Classes préparatoires à CPE Lyon Lyon, le 10 avril 2006
Institution des Chartreux Année scolaire 2005-2006
8 place Abbé Larue
69005 Lyon
LES CRISTAUX LIQUIDES
Professeur accompagnateur :
Monsieur BAYET
Groupe n°36
A l’attention de : Caroline BESSON
Monsieur François Bois Estelle LABOULLE
Les membres du jury Cécile LE VAN
L’objectif de ces TIPE est de répondre à la problématique : « en quoi la dualité, présente dans l’état
cristal liquide, permet-elle la mise au point d’une nouvelle génération d’afficheurs : les écrans
LCD ? ».
Pour répondre à cette question, nous avons d’abord effectué un travail de recherche en nous rendant
notamment aux bibliothèques de la Part Dieu et de l’ENS puis en rencontrant Mr Galvan, professeur
d’optique à CPE LYON, qui nous a fourni une vaste documentation. A partir de ces informations, nous
avons élaboré un plan permettant la rédaction du synoptique et la préparation de la soutenance orale et
avons réalisé, en parallèle, une expérience au laboratoire d’optique.
INTRODUCTION
En 1888, l’autrichien Friedrich Reinitzer et son collègue Lehmann qui étudiaient les cristaux de
benzoate de cholestérol, extraits de calculs biliaires, ont découvert qu’ils possédaient l’aspect
caractéristique des cristaux lorsqu’on les observe sous lumière polarisée mais qu’ils coulaient comme
des liquides. De là est né le nom de « cristal liquide » en 1900. Aujourd’hui, ils trouvent leur principale
application dans les afficheurs à cristaux liquides.
1. PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES
1.1. Définition de l’état de cristal liquide
Les cristaux liquides sont caractérisés par un état intermédiaire entre la phase cristalline, où règne un
ordre de position tridimensionnel et la phase liquide où aucun ordre n’existe. Grâce à leur ordre de
position partiel (dimension 1 ou 2), les cristaux liquides possèdent les propriétés d’anisotropie des
cristaux tout en ayant un aspect fluide.
La plupart des cristaux liquides sont constitués de molécules organiques qui comportent aux moins deux
parties différentes, par leur structure (une partie rigide et une partie flexible) et par leurs propriétés
(l’une hydrophile et l’autre hydrophobe). Les molécules, globalement neutres, peuvent posséder un
moment dipolaire ce qui permet de les assimiler à un dipôle électrique permanent.
1.2. Les différentes phases
Il existe de nombreuses phases pour les cristaux
liquides que l’on peut répertorier dans 3 grandes
« familles » :