Fonctionnement des écrans LCD – Tout ce que vous devez savoir

Comprendre le fonctionnement des écrans LCD est primordial, surtout maintenant que presque tous les écrans que vous voyez sont des écrans LCD. Cependant, il est difficile de différencier ces écrans à leur valeur nominale si vous ne les connaissez pas au préalable. Ici, nous allons examiner les écrans LCD, leur structure, les composants essentiels et comment vous pouvez améliorer la durée de vie de votre écran.

Un écran à cristaux liquides (LCD) est un écran plat qui utilise des cristaux liquides pour créer une image visible.

Qu'est-ce qu'un écran LCD ?

Fig 1 :Coupe transversale d'un écran LCD

Un écran à cristaux liquides (LCD) est un écran plat qui utilise des cristaux liquides pour créer une image visible.

La structure de base d'un écran LCD

Rétroéclairage

Diode électroluminescente (DEL)

Fig 2 :Une bande LED

Les écrans LCD rétroéclairés par LED utilisent des LED pour fournir le rétroéclairage des pixels. Ils ont une meilleure plage de gradation, de meilleurs rapports de contraste, une gamme de couleurs plus large et sont plus fiables que les écrans rétroéclairés CCFL.

Panneau d'électroluminescence (ELP)

Cette technologie utilise des luminophores colorés excités pour produire de la lumière, et ils nécessitent une tension électrique de 100 volts AC à une fréquence de 400 Hertz pour émettre de la lumière. La technologie ELP est applicable aux écrans LCD monochromes, à segments et à caractères.

Lampes fluorescentes à cathode chaude (HCFL)

HCFL utilise un filament de tungstène enroulé connecté à deux cathodes aux deux extrémités. Lorsque les cathodes sont excitées électriquement à 900 degrés Fahrenheit, elles émettent des électrons qui réagissent avec le mercure dans le tube. L'effet est que le rayonnement ultraviolet généré réagit avec le luminophore pour produire de la lumière.

Lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL)

Contrairement au HCFL, le CCFL n'a pas de filament de tungstène. Au lieu de cela, la tension à l'intérieur du tube excite le mercure provoquant un flux de courant. Le rayonnement UV du mercure réagit avec le phosphore pour produire de la lumière.

Cristaux liquides pour LCD

Fig 3 :Une femme regardant sur un téléviseur LCD

LCD à phase nématique

La phase thermotrope nématique a lieu à une température plus élevée par rapport à un degré smectique. Les cristaux liquides sont des orientations avec leurs grands axes pointant dans une direction.

Leurs positions de centre de masse sont aléatoires dans le liquide. Cependant, vous pouvez les aligner avec un champ magnétique ou électrique externe pour créer une vue transparente ou opaque.

C'est grâce à cette propriété d'alignement que les molécules nématiques sont applicables dans les LCD.

Smectique des cristaux liquides 

Une phase smectique est une phase thermotrope de cristaux liquides qui existe à basse température. Ici, les molécules de cristaux liquides s'alignent en couches perpendiculaires au plan des molécules.

L'arrangement cristallin est à l'état liquide et glisse les uns sur les autres dans la direction du plan de la couche.

cholestérique de cristaux liquides 

Ici, les cristaux liquides s'alignent en couches d'une épaisseur d'une molécule. De plus, les molécules s'alignent avec leurs grands axes parallèles les uns aux autres.

Filtres colorés de cristaux liquides

Les filtres de couleur des panneaux LCD permettent à des longueurs d'onde spécifiques de lumière de passer à travers tout en bloquant les autres. Par conséquent, il est possible d'améliorer et de réduire les couleurs visibles pour créer des variations d'une même couleur.

Filtres Polarisants De Cristaux Liquides

Les filtres polarisants permettent à la lumière polarisée d'une orientation particulière à travers une configuration LCD tout en bloquant toutes les expositions à la lumière.

Comment fonctionnent les LCD– Transistors à couche mince (TFT)

Les LCD à transistors à couche mince utilisent des TFT comme commutateurs de pixels individuels pour améliorer les caractéristiques de l'image telles que le contraste et l'adressabilité.

Les TFT sont des transistors à effet de champ (FET) spéciaux qui sont plus fins par rapport au plan de l'appareil.

Comment fonctionnent les écrans LCD ?

Le fonctionnement d'un LCD est principalement basé sur les propriétés de la lumière polarisée. La lumière polarisée est une lumière dont les vibrations sont limitées à un seul plan. Dans un écran LCD, la lumière blanche subit une polarisation à l'aide de deux films polarisants.

Un écran LCD a des millions de pixels, chacun avec un film polarisant de chaque côté d'un cristal liquide lié. Chaque pixel est ensuite catégorisé en trois sous-pixels distinctifs rouge, vert et bleu.

Lorsque vous allumez votre écran LCD, un rétroéclairage projette une lumière blanche non polarisée vers les pixels. La lumière blanche voyage dans différents plans, y compris les plans horizontaux et verticaux.

Le premier verre polarisant ne laisse passer que les ondes lumineuses horizontales, tandis que le second filtre en verre ne laisse passer que les ondes lumineuses verticales. Les deux verres polarisants sont des cristaux liquides avec des électrodes qui les entourent, et chaque sous-pixel a sa paire d'électrodes et de verres polarisants.

Le cristal liquide est sous une forme électroniquement nématique dans son état naturel.

Les filtres en verre polarisants font pivoter la lumière horizontale vers une position verticale dans un état éteint, permettant à la lumière d'atteindre les pixels.

Lorsque les électrodes polarisantes sont allumées, les cristaux liquides nématiques s'orientent dans un alignement horizontal. La lumière du rétroéclairage ne subit plus de torsion à 90 degrés et passe horizontalement. Le verre polarisant vertical bloque alors les ondes lumineuses plates.

En faisant varier le courant électrique à travers chaque ensemble d'électrodes, nous pouvons modifier le nombre de cristaux liquides qui s'alignent horizontalement. En tant que tel, il en résulte que différentes quantités de lumière atteignent les pixels pour créer une image.

Les couleurs des sous-pixels individuels sont sur une échelle de 0 à 255. Si les trois sont à zéro, vous verrez du noir sur tout l'écran, et si les trois sont à 255, vous verrez le rétroéclairage (blanc). Une variation du potentiel d'électrode à cristaux liquides fait varier l'affichage de la lumière colorée sur un écran LCD.

Six facteurs qui déterminent la durée de vie d'un écran LCD

Fig 4 :LCD médical EKG futuriste

Vous trouverez ci-dessous les six facteurs qui déterminent la durée de vie d'un écran LCD.

Environnement de fonctionnement de l'écran

Les écrans LCD fonctionnent mieux lorsque les cristaux liquides sont en phase nématique. Une chute de température en dessous du point de congélation ou des températures plus élevées gênent un écran LCD, réduisant ainsi sa durée de vie.

Qualité des composants électroniques d'accompagnement

Les écrans LCD échouent principalement en raison du gonflement des condensateurs résultant du dessèchement des électrolytes à l'intérieur. Des matériaux de mauvaise qualité réduisent la durée de vie d'un écran LCD.

Comment fonctionnent les LCD– L'état des composants externes

Les composants externes tels que la stabilité et la fréquence d'alimentation affectent la durée de vie des écrans LCD. La poussière se dépose également sur les composants importants du circuit, provoquant des courts-circuits et des problèmes de chauffage pour l'appareil.

Échec du rétroéclairage

Une défaillance du rétroéclairage LCD peut survenir en raison d'un court-circuit ou d'un composant interne défectueux. Vous pouvez résoudre rapidement ce problème en remplaçant le rétroéclairage.

Radiations électromagnétiques

Un champ magnétique externe interfère avec l'alignement des cristaux liquides entre les deux polariseurs en verre. Par conséquent, un champ électrique élevé diminue la qualité de l'image et détériore l'écran avec le temps.

Comment fonctionnent les LCD– Fréquence d'utilisation

Les écrans LCD ont entre 30 000 et 60 000 heures d'utilisation. Par conséquent, sa durée de vie dépend grandement de la durée pendant laquelle il est allumé pendant la journée.

Différence entre les écrans LCD et Plasma

Fig 5 :Téléviseur plasma sur le mur d'une pièce

Il n'est pas facile de faire la différence entre les écrans plasma et LCD à partir de leur valeur nominale, et les deux sont étonnamment similaires mais utilisent des technologies très différentes pour afficher des informations.

Vous trouverez ci-dessous les différences significatives entre les écrans Plasma et LCD.

Taux d'actualisation

Un écran plasma a un taux de rafraîchissement plus rapide par rapport à un écran LCD de la même classification. Le temps de réponse lent des écrans LCD est évident lorsque les images sont affichées à un rythme plus rapide.

Vous verrez souvent un effet de fantôme dans lequel les images ont tendance à glisser sur l'écran. Les écrans LCD actuels ne subissent pas d'effets fantômes car leurs fréquences d'images sont plus proches de celles des téléviseurs plasma.

Technologie

Une autre différence entre les écrans LCD et Plasma est leur principe de fonctionnement. La façon dont vous éclairez les pixels et les sous-pixels pour produire une image varie, et les écrans LCD nécessitent un rétroéclairage pour fournir l'excitation nécessaire aux pixels pour faire une représentation précise d'une image.

Les écrans plasma utilisent les propriétés des gaz inertes pour éclairer les pixels. Chaque pixel peut subir une excitation par une grille d'électrodes au sein de sa structure dans une disposition horizontale et verticale.

Lorsque vous montrez de la lumière UV dans le revêtement de phosphore du pixel, il subit une conversion dans la couleur de votre choix. Une lumière affichée sur un luminophore rouge rend le pixel visiblement rouge, et ainsi de suite.

Poids 

Les écrans LCD pèsent moins que leurs homologues plasma de même taille. De plus, ils consomment moins d'électricité et produisent moins de chaleur.

Cependant, la différence de poids et de consommation d'énergie ne tient pas beaucoup de pouvoir car elle est relative. Les écrans plasma sont encore très légers par rapport aux autres technologies d'affichage.

Afficher

Les écrans plasma affichent ce que nous considérons comme des images plus authentiques. En raison de l'absence de rétroéclairage, vous obtenez des photos détaillées de l'objet physique affiché à l'aide d'écrans plasma.

Les écrans LCD sont en quelque sorte relativement saturés et pas aussi nets que certains écrans plasma.

Altitude

L'altitude affecte les écrans plasma, et ils ne fonctionnent pas bien au-dessus d'une hauteur de 6500 pieds.

Au fur et à mesure que vous montez vers l'espace, la pression de l'air diminue naturellement. Une chute de pression signifie que l'air se dilate naturellement, créant un énorme problème pour les écrans plasma. Une variation de la distance entre les molécules de gaz inerte fait que les électrodes travaillent plus fort pour allumer les pixels. Dans une pièce silencieuse ou affichant des images blanches, vous entendrez du bruit provenant de l'écran.

Conclusion

Nous avons discuté des facteurs les plus critiques qui affectent le fonctionnement des écrans LCD.

En tant que tel, vous disposez de suffisamment d'informations sur son fonctionnement, ses composants, ses faiblesses et sur la manière de prolonger sa durée de vie.

Les écrans LCD sont toujours parmi les meilleurs actuellement sur le marché. Si jamais vous avez envie d'acheter un nouveau téléviseur LCD, tenez compte des informations fournies dans cet article.

Pour d'autres questions, commentaires ou interactions, n'hésitez pas à nous contacter.