Brevet FR2218575A1 — publié le 19740913

La présente invention concerne une cellule à cristal liquide destinée à être utilisée dans un dispositif de modulation électro-optique ou analogues utilisant la propriété optique de biréfringence d'un cristal liquide nématique. Les cristaux liquides nématiques peuvent être classés en deux grandes catégories : les cristaux liquides nématiques anisotropes diélectriquement positifscomportant un dipôle électrique parallèle à la direction du grand axe des molécules de cristal liquide et les cristaux liquides nématiques anisotropes diélectriquement négatifs comportant un dipôle électrique perpendiculaire à la direction du grand axe des molécules de cristal liquide. Un cristal liquide nématique se comporte comme un milieu optique biréfringent uniaxial et comportant un axe optique qui s'détend suivant la direction du grand axes des molécules de cristal liquide. On réalise une cellule à cristal liquide en disposant un cristal liquide nématique anisotrope diélectriquement positif (par exemple du genre décrit dans le brevet français NO 74 05020 ) entre deux électrodes transparentes, de façon que les grands axes des molécules de cristal liquide soient parallèles aux surfaces des électrodes et perpendiculaires aux grands axes des molécules adjacentes. Lorsqu'une lumière naturelle, parallèle est projetée normalement sur la cellule interposée entre un polariseur et un analyseur, qui sont disposés de manière à être parallèles entre eux, on peut modifier l'intensité ou la couleur de la lumière transmise à travers la cellule en faisant varier l'intensité du champ électrique appliqué. On peut obtenir une modulation de la lumière analogue en utilisant un cristal liquide nématique anisotrope diélectriquement négatif. Dans ce cas, le cristal liquide nématique est maintenu entre un polariseur et un analyseur de façon que la direction du grand axe des molécules de cristal liquide soit perpendiculaire aux surfaces des électrodes, le polariseur et l'ana- lyseur étant disposés de telle façon que leurs plans de polarisation respectifs soient perpendiculaires entre eux. Toutefois, on sait qqun cristal liquide nématique anisotrope diélectriquementré- gatif est désavantageux dans la pratique, du fait qu'il donne lieu à un phénomène de dispersion dynamique dans un champ électrique intense et présente une réponse lente par rapport à celle d'un cristal liquide nématique anisotrope diélectriquement positif.C'est pourquoi on envisage actuellement de mettre au point un dispositif de modulation de la lumière utilisant un cristal liquide nématique anisotrope diélectriquement positif ntimpli- quant pas de.péhnomène de dispersion dynamique. Pour utiliser un modulateur électro-optique, comportant un cristal liquide nématique anisotrope diélectriqûement positif, comme appareil indicateur ou comme obturateur optique, il est nécessaire d'orienter les molécules de cristal liquide de façon que leurs grands axes respectifs soient uniformément parallèles aux surfaces des électrodes dans une large zone du cristal liquide. Conformément à une technique bien connue de fabrication d'une telle cellule à cristal liquide, on obtient l'orientation décrite ci-dessus des molécules de cristal liquide en frottant directement les surfaces des électrodes transparentes dans une direction déterminée avec du coton ou analogues.Toutefois, avec ce procédé, il est extrêmement difficile de donner une orientation désirée aux molécules de cristal liquide de façon que leurs grands axes respectifs soient uniformément parallèles aux surfaces des électrodes dans une zone suffisamment grande pour les application pratiques. En outre, le frottement direct des surfaces des électrodes d'un appareil indicateur ou analogues peut provoquer des rayures sur ces surfaces, ce qui conduirait à des irrégularités de l'indication. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a, notamment pour objet de résoudre ces problèmes classiques et de créer une cellule à cristal liquide pratique présentant toute superficie désirée et pouvant être fabriquée aisément. On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention. Une solution aqueuse à 5 d'alcool polyvinylique qui est un composé à poids moléculaire élevé soluble dans lSeau contenant un radical polaire, est appliquée uniformément sur les surfaces des électrodes et la teneur en eau est évaporée dans un séchoir pour préparer ainsi un mince revêtement d'alcool polyvinylique sur chaque surface d'électrode. Ensuite, le revê tement mince est frotté légèrement dans une direction déterminée avec du coton ou analogues.Si un cristal liquide nématique anisotrope diélectriquement positif est disposé entre deux surfaces d'électrode ainsi traitées, les molécules de cristal liquide sont orientées de telle manière que la direction de leur grand axe devient parallèle à la direction suivant laquelle-les surfaces des électrodes ont été frottées. Ce phénomène est dt vraisemblablement a l'orientation du radical polaire contenu dans le mince revêtement à poids moléculaire élevé polaire,orientation qu'on a donnée à ce radical polaire en frottant le revêtement dans une direction déterminé-e. Un effet analogue peut être obtenu avec divers composés à poids moléculaire élevé formant des couches minces autres que l'alcool polyvinylique. Une-meilleure orientation peut être effectivement obtenue si l'on fixe un film mince allongé de manière unidirectionnelle sur les surfaces des électrodes au lieu de donner une orientation déterminée au radical polaire par frottement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réa lisation. Sur ce dessin la figure unique est une vue de ia cellule à cristal liquide suivant un mode de réalisation de l'invention. On va mainténant décrire de façon plus détaillée cette figure unique représentant une cellule à cristal liquide suivant un mode de réalisation de l'invention et où l'on a indiqué en 1 et 2 des plaquettes transparentes, en 3 et 4 des électrodes transparentes, en 5 et 6 des couches minces d-'alcool polyvinylique, en 7 un élément d'espacement, en 8 un cristal liquide nématique anisotrope diélectriquement positif et en 9 un circuit de commande connecté aux électrodes transparentes 3 et 4. La mince couche d'alcool polyvinylique 5 présente une direction de frottement perpendiculaire à celle de la mince couche 6. Enconséquence, les grands axes moléculaires du cristal liquide 8 sont parallèles aux surfaces des électrodes et perpendiculaires aux molécules adjacentes.La cellule à cristal liquide étant interposée entre un polariseur et un analyseur parallèles, lorsqu'un champ électrique est appliqué- à la cellule par le circuit de commande 9, une variation uniforme de l'intensité de la lumière transmise peut être aisément obtenue sur plusieurs dizaines de centimètres càrrés. Il est, également, possible de produire une variation uniforme de couleur sur toute la superficie en utilisant une plaque quart d'onde. Dans les cellules à cristal liquide de types connus, il était impossible d'obtenir une orientation uniforme des molécules de cristal liquide sur une large zone. Ceci limitait la dimension pratique des cellules à cristal liquide et rendait difficile l'obtention d'une uniformité dfintensité et de couleur de la lumière transmise. Suivant l'invention, l'orientation est donnée au radical polaire contenu dans les minces couches polaires à poids moléculaire élevé appliquées sur les surfaces des électrodes. Ceci permet d'obtenir une orientation uniforme des molécules de cristal liquide, ce qui rend possible une fabrication très facile d'une cellule à cristal liquide pratique de large superficie. REVENDICATION Cellule à cristal liquide nématique, caractérisée en ce qu'elle est constituée par des plaquettes revêtues de minces couches d'un composé oe poids moléculaire élevé contenant un radical polaire, une certaine orientation étant donnée auxdites couches minces, par exemple par frottement dans une direction déterminée.