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Article

1 - RAPPELS

2 - CRISTAUX LIQUIDES THERMOTROPES

3 - CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES ET CORRÉLATION STRUCTURE-PROPRIÉTÉS

4 - TECHNIQUES D'AFFICHAGE À CRISTAL LIQUIDE

5 - CHOIX DU CRISTAL LIQUIDE

6 - ASPECTS ÉCONOMIQUE ET ENVIRONNEMENTAL

Article de référence | Réf : N1110 v1

Caractéristiques physiques et corrélation structure-propriétés
Cristaux liquides - Applications à la visualisation

Auteur(s) : Daniel STOENESCU

Date de publication : 10 avr. 2012

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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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ABSTRACT

This paper is a continuation of reference [AM 1325]. It presents the various technologies that have emerged in the industry of liquid crystal displays and the correlations with the specific physical properties of the liquid crystals. The second part focuses on the strategies used in the design and the manufacture of liquid crystals are describes some of economic and environmental challenges of the LCD industry.

Auteur(s)

  • 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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KEYWORDS

Liquid crystal   |   Anisotropic media   |   Display   |   Twisted Nematic   |   In Plane Switching   |   Vertical Alignment

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-n1110


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3. Caractéristiques physiques et corrélation structure-propriétés

3.1 Constantes élastiques

En l'absence de toute intervention de l'extérieur, le cristal liquide nématique choisit une orientation moléculaire uniforme. Pour changer cette orientation, il faut dépenser de l'énergie, comme pour déformer un solide. Les constantes élastiques employées dans la théorie élastique de Frank sont une mesure de cette énergie. Plus les constantes sont grandes, plus la structure est difficile à déformer. Dans le cas du cristal liquide, il s'agit d'un changement d'orientation, raison pour laquelle le mot « distorsion » remplace celui de « déformation ».

En présence d'actions extérieures (mécaniques, électriques ou magnétiques), le cristal liquide choisit une texture qui assure le minimum de son énergie totale. Si l'orientation moléculaire du cristal liquide nématique est décrite par le directeur local en raison de la symétrie de la phase, la densité d'énergie de distorsion comporte dans une première approximation trois termes correspondant aux trois types de distorsion de la texture (illustrés par la figure 8) :

( 1 )

Dans la notation de Frank chaque constante élastique caractérise un type basiques de distorsion : K11 l'éventail (splay en anglais), K22 la torsion (twist ) et K33 la flexion (bend ). En général, pour un mésogène calamitique, les trois coefficients sont de l'ordre de 10–11N. Généralement les constantes élastiques diminuent avec la température, la constante d'éventail étant supérieure à celle de torsion et inférieure à celle de flexion.

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3.2 Anisotropie diélectrique

Dans les afficheurs, l'orientation du cristal liquide est réalisée en utilisant des champs électriques. Le premier à avoir constaté la capacité...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FRIEDEL (G) -   *  -  Ann. Physique, 18, p. 273 (1922).

  • (2) - FRANK (F.C.) -   *  -  Discuss. Faraday Soc., 59, p. 958 (1958).

  • (3) - FRÉEDERICKSZ (V.), ZOLINA (V.) -   *  -  Trans. Faraday Soc., 29, p. 919 (1933).

  • (4) - RAPINI (A.), PAPOULAR (M.) -   *  -  J. Physique Colloq., 30, p. C4-C54 (1969).

  • (5) - CHATELAIN (P.) -   *  -  CR, 227, p. 136 (1948) ; Bul. Soc. Franc. Mineral. Crist., 77, p. 353 (1954) ; 78, p. 262 (1955).

  • (6) - ONSAGER (L.) -   *  -  Ann. N. Y. Acad. Sci., 51, p. 627 (1949).

  • (7) - MAIER (W.), SAUPE (A.) -   *  -  ...

1 Annuaire

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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/

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2 Évènements

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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