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RÉSUMÉ
Avec une production industrielle en plein essor, les écrans à cristal liquide ont envahi notre quotidien. Ils ont remplacé les tubes cathodiques plus vite qu’on aurait pu l’imaginer. On assiste en ce moment à une véritable compétition entre les différentes techniques d’affichage à cristal liquide (TN, VA ou IPS) et chaque technique requiert des matériaux dédiés, avec des propriétés particulières.
Cet article aborde le sujet des afficheurs à cristal liquide du point de vue des matériaux. La première partie présente le vocabulaire de base du domaine, les propriétés physiques des cristaux liquides et les phénomènes physiques exploités dans les afficheurs. L’article se veut une continuation de celui de Philippe Barois [AM 1325] en abordant les différentes technologies à cristal liquide qui se sont imposées dans l’industrie des afficheurs et les propriétés spécifiques des cristaux liquides utilisés. La seconde partie décrit les stratégies employées dans la conception et la fabrication de cristaux liquides et les enjeux (économique et environnemental) de l’industrie des cristaux liquides.
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Daniel STOENESCU : Docteur en sciences des matériaux - Enseignant-chercheur à l'Institut Mines-Télécom, Télécom-Bretagne
INTRODUCTION
Avec une production industrielle en plein essor, les écrans à cristal liquide ont envahi notre quotidien. Ils ont remplacé les tubes cathodiques plus vite qu'on aurait pu l'imaginer. On assiste en ce moment à une véritable compétition entre les différentes techniques d'affichage à cristal liquide (TN, VA ou IPS) et chaque technique requiert des matériaux dédiés, avec des propriétés particulières.
Cet article aborde le sujet des afficheurs à cristal liquide du point de vue des matériaux. La première partie présente le vocabulaire de base du domaine, les propriétés physiques des cristaux liquides et les phénomènes physiques exploités dans les afficheurs. L'article se veut une continuation de celui de Philippe Barois [A 1 325] en abordant les différentes technologies à cristal liquide qui se sont imposées dans l'industrie des afficheurs et les propriétés spécifiques des cristaux liquides utilisés. La seconde partie décrit les stratégies employées dans la conception et la fabrication de cristaux liquides et les enjeux économique et environnemental de l'industrie des cristaux liquides.
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Aspects économique et environnemental
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5. Choix du cristal liquide
5.1 Synthèse des molécules de cristal liquide
La recherche de nouveaux produits s'est organisée dès les années 1960 à cause de l'intérêt industriel soulevé par les premiers afficheurs. Les premiers cristaux liquides ayant une phase nématique à température ambiante étaient des bases de Schiff, dont le MBBA qui était le produit représentatif (4-méthoxy-benzylidène-4'-butyl aniline, synthétisé en 1969 par Hans Kelker au compte de Hoechst). Ces produits ont été rapidement remplacés par les phénylbenzoates.
En concentrant ses efforts sur les composants à forte anisotropie diélectrique positive, George Gray créa en 1970 les cyanobiphényles. Ces produits comptent parmi les premiers cristaux liquides ayant une très bonne stabilité chimique et une plage nématique au voisinage de la température ambiante. Ils possèdent en outre une forte anisotropie diélectrique, ce qui a permis de réduire le niveau des tensions de commande. Ces produits seront commercialisés par BDH (racheté en 1972 par la société Merck) et Hoffmann-La Roche. Le 5CB (4-pentyle-4'-cyanobiphényle) est le plus connu et largement utilisé dans les études et les applications. Il possède une plage nématique de + 24 à + 35 oC et une forte anisotropie diélectrique (+ 16). Il constitue une référence dans la plupart des études.
Quelques années plus tard, le groupe de Rudolph Eidenschink synthétisa pour Merck les familles des phényl-cyclohexanes (PCH) et des bicyclohexanes (CCH), composants ayant une anisotropie moins accentuée mais une très faible viscosité. Ces composants sont toujours au centre de l'offre commerciale de Merck qui est devenu au cours des années le plus grand producteur mondial de cristaux liquides. En reconnaissance pour son rôle, Eidenschink s'est vu attribuer en mai 2011 le Prix Karl Ferdinand Braun au cours...
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Choix du cristal liquide
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FRIEDEL (G) - * - Ann. Physique, 18, p. 273 (1922).
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(2) - FRANK (F.C.) - * - Discuss. Faraday Soc., 59, p. 958 (1958).
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(3) - FRÉEDERICKSZ (V.), ZOLINA (V.) - * - Trans. Faraday Soc., 29, p. 919 (1933).
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(4) - RAPINI (A.), PAPOULAR (M.) - * - J. Physique Colloq., 30, p. C4-C54 (1969).
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(5) - CHATELAIN (P.) - * - CR, 227, p. 136 (1948) ; Bul. Soc. Franc. Mineral. Crist., 77, p. 353 (1954) ; 78, p. 262 (1955).
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(6) - ONSAGER (L.) - * - Ann. N. Y. Acad. Sci., 51, p. 627 (1949).
-
(7) - MAIER (W.), SAUPE (A.) - * - Z....
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
Chisso Corporation : http://www.chisso.co.jp/english
DIC Corporation : http://www.dic-global.com/en/
JSR : http://www.jsr.co.jp/jsr_e/index.shtml
LG Display : http://www.lgdisplay.com/
Merck Chemicals : http://www.merck-chemicals.com/lcd-emerging-technologies/lc-materials/c_NFmb.s1OhyMAAAEhjBUsgkMr
Rolic Technologies Ltd. : http://www.rolic.com/
Samsung Electronics : http://www.samsung.com/fr
Sharp : http://sharp-world.com/
HAUT DE PAGE
Deux grandes expositions et conférences sont organisées chaque année, réunissant les grands producteurs de cristaux liquides et d'afficheurs : celui de la Society for Information Display (SID) aux États-Unis et IMID (International Meeting on Information Displays) en Asie.
Deux autres conférences biennales sont organisées à tour de rôles :...
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