Les écrans LCD (Liquid Crystal display)

 

 

1.Introduction

 

          

Aujourd’hui, l’écran à tubes cathodiques a perdu son monopole sur la technologie des écrans. En effet, depuis quelques années maintenant, il est apparu une envie de réaliser des écrans capable d’être moins encombrant, plus léger, et une consommation réduite tout en gardant une qualité d’image : les écrans plats (FPD : Flat Panel Display).

Il est apparu tout d’abord l’écran LCD qui aujourd’hui représente l’écran plat type et donc le plus utilisé dans tous les domaines tel que l’informatique, la TV, système embarqué (MP3 ,…).

 

 

2.Fonctionnement général (exemple choisie : TFT)

 

 

Les cristaux liquides sont des matières organiques dites amorphes, et qui ont pour particularité lorsqu’on leur applique un champ électrique, de changer la polarisation de la lumière (changement d’orientation). Alors leurs molécules allongées se place naturellement de façon parallèle les unes aux autres.

 

Principe de l’écran LCD

 

3. Les différents types de technologies

 

 

Il existe différent types de technologie pour réaliser un écran LCD :

 

TN (Twisted Nematic) : cette technologie est de type passif, c'est-à-dire que l’impulsion est directement réalisée par un circuit électronique de contrôle. Ce type d’écran est la technologie de base qui est surtout utilisée pour des simples afficheurs noir et blanc, et des consoles mobiles car le rendu des couleurs est très médiocre.

 

DSTN (Dual Scan Twisted Neumatic) : Comme la technologie précédente, celle-ci est aussi à matrice passive de type double balayage. C'est-à-dire que seul les points qui sont situés à l’intersection d’une ligne et d’une colonne, venant des couches transparentes d’électrodes, peuvent être allumé. Les écrans à matrice passive n’utilisent pas la même méthode pour alimenter que ceux à matrice actif, entrainant un angle de vision inférieur, un manque de contraste, et donc un prix nettement plus faible.

Depuis que cette technologie c'est développée, des constructeurs ont cherché à améliorer cette méthode. C’est le cas pour Toshiba et Sharp avec HPD (Hybrid Passive Display) et aussi pour Hitachi avec HPA (High Performance Adressing) qui permet d’obtenir un temps de réponse plus rapide, et d’avoir une image plus contrastée.

 

TFT (Twin Film Transistor) : C’est une technologie à matrice active puisque chaque cellule dispose de 3 transistors (un pour chaque couleur) qui sont destinés à alimenter. Grâce à cela, on arrive à obtenir un angle de vision beaucoup plus important, une image claire sans effets de flou, mais aussi assure un niveau de luminosité constant. Cette technologie dispose aussi d’un excellent contraste et une vitesse de défilement élevée car elle possède une fréquence de rafraichissement bien supérieure aux écrans DSTN.    

 

 

4. Les technologies d’affichages

 

 

Pour le choix d’un écran LCD, il faut savoir qu’il y a deux critères très important à choisir qui entrent en ligne de compte pour différencier les écrans LCD de leurs prédécesseurs les écrans CRT : la dalle et l’éclairage.

 

 

4.1. Les différentes dalles

 

 

       La dalle est le composant principal de la technologie des écrans LCD. Celle-ci, regroupe tout l’électronique et les cristaux liquides, et donc dépend entièrement de la qualité des écrans.

 

Actuellement il y a 4 grands constructeurs de dalles TFT :

- Samsung

- LG-Philips

- AU Optronics

- CMO

Ils produisent trois grands types de dalles avec leurs atouts propres :

 

Dalles TN : Ces dalles là sont les plus rapides et les plus économiques. Elles sont donc les plus adaptées pour les jeux (PC ou console) mais elles ont pour défaut de créer un fourmillement pour les vidéos et d’avoir de petit angles de vue. Malgré cela, ça reste le modèle le plus répandu.

 

Dalles IPS : Les dalles IPS sont toujours ardemment soutenues et développées par LG-Philips et Nec. Elles avaient l´avantage de se poser à mi-chemin entre les TN et les VA : bon rendu des couleurs, réactivité plus ou moins satisfaisante, angles de vision très larges. Les dalles IPS semblent stagner ces derniers temps alors que les technologies TN et VA progressent énormément.

 

Dalles VA : Lancées par Fujitsu, toujours proposées sous la désignation MVA par AU Optronics, Sharp et CMO, PVA chez Samsung, les écrans VA ont considérablement fait progresser les LCD dans le bon sens pour les couleurs. Les écrans de ce type étaient d´une lenteur telle qu'ils ne pouvaient être utilisés pour les joueurs dans les jeux d'action (la fameuse rémanence). Cependant depuis avril 2004, la dalle Premium MVA 8 ms de AU Optronics a considérablement amélioré ce point, ce qui a rendu cette dalle quasiment idéale pour le jeu.

 

 

4.2. L’éclairage

 

 

       Le mode d’éclairage de l’écran va permettre d’obtenir des fonctionnalités de réglages avancées. Nous aurons ainsi, un accès à des champs plus ou moins larges dans certains domaines de réglages. Il existe 3 grands modes de réglage qui se distingue :

 

Eclairage transmissif : l’écran fonctionne avec un rétro éclairage qui aujourd’hui est le système le plus classique. Ce mode permet de régler la luminosité, mais malheureusement la durée de vie du rétro éclairage est limitée, ainsi que la luminosité. De plus, il faut toujours ajuster la luminosité en fonction de l’éclairage de la pièce.

 

Eclairage réflectif : l’écran fonctionne avec la réflexion de la lumière extérieure. Ce système est souvent utilisé pour les montres, les PAD et les calculatrices. Ce principe permet de donner une lumière naturelle adaptée à l’éclairage de la pièce,  de ce fait, nous n’avons plus besoin de régler la luminosité. Il a tout de même c’est limites : tout simplement un manque d’éclairage dans la pièce.

 

Eclairage transflectif : C’est tout simplement la combinaison des deux systèmes vu précédemment. Cela fonctionne de la même façon que l’éclairage transmissif quand la lumière de la pièce est assez forte et utilise l’éclairage réflectif lorsque celle-ci est trop faible.

 

 

5. Les caractéristiques

 

 

L'angle de vue : il s'agit de l'angle de vision par rapport à l'axe de symétrie de l'écran. Il y a un angle de vue vertical et horizontal qui varie souvent entre 120 et 160°. Bien entendu plus cet angle est important, mieux c'est car l'écran pourra être utilisé sans que l'utilisateur soit parfaitement en face. Pour la plupart des utilisateurs qui utilisent seuls leur ordinateur, l'angle de vue n'est pas vraiment un problème car en général on se met face à l'écran... l'angle de vue pose plus de problèmes pour une télévision LCD dans un salon par exemple.

 
Le taux de contraste : il est exprimé de cette façon, par exemple : 600:1. Plus ce chiffre est important, plus les noirs apparaîtront comme "profonds", ce qui est important pour les amateurs de films et de jeux vidéo. Ses conséquences dépendent du type de dalle, la comparaison doit plutôt se faire pour un même type de dalle.

La luminosité : correspond à la luminosité de l'écran exprimée en cd/m². Plus le chiffre est grand, plus la luminosité sera importante, cette caractéristique n'est pas primordiale en général, les écrans étant souvent assez proches sur ce point.

Le temps de réponse : c'est un point très important notamment pour les amateurs de jeux vidéo et de films. Plus les dalles sont grandes en taille, plus le temps de réponse augmente en général. Ce temps de réponse a des conséquences dans les scènes (jeux et films) très rapides puisqu'il laisse une désagréable impression de "traces" lors des déplacements à l'écran : la rémanence. Au delà de 19 pouces tous les écrans ont un temps de réponse trop important et la rémanence se fait sentir si on se met dans les conditions (jeu d'action). Les écrans 17 pouces ne sont quasiment plus touchés par ce phénomène ainsi que les meilleurs écrans TFT 19 pouces. Bien entendu, plus le temps de réponse est bas, moins la rémanence est visible ; cependant les données constructeurs sont souvent assez éloignées de la réalité... on peut toutefois considérer qu'en dessous de 8 ms la sensibilité des écrans au phénomène est très faible. Il faut vraiment le vouloir (en bougeant le plus vite possible dans un jeu d'action) pour avoir la sensation de rémanence.

 

 

6. Les raisons d’acquérir un écran LCD plutôt qu’un CRT 

 

 

1. Le premier avantage « saute aux yeux » de suite, c’est tout simplement l’encombrement et un poids qui est complètement réduit que se soit pour l’utiliser en temps que TV ou écran de PC surtout si l’on commence à vouloir avoir une taille  supérieur à 20 pouces.

 

2. Il a aussi comme avantage d’avoir un design plus soigné et de pouvoir être fixé au mur.

 

3. Un confort visuel accru grâce à la luminosité supérieur, une absence totale de scintillement, exempté des défauts d’affichage puisque la dalle est plate, se qui entraine une répartition des pixels contrairement au CRT qui déforme les pixels dans les coins.

 

4. Un investissement très intéressant par rapport à un écran CRT puisque la durée de vie est multipliée par deux, la consommation électrique divisée par trois (c’est bien pour l’environnement !), un dégagement thermique minimal, et des faibles émissions électromagnétiques.

Malgré le prix plus élever, en faisant le point, nous aurons à gagner tout de même si l’on devait investir (remarque : le prix des écrans LCD ne cesse de baisser).

 

Il reste tout de même quelques petits bémols :

1. Une fragilité de l’écran qui résiste moins aux choques surtout dans les angles.

 

2. Un angle de vision limité même si aujourd’hui on arrive facilement à faire des écrans avec un angle de 170°.

 

3. Un rendu des couleurs et surtout du noir moins performant.

 

 

La différence d'emcombrement

 

 La différence des couleurs