LCD, OLED, TFT - Écrans - Informations, connaissances et détails

LCD est l'abréviation de Liquid Crystal Display. Un écran LCD se compose en principe de deux plaques de verre et d'un liquide spécial entre les deux. La particularité de ce liquide est qu'il fait tourner le plan de polarisation de la lumière. Cet effet est influencé par l'application d'un champ électrique. Ainsi, les deux plaques de verre sont recouvertes d'une couche métallique très fine (ITO). Pour obtenir une lumière polarisée, on colle un film polarisant, le polariseur, sur la plaque de verre supérieure. Sur la plaque de verre inférieure, il faut à nouveau placer une telle feuille, mais avec un plan de polarisation tourné de 90°. C'est ce qu'on appelle l'analyseur.

Au repos, le liquide fait tourner le plan de polarisation de la lumière incidente de 90°, de sorte que celle-ci peut traverser l'analyseur sans obstacle. L'écran LCD est donc transparent.

Si l'on applique une certaine tension à la couche métallique évaporée, les cristaux tournent dans le liquide. L'analyseur bloque alors le passage de la lumière et l'écran LCD est devenu opaque (noir).

Pour finir, la question "Qu'est-ce qui est mieux, LCD, OLED ou TFT ?" ou "Quelles sont les différences et quels sont les avantages de chacun ?

En raison des différences physiques, il n'est pas possible de répondre de manière générale. Il existe des avantages et des inconvénients pour chaque technologie en fonction des applications. En plus des différences mentionnées ci-dessus, il y a encore beaucoup d'autres détails dans l'exécution et la structure qui doivent être mis en lumière individuellement pour chaque appareil.

Conclusion : il n'y a pas de "meilleure" technologie, les 3 technologies ont leurs avantages et leurs inconvénients et ont donc leur raison d'être sur le marché.

Envoyez-nous un e-mail ou appelez-nous : nous avons des spécialistes qui ont parfois 20 ou 30 ans d'expérience. Nous nous ferons un plaisir de comparer avec vous différents écrans.

On appelle TN les liquides qui font pivoter le plan de polarisation de la lumière de 90°. Les STN (Super-Twisted-Nematic) font pivoter le plan de polarisation de la lumière d'au moins 180°. On obtient ainsi un meilleur contraste de l'affichage.

Cette technique permet toutefois d'obtenir une certaine coloration de l'écran. Les colorations les plus courantes sont appelées yellow-green et blue mode. Dans la pratique, un mode dit "gris" apparaît également plus bleu que gris.

Pour compenser l'effet de couleur indésirable, la technique FSTN utilise un autre film sur la face extérieure. Les pertes de lumière qui en résultent rendent toutefois cette technique utile uniquement pour les écrans éclairés.

Les différentes couleurs n'apparaissent toutefois que sur les écrans non éclairés ou équipés d'un éclairage blanc. Dès que l'éclairage présente une coloration (p. ex. éclairage LED jaune-vert), la couleur d'affichage correspondante passe à l'arrière-plan. Un LCD en mode bleu avec un éclairage LED jaune-vert aura toujours un aspect jaune-vert.

Les petits écrans avec un faible volume d'affichage sont pilotés lorsque, généralement de manière statique. Les écrans statiques offrent le meilleur contraste et le plus grand angle de vision possible. La technologie TN remplit ici pleinement son rôle (affichage noir et blanc, prix avantageux). Toutefois, si les écrans deviennent plus grands, il faudrait de plus en plus de lignes en mode statique (p. ex. graphique 128x64= 8192 segments = 8192 lignes). Comme il n'y aurait pas de place pour autant de lignes sur l'écran ou sur un PC de commande, on a recours au multiplexage. L'écran est donc divisé en lignes et en colonnes et un segment se trouve à chaque intersection (128+64= 192 lignes).

Ici, le balayage se fait ligne par ligne (64x, soit un taux de multiplexage de 1:64). Comme une seule ligne est active à la fois, le contraste et l'angle de vue diminuent avec l'augmentation du taux de multiplexage. Cela nécessite absolument l'utilisation de STN.

Chaque écran LCD possède une direction de vision préférentielle. Vu de cette direction, l'écran présente un contraste optimal. La plupart des écrans sont fabriqués pour un angle de vision de 6°, également appelé bottom view (BV). Cet angle de vue correspond à celui d'une calculatrice posée à plat sur une table. Les écrans à 12° (top view, TV) s'intègrent de préférence à l'avant d'un appareil de table. Tous les écrans peuvent être lus verticalement de face.

Les écrans réfléchissants (non éclairés) possèdent un réflecteur à 100% sur leur face arrière. Un éclairage par l'arrière n'est pas possible. Les écrans transflectifs ont un réflecteur partiellement transparent au dos. Ils peuvent être lus avec ou sans éclairage. Ils sont donc non éclairés mais un peu plus ternes qu'une version réfléchissante. Néanmoins, c'est probablement le meilleur compromis pour les écrans LCD éclairés. Les écrans transmissifs n'ont pas de réflecteur du tout. Ils ne sont lisibles qu'avec un éclairage, mais ils sont très lumineux.

LCD réflectif	LCD transflectif	LCD transmissif

La plupart des écrans sont produits en mode positif. On les reconnaît aux caractères noirs sur fond clair. Ils sont disponibles avec ou sans éclairage. Les affichages en mode négatif ont un fond sombre et des caractères lumineux. Ils ne sont utiles qu'avec un éclairage. Sans éclairage, ils ne sont pas lisibles.

Mode positif		Mode négatif
	Représentation normale		Représentation normale
	inversé par logiciel		inversé par logiciel

De nos jours, il est difficile d'imaginer des écrans LCD sans éclairage. Mais comme il existe quatre techniques d'éclairage fondamentalement différentes, le choix dépend fortement du domaine d'utilisation. Voici donc un petit aperçu :

*) extrêmement dépendant du courant de fonctionnement et de la température ambiante

Mais l'éclairage détermine aussi l'impression visuelle de l'écran - en partie sans influence du mode d'affichage blue ou yellow-green. À titre d'exemple, nous montrons l'écran EA W162-N3LED avec différents éclairages :

Éclairage
	LED gb/gn	EL bleu	EL/LED blanc
STN bleu
STN jaune/vert

Les écrans LCD standard ont une plage de température de 0..+50°C. Les écrans haute température sont conçus pour fonctionner entre -20..+70°C. Dans ce cas, une tension d'alimentation supplémentaire est toutefois généralement nécessaire. Comme le réglage du contraste de chaque affichage à cristaux liquides dépend de la température, un circuit spécial de compensation de la température est nécessaire pour utiliser la plage de température complète, notamment pour les affichages dits "haute température" (-20..+70°C). Un réajustement manuel est également possible, mais plutôt peu pratique pour l'utilisateur.

En aucun cas, cependant, la température de stockage d'un écran ne doit être dépassée. Une température trop élevée peut très rapidement détruire l'écran. Une exposition directe au soleil peut par exemple être fatale à un écran LCD : En effet, plus la température de l'écran est élevée, plus il s'assombrit (mode positif). Or, un écran sombre absorbe davantage de lumière et la transforme en chaleur. Ainsi, le display devient encore plus chaud et plus sombre. Dans cet effet de couplage, des températures de plus de 100°C peuvent rapidement être atteintes !

Les premiers écrans LCD, que l'on trouve encore aujourd'hui dans les simples calculatrices de poche et les montres, étaient des écrans à 7 segments. Avec sept segments, il est possible d'afficher tous les chiffres de 0 à 9.

Les affichages de texte nécessitent ce que l'on appelle une matrice de points, une surface de 5x7=35 points, pour afficher toutes les lettres de A à Z et divers caractères spéciaux.

Les affichages graphiques sont conçus de la même manière que les affichages de texte. Toutefois, l'espace entre les différentes lignes et les différents caractères est ici supprimé.

L'industrie des semi-conducteurs propose désormais une très large gamme de pilotes LCD. En principe, on distingue les pilotes d'affichage purs sans intelligence propre, les contrôleurs avec mémoire d'affichage et éventuellement jeu de caractères, et les microcontrôleurs avec pilotes LC intégrés.

Les pilotes d'affichage purs fonctionnent comme un registre à décalage. Leur entrée est généralement sérielle. Ils ont besoin d'une horloge externe et, en multiplexage à haute fréquence, de nouvelles données d'affichage en permanence pour atteindre une fréquence de rafraîchissement aussi élevée que possible (MSM5219, UPD7225, HD44100, LC7942, etc.). Les véritables contrôleurs sont par exemple le HD44780 pour les écrans à matrice de points : une fois le code ASCII transmis, le contrôleur gère entièrement lui-même son jeu de caractères, sa mémoire et le multiplexage. Pour les écrans graphiques, les contrôleurs suivants sont très répandus : HD61202/3, HD61830, SED1520, SED1330, T6963. Vous trouverez les fiches techniques des différents contrôleurs sur notre page "Fiches techniques".

Tous les fabricants de LC renommés proposent désormais une, voire plusieurs versions avec des pilotes d'affichage intégrés. Ils possèdent leur propre mémoire d'affichage, qui peut être atteinte par commande.

Pour les écrans TFT, la technologie IPS offre un angle de vision nettement plus large que la technologie TN largement répandue.

La nouvelle technologie AACS (pour All-Angle-Color-Stability) fait encore mieux : ces écrans améliorent simultanément la stabilité des couleurs pour les angles de vue les plus divers. La couleur reste inchangée, que l'écran soit vu verticalement d'en haut (90°) ou d'en bas ou d'en haut (20° ou 160°). Les couleurs restent stables et il n'y a plus d'effet de basculement/d'inversion.

De plus, ces écrans restent lumineux et parfaitement lisibles, même sous des angles de vue extrêmes - aucune comparaison avec les écrans TFT standard à cellule TN.

Même en plein soleil, les écrans AACS offrent des couleurs claires et brillantes.

Une courte vidéo avec trois écrans différents montre clairement la différence :

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Ralph Tischer, ingénieur diplômé - 05.2019