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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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Cristaux liquides thermotropes
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1. Rappels
Comme leur nom le suggère, les cristaux liquides sont des liquides caractérisés par une orientation particulière des molécules [A 1 325] qui se traduit à l'échelle macroscopique par une anisotropie semblable aux cristaux : les propriétés physiques des matériaux dépendent de l'orientation moléculaire locale moyenne.
Dans le cas des cristaux liquides nématiques, les molécules s'orientent parallèlement les unes aux autres tout en restant distribuées aléatoirement dans le volume. Le mécanisme d'orientation repose sur des interactions moléculaires à très longue portée, l'orientation du cristal liquide dans un point se propageant sur des dizaines de microns, une distance énorme par rapport à la dimension moléculaire.
On peut dire que l'état cristal liquide est une mésophase, c'est-à-dire un état intermédiaire de la matière condensée, ayant des caractéristiques communes à l'état cristallin (l'anisotropie des propriétés physiques) et à l'état liquide (écoulement).
Les matériaux qui présentent cette mésophase sont nommés « cristaux liquides » (ou mésogènes). Ce sont généralement des substances organiques qui présentent cet état dans une certaine gamme de température, appelées pour cette raison « cristaux liquides thermotropes ». Il existe aussi certaines suspensions d'objets de même espèce qui vont s'aligner parallèlement les uns aux autres tout en restant dispersés dans la masse de solvant. Ces systèmes présentent une phase de cristal liquide dans un certain domaine de concentration et sont appelés « cristaux liquides lyotropes ». Avec un rôle essentiel dans les organismes vivants, les cristaux liquides lyotropes ne sont pas utilisés dans les applications d'affichage.
En fonction de l'organisation des molécules, les cristaux liquides peuvent présenter plusieurs degrés de symétrie. Le premier auteur à avoir employé le nom de « cristaux liquides », ou plus précisément de cristaux coulants (fliessendekristalle )...
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Rappels
BIBLIOGRAPHIE
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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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