La fabrication des écrans à cristaux liquides (LCD)

Les cristaux liquides ont été découverts dans les années 1880 mais il aura fallu attendre 1964 pour voir apparaître le premier écran utilisant cette technologie. Comment fabrique-t-on des écrans à cristaux liquidesécrans à cristaux liquides ?

La fabrication des écrans LCD. © Ed g2s, domaine public

L'écran plat à cristaux liquides

Un écran plat à cristaux liquides est constitué d'une mosaïque de points élémentaires, qui peuvent être allumés ou éteints, formant ainsi une image. Un écran est constitué d'un cristal liquide en phase nématique pris en sandwich entre deux plaques de verre polarisé. Le verre arrière et le verre avant présentent des directions de polarisation différentes, décalées de 90 degrés. Un verre polarisé ne laisse passer la lumière que si elle se présente dans la bonne direction (la lumière possède plusieurs composantes qui vibrent dans des directions différentes).

La fabrication des écrans LCD repose sur la superposition de différentes plaques. En 1 le filtre de polarisation (vertical), en 2 le verre avec électrodes correspondant au filtre vertical, en 3 les cristaux liquides, en 4 le verre avec électrodes correspondant au filtre horizontal, en 5 le filtre horizontal pour bloquer/laisser passer la lumière et en 6 la surface réfléchissante. © Wikipédia, CC by-sa 3.0

Ainsi, la lumière qui entre par l'arrière ne peut pas en ressortir à l'avant, sauf si entre-temps elle subit un traitement pour modifier sa direction. C'est là qu'interviennent les moléculesmolécules qui constituent le cristal liquide...

La disposition des molécules de cristaux liquides

Toutes ces molécules ont été disposées en hélice lors de la fabrication de l'écran. Cette disposition particulière permet de modifier progressivement la direction de la lumière au fur et à mesure qu'elle progresse au travers du pixel, de sorte qu'elle puisse traverser le verre polarisé situé à l'avant. Le pixelpixel est alors allumé.

Il est cependant possible de modifier la disposition des molécules de cristaux liquides les unes par rapport aux autres à l'aide d'une tension électrique. En effet, si les molécules du cristal liquide sont globalement neutres, elles peuvent présenter des charges électriques locales (négatives à une extrémité de la molécule, positives à l'autre). Soumises à un champ électrique, elles se déplacent pour s'orienter perpendiculairement aux lames de verre. La structure « tordue » en hélice disparaît et la lumière n'arrive plus sur la face avant du pixel selon la bonne direction. Ce dernier reste alors éteint.