Principe de fonctionnement de l'affichage à cristaux liquides. Moniteurs LCD. Moniteur à cristaux liquides, moniteur LCD LCD, dispositif et fonction des moniteurs

Les cristaux liquides ont été découverts en 1888 par le scientifique autrichien Friedrich Reinitzer, et en 1927 le physicien russe Vsevolod Fredericks a découvert la transition qui porte son nom et qui est désormais largement utilisée dans les écrans LCD. L'écran LCD monochrome a été introduit pour la première fois par RCA dans les années 1970. Les écrans à cristaux liquides ont commencé à être utilisés dans les montres électroniques, les calculatrices et les instruments de mesure. Puis des écrans matriciels ont commencé à apparaître, reproduisant des images en noir et blanc. En 1987, Sharp a développé le premier écran couleur à cristaux liquides de 3 pouces. Comment fonctionne un écran LCD - plus d'informations à ce sujet dans l'épisode d'aujourd'hui !

L'affichage LCD ou à cristaux liquides est basé sur la polarisation du flux lumineux. Les cristaux liquides « tamisent » la lumière, ne transmettant que certaines ondes du faisceau lumineux avec l'axe de polarisation correspondant, et restant opaques à toutes les autres ondes. Le vecteur de polarisation change par les cristaux liquides en fonction du champ électrique qui leur est appliqué. En d’autres termes, en utilisant l’électricité, vous pouvez modifier l’orientation des molécules cristallines et ainsi créer une image.


Presque tous les écrans LCD possèdent une matrice active de transistors qui forment une image, une couche de cristaux liquides avec des filtres qui transmettent sélectivement la lumière et un système de rétroéclairage (généralement des LED). Ce dernier est nécessaire pour afficher des images en couleur. L'écran LCD comporte plusieurs couches, dont la principale est constituée de deux panneaux de verre contenant une fine couche de cristaux liquides entre eux. Les panneaux comportent des rainures qui guident les cristaux et leur donnent une orientation. Les rainures sont parallèles sur chaque panneau mais perpendiculaires entre les deux panneaux. Au contact des sillons, les molécules des cristaux liquides sont orientées de la même manière dans toutes les cellules.


L’écran LCD lui-même est un ensemble de petits segments – les pixels. Pour chaque pixel, il y a trois transistors, chacun responsable de l'une des trois couleurs, et un condensateur qui maintient la tension requise. En combinant les trois couleurs primaires pour chaque pixel de l'écran, vous pouvez créer n'importe quelle couleur.

Les plus courants actuellement sont les écrans TFT à cristaux liquides, dont la matrice active utilise des transistors transparents en couches minces. Le nombre de transistors dans de tels écrans peut atteindre plusieurs centaines de milliers.


Les avantages des écrans LCD incluent un coût relativement faible, une excellente mise au point, une clarté et une luminosité d'image très élevées. Il n’y a pas non plus d’erreurs d’enregistrement des couleurs ni de scintillement de l’écran. Le fait est que de tels écrans n’utilisent pas de faisceau d’électrons pour tracer chaque ligne sur l’écran. Les inconvénients de l'écran LCD sont l'apparition de pixels morts dus à la combustion des transistors, un petit nombre de nuances de couleurs, une luminosité inégale de l'image (souvent l'éclairage au bord de l'écran est plus fort) et un angle de vision relativement petit.

De nos jours, la technologie ne s'arrête pas, elle se développe rapidement, grâce à laquelle de plus en plus d'appareils nouveaux, étonnants et de haute technologie apparaissent dans le monde. Cela s'applique également aux technologies de fabrication de moniteurs LCD, qui sont aujourd'hui les plus répandues et les plus prometteuses. Mais quelle est la conception d’un moniteur LCD et quels sont ses avantages ? C’est exactement ce qui sera discuté dans cette publication.

1. Qu'est-ce qu'un moniteur LCD

Tout d’abord, il convient de comprendre ce qu’est un moniteur LCD. Pour ce faire, vous devez comprendre ce qu'est un écran LCD. Comme vous l'avez probablement déjà deviné, LCD est une sorte d'abréviation, le nom complet est le suivant - Liquid Crystal Display. Traduit en russe, cela signifie affichage à cristaux liquides. Ainsi, il devient clair que LCD et LCD sont la même chose.

Cette technologie est basée sur l’utilisation de molécules de cristaux liquides spéciales possédant des propriétés uniques. De tels moniteurs présentent un certain nombre d'avantages indéniables. Afin de les comprendre, il convient d'examiner plus en détail le principe de fonctionnement des moniteurs LCD.

2. La conception d'un moniteur LCD et le principe de son fonctionnement

Comme mentionné ci-dessus, des substances spéciales appelées cyanophényles sont utilisées pour fabriquer l'écran LCD. Ils sont à l'état liquide, mais ils possèdent en même temps des propriétés uniques inhérentes aux corps cristallins. Il s’agit essentiellement d’un liquide qui présente une anisotropie de propriétés, notamment optiques. Ces propriétés sont associées à l'ordre dans l'orientation des molécules.

Le principe de fonctionnement des moniteurs à cristaux liquides repose sur les propriétés de polarisation des molécules cristallines. Ces molécules sont capables de transmettre exclusivement la composante de la lumière dont le vecteur d'induction électromagnétique est situé dans un plan optique parallèle du polaroïd (molécule cristalline). Les cristaux ne transmettent pas d'autres spectres lumineux. En d’autres termes, les cyanophényles sont des filtres de lumière qui ne transmettent qu’un certain spectre lumineux – l’une des couleurs primaires. Cet effet est appelé polarisation de la lumière.

Du fait que les longues molécules de cristaux liquides changent d'emplacement en fonction du champ électromagnétique, il est devenu possible de contrôler la polarisation. Autrement dit, en fonction de la force du champ électromagnétique agissant sur les cyénophényles, ils changent d'emplacement et de forme, modifiant ainsi les angles de réfraction de la lumière et leur polarisation. C'est grâce à la combinaison des propriétés électro-optiques des cristaux et de leur capacité à prendre la forme d'un récipient que de telles molécules sont appelées cristaux liquides.

C’est sur ces propriétés que repose le principe de fonctionnement d’un moniteur LCD. En raison des changements dans l’intensité du champ électromagnétique, les molécules de cristaux liquides changent de position. Ainsi, une image se forme.

2.1. Matrice LCD

La matrice des moniteurs LCD est un réseau composé de nombreux petits segments appelés pixels. Chacun de ces pixels peut être contrôlé individuellement, ce qui donne une image spécifique. La matrice du moniteur LCD se compose de plusieurs couches. Le rôle clé est joué par deux panneaux fabriqués en verre sans sodium et absolument pur. Ce matériau est appelé substrat (ou communément – ​​substrat). C’est entre ces deux couches que se situe la couche la plus fine de cristaux liquides.

De plus, les panneaux comportent des rainures spéciales qui contrôlent les cristaux, leur donnant l'orientation (position) souhaitée. Ces rainures sont situées parallèlement entre elles sur le panneau et perpendiculairement à l'emplacement des rainures sur l'autre panneau. Autrement dit, sur un panneau, ils sont horizontaux et sur l'autre, verticaux. Si vous regardez l'écran à la loupe, vous pourrez voir les rayures les plus fines (verticalement et horizontalement). Ils forment de petits carrés – ce sont des pixels. Ils se présentent sous des formes rondes, mais la grande majorité sont carrées.

L'éclairage des panneaux à cristaux liquides peut être mis en œuvre de deux manières :

• Réflexion de la lumière ;
• Passage de la lumière.

Dans ce cas, le plan de polarisation des flux lumineux peut pivoter de 90˚ au moment du passage à travers un panneau.

En cas de champ électrique, les molécules cristallines sont partiellement alignées verticalement le long de ce champ. Dans ce cas, l'angle de rotation du plan de polarisation des flux lumineux change et devient différent de 90˚. Grâce à cela, la lumière traverse les molécules sans entrave.

Une telle rotation de l'avion est absolument impossible à remarquer à l'œil nu. Pour cette raison, il était nécessaire d’ajouter deux autres couches aux panneaux de verre, qui agissent comme des filtres polarisants. Ils transmettent exclusivement les spectres de rayons lumineux dont l'axe de polarisation correspond à la valeur définie. Autrement dit, grâce aux panneaux supplémentaires, dès que la lumière traverse le polariseur, elle sera affaiblie. L'intensité lumineuse dépend de l'angle entre le plan de polarisation (panneaux supplémentaires) et l'axe du polariseur (panneaux de verre principaux).

S'il n'y a pas de tension, alors la cellule sera complètement transparente, puisque le premier polariseur est exclusivement de la lumière ayant la direction de polarisation correspondante. La direction de polarisation est définie par les molécules de cristaux liquides et, au moment où la lumière atteint le deuxième polariseur, elle sera déjà tournée pour le traverser sans difficulté.

Dans le cas d'une exposition à un champ électrique, le vecteur de polarisation tourne selon un angle plus petit. Cela rend le deuxième polariseur partiellement transparent aux flux lumineux. Si nous faisons en sorte qu'il n'y ait pas de rotation du plan de polarisation dans les molécules de cristaux liquides, alors la lumière sera complètement absorbée par le deuxième polariseur. En d’autres termes, lorsque l’arrière de l’écran est éclairé, l’avant devient complètement noir.

2.2. Contrôle de polarisation dans les moniteurs LCD à l'aide d'électrodes

Compte tenu de cela, les développeurs ont équipé les écrans d'un nombre suffisant d'électrodes qui créent différents champs électromagnétiques dans certaines parties de l'écran (dans chaque pixel). Grâce à cette solution, ils ont réussi, dans des conditions de bon contrôle des potentiels de ces électrodes, à reproduire des lettres et même des images multicolores complexes sur l'écran d'affichage. Ces électrodes peuvent avoir n'importe quelle forme et sont situées dans du plastique transparent.

Grâce aux innovations technologiques modernes, les électrodes sont de très petite taille - elles sont pratiquement invisibles à l'œil nu. Grâce à cela, un assez grand nombre d'électrodes peuvent être placées sur une zone d'affichage relativement petite, ce qui permet d'augmenter la résolution de l'écran LCD. Cela vous permet à son tour d'améliorer la qualité de l'image affichée et de reproduire même les images les plus complexes.

2.3. Obtention d'une image couleur

Le principe de fonctionnement des moniteurs à cristaux liquides implique des processus assez complexes. Cependant, grâce à cela, l'utilisateur reçoit des images de haute qualité sur son moniteur. Afin d'afficher des images en couleur, un écran LCD nécessite un rétroéclairage, qui permet à la lumière de provenir de l'arrière de l'écran. Cela permet aux utilisateurs de bénéficier de la meilleure qualité d’image possible, même dans des environnements sombres.

Le principe de fonctionnement des moniteurs LCD pour l'affichage d'images couleur repose sur l'utilisation des trois mêmes couleurs primaires :

• Bleu;
• Vert;
• Rouge.

Pour obtenir ces spectres, trois filtres sont utilisés pour filtrer les spectres restants du rayonnement visible. En combinant ces couleurs pour chaque pixel (cellule), il est possible d'afficher une image en couleur.

Il existe aujourd'hui deux manières d'obtenir une image en couleur :

• Utilisation de plusieurs filtres situés les uns après les autres. Il en résulte une petite fraction de lumière transmise.
• Utiliser les propriétés des molécules de cristaux liquides. Pour réfléchir (ou absorber) un rayonnement de la longueur requise, vous pouvez modifier l'intensité de la tension du champ électromagnétique, qui affecte la disposition des molécules de cristaux liquides, filtrant ainsi le rayonnement.

Chaque fabricant choisit sa propre option pour obtenir une image couleur. Il convient de noter que la première méthode est plus simple, mais la seconde est plus efficace. Il convient également de noter que pour améliorer la qualité de l'image sur les écrans LCD modernes dotés d'une résolution d'écran élevée, la technologie STN est utilisée, qui vous permet de faire pivoter les plans de polarisation de la lumière dans les cristaux de 270˚. Des types de matrices tels que TFT et IPS ont également été développés.

Ce sont les matrices TFT et IPS qui sont aujourd'hui les plus répandues.

TFT signifie Thin Film Transistor. En d’autres termes, c’est un transistor à couches minces qui contrôle le pixel. L'épaisseur d'un tel transistor est de 0,1 à 0,01 microns. Grâce à cette technologie, il est possible d'obtenir une qualité d'image encore plus élevée en contrôlant chaque pixel.

La technologie IPS est le dernier développement qui vous permet d'obtenir la plus haute qualité d'image. Il offre des angles de vision maximaux, mais a un temps de réponse plus long. Autrement dit, il réagit plus lentement aux changements de tension. Cependant, la différence de temps entre 5 ms et 14 ms n'est absolument pas visible.

Vous savez maintenant comment fonctionne un moniteur LCD. Cependant, ce n'est pas tout. Il existe un taux de rafraîchissement de l’écran.

3. Taux de rafraîchissement du moniteur LCD

Le taux de rafraîchissement de l'écran est une caractéristique qui indique le nombre de changements d'image possibles par seconde - le nombre d'images par seconde. Cet indicateur est mesuré en Hz. Le taux de rafraîchissement de l’écran affecte la qualité de l’image, notamment la fluidité des mouvements. La limite maximale de fréquence visible est de 120 Hz. Nous ne pourrons pas voir de fréquence au-dessus de cette limite, cela ne sert donc à rien de l’augmenter. Cependant, pour que le moniteur fonctionne à une telle fréquence, il faut une carte vidéo puissante, capable de produire les mêmes 120 Hz avec une marge.

De plus, le taux de rafraîchissement de l'écran affecte les organes visuels et même le psychisme. Cet effet s'exprime essentiellement sur la fatigue oculaire. Avec une faible fréquence de scintillement, les yeux se fatiguent rapidement et commencent à faire mal. De plus, des convulsions peuvent survenir chez les personnes sujettes à l’épilepsie. Cependant, les moniteurs LCD modernes utilisent des lampes spéciales pour rétro-éclairer la matrice, qui ont une fréquence supérieure à 150 Hz, et le taux de rafraîchissement indiqué a un effet plus important sur la vitesse de changement d'image, mais pas sur le scintillement de l'écran. Par conséquent, les moniteurs LCD ont le moins d'impact sur les organes visuels et le corps humain.

4. Comment fonctionne l'écran LCD : vidéo

4.1. Fréquence de moniteur requise pour la visualisation 3D

Pour utiliser des lunettes 3D actives et polarisées, des matrices LCD sont utilisées avec un taux de rafraîchissement d'écran de 120 Hz. Ceci est nécessaire afin de séparer les images pour chaque œil, et la fréquence pour chaque œil doit être d'au moins 60 Hz. Les moniteurs avec une fréquence de 120 Hz peuvent être utilisés pour des films ou des jeux 2D classiques. Dans le même temps, la fluidité des mouvements est nettement meilleure que celle des moniteurs avec une fréquence de 60 Hz.

De plus, ces moniteurs utilisent des lampes spéciales ou des rétroéclairages LED qui ont une fréquence de scintillement encore plus élevée, soit environ 480 Hz. Cela réduit considérablement la charge sur les organes visuels.

Dans les moniteurs modernes, vous pouvez trouver deux méthodes de mise en œuvre du rétroéclairage matriciel :

• LED – rétroéclairage LED ;
• Lampes fluorescentes.

Tous les grands fabricants se tournent vers l'utilisation du rétroéclairage LED, car il présente des avantages significatifs par rapport aux lampes fluorescentes. Ils sont plus lumineux, plus compacts, plus économiques et permettent une répartition lumineuse plus uniforme.

Grâce à l'utilisation des dernières technologies, les moniteurs LCD ne sont absolument pas inférieurs à leurs concurrents directs - les écrans plasma, et les surpassent même dans certains cas.

L’élément principal des moniteurs LCD est bien entendu le panneau à cristaux liquides (panneau LCD). Le panneau LCD peut être considéré comme l'un des principaux éléments des moniteurs pour les raisons suivantes : c'est l'élément le plus grand et le plus cher du moniteur, et ce sont les caractéristiques du panneau qui déterminent la qualité de l'image et les caractéristiques du moniteur lui-même. La conception du panneau et les principes qui sous-tendent sa production déterminent la conception du circuit du reste du moniteur, déterminent son interface et sa base d'éléments. Un panneau LCD, quant à lui, est loin d'être un simple appareil, car en plus de la matrice à cristaux liquides elle-même, il contient également des circuits de commande de lignes et de colonnes, et il existe des circuits qui sélectionnent des lignes et des colonnes. À l'intérieur du panneau se trouvent également des circuits d'interface et un microcontrôleur qui dessert les interfaces. De plus, de nombreux fabricants incluent également une unité de rétroéclairage dans le panneau. Tout cela nous amène à la conclusion qu'une réparation et un diagnostic compétents des moniteurs LCD sont tout simplement impossibles sans connaissance des panneaux LCD.

La meilleure façon d'étudier les principes de fonctionnement et de conception des panneaux LCD est d'examiner ces questions en utilisant l'exemple d'un produit spécifique. A titre d'exemple, il est proposé de choisir le modèle de panneau LTM213U4-L01 fabriqué par Samsung Electronics, qui est l'un des leaders dans la production de ces produits.

Spécifications du panneau LCD

Tout d’abord, bien sûr, il convient de décider quel type de panneau est proposé, en fonction de sa résolution, de sa taille, de ses caractéristiques de couleur, etc. peut modifier considérablement la conception du panneau lui-même. Les principales caractéristiques et caractéristiques du panneau LCD sont présentées sous forme de tableau - Tableau 1.

Tableau 1.

Paramètre, caractéristique	Signification
Taper	Matrice active TFT
Dimensions	432 x 324 mm (21,3 pouces - diagonale), épaisseur - 26 mm
Poids	3,9 kg
Élément d'image	Transistor à couches minces de silicium amorphe ( a-Si)
Nombre de couleurs affichées	16,7 millions (8 bits par couleur)
Nombre de points (résolution)	1600x1200
Temps de réponse typique	25 ms
Temps de réponse maximum	35 ms
Angle de vision vertical ou horizontal	170°
Angle de vision dans toutes les directions	Au moins 85°
Pas de point	0,27 mm
Mode d'affichage	Normal - noir
Type de rétroéclairage	Type de lampe intégrée CCFT – deux lampes triples (six au total)
Type d'interface	LDI ouvert (LVDS)
Type de récepteur utilisé LVDS	DS90CF388
Localisation des points	Rayures verticales R, V, B
Technologies utilisées
Plage de température de fonctionnement	De 0 à +50 °C
Plage de température de stockage	De -20 à +65 °C
Vibrations admissibles	Jusqu'à 1 G
Coups autorisés	Jusqu'à 50G

Conception du panneau LCD

Conception du panneau LCD

Schéma fonctionnel du panneauÉcran LCD -le panneau est représenté sur la figure 1, et les commentaires suivants peuvent être faits à partir de ce diagramme.

1) Le panneau contient un module de rétroéclairage. Cette solution n'est pas typique pour tous les modèles.Écran LCD -modules. Cependant, il convient de noter que le circuit inverseur ne fait pas partie intégrante du produit et que l'onduleur doit être conçu par le fabricant du moniteur. Un onduleur est une source d'alimentation qui convertit la tension continue de la source d'alimentation en tension haute tension pulsée fournie aux lampes. Le module de rétroéclairage est constitué de six lampes fluorescentes à cathode froide ( CCFL ). Ces six lampes sont disposées en deux groupes (trois chacun). Comme dans la grande majorité des autres panneaux LCD, les lampes sont placées sur les bords de la matrice à cristaux liquides. Chacune des six lampes possède un connecteur de connexion séparé.

2) Le panneau LCD est équipé d'une interface LVDS , ce qui permet des taux de transfert de données élevés et réduit le risque d'interférence. L'utilisation de cette interface garantit également la polyvalence du panneau, c'est-à-dire il peut être utilisé avec n'importe quelle carte de contrôle équipée d'une interface LVDS . Lors de l'utilisation de l'interface LVDS les informations sont transmises au panneau LCD sous forme série et le panneau contient donc un convertisseur de données série-parallèle. Un tel convertisseur est un circuit intégré appelé Destinataire (destinataire). Les données converties sous forme parallèle sont ensuite transmises à la puce du contrôleur d'affichage TCON.

3) Puce TCON permet de contrôler la synchronisation, la réception et la distribution des données entre les pilotes de colonnes et de lignes. A la sortie du microcircuit TCON Autant de signaux de commande sont générés qu'il y a de transistors de commande totaux dans le panneau, et calculer leur nombre est assez simple. Si ce panneau prend en charge une « résolution » de 1600x1200, alors l'écran comporte 1200 lignes et 4800 colonnes (1600x3), soit Chaque point coloré est formé de trois points adjacents. Ce panneau utilise la topologie de points en bande ( Bande ), et un exemple de l'emplacement des points est présenté sur la figure 2.

4) Les pilotes de colonne sont implémentés sous la forme d'un circuit intégré. Les signaux pour sélectionner l'un ou l'autre transistor pilote proviennent du microcircuit TCON comme signaux TTL – cette relation sur la Fig. 1 est représentée par la ligne Contrôle . De plus, la technique PWM est utilisée pour fournir des gradations d'échelle de gris ( Modulation de largeur d'impulsion - PWM ) . Cette méthode utilise différentes largeurs d'impulsion d'échantillonnage de ligne pendant le processus d'adressage. Dans ce cas, la prise en charge de la méthode PWM est assurée matériellement dans la structure du pilote de colonne. Via le bus de commande (sur la figure 1, il est désigné Données vidéo ) pour chaque pixel, un code de 8 bits est transmis, ce qui correspond à 256 nuances d'échelle de gris. Les codes de gradation sont écrits dans le registre du pilote de colonne puis convertis en durées d'impulsion proportionnelles au code.

Caractéristiques optiques d'un panneau LCD et méthodes pour les mesurer

Caractéristiques optiques de base spécifiées pour les panneaux à cristaux liquides et leurs valeurs pour le panneau Samsung LTM 213 U 4-L 01 sont présentés dans le tableau 2.

Conception du panneau LCD

Le schéma fonctionnel du panneau LCD est représenté sur la figure 1, et les observations suivantes peuvent être faites à partir de ce schéma.

Riz. 1

1) Le panneau contient un module de rétroéclairage. Cette solution n'est pas typique pour tous les modèles de modules LCD. Cependant, il convient de noter que le circuit inverseur ne fait pas partie intégrante du produit et que l'onduleur doit être conçu par le fabricant du moniteur. Un onduleur est une source d'alimentation qui convertit la tension continue de la source d'alimentation en tension haute tension pulsée fournie aux lampes. Le module de rétroéclairage est constitué de six lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL). Ces six lampes sont disposées en deux groupes (trois chacun). Comme dans la grande majorité des autres panneaux LCD, les lampes sont placées sur les bords de la matrice à cristaux liquides. Chacune des six lampes possède un connecteur de connexion séparé.

2) Le panneau LCD est équipé d'une interface LVDS, qui peut garantir une vitesse de transmission de données élevée et réduire les risques d'interférences. L'utilisation de cette interface garantit également la polyvalence du panneau, c'est-à-dire il peut être utilisé avec n'importe quelle carte de contrôle équipée d'une interface LVDS. Lors de l'utilisation de l'interface LVDS, les informations sont transmises au panneau LCD sous forme série et le panneau contient donc un convertisseur série-parallèle. Ce convertisseur est un circuit intégré appelé Récepteur. Les données, converties sous forme parallèle, sont ensuite transmises à la puce du contrôleur d'affichage TCON.

3) La puce TCON permet de contrôler la synchronisation, la réception et la distribution des données entre les pilotes de colonnes et de lignes. A la sortie de la puce TCON, autant de signaux de commande sont générés qu'il y a de transistors de commande totaux dans le panneau, et le calcul de leur nombre est assez simple. Si ce panneau prend en charge une « résolution » de 1600x1200, alors l'écran comporte 1200 lignes et 4800 colonnes (1600x3), soit Chaque point coloré est formé de trois points adjacents. Ce panneau utilise exactement la topologie de points en bande (Stripe), et un exemple de l'emplacement des points est présenté sur la figure 2.

Riz. 2

4) Les pilotes de colonne sont implémentés sous la forme d'un circuit intégré. Les signaux pour sélectionner l'un ou l'autre transistor pilote proviennent de la puce TCON sous la forme de signaux TTL - cette relation est représentée sur la figure 1 par la ligne de commande. De plus, la méthode PWM (Pulse width Modulation - PWM) est utilisée pour fournir des gradations d'échelle de gris. Cette méthode utilise différentes largeurs d'impulsion d'échantillonnage de ligne pendant le processus d'adressage. Dans ce cas, la prise en charge de la méthode PWM est assurée matériellement dans la structure du pilote de colonne. Le bus de contrôle (étiqueté VideoData sur la figure 1) transmet un code de 8 bits pour chaque pixel, ce qui correspond à 256 nuances d'échelle de gris. Les codes de gradation sont écrits dans le registre de commande de colonne, puis convertis en largeurs d'impulsion proportionnelles au code.

5) Le panneau LCD contient un circuit de contrôle de la tension d'alimentation. Ce circuit est un convertisseur et un régulateur qui génère des tensions d'alimentation pour tous les éléments du panneau, et les valeurs nominales de ces tensions sont différentes.

Caractéristiques optiques d'un panneau LCD et méthodes pour les mesurer

Les principales caractéristiques optiques spécifiées pour les panneaux à base de cristaux liquides et leurs valeurs pour le panneau Samsung LTM213U4-L01 sont présentées dans le tableau 2.

Tableau 2.

Caractéristique				Désignation	Conditions de mesure	Signification			Unité la mesure
						min	taper	Max.
Échelle de contraste					L'équipement de mesure est placé strictement perpendiculairement à l'écran - l'angle de vision est de 0° dans n'importe quelle direction : θ = 0° φ = 0°
Temps de réponse		Front montant							msec
		Front tombant							msec
Luminosité blanche (centre de l'écran)				Y(L)					CD/m2
Couleur coordonnées	Rouge couleurs		(X)			Déviation 0 .03	0.632	Déviation 0 .03
			(Y)				0.353
	Couleur verte		(X)				0.293
			(Y)				0.590
	De couleur bleue		(X)				0.140
			(Y)				0.090
	Blanc		(X)				0.310
			(Y)				0.340
Coin revoir	Horizontalement		Gauche		La mesure d'angle est effectuée à un niveau de contraste supérieur à 10 ( C/R > 10)				grêle
			Droite						grêle
	Par verticales		En haut	φH					grêle
			Vers le bas	φL					grêle
Inégalité de luminosité				Buni

Les méthodes de mesure des caractéristiques mentionnées dans le tableau 2 sont assez intéressantes, et un examen plus approfondi de ces méthodes donne une très bonne idée de ce qu'il faut rechercher lors du choix et de la détermination de la qualité d'un moniteur LCD. Ces informations sont également nécessaires aux services après-vente, car Une fois les travaux de réparation terminés, il est nécessaire de surveiller les paramètres de sortie du produit réparé et, s'ils ne correspondent pas aux valeurs spécifiées, de procéder à un réglage ou de remplacer le produit en raison de l'incapacité de fournir la qualité d'image requise. Commençons par examiner les techniques dans l'ordre dans lequel les caractéristiques du moniteur sont mentionnées dans le tableau.

Mais avant de parler des méthodes de mesure des paramètres d'un panneau LCD, il convient de dire que ce travail ne doit être effectué qu'une fois la température du panneau stabilisée. Par conséquent, vous devez d’abord laisser le moniteur LCD dans la pièce où les mesures seront prises pendant environ 30 minutes. Cette pièce doit être sombre, c'est-à-dire il ne doit pas y avoir de fenêtres et la température dans la salle de mesure doit être stable. La température ambiante dans la salle de mesure doit être de +25°C (±2°C). L'absence de fenêtre dans la pièce est due au fait que la lumière extérieure peut fausser les résultats des mesures de luminosité, de contraste et d'angle de vision.

Après 30 minutes, le moniteur s'allume et les lampes de rétroéclairage commencent à briller, ce qui entraîne le chauffage du panneau LCD lui-même. Pour éviter d'éventuelles distorsions et inexactitudes dans les mesures, vous devez attendre que le panneau se réchauffe sous l'influence de la lampe de rétroéclairage. Après avoir allumé le moniteur, vous devez attendre environ 30 minutes. Et seulement après cela, vous pourrez être sûr de l'exactitude des mesures et de l'absence d'erreurs de température.

Comme déjà mentionné, l'équipement de mesure doit être installé strictement contre le centre de l'écran, sans aucune inclinaison, comme le montre la Fig. 3.

Riz. 3

Samsung suggère d'utiliser les types d'analyseurs (photodétecteurs) suivants pour mesurer les caractéristiques du moniteur :

1.TOPCON BM-5A

3. RECHERCHE PHOTO PR650

L'appareil BM-5A est placé à une distance de 40 cm de l'écran et cet appareil mesure la luminosité, la plage de contraste, l'angle de vision et l'irrégularité de la luminosité de l'écran. L'appareil BM-7 mesure le temps de réponse des points, et place l'appareil à une distance de 50 cm de l'écran. L'appareil PR650, installé à une distance de 50 cm de la surface de l'écran, mesure les caractéristiques de couleur (coordonnées) du panneau.

Pour obtenir certains paramètres d'une dalle LCD, les mesures doivent être effectuées non seulement au centre, mais également sur les bords de l'écran. Ces points (et leurs coordonnées, c'est-à-dire les lignes et les colonnes) sont marqués sur la figure 4.

Riz. 4

Mesure du contraste

L'échelle (plage) de contraste, désignée dans la documentation technique anglaise par C/R, est le rapport de deux valeurs de luminosité : pour un écran blanc et pour un écran noir - formule (1).

L'analyseur obtient deux valeurs Gmax et Gmin au point central de l'écran (point n°5 sur la Fig. 4). La valeur Gmax est mesurée lorsque tous les points du panneau LCD brillent en blanc. La valeur Gmin est mesurée par l'analyseur à condition que tous les points de l'écran soient noirs.

La grande valeur de l'échelle de contraste est un avantage incontestable du produit, car... Ce panneau offre une large gamme de réglage du contraste de l'image.

Mesure du temps de réponse

Le temps de réponse est la somme de deux paramètres : le temps de montée (Tr) et le temps de descente (Tf). Le temps de montée est mesuré lorsque le panneau LCD passe du noir au blanc. Le temps de décroissance est mesuré lorsque le panneau passe du blanc au noir. Le principe de mesure du temps Tr et du temps Tf est démontré sur la figure 5.

Riz. 5

Mesure de la luminosité blanche

Cette caractéristique de la dalle LCD est mesurée par le dispositif BM-5A au centre de l'écran (point n°5 sur la Fig. 4). Une valeur élevée pour cette caractéristique correspond à une large plage de luminosité et est également le signe d’un bon panneau.

Mesurer les caractéristiques des couleurs

Les coordonnées chromatiques de chaque couleur sont mesurées avec un appareil PR650, également installé strictement à l'opposé du centre de l'écran (point n°5 sur la Fig. 4). Les mesures de couleurs sont effectuées conformément à la spécification CIE1931. Les coordonnées de couleur sont mesurées séparément pour chaque couleur, pour laquelle la couleur correspondante est allumée séquentiellement sur l'écran.

Mesurer les irrégularités de la luminosité de l'écran

Pour obtenir cette caractéristique, l'appareil BM-5A mesure neuf fois la luminosité - en chacun des points indiqués sur la figure 4, à condition que tous les points de l'écran soient blancs. Ensuite, parmi les neuf résultats obtenus, deux sont sélectionnés - la valeur maximale (Bmax) et la valeur minimale (Bmin), et à partir de ces deux résultats, l'irrégularité est calculée conformément à la formule (2).

En plus des paramètres visuels, le panneau LCD est également décrit par les caractéristiques électriques indiquées dans le tableau. 3.

Tableau 3.

Paramètre		Désignation	Signification					Unité la mesure
			min	taper		Max.
Tension d'alimentation
Type d'interface		LVDS	Ouvrir l'ILD
Consommation de courant	Avec un modèle noir					1020	mA
	Avec un motif mosaïque				1060	1200	mA
					1260	1520	mA
							Hz
		F.H.					kHz
		F DCLK					MHz
Valeur actuelle de crête		JE FONCE

Certaines données présentées dans le tableau nécessitent des explications.

1. La bande passante (fréquence fondamentale) est la fréquence de synchronisation des points, déterminée à l'entrée de l'émetteur du bus LVDS (en savoir plus à ce sujet dans le n°2 de notre magazine).

2. La valeur du courant de crête est déterminée au moment où la tension d'alimentation est appliquée au panneau LCD. Pour obtenir le courant de crête au moment de l'application de la tension d'alimentation, les conditions suivantes doivent être remplies :

- toutes les lignes de commande et de signal du panneau LCD doivent être mises à la terre ;

- le temps de montée de la tension d'alimentation doit être d'environ 470 μs (pour être précis, en 470 μs le niveau de tension dans la ligne électrique du panneau LCD doit passer de 10% à 90% de la valeur nominale).

3. La quantité de courant consommée par le panneau LCD dépend de l'image de sortie. Le panneau consomme le courant minimum lors de l'affichage d'une image noire unie et le maximum lors de l'affichage d'une image blanche unie. Mais il est d'usage de mesurer la valeur Idd lorsqu'un certain modèle est chargé sur l'écran. Comme le montre le tableau, la consommation actuelle est mesurée trois fois - sur différents modèles, ce qui donne une image plus objective..

Ces modèles sont :

1. Écran noir fixe - Fig. 6.

Riz. 6

2. Écran mosaïque ou champ d'échecs - Fig. 7.

Riz. 7

3. Lignes verticales alternées en noir et blanc, chaque ligne (noire et blanche) étant constituée de deux colonnes logiques verticales - Fig. 8.

Riz. 8

Module de rétroéclairage

Dans le panneau Samsung LTM213U4-L01, le module de rétroéclairage se compose de six lampes, divisées en deux groupes - chaque groupe comporte trois lampes. Les caractéristiques électriques d'une paire de lampes du module de rétroéclairage sont présentées dans le tableau 4.

Tableau 4.

Paramètre		Désignation	Signification					Unité la mesure
			min	taper		Max.
Tension d'alimentation
Type d'interface		LVDS	Ouvrir l'ILD
Consommation de courant	Avec un modèle noir					1020	mA
	Avec un motif mosaïque				1060	1200	mA
	Avec un motif de deux lignes verticales				1260	1520	mA
Fréquence d'images							Hz
Fréquence de synchronisation horizontale		F.H.					kHz
Bande passante (fréquence fondamentale)		F DCLK					MHz
Valeur actuelle de crête		JE FONCE

Les panneaux LCD modernes utilisent traditionnellement des lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL), et celle évoquée dans cette revue ne fait pas exception. Mais toutes les lampes fluorescentes se caractérisent par une caractéristique : une dépendance significative à la fois de la luminosité de la lueur et du mode d'allumage de la lampe sur la température ambiante.

La tension d'alimentation des lampes est fournie par un onduleur, qui peut être contrôlé par modulation de largeur d'impulsion (PWM). La luminosité des lampes et leur « durée de vie » sont déterminées uniquement par le circuit inverseur. La tâche du fabricant du moniteur sera donc de développer un circuit inverseur qui ne doit pas fournir une tension trop élevée aux lampes. Comme exigences pour l'onduleur, on peut également citer la stabilité de la tension haute fréquence pulsée en sortie.

La haute fréquence de plusieurs dizaines de kHz à laquelle fonctionnent les lampes fluorescentes peut provoquer des phénomènes parasites provoqués par l'interaction de la fréquence de la lampe et de la fréquence de balayage urgent. Le phénomène d'interférence conduit à l'apparition sur l'écran du moniteur de phénomènes tels que des lignes « flottantes » et du moiré. Pour supprimer les interférences, la fréquence à laquelle l'onduleur fonctionne doit différer autant que possible de la fréquence horizontale et de la fréquence des harmoniques fondamentales horizontales.

Un onduleur bien conçu doit s'arrêter automatiquement au bout d'une seconde au plus. Dans le cas où le connecteur de la lampe de rétroéclairage n’est pas connecté.

La « durée de vie » des lampes (Hr) est une valeur conventionnelle, calculée comme le temps pendant lequel la luminosité de sortie des lampes diminuera de moitié par rapport à la période de fonctionnement initiale. Lors du calcul de la « durée de vie », il est nécessaire de prendre en compte la température ambiante, qui doit être de 25°C, ainsi que la valeur du courant effectif de la lampe, qui pour ce panneau doit être au niveau de 6,5 mArms.

Les lampes étant placées sur les bords de l'écran, pour assurer la symétrie, il y a une lampe par paire de chaque côté de l'écran (Fig. 9).

Riz. 9

La figure 10 montre la répartition des broches du module de rétroéclairage parmi les connecteurs et leur correspondance avec les connecteurs de l'onduleur.

Riz. dix

Interfaces de panneaux

Le panneau LCD se connecte aux circuits externes via trois interfaces :

- interface de tension d'alimentation (connecteur 12 broches) ;

- interface d'alimentation pour le module de rétroéclairage (6 connecteurs de 3-4 contacts chacun) ;

-Interface LVDS pour transmettre des signaux de contrôle, des signaux de synchronisation et des informations de couleur.

L'interface de tension d'alimentation a une distribution très simple des signaux entre les contacts : les six premières broches sont à +5 V, les six broches restantes sont à la masse (Tableau 5).

Tableau 5.

	But
	5 V
	5 V
	5 V
	5 V
	5 V
	5 V
9,10

L'interface du module de rétroéclairage a déjà été décrite de manière suffisamment détaillée dans la section précédente de l'article. Il reste à résoudre le problème avec l'interface d'information.

Le panneau LCD LTM213U4-L01 utilise l'interface LVDS, qui est devenue aujourd'hui l'interface la plus utilisée dans les modules LCD. Étant donné que les données via cette interface sont transmises sur une paire de lignes différentielles sous forme série, le module LCD contient un récepteur de bus LVDS, qui convertit le code série des données reçues sous forme parallèle, pratique pour le contrôleur TCON. Cet appareil utilise la puce DS90C388 comme récepteur de bus LVDS. Mais le récepteur et l'émetteur des signaux LVDS sont généralement un seul ensemble de circuits intégrés. Associée au récepteur en tant qu'émetteur LVDS, une puce DS90C387 est utilisée, située sur la carte de commande du panneau LCD. L'interface LVDS est conçue comme un connecteur à 31 broches dont la distribution du signal est décrite dans le tableau 6.

Tableau 6.

№	Désignation	But
		Général
		Général
	Un 0 M	Entrée de données (voie 0) paire différentielle (sortie inverse)
		Entrée de données (voie 0) paire différentielle (sortie directe)
		Entrée de données (canal 1) paire différentielle (sortie inverse)
		Entrée de données (canal 1) paire différentielle (sortie directe)
		Entrée de données (canal 2) paire différentielle (sortie inverse)
		Entrée de données (canal 2) paire différentielle (sortie directe)
		Général
		Général
	CLKM	Entrée d'horloge pour convertir les données de série en parallèle. Sortie inverse de l'amplificateur différentiel.
	CLKP	Entrée d'horloge pour convertir les données de série en parallèle. Sortie directe de l'amplificateur différentiel.
	Un 3M	Sortie de données (canal 3) paire différentielle (sortie inverse)
		Sortie de données (canal 3) paire différentielle (sortie directe)
		Général
		Général
		Entrée de données (canal 4) paire différentielle (sortie inverse)
		Entrée de données (canal 4) paire différentielle (sortie directe)
		Entrée de données (canal 5) paire différentielle (sortie inverse)
		Entrée de données (canal 5) paire différentielle (sortie directe)
		Entrée de données (canal 6) paire différentielle (sortie inverse)
		Entrée de données (canal 6) paire différentielle (sortie directe)
		Général
		Général
		Entrée de données (canal 7) paire différentielle (sortie inverse)
		Entrée de données (canal 7) paire différentielle (sortie directe)
		Réservé

Une image plus complète de la configuration de l'interface est donnée sur la figure 11.

Riz. onze

La couleur de chaque point est codée sur 24 bits, soit 8 chiffres pour chacune des couleurs primaires (rouge, vert, bleu). Les informations pour chacune des trois couleurs sont transmises sur deux lignes différentielles, ce qui vise à augmenter les performances de l'interface. Ainsi, six canaux de lignes différentielles sont utilisés pour transmettre la couleur. Un autre canal différentiel est utilisé pour transmettre les signaux de synchronisation horizontale et verticale.

La sortie du récepteur LVDS génère 24 bits de données pour les points pairs de la ligne (BE...,GE..,RE...) et 24 bits pour les points impairs (BO..., GO..., RO...). Les chronogrammes d'interface sont présentés sur la figure 12.

Riz. 12

Entretien et fonctionnement du panneau LCD

Après avoir examiné toutes les caractéristiques de la structure interne de la dalle LCD Samsung LTM213U4-L01, passons à l'une des questions les plus pratiques : comment travailler correctement avec ce module, ce qu'il est permis d'en faire et ce qui est strictement interdit , comment assurer un entretien approprié du panneau pendant le fonctionnement et quelles précautions prendre lors des travaux de réparation. Toutes les règles et recommandations données ci-dessous s'appliquent au panneau LCD, mais comme il s'agit de l'élément principal des moniteurs, tout ce qui est dit peut être automatiquement transféré aux moniteurs LCD en général.

Règles de stockage du panneau LCD

1. Ne placez pas le module LCD dans des conditions de température et d'humidité élevées pendant une longue période. Les conditions de stockage les plus optimales sont des températures de 0 à +35°C, avec une humidité relative inférieure à 70 %.

2. Ne stockez pas les panneaux TFT-LCD lorsqu'ils sont exposés à la lumière directe du soleil.

3. Les panneaux LCD doivent être stockés dans un endroit sombre, à l'abri du soleil et des lampes fluorescentes.

Règles de fonctionnement et d'entretien du panneau LCD

1. Le panneau LCD ne doit pas être soumis à des déformations mécaniques ou à des forces de torsion.

2. Évitez l'exposition aux chocs violents et aux surcharges. Cela peut endommager non seulement la matrice LCD-TFT elle-même, mais également les lampes du module de rétroéclairage.

3. La surface polarisante du panneau est très fragile et peut être très facilement endommagée. N'appuyez pas et ne grattez pas la surface de l'écran avec des crayons, des stylos, etc.

4. Si des gouttes d'eau, d'huile ou de graisse tombent sur la surface de l'écran, retirez-les (essuyez-les) immédiatement. Si des gouttes restent, cela peut entraîner des taches et une perte de couleur dans ces zones.

5. Si la surface de l'écran est sale, nettoyez-la avec des lingettes absorbantes spéciales ou un chiffon très doux.

6. Il est conseillé d'utiliser de l'eau, de l'alcool isopropylique ou de l'hexane comme agents nettoyants pour nettoyer l'écran.

7. Il est strictement interdit d'utiliser des solvants de la classe cétone (par exemple, l'acétone), de l'alcool éthylique, du toluène, de l'acide éthylique, du chlorure de métol et tous les produits fabriqués à partir de ceux-ci. L'utilisation de ces substances peut endommager instantanément la couche polarisante de l'écran en raison de la réaction chimique qui en résulte.

8. Si des cristaux liquides s'échappent du panneau, ne les touchez pas avec vos mains et ne les portez pas à vos yeux, votre nez ou votre bouche. Si cette composition entre en contact avec votre peau, vos mains ou vos vêtements, vous devez tout laver soigneusement à l'eau et au savon.

9. Il est nécessaire de prendre des mesures pour protéger le panneau des décharges électrostatiques, qui peuvent provoquer la défaillance des éléments électroniques (puces) à l'intérieur du panneau.

11. Le film protecteur de l'écran doit être retiré immédiatement avant utilisation, car il offre également une protection contre les décharges électrostatiques.

12. Lors de l'utilisation du panneau LCD à l'extérieur (à l'extérieur), il est conseillé d'utiliser des filtres ultraviolets.

13. Pendant le fonctionnement, la formation de condensation doit être évitée.

14. Si la même information est affichée à l'écran pendant très longtemps, l'utilisateur peut être confronté à un phénomène dans lequel même lorsque le moniteur est éteint, les contours de cette image sont visibles sur l'écran, c'est-à-dire l'écran semble « brûler » sous l'image correspondante.

1. Lors de l'installation du panneau LCD, vous devez vous assurer que toutes les fixations sont utilisées, c'est-à-dire Le panneau doit être installé solidement et fermement dans le boîtier.

2. Veillez à ne pas plier les fils des lampes de rétroéclairage et à ne pas tirer trop fort sur les fils.

4. Ne touchez pas les contacts des connecteurs du panneau à mains nues (sans gants) - cela pourrait altérer leur conductivité.

5. Il est préférable d'effectuer les travaux d'installation et de démontage sur des plateaux spéciaux recouverts de matériaux antistatiques souples et à l'aide de gants souples.

6. La connexion et la déconnexion du panneau des circuits de commande doivent être effectuées uniquement hors tension.

7. Les hautes fréquences auxquelles fonctionnent les circuits électroniques internes du panneau LCD peuvent provoquer des phénomènes d'interférences électromagnétiques. Pour réduire ces phénomènes, le panneau est « mis à la terre » et blindé. Par conséquent, lors de l'installation du panneau, toutes ces mesures doivent être strictement respectées.

8. Il convient également de prendre en compte le fait que la longueur du câble de connexion entre les lampes de rétroéclairage et l'onduleur doit être minimale et que les lampes doivent être connectées directement à l'onduleur. L'extension des fils de connexion peut entraîner une diminution de la luminosité du rétroéclairage et une augmentation de la tension de démarrage.

Bonjour, chers lecteurs du site blog. Aujourd'hui, nous parlerons de la conception d'un moniteur à cristaux liquides (LCD), ou plus précisément de son affichage. Après tout, l’écran du moniteur est l’endroit que nous regardons le plus longtemps lorsque nous travaillons sur l’ordinateur.

Il faut dire que les moniteurs à cristaux liquides modernes sont très différents de leurs « prédécesseurs » - les moniteurs CRT (moniteurs à tubes cathodiques), qui ne sont plus vendus nulle part. En général, les moniteurs à tubes cathodiques ont commencé à disparaître activement des étagères des magasins d'électronique à partir de 2007. Et cela était dû à un certain nombre de raisons, qui seront discutées ci-dessous.

Tôt ou tard, cela devait arriver, je veux dire une transition massive vers les moniteurs à cristaux liquides, malgré le scepticisme à leur égard de la majorité des utilisateurs qui possèdent déjà des CRT. En effet, les premiers modèles de moniteurs LCD présentaient un certain nombre d'inconvénients que les modèles modernes n'ont pas, et le principal inconvénient était peut-être des angles de vision très petits, principalement horizontaux. L'image s'inversait et devenait littéralement négative au moindre écart de la tête par rapport à la position où le regard tombait strictement perpendiculairement au plan de l'écran.

Le deuxième argument « en faveur » des moniteurs à tubes cathodiques était que les moniteurs LCD avaient au début un temps de réponse matriciel très court, ce qui était perceptible à l'œil nu lorsque des changements dynamiques d'image (par exemple, en regardant un film) étaient accompagnés. par toutes sortes de boucles et d'artefacts sur l'écran.

Mais pourquoi, malgré « l'humidité » des moniteurs LCD de l'époque, ont-ils quand même gagné en popularité ? Je pense que le fait est que les tubes cathodiques n'étaient pas non plus sans inconvénients : ils avaient de grandes dimensions, souvent leur profondeur (épaisseur) était approximativement égale à la diagonale de l'écran lui-même. De plus, une exposition prolongée à ceux-ci entraînait une fatigue rapide, principalement due au scintillement et aux rayonnements électromagnétiques intenses. Eh bien, puisque les progrès vont dans le sens de la réduction des appareils et de leur amélioration technologique, il serait logique de prédire la popularité des moniteurs LCD aujourd'hui.

La principale différence entre les moniteurs CRT et LCD

Le fonctionnement d'un moniteur CRT repose sur un tube de verre spécial, à l'intérieur duquel se trouve un vide. De plus, à l'intérieur du flacon en verre se trouvent des canons à électrons qui émettent un flux de particules chargées (électrons).

Ces électrons font briller les points de phosphore, avec lesquels la paroi avant du tube cathodique est recouverte d'une fine couche de l'intérieur. C'est-à-dire que l'énergie des électrons se transforme en lumière, et ces points très lumineux forment l'image.

Principe de fonctionnement du moniteur LCD complètement différent. Il n'y a plus de tubes ici et l'image se forme d'une manière complètement différente. Les écrans à cristaux liquides ont déjà dans leur nom une indication de ce qui est utilisé pour créer l'image sur l'écran. Oui, oui, ce sont les cristaux liquides, découverts en 1888, qui jouent un rôle clé dans la formation des images.

La conception d’un moniteur LCD ressemble davantage à un gâteau en couches ; chaque couche a son propre objectif. Ainsi, nous pouvons distinguer plusieurs couches qui composent notre moniteur.

La première couche est le système de rétroéclairage matriciel LCD ; il peut être réalisé à l’aide de lampes fluorescentes à cathode froide ou de LED. La deuxième couche est un filtre de diffusion, qui permet d'augmenter le niveau d'uniformité d'éclairage de l'ensemble de la matrice. Vient ensuite le premier filtre polarisant vertical, qui transmet uniquement des ondes lumineuses dirigées verticalement. La quatrième couche est la matrice elle-même, constituée de deux plaques de verre transparentes, entre lesquelles se trouvent des molécules d'une substance polarisante - des cristaux liquides. La cinquième couche contient des filtres de couleur spéciaux responsables de la couleur de chaque sous-pixel. Eh bien, la dernière couche est le deuxième filtre polarisant déjà horizontal, qui, comme vous l'avez probablement déjà deviné, ne transmet que des ondes horizontales. C'est tout le dispositif du moniteur LCD. Regardons de plus près.

Dans une matrice à cristaux liquides, chaque cristal est responsable d'un point spécifique de l'image sur l'écran. Lorsque le moniteur fonctionne, la lumière du système de rétroéclairage traverse une couche de cristaux liquides et le spectateur voit une sorte de « mosaïque » de pixels colorés de différentes couleurs. Chaque pixel est composé de trois sous-pixels, rouge, vert et bleu.

Avec ces trois couleurs de base, l’écran peut afficher jusqu’à 17 millions de nuances de couleurs différentes. Cette profondeur de couleur est obtenue par la quantité variable de lumière traversant chaque pixel. 17 millions de combinaisons possibles - 17 millions de couleurs possibles.

Il existe même une vidéo montrant en gros plan la structure des pixels d’un moniteur LCD.

Toute lumière, comme nous le savons, a une direction, puisqu’elle est aussi une onde électromagnétique, elle a aussi une polarisation. Le faisceau peut être vertical, horizontal ou avoir n’importe quel angle entre les deux.

Ceci est très important étant donné que le premier filtre ne laisse passer que les rayons dirigés verticalement. Le rayonnement traverse chaque sous-pixel et atteint le deuxième filtre polarisant, qui transmet uniquement les rayons horizontaux. En d’autres termes, toute la lumière émise par le système de rétroéclairage ne parvient pas à atteindre l’utilisateur.

Les cristaux modifient la polarisation des ondes lumineuses pour qu'il passe à travers le deuxième filtre. En général, les cristaux liquides sont une substance extrêmement intéressante. Leurs molécules se comportent en réalité comme les molécules d’une substance liquide, étant en mouvement constant. Mais comme il sied aux cristaux, leur orientation reste inchangée.

Le premier écran à cristaux liquides fonctionnel a été créé par Fergason en 1970. Auparavant, les appareils LCD consommaient trop d’énergie, avaient une durée de vie limitée et présentaient un mauvais contraste d’image. Le nouvel écran LCD a été présenté au public en 1971 et a ensuite reçu un accueil chaleureux. Les cristaux liquides sont des substances organiques qui peuvent modifier la quantité de lumière transmise sous tension. Un moniteur à cristaux liquides se compose de deux plaques de verre ou de plastique avec une suspension entre elles. Les cristaux de cette suspension sont disposés parallèlement les uns aux autres, permettant ainsi à la lumière de pénétrer dans le panneau. Lorsqu’un courant électrique est appliqué, la disposition des cristaux change et ils commencent à bloquer le passage de la lumière. La technologie LCD s'est répandue dans les ordinateurs et les équipements de projection.

A noter que les premiers cristaux liquides se caractérisaient par leur instabilité et étaient peu adaptés à une production de masse. Le véritable développement de la technologie LCD a commencé avec l'invention par des scientifiques anglais d'un cristal liquide stable - le biphényle. La première génération d’écrans à cristaux liquides est visible dans les calculatrices, les jeux électroniques et les montres.

Profitons de l'écran plat

Les moniteurs LCD modernes sont également appelés écrans plats, matrice active à double balayage ou transistors à couches minces. L'idée des moniteurs LCD est dans l'air depuis plus de 30 ans, mais les recherches menées n'ont pas abouti à des résultats acceptables, de sorte que les moniteurs LCD n'ont pas acquis la réputation de fournir une bonne qualité d'image. Maintenant, ils deviennent populaires - tout le monde aime leur apparence élégante, leur silhouette élancée, leur compacité, leur efficacité (15-30 watts). De plus, on pense que seules les personnes riches et sérieuses peuvent se permettre un tel luxe.

Le temps passe, les prix baissent et les moniteurs LCD s'améliorent de plus en plus. Ils offrent désormais des images contrastées, lumineuses et claires de haute qualité. C'est pour cette raison que les utilisateurs passent des moniteurs CRT traditionnels aux moniteurs LCD. Dans le passé, la technologie LCD était plus lente, moins efficace et ses niveaux de contraste étaient faibles. Les premières technologies matricielles, appelées matrices passives, fonctionnaient assez bien avec les informations textuelles, mais lorsque l'image changeait soudainement, des « fantômes » restaient à l'écran. Ce type d’appareil n’était donc pas adapté pour regarder des vidéos et jouer à des jeux. Aujourd'hui, la plupart des ordinateurs portables, téléavertisseurs et téléphones portables en noir et blanc fonctionnent sur des matrices passives. Étant donné que la technologie LCD traite chaque pixel individuellement, le texte résultant est plus clair qu'un moniteur CRT. A noter que sur les moniteurs CRT, si la convergence du faisceau est mauvaise, les pixels qui composent l'image sont flous.

Il existe deux types de moniteurs LCD : DSTN (nématique torsadé à double balayage) et TFT (transistor à couche mince), également appelés matrices passives et actives, respectivement. De tels moniteurs sont constitués des couches suivantes : un filtre polarisant, une couche de verre, une électrode, une couche de contrôle, des cristaux liquides, une autre couche de contrôle, une électrode, une couche de verre et un filtre polarisant.

Les premiers ordinateurs utilisaient des matrices passives noir et blanc de huit pouces (en diagonale). Avec le passage à la technologie à matrice active, la taille de l'écran a augmenté. Presque tous les moniteurs LCD modernes utilisent des panneaux à transistors en couches minces, qui fournissent des images claires et lumineuses d'une taille beaucoup plus grande.

Comment fonctionne un moniteur LCD ?

La section transversale d'un panneau de transistor à couches minces est un sandwich multicouche. La couche extérieure de chaque côté est en verre. Entre ces couches se trouvent un transistor à couches minces, un panneau de filtre coloré qui fournit la couleur souhaitée - rouge, bleu ou vert, et une couche de cristaux liquides. De plus, un rétroéclairage fluorescent éclaire l'écran de l'intérieur.

Dans des conditions normales, lorsqu’il n’y a aucune charge électrique, les cristaux liquides sont dans un état amorphe. Dans cet état, les cristaux liquides transmettent la lumière. La quantité de lumière traversant les cristaux liquides peut être contrôlée à l’aide de charges électriques, modifiant ainsi l’orientation des cristaux.

Comme dans les tubes cathodiques traditionnels, un pixel est formé de trois régions : rouge, vert et bleu. Et différentes couleurs sont obtenues en modifiant la valeur de la charge électrique correspondante (ce qui entraîne une rotation du cristal et une modification de la luminosité du flux lumineux qui passe).

Un écran TFT se compose d'une grille entière de tels pixels, où le fonctionnement de chaque section de couleur de chaque pixel est contrôlé par un transistor séparé. C'est là que nous devons parler de permission. Pour fournir correctement une résolution d'écran de 1024x768 (mode SVGA), le moniteur doit avoir exactement ce nombre de pixels.

Pourquoi un écran LCD ?

Les moniteurs LCD ont un style complètement différent. Dans les moniteurs cathodiques traditionnels, le facteur de formation était le kinéscope. Sa taille et sa forme ne pouvaient être modifiées. Les moniteurs LCD n'ont pas de kinéscope, des moniteurs de n'importe quelle forme peuvent donc être produits.

Comparez un moniteur CRT de 15 pouces pesant 15 kg avec un panneau LCD d'une profondeur (support compris) inférieure à 15 cm et pesant 5 à 6 kg. Les avantages de tels moniteurs sont évidents. Ils ne sont pas aussi encombrants, ne posent aucun problème de mise au point et leur clarté facilite le travail sur des résolutions d'écran élevées, même si la taille de l'écran n'est pas si grande. Par exemple, même un moniteur LCD de 17 pouces affiche parfaitement une résolution de 1 280 x 1 024, alors que même pour les moniteurs CRT de 18 pouces, c'est la limite. De plus, contrairement aux moniteurs CRT, la plupart des écrans LCD sont numériques. Cela signifie qu'une carte graphique dotée d'une sortie numérique n'aura pas à effectuer les conversions numérique-analogique qu'elle effectue avec un moniteur CRT. En théorie, cela permet de transmettre des informations plus précises sur la couleur et l’emplacement des pixels. Dans le même temps, si vous connectez un moniteur LCD à une sortie VGA analogique standard, vous devrez effectuer des conversions analogique-numérique (après tout, les panneaux LCD sont des appareils numériques). Cela peut entraîner divers artefacts indésirables. Maintenant que les normes pertinentes ont été adoptées et que de plus en plus de cartes sont dotées de sorties numériques, la situation deviendra beaucoup plus simple.

Avantages des moniteurs LCD

• Les moniteurs LCD sont plus économiques ;
• Ils n'ont aucun rayonnement électromagnétique par rapport aux moniteurs CRT ;
• Ils ne scintillent pas comme les moniteurs CRT ;
• Ils sont légers et peu encombrants ;
• Ils disposent d'une grande surface d'écran visible.

D'autres différences incluent :

Autorisation: Les moniteurs CRT peuvent fonctionner à plusieurs résolutions en mode plein écran, alors qu'un moniteur LCD ne peut fonctionner qu'à une seule résolution. Des résolutions inférieures ne sont possibles qu’en utilisant une partie de l’écran. Ainsi, par exemple, sur un moniteur avec une résolution de 1024x768, lorsque vous travaillez à une résolution de 640x480, seulement 66 % de l'écran sera utilisé.

Mesure diagonale : La taille diagonale de la zone visible du moniteur LCD correspond à la taille de sa diagonale réelle. Dans les moniteurs CRT, la diagonale réelle perd plus d'un pouce en dehors du cadre du moniteur.

Convergence des faisceaux : Dans les moniteurs LCD, chaque pixel est activé ou désactivé séparément, il n'y a donc aucun problème de convergence des faisceaux, contrairement aux moniteurs CRT, où le fonctionnement sans faille des canons à électrons est requis.

Signaux : Les moniteurs CRT fonctionnent sur des signaux analogiques, tandis que les moniteurs LCD utilisent des signaux numériques.

Pas de scintillement : La qualité de l'image sur les moniteurs LCD est supérieure et lorsque vous travaillez, la fatigue oculaire est moindre - le plan plat de l'écran et l'absence de scintillement l'affectent.

Comment choisir un moniteur LCD ?

« Les apparences peuvent être trompeuses » : ce dicton s'applique à tout, y compris aux moniteurs LCD. La plupart des acheteurs inexpérimentés font leur choix en fonction de l'apparence du moniteur. Lors de l’achat d’un moniteur, la première chose à considérer est la suivante.

"Pixels morts" : plusieurs pixels peuvent ne pas fonctionner sur un écran plat. Il n'est pas difficile de les reconnaître : ils sont toujours de la même couleur. Ils surviennent au cours du processus de production et ne peuvent pas être restaurés. Il est considéré comme acceptable lorsque le moniteur ne comporte pas plus de trois de ces pixels. Dans certains cas, ces pixels peuvent être gênants, notamment lorsque vous regardez des films. Par conséquent, si l’absence de pixels morts est essentielle pour vous, vérifiez-la avant d’acheter un moniteur spécifique.

Angle de vision - Si vous avez déjà utilisé un ordinateur portable auparavant, vous savez probablement qu'il est préférable de travailler sur un écran LCD sous un certain angle. Sur certains moniteurs, cet angle est assez grand, vous pouvez donc voir l'image sur le moniteur même lorsque le moniteur n'est pas directement devant vous. Notez que certains propriétaires d'ordinateurs portables trouvent les petites valeurs d'angle utiles dans les cas où vous souhaitez que votre voisin ne voie pas ce qui se passe sur l'écran de votre moniteur. Ainsi, un angle de 120 degrés est considéré comme bon.

Contraste : les pixels eux-mêmes ne produisent pas de lumière, ils transmettent uniquement la lumière du rétroéclairage. Et un écran sombre ne signifie pas que le rétroéclairage ne fonctionne pas, c'est simplement que les pixels empêchent cette lumière de la laisser traverser l'écran. Le contraste d'un moniteur LCD fait référence au nombre de niveaux de luminosité que ses pixels peuvent créer. Généralement, un rapport de contraste de 250:1 est considéré comme bon.

Luminosité – Quelle peut être la luminosité d’un moniteur LCD ? En vérité, la luminosité d’un écran LCD peut être supérieure à celle d’un tube cathodique. Mais, en règle générale, la luminosité d'un moniteur LCD ne dépasse pas 225 candelas par mètre carré, ce qui est comparable à la luminosité d'un téléviseur.

Taille de l'écran - comme les moniteurs CRT, la taille des moniteurs LCD est déterminée par la diagonale. Cependant, notez que les moniteurs LCD n’ont pas le cadre noir des moniteurs CRT. Par conséquent, un écran de 15,1 pouces affiche en réalité 15,1 pouces (cela correspond généralement à une résolution de 1024x768). Un moniteur LCD de 17,1 pouces fonctionnera à une résolution de 1280x1024.

Comment choisir un moniteur LCD ?

Il existe de nombreux fabricants de moniteurs LCD. Les moniteurs les plus connus sont Viewsonic, Sony, Silicon Graphics, Samsung, Nec, Eizo Nano et Apple. Habituellement, des gars sympas sont assis derrière de tels moniteurs. Veuillez noter qu'aucun film moderne ne peut se passer des moniteurs LCD - ils sont si attrayants. Souvenez-vous par exemple des derniers films d'action : Lara Croft de Tomb Raider était entourée de Sony N50, et dans Swordfish les Silicon Graphics 1600SW étaient utilisés dans la salle informatique. N'ont-ils pas l'air attirants ?

joli look, léger, très fin (seulement 1,2 cm) - 15"

Seulement 1,2 cm d'épaisseur, une belle image chère, de haute qualité, et en général, c'est un spectacle pour les yeux endoloris - 18"

Viewsonic VP181 - cher, possède des entrées et des sorties pour TV, VCD, DBD, en plus des haut-parleurs intégrés - 18" ;
Apple Cinema Display - haute résolution, grand écran, design différent - 22" ;
Sony M81 - fin, mais en fait ils ont un aspect un peu différent, pas comme sur cette photo - 18"

SGI 1600SW - distingué par son design, ses excellentes caractéristiques, cher - 17" ;
Sony L181 - très fin, très cher, mais utilise la technologie Trinitron - 18" ;
Eizo Nano - look élégant, cher - 18"