Écran à cristaux liquides - Définition
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Technologies
1 : plaque de verre ;
2 et 3 : polarisants vertical et horizontal ;
4 : filtre couleur RVB ;
5 et 6 : électrodes horizontales et verticales ;
7 : couches polymère d’alignement ;
8 : billes d’espacement.
TN, DSTN
La technologie de base, le TN (Twisted nematic) fut la plus répandue malgré des insuffisances dans le rendu des couleurs et leur contraste, ainsi qu’un fort traînage. Elle a été améliorée pour les écrans DSTN (Dual scan twisted nematic) qui ont une meilleure stabilité de l’image grâce à l’introduction d’un double balayage. Malgré des améliorations, ces technologies à matrice passive offrent un rapport de contraste limité à 50:1, et une qualité moyenne des noirs en général. Des écrans à double couche (Double Super Twisted nematic) ont également été produits pour améliorer l’équilibre chromatique de la lumière produite.
Les écrans TN et DSTN sont transparents au repos.
5 et 6 : lignes de commande horizontales et verticales ;
7 : polymère d’alignement ;
9 : transistors ;
10 : électrode frontale ;
11 : électrodes élémentaires.
TFT-LCD
Sa variante TFT est la plus utilisée pour les écrans couleurs, en informatique et pour la télévision. Elle remplace la grille d’électrodes avant par une seule électrode en ITO (oxyde d’indium-étain InSn2O3), et la grille arrière par une matrice de transistors en film mince (Thin-film transistor), un par pixel et trois par pixel de couleurs, qui permet de mieux contrôler le maintien de tension de chaque pixel, pour améliorer le temps de réponse et la stabilité de l’affichage.
La plupart des écrans à cristaux liquides couleurs de qualité emploient cette technologie TFT dite à « matrice active », qui a permis d’obtenir des temps de réponse inférieurs à 10 ms. Le contraste reste toutefois limité à environ 300:1, et seuls les écrans de type dépassent cette valeur.
Le film mince de silicium est gravé selon les procédés de fabrication des dispositifs à semiconducteurs sur un dépôt extrêmement mince, de quelques centaines de micromètre, de silicium. On ne parvient pas actuellement déposer du silicium monocristallin sur du verre, car la température nécessaire, de 1 450 °C, liquéfie le verre.
Le silicium est déposé par diffusion gazeuse, et on obtient alors une couche amorphe, ou par recuit d’une fine tranche de silicium (le silicium reste localement cristallisé : polycristallin). Ce recuit peut se faire :
- Par étuvage de l’ensemble, ce qui n’est possible qu’avec du quartz du fait de la température nécessaire, supérieure à 1 000 °C. Cette technique est employée pour les panneaux à cristaux liquides des projecteurs, dont les faibles dimensions sont compatibles avec celles des lames de quartz.
- Par chauffage localisé par le balayage d’un faisceau laser.
Une couche polycristalline permet de graver des circuits cent fois plus performants que ceux au silicium amorphe, et d’obtenir une plus grande finesse.
Mis hors tension, les écrans TFT présentent une couleur noire.
IPS et S-IPS
La technologie IPS (In-Plane Switching) développée par Hitachi en 1996 perfectionne la technologie TN-TFT en utilisant des cristaux liquides dont l’axe est parallèle au plan de l’écran. L’angle de vision est très large mais le nombre de transistors double, diminuant la transparence.
MVA et PVA
Un perfectionnement, le MVA (Multi-domain Vertical Alignment), a été introduit en 1998 par Fujitsu, qui améliore sa technologie VA, en intégrant plusieurs domaines de réfraction par cellule, augmentant ainsi la qualité du noir (<1 cd/m2), et permettant d’améliorer fortement le contraste utile et l’angle de vision. Le dernier développement en est le PVA (Patterned Vertical Alignment) réalisé par la compagnie Samsung, où les couleurs noires atteignent 0,15 cd/m2 permettant un contraste de 1000:1.
Les écrans MVA sont opaques au repos.
