, à partir du bleu ou à p rtir du vert. f ont i aireT. n t à l'opinion ré nndue dans la littérature, «clon lr;,ue]'e le c'amp électrique doit être appliqué aux cristaux liquiles au "ioyen d' 'lectrodes conductrice^, par exemple en Sn(0 ou en Al, de" essais soigneux ont montr 10 que, dans le cas de l'application d'un champ alternatif, un cristal liquide introduit dans une feuille isolante se place égale-f.ient dans l'état de di !persion dynamique. C'e«=t pourquoi il est. possible d'utiliser des procédés pour réaliser l'insertion de substances nématiques semblables à ceux qui -ont déjà actuelle-15 nient utilisés tec -n iquenen t pour 1' insertion de substances clio-lestériniques dans un support. Les .-'cj ans indicateur connus jusqu'à présent et comportant de7 cristaux liquides sont constitués par deux pla ues de verre entre lesquelles et située une couche du cris-20 tal liquide posséda it une :'( ai«seur voisine, de 20 jj.„ Cependant il existe encore d ' i-iportant.es difficultés dans- le c->" de la fabrication d'écrans de grande surface étant donné que 1'on ne connaît aucune possibilité de réaliser des couche" de cristal liquide pus -édant U"e •' pa i s L'inventif n a pour- but de r aliser fies é" rans indicateurs 'le g", ande surface, comportant des cristaux liquides possédant une épaisseur uniforme,. Ce problème est résolu conformément à l'invention gi "ce ai; Tait r.uf le cristal liquide est logé a> ec une épai-seur o -listante dan= une fe iille de .support tr- nsparente ou •; entre deux feuille- de -up; ort transparentes, L ' épaift«eu-- de couche constante est de préférence obtenu grâce au fait '.ne la feui lli' ie support est constituée par un matériau pt sséd';nt la faculté d'absorber le cristal liquide. Suivant une autre forme de réalisation avan-iO tageuse de 1'invent-on, les feuilles sont constituées à partir ' p» msasT' 01676 ii 2123338 d'un mélange àu matériau de support liquide et du cristal liquide» Il est possible d'utiliser à cet effet com e matériau de support par exemple de la gélatine, des déri'.és de la cellulose, de l'alccol polyvinylique, un mélange dero1 lion et d'acétate de butyle ou de nitrocellulose et d'amylacétate. L'é ^ lsion peut être ''tendue pour former une pellicule qui durcit . Avec ce procédé on obtient une feuille rigide dans laquelle le cristal liquide peut être introduit sous forme de gouttelettes. . Il est avantageux que le matériau de la feuille de support ( dans le cas d'un fonctionnement sous une tension constante ) présente une résistance spécifique faible telle que la majeure partie d'une tension électrique appliquée n l'écran soit appliquée au cristal liquide. On arrive 'gaiement à un bon résultat en insérant le cristal liquide entre deux feuilles de support dont au moins l'une d'elles comporte une empreinte possédant des «'videments en forme de gaufres de même profondeur. On arrive également à un 1 on résultat lorsque le cristal liquide est situé dans les trous d'un îasque à trous qui est recouvert respectivement sur chacune de ses faces par une feuille de support. Par masque à trous on désigne un disque possédant une épaisseur uniforme et comportant de no breux trous. Enfin on peut également obtenir l'épaisseur uniforme notamment grâce a:> fait que le cristal liquide est situé entre deux plaques de support qui sont -oud^es entre elles à des points équidi -tants ou suivant des lignes équidigtRntes„ Dans le cas où le cristal liquide est situé de façon à former un milieu continu entre les feuilles de support, toutes ces feuilles de support mentionnées doivent être alors constituées notamment en un matériau synthétique. A titre d'exemple on a décrit ci-des ous et il'ustr' sciv'raatiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation du dispositif sviv'iit l'imention. Le- figures 1 et 2, 3 et k, 5 et 6, 7 et 8 reprise-.' Lent des coupes succès ivement de qu -tre exemples de réalisation du dispositif suivant 1'invertion. Les figures I et 2 montrent un exemple de réalisation dans lequel le cristal liquide est relié sous une forme non continue à la feuille de support» BAD ORIGIN/4, ^ 72 01676 5 21233BS La référence 1 désigne la feuille de support qui est imprégnée par le cristal liquide. Afin d'obtenir un effet d'image, il faut appliquer un champ électrique a cette feuille 1, pour cela on peut disposer respectivement sur les 5 deux faces de la feuille 1 un ensemble de bandes conductrices parallèles X1 et X2, et un ensemble de bandes conductrices parallèles , Y.,,..., ces deux ensembles ét mt superposés et orthogonaux entre eux. La feuille 1 imprégnée par le cristal liquide peut être relire à deux autres feuilles de couverture 10 2 en matériau synthétique. Si l'on veut alors réaliser une image sur cet écran, et par exemple sélectionner le point X^ - Yon applique une tension aux deux bandes conductrices X^ et Y^. L'écran indicateur devient alors " blanc " au point X^ — Y^ ou 15 bien sa couleur en ce point change. Pour une exposition uniforme de l'écran à la lumière blanche, on di-tingue en ce point une image ponctuelle. On obtient une forme de réalisation semblable à celle décrite en référence aux figures 1 et 2, en 20 fabriquant une feuille constituée par un mélange de cristal liquide et de matériau de sup7:ort liquide, par exenple du collo-dion dissous dan- de l'acétate de butyle et en utilisant ladite feuille à la place de 1.-' feuille 1 représentée sur les figures 1 et 2. 25 Les figures 3 h S montrent des exemples de réalisation, dans lesquels le cristal liquide est situé dans des évidements en forme de ■ aufres d'une feuille de support, dans les trous d'un masque à trous ou centre deux feuilles de support équidistar.tes soudées. 30 Le figures 3 et h montrent une feuille de support 3 possédant une empreinte avec des "virements en forme de gaufres. Ces évidements sont remplis complètement jusqu'à leur bord par le cristal liquide 10. La feuille de support 3 elle-même est recouverte par une seconde feuille 5 à. face plane et 35 parallèle» Sur la face extérieure de la feuille de support 3 et sur la face extérieure de la feuille 5 il est po -sible de disposer à nouveau respectivement un ensemble de bandes conductrices parallèles X^, X^,... et un ensemble de bandes conductrices parallèles Y^, Y^,..., ces deux ensembles étant à nouveau 'tO superposés et orthogonaux entre eux. v 72 01676 6 2123338 Les figures 5 et 6 montrent un masque 6 à trous, c'est-à-dire une feuille à face plane parallèle comportant de nombreux trous perpendiculaires 7» qui sont remplis par le cristal liquide 10. Le masque 6 à trous est recouvert sur ses 5 deux faces respectivement par des feuilles 5 et8 à f-ces planes et parallèles en matériau synthétique. Sur la face ir1'rieure des feuilles 5 8 sont à nouveau disposés respective eut par exemple un ensemble de bandes conductrices X1, X^,... et un ensemble de bandes conductrices , Y^,« » », ces deux ensembles de 10 bandes conductrices étant à nouveau superposés et orthogonaux entre eux. Ici également tous les matériaux sont transparents. Enfin les figures 7 et 8 montrent un ensemble de deux feuilles 5 et 8 planes et" parallèles en matériau synthétique qui sont soudées entre elles en des points équidistants 9 15 ou suivant des lignes équidistantes. Le cristal liquide 10 est situé à nouveau entre ces deux feuilles 5 et ?, Sur les deux surfaces intérieures ou extérieures, soudées entre elles, des feuilles 5 et 8 sont à nouveau disposés respectivement un ensemble de bandes conductrices X.j,X2, ... et un ensemble de bandes 20 conductrices Y^, Y^,..., ces deux ensembles étant à nouveau superposés et orthogonaux entre eux, 0/ BAD OF?|GlN£L 72 01676 7 2123338 ; E V E À D I C A T I 0 N 3 1. licran indicateur de grande surface, comportant une couc'ie de cri - tal liquide servant de milieu actif opt-i-5 quement, car:ic t •' risé par le fait que le cristal liquide est l 2„ Dispositif suivant 1 rr> en.iication 1, caractérisé par le fait que la feuille de supp 3. Di -positif suivant la • 15 . Dispositif suivant la revendication J, caractérisé par le fait que le matériau de :uppoj't est de la g-'latine. 5o Dispositif suivant la revendication 3» caractérisé par ie fait que 1; 'atériau de support est constitué 20 par des dérivés de la cellulose. 6. Dispositif suivant la revendication 3> caractérisé par le fait que le matériau de support est de l'alcool polyvinylique. 7. Dispositif suivant la revendication 2j caractérisé par le fait que le nat^riai1 de support est constitué par un mélange de ooH; dion et d'ac'tate de butyle. B„ Dispositif suivant la revendication 3, ca- act 'ris-' par Te fait que le lat 'riau tie support est constitué par un m'ian^e de 'itrocellulr^o et d'amylac'tate. 3u 9. Di=positif suivant l'une des reTc '-licatioTis 2 ou 3, cav-ctéris' par le fai» que le 'nat-riau de la feuille de sup- ort. présente une -i'-t- nce spécifique suff i^a-n->en t faible pour qi-c , lors -lu fore t i ■ nnemer.t sous ".ne te"'-in-> constante, la hp .ieui-e -ar*ie d ' une t !(;. Dispositif suivant 1 > revendication 1, car et 'ris par le fait que le cristal liquide e:t logé P , ,-e ''en?? feuilles de support dont l'une au toins présente une empreinte po* -'"-dant des évideraents en forme de gaufre • de nêue 'tO , . ofondeur. ,T 72 01676 2123338 1 I. Dispositif s ivanr, 1. > re^ e -dication 1, caract'-risp par le f it que le cristal liquide est situé dans les fenêti-js d'un masque à trous , qui est recouvert respectivement s : i ; ses deux faces par une feuille de support. caractérisé >ar le fait que le cri tal liquide est situé entre deux feuilles de support qui sont soudées entre elles en des points ''q- idistants ou suivant des lignes équidi st ntes. 10 tions 1, 2, 3» -t, 5> 6, 7t 8, 10, 11 ou 12, caractérisé par le fait que les feuilles de support sont constituées par un matériau syrit , étique. tions 1, 2, 3» 5, 6, 7» 8, 9» 10, 11, 12 ou 13, caractérisé 15 par le fait que, pour obtenir une dispersion dynamique de la lumière, un champ 'lectrique uniforme est appliqué au cristal liquide par 1'irrermédiaire d'électrodes, qui sont en contact électriquement conducteur avec le milieu actif, ou qu'un champ électrique alter: atif est aj^pliqué au cristal liquide par 1 ' in-20 termédinire d'électrodes qui peuvent être isol-'es du milieu actif. 3 12. Dispositif su vtnt 1> revendication 1, 13. Dispositif suivant l'une des revendica- îk. Dispositif suivant l'une des resendica- P « "N — BAD ORIGINAL