Brevet FR2296902A1 — publié le 19760730

La présente invention concerne de façon générale les dispositifs d'affichage à cristaux liquides et en parti =-l;l.ier ceux qui sont sensibles aux variations d'intensité d'une image lumineuse appliquée. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 824 002 décrit les avantages de la séparation de tout élément conducteur de l'électricité par rapport à la couche de cristaux liquides, sans contact direct, l'utilisation d'un courant alternatif pour l'excitation des valves de lumière et le principe de l'adaptation dsimpédance appliqué à la-combinaison d'un photoconducteur et de cristaux liquides. Ce brevet s'applique de façon générale aux cristaux liquides nématiques, mais, dans un mode de réalisation particulier, il décrit l'utilisation de MBBA excité à une tension suffisamment élevée pour que les cristaux liquides présentent le phénomène de dispersion dynamique. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 625 591 décrit une cellule comprenant des cristaux liquides nématiques, qui, dans des conditions de calme (en l'absence d'un champ électrique), ont toutes leurs molécules alignées parallèlement à une direction donnée suivant laquelle les électrodes de la cellule ont été effleurées ou frottées. Selon ce brevet, lorsqu'une alimentation alternative applique une tension alternative aux électrodes, les cristaux liquides conduisent le courant si bien que les molécules du film de cristaux liquides subissent une redistribution chaotique qui assure une dépolarisation de la lumière. Cette nouvelle distribution peut étre rendue visible à un observateur qui dispose de polariseurs croisés. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 731 986 decrit un dispositif bistable utilisant des cristaux liquides nématiques tels que le grand axe de la matière nématique est orienté en hélice de la première électrode à la se condé. Après application d'une tension de seuil, la structure se détord. Ce brevet décrit l'utilisation de matières ayant une anisotropie diélectrique positive. Il faut noter que les deux derniers brevets cites paraissent concerner des affichages noir sur blanc ou t I - sur noir, par exemple de type utile pour la transmission de données d'une calculatrice de bureau,et qu'aucun ne cite un mode de fonctionnement donnant une échelle de gris ou des couleurs. E outre, aucun des brevets cités ne suggère l'utilisation d'une source lumineuse externe pour la modulation du champ électrique appliqué aux cristaux liquides. Selon la terminologie utilisée dans le présent mémoire, ces brevets concernent des cellules d'affichage à cristaux liquides et non pas des valves de lumière à cristaux liquides utilisant une matière photosensible pour la modulation du champ appliqué aux cristaux liquides lorsque la lumière d'écriture varie. L'invention concerne une valve de lumière à symboles en couleurs, de type photoexcité et à résolution élevée, destinée aux ensembles d'affichage sur grand écran. L'invention concerne aussi une valve de lumière très sensible et à granderésolution capable de fonctionner avec de faibles tensions et de faibles courants, si bien que la durée de la valve de lumière à cristaux liquides est prolongée. Elle concerne aussi une valve de lumière dans laquelle une faible plage de tensions seulement est nécessaire à l'obtention d'un dispositif à pleine échelle (noir à blanc ou blanc à noir) à l'aide d'un photoconducteur ayant un petit rapport de commutation. Elle concerne aussi un dispositif qui fonctionne bien à haute fréquence (bien au-dessus de 1 kHz) et évite ainsi les problèmes de synchronisation avec la lumière d'écriture produite par un tube à rayons cathodiques. Elle concerne aussi l'obtention-d'une très bonne uniformité à l'aide du substrat photoconducteur, par utilisation d'une fréquence élevés pour l'augmentation de la contribution des propriétés de photo capacité de la couche photosensible, si bien que l'uniformité des caractéristiques du photodétecteur ainsi que la vitesse et la résolution du dispositif sont améliorées. Elle concerne aussi un dispositif d'affichage donnant au moins 12 teintes de gris lorsqu'il est utilisé en blanc sur noir. Elle concerne aussi un dispositif utilisant une très mince couche de cristaux liquides (i à 2 microns) donnant ainsi des temps de réponse très courts. Plus précisément, lsinvention concerne une valve de lumière à cristaux liquides, fonctionnant en courant alternatif et dans laquelle les propriétés de biréfringence optique de cristaux liquides nématiques sont utilisées par mise en oeuvre d'un dispositif associé à au-moins une surface chimiquement inerte d'un substrat isolant et destinée à aligner les molécules de cristaux liquides dans une direction donnée. Ainsi, un champ électrique alternatif appliqué aux électrodes de la cellule (et modulé par une couche photosensible placée dans la cellule) provoque un changement important de l'état de polarisation de la lumière polarisée pénétrant dans la cellule, du fait des modulations du champ.On peut obtenir une image noire et blanche ou une image colorée, suivant la matière à cristaux liquides particulière utilisée et la tension appliquée, à l'aide d'un dispositif convenable empêchant le passage de toute la lumière d'observation quittant la couche de cristaux liquides, sauf celle qui a un état donné de polarisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe d'une valve de lumière alternative à cristaux liquides - la figure 2 indique comment la valve de lumière selon l'invention -peut titre utilisée avec un système optique convenable pour la projection d'une image d'un tube à rayons cathodiques sur un écran de projection ; et - la figure 3.représente les caractéristiques de réponse pour diverses longueurs d'onde de la lumière, dans des cristaux liquides nématiques biréfringents pris comme exemples, les ordonnées représentant la transmission, en pourcentage, et les.abscisses la tension efficace à 200 Hz. La valve à cristaux liquides de type alternatif et photoexcité représentée sur la figure 1 est une structure multicouche plane qui peut appliquer une tension alternative à une couche de cristaux liquides proportionnellement, dans l'espace et dans le temps, aux variations d'intensité d'une image lumineuse appliquée. Comme ce dispositif plan n'a pas d'éléments de résolution qui sont déterminés matériellement et comme les couches minces composantes ont une résistance laminaire élevée, l'image peut avoir une résolution élevée. On peut se référer au brevet précité des Etats Unis d'Amérique nO 3 824 002 qui décrit de façon détaillée les valves de lumière alternatives à cristaux liquides, ce brevet insistant notamment sur la nécessité d'adaptation de l'impédance alternative du photoconducteur à celle des cristaux liquides utilisés. La valve de lumière est réalisée sur un substrat 1 de verre ou un autre substrat de qualité optique qui est transparent dans la bande spectrale dans laquelle le photoconducteur 7 est sensible. On peut aussi utiliser à cet effet une plaque délimitant une face d'une optique à fibres. Un mince conducteur transparent 2, par exemple en oxyde d'indium et d'étain, est déposé sur le substrat. La résistance laminaire de ce film est de préférence de I à 103 D/carré, la valeur étant déterminée par le fait qutaucune variation notable de tension alternative ne doit apparattre à la surface du film lorsque le dispositif fonctionne à une fréquence alternative particulière ou à une combinaison de fré quences.0n constate que des épaisseurs comprises entre 0,01 et 0,20 micron sont utiles. Le film suivant qui est déposé est un photoconducteur 7 d'impédance élevée qui a une sensibilité élevée à une image appliquée de faible intensité, spest-à-dire une image ayant une intensité inférieure à 100hW/cm2. Cette couche photoconductrice peut & re en sulfure de cadmium qui a une réponse spectrale maximale au voisinage de 520 nm. D'autres photoconducteurs qui conviennent sont le sulfure de zinc, le tellurure de sélénium et de zinc ainsi que des complexes de sulfure de zinc et de cadmium ou de sulfure de sélénium et de cadmium.Un critère essentiel pour la sélection du photoconducteur est quril ait une résis tance laminaire analogue à celle deys cristaux liquides utilisés,afin qu'une image de résolution élevée puisse étre obtenue sans que celle-ci soit barbouillée par ltétalement du courant. Evidemment, il faut aussi que le photoconducteur ait une impédance adaptée à celle des cristaux liquides en direction perpendiculaire au substrat 1, comme indiqué précédemment en référence au brevet précité.On réalise de fa çon satisfaisante un mode de réalisation de l'invention dans lequel la couche de sulfure de cadmium a une épaisseur comprise entre 2 et 20 microns, si bien que la résistivité du photoconducteur à l'obscurité est d'environ 1010 Q.cm, par utilisation d'un procédé d'évaporation thermique ou de pulvérisation réactive lors de la formation de cette couche photo conductrice. Comme indiqué clairement dans la suite, dans le cas d'un dispositif à court temps de réponse du type nécessaire lorsque l'image appliquée est balayée par une trame à la fréquence de la télévision, un film particulièrement mince (de l'ordre de-2 microns) de cristaux liquides ayant une-variation d'épaisseur qui ne dépasse pas 0,25 micron doit dtre préféré. La variation d'épaisseur de 0,25 micron des cristaux liquides ne peut etre maintenue que lorsque le film mince photoconducteur a une variation minimale d'épaisseur. Un procédé qu'on peut utiliser à cet effet est le polissage mécanique ; cependant, on note que les états de surface du sulfure de cadmium, créés par les impuretés, l'absorption et les détériorations, peuvent exercer une influence primordiale sur le courant d'obscurité, la sensibilité et le temps de réponse du dispositif. Le polissage mécanique a un effet relativement nuisible sur le courant d'obscurité et le temps de réponse du photoconducteur ; cependant, un recuit doux à l'air ou dans l'argon a tendance à améliorer dans une certaine mesure les caractéristiques photoélectriques du sulfure de cadmium.On constate aussi que le polis- sage chimique et mécanique avec une suspension de "Transene" iode-"Cabosil" donne un rapport élevé cadmium/soufre à la surface après le polissage.Cet excès de cadmium crée sans doute des donneurs à faible profondeur, donnant une condition superficielle accumulée avantageuse aux caractéristiques photo électriques du sulfure de cadmium. Dans le cas d'une valve de lumière destinée à & re utilisée dans un affichage par réflexion, la couche qui doit & re formée ensuite est une couche opaque 6 d'arrSt de lumière qui empoche l'arrivée de la lumière 9 de lecture sur le photoconducteur. Le tellurure de cadmium convient pour la formation de cette couche et il présente l'avantage supplémentaire de former avec la couche photoconductrice 7 une hétérojonction qui facilite l'adaptation nécessaire d2impé- dance entre le photoconducteur et les cristaux liquides.Cette couche d'arrêt en tellurure de cadmium peut & re déposée par évaporation thermique ou pulvérisation et elle a une résistivité de 108 n.cm par exemple, son épaisseur étant comprise entre 1 et 4 microns. Evidemment, d'autres matières d'arrêt de lumière conviennent, pourvu qu'elles aient une résistance laminaire du meme ordre de grandeur qie celle des cristaux liquides, et simultanément qu'elles aient un coefficient élevé d'absorption de lumière dans la bande spectrale de sensibilité du photoconducteur.Si on suppose qu'on utilise un photoconducteur en sulfure de cadmium qui est particulièrement sensible dans le spectre visible, le tellurure de cadmium qui a une absorption élevée dans tout le spectre visible, est particulièrement efficace, un film de 2 microns de tellurure de cadmium atténuant la lumière dans le spectre visible d'un facteur supérieur à 10 000. Cependant, dtautres matières ayant un intervalle entre bandes de conduction qui tombe dans la région infrarouge, notamment le phosphure d'indium, l'arséniure de gallium, le silicium ou un complexe de tellurure de zinc ou de cadmium, conviennent aussi dans cette application particulière. L'élément suivant du dispositif est un miroir diélectrique multicouche 5 comprenant des films quart d1onde alternés ayant des indices de réfraction élevé et faible. Un miroir diélectrique, contrairement à un miroir métallique, est nécessaire à lsobtention de la résistance laminaire élevée qui est nécessaire. En outre, l'utilisation dtun miroir dié lectrique (qui a une résistance en courant continu supérieure à i010 D/cm2) nécessite l'utilisation d'un courant alternatif pour le fonctionnement du dispositif, car ce miroir empoche l'application des tensions continues aux cristaux liquides. Cependant, comme indiqué dans le brevet précité nO 3 824 002, cet effet est avantageux étant donné que le fonctionnement alternatif permet l'utilisation d'une matière isolante et chimiquement inerte autour des cristaux liquides et protège donc ceux-ci contre toute contamination ou les effets électro-chimiques.Dans un mode de réalisation de l'invention, le miroir diélectrique 5 comprend deux films alternés de sulfure de zinc et de fluorure d'aluminium et de sodium qui sont déposés thermiquement. Les films déposés par pulvérisation et comprenant des couches alternées de bioxyde de titane et de silice donnent aussi satisfaction. Lors de la mise en oeuvre de l'invention, on réalise avantageusement le miroir diélectrique 5 afin qu'il ait une épaisseur de 1,5 micron, par empilement de deux miroirs dont l'un comprend six couches alternées accordées dans le bleu et l'autre six couches alternées accordées dans le rouge, afin que l'ensemble forme un miroir à large bande convenant au spectre visible. Le pouvoir réflecteur moyen dans le spectre visible (entre 450 et 700 nm) d'un tel miroir dépasse 90 % et, en principe, on peut obtenir un pouvoir réflecteur dépassant 99 % dans le spectre visible par dépit d'un nombre plus important de couches. On constate que, lors de l'obtention de propriétés optiques uniformes du miroir dont les couches sont formées par pulvérisation avec polarisation, une plaque d'arrêt réalisée afin quelle s'adapte étroitement autour du bord du substrat et à une hauteur qui correspond à celle de la face supérieure du substrat au cours de la polarisation, est utile pour l'é- limination des variations du champ électrique. Ces variations pourraient avoir l'effet indésirable de faire varier spatialement la vitesse de dépit vers les bords du substrat. La couche finale appliquée au substrat 1 est un film diélectrique passivant 3 inerte auKpoints de vue chimique, électrochimique et mécanique vis-à-vis des cristaux li quides utilisés. Ce film peut être le film final du miroir diélectrique 5 ou un film supplémentaire de silice déposé par pulvérisation, ayant une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,5 micron. Evidemment, d'autres épaisseurs ainsi que d'autres films isolants transparents (par exemple d'alu- mine) conviennent aussi. Ce film passivant constitue aussi un mécanisme d'alignement pour les cristaux liquides comme décrit en détail dans la suite. Une cellule à cristaux liquides doit aussi comporter une électrode auxiliaire, comprenant une plaque la de verre (analogue au substrat 1) et sur laquelle est déposée une électrode auxiliaire 12a (analogue à ltélectrode 12). Un film diélectrique passivant 3a (analogue au film 3) donnant un mécanisme convenable d'alignement est aussi nécessaire. Une matière 13 à cristaux liquides nématiques biréfringents, ayant des propriétés décrites en détail dans la suite, est placée entre les films passivan-ts 3 et 3a. Un film mince de cristaux liquides ayant une épaisseur comprise entre 1 et 12 microns est nécessaire afin que la valve alternative de lumière réalisée selon l'invention fonctionne au mieux.L'épaisseur particulière peut & re fixée par des entretoises 4 et 4a qui peuvent astre en "Teflon" ou en SiO2 formé par pulvérisation (surtout utile lorsqu'une mince couche de cristaux liquides est nécessaire) ou d'autres matières isolantes telles que le "Mylar" ne réagissant pas chimiquement avec les cristaux liquides. Comme indiqué précédemment, la valve de lumière selon l'invention nécessite un réglage précis de l'épaisseur de la couche de cristaux liquides afin que le dispositif soit uniforme. On constate qu'il est parfois avantageux pour le maintien de cette uniformité, d'utiliser des vis de réglage convenable de l'épaisseur de la couche de cristaux liquides d'une petite quantité.Ce réglage peut être réalisé lors de l'obser- vation de l'épaisseur de la couche de cristaux liquides, par mise en oeuvre d'un procédé d'interférométrie optique. La description détaillée qui précède concerne l'utilisation de "cristaux liquides nématiques biréfringents". Avant la description détaillée du fonctionnement du dispositif et de ses applications possibles, on considère effet de biréfringence. Les molécules de cristaux liquides nématiques sont optiquement anisotropes, c'est-à-dire que l'indice de réfraction mesuré suivant leur grand axe diffère de celui qui est mesuré suivant leur petit axe. En outre, l'indice de réfraction mesuré le long du petit axe des molécules est constant quelle que soit l'orientation angulaire de la molécule autour de son grand axe. Cette propriété concorde avec l'étymologie du mot "nématique" qui signifie "analogue à un baron'. Par convention, on appelle "indice extra ordinaire'Tne l'indice mesuré suivant la longueur des molécules et "indice ordinaire" n0 l'indice mesuré suivant le petit axe. Le principe de base de l'utilisation de la biréfringence optique est le suivant. Lorsque toutes les molécules sont alignées les unes par rapport aux autres, ctest-à-dire lorsque tous leurs grands axes sont parallèles, et lorsque de la lumière polarisée linéairement est transmise dans la matière de manière que la direction de polarisation corresponde à l'axe extraordinaire ou à l'axe ordinaire, il n'apparait aucune variation de la polarisation de la lumière. Cependant, lorsque la direction de la lumière incidente polarisée linéairement a une composante suivant l1axe extraordinaire et une composante suivant l'axe ordinaire, l'état de polarisation varie et devient elliptique et non plus linéaire (ou méme circulaire) lorsque la lumière passe dans la matière. L'importance du changement dépend de plusieurs facteurs, notamment de la proportion de la polarisation originale suivant l'axe extraordinaire et suivant l'axe ordinaire. La différence entre l'indice extraordinaire et l'indice ordinaire de la matière est appelée biréfringence a n des cristaux liquides. L'importance du changement d'état de polarisation est fonction de la biréfringence de la matière et aussi de la distance parcourue par la lumière dans les cristaux liquides et de la longueur d'onde, ctest- à-dire de la couleur de la lumière.La formule qui relie ces diverses quantités est la suivante T - K sin2 (2) 2 sin2 tnd) dans laquelle T est la fraction de la lumière incidente qui quitte les cristaux liquides après passage dans un polariseur et qui est orientée perpendiculairement à la direction de polarisation de la lumière incidente, 0 est l'angle azimutal formé par la polarisation incidente et la direction de l'axe extraordinaire des cristaux liquides, An est la biréfringence des cristaux liquides, d est l'épaisseur des cristaux liquides, X est la longueur d'onde de la lumière et K est une constante qui dépend de la transparence de la cellule. On se réfère maintenant plus précisément au mode de réalisation de la figure 1 et on note que 0, l'angle azimutal de la polarisation et de la direction de l'axe extraordinaire des cristaux liquides, est fixé par la direction préférentielle d'alignement des cristaux liquides fixée par le mécanisme d'alignement imposé par les films isolants 3 et 3a. EviSemment, lorsque le dispositif n'a pas de direction préférentielle, a des valeurs différentes.en des points différents et en conséquence le changement de'l'état de polarisation et en conséquence la transmission dans le dispositif varient de façon aléatoire dans toute l'ouverture de la cellule. il est nécessaire de noter que tn varie avec la variation d'orientation des molécules de cristaux liquides pour comprendre le fonctionnement du dispositif de la fi- gure 1. Lorsque les molécules sont tournées afin que la quantité relative d'axe extraordinaire que "voit" la lumière (alors qu'elle progresse dans la matière) augmente, An augmente en proportion, étant supposé que la quantité d'axe ordinaire que "voit"la lumière est maintenue fixe. il faut noter que l'importance de la rotation est déterminée par l'intensité du champ électrique appliqué à la couche 13 de cristaux liquides par le champ alternatif transmis aux électrodes 12 et 12a et modulé par le photoconducteur 7. La configuration "homéotrope" (perpendiculaire aux parois de la cellule) est la meilleure configuration d'alignement sans application de tension pour la valve de lumière à biréfringence selon l'invention. Dans le cas de polariseurs croisés, cet alignement donne un écran à fond sombre uniforme. il apparatt ainsi un constraste poussé avec les symboles dynamiques lors de l'application d'une tension, si bien que ceux-ci peuvent étre superposés à des informations statiques projetées, par exemple des cartes ou d'autres images. il faut aussi que toutes les molécules pivotent exactement dans le m8me plan ; dans le cas contraire, le signal de sortie du dispositif (donné par T dans l'équation précédente) est déterminé non seulement par les changements de dn mais aussi par ceux de 0 (comme expliqué précédemment). Le dispositif d'alignement auquel on a fait allusion est donc nécessaire afin que, en l'absence d'un champ électrique appliqué, toutes les molécules de cristaux liquides s'alignent sur la même direction et, en présence d'un champ externe, pivotent dans le meme plan. il faut noter que cette contrainte ne s'applique pas au cas de la lumière polarisée circulairement. En l'absence d'un sens défini de rotation, les molécules des cristaux liquides peuvent pivoter dans un sens ou dans l'autre par rapport à l'axe du système. Lorsqu'un champ électrique est appliqué, l'angle de rotation présente une dégénérescence de 3600. On constate qutil est avantageux pour la suppression de cet effet aléatoire, d'utiliser une direction préférentielle de rotation par préparation des surfaces du substrat au contact des cristaux liquides afin que l'alignement soit à la fois homéotrope et homogène (parallèle aux parois de la cellule).La compétition entre ces deux forces crée une rotation unidirectionnelle de plusieurs degrés dans la direction du traitement homogène, en l'absence dlapplication de tension. Lorsque cet angle est trop important, la transmission est élevée en l'absence de tension appliquée si bien que le contraste est réduit.D'autre part, lorsque l'angle de rotation est trop faible, il n'assure pas efficacement la détermination du sens unique de rotation. On constate qu'une valeur optimale de cet angle est comprise entre environ 4 et 100 par rapport à la valeur normale. Le traitement d'alignement homogène qui est nécessaire est avantageusement réalisé par attaque par un fais ceau ionique faisant un petit angle. Le dép8t de la couche passivante en incidence rasante convientraussi,de méme que l'effleurage mécanique décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique nO 3 625 591. On peut utiliser comme agent d'alignement perpendiculaire des additifs de cristaux liquides à base de stéarate et de lécithine, ainsi qu'ut traitement superficiel avec un silane. On considère maintenant plus précisément la figure 2 qui représente un système optique convenant à une valve de lumière fonctionnant par réflexion selon un mode de réalisation de l'invention, et on note que, en plus de la valve 15 de lumière, le système comprend une source 16 de lumière de projection et un condenseur associé 17 qui transmet toute la lumière de projection à travers un polariseur 18. La lumière 19 provenant de ce polariseur est polarisée linéairement et elle passe dans une lentille 20 de projection et à travers la matière à cristaux liquides de la valve 15, vers le miroir diélectrique 5 qui la renvoie vers la lentil- le 20 comme décrit en détail dans la suite. Seule la lumière qui a passé dans les parties des cristaux liquides soumises à un champ électrique supérieur à celui qui est créé par une tension de seuil, subit une variation notable de leur état de polarisation.La lumière dont l'état de polarisation n'est pas modifié par la valve 15 est arrêtée par l t analyseur 21 dont l'axe de polarisation est perpendiculaire à celui du polariseur 18, si bien que le fond formé est sombre. La lumière dont l'état de polarisation a changé et est devenu circulaire ou elliptique, a une composante de po larisation orientée parallèlement à l'axe de polarisation de l'analyseur 21 et est donc transmise par celui-ci et projetée sur l'écran 22 de projection. La source de tension alternative 23a des caractéristiques déterminées par celles des cristaux liquides utilisés et elle peut avoir par exemple une fréquence comprise entre 0,1 et 1 000 kHz, et une tension comprise entre 5 et 80 V. Le système optique de la figure 2 comporte aussi un tube 24 à rayons cathodiques qui constitue une source de lu mière d'écriture 25 dirigée par la lentille 26 d'écriture à l'arrière de la valve 75 de lumière, la lumière frappant la couche photoconductrice 7 et modulant ainsi le champ appliqué à la couche 13 de cristaux liquides. D'autres sources de lumière d'écriture conviennent aussi selon l'invention. Par exemple, l'image fixe d'une diapositive peut etre projetée à l'arrière de la valve de lumière avec un système optique convenable. On se réfère maintenant à la figure 3 qui représente la réponse de cristaux liquides biréfringents dans un exemple, et on note que les trois courbes représentées correspondent respectivement à la transmission de la valve lumineuse pour les trois couleurs primaires, le rouge (courbe 30), le vert (courbe 31) et le bleu (courbe 32). Les diverses couleurs ont des courbes différentes étant donné que le facteur T de transmission dépend de la longueur d'onde de la lumière comme indiqué par l'équation qui précède. Ainsi, lorsque la projection doit & re réalisée en couleurs, il suffit d'appliquer une tension pourlaquelle une couleur est maximale alors que les autres sont minimales ou au moins à une valeur non maximale.Par exemple, si on applique une tension de 6,5 Vpour laquelle la couleur verte est minimale, une lumière de couleur magenta (rouge mélangé à une certaine quantité de bleu) est alors transmise. Un changè- ment de tension est nécessaire au changement de couleur. Par exemple, le passage à 7,OV rend minimale la transmission de la lumière rouge si bien que la lumière transmise est du vert avec un peu de bleu mélangé. Ainsi, on note que la variation de la tension appliquée aux cristaux liquides permet la variation de la rotation des molécules donc de tn si bien qu'une couleur ou l'autre peut sistre choisie. il faut noter que, dans le cas de l'invention, le réglage de cet effet de biréfringence n'est pas réalisé par modification des tensions appliquées aux électrodes ; au contraire, le champ appliqué aux cristaux liquides est modulé par les variations de photoconductance et de photocapacitance de la couche photoconductrice 7. Une source lumineuse 10 d'écriture constitue le signal d'excitation du dispositif et la quantité de lumière provenant de cette source, tombant sur une zone donnée du photoconducteur, détermine la tension qui est commutée du photo conducteur aux cristaux liquides adjacents.En conséquence, la quantité de lumière qui tombe sur un point du photo conducteur détermine la couleur que transmet le dispositif vers l'écran au point image associé de l'écran. De cette manière, on peut projeter sur le grand écran 22 de la figure 2, une image en plusieurs couleurs par application d'une image de caractère alphanumérique par exemple ayant une échelle de gris sur le photoconducteur (une couleur correspondant à un niveau de gris). Ainsi, on note que l'invention convient à la réalisation d'une valve de lumière à symboles colorés, photoexcitée et de résolution élevée, utile pour l'affichage de symboles en plusieurs couleurs sur grand écran. Cependant, le mode de fonctionnement décrit précédemment selon lequel les symboles sont présentés en couleurs, n'est pas le seul mode possible et en fait il peut ne pas constituer la caractéristique essentielle selon l'invention. On note sur la figure 3 que, au voisinage du seuil de effet de biréfringence (5,3 V environ sur le graphique), les trois couleurs sont transmises à peu près également. Elles sont ainsi transmises jusqu'à un premier maximum (environ 5,7 V). En conséquence, dans cette plage relativement limitée de tensions, le dispositif transmet de la lumière blanche. La quantité de lumière réellement transmise T est une fonction de la tension et en conséquence de l'intensité de la lumière appliquée. Comme les diverses zones de la couche de cristaux liquides dont la tension appliquée est inférieure à 5,3 V qui constitue la tension de seuil transmettent de la lumière polarisée linéairement qui n'est pas modifiée, l'analyseur 21 arrête cette lumière et on peut utiliser le dispositif pour la projection de symboles ou d'images blancs ou avec une échelle de gris sur un fond noir.Dans cette application, le dispositif a une sensibilité extrêmement élevée étant donné qu'unie variation d'environ 0,4 V au-delà de la tension de seuil de 5,3 V provoque un changement du noir profond au blanc intense. Etant donné ce petit rapport de commutation (inférieur à 10 %), le nombre de photons qui doivent frapper le photoconducteur 7 est réduit et en conséquence la source d'écriture peut étre relativement peu puissante, par exemple un tube classique à rayons cathodiques.De plus, comme la matière à cristaux liquides assure seulement la commutation de l'état de polarisation de la lumière de projection, le contraste en noir et blanc obtenu selon l'invention dépend entièrement de la qualité du système optique (qui détermine la profondeur des parties noires sur l'écran) et le contraste obtenu peut être très élevé. En outre, la couche de cristaux liquides peut entre très mince sans modification correspondante de contraste puisque le produit dEn est le facteur déterminant. On peut facilement montrer que les couches minces accroissent la vitesse et la résolution. Le temps de montée de la couche de cristaux liquides biréfringents est donné par l'équation et le temps de descente est donné par l'équation d2 td = #K (2) dans lesquelles r est le coefficient de viscosité des cristaux liquides, d est l'épaisseur des cristaux liquides, ò est la permitivité du vide, a est l'anisotropie diélectrique des cristaux liquides, Vth est la tension de seuil des cristaux liquides, V est la tension de fonctionnement appliquée à la cellule et K est une constante élastique convenable. La tension de seuil est donnée par l'équation Sl on suppose qu'un rapport de commutation R = V/Vth est appliqué aux cristaux liquides par le substrat et si on combine les équations (3) et (1), on constate que le temps de montée est donné par et le rapport td/tr est donné par td,tr = mtR2-1) (5) L'augmentation de la vitesse de la cellule peut être réalisée par changement de K et/ou de r, mais la synthèse de nouvelles matières à cristaux liquides est alors nécessaire. Un procédé plus direct comprend la réduction de l'épaisseur d de la cellule. Le temps de réponse (montée et descente) diminue en fonction de d2. En conséquence, il est préférable d'utiliser dans la valve de lumière une couche de cristaux liquides de 2 microns d'épaisseur. Si on appelle #o la longueur d'onde de transmission maximale, et ## la largeur de bande pour une transmission de 50 %, on peut montrer que la largeur de bande relative de la lumière ss 0 du système est donnée par ## 2 4(2k-1) #o = (4k-1)(4k-1) k = 1, 2, 3, ... le paramètre k indiquant les ordres particuliers de la caractéristique de transmission oscillante représentés sur la figure 3. Pour k = 1, la largeur de bande est égale à 100 5'o. Dans le tableau qui suit, on a calculé certaines valeurs de la largeur de bande en fonction de ltordre de transmission. Les divers ordres sont associés à des retards croissants dbn. Ainsi, k = 1 correspond à un retard B/2, k = 2 à un retard 3/2S, etc. an (##) 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 o k 1 2 3 4 5 ##/#o (%) 100 20 11,1 7,7 5,9 Pour un petit retard, jusqu'au premier pic de transmission, (dEn = 0,5X0), la largeur de bande est très importante et lrensemble du spectre visible est transmis et donne une image en noir et blanc. La largeur de bande varie beaucoup lorsque le retard correspondant au second type de transmission apparat (dhn = 1s5Xo) si bien qu'il apparait une certaine séparation des couleurs. La cellule de télévision fonctionne dans la plage 0 Une application particulièrement prometteuse de l'invention est le traitement optique des données dans lequel l'excellent rapport signal/bruit dans un plan au cours d'une analyse de Fourrier, propre à l'effet des cristaux liquides biréfringents par rapport à la dispersion dynamique, est souhaitable. (Il n'existe pas de turbulence dans les cristaux liquides pouvant créer un bruit au sens de la cohérence optique). Une autre application prometteuse et très importante est la projection d'images de télévision sur grand écran, nécessitant particulièrement un contraste élevé, une sensibilité élevée et une grande vitesse ainsi que plusieurs niveaux de gris. La description détaillée qui précède repose sur l'utilisation d'un type particulier de cristaux liquides et d'alignement de cristaux liquides. On a supposé que les molécules avaient une anisotropie négative, c'est-à-dire que leurs dipoles électriques étaient orientés perpendiculairement au grand axe de la molécule. On a aussi supposé que la molécule était alignée afin d'être sensiblement perpendiculaire aux deux électrodes en l'absence de tension alors que, sous tension, les molécules avaient une orientation telle qu'elles se mettaient dans un plan comprenant la normale aux surfaces de ltélectrode et une droite parallèle à l'un des bords du dispositif. Cependant, de nombreuses variantes sont possibles. Lorsqu'on utilise des matières à anisotropie positive, les molécules doivent étre alignées, en l'absence de tension, afin qu'elles soient presque parallèles aux surfaces des électrodes. En outre, les polariseurs croisés utilisés dans le mode de réalisation décrit précédemment, peuvent être remplacés par des polariseurs dont les axes de polarisation sont parallèles si bien que l'affichage en blanc sur fond noir est remplacé par un affichage en noir sur fond blanc et vice versa. On peut aussi combiner les courts temps de réponse obtenus avec les dispositifs nématiques à torsion à l'effet de biréfringence décrit précédemment. REVENDICATIONS - Dispositif d'affichage, comprenant une valve à lumière à photoexcitation alternative, ayant des électrodes conductrices transparentes auxquelles est appliquée une tension alternative externe, une couche photoconductrice de résistivité laminaire élevée étant placée entre les -élec- trodes et étant sensible à une lumière externe d'écriture, et des couches isolantes de l'électricité et inertes chimiquement délimitant un espace dans lequel peut entre placée la matière à cristaux liquides, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une matière à cristaux liquides biréfringents placée dans ledit espace et soumise au champ électrique alternatif variable créé par la tension alternative appliquée aux électrodes et modulée par la couche photosensible, un dispositif associé à l'une des couches isolantes et inertes et destiné à aligner les molécules de la matière à cristaux liquides suivant une direction donnée en l'absence d'un champ électrique, un dispositif transmettant de la lumière polarisée d'observation afin que cette lumière pénètre dans la valve de lumière et traverse la couche de matière à cristaux liquides qu'elle contient, et un dispositif arrêtant toute la lumière d'observation quît- tant la couche de cristaux liquides sauf la lumière ayant un état donné de polarisation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt comprend un polariseur linéaire, et le dispositif d'alignement donne un sens préférentiel de rotation lors de l'application d'un champ électrique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alignement donne, en de tension, un alignement faisant un angle initial de 4 à 100 avec la normale à l'une des couches 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche photosensible a une surface plane à poli spéculaire juxtaposée à l'une des couches isolantes. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière à cristaux liquides a une épaisseur d'environ 2 microns. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la variation d'épaisseur est inférieure à 0,25 micron. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'arret comprend un polariseur circulaire. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alignement est aussi associé à l'autre couche isolante inerte. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alignement est réalisé au moins en partie par dépôt en incidence rasante des couches isolantes. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alignement est formé au moins en partie par attaque des couches isolantes par un faisceau d'ions en incidence rasante. 11. Dispositif selon la revendication 1j caractérisé en ce que le dispositif d'alignement est réalisé au moins en partie à l'aide d'additifs ajoutés à la matière à cristaux liquides. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alignement est réalisé au moins en partie par traitement superficiel avec un silane. 13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension est suffisamment élevée pour qu'une image d'écriture ayant une échelle de gris forme une image multicolore observée transmise par le dispositif d'arrêt, 14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière à cristaux liquides est modulée entre une valeur inférieure à la valeur de seuil et une valeur sensiblement égale à une première valeur maximale, les trois couleurs primaires étant transmises de façon sensiblement égale dans cette plage, si bien que le dispositif peut fonctionner en présentant une échelle de gris et le blanc. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le rapport de commutation nécessaire au changement du signal du dispositif du noir profcnd au blanc intense, est inférieur à 10 %. 16. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la source de lumière d'écriture est un tube à rayons cathodiques.