Brevet FR2148144A1 — publié le 19730311

La présente invention concerne un procédé permettant d'augmenter la pente de la courbe de dispersion de la lumière d'une cellule à cristal liquide en fonction de l'intensité de champ appliquée. Depuis quelque temps, on trouve dans le commerce de plus en plus d'appareils de mesure dans lesquels les valeurs de mesure sont indiquées sous forme numérique. Ces appareils de mesure ont très généralement l'avantage d'exclure les erreurs d'interpolation qui se produisent lors de la lecture de valeur non numériques et de n'exiger que peu de concentration de la part de l'utilisateur. Les tubes d'affichage numérique Dixie généralement utilisés actuellement ont une tension d'amorçage d'environ 140 volts, tandis que les circuits intégrés fonctionnent avec une tension d'alimentation notablement plus basse, de sorte qu'il est impossible de faire fonctionner les tubes d'affichage numérique Nixie avec des circuits intégrés. Des indicateurs numériques basés sur l'utilisation de cristaux liquides sont toutefois compatibles avec les circuits intégrés. Un indicateur à cristal liquide se distingue d'un indicateur électronique usuel - tel que par exemple les indicateurs à tube cathotique ainsi que ceux qui utilisent des diodes émettrices de lumière - principalement en ce qu'aucune lumière proprement dite n'est émise, la lumièré incidente étant simplement dispersée. Bes indicateurs à cristal liquide offrent en conséquence les avantages particuliers suivants 1.- Ils n'exigent qu'une puissance relativement faible (une puissance de moins de 1 mW/cm2 est généralement suffisante), 2.- ils peuvent être observés sous une très large gamme d'éclairement allant d'un éclairage direct par la lumière du soleil jusqu'à la pénombre, 3.- ils ne comportent aucune pièce déplacée mécaniquement, sont d'un encombrement relativement faible et permettent une présentation visuelle de grande superficie, 4.- grâce à leur faible besoin de puissance, ils sont en outre indépendants du réseau électrique. Un dispositif indicateur à cristal liquide est essentiellement constitué par deux plaques de verre recouvertes chacune sur sa face intérieure d'une couche transparente jouant un rôle d'électrode et par le cristal liquide nématique interposé entre ces deux plaques. En appliquant un champ électrique à ces électrodes, an peut exciter le cristal liquide. En l'absenceXde champ, le cristal liquide est clair et transparent lorsqu'il est en couches minces. Par contre, si l'on applique un champ électrique, le cristal liquide devient turbulent et disperse la lumière. Dans la mesure où les électrodes présentent la forme de segments correspondants d'un code déterminé, on peut représenter n'importe quel caractère de ce code par une combinaison appropriée des segments. Des mesures de transmission effectuées avec les phases nématiques qu'on peut actuellement obtenir, comprises dans une gamme de température favorable montrent que la dispersion de la lumière par des couches de 10 microns d'épaisseur commence faiblement dès 10 volts et croit presque continuellement jusqu'à une certaine saturation qui est atteinte à 50 V. Ce comportement implique des difficultés pour la commande d'indicateurs à segments ou à matrice. En effet, lors de la commande séquentielle de segments individuels ou de points de matrice discrets, il est nécessaire de pouvoir travailler avec deux valeurs de tension U1 UO et U2 = U ; pour la valeur de tension U1, aucune diffusion ne doit encore se produire, tandis que pour la valeur de tension U2 la phase nématique doit déjà présenter une capacité de dispersion maximale. Il est même désirable qu'il se produise une transition aussi brusque que possible entre l'état transparent et clair du cristal liquide et l'état dans lequel il diffuse la lumière. Toutefois, ce but n'a jamais pu être atteint jusqu'à présent. On utilisait en conséquence jusqu'à maintenant, au lieu du dispositif décrit ci-dessus une double couche comprenant une couche de matière céramique ferro-électrique et une couche de cristal liquide. Une telle double couche représente, pour des impulsions de tension alternative, le montage en série d'une capacité non linéaire et d'une capacité linéaire. Par un dimensionnement approprié des capacités des deux couches il est possible d'obtenir que la composante de tension appliquée à la couche de cristal liquide croisse de façon fortement superlinéaire avec la tension totale appliquée à la double couche, sensiblement à la manière d'une caractéristique de diode. Grâce à ces mesures, le seuil d'indication électrique nécessaire peut être obtenu dans une matrice à cristal liquide.Toutefois la combinaison nécessaire du cristal liquide avec le matériau ferro-électrique augmente le prix de revient de l'ensemble du dispositif. l'invention a pour objet de rendre superflue la combinaison conteuse jusqu'à présent nécessaire. A cet effet suivant l'invention, une tension haute-fréquence est superposée à la tension servant à la commande. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé uniquement à titre d'exemple - la Fig. 1 représente un montage permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, et - la Fig. 2 montre l'allure des courbes de dispersion de la lumière qu'on obtient en superposant aux tensions de commande des tensions HF de différentes fréquences. Dans un dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, du type représenté sur la Fig. 1, un cristal liquide 14 en phase nématique, composé d'une molécule-gramme de N-(p-méthoxy benzylidène)-p-n-butylrniline, (C18H21NO) et d'une molécule-gramme de N-(p-éthoxybenzylidène)-p-n-butylaniline (C1gH23NO) pouvant être excité au moyen d'électrodes transparentes par exemple en oxyde stannique (Sn02) est interposé entre des plaques de verre, 11, 12, qui sont maintenues par des moyens d'espacement appropriés 13 à une distance d'environ 10 à 20 micromètres. La tension de commande UFKZ nécessaire à cet effet est fournie par une source de tension continue 17 ou par une source de tension alternative basse-fréquence. A la tension continue ou à la tension alternative basse-fréquence est superposée une tension alternative haute-fréquence, par exemple de plus de 500 Hz. Cette dernière tension est fournie par un générateur de fréquence 18. Sous l'action de la tension haute-fréquence fournie par le générateur de fréquence 18, on obtient, comme le montrent les courbes de la Fig. 2, l'augmentation de pente désirée de la courbe de dispersion de la lumière Uph du cristal liquide et plus précisément en superposant à la tension de commande UFKZ, une tension haute-fréquence de par exemple de 2HZ et de 35 V, on obtient une transition pratiquement instantanée d'une transparence maximale du cristal liquide à un pouvoir de dispersion maximal; Uph est la tension photo-électrique qui engendre un faisceau lumineux normalisé une fois que la lumière a traversé la cellule à cristal liquide et vient frapper un élément photosensible et UFKz est la tension appliquée à la cellule à cristal liquide. Le procédé suivant l'invention permet ainsi de combiner les avantages des tubes d'affichage numérique, à savoir leur possibilité de commande précise, avec les avantages de l'indicateur à cristal liquide, à savoir sa commande pratiquement sans perte d'énergie et sa compatibité avec des circuits intègres. REVENDICATION Procédé permettant d'augmenter la pente de la courbe de diffusion de la lumière d'une cellule à cristal liquide en fonction de l'intensité de champ appliquée, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on superpose une tension à haute-fréquence à la tension servant à la commande.