VIDAL Estelle MONIER Alexandre SFIHI Rayan CHAVY Maxime TPE : Les Pixels Problématique : Comment fonctionne l’écran LCD de notre Smartphone ? Sommaire p g Introduction. I) Principe de fonctio 1) Formation de l’ima 2) Les écrans LCD. Il) La polarisation de la lumière. 1) Les écrans à cristaux liquides monochromes et cristaux liquides couleurs. Ill) Hypothèses et protocoles de l’expérience. IV) Analyse du résultat obtenu. V) Conclusion. 2 de produire une image, il est indispensable de gérer l’éclairage de chaque sous pixel.
C’est donc à l’œil de la reconstituer à partir de la vision de ces points de lumière. Un écran est constitué de plusieurs couches de matériaux transparents, sauf les deux filtres polarisants : 1) les tubes lumineux fournissant le rétro éclairage. 2) le filtre polarisant horizontal. 3) la plaque de verre. 4) la matrice d’électrodes transparentes avec un transistor. 5) une couche de cristaux liquides orientés d’arrière en avant. 6) un filtre coloré. 7) une plaque de verre. 8) un filtre polarisant vertical. 9) une plaque de verre antireflet sur la face visible de l’écran.
Toutes ces couches ont une fonction comme : – Les pixels (petites unités lumineuses): chaque pixel est dissocié n trois rectangles qu’on nomme les sous pixels. L’unique différence entre eux est la couleur du filtre qui est, soit bleu, soit rouge, soit vert. – Le tube fluorescent ou le panneau de diodes électroluminescentes (DEL), situé à l’arrière de l’écran, émettant la lumière blanche. – Les cristaux liquides (composés organiques à base d’hydrogène et de carbone) qui sont disposés entre deux polariseurs.
Ils ont un rôle de store, la quantité de lumière qu’il procure diffère en fonction de la tension électrique appliquée aux cristaux liqu ation de cette lumière se 2 (rouge, vert, bleu). Les cristaux liquides sont définis comme le quatrième état de la matière. A l’inverse des molécules dans un solide ou dans un liquide, leurs molécules conservent une certaine orientation les unes par rapport aux autres. Il existe trois propriétés qui constituent la base des écrans LCD : 4 – Ils sont translucides donc de bons conducteurs de lumière. Lorsqu’il n’y a pas de tension, ils ont une structure en forme de demi-spirales. Lorsqu’on administre une tension électrique, les cristaux liquides se dirigent dans le sens du champ électrique. L’œil humain ne différencie pas les différents sous-pixels, il élange les lumières colorées primaires issu de chacun d’eux. C’est suffisant pour reproduire pratiquement toutes les couleurs perçues par l’œil humain, c’est ce qu’on appelle la synthèse additive des couleurs. 1) L’écran à cristaux liquides monochromes et cristaux liquides couleurs. a) L’écran à cristaux liquides monochromes. une matrice d’électrodes transparentes. On choisit la nature des cristaux liquides et l’épaisseur du dispositif de façon à obtenir la rotation souhaitée pour le plan de polarisation lorsqu’il n’y a pas de tension électrique. Pour maintenir cette aible épaisseur dans les écrans de grandes dimensions on ajoute des petites billes transparentes dans l’espace rempli de cristaux liquides. Toute différence de potentiel qui sera faite, plus ou moins élevée, entrainera une variation du plan 5 de polarisation donc de la transparence. Celle-ci se fait par réflexion de la lumière incidente.
Les électrodes des pixels reposent sur le principe de lignes ou de colonnes et la commande d’allumage se fait par un balayage régulier des lignes de points. De la même manière pour les petits afficheurs à cristaux liquides monochromes sauf qu’ils utilisent des ?lectrodes avant en forme de segment de caractère afin de simplifier. b) L’écran à cristaux liquides couleur. Le principe de base est le même que celui de l’écran à cristaux liquides monochromes. Il nécessite trois cellules par pixels et un filtre coloré de motifs rouges, verts et bleus comble le sandwich.
Habituellement, un filtre est une 4 couleurs. Etant donné que la technologie TN ne permet pas l’affichage de 262 144 couleurs, deux techniques sont utilisées par l’affichage de 16 millions de couleurs : – un clignotement qui alterne l’affichage de deux couleurs encadrant la vraie. Un effet de diffusion entre des cellules adjacentes. c) Les caractéristiques d’un écran à cristaux liquides. un écran à cristaux liquides est caractérisé par cinq mesures 6 – La définition qui est en nombre de pixels, elle détermine le nombre de points qui constituent Pimage visible. La dimension, il s’agit de la diagonale qui est indiquée en pouces ou en centimètres. L’angle de vision qui est horizontal ou vertical, il indique jusqu’? quel angle nous pouvons observer Fimage ayant un contraste supérieur 10,1. – Le contraste qui est le rapport de luminosité entre un pixel blanc et un pixel noir. Ce contraste est obtenu en poussant la luminosité au maximum, au-del? de l’utilisable. – La luminosité qui est mesurée dans l’axe en cd/m2. d) La chromaticité. La chromaticité est l’ensemble des caractères physiques qul contribuent à la sensation colorée propre à la lumière.
La CIE (Commission Internationale de l’éclairage) a défini la gamme de couleurs que l’œil humain peut percevoir et distinguer. Hors la majeur ispositifs de restitution ne S en ce qui concerne la qualité des couleurs et leur gamme dépasse l’étendue des couleurs. En 2007, la lampe à décharge est remplacée par une matrice de diodes ?lectroluminescentes blanches permettant de diminuer la consommation électrique de l’appareil et obtenant un meilleur taux de contraste. C’est une nouvelle technique de rétro-éclairage.
Certains constructeurs l’utilisent en illuminant l’écran par groupe de pixels afin d’accroître le taux de reponse ainsi que le taux de réponse. 7 Ill) Hypothèses et protocole de l’expérience. 1) Hypothèses. Hypothèse 1 : Afin d’obtenir les nuances, il faut mélanger les trois couleurs primaires observées sur l’écran : le rouge, le vert et le bleu. Hypothèse 2 : En plus de mélanger ces trois couleurs primaires, il faut ?galement modifier Fintensité des différentes couleurs. 2) Protocoles des expériences. Liste du matériel : – Un microscope.
S couleurs sur l’écran puis l’allumer. On remarque que pour obtenir du blanc, il faut que les trois sous pixels rouge, vert et bleu soient allumés simultanément avec la meme intensiter . Pour obtenir du noir, aucun des pixels ne doit être allumés. Et en ce qui concerne les couleurs secondaires pour les obtenir il nécessite d’allumer simultanément deux des sous pixels (le troisième étant éteint). Avec le bleu et le vert, on obtient du cyan. Avec le rouge et le vert, on obtient du jaune et vec le bleu et le rouge on obtient du magenta. ar contre pour l’obtention des primaires, il suffit d’allumer un seul de ces sous pixels. Pour toutes les autres couleurs, on les obtient en faisant varier l’intensité lumineuse de chacun des sous-pixels. Conclusion de cette analyse L’écran LCD de notre Smartphone est constitué de pixels, eux-mêmes constitués de sous pixels colorés (rouge, vert, bleu). La synthèse additive (le mélange) de ces couleurs permet d’en obtenir d’autres (cyan, jaune et magenta). En effectuant une variation de l’intensité lumineuse de chaque sous-pixel, on rajoute à ces trois couleurs toutes les nuances
