Open Access
Numéro
Collection SFO - Vol. 1
Volume 1, 1990
Page(s) 161 - 174
Section Cours thématiques
DOI https://doi.org/10.1051/sfo/1990004
Collection SFO 1 (1990) 161-174
DOI: 10.1051/sfo/1990004

Les cristaux liquides ferroélectriques et leur utilisation en optoélectronique

J.-P. Le Pesant

THOMSOM-CSF, Laboratoire Central de Recherches, Domaine de Corbeville, F-91404 Orsay Cedex, France


Résumé
La découverte de la ferroélectricité dans les cristaux smectiques C chiraux en 1975, a conduit à un nouvel effet électrooptique induit par un couplage linéaire entre la polarisation électrique permanente des molécules et le champ électrique d'adressage. Les cristaux liquides ferroélectriques permettent une réduction d'au moins 3 ordres de grandeur du temps de commutation par rapport aux nématiques en hélice traditionnels, et permettent l'obtention d'états stables permanents utilisés pour des effets à mémoire (stabilisation par effet de surface pour les cellules de faible épaisseur et stabilisation en courant alternatif pour les cellules de faible et moyenne épaisseur).
Tout ceci a ouvert la voie à toute une gamme de dispositifs nouveaux et plus rapides qui s'étend des écrans de visualisation fortement multiplexés jusqu'aux obturateurs optiques.
Après quelques rappels sur les structures de phases des cristaux liquides, nous présentons les caractères spécifiques des cristaux liquides ferroélectriques. Nous exposons ensuite les propriétés de bistabilité par effet de surface et par maintien en champ électrique alternatif. Nous aborderons l'aspect matériaux par la description des tendances actuelles dans la synthèse des matériaux et l'ancrage moléculaire. Nous donnerons quelques éléments sur la technologie de fabrication des cellules. Après un bref exposé sur les écrans de visualisation à cristaux liquides ferroélectriques, nous décrirons plusieurs dispositifs électrooptiques rapides tels qu'obturateurs et modulateurs optiques. Nous verrons que des dimensions de points de l'ordre de la dizaine de micromètres et des temps de commutation inférieurs à 20 microsecondes sont maintenant obtenus dans les laboratoires. De nombreuses références bibliographiques sont données en annexe.


Abstract
The discovery of ferroelectricity in smetic C liquid crystals, in 1975, has introduced a new electrooptic effect, driven par linear coupling between the permanent electric polarization of chiral smectic C molecules and the adressing electric field. Ferroelectric liquid crystals allow a reduction of at last 3 orders of magnitude of the switching time with respect to conventional twisted nematics and yield permanent stable states used for memory effects (surface stabilization for small thickness cells and AC stabilization for small and medium thickness cells).
All this has open the way to new and faster devices ranging from highly multiplexed displays to optical shutters.
This paper describes the present trends in material synthesis, molecular anchoring and device fabrication. New mixtures have been prepared in several laboratories, which yield low viscosity materials by using high polarity chiral molecules as dopants. Response times of less than 40 microseconds are currently obtained and lower ones are forseable. Small pitch (less than 50 micrometers) optical shutters are described and applications such like line printers, light modulators and optical gate arrays will be discussed.



© EDP Sciences 1990