CRISTAUX LIQUIDES
Applications
Les applications des propriétés physico-chimiques des cristaux liquides thermotropiques se sont très largement développées au cours de ces dernières années. Nous n'en évoquerons ici que quelques exemples.
Les dispositifs d'affichage et de visualisation
Ils font ainsi appel aux effets de champ électrique que nous venons d'évoquer. Dans tous les cas, la cellule contenant le cristal liquide doit être transparente (en verre), pour permettre le passage de la lumière, et d'épaisseur faible (quelques millimètres) de façon à obtenir de fortes valeurs de E→ pour des tensions appliquées très faibles : quelques volts. L'affichage numérique généralement utilisé est à sept segments ; il permet l'affichage des chiffres de 0 à 9, par application du champ sur les segments concernés. On distingue plusieurs systèmes d'affichage.
Cellule d'affichage
Encyclopædia Universalis France
Affichage à sept segments
Encyclopædia Universalis France
Affichage par contrôle de la biréfringence d'un cristal liquide nématique
Biréfringence contrôlée
Encyclopædia Universalis France
Pour un affichage par contrôle de la biréfringence, une cellule contenant un cristal liquide nématique à anisotropie diélectrique négative est placée entre polariseurs et analyseurs croisés. Les faces de la cellule ont subi un traitement convenable afin que la structure du milieu soit homéotrope (les molécules sont perpendiculaires aux parois de la cellule). En l'absence de tension appliquée, la propagation de la lumière n'est pas affectée par le cristal liquide ; elle est donc arrêtée par l'analyseur comme s'il n'y avait pas de cellule. Si on applique entre les électrodes une tension supérieure à une valeur seuil, les molécules tendent à s'orienter perpendiculairement au champ (anisotropie négative) en commençant par le centre du film. Le cristal perd peu à peu sa structure homéotrope et devient biréfringent. Le plan de polarisation de la lumière tourne d'un angle qui dépend de l'épaisseur de la cellule, de la biréfringence Δn du milieu et de la longueur d'onde λ utilisée. La valeur Δn (n étant la variation d'indice) dépend, bien sûr, de la distorsion du milieu, donc de la tension appliquée. En lumière monochromatique, ce dispositif est un modulateur de lumière, en lumière blanche, c'est un filtre optique qui peut être utilisé pour faire de l'affichage en couleurs.
Affichage par un nématique en hélice
Twisted Nematic
Encyclopædia Universalis France
Pour un affichage utilisant un nématique en hélice, la cellule est du même type que précédemment, mais le matériau a, en revanche, une anisotropie diélectrique positive : les molécules sont parallèles au champ électrique. Les faces de cette cellule ont, en outre, été traitées de façon que les molécules s'orientent parallèlement à une direction donnée et parallèlement aux faces de la cellule (structure planaire). Au niveau des deux faces de la cellule, les directions d'orientation des molécules sont à 900 l'une de l'autre de façon à créer ainsi un nématique en hélice (pseudo-cholestérique). Si l'épaisseur de la cellule est grande devant la longueur d'onde, la direction de polarisation subit une rotation de 900 lors de la traversée de la cellule. La lumière sera ainsi transmise par l'analyseur si le plan de l'analyseur est croisé par rapport à celui du polariseur.
À la suite de l'application d'un champ électrique, les molécules s'alignent toutes parallèlement à la direction de celui-ci ; le plan de polarisation n'est ainsi plus modifié lors de la traversée de la cellule et l'analyseur arrête totalement la lumière.
Affichage par diffusion dynamique
La diffusion dynamique (Dynamic Scattering Mode) a été découverte en 1968. Partant d'une cellule à structure homéotrope contenant un matériau à anisotropie diélectrique, on peut avoir une diffusion par application d'un champ électrique qui met en mouvement les impuretés ioniques présentes dans la préparation. Les effets[...]
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Écrit par
- Henry GASPAROUX : professeur à l'université de Bordeaux-I
Classification
Médias
Passage du solide cristallin au liquide isotrope
Encyclopædia Universalis France
Nématiques et smectiques
Encyclopædia Universalis France
Polymorphisme
Encyclopædia Universalis France
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