La visualisation est un point faible des machines actuelles. L’enjeu aujourd’hui est de produire des écrans plats et de plus grande taille, pour accroître la convivialité des ordinateurs et leur permettre d’intervenir dans tous les domaines de la vie courante.

La technologie couramment utilisée repose sur les tubes cathodiques comme pour les téléviseurs. Mais d’autres technologies émergent, comme nous allons le voir.

Le fonctionnement des écrans à tube cathodique repose sur la déviation d’un faisceau d’électrons émis par un dispositif appelé canon à électrons. Grâce à l’ajustement de la direction du faisceau, celui-ci vient heurter l’écran en un point précis, donnant la couleur à un point appelé « pixel ». La déviation du faisceau d’électrons peut être obtenue grâce à des plaques entre lesquelles règne un champ électrique (déviation électrostatique). Ce procédé nécessite deux paires de plaques : l’une horizontale et l’autre verticale pour pouvoir orienter le faisceau vers l’endroit souhaité.

En pratique, les constructeurs utilisent une autre technique pour dévier le faisceau d’électrons : la déviation magnétique. Le faisceau est dévié par le champ magnétique régnant entre deux bobines parcourues par un courant d’intensité variable, ce qui permet de dévier le faisceau.

La "résolution" d'un écran s'exprime en nombre de pixels affichés sur l'horizontale par ceux affichés sur la verticale. La résolution est en général de 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768 pour les petits écrans (14 à 17 pouces), et de 1280 x 1024, 1600 x 1200 pour les grands écrans. (17 à 21 pouces...).

Avantages-Inconvénients

Si les écrans à tube cathodique continuent à dominer le marché, c'est tout d'abord grâce à leur prix, qui est 3 fois inférieur à celui des écrans LCD, à taille égale. De plus, ils permettent d'atteindre des résolutions beaucoup plus élevées que les autres écrans. Enfin, comme le laisse présager leur forme, ils sont très robustes.

L'inconvénient majeur de ces écrans est leur taille. En effet, ceux-ci prennent énormément de place et consomment beaucoup d'énergie. La qualité est aussi très mauvaise sur les écrans bas de gamme qui sont livrés avec la plupart des ordinateurs. En effet, les constructeurs se soucient peu de la qualité de l'écran et préfèrent s'intéresser à la puissance de l'ordinateur.

Fonctionnement

Les cristaux liquides sont des matières organiques amorphes, qui ont la propriété de modifier la propagation de la lumière, plus exactement sa polarisation, si on leur applique un champ électrique. Leurs molécules, de forme allongée, s'ordonnent naturellement de manière parallèle les unes aux autres. Déposées sur une plaque gravée de sillons, les molécules vont s'aligner dans les sillons. Le principe de l'écran LCD (Liquid Crystal Display) consiste à placer des cristaux liquides en "sandwich" entre deux plaques gravées et orientées à 90°. Les molécules, au repos, vont passer progressivement d'une orientation à l'autre.

L'écran est rétro-éclairé avec une lumière polarisée parallèlement aux sillons de la première plaque, sa polarisation est guidée par les molécules et après une rotation de 90° elle passe par un deuxième filtre polarisant. Sous l'effet d'une tension de commande, les molécules vont progressivement s'orienter dans le sens du champ électrique et la lumière sera bloquée par le deuxième polariseur. Chaque pixel de l'image est constitué d'une cellule de ce type devant laquelle est placé un filtre rouge, vert, ou bleu.

Avantages-Inconvénients

Les avantages des LCD sont multiples. Ils permettent de créer des écrans moins encombrants ou miniaturisés, de disposer d'écrans à grande durée de vie. Le principal avantage est la faible consommation d'énergie (inférieure de 60% de celle des écrans à tubes cathodiques) ainsi que l'absence de dégagement de chaleur. De plus, cette absence de rayonnement entraîne une suppression des interférences avec des appareils émettant des rayonnements électromagnétiques, comme les téléphones portables.

Cependant, la technologie a ses limites. Au niveau des problèmes optiques, il faut regretter un manque de luminosité et d'uniformité, un contraste limité, des couleurs douteuses, un temps de réponse insuffisant et surtout un angle de vision trop faible. Au niveau de la fabrication, cette technologie est lourde a mettre en oeuvre ce qui cause un faible rendement de production. De plus, les poussières causent de nombreux défauts lors de l'assemblage des différents composants. Il faut donc disposer d'usines extrêmement propres. Enfin, l'écran ne peut pas avoir une taille trop grande : la taille actuelle semble être limitée à 21 pouces.

Fonctionnement

Le principe général consiste à amorcer et entretenir une décharge électrique dans une cellule contenant un gaz sous faible pression. Comme dans un tube fluorescent, la décharge émet un rayonnement ultraviolet qui sera transformé en lumière visible rouge, verte ou bleue par des luminophores. Cette cellule élémentaire représente un pixel, et sera dupliquée autant de fois que la taille et la résolution de l'écran l'exige. La structure de l'écran consiste en deux plaques de verre, sur l'une desquelles on grave les cellules. Les électrodes sont déposées par sérigraphie.

Deux variantes utilisent ce principe : la technologie DC à courant continu et la technologie AC à courant alternatif. Les différences principales entre ces deux techniques concernent le mode d'entretien de la décharge dans les capsules de gaz. Ce point est très important, car il influe sur les performances des écrans, notamment la luminosité, la longévité et la consommation électrique. Dans l'état actuel des travaux, aucune des deux solutions n'est satisfaisante sur tous les points.

Les électrodes créent une décharge de rayonnement ultra-violet dans le gaz. Ce rayonnement est reçu par des luminophores, comme le phosphore, qui transforme cette lumière UV en rayonnement visible.

Avantages-Inconvénients

Les avantages des écrans plasma sont la possibilité de faire des écrans de grande taille, plats, donc avec un faible encombrement et lumineux. Ceux-ci vont commencer a avoir un vértiable intérêt commercial, avec une plus grande concurrence, ce qui va amorcer la chute des prix qui sont pour le moment exorbitants. Mais l’écran plasma n’a pas encore prouvé sa fiabilité. Pour le moment, ils ont une durée de vie assez limitée et consomment beaucoup d’énergie. Ces arguments économiques ont de quoi ralentir sa propagation.

Dans cette étude on peut voire que les écrans à tube cathodique ont encore un bel avenir devant eux. En effet, les constructeurs font sans cesse évoluer la qualité d'affichage : de nouveaux tubes cathodiques apparaissent tels que le Cromaclear, le Diamondtron ou le Trinitron pour les jeux, les images et les videos qui améliorent la luminosité et le rendu des couleurs et le Shadow mask ou l'Invar pour la burautique qui permet un affichage très précis (notamment des contours de lettres très fins).

Ces technologies apportent donc un nouveau souffle aux écrans à tube cathodique qui restent les moins onéreux, suivis de très près par les écrans LCD qui présentent aussi de grands avantages.
L'écran plasma quant à lui offre une qualité d'affichage hors norme, mais l'image parfaite a un prix...

Quels sont les 3 grandes familles d'écrans ?

Quel est le type d'écran le moins cher ?

Quel est le type d'écran le plus cher ?

Quels sont les principaux avantages de l'écran LCD ?

Au final, quel type d'écran est le plus adapté à l'affichage des images numériques ?