Les différentes technologies de moniteurs:



Dans ce chapitre, je vous propose une vue globale des différentes technologies qui sont présentement sur le marché en fait de téléviseurs. J’espère de cette façon vous aider dans votre choix lors de votre futur achat. Il s’agit d’une demande que j’ai reçue de plusieurs personnes qui se retrouvent souvent devant un vendeur qui utilise un vocabulaire intentionnellement compliqué, ou encore qui simplement raconte n’importe quoi pour faire une vente. Notez toutefois que ce ne sont pas tous les vendeurs qui racontent toutes sortes d’histoires (quelquefois assez rocambolesques) pour finaliser la vente. Si vous avez la chance de tomber sur un vendeur compétent il saura certainement vous guider adéquatement dans votre achat. Je souhaite donc que suite à la lecture de ceci, vous soyez à même non seulement d’éclairer votre choix de téléviseur, mais également de reconnaitre la compétence (ou l’incompétence) de la personne en face de vous dans la boutique de votre choix. Notez également que je ne tenterai pas de faire la différence entre les modèles et marques sur le marché consommateur. Je ne suis pas un expert dans les différences entre, par exemple, Sony et Samsung ou JVC, mais je peux au moins vous expliquer rapidement la différence entre les technologies sur le marché. En espérant que vous y trouverez l’aide dont vous avez besoin, bonne lecture.

Au cours des 75 dernières années, la vaste majorité des téléviseurs a été fabriquée en utilisant la technologie CRT (Cathode Ray Tube). Dans un téléviseur CRT, un canon lance un rayon d’électrons (particules chargées négativement) à l’intérieur d’un large tube de verre. Les électrons « excitent » les atomes de phosphore présents sur la partie large du tube (l’écran), causant leur illumination. L’image de télévision est produite en illuminant différentes parties de la couche de phosphore avec différentes couleurs à différentes intensités. Les tubes à rayons cathodiques produisent une image claire et éclatante, mais ont un sérieux inconvénient : ils sont gros. Pour grossir la largeur d’écran d’un téléviseur CRT, il faut impérativement augmenter la longueur du tube (pour donner au canon assez de portée pour frapper toutes les parties de l’écran). En conséquence, tout moniteur CRT de format géant (« big screen ») pèsera une tonne et prendra beaucoup d’espace dans la pièce. Ils sont et seront encore pour un bout de temps toujours présents sur le marché et de grande qualité dans la majorité des cas, mais le marché « consommateur » est de plus en plus inondé par trois nouvelles technologies dont je vais tenter de vous expliquer les différences, ainsi que les points forts et les moins attrayants.


1- La technologie Plasma:

Les écrans plasma ont commencé à apparaître sur le marché vers la fin de 1999, mais le concept existait déjà depuis juillet 1964, à l’Université de l’Illinois. Les premières présentations n’étaient rien de plus que des points de lumière créés en laboratoire. Vers la fin des années 1960, la technologie était devenue assez avancée pour permettre aux scientifiques la construction de formes géométriques.

De nos jours, la progression en fait de traitement numérique haute vitesse, en matériaux, ainsi que les technologies plus avancées en fait de fabrication permettent la présentation d’images plasma couleur de grande qualité.

La télévision numérique est maintenant une réalité de tous les jours, mais vous ne pourrez pas la regarder de la même manière qu’en utilisant les téléviseurs conventionnels. Nous sommes au beau milieu d’une révolution technologique en matière de vidéo, grâce aux HDTV, DTV, vidéo DVD, câble et satellite numérique, etc. La technologie plasma représente une des méthodes vous permettant d’en jouir pleinement.

L’idée de base derrière la présentation plasma est d’illuminer des minuscules globes fluorescents pour former une image. Chaque pixel est formé de trois globes fluorescents (Rouge, vert et bleu). Tout comme dans un téléviseur CRT, le moniteur plasma joue sur les variations d’intensité de chaque globe pour produire toute l’étendue des couleurs.

L’élément central de chaque globe est le plasma, un gaz composé d’ions libres (atomes chargés électriquement) et d’électrons (particules chargées négativement). Sous des conditions normales, un gaz est composé en grande partie de particules non électrisés (qui possèdent un nombre égal de protons et d’électrons). Les électrons électrisés négativement balancent les protons chargés positivement, donnant un atome électriquement neutre. Si vous introduisez des électrons libres à l’intérieur du gaz en y introduisant un voltage électrique, la situation change rapidement. Les électrons libres s’entrechoquent avec les atomes, libérant ainsi d’autres électrons. Avec un électron en moins, un atome perd son équilibre et se retrouve avec une charge positive, en faisant un ion.

Dans un plasma avec un courant électrique passant à l’intérieur, les particules chargées négativement sont attirées dans les parties chargées positivement du plasma, et les particules chargées positivement sont attirés par les parties chargées négativement du plasma.

Dans ce va-et-vient continuel, les particules entrent constamment en collision. Ces collisions excitent les atomes gazeux dans le plasma, avec pour effet de libérer des photons d’énergie.

Les atomes de Xénon et de Néon, utilisés dans les écrans plasma, libèrent les photons de lumière lorsqu’ils sont excités. En règle générale, ces atomes libèrent de la lumière ultraviolette, qui est invisible à l’œil humain. Mais les photons ultraviolets peuvent être utilisés pour exciter des photons de lumière visible.

Les gaz Xénon et Néon à l’intérieur d’un téléviseur plasma sont contenus dans des centaines de milliers de petits compartiments positionnés entre deux plaques de verre. De longues électrodes y sont également placées, des deux côtés des compartiments.

Les électrodes « address » sont situées derrière les compartiments, le long de la plaque de verre arrière. Les électrodes transparentes « display » (présentation) sont installées au-dessus des compartiments, le long de la plaque de verre frontale.

Les deux groupes d’électrodes sont présents sur toute la longueur de l’écran.

Pour ioniser le gaz dans un compartiment en particulier, l’ordinateur de présentation charge les électrodes qui sont à l’intersection de ce compartiment. Ceci est effectué des milliers de fois chaque seconde, chargeant tour à tour chaque compartiment.

Lorsque les électrodes à chaque intersection sont chargées (avec une différence de voltage entre elles), un courant électrique passe à travers le gaz du compartiment. Le courant stimule alors le mouvement des particules chargées, ce qui stimule la libération de photons ultraviolets.

Les photons ultraviolets ainsi libérés interagissent avec les matériaux phosphoriques présents dans la membrane du compartiment. Les phosphores sont des substances qui libèrent de la lumière lorsqu’exposés à d’autres lumières. Quand un photon ultraviolet frappe un atome de phosphore dans le compartiment, un des électrons du phosphore élève son niveau d’énergie et chauffe. Lorsqu’il retourne à son état normal, il libère de l’énergie sous forme de photon de lumière visible.

Les différents phosphores donnent une couleur différente lorsqu’ils sont excités. Chaque pixel est composé de trois compartiments de « subpixel » de couleurs différentes (rouge, bleu et vert), afin de créer les couleurs de présentation.


Principaux avantages:

- Une plus grande résolution que la plupart des téléviseurs conventionnels et ils sont capables de présenter un signal HDTV ou DTV, en plus des signaux XGA, SVGA et VGA d’un ordinateur.

- Pas de balayage de lignes, dû au fait que chaque compartiment possède son propre transistor. Ceci permet de présenter une image égale et sans à-coups sur la totalité de l’écran, contrairement aux moniteurs CRT. Plusieurs téléviseurs plasma incluent une fonction de doublage des lignes pour améliorer la résolution de l’image à partir de signaux à basse résolution.

- Exactitude exceptionnelle de la couleur. Les téléviseurs plasma de haute gamme sont capables de présenter 16.77 millions de couleurs, donnant ainsi un réalisme aux couleurs et une excellente et subtile gradation entre les couleurs. Il s’agit là probablement de la qualité la plus remarquable des téléviseurs plasma.

- Écran complètement plat, ce qui élimine la distorsion présente sur les bordures de certains moniteurs CRT et également aide à agrandir l’angle de vision.

- Un design extrêmement mince. La profondeur est habituellement d’environ 3.5 pouces, pour un moniteur de 42  pouces et de 4 pouces, pour un moniteur de 50 pouces.

- Ils ne sont absolument pas sensibles aux champs magnétiques.

Principaux inconvénients :

- Ils sont généralement assez coûteux.

- Ils ont tendance à « brûler », c'est-à-dire que si vous laissez une image fixe (telle qu’un logo de chaîne, ou une image gelée) durant un certain temps, elle restera incrustée dans votre téléviseur pour toujours. Par exemple; si vous regardez toujours la même chaîne, que vous laissez la télé allumée durant plusieurs jours et qu’un logo de chaîne est présent (souvent au bas de l’écran et semi transparent), il est probable que celui-ci reste brulé dans votre écran lorsque vous changerez de poste.

- La reproduction des noirs laisse un peu à désirer.

- Due à la dégradation somme toute assez rapide du plasma contenu à l’intérieur, la durée de vie de ces téléviseur est limitée par rapport à un téléviseur conventionnel, et même par rapport aux LCD et DLP.


2- Les écrans ACL (Affichage à Cristaux Liquides, ou LCD, Liquid Crystal Display, ou encore TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display):

Découverts par un botaniste autrichien du nom de Fredreich Rheinizer en 1888, les cristaux liquides ne sont ni liquides, ni solides (ex : de l’eau savonneuse). Au milieu des années 60, les scientifiques ont démontré que, lorsque stimulé par une charge électrique extérieure, un cristal liquide peut changer les propriétés de la lumière qui passe à travers.

L’affichage à cristaux liquides à commencé avec l’apparition des calculatrices, montres digitales et ordinateurs portatifs et, à mesure que la technologie avançait, a fait de plus en plus son apparition pour les écrans d’ordinateurs et les téléviseurs LCD. Comme leur nom l’indique, les moniteurs ACL sont remplis d’une mosaïque de cristaux qui s’illuminent lorsqu’un courant électrique passe à travers. Les premiers prototypes de moniteurs ACL étaient trop instables pour une production de masse, mais tout cela à changé lorsqu’un chercheur anglais proposa un cristal liquide assez stable (le Biphenyl). Les moniteurs ACL d’aujourd’hui sont fabriqués sur une structure en sandwich, avec des cristaux liquides enchâssés entre deux plaques de verre.

Le verre TFT possède autant de pellicules de transistor (TFT glass) que le nombre de pixels à représenter, alors que le verre de filtrage des couleurs (color filter glass) possède des filtres de couleur qui génèrent les couleurs. Les cristaux liquides bougent en fonction de la différence de voltage entre le verre de filtrage des couleurs et le verre TFT. L’intensité de lumière fournie par l’éclairage arrière (back light) est déterminée par le mouvement des cristaux liquides de manière à créer les couleurs.

Le substrat TFT (TFT-array substrate) contient le TFT, les condensateurs, les électrodes de pixels et le câblage de connexion. Le filtre des couleurs contient la matrice des noirs, ainsi qu’une pellicule de résine contenant des colorants ou pigments des trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu). Deux substrats de verre sont assemblés avec du scellant, l’espace entre les deux est maintenu par des bandes d’espacement et les cristaux liquides sont injectés entre les substrats. Deux feuilles de pellicule polarisante sont alors attachées à la surface extérieure du sandwich formé par les substrats de verre.

Chaque panneau ACL contient un nombre spécifique de « sous-pixels ». Chaque « sous-pixels » possède un TFT, une électrode de pixel (pixel electrode, ITO) et un condensateur (Cs). Par exemple, un moniteur SVGA couleur possède un total de 800X3X600, ou 1,400,000 unités pixels.

Parce que chaque pixels est connectée à travers la matrice, elles sont adressables individuellement à partir des languettes de connexions (Bonding pads) au bout des rangées et colonnes. Les performances des moniteurs ACL sont reliées aux paramètres du design de chaque unité de pixel, i.e., la largeur de canal (W) et la longueur de canal (L) du TFT, le chevauchement entre les électrodes TFT, la grosseur des condensateurs et des électrodes, ainsi que l’espace entre ces éléments.

Les couleurs sont générées par un filtre de couleurs, qui consiste en des trios couleurs primaires (rouge, vert et bleu) et qui sont incluent dans le substrat du filtre.

Les éléments de ce filtre de couleurs s’alignent les uns après les autres avec les pixels du substrat TFT. Chaque pixels d’un écran ACL couleur est divisé en trois sous-pixels (RGB) qui, ensemble, égalent un pixel. Parce que chaque sous-pixel est trop petit pour être discernable de manière indépendante, les éléments RGB apparaissent à l’œil humain comme un mélange des trois couleurs. N’importe quelle couleur peut donc être produite en mélangeant ces trois couleurs primaires.


Principaux avantages:

- Étant donné que la configuration des cristaux est fixe (et plate), les moniteurs ACL ne prennent que quelques centimètres de profondeur et son légers au point de pouvoir être accrochés au mur.

- L’image est dénuée de scintillement et un rétro-éclairage fluorescent permet d’afficher une image plus facile pour les yeux.

- Ils ne requièrent que très peu d’électricité et ne génèrent que très peu de chaleur.

- Excellente résolution d’image.

- Ne brûlent pas.

Principaux inconvénients:

- Coûtent un peu plus cher.

- Pauvre reproduction des noirs.

- Angle de vue et luminosité limitées.

- À cause de problèmes de fabrication, il y aura probablement ce que l’on appelle des « pixels mort » (qui ne fonctionnent pas) dans l’écran. Le nombre de ceux-ci est évidemment fonction des normes de qualité du fabriquant. Plus celui-ci aura de « rejets » (écrans rejetés à cause du nombre de pixels morts), plus le coût unitaire augmentera.


3- Les écrans DLP (Digital Light Projection):

La technologie DLP représente une solution d’affichage révolutionnaire pour les moniteurs vidéo à projection qui utilisent un semi-conducteur optique de façon à manipuler la lumière numériquement. DLP à été développé par Texas Instruments et est utilisé par plusieurs manufacturiers d’équipements électroniques à travers le monde.

La technologie DLP représente une des seules solutions vidéo qui permette aux projecteurs vidéo, télévisions, système de cinéma maison et aux projecteurs vidéo professionnels de créer une connexion entièrement numérique entre un graphique ou une source vidéo et l’écran qui est devant vous.

DLP est basé sur un ensemble de miroirs microscopiques, installés sur une matrice de pixels. Le nombre de miroirs variant selon la résolution désirée. On permet ainsi aux projecteurs d’être plus petits, moins chers et plus efficaces, comparés à leurs prédécesseurs.

Au centre de chaque projecteur DLP se trouve un semi-conducteur appelé « Digital Micromirror Device », ou chip DMD, qui fut inventé par le Dr. Larry Hornbeck de Texas Instruments en 1987.

Le chip DMD est probablement l’interrupteur de lumière le plus sophistiqué au monde. Il contient une matrice rectangulaire pouvant aller jusqu’à 1.3 millions de miroirs microscopiques montés sur charnières; chacune d’entre elles mesurant moins du cinquième de la largeur d’un cheveu humain.

Les micro-miroirs sont montés sur les charnières de façon à leur permettre de s’incliner soit vers la source de lumière du système DLP (On) ou en direction inverse de celle-ci (Off), créant ainsi des pixels clairs ou sombres sur la surface de projection.

Lorsqu’un DMD est installé en coordination avec un signal vidéo (ou graphique) numérique, une source de lumière et une lentille de projection, ses miroirs peuvent refléter une image complètement numérique sur un écran ou toute autre surface. Le DMD, ainsi que toutes les composantes électroniques sophistiquées qui l’entourent, composent ce que l’on appelle la technologie DLP (Digital Light Processing).

L’image codée en flux de bits qui entre par le semi-conducteur dirige chaque miroir en position “on” ou “off” plusieurs milliers de fois par secondes. Lorsqu’un miroir est plus souvent en position « on » que « off », il reflète un pixel gris clair. À l’inverse, lorsqu’il est plus souvent en position “off” que “on”, il reflète un pixel gris foncé. De cette manière, un miroir DLP peut refléter une échelle de gris allant jusqu’à 1024 éléments et permettant une conversion du signal vidéo des plus détaillée.

La lumière blanche générée par la lampe d’un système de projection DLP passe à travers une « roue de couleur » (Color Wheel) durant son voyage vers la surface du panneau DMD. La roue de couleur sépare la lumière en rouge, vert et bleu, à partir desquels un système à simple chip DLP peut créer au moins 16.7 millions de couleurs. Un système plus sophistiqué à 3 chips DLP, quand à lui, est capable de générer pas moins de 35 trillions de couleurs.

L’état de chaque miroir (“on” ou “off”) est coordonné avec ces trois couleurs de base. Par exemple, un miroir responsable de projeter un pixel de couleur pourpre ne reflètera que de la lumière rouge et bleu vers la surface de projection. C’est notre œil qui mélangera alors ces « éclairs » alternants de couleur en la couleur désirée dans l’image projetée.

Les téléviseurs, système de cinéma maison et projecteurs utilisés en entreprises qui utilisent la technologie DLP se fient sur une configuration à un seul chip DMD (simple chip DMD). Les projecteurs qui requièrent une image de plus haute qualité, ou les applications demandant une luminosité supérieure, telle que les cinémas ou les écrans ultra larges, utilisent une configuration à 3 chips DMD, qui permet de produire une image encore plus éblouissante.

Dans un système à 3 chips, la lumière blanche générée par la lampe passe à travers un prisme qui la sépare en rouge, vert et bleu. Chaque chip DMD est dédié à une de ces couleurs; la lumière couleur que les micro-miroirs reflètent est alors combinée et passe à travers la lentille de projection pour former l’image.


Principaux avantages:

- Luminosité exceptionnelle; Les projecteurs DLP sont parmi les plus brillants disponibles parce que la technologie permet de donner plus de lumière de la lampe vers l’écran, donnant ainsi une meilleure présentation, même dans un environnement où la lumière ambiante est difficile à contrôler.

- Netteté de l’image. La technologie permet une reproduction presque parfaite d’un signal numérique entrant, résultant en une projection parfaite à n’importe quelle résolution.

- Qualité de l’image toujours stable. Étant entièrement numérique, la technologie DLP peut recréer l’image avec toujours la même qualité à chaque fois. En plus, elle est virtuellement immunisée contre la chaleur, l’humidité, les vibrations et autres facteurs.

- Ne brûlent pas et ne se dégradent pas avec le temps.

Principaux inconvénients:

- La durée de vie de la lampe laisse un peu à désirer.

- On peut remarquer un certain effet arc-en-ciel sous certains angles.

- La version 3 chips DMD est assez dispendieuse.

- Reproduction des noirs pas aussi bonne que les moniteurs Plasma.



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