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Écran plat

Mars 2015

Les moniteurs à écran plat


Les moniteurs à écran plat (notés parfois FPD pour Flat panel display) se généralisent de plus en plus dans la mesure où leur facteur d'encombrement et leur poids sont très inférieurs à ceux des écrans CRT traditionnels.


De plus, les technologies utilisées dans les écrans plats sont moins consommatrices d'énergie (consommation inférieure à 10W contre 100W pour les écrans CRT) et n'émettent pas de rayonnement électromagnétique.

La technologie LCD


La technologie LCD (Liquid Crystal Display) est basée sur un écran composé de deux plaques parallèles rainurées transparentes, orientées à 90°, entre lesquelles est coincée une fine couche de liquide contenant des molécules (cristaux liquides) qui ont la propriété de s'orienter lorsqu'elles sont soumises à du courant électrique.


Combiné à une source de lumière, la première plaque striée agit comme un filtre polarisant, ne laissant passer que les composantes de la lumière dont l'oscillation est parallèle aux rainures.





En l'absence de tension électrique, la lumière est bloquée par la seconde plaque, agissant comme un filtre polarisant perpendiculaire.





Sous l'effet d'une tension, les cristaux vont progressivement s'aligner dans le sens du champ électrique et ainsi pouvoir traverser la seconde plaque !


En contrôlant localement l'orientation de ces cristaux il est possible de constituer des pixels. On distingue habituellement deux types d'écrans plats selon le système de commande permettant de polariser les cristaux :
  • Les écrans dits à « matrice passive », dont les pixels sont contrôlés par ligne et par colonne. Ainsi les pixels sont adressés par lignes et par colonne grâce à des conducteurs transparents situés dans la dalle. Le pixel s'allume lors de son adressage et s'éteint entre deux balayages.
  • Les écrans dits à « matrice active », dont chaque pixel est contrôlé individuellement.

Que les écrans soient à matrice active ou passive, ils ont besoin d'une source lumineuse pour fonctionner. Les termes suivants définissent la manière par laquelle l'écran est éclairé :
  • Les écrans réflectifs sont des écrans éclairés par devant, par une lumière artificielle ou tout simplement par la lumière ambiante (comme c'est le cas pour la plupart des montres digitales).
  • Les écrans transmissifs utilisent un rétro éclairage pour afficher les informations. Ce type d'écran est particulièrement adapté pour un usage en intérieur ou dans des conditions de faible éclairage et fournissent habituellement une image contrasté et lumineuse. En contrepartie, ils deviennent difficilement lisibles utilisés en extérieur (en plein soleil par exemple).
  • Les écrans transflectifs utilisent un rétro éclairage ainsi qu'un polariseur composé d'un matériau translucide capable de transmettre la lumière d'arrière plan tout en réfléchissant une partie de la lumière ambiante. Ce type d'écran convient en particulier aux appareils destinés à une utilisation tant en intérieur qu'en extérieur (appareils photo numérique, PDA).

Écrans plasma


La technologie plasma (PDP, Plasma Display Panel) est basée sur une émission de lumière grâce à l'excitation d'un gaz. Le gaz utilisé dans les écrans plasma est un mélange d'argon (90%) et de xénon (10%). Du gaz est contenu dans des cellules, correspondant aux pixels, dans lesquelles sont adressées une électrode ligne et une électrode colonne permettant d'exciter le gaz de la cellule. En modulant la valeur de la tension appliquée entre les électrodes et la fréquence de l'excitation il est possible de définir jusqu'à 256 valeurs d'intensités lumineuses. Le gaz ainsi excité produit un rayonnement lumineux ultraviolet (donc invisible pour l'oeil humain. Grâce à des luminophores respectivement bleus, verts et rouges répartis sur les cellules le rayonnement lumineux ultraviolet est converti en lumière visible, ce qui permet d'obtenir des pixels (composés de 3 cellules) de 16 millions de couleurs (256 x 256 x 256).

La technologie plasma permet d'obtenir des écrans de grande dimension avec de très bonnes valeurs de contrastes mais le prix d'un écran plasma reste élevé. De plus la consommation électrique est plus de 30 fois supérieure à celle d'un écran LCD.

Les caractéristiques


Les écrans plats sont souvent caractérisés par les données suivantes :
  • La définition : il s'agit du nombre de points (pixels) que l'écran peut afficher, ce nombre de points est généralement compris entre 640x480 (640 points en longueur, 480 points en largeur) et 1600x1200, mais des résolutions supérieures sont techniquement possibles.
  • La taille : Elle se calcule en mesurant la diagonale de l'écran et est exprimée en pouces (un pouce équivaut à 2,54 cm). Il faut veiller à ne pas confondre la définition de l'écran et sa taille. En effet un écran d'une taille donnée peut afficher différentes définitions, cependant de façon générale les écrans de grande taille possèdent une meilleure définition.
  • La résolution : Elle détermine le nombre de pixels par unité de surface (pixels par pouce linéaire (en anglais DPI: Dots Per Inch, traduisez points par pouce). Une résolution de 300 dpi signifie 300 colonnes et 300 rangées de pixels sur un pouce carré ce qui donnerait donc 90000 pixels sur un pouce carré. La résolution de référence de 72 dpi nous donne un pixel de 1"/72 (un pouce divisé par 72) soit 0.353mm, correspondant à un point pica (unité typographique anglo-saxonne).
  • Le temps de réponse : Défini par la norme internationale ISO 13406-2, il correspond à la durée nécessaire afin de faire passer un pixel du blanc au noir, puis de nouveau au blanc. Le temps de réponse (défini en millisecondes) doit être choisi le plus petit possible (pragmatiquement, inférieur à 25 ms).
  • La luminance : Exprimée en candelas par mètre carré (Cd/m<sup>2</sup>, elle permet de définir la « luminosité » de l'écran. L'ordre de grandeur de la luminance est d'environ 250 cd/m<sup>2</sup>.
  • L'angle de vision vertical et horizontal : Exprimée en degrés, il permet de définir l'angle à partir duquel la vision devient difficile lorsque l'on n'est plus face à l'écran.
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