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 (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 à matrice passive utilisent généralement
la technologie TN (Twisted Nematics). Les écrans à matrice passive souffrent habituellement d'un manque de
contraste et de luminosité.
- Les écrans dits à « matrice active »,
dont chaque pixel est contrôlé individuellement.
La technologie la plus utilisée pour ce type d'affichage est
la technologie
TFT (Thin Film Transistor, en français «transistors en couche mince»),
permettant de contrôler chaque pixel à l'aide de trois transistors (correspondant aux 3 couleurs RVB).
Ainsi, le transistor couplé à chaque pixel permet de mémoriser son état et,
le cas échéant, de le maintenir allumé entre deux balayages successifs.
Les écrans à matrice active bénéficient ainsi d'une meilleure luminosité
et d'un affichage plus fin.
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).
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'œil 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 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/m2,
elle permet de définir la « luminosité » de l'écran.
L'ordre de grandeur de la luminance est d'environ 250 cd/m2.
- 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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