Twisted nematic

La découverte de l'effet Twisted Nematic dans les cristaux liquides est le plus souvent attribuée à James Fergason ^[1] en 1970 dans les laboratoires de l'International Liquid Xtal Company, à Kent (Ohio, États-Unis). Fergason a breveté son travail presque en même temps que le Central Research Laboratories de Hoffmann-Laroche en Suisse (le brevet américain n° 3731986 a été déposé le 22 avril 1971, le brevet suisse n° 532 261 le 4 décembre 1970). Un procès eu lieu pour départager l'appartenance du brevet et Fergason finit par vendre son brevet pour 1 million de dollars, la moitié des redevances aux États-Unis et un petit pourcentage des redevances internationales.

Contrairement aux écrans basés sur le mode de dispersion dynamique dans les cristaux liquides en phase nématique, les cellules TN (Twisted Nematic) n'ont ni besoin d'un courant pour fonctionner, ni d'une tension de fonctionnement importante. C'est pourquoi l'effet TN forme la base pour les afficheurs alphanumériques avec un contraste acceptable à de basses tensions de commande, qui peuvent être utilisés dans de nombreux appareils portables (calculatrices, montres, etc)

Principe de fonctionnement

La principale innovation dans le développement des afficheurs à cristaux liquides (LCD) fut l'invention et le brevet déposé sur l'effet de champ Twisted Nematic, par M. Schadt et W. Helfrich en 1970. L'effet TN, développé dans les laboratoires d'Hoffmann-Laroche marque une révolution dans la technologie d'afficheurs plats. Contrairement aux LED et autres afficheurs utilisant la dispersion dynamique, contrôlées par le courant, l'effet twisted nematic est fondé sur le réalignement exactement contrôlé de molécules de cristaux liquides entre différentes configurations moléculaires sous l'effet d'un champ électrique.

Ceci est principalement réalisé sans consommation électrique ainsi qu'à de basses tensions de fonctionnement. Cet effet nécessite que les cristaux liquides soient vrillés à l'état "éteint".

Composition d'un écran LCD

Voici les différents composants de ce dispositif :

• 1 & 5 : filtres polarisants (fréquemment simplement du plastique strié) de direction de polarisation perpendiculaire
• 2 : Électrode avant
• 3 : Cristaux liquides en phase nématique
• 4 : Électrode arrière
• 6 : miroir

États "éteint" et "allumé"

Comparaison pas-à-pas des états éteint et allumé

Éteint	Allumé
1. La lumière passe par 1, qui est un plastique rayé. Seuls les rayons dont l'oscillation est parallèle aux rainures passent.	1. La lumière passe par 1, qui est un plastique rayé. Seuls les rayons dont l'oscillation est parallèle aux rainures passent.
2. Aucune tension ne passe entre les électrodes 2 et 4, les cristaux liquides sont vrillés. La polarisation des rayons change, devient perpendiculaire à celle d'avant	2. Une tension est appliquée aux limites des électrodes 2 & 4, les cristaux liquides ne sont plus vrillés. La lumière poursuit par conséquent son chemin.
3. Ils se réfléchissent sur le miroir	3. Le filtre polarisant 5 étant polarisant de direction perpendiculaire au filtre 1, la lumière ne va pas le franchir.
4. Repassent par 5, se repolarisent et passent par 1, on n'observe par conséquent rien (si ce n'est la lumière réfléchie).	4. On observe par conséquent une coloration noire, due à l'absence de lumière réfléchie.

Voir aussi

Notes

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