Comment fonctionne le cristal liquide

Les écrans de cristal liquide (LCD) sont devenus une partie intégrante de notre vie quotidienne, des smartphones et des téléviseurs aux moniteurs informatiques et à la signalisation numérique. Ces écrans offrent des images haute résolution avec des couleurs vibrantes et d'excellents angles de vision. Mais vous êtes-vous déjà demandé comment les molécules LCD fonctionnent pour créer des visuels aussi étonnants?

Au cœur d'un écran LCD se trouvent des molécules de cristal liquide, qui sont uniques dans leur capacité à s'aligner dans une direction particulière lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique. Ces molécules sont constituées de longues structures en forme de tige qui ont des propriétés liquides et solides. Dans leur état naturel, les molécules de cristal liquide sont orientées au hasard, ce qui entraîne une apparence sombre lorsque la lumière les traverse.

Pour comprendre comment fonctionnent les molécules LCD, examinons de plus près la structure de base d'un panneau LCD. Il se compose de deux plaques de verre avec une fine couche de matériau cristallin liquide pris en sandwich entre eux. La surface intérieure de chaque plaque de verre est recouverte d'une électrode transparente, ce qui permet d'appliquer un champ électrique à travers la couche de cristal liquide.

Les molécules de cristal liquide dans un écran LCD sont généralement de deux types: l'alignement nématique torsadé (TN) et vertical (VA). Dans un LCD TN, les molécules sont alignées à un angle spécifique, généralement à 90 degrés, entre les deux plaques de verre lorsqu'aucun champ électrique n'est appliqué. Cet arrangement torsadé permet à la lumière de passer à travers la couche de cristal liquide et d'atteindre le spectateur. ( Voir vidéo ici )

Lorsqu'un champ électrique est appliqué à l'écran LCD TN, les molécules de cristal liquide commencent à se déchaîner, s'alignant parallèlement au champ électrique. Ce réalignement modifie la polarisation de la lumière passant à travers la couche de cristal liquide, le bloquant efficacement de l'atteinte du spectateur. En contrôlant le champ électrique, la quantité de lumière traversant l'écran LCD peut être régulée avec précision, entraînant différents niveaux de luminosité.

D'un autre côté, les écrans LCD VA fonctionnent différemment. Dans un écran LCD VA, les molécules de cristal liquide sont initialement alignées verticalement, perpendiculaires aux plaques de verre. Lorsqu'un champ électrique est appliqué, les molécules inclinent, permettant à la lumière de passer à travers la couche de cristal liquide. Semblable aux LCD TN, le degré d'inclinaison peut être contrôlé en ajustant le champ électrique, contrôlant ainsi la luminosité.

Pour améliorer davantage les performances des LCD, des composants supplémentaires tels que les filtres de couleur et les systèmes de rétro-éclairage sont incorporés. Les filtres de couleur sont utilisés pour créer la gamme de couleurs souhaitée en filtrant sélectivement la lumière passant à travers la couche de cristal liquide. Les systèmes de rétro-éclairage, généralement composés de LED, fournissent l'éclairage nécessaire pour le panneau LCD.

En résumé, les molécules LCD fonctionnent en manipulant l'alignement des structures cristallines liquides par l'application d'un champ électrique. Ce réalignement contrôlé permet à l'écran LCD de réguler le passage de la lumière, entraînant l'affichage d'images et de vidéos. La capacité de contrôler avec précision l'orientation des molécules de cristaux liquides a fait de LCDS l'une des technologies d'affichage les plus populaires, offrant des visuels de haute qualité dans un large éventail d'appareils.