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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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Lire l’articleAuteur(s)
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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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Caractéristiques physiques et corrélation structure-propriétés
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2. Cristaux liquides thermotropes
2.1 Structure moléculaire des cristaux liquides calamitiques
La majorité des cristaux liquides utilisés dans l'industrie des afficheurs sont des mésogènes calamitiques (de «
», roseau en grec), c'est-à-dire des molécules ayant une structure allongée. Il y a d'autres classes de composants intéressants, comme les mésogènes discotiques (molécules en forme de disque) ou les mésogènes ayant des molécules à structure courbée, comme celle d'une banane. La figure 2 montre un exemple de chacune de ces structures moléculaires. Bien que les molécules puissent comporter plusieurs motifs identiques, il ne s'agit pas de polymères.
Cet exposé concerne essentiellement les molécules calamitiques. La structure moléculaire de la plupart des composants calamitiques comporte un groupe central formé de plusieurs cycles et de groupes terminaux. Les cycles peuvent disposer de substituants latéraux et sont liés par des liaisons qui préservent une forme plus ou moins rigide du groupe central. La figure 3 schématise la structure moléculaire d'un composant à trois cycles : les cycles sont désignés par la lettre C, les substituants latéraux par Z, les groupes de liaison par L et les substituants terminaux par R.
Les cycles peuvent contenir seulement des atomes de carbone, ou contenir aussi des hétéroatomes (azote, oxygène ou soufre) donc des hétérocycles. Les cycles les plus courants sont illustrés par la figure 4. En général, plus le nombre de cycles est grand, plus les molécules sont longues et l'énergie thermique nécessaire pour modifier l'ordre des mésophases doit être grande ; par conséquent, la température de transition entre la phase nématique et la phase isotrope augmente avec la longueur des molécules.
Les groupes de liaison (le tableau 1 présente quelques exemples typiques) doivent préserver la linéarité de la molécule. Leurs choix influencent les propriétés générales du cristal liquide telles que la plage de température de la mésophase,...
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Cristaux liquides thermotropes
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FRIEDEL (G) - * - Ann. Physique, 18, p. 273 (1922).
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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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