En 1888, les botanistes autrichiens Reinitzer et Virchow baptisaient du nom de cristal liquide une substance fluide qui, à certaines températures, montrait des propriétés optiques proches de celles des cristaux. Ils ne se doutaient pas alors des conséquences qu’aurait leur découverte.Ce n’est en effet que cent ans plus tard que cette découverte a permis de fabriquer les écrans d’affichages plats à cristaux liquides, appelés aussi LCD (Liquid Crystal Display). Ils équipent aujourd’hui des millions d’appareils dans le monde, des calculettes aux écrans de micros en passant par les téléphones portables.
Comment ça marche ?
Les cristaux liquides sont des molécules organiques ayant la propriété de s’orienter selon un axe qui varie en fonction de l’intensité du champ électromagnétique auquel on les soumet. A cette propriété, s’ajoute la capacité à transmettre la lumière polarisée et à en changer l’orientation.C’est sur ce principe que sont fabriqués les écrans LCD. Une fabrication rendue possible grâce à l’existence de certaines substances transparentes, conductrices de l’électricité. Sur les filtres polarisants (4, 6) qui prennent les cristaux liquides en sandwich, on ajoute en effet une grille de fils conducteurs transparents, dans le but de différencier les points qui composent l’écran. Cette grille est en réalité composée de fils disposés verticalement (7) sur l’une des plaques, et horizontalement (3) sur l’autre.
Lorsque ces fils sont activés, le champ électrique produit à leur intersection fait pivoter localement les particules de cristaux liquides (5), ce qui empêche la lumière de passer, affichant ainsi un point noir.Ce processus assez simple, qui convenait pour l’affichage des petits écrans des calculettes, est moins adapté aux écrans des ordinateurs. Avec ce système, qualifié de matrice passive, les cristaux changent brutalement de sens, et les points passent directement du blanc au noir. Pour obtenir des niveaux de gris, il a fallu recourir à des ruses de programmation, en faisant clignoter plus ou moins les points, par exemple.De plus, le champ électrique nécessaire, très faible, ne fait réagir les particules que lentement, produisant des traînées si l’affichage change rapidement. Impossible, alors, de jouer ou d’afficher des vidéos. Quant à l’affichage des couleurs, on l’obtient en triplant le nombre des fils conducteurs et en ajoutant des filtres de couleur rouge, verte et bleue (8) devant chaque ligne et colonne. Ce qui ralentit encore plus l’affichage. Ces écrans à matrice passive ont aujourd’hui disparu.
Des écrans à matrices actives
Le principe des écrans LCD actuels est le même, mais, au lieu d’activer successivement les points à l’aide de fils conducteurs, chacun d’eux est contrôlé par un transistor qui agit comme un interrupteur.Pour ce faire, on interpose entre la lumière et les cristaux liquides une mince plaque recouverte de centaines de millions de minuscules transistors (2), d’où le nom donné à ces écrans : TFT (Thin Film Transistor, fine couche transistor). Ces transistors, à partir d’un courant très faible, créent un champ électrique important. Chaque point peut alors être activé individuellement et passer en continu d’un état à l’autre.
En modulant l’intensité du courant, on permet aussi aux transistors de produire directement des niveaux de gris, transformés en niveaux de couleurs par les filtres (8).Le prix de ces écrans était à l’origine bien plus élevé que celui des écrans à matrice passive, la fabrication de cette plaque de transistors étant particulièrement difficile. L’industrialisation a beaucoup réduit ce prix, mais plus la plaque est grande, plus il y a de ratés de fabrication. Les écrans LCD au-delà de 21 pouces restent donc très coûteux.
🔴 Pour ne manquer aucune actualité de 01net, suivez-nous sur Google Actualités et WhatsApp.
