Structure

          Désormais, les écrans occupent une très grande place dans notre vie. Dans chaque foyer, il y a entre un à cinq écrans. Du téléphone portable à la télévision en passant par l'ordinateur et la tablette, ces nouvelles technologies ont envahi notre quotidien. En nous intéressant aux écrans les plus utilisés, ceux des ordinateurs, nous verrons leur fonctionnement et ce qui les caractérise.

 

         Deux grands types d'écrans existent : les écrans CRT et les écrans LCD.

 

1. Ecrans CRT

 

         Il s'agit des écrans cathodiques : Cathodic Ray Tube ou Tube à rayonnement cathodique.

 

• Principe de fonctionnement :

 

         Un canon à électrons, placé dans un tube en verre sous vide, émet un flux d'électrons en direction d'un écran couvert de luminophores. Ceux-ci émettent de la lumière lorsque les électrons les frappent. Chacun d'eux représente ainsi un point lumineux ou pixel. C'est le plus petit point pouvant être affiché sur un écran.

         Le canon à électrons est constitué d'une électrode chargée négativement appelée la cathode et d'une ou plusieurs électrodes chargées positivement appelées anodes. Les électrons émis par la cathode sont attirés par les anodes, ils sont déviés à l'aide d'un champ magnétique pour recouvrir l'ensemble de l'écran. Ce mécanisme de balayage est connu sous le nom de rafraîchissement. Sa fréquence se mesure en hertz (Hz).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma du fonctionnement d'un écran CRT

 

 

   2. Ecrans LCD

 

         Qualifiés d'écrans plats, ils sont appelés TFT pour Thin-Film Transistor ou encore LCD pour Liquid Cristal Dispaly qui se traduit en français par écran à cristaux liquides.

 

• Principe de fonctionnement :

 

         L'écran est composé de deux plaques transparentes entre lesquelles est placée une couche de liquide séparée en cellules. Le liquide contient des molécules dont la propriété est de s'orienter lorsqu'elles sont soumises à un courant électrique, permettant le passage d'une couleur. Un néon est placé le plus à l'opposé de l'écran de sortie et sert de source lumineuse. En fonction de la puissance du courant électrique, le cristal change de teinte. Il passe du clair au foncé. L'élément qui contrôle les intensités et l'orientation des cellules est le transistor. Il est commandé par la carte mère au dos de l'écran.

Si les cristaux sont à la verticale, la lumière du néon est bloquée, ce qui donne un point noir.

S'ils sont orientés à l'horizontale, la lumière peut passer, le point peut être blanc.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma de fonctionnement d'un écran LCD

 

         Ce genre d'écran est omniprésent dans le commerce en raison de son poids et de la place qu'il prend, nettement inférieurs aux autres. Sa première application a été destinée aux ordinateurs portables.

 

         Pour la suite de nos travaux, l'écran LCD servira de référence en raison de leur généralisation et de la disparition des écrans CRT.

 

    3. Caractéristiques

 

        Les écrans sont classés selon différentes caractéristiques techniques :

• La définition : nombre de pixels qu'un écran peut afficher, elle est au minimum de 640 points de longueur et 480 points de largeur.

• La taille : mesure de la diagonale de l'écran, elle est exprimée en pouces (1 pouce ≈ 2,54 cm).

• Le pas de masque : longueur qui sépare deux luminophores. Plus elle est proche de 0, plus l'image est nette.

• La fréquence de rafraîchissement : nombre d'images affichées en une seconde. Les LCD en sont dépourvus puisqu'ils n'utilisent pas la technique de balayage.

• Le temps de réponse : temps que met un pixel noir pour passer au blanc.

• La luminosité d'un écran : capacité à donner plus ou moins de lumière. Elle se mesure en candelas par mètre carré (cd/m2).

• Le contraste : caractéristique associée à la précédente. C'est le rapport entre le pixel le plus sombre et le pixel le plus clair de l'écran. C'est aussi la capacité de l'écran à afficher pour une même image des pixels de luminosités très différentes. Il est exprimé selon un rapport comme 50 000: 1. Un tel écran peut, en théorie, afficher un pixel 50 000 fois plus lumineux qu'un autre. En réalité, le contraste se situe généralement autour de 850: 1 ce qui revient à dire que la différence possible de luminosité entre deux pixels côte à côte est de 850.

 

 

    4.  Les pixels

 

         Chaque pixel est composé de trois cellules voisines, ayant chacune un filtre soit rouge, soit bleu, soit vert. Ainsi, chaque cellule émet une lumière bleue, rouge ou verte. L’œil humain assemble ces couleurs et ne voit qu'un point blanc si toutes les lumières ont la même intensité.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma d'un pixel

 

         C'est une application pratique de la synthèse additive.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schéma de la synthèse additive.

 

         Avec des intensités différentes, toutes les couleurs imaginables peuvent être créées.

Si les transistors commandent 256 pixels c'est à dire 256 cellules rouges, 256 cellules bleues et 256 cellules vertes, alors le nombre de couleurs disponibles sera  de 256 x 256 x 256 = 16,7 millions de couleurs.

 

          Les écrans utilisés aujourd'hui sont principalement des écrans à cristaux liquides qui fonctionnent selon des principes faciles à mettre en œuvre. Ils possèdent de nombreuses caractéristiques techniques permettant de les différencier. La luminosité et le contraste sont celles qui nous intéressent particulièrement.