L’ECRAN A TUBE CATHODIQUE (CRT : Cathode
Ray Tube)
1.
Introduction
Malgré son encombrement, ce type d’écran est le
premier dispositif utilisé pour la télévision ou pour l’informatique. Il a
été créé en 1897 par un dénommé Karl Ferdinand Braun, professeur à
l’université de Strasbourg.
Il est beaucoup moins utilisé à partir de la fin du
vingtième siècle, puisque l’écran plat prend la relève.
Les nouvelles télés vendues devront être équipées de la TNT car le réseau
analogique sera remplacer définitivement par le numérique en 2011 en
France. C’est pourquoi, cette innovation va mettre fin à la télé CRT sauf
si l’on rajoute un boitier TNT pour chaque télé.
2. Fonctionnement général
Le
canon à électrons envoi donc un faisceau d’électrons vers un écran qui
est constitué de petits éléments phosphorescents de trois couleurs
primaire tel que le vert, le bleu et le rouge, appelés lumiphores. Les
lumiphores envoient de la lumière formant des points lumineux que l’on
surnomme pixel. La combinaison de ces points de trois couleurs
différentes permet de reconstituer toutes les couleurs possibles que
l’on retrouve lorsque l’on regarde la télévision.
Pour maitriser cela, il faut que le faisceau d’électrons soit déporté à
l’aide d’un champ magné-tique provoqué par deux bobines (une horizontale
et une autre verticale). Ces deux bobines sont appelées déflecteurs, et
sont essentiel pour diriger le faisceau d’électrons vers le point
souhaité et donc recouvrir l’écran.
Fonctionnement simplifié
Légende : 1.Grille de contrôle, 2.Anode, 3.Bobine de déviation,
4.Réchauffeur de cathode,
5.Cathode, 6.Faisceaux d’électrons, 7.Bobine de focalisation, 8.Ecran
fluorescent.
3. Les différentes formes possibles des tubes cathodiques
Il faut savoir qu’il y a deux formes possibles pour
un écran CRT :
Tout d’abord nous avons la forme qui nous vient dans
un premier temps à l’esprit, la forme plate. Elle a la particularité
d’obtenir une image optimale en y déformant le moins possible l’image et
en ayant le moins de reflet. Ensuite, nous avons la forme mécanique qui
est une sphère. Celle-ci permet contrairement à l’autre, à avoir un
partage égal de la pression sur l’intégralité de la surface du tube
cathodique. Chacune de ces formes ont leurs atouts mais il faudra en
choisir une, c’est pourquoi il faudra faire un compromis entre les deux
formes.
Les différentes formes
4. La
focalisation
Nous avons vu précédemment que pour un bon fonctionnement (image
correcte), il été nécessaire de maitriser la direction du faisceau
lumineux en le focalisant, sinon le spot lumineux deviendrait un halos sur
l’écran.
Il y
a deux possibilités de focalisation, la focalisation statique et
dynamique.
La focalisation statique
Dans le principe de la focalisation statique, on rencontre un problème
non négligeable qui est la distance que doit parcourir le faisceau
lumineux par rapport au point finale. C'est-à-dire, que cette distance
varie suivant la position du point sur l’écran. Ce problème là est
surtout rencontré pour des écrans de grande dimension, c’est pourquoi on
choisira une focalisation dynamique pour éviter ce problème là même si
la dimension de l’écran nécessite juste une focalisation statique (il
faudra toujours essayer de ne pas nuire à la qualité de l’image).
La focalisation dynamique
5.
Le balayage
Le
balayage est réalisé en créant un champ magnétique. Au cours de son
déroulement, le spot parcourt de gauche à droite des lignes qui se
succèdent de haut en bas comme si l’on lisait un simple livre. Grâce
à cette méthode, il est donc possible de fausser l’œil en croyant qu’il
n'y a que certains pixels qui sont allumés à l’écran.
Le principe du balayage
6.
L’entrelacement
Cette méthode permet d’éviter une vision de clignotement gênant car la
norme en Europe est de 625 lignes horizontales balayées en 40ms par le
spot lumineux. C’est pourquoi, on préférera utiliser l’entrelacement qui
consiste a faire apparaitre dans un premier temps les lignes
impaires puis les lignes paires. Cela permet d’obtenir une vitesse de 50
images par seconde, et donc un clignotement plus perçu par l’œil.
Le principe de l’entrelacement
Remarque : Cette méthode est réalisée pour les écrans TV mais a pour
inconvénient de vite fatiguer la vue si l’on reste trop longtemps devant
l’écran comme par exemple pour un écran d’ordinateur.
7.
Le moniteur
7.1. Le moniteur noir et blanc
Tout d’abord, le principe d’un écran en noir et blanc : le
faisceau d’électrons est d’abord filtré par un masque perforé, ce qui
permet de sélectionner seulement les électrons qui auront suivie la
bonne direction. Une fois que les électrons auront passé le masque, ils
iront percuter les luminophores sur l’écran, qui s’allumeront grâce à
l’énergie transporté par les électrons. Pour avoir des niveaux de gris
différent afin de pouvoir distinguer une image, il faudra faire varier
l’intensité du rayon porteur d’électrons.
7.2. Le moniteur couleur
Pour un moniteur couleur, le principe est pratiquement le même, à
part qu’il faut cette fois-ci trois canons à électrons pour les trois
couleurs primaire. Ces trois couleurs arriveront comme précédemment vers
un masque mais avec des trajectoires légèrement différentes. Ensuite ils
iront aussi frapper l’écran où ils trouveront leur luminophore attribué
avec plus ou moins une vitesse élevée. Il est vrai que l’impacte des
trois couleurs est différent, mais la distance qui les sépare est
tellement faible que l’œil n’arrive pas à distinguer les trois couleurs mais
la composition finale (insuffisance du pouvoir séparateur).
Le principe des moniteurs couleur
8.
Les différentes technologies
Après avoir vue le principe d’un moniteur couleur, nous allons voir
qu’il y a des différences entre les technologies employées.
8.1. Les tubes FST-Invar (Flat Square Tube)
Cette technologie utilise une
grille appelée masque (shadow mask) et a comme particularité d’avoir les
luminophores de formes rondes. Le résultat donne une image nette et de
bonnes couleurs mais a pour inconvénient d’avoir une luminosité peu
satisfaisante puisque l’on observe des déformations et un
assombrissement de l’image dans les coins.
Tubes FST-Invar
8.2. Les tubes Diamondtron (Mitsubishi) et Trinitron (Sony)
Ces deux technologies utilisent
toutes deux le même masque qui est constituée de fentes verticales
(aperture grille). L’avantage étant d’avoir une meilleur luminosité
grâce à la forme particulière du masque. Malgré cela, il rencontre un
inconvénient non négligeable puisque l’image est parasitée par deux très
fines lignes horizontales qui maintiennent la grille.
Tubes Diamondtron et Trinitron
8.3. Les tubes Cromaclear (Nec)
Les tubes Cromaclear ont pour masque une combinaison des deux
technologies précédentes constituées d’un système hybride avec des
fentes en forme d’alvéoles formant le meilleur compromis entre les trois
technologies. Même si la luminosité est en baisse par rapport à la
technologie de type Trinitron, l’image a tout de même gagné en
stabilité.
Tubes Cromaclear
9.
Les caractéristiques des moniteurs
La définition : c'est la quantité 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 : on peut la calculer en mesurant la diagonale de l'écran et est exprimée
généralement 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.
Le pas de masque (en anglais dot pitch) : il représente la distance qui sépare deux
luminophores de même couleur. Plus le pas de masque est petit, meilleure
est la qualité de l'image. Ainsi un pas de masque inférieur ou égal à
0,25 mm procurera un bon confort d'utilisation, tandis que les écrans
possédant des pas de masque supérieurs ou égaux à 0,28 mm seront à
proscrire.
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 0.353 mm, correspondant à un point pica
(unité typographique anglo saxonne). Les termes « résolution » et «
définition » sont souvent confondus à tort dans la presse.
La fréquence de balayage vertical (refresh rate en anglais) : Elle représente le nombre d'images qui
sont affichées par seconde, ou plus exactement le nombre de
rafraîchissement de l'image par seconde. On l'appelle ainsi également
taux de rafraîchissement, elle est exprimée en Hertz. Plus cette
valeur est élevée meilleur est le confort visuel (on ne voit pas l'image
scintiller), il faut donc qu'elle soit bien supérieure à 67 Hz (limite
inférieure à partir de laquelle l'œil voit véritablement l'image
"clignoter"). La plupart des personnes ne perçoivent plus de
scintillement (en anglais flicker) à partir de 70 Hz, ainsi une
valeur supérieure ou égale.
