Brevet FR2534593A1 — publié le 19840420

"Matériaux de cristaux liquides transmettant la lumière desti- nés à être utilisés dans des dispositifs d'affichage électro- optiques". La présente invention concerne des dispositifs à cristaux- liquides Elle concerne plus particulièrement des matériaux de cristaux liquides qui peuvent servir dans une cellule appropriée, comme coupleur modulant la transmission de la lumière entre un polariseur et un analyseur dans un trajet de transmission de lumière. Il existe de nombreuses applications pour les- quelles il est souhaitable de moduler un faisceau lumineux pour produire une image à partir d'une information fournie par un signal électrique On peut citer parmi ces applications la projection d'images de télévision ou de données fournies par un calculateur, sur un écran Les matériaux de cristaux liquides sont intéressants pour les dispositifs à projection d'images à cause de leurs propriétés de modulation de la lumière réglables de manière sélective. Les appareils de projection de l'art antérieur qui utilise des modulateurs de lumière à cristaux-liquides comprennent ( 1) des appareils dans lesquels un matériau de cristaux liquides est piloté indirectement, et ( 2) des appareils dans lesquels la cellule est pilotée directement, en utilisant un laser ou un faisceau électronique On trouve comme exemples du premier type, une cellule à cristaux liqui- des nématiques torsadés du type réflectif pilotée par un photoconducteur, décrite dans J GRINBERG et AL, "Photoac- tivated Birefringent Liquid Crystal Light Valve for Color Symbology Display " (Valve de lumière à cristaux liquides biréfringents photoactivés pour afficheur symbolique en couleur) -IEEE Trans Elec Dev Vol ED 22, N' 9, p 775 ( 1975), et une cellule à cristaux liquides nématiques du type réflectif, décrite dans J Van Raalte "Reflective Liquid Crystal Television Display" (Afficheur de télévision à cristaux liquides du type réflectif), Proceedings of the IEEE, Vol 56, N O 12, p 2146 ( 1968) On peut citer parmi les cellules pilotées directement décrites dans la littérature 2 -253493 une valve de lumière à cristaux liquides smectiques pilotée thermiquement décrite dans H Dewey et al, "Laser Adressed Liquid Crystal Projection Displays" (Afficheurs à projection à cristaux liquides pilotés par laser) SID Proceedings, Vol 19, N 1, p 1 ( 1978), et un dispositif piloté par faisceau électronique utilisant un film de cristaux liquides cholestériques pour produire des images multicolores par lumière réfléchie, décrit dans J Hansen et al, "Liquid Crystal Media for Electron Beam Recording" (cristaux liquides pour enregistrement par faiceau électronique), IEEE Trans. Elec Div, Vol E D 15, N 11, p 896 ( 1968). Il manque à tous les modulateurs de lumière dé- crits plus haut une ou plusieurs des propriétés requises pour produire des afficheurs à projection d'images vidéo en temps réel présentant un pouvoir de résolution élevé et des contraste élevés L'utilisation d'un pilotage direct par faisceau élec- tronique est intéressante dans son principe, puisqu'elle permet l'utilisation de la technologie des tubes à rayons cathodiques qui est d'avant-garde Pour une efficacité optimum et un coût peu élevé, un système de projection direct présente de nom- breux avantages par rapport aux dispositifs de type réflectif de l'art antérieur Et pour obtenir une vitesse de commutation élevée et un contraste d'affichage supérieur, l'utilisation d'une cellule à cristaux liquides nématiques comme modulateur de lumière parait constituer un meilleur choix que les maté- riaux smectiques ou cholestériques utilisés par quelques au- teurs de l'art antérieur. On a décrit de nombreux composés, dont on dis- pose, pour formuler des compositions de cristaux liquides nématiques On peut citer parmi ces composés les 4, 4 ' bis - (trans 4 alkylcyclohexyl) biphényles décrits dans le brevet des U S A N 4 331 552 (Eidenschink, et al) publié le Mai 1982 Ce type de composés est également décrit, avec des 4 (trans 4 alkylcyclohexyl) alkylbenzènes et des 4 - trans 4 alkylcyclohexyl 4 ' alkylbiphényles, dans un _ 3 2534593 document intitulé "The Nematogeneity of some Hydrocarbonrs" (La Nématogéneité de certains hydrocarbures) de'Eidenschink et al, présenté au Fourth International Symposium on Liquid Crystals and Ordered Fluids (quatrième Symposium International sur les cristaux liquides et les fluides orientés) à Las Vegas Nevada, 'U S A, en Avril 1982 Des composés cyano- biphényles sont énumérés dans Go W Gray et al, "Stable Low Meeting Nematogens of Positive Dielectric Anisotropy for Display Devices" (Nématogènes stables, à bas point de fusion et à anisotropie diélectrique positive pour dispositifs d'affichage) dans Liquid Crystals and Ordered Fluids (cristaux liquides et fluides orientés) Vol 2 (New York 1974) p 617. D'autres matériaux de cristaux liquides némati- ques sont décrits dans un document de R Hubbard et al, "Development of Dual Frequency Adressable Liquid Crystals" (Mise au point de cristaux liquides pilotables par double fréquence), présenté au Fourth Annual Symposium on Liquid Crystals and ordered Fluids (quatrième Symposium annuel sur les cristaux liquides et les fluides orientés)le 1 er Avril 1982, à Las Vegas, Nevada, U S A. On a découvert que des matériaux de cristaux li- quides présentant une certaine combinaison inhabituelle de propriétés convenait particulièrement bien pour être utilisés dans une cellule à cristaux liquides pilotée par faisceau électronique employée pour moduler la lumière transmise dans un dispositif d'affichage à projection On peut citer parmi ces propriétés une faible anisotropie diélectrique ( présentent cette combinaison de propriétés, comprennent, confor- mément à la présente invention, un ou plusieurs composés cyanobiphényles (CB) répondant à la formule. R CSC 4 253459 dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite, un ou plu sieurs composés phénylcyclohexane (PCH) répondant à la for- mule */\ 3 NCN dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite, et un ou plusieurs composés non polaires répondant à la formule t, R > et à chaîne droite. En utilisant ce type de matériau de cristaux liqu il est possible de construire une valve de lumière à crista liquides nématiques torsadés transmettant la lumière, qui présente un pouvoir de résolution élevé Et à cause de son anisotropie diélectrique peu élevée, ce matériau convient particulièrement bien pour être utilisé dans un dispositif d'affichage dans lequel une cellule à cristaux liquides nématiques torsadés est directement pilotable par un faiscei électronique, et on peut donc l'utiliser pour produire une image à partir des informations fournies par un signal électrique. Dans ce type de dispositif, le faisceau élect: nique crée une image de charge sur la surface de la cellule de sorte que des régions choisies du matériau de cristaux liquides qui se trouvent dans la cellule sont "excitées" se. un modèle qui se conforme à l'image de charge produite par le canon à électrons La lumière polarisée traverse sans _ S _ 2534593 changement les régions "excitées" de la cellule à cristaux li- quides, nais elle subit une rotation quand elle traverse les régions "non excitées" du matériau Donc, lorsque la lumière quittant la cellule traverse un analyseur, toute la lumière S est bloquée sauf celle qui a traversé les régions choisies du matériau de cristaux liquides Et la lumière sortant de l'analyseur projette une image qui correspond à l'image de charge écrite sur la surface de la cellule par le faisceau électronique. La présente invention a donc pour but de mettre au point un matériau de cristaux liquides convenant pour être utilisé comme coupleur modulant la transmission de la lumière dans une cellule placée entre un polariseur et un analyseur dans un trajet de transmission de la lumière. Elle a encore pour but de mettre au point un matériau convenant pour être utilisé dans une cellule mince qui soit directement pilotable par un faisceau électronique, comme dans un C R T (Tube à rayons cathodiques). Elle-a, de ce fait, également pour but de mettre au point un matériau de cristaux liquides nématiques qui pré- sente une biréfringence élevée (în), une anisotropie diélec- trique peu élevée ( lisation, et une viscosité utilement basse à température am- biante. -D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de l'étude de la description détaillée qui suit et des figures annexées qui représentent respecti- vement: Figure 1, une vue latérale schématique d'une valve de lumière employant un matériau de cristaux liquides conforme à la présente invention; Figure 2, un graphique de la caractéristique d'émission secondaire d'une cible à faisceau électronique typique, utilisée dans la valve de lumière représentée Figure 1, montrant la relation entre les potentiels du canon d'écriture et du collecteur et l'émission secondaire. 6 2534 3 Figure 3, les formes d'ondes du courant du canon d'écriture et le potentiel électrique établi en une région écrite de la cible indiquée précédemnent. Figure 4, une vue latérale schématique de la valve de 'lumièr représentée figure 1, utilisée dans un système de projection Dans une cellule à cristaux liquides nématiques torsadés, les molécules du matériau de cristaux liquides sont orientées de façon à ce que de la lumière polarisée dans un plan traversant la cellule subisse en l'absence d'application d'un champ électrique une rotation de 90 Lorsqu'on applique une torsion suffisante à la cellule, les axes moléculaires des molécules de cristaux liquides sont or ientés parallèlement au champ appliqué, ce qui diminue l'angle de rotation de la lumière polarisée traversant la cellule Ainsi, la cellule à cristaux liquides module la lumière en changeant sa polarisation Si on applique une tension suffisante, la lumière polarisée traverse la cellule en restant inchangée. Une application intéressante de cette propriété réside dans la fabrication d'un dispositif d'affichage pour projection de la lumière dans lequel une cellule à cristaux liquides se comporte comme une "diapositive" ou comme un filtre pratiquement de la même manière qu'une diapositive photographique dans un projecteur Dans cette analogie, la diapositive est une cellule à cristaux liquides équipée d'un système d'électrodes permettant d'appliquer une tension à des régions choisies du matériau de cristaux liquides La cellule est placée entre un polariseur et un analyseur dans un trajet de transmission de la lumière La lumière polarisée traverse sans changement notable les parties "excitées" de la cellule à cristaux liquides; alors que la lumière traversant les régions "non excitées" de la cellule, subit une rotation de L'analyseur bloque la lumière ayant subi une rotation, de sorte que la lumière transmise à travers l'analyseur pro- jette une image qui correspond aux régions "excitées" de la cellule. _ 7 2534593 L'épaisseur de la cellule, dont dépend-la netteté de l'image projetée, est limitée par la biréfringence (An) du matériau de cristaux liquides On recommande d'utiliser un mélange présentant une biréfringence relativement élevée afin de pouvoir employer une cellule -mince pour obtenir une image nette, sans formation de couleurs birefringentes Divers matériaux de cristaux liquides présentent une biréfringence suffisamment élevée, c'est-à-dire une ân> 0,15. Un matériau de cristaux liquides présentant une An avantageusement élevée de 0,16 est constitué par une compo- sition nématique qui comprend un mélange entectique d'au moins un composé cyanobiphényle choisi dans un premier groupe de composés répondant à la formule R CN (I) R dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes carbone, et à chaine droite, et d'au moins un composé phénylcyclohexane choisi dans un second groupe de composés répondant à la formule dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite Bien que ce matériau présente une excellente a N pour être utilisé dans une cellule comme coupleur modulant la transmission de la lumière entre un polariseur et un analyseur, il présente ú 11 (constante diélectrique du matériau mesurée dans une direction parallèle à la directrice des molécules) relative- ment élevée, de 16. -8 253 I 59 En général, les matériaux fortement biréfringe ont tendance à présenter des anisotropies diélectriques (JE) élevées Cela signifie que la tension nécessaire pour commuter le matériau de cristaux liquides et l'amener à un état "excité" est relativement basse pour les matériaux de cristaux liquides courants qui présententune On élevée. Une _, élevée ne présente pas de difficulté si le matériau de cristaux liquides doit être utilisé dans une cellule à cristaux liquides o la tension sera appliquée directement à des électrodes fixes de la cellule Mais pour certaines applications particulières, il sera contre-indique d'utiliser un matériau de cristaux liquides présentant une Lll élevée Par exemple, le matériau de cristaux liquides ci-dessus, présentant une el = 16 ne conviendra pas pour être utilisé dans le dispositif d'affichage représenté figures 1 et 4 dans lequel une cellule à cristaux liquides est pilotée par un faisceau électronique balayant. La figure 1 représente une valve lumineuse à cristaux liquides pilotée par faisceau électronique qui comprend une cellule à cristaux liquides 10 présentant une surface avant 12 et une surface arrière 14, un canon d'écriture à électrons 16 permettant de diriger un faisceau d'électrons étroit en des endroits que l'on peut choisir de la surface arrière de la cellule pour modifier le potentiel électrique à ces emplacements choisis On dispose d'un ou dé plusieurs canons à faisceau électronique large 18 permettant de diriger un faisceau large, non focalisé d'électrons sur l. surface arrière de la cellule pour effacer l'image de chargé formée sur cette surface, et d'une électrode collecteur 20, placée de manière adjacente à la périphérie de la surface arrière de la cellule pour collecter les électrons secondaif émis par la surface arrière de la cellule et les électrons repoussés par celle-ci Le canon d'écriture, le canon à fais large et l'électrode-collecteur qui doivent être contenus ai moins en partie dans un espace pratiquement sous vide, avec la surface arrière de la cellule à cristaux liquides, sont 9 2534593 placés respectivement en des positions extérieures au champ de vision prédéterminé d'une fenêtre délimitée à travers la cellule à cristaux liquides par les lignes 22 Cela permet à la lumière d'être transmise sans obstruction à travers la cellule à cristaux liquides et d'y être modulée, en pénétrant habituellement dans la fenêtre de la cellule par la surface arrière 14 et en sortant par la surface avant 12 de la cellule. La cellule à cristaux liquides comprend elle-même une plaque avant 24, en un matériau diélectrique transparent, et de préférence, mais non nécessairement, en verre, une face de la plaque avant constituant la surface avant 12 de la cel- lule à cristaux liquides On a formé une électrode de plaque avant transparente 26 sur l'autre surface, ou surface arrière 28 de la plaque avant L'électrode transparente est avanta- geusement constituée par un film mince d'oxyde d'étain- indium (ITO) déposé de manière classique sur la surface 28. Une plaque cible 30 en matériau diélectrique transparent est placée parallèlement à la plaque avant à une distance prédé- terminée D de l'électrode transparente 26, déterminée par une entretoise 32, la surface arrière ou extérieure de la plaque cible constituant la surface arrière 14 de la cellule à cristaux liquides Une couche de matériau de cristaux liquides de type nématiques 34 remplit l'espace entre l'électrode trans- parente 26 de la plaque avant et la plaque cible 30. Un joint 35 fait d'un composé époxy ou d'un autre matériau approprié, se trouvant sur la périphérie de la cellule, enpêche le matériau de cristaux liquides de s'échapper. On a traité les surfaces de l'électrode 26 et de la plaque cible 30 en contact avec la couche de cristaux liquides de manière appropriée pour obtenir une orientation des joints parallèle (homogène), les orientations des deux surfaces étant à angle droit pour produire une rotation de 90 dans le matériau de cristaux liquides nématiques. Le collecteur de la valve de lumière comprend une électrode 20 pour collecter les électrons d'émission - secondaire émis par la surface arrière 14 de la plaque cible diélectrique 30 et les électrons du canon à faisceau large repoussés par celle-ci, tout en permettant simultanément à la lumière de traverser sans aucune obstruction la cellule à cristaux liquides 10 et d'écrire une image du potentiel électrique sur la surface arrière 14 de la plaque cible diélectrique 30 Le collecteur est formé d'un anneau conduc- teur 20 placé autour de la périphérie de la cellule à cristaux liquides, et éloigné de la plaque avant 24 de la cellule, comme on l'a représenté figure 1, la plaque cible 30 de la cellule étant de forme circulaire Cela place l'électrode- collecteur à l'extérieur du champ de vision de la fenêtre de la cellule, représenté par les lignes 22 en fournissant un champ électrique raisonnablement uniforme lié au collecteur autour de la périphérie de la cellule. En fonctionnement,la surface arrière 14 de la plaque cible 30 est habituellement maintenue au même potentie. Vfg que la cathode du canon à faisceau large 18,puisque le canon à faisceau large dirige continuellement un nuage d'élec trons sur la surface arrière de la cible Les régions de la surface arrière qui sont au même potentiel Vfg que le canon à faisceau large repoussent les électrons du canon à faisceau large, tandis que les régions de la surface arrière qui sont positives par rapport Vfg attirent les électrons du canon à faisceau large, jusqu'à ce que ces régions atteignent Vfg. des électrons libres supplémentaires étant attirés vers le collecteur 20. La plaque cible 30 forme un condensateur avec le matériau de cristaux liquides 24 qui est diélectrique et l'électrode 26 La cathode du canon à faisceau large sera classiquement reliée électriquement à l'électrode transparent de sorte que l'électrode transparente et la surface arrière de la cible seront habituellement au même potentiel Vfg, ce qui aura pour effet de maintenir le matériau de cristaux liquides dans un état non commuté, non polarisé Toutefois, il peut être souhaitable dans certains cas d'imposer une polarisation à la cellule et on ne-reliera pas alors la cathode du canon à faisceau large et l'électrode 26 l'une à l'autre. La cathode du canon d'écriture 16 peut fonction- ner sous un potentiel Vwg négatif très élevé par rapport au potentiel Vfg de la cathode du canon à faisceau large, par exemple d'environ 4,5 KV, pour conférer aux électrons d'écriture une énergie supérieure à la tension Vcrî, correspondant à la valeur portée en abscisse du premier point d'ordonnée 1 de la courbe d'émission secondaire de la cible diélectrique 30 de façon à ce que lorsque le faisceau décriture frappe la surface arrière 14 de la cible, plus d'électrons soient émis qu'absor- bés, comme le montre la courbe d'émission secondaire de la figure 2 En conséquence, la région de la cible diélectrique frappée par les électrons émis par le canon d'écriture acquiert un potentiel positif, créant une tension dans le matériau de cristaux liquides diélectrique entre cette région et l'électrode plus négative 26, ce qui a pour effet de com- muter cette partie du matériau de cristaux liquides Le col- lecteur 20 fournit un circuit de retour pour les électrons des canons d'écriture et à faisceau large Pour cela, le collecteur doit être un potentiel positif par rapport aux cathodes des canons d'écriture et à faisceau large, bien que pour permettre aux canons à faisceau large-de ramener à Vfg des régions qui ont été frappées par le faisceau du canon d'écriture, plutôt que de se stabiliser au potentiel du colleteur Vcal t le potentiel du collecteur doive être inférieur à la valeur portée en abscisse du premier point d'ordonnée 1 de la courbe d'émission secondaire (Vcrî) de la cible, c'est-à-dire au plus faible potentiel correspondant à l'énergie électronique pour laquelle le rapport d'émission secondaire J(est égal à 1 Cela permet d'utiliser la valve de lumière pour un fonctionnement en écriture et xécîénération à réponse rapide plutôt que comme dispositif à mémorisation O Si on se reporte à la figure 3, lorsque le faisceau du canon d'écriture frappe une région de la surface arrière 14 de la cible, le potentiel de cette région augment mais sans dépasser le potentiel du collecteur Vcal Comme le potentiel du collecteur est inférieur à Vcrj, plus d'électro du canon à faisceau large sont donc absorbés que d'électrons secondaires sont émis, de sorte que le potentiel de cette région chute à nouveau à Vfg après l'arrêt du courant du canon d'écriture sur cette région Le canon d'écriture peut écrire de cette manière une image du potentiel sur la cible, qui sera ensuite effacée par le canon à faisceau large et écrite à nouveau par le canon d'écriture Cette image est couplée capacitivement aux cristaux liquides, qui modulent la lumière les traversant conformément à l'image. La figure 4 représente un appareil de projecti utilisant une chambre ou enveloppe sous vide 36 contenant un canon d'écriture 16, des canons à faisceau large 18 et une électrode collecteur 20 Une cellule à cristaux liquides 10 est fixée de manière à fermer l'avant de la chambre, la surface arrière 14 se trouvant du côté intérieur Une fenêti d'entrée 38, comprenant une ouverture recouverte par une plz plane en matériau transparent est, de préférence, placée à l'arrière de la chambre 36 et le canon d'écriture 16 n'est pas placé dans l'axe de l'enveloppe 36 de façon à ce qu'il n'y ait pas d'obstruction au champ de vision à travers la fenêtre d'entrée 38 et la fenêtre définie dans la cellule à cristaux liquides 10 Un premier polariseur 40 est placé derrière la fenêtre d'entrée pour polariser un faisceau lumineux pénétrant par la fenêtre d'entrée et un second polariseur ou analyseur 42 est placé à l'avant de la cellul E pour empêcher presque toute la lumière présentant une polarité choisie de le traverser sans diminution d'intensitÉ Le polariseur 40 et l'analyseur 42 peuvent être faits de mal riaux polarisants en feuille du commerce. L'intensité de la lumière traversant l'analyse 42 et provenant d'une région donnée de la cellule à cristaux liquides dépendra du degré d'excitation de cette région par le canon d'écriture, puisque l'intensité de la lumière tra- versant l'analyseur est fonction de la polarisation relative de l'analyseur et de la lumière qui le frappe En conséquence, la modulation de polarisation produite par la cellule à cristaux liquides nématiques torsadés est transformée par le polariseur et l'analyseur en modulation d'intensité du faisceau lumineux 41 Si la polarisation de l'analyseur est orientée comme celle du polariseur, l'intensité de l'image résultante augmentera avec l'intensité du canon d'écriture à faisceau électronique alors que si la polarisation de l'analyseur est orientée à 900 de la polarisation du polariseur, l'intensité de l'image diminuera lorsque l'intensité du canon d'écriture à faisceau;électroniqueaugmentera. On dispose d'une lentille 44 pour faire passer la lumière provenant d'une source, et par exemple d'une lampe 46, sous la forme du faisceau lumineux 41 à travers la fenêtre d'entrée 38 et à travers la fenêtre de la cellule à cristaux liquides 10 On dispose d'une autre lentille 48 pour mettre au point l'image produite par la cellule à cristaux liquides sur une surface de projection, et par exemple sur la surface de l'écran 50, et projeter de ce fait sur l'écran l'image représentée par un signal électrique d'entrée du canon d'écriture 16, qui comprend des plaques de déflexion hori- zontale et verticale 51 et 53 pour changer la direction du faisceau électronique d'écriture sur la plaque cible diélec- trique 30. Dans ce type de dispositif d'affichage qui uti- lise un faisceau électronique pour écrire une image de charge sur la surface d'une cellule, le matériau de cristaux liquides doit présenter une faible anisotropie diélectrique c'est-à- dire une 61 l appropriées aux afficheurs d'images de télévision monochro- matiques classiques Une diminution des exigences de courant 14 5 i,5 et de tension du faisceau diminue également la tension qui doit être appliquée aux plaques de déflexion 51, 53 Et en diminuant les exigences énergétiques,on amène la taille, le poids et le prix de ces dispositifs d'affichage à des niveaux acceptables en pratique. On obtient des matériaux de cristaux liquides qui présentent une faible Ell en ajoutant des composés d'un troisième groupe au mélange entectique indiqué précédem- ment Ce troisième groupe comprend des composés répondant à la formule R dans laquelle N est compris entre 1 et 4, et chacun des groupe R et R' qui peuvent être identiques ou dif férents, représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite on recommande tout particulièrement parmi ces composés, des composés qui comprennent deux groupes phény J c 'est-à-dire-des composés répondant à la formule R R On ajoute des composés du troisième groupe seloi les besoins, en des quantités comprises entre 5 et 40 pour cei en poids D'une manière inattendue, ces composés diminuent nettement, l'anisotropie diélectrique du matériau de cristaux liquides résultant sans faire varier beaucoup la biréfringence Pour incorporer la plus grande quantité possible de composés du troisième groupe et pour produire un matériau de cristaux t 2534593 liquides qui présente une large gamme de température d'utili- sation, il peut être utile d'incorporer plusieurs composés du troisième groupe différents et de former le mélange entec- tique d'origine en combinant de multiples composés d'un ou de deux des premier et second groupes. L'addition d'un composé du troisième groupe à un mélange entectique de composés du premier et du second grou- pe ne change que légèrement la biréfringence (Un) par rapport à celle du mélange entectique, bien que cette addition conduise à un matériau de cristaux liquides présentant une anisotropie diélectrique (-& O extraordinairement plus basse De plus, la gamme de températuresd'utilisation d'un matériau renfermant un composé du troisième groupe est avantageusement plus étendue que celle du mélange entectique à laquelle on l'ajoute. Dans certains cas, il peut être nécessaire d'ajouter des substances d'un quatrième groupe pour abaisser le point de fusion du matériau pour l'amener dans une gamme permettant son utilisation On peut citer comme composés particulièrement appropriés à cet effet, des composés répondant à la formule * g R' (IV) dans laquelle chacun des groupes R et R' qui peuvent être identiques ou différents représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite L'utili- sation de ce type de composésn'affecte pas beaucoup la biréfringence ni l'anisotropie diélectrique, mais il semble qu'elle rétrécisse la gamme de températures d'utilisation du matériau de cristaux liquides On devra donc ajouter les com- posés du quatrième groupe en des quantités minimum efficaces pouvant aller jusqu'à environ 20 pour cent en poids. 251 S 459 3 16 - On peut également ajouter des composés d'un ci quième groupe pour diminuer la viscosité d'un matériau de cristaux liquides extrêmement visqueux, conformément à la présente invention et augmenter sa gamme de températures d'utilistion On peut citer comme composés particulièrement appropriés à cet effet, des composés répondant à la formule R ' ' (V) dans laquelle chacun des groupes R et R', qui peuvent'être identiques ou différents, représente un groupe alkyle pouvan avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaine droite. Lorsqu'on utilise des composés de formule(IV)e core l'effet avantageux de permettre la dissolution de quantités plus importante de composés de formule(III)dans le matériau, mais la quantité de substances de formule(IV)et(V) utilisées doit être limitée, car une diminution trop impor- tante du pourcentage de composés de formule(I)entralnerait u diminution gênante de la biréfringence. Exemples On peut former des cellules à cristaux liquide à partir des matériaux du commerce énumérés dans le tableau I. 1 7 - TABLEAU 1 Premier groupe K 15 * Kle s K 21 * Coli Col 3 c 7 n 15 CN - CN CN (la) ( 1 b) ( 10 Deuxième groupe si 103 ** ' C CN Pl SI 114 **Coli CN Troisième groupe (Ila) (I ib) ( 111) ic 51544 ** c 5 HIl c 3 H 7 -Duatrième groupe (IV) 51409 ** ceil c 2 H 5 Cinquiène groupe lv) 51484 ** c 3 H 7 c 2 H 5 * BDH Pharmaceutitals, Liinfted ** f Merckg Darmstadt 18 2554593 Dans tous les cas, on forme tout d'abord un mé- lange entectique en combinant un ou plusieurs composés choisis dans chacun des deux premiers groupes en quantités appropriées, On ajoute au mélange entectique un composé essentiellement non polaire du troisième groupe pour abaisser ( É) Dans certains cas, on ajoute un composé du quatrième groupe pour abaisser le point de fusion, On peut ajouter le composé du cinquième groupé au mélange entectique pour diminuer la viscosité du matériau de cristaux liquides résultant. On a formé de cette manière différents matériaux de cristaux liquides et on les a soumis à des essais pour détei miner leur biréfringence (An), leur anisotropie diélectrique { ), leur point de fusion et leur point de clarté On a énuméré dans le tableau II des matériaux de cristaux liquides donnant satisfaction D'autres compositions que l'on a soumisej aux essais étaient smectiques, cristallisées ou trop visqueuses pour être utilisées à température ambiante. A %,El Il oui qll ceu -Il lui mi "Il 481 q 1 j oull el q 1 j oell 'q I lui qll "ell el 21,1 el el i el E'16 011 do os 1 zi oz -sz 01 09 zz oz oz 01 si oz ú-> 1 p ai 1 9 Z 1 zi 9 zi ai 1 6 t WZI il 8 PIET si 591,11 m 4 'o 6 sil'o 191,10 691 O P 91 f O Oú 1 'o ul'Io Sil czi osi M osi î m H H ::D W A E-1 os sz a J-j 7 ôd ( 3 ') jd UV AI 111 enb-r-4 o-aqua (' lm) amIXTW (sp-rod ue %) qr Due-lei en LT:p E),4 ue ai Bue-lgm rri? Uo Tq Tsodmz - On a essayé tous les matériaux de cristaux liq des énumérés dans le tableau II dans une cellule, avec des électrodes fixes La cellule fonctionnait avec tous les maté riaux, mais on ne recommande pas le matériau de l'exemple 3 à cause de sa -ll supérieure à 13,0 Si on tient compte de tous les facteurs, le matériau de cristaux liquidesdé-l'exem ple 7 est particulièrement intéressant, puisqu'il présente u An assez élevée, une AE assez faible et une large gamme de températures d'utilisation On a essayé le matériau de l'exe ple 1 dans une cellule à cristaux liquides pilotée par faisc électronique du type décrit plus haut On a obtenu un affich satisfaisant pour la projection d'une image de télévision monochromatique à une longueur d'onde de 0,6 10-6 m en util sant une cellule présentant une distance de séparation D de 10 >am, un canon d'écriture produisant un courant de faisceau de 14,7 10 6 A et une largeur de faisceau de 0,112 mm et une cible tendue en mica On a obtenu les résultats suivants vitesse de commutation de l'afficheur: 25 ms -.rapport de contraste: 59:1 pouvoir de résolution: 88,6 lignes par cm vitesse d'écriture: 164 cm/ms Bien que nous ayons montré et décrit plusieurs réalisations de notre invention, l'homme de l'art comprendra que l'on peut apporter de nombreux changements et modifica- tions sans sortir du domaine de notre invention dans ses plus larges aspects Les revendications annexées doivent cou vrir ces changements et modifications, dans l'esprit réel de notre invention. 21 2534593 REVENDICATIONS. 1 ) Matériau de cristaux liquides convenant pour être utilisé comme coupleur modulant la transmission de lu- mière dans une cellule à cristaux liquides nématiques torsadés placée entre un polariseur et un analyseur dans-un trajet de transmission de'lumière, caractérisé en ce que le matériau comprend, en mélange: au moins un composé cyanobiphényle choisi dans un premier groupe de composés répondant à la formule: R CN i dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite; au moins un composé phénylcyclohexane choisi dans un second groupe de composés répondant à la formule: R / CN dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite; et au moins un composé essentiellement non polaire choisi dans un troisième groupe de composés répondant à la formule: R _ OR dans laquelle N est compris entre 1 et 4, et chacun des groupes R et R', qui peuvent être identiques ou différents, représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite. ? 22 253 ? 593 ) Matériau de cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un mélange entectique des composés du premier et du second groupe auquel on a ajouté une quantité supplémentaire d'au moins un composé du troisième groupe. ) Matériau de cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau comprend encore au moins un composé choisi dans un quatrième groupe de composés capables de diminuer le point de fusion du maté- riau. ) matériau de cristaux liquides selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que le quatrième groupe est constitué par des composés répondant à la formule R dans laquelle chacun des groupes'R et R', qui peuvent être identiques ou différents, représente un'groupe alkyle pou- vant voir usquà 10 atomes de carbone et à chatne droite. )Matériau de cristaux liquides selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le matériau comprend encore au moins un composé choisi dans un cinquième groupe de composés capables de diminuer la viscosité du matériau. -60) Matériau de cristaux liquides selon la reven- dication 5, caractérisé en ce que le cinquième groupe est cons- titué par des composés répondant à la formule Ré 23 2534593 dans laquelle chacun des groupes R et R', qui peuvent être identiques ou différents, représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite. ) Matériau de cristaux liquides selon la reven- dication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une quantité efficace de composés choisis dans le cinquième groupe pouvant aller jusqu'à 10 pour cent en poids. 8 ) Matériau de cristaux liquides selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'il est essentiellement consti- tué par: un composé du premier groupe dans lequel R représente C 5 H 1; un composé du premier groupe dans lequel R représente C 7 H 15,; un composé du second groupe dans lequel R représente C 3 H 7; un composé du second groupe dans lequel R représente C 5 H 11; et un composé du troisième groupe dans lequel N est égal à 2, R représente C 5 H 11 et R' représente C 3 H 7. 9 ) Matériau de cristaux liquides convenant pour être utilisé comme coupleur modulant la transmission de lumière dans une cellule à cristaux liquides nématiques torsadés placée entre un polariseur et un analyseur dans un trajet de transmission de lumière, caractérisé en ce que le matériau comprend, en mélange: (a) un mélange entectique de composés phénylcyclohexane constitué par au moins un composé cyanobiphényle répondant à la formule R oo 24 - dans laquelle R represente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaine droite, et au moins un composé phénylcyclohe-xane répondant àâ la formule R ON dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite; et (b) au moins un composé essentiellement non polaire répondar à la formule R R dans laquelle chacun des groupes R et R', qui peuvent être identiques ou différents, représente un groupe alkyle pouvar avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite, le composé non polaire étant présent en une quantité pouvant aller jusqu'à 40 pour *cent en poids et suffisante pour que J matériau par cristaux liquides résultant présente une conste diélectrique parallèle moins élevée et une gamme de tempérai d'utilisation plus large que le mélange entectique. ) Cellule à cristaux liquides nématiques t( dés convenant pour être utilisée commne coupleur modulant la transmission de lumière entre un polariseur et un analyse dans un trajet de transmission de lumière, caractérisé en c( que la cellule comprend une première et une seconde électrodes espacées, et entre l E électrodes, un matériau de cristaux liquides comprenant (a) au moins un composé cyanobiphényle répondant à la f ormu: 2534593 ' -25 - R CN dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite, (b) au moins un composé phénycyclohéxane répondant à la formule R dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite, et (c) au moins un compose essentiellement non polaire répondant à la formule R R dans laquelle N est compris entre 1 et 4 et chacun des groupes R et R', qui peuvent être identiques ou différents, représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite. 11 il Dispositif d'affichage, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule à cristaux liquides selon la reven- dication 10. E 4593 26 - ) Dispositif d'affichage comprenant un circuit de transmission de lumière, caractérisé en qu'il comprend dans l'ordre: une source de lumière polarisée, un coupleur modulant la transmission de lumière comprenant ur cellule à cristaux liquides transmettant la lumière qui, lorsqu'elle se trouve dans l'un de ces deux états, fait tourner la lumière polarisée incidente, la cellule comprenant deux électrodes entre lesquelles est placé un matériau de cristaux liquides nématiques qui comprend, en mélange: (a) au moins un composé cyanobiphényle choisi dans un premier -groupe de composés répondant à la formule R IE C dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite, (b) au moins un composé phénylcyclohexane choisi dans un second groupe de composés répondant à la formule RCC dans laquelle R représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à chaîne droite, et (c) au moins un composé essentiellement non polaire choisi dans un troisième groupe de composés répondant à la formule r 1 XI R R 27- dans laquelle N est compris entre 1 et 4, et chacun des groupes R et R', qui peuvent être identiques ou différents, représente un groupe alkyle pouvant avoir jusqu'à 10 atomes de carbone et à cha 5 ne droite. un analyseur qui transmet la lumière polarisée sortant de la cellule à cristaux liquides lorsque la cellule se trouve dans un premier des deux états, mais'ne le fait pas lorsque la cellule se trouve dans un second des deux états; une surface de protection sur laquelle est projetée la lu- mière quittant l'analyseur.