Sciences

La fabrication des écrans à cristaux liquides (LCD)

Dossier - Expériences de chimie à faire chez soi
DossierClassé sous :chimie , expérience de chimie , ébullition

-

Du laboratoire à la maison, les réactions chimiques font partie du quotidien. Des expériences de chimie à faire soi-même, simples et étonnantes, dévoilent les grands principes de cette science.

  
DossiersExpériences de chimie à faire chez soi
 

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 liquides ?

La fabrication des écrans LCD. © Ed g2s - Domaine public
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

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).

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 molécules qui constituent de cristal liquide...
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 pixel 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.