17 Mai 2008    

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Du cadran de la montre à l'écran géant de télévision, en passant par les téléphones portables et les ordinateurs, les technologies utilisées dans les afficheurs plats progressent très rapidement.
Comment pourrait-on désormais s'en passer ? Et le meilleur est pour demain, avec des grandes surfaces d'affichages souples, résistantes et très performantes

Technologie LCD (Liquid Crystal Display)

Un écran LCD est composé d'un grand nombre de cristaux liquides qui ont deux propriétés particulières :

  • ils peuvent s'orienter en fonction d'un champ électrique qui leur est appliqué,
  • suivant leur position, ils modifient la direction d'une onde lumineuse polarisée.

L'écran est rétro-éclairé avec une lumière polarisée. Lorsque la lumière est déviée par les cristaux, elle est éliminée par un second filtre polarisant perpendiculaire.
Pour obtenir les pixels, il suffit de constituer des cellules coiffées d'un écran rouge, vert ou bleu.
Les difficultés à résoudre sont :

  • la lenteur d'orientation des cristaux
  • la taille limitée des dalles que l'on peut ainsi construire
  • le faible angle de vision suivant lequel on peut percevoir la lumière (donc l'image) sortant de l'écran
  • et bien sûr les limites technologiques et financières permettant de fabriquer des dalles avec un très grand nombre de pixels de taille la plus petite possible.

Matrice passive, matrice active

Dans le système d'origine, à matrice passive, les pixels se trouvent aux intersections des fils horizontaux et verticaux qui constituent la matrice. La qualité d'affichage est médiocre. La lenteur d'orientation des cristaux rend notamment l'affichage de séquences vidéo impossible.
Dans une matrice active, chaque pixel est commandé par trois transistors (un par couleur) disposés en film mince. L'orientation des cristaux est accélérée et les temps de réponse sont satisfaisants.

Technologie LCD

Type Caractéristique
TN Twisted Nematic
Technologie la plus courante.
HTN High performance Twisted Nematic
Généralement utilisée pour de petits afficheurs.
STN Super Twisted Nematic
L'une des évolutions des technologies d'affichage par cristaux liquides à matrice passive.
Désormais très peu utilisée en raison de ses performances insuffisantes.
FSTN Film compensated Super Twisted Nematic
Un film améliore le noir et blanc ou les couleurs.
CSTN Color Super Twisted Nematic
Ecran couleur à matrice passive.
TFT Thin Film Transistor (TN)
Ecran couleur à matrice active.
TFD Thin Film Diode
Petit écran uniquement composé de diodes.

Solutions TFT

C'est donc désormais la technologie TFT qui semble adoptée. Toutefois, pour améliorer la qualité de l'image, les fabricants proposent chacun leur version.
Chacune d'elles vise à mieux discipliner l'orientation des cristaux pour augmenter l'angle de vision, améliorer la luminosité et diminuer le temps de réponse. Désormais, les performances de ces modèles sont telles qu'ils sont également employés dans les arts graphiques (respect des couleurs, stabilité, luminosité, contraste...).
 

Type Caractéristique
IPS In Plane Switching
Développée par Hitachi et Nec.
MVA Multiple domains Vertical Alignment
Développée par Fujitsu.
PVA Patterned multiple domains Vertical Alignment
Développée par Samsung.

 

 

Norme ISO 13406-2

La norme ISO 13406-2 définit des critères de qualité des écrans LCD :

  • luminosité,
  • contraste,
  • respect des couleurs,
  • absence de scintillements,
  • qualité de réflexion,
  • nombre minimal de pixels erronés.

 

 
Nota :
1. Ce tableau correspond à 1 million de pixels. Il faut donc faire une règle de trois suivant la taille du modèle.
2. Un sous-pixel, correspond à une des trois couleurs d'un pixel.

Technologie plasma

Les pixels des écrans à plasma sont constitués de capsules d'un gaz excité par une décharge électrique (comme un mini néon). Le rétro-éclairage n'est pas nécessaire.
Cette technologie permet de fabriquer des écrans de grande taille et, a priori, plus performants que les LCD (meilleur rendu des couleurs, meilleur contraste, meilleurs réactivité), mais encore plus coûteux.

Technologie OLED (Organic Light Emitting Diode)

Il s'agit d'une couche organique électroluminescente placée entre deux électrodes qui assurent l'excitation électrique. Des versions TFT, où chaque pixel est contrôlé par un transistor sont en développement.
Cette technologie est présentée comme une solution d'avenir, puisqu'elle permet d'obtenir des images plus grandes, plus belles et moins chères. De plus, les temps de réponse sont excellents. Ne nécessitant pas de rétro-éclairage, les écrans pourront aussi être plus fins et consommeront moins.
Aujourd'hui, seuls des écrans de petite taille sont apparus (téléphone portable).

Technologie PolySilicon

Dans l'avenir, la solution est peut-être en incorporant les transistors dans la plaque de verre jusqu'alors inerte. Il y a plusieurs technologies.
 

Type Caractéristique
LTPS Low Temperature PolySilicon
HTPS High Temperature PolySilicon
LCoS Liquid Crystal on Silicon

Le tube cathodique n'est pas mort

Le bon vieux tube cathodique (CRT) conserve quelques avantages :

  • prix encore avantageux,
  • luminosité inégalée,
  • bon respect des couleurs.

De moins en moins profonds, les tubes cathodiques sont de moins en moins encombrants.
LG Philips Display propose le SuperSlim, 30 % moins profond que ses prédécesseurs, et Samsung promet pour début 2005 le Vixlim encore moins encombrant, toujours à des prix largement inférieurs aux écrans LCD.
Pour obtenir de tels résultats, il faut bien sûr résoudre deux difficultés :

  • fabriquer un tube suffisamment solide (à l'intérieur, il y a du vide, le tube risque donc d'imploser, c'est-à-dire de craquer sous la pression extérieure),
  • dévier le canon d'électron sur un angle de balayage très large tout en gardant la précision et la finesse du faisceau.

A suivre donc, il y a bien dix ans que l'on a prédit la mort du disque magnétique et vingt celle du papier....

 
 
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