Quelles technologies pour l'écran plat du futur ?

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Le 06 novembre 2008
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Alors que se tenait il y a quelques jours au Japon le Flat Panel Display International, le temps semble venu de faire un point sur les différentes technologies destinées à remplacer le LCD. Si les sigles OLED, FED ou la technologie Laser sont pour vous familiers, vous connaissez déjà le sujet de cet article. Pour les autres, c'est le moment de se projeter vers le futur et d'entrevoir les possibilités des écrans de demain.

Nous partirons donc des technologies actuelles, à savoir le plasma et le LCD (et les différentes technologies qui les accompagnent, comme l'affichage 200 Hz ou le rétro-éclairage LED) jusqu'au laser, en passant par le FED ou le fameux OLED. Si l'explication des différentes technologies employée constitue une bonne part de cet article, nous tenterons également de donner des informations les plus précises possible quant à l'avancée des différents projets pour finalement répondre à ces questions : le LCD est-il mort et quelle(s) technologies(s) pour le remplacer ?

Rappel technologique : plasma, LCD, LED, 200 Hz...


Avant de s'attaquer à ce qui sera peut être notre quotidien de demain, intéressons-nous aux dernières évolutions des technologies aujourd'hui accessibles, nous voulons bien sûr parler du LCD et du plasma.

Le plasma sur la pente descendante ?


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La technologie plasma a pour principal inconvénient de ne pouvoir proposer de pixel de taille réduite. Ce « défaut » l'a pourtant longtemps préservé de la concurrence avec les LCD, puisque cette technologie était cantonnée à de grandes diagonales, supérieures à 32 pouces, taille que les LCD ont mis longtemps à atteindre, pour des raisons de coûts et de maîtrise des procédés de fabrication des dalles. Toutefois, les efforts des constructeurs ayant porté ses fruits, les LCD sont maintenant produits dans des tailles à même de concurrencer les plasmas.

De plus, si la technologie plasma était réputée meilleure que le LCD pour la richesse de ses couleurs ou le contraste bien plus important, les progrès en la matière permettent au LCD d'accroître toujours plus son emprise sur le marché des écrans plats. Tout juste reste-t-il au plasma sa plus grande profondeur des noirs (un pixel éteint n'émet aucune lumière contrairement au LCD) et des angles de vision plus larges, mais cela ne saurait compenser des prix plus élevés, une durée de vie plus faible et surtout une consommation électrique bien plus importante.

Le LCD, la norme actuelle


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Il est partout. Posez votre regard quelques instants et essayez de vous souvenir du nombre d'écran LCD que vous avez vu aujourd'hui : sur votre baladeur, dans votre grande surface pour vous annoncer la météo ou la circulation, sur votre moniteur, sur votre montre ou sur votre calculatrice, les écrans à cristaux liquides (Liquid Crystal Display) sont omniprésents. En dehors même du monde de l'informatique et de la vidéo, cette technologie domine comme jamais. Les raisons de ce succès ? Un coût de fabrication contrôlé, des processus de production bien maîtrisés et des propriétés très intéressantes alliés à une étroite collaboration avec le domaine du traitement électronique qui lui a permis de dépasser les contraintes inhérentes à la physique qui la dirige, par exemple des noirs peu profonds.

Rappels théoriques sur les deux technologies


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La dalle d'un écran LCD est composée de plusieurs couches qui sont parcourues par une lumière de fond (crée par des néons). Les rayons lumineux vont être projetés sur un filtre polarisant et traverser une première épaisseur de verre, puis un filtre d'orientation. La lumière parvient alors à une dalle contenant des cristaux liquides, qui vont plus ou moins la diriger et la laisser passer en fonction d'un courant électrique. Un deuxième filtre d'orientation, à 90 degrés du premier, va ensuite laisser passer une partie des rayons ainsi filtrés. La lumière va finalement passer à travers un filtre de couleur, rouge, vert ou bleu, puis une deuxième couche de verre et un dernier filtre de polarisation. Le pixel est ainsi créé et il permettra de composer l'image de l'écran LCD.

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La dalle d'un écran plasma est composée de deux plaques de verre entre lesquelles se trouvent des centaines de milliers de capsules remplies d'un mélange gazeux (xénon) qui s'illuminent lorsqu'elles sont soumises à une impulsion électrique. Pour obtenir un pixel, il faut trois capsules de couleurs composantes (rouge, vert, bleu). Des électrodes vont soumettre une impulsion électrique plus ou moins intense, ce qui excitera le mélange gazeux et éclairera les phosphores contenus par ces capsules.

La différence fondamentale entre la technologie LCD et le fonctionnement des écrans plasma repose donc dans le fait que dans un écran LCD, il existe une base de lumière travaillée par les cristaux liquides. Mais ce travail n'est pas parfait, et lorsqu'il s'agit de reproduire un noir profond, le rôle des cristaux liquides (qui doivent alors retenir toute la lumière) est mis à mal. En revanche, dans la technologie plasma, les pixels n'émettent aucune lumière lorsqu'ils ne sont pas sollicités. Cette différence explique pourquoi les écrans LCD n'obtiennent pas des noirs aussi profonds que les écrans plasma, même si leur contraste tend à augmenter par le biais d'une correction électronique poussée et de l'utilisation d'une lampe puissante (qui favorise le rapport blanc/noir).

Les évolutions du LCD : rétro-éclairage LED et 200 Hz


Si des multiples successeurs potentiels frappent à la porte, la technologie LCD a encore de beaux mois devant elle. Preuve en sont les investissements réalisés par les différents constructeurs pour améliorer leurs produits. Plusieurs innovations ont ainsi vu le jour dernièrement, au rang desquelles l'affichage 200 Hz.

200 Hz, ça fait combien d'images par seconde ?

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Pour comprendre de quoi il retourne, retour sur le fameux nombre d'images par seconde. Chaque film ou chaque émission de télévision est le fruit d'une succession de 24, 25 ou 30 (selon les pays) images toutes les secondes. Si notre œil perçoit un véritable mouvement à une telle fréquence (en comblant les « noirs » par un effet du cerveau nommé effet phi), ce dernier n'est pas véritablement fluide (ce n'est le cas en réalité qu'au dessus de 40 images par seconde). Pour éviter les « papillotements » (et les maux de têtes qui en résultent), cette fréquence d'image a été artificiellement doublée (vers 50 ou 60 Hz, donc) par un écran noir chez certains constructeurs, ou par une image intermédiaire chez d'autres. Ces fréquences nous direz-vous doivent en principe assurer un mouvement fluide. En effet. Mais il y a mouvement fluide et mouvement fluide ET net. Et c'est sur cet argument que s'appuient les constructeurs, arguant que pour des retransmissions sportives notamment, là où le mouvement est rapide, l'apport de la technologie 100 Hz (et a fortiori) est indéniable et permet d'avoir, même dans le cas de mouvement rapide, une très bonne précision des images. On ne peut pas réellement réfuter cet argument, tant quelques démonstrations suffisent à convaincre. On peut toutefois opposer deux arguments à cette évolution :
  • si l'apport est réel pour des programmes contenant de nombreux mouvements (match de football et console de jeux, typiquement), la technologie 100 (et 200) Hz peut ne pas convenir aux cinéphiles, qui y voit un traitement dénaturant, qui rend l'image trop réaliste.
  • la course aux Hz peut rapidement devenir un argument marketing dont on ne connait pas encore les limites, preuve est en cet écran LG dont la fréquence d'affichage est de... 600 Hz !
Sony a présenté le premier téléviseur 200 Hz, le Z4500, à Berlin lors de l'IFA 2008. Samsung a rapidement emboîté le pas à Sony et d'autres constructeurs se lanceront probablement dans la bataille.

Le rétro-éclairage LED

Déjà vieille de 2 ans, cette technologie arrive aujourd'hui à maturité est constitue une bonne raison de croire que le LCD a encore de beaux jours devant lui. En effet, le rétro-éclairage LED compense l'un des défauts majeurs des écrans LCD, à savoir les noirs peu profonds dont sont capables ces dalles. Alors que la plupart des écrans LCD ont pour source lumineuse (la lumière de fond que nous évoquions plus haut) une lampe fluorescente, certains d'entre eux utilisent des diodes électro-luminescentes (LED en anglais) pour assurer cet éclairage de fond. Les gains sont sensibles au niveau :
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    de l'homogénéité de la luminosité ;
  • de la consommation d'énergie ;
  • de la place occupée, les matrices de diodes étant plus fines que les tubes fluorescents ;
  • de l'espace colorimétrique accessible.
Toutefois, ce procédé génère également un surplus de chaleur non négligeable. Samsung, avec son SyncMaster XL20, fut le premier à produire un écran LED « grand public », et on trouve désormais cette technologie sur des portables comme le dernier MacBook Pro, notamment.
Modifié le 01/06/2018 à 15h36
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