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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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6. Aspects économique et environnemental
Le prix des mélanges de cristaux liquides utilisés pour les applications d'affichage varie entre 3 et 25 e le gramme, en fonction du type d'application (de TN à TFT) et de la qualité désirée (taux de contraste et rapidité). Ainsi le marché mondial des cristaux liquides était estimé en 2010 à environ 1,6 milliard d'euros pour environ 240 tonnes (contre 50 tonnes il y a 10 ans). On utilise environ 300 types de molécules pour plus d'une centaine de produits commerciaux (mélanges). Trois grands producteurs de cristaux liquides se partagent 90 % de ce marché : Merck Chemicals (plus de 60 %), Chisso Corporation et DIC Corporation. Le reste est détenu par plusieurs producteurs asiatiques.
Les cristaux liquides utilisés dans l'industrie des afficheurs sont des substances organiques, avec un potentiel d'impact sur l'environnement. Par principe de précaution, pour toute commercialisation de plus de 10 kg de cristal liquide dans la Communauté européenne, le producteur est tenu de réaliser des tests de toxicité des produits. Différentes normes et procédures de tests ont été proposés par l'Organisation de coopération et développement économique (OCDE) : des tests de toxicité aigüe (OECD 423), d'irritation de la peau et des yeux (OECD 404-406), des tests de mutagénicité (OECD 471-476) et d'écotoxicité (OECD 201-203, OECD 301).
La plupart des cristaux liquides (composants et mélanges) sont produits en Asie et seulement une partie des composants atteignent les volumes de production nécessitant une obligation de déclaration. Pour les quantités de 10 à 100 kg/an, seule la toxicité aigüe (voie orale ou inhalation) doit être mesurée. Pour des quantités comprises entre 100 et 1 000 kg/an doivent être testées : l'irritation de la peau, celle des yeux et l'éventuel caractère mutagène du produit (au niveau bactériologique).
Plusieurs techniques de caractérisation de la toxicité des produits ont été développées, comme les mesures de la dose létale (LD50), de la concentration d'exposition (EC50) ou le temps d'exposition (ET50) suffisants pour produire des effets sur la moitié des animaux de test. Par exemple pour le composant 5CB, la dose létale LD50 (mesurée sur des rats pour une administration par voie orale) est supérieure à 4 000 mg/kg. Pour comparaison, dans les mêmes conditions, les doses létales mesurées pour le sel de cuisine et la caféine sont respectivement de 3 000 et 192 mg/kg....
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - FRANK (F.C.) - * - Discuss. Faraday Soc., 59, p. 958 (1958).
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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).
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(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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