Les cristaux liquides : propriétés optiques et applications industrielles

Résumé du document

L'état de la matière appelé cristal liquide possède des propriétés intermédiaires entre celles d'un cristal solide et celles d'un liquide.
L'originalité des cristaux liquides tient au fait qu'il est très facile d'agir sur leur structure, par des agents physiques extérieurs.
Cet état intermédiaire de la matière possède des propriétés insolites qui n'existent pas dans les autres états de la matière connus auparavant.
C'est ces diverses qualités de ce matériau qui ont poussé les chercheurs à étudier les effets de différents agents extérieurs. Ils ont ainsi découvert les propriétés diélectriques de ce matériau qui ont trouvé leur utilité dans les écrans LCD.
Cette application a permis une grande évolution des technologies d'aujourd'hui et c'est ainsi que nous retrouvons les cristaux liquides dans notre vie de tous les jours.

Extraits

[...] Les atomes ou les molécules sont répartis au hasard et la connaissance de la position d'un atome quelconque ne donne aucune indication sur la position des autres atomes. Les cristaux liquides ont à la fois des caractéristiques propres aux liquides et aux solides cristallins. Lorsque le solide fond en cristal liquide, l'ordre positionnel est perdu mais l'ordre orientationnel peut rester. Les molécules sont alors libres de bouger presque comme dans un liquide, mais elles tendent à conserver une certaine orientation. Cependant, l'ordre orientationnel n'est pas aussi parfait que dans un solide. En effet, cet ordre est maintenu seulement sur de courtes distances (environ 10 nm). [...]

[...] Le schéma nous montre que la rotation peut être positive ou négative selon la disposition des charges dans la molécule. Ainsi, les molécules tendent à s'orienter parallèlement (orientation positive) ou perpendiculairement (orientation négative) au champ électrique. Dans un solide ou un liquide ce phénomène n'est pas présent. En effet, dans un solide, les liaisons fortes empêchent les molécules de changer leurs orientations initiales. Par contre, dans un liquide, c'est la désorientation totale des molécule qui rend impossible une quelconque orientation sous l'effet d'un champ. [...]

[...] Ils perdent alors leur propriété de modifier le plan polarisation de la lumière issue du premier polarisateur. La lumière n'est plus déviée par les molécules, elle continue son parcours suivant la même polarisation et elle est donc stoppée par l'analyseur (celui-ci est perpendiculaire). La zone des électrodes apparaît dans ce cas sombre et la cellule est éteinte. Les écrans LCD actuels utilisent l'effet nématique torsadé des cristaux liquides dont voici le principe : Légende du schéma : Deux surfaces de verre composées de stries Sur la paroi intérieure des surfaces de verre, il y a un métallisation (l'électrode) qui est si mince (quelques fractions de micromètre) qu'elle est transparente On accole un polariseur à l'extérieur de chaque surface de verre, puis on fait tourner la plaque inférieure de afin que le polariseur et l'analyseur soient placés perpendiculairement On introduit entre les deux surfaces un cristal liquide nématique On obtient donc un nématique dont l'orientation des molécules tourne d'un quart de tour entre l'électrode du haut et celle du bas (schéma a). [...]

[...] Au niveau de leur structure chimique, la plupart des cristaux liquides sont constitués de molécules organiques, œuvre à base de carbone. Le cœur de la molécule est rigide et peu déformable. Il est prolongé par des chaînes flexibles, qui empêchent le cristal liquide de devenir un solide dans un certain intervalle de température Les différentes phases du cristal liquide Les cristaux liquides sont classés en trois grandes classes selon leur structure. ( La phase nématique C'est la phase la moins ordonnée. [...]

[...] Grâce aux nombreux avancements, le développement exponentiel des produits mobiles issus des nouvelles technologies est fortement lié à la qualité et au coût des afficheurs à cristaux liquides (LCD). Nous avons voulu en savoir d'avantage sur ce matériau très utile dans notre vie quotidienne (dans les montres, les ordinateurs Dans une première partie, nous allons décrire les différentes caractéristiques physiques des cristaux liquides. Puis, nous expliquerons leurs propriétés diélectriques. Enfin, dans une troisième partie, nous verrons quelques applications des cristaux liquides. Caractéristiques des cristaux liquides 1. [...]