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Moniteur (afficher) un dispositif d'affichage visuel d'informations, conçu pour sortie d'écran informations textuelles et graphiques.

Caractérisé par moniteur taille diagonale, résolution, taille de grain, taux de rafraîchissement maximal de l'image, type de connexion.

Types de moniteurs :

• Coloré et monochrome.
• Différentes tailles (à partir de 14 pouces).
• Avec diverses céréales.
• Cristaux liquides et tube cathodique.

Moniteur fonctionne sous le contrôle d'un périphérique matériel spécial - un adaptateur vidéo (contrôleur vidéo, carte vidéo), qui offre deux modes possibles - texte et graphique.

En mode texte écran est divisé (le plus souvent) en 25 lignes de 80 positions dans chaque ligne (2000 positions au total). Chaque position (familiarité) peut contenir n'importe lequel des symboles de la table de codes - une lettre majuscule ou minuscule de l'alphabet latin ou russe, un signe de service (« + », « - », « . », etc.), un pseudographique symbole, ainsi qu'une image graphique de presque tous les caractères de contrôle. Pour chaque familiarité avec l'écran, le programme travaillant avec l'écran ne rapporte que deux octets au contrôleur vidéo - un octet avec le code du caractère et un octet avec la couleur du caractère et le code de la couleur d'arrière-plan. Et le contrôleur vidéo génère une image sur écran.

En mode graphique, l'image est formée de la même manière qu'en écran TV - une mosaïque, une collection de points dont chacun est peint d'une couleur ou d'une autre. Sur écran en mode graphique, vous pouvez afficher des textes, des graphiques, des images, etc. Et lors de la sortie des tests, vous pouvez utiliser différentes polices, n'importe quelle taille, police, n'importe quelle taille, couleur, placement des lettres. En mode graphique écran moniteur est essentiellement un raster composé de pixels.

Note

L'élément minimum d'une image à l'écran (point) s'appelle un pixel - de l'anglais "picture element"...

Le nombre de points horizontaux et verticaux qui moniteur capable de reproduire clairement et séparément est appelée la capacité de dilution du moniteur. L’expression « raréfaction » moniteur 1024x768" signifie que moniteur peut produire 1024 lignes horizontales avec 768 points par ligne.

Il existe deux types principaux moniteur: liquide Crystal et avec Tube à rayons cathodiques. Les moins courants sont moniteurs plasma Et moniteurs à écran tactile.

Moniteurs à tube cathodique.

Image à l'écran moniteur à tube cathodique est créé par un faisceau d'électrons émis par un canon à électrons et le principe de leur fonctionnement est similaire à celui d'un téléviseur. Ce faisceau (un faisceau d'électrons) est accéléré par une haute tension électrique et tombe sur la surface interne de l'écran, recouverte d'une composition de phosphore qui brille sous son interaction.

Le phosphore est appliqué sous la forme d'ensembles de points de trois couleurs primaires : rouge (Rouge), vert (Vert) et bleu (Bleu). Ces couleurs sont dites primaires car leurs combinaisons (dans diverses proportions) peuvent représenter n’importe quelle couleur du spectre. Le modèle de couleur dans lequel l'image sur l'écran du moniteur est construite est appelé RVB. Les ensembles de points de phosphore sont disposés en triades triangulaires. La triade forme un pixel - un point à partir duquel une image est formée.

La distance entre les centres des pixels est appelée pas de point moniteur. Cette distance affecte considérablement la clarté de l'image. Plus le pas est petit, plus la clarté est élevée. Généralement en couleur moniteurs le pas (en diagonale) est de 0,27 à 0,28 mm. Avec cette étape, l’œil humain perçoit les points de la triade comme un point d’une couleur « complexe ».

De l'autre coté tubes Il existe trois canons à électrons (selon le nombre de couleurs primaires). Les trois canons sont « dirigés » vers le même pixel, mais chacun d’eux émet un flux d’électrons vers « son propre » point de phosphore.

Pour que les électrons atteignent l'écran sans entrave, l'air est pompé hors du tube et une tension électrique élevée est créée entre les canons et l'écran, accélérant les électrons.

Devant l'écran, sur le trajet des électrons, un masque est placé - une fine plaque métallique avec un grand nombre de trous situés en face des points de phosphore. Le masque garantit que les faisceaux d'électrons n'atteignent que les points de phosphore de la couleur correspondante. L'amplitude du courant électronique des pistolets et, par conséquent, la luminosité des pixels sont contrôlées par le signal provenant de l'adaptateur vidéo.

Un système de déflexion est placé sur la partie du flacon où se trouvent les canons à électrons. moniteur, ce qui fait que le faisceau d'électrons traverse tous les pixels un à un, ligne par ligne, de haut en bas, puis revient au début de la ligne du haut, etc. Le nombre de lignes affichées par seconde est appelé taux de balayage horizontal. Et la fréquence à laquelle les images changent est appelée fréquence d’images.

Note

Cette dernière ne doit pas être inférieure à 60 Hz, sinon l'image vacillera...

Moniteurs LCD.

Moniteurs LCD (Écran LCD) ont moins de poids, de volume géométrique, consomment deux ordres de grandeur en moins d'énergie, n'émettent pas d'ondes électromagnétiques affectant la santé humaine, mais sont plus chers que les moniteurs avec Tube à rayons cathodiques.

Cristaux liquides- il s'agit d'un état particulier de certaines substances organiques, dans lequel elles ont une fluidité et la capacité de former des structures spatiales similaires à cristalline.

Cristaux liquides peuvent modifier leur structure et leurs propriétés optiques sous l’influence de la tension électrique. En changeant l'orientation des groupes de cristaux à l'aide d'un champ électrique et en utilisant la valeur saisie liquide Crystal une solution de substances capables d'émettre de la lumière sous l'influence d'un champ électrique, il est possible de créer des images de haute qualité transmettant plus de 15 millions de nuances de couleurs.

Majorité Moniteurs LCD utilise une fine couche de cristaux liquides, placé entre deux plaques de verre. Les charges sont transmises à travers la matrice dite passive - une grille de fils invisibles, horizontaux et verticaux, créant un point image à l'intersection des fils (un peu flou du fait que les charges pénètrent dans les zones voisines du liquide) .

Moniteurs plasma.

Emploi moniteurs plasma très similaire au travail des lampes au néon, qui se présentent sous la forme d'un tube rempli d'un gaz inerte à basse pression. Une paire d'électrodes est placée à l'intérieur du tube, entre lesquelles une décharge électrique est allumée et une lueur se produit. Écrans plasma sont créés en remplissant l’espace entre deux surfaces vitrées avec un gaz inerte, tel que l’argon ou le néon.

De petites électrodes transparentes sont ensuite placées sur la surface du verre et des tensions haute fréquence leur sont appliquées. Sous l'influence de cette tension, une décharge électrique se produit dans la zone gazeuse adjacente à l'électrode. Le plasma à décharge gazeuse émet de la lumière dans la plage ultraviolette, ce qui fait briller les particules de phosphore dans la plage visible par les humains. En fait, chaque pixel de l’écran fonctionne comme une lampe fluorescente ordinaire.

Une luminosité élevée, un contraste et une absence de gigue sont les grands avantages d'un tel moniteurs. De plus, l'angle par rapport à celui sous lequel une image normale peut être vue sur moniteurs plasma– 160° contre 145° comme dans le cas de Moniteurs LCD. Avec une grande dignité moniteurs plasma est leur durée de vie. La durée de vie moyenne sans perte de qualité d'image est de 30 000 heures. C'est trois fois plus que d'habitude Tube à rayons cathodiques. La seule chose qui limite leur utilisation généralisée est leur coût.

Type de moniteur – avec écran tactile. Ici, la communication avec l'ordinateur s'effectue en touchant avec votre doigt un certain endroit de l'écran sensible. Ceci sélectionne le mode souhaité dans le menu affiché à l'écran moniteur.

Sur la face avant de l’écran et avec des électrodes d’adresse le long de sa face arrière. La décharge gazeuse produit un rayonnement ultraviolet, qui à son tour déclenche la lueur visible du phosphore. Dans les panneaux plasma couleur, chaque pixel de l'écran est constitué de trois cavités microscopiques identiques contenant un gaz inerte (xénon) et comportant deux électrodes, avant et arrière. Une fois qu’une forte tension est appliquée aux électrodes, le plasma commence à se déplacer. En même temps, il émet de la lumière ultraviolette qui frappe les luminophores situés dans la partie inférieure de chaque cavité. Les phosphores émettent l'une des couleurs primaires : rouge, vert ou bleu. La lumière colorée traverse ensuite le verre et pénètre dans l'œil du spectateur. Ainsi, dans la technologie plasma, les pixels fonctionnent comme des tubes fluorescents, mais créer des panneaux à partir d'eux est assez problématique. La première difficulté est la taille des pixels. Le sous-pixel d'un panneau plasma a un volume de 200 µm x 200 µm x 100 µm, et plusieurs millions de pixels doivent être empilés un à un sur le panneau. Deuxièmement, l'électrode avant doit être aussi transparente que possible. L'oxyde d'indium et d'étain est utilisé à cet effet car il est conducteur et transparent. Malheureusement, les panneaux à plasma peuvent être si grands et la couche d'oxyde si fine que lorsque des courants importants traversent la résistance des conducteurs, il se produit une chute de tension qui réduira et déformera considérablement les signaux. Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter des conducteurs de connexion intermédiaires en chrome - ils conduisent beaucoup mieux le courant, mais sont malheureusement opaques.

Enfin, vous devez choisir les bons phosphores. Ils dépendent de la couleur recherchée :

• Vert : Zn 2 SiO 4:Mn 2+ / BaAl 12 O 19:Mn 2+
• Rouge : Y 2 O 3 : Eu 3+ / Y0,65 Gd 0,35 BO 3 : Eu 3
• Bleu : BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+

Ces trois luminophores produisent de la lumière avec des longueurs d'onde comprises entre 510 et 525 nm pour le vert, 610 nm pour le rouge et 450 nm pour le bleu. Le dernier problème reste l'adressage des pixels, puisque, comme nous l'avons déjà vu, pour obtenir la teinte recherchée, il faut modifier l'intensité des couleurs indépendamment pour chacun des trois sous-pixels. Sur un panneau plasma de 1 280 x 768 pixels, il y a environ trois millions de sous-pixels, ce qui donne six millions d'électrodes. Comme vous pouvez l'imaginer, il n'est pas possible de disposer six millions de pistes pour contrôler les sous-pixels indépendamment, les pistes doivent donc être multiplexées. Les voies avant sont généralement alignées en lignes pleines et les voies arrière en colonnes. L'électronique intégrée au panneau plasma, à l'aide d'une matrice de pistes, sélectionne le pixel qui doit être allumé sur le panneau. L'opération se produit très rapidement, de sorte que l'utilisateur ne remarque rien - comme le balayage des faisceaux sur les moniteurs CRT.

Un peu d'histoire.

Le premier prototype d’écran plasma est apparu en 1964. Il a été conçu par les scientifiques Bitzer et Slottow de l'Université de l'Illinois comme alternative à l'écran CRT du système informatique Plato. Cet affichage était monochrome, ne nécessitait pas de mémoire supplémentaire ni de circuits électroniques complexes et était très fiable. Son but était principalement d'afficher des lettres et des chiffres. Cependant, il n'a jamais eu le temps d'être réalisé comme moniteur d'ordinateur, car grâce à la mémoire à semi-conducteurs apparue à la fin des années 70, les moniteurs CRT se sont révélés moins chers à produire. Mais les écrans plasma, en raison de leur faible profondeur et de leur grand écran, sont devenus très répandus comme panneaux d'information dans les aéroports, les gares et les bourses. IBM était fortement impliqué dans les panneaux d'information et, en 1987, l'ancien étudiant de Bitzer, le Dr Larry Weber, fonda la société Plasmaco, qui commença à produire des écrans plasma monochromes. Le premier écran plasma couleur 21" a été introduit par Fujitsu en 1992. Il a été développé conjointement avec le bureau d'études de l'Université de l'Illinois et la NHK. Et en 1996, Fujitsu a racheté la société Plasmaco avec toutes ses technologies et son usine et a lancé le premier écran plasma à succès commercial sur le marché – Plasmavision avec un écran de 42 pouces de résolution 852 x 480 avec balayage progressif. La vente de licences à d'autres constructeurs commence, le premier étant Pioneer. Par la suite, en développant activement la technologie plasma, Pioneer, peut-être plus que quiconque, a réussi dans le domaine du plasma, créant un certain nombre d'excellents modèles de plasma.

Malgré l’étonnant succès commercial des panneaux plasma, la qualité de l’image était au début, pour le moins, déprimante. Ils coûtent des sommes incroyables, mais ont rapidement conquis le public car ils se différencient avantageusement des monstres CRT avec un corps plat, qui permettait d'accrocher le téléviseur au mur, et des tailles d'écran : 42 pouces de diagonale contre 32 ( maximum pour les téléviseurs CRT). Quel était le principal défaut des premiers moniteurs plasma ? Le fait est que, malgré toute la couleur de l'image, ils étaient complètement incapables de faire face à des transitions douces de couleur et de luminosité : ces dernières se désintégraient en marches aux bords déchirés, ce qui semblait doublement terrible dans une image en mouvement. On ne pouvait que deviner pourquoi cet effet est apparu, dont, comme par accord, aucun mot n'a été écrit dans les médias, qui ont fait l'éloge des nouveaux écrans plats. Cependant, après cinq ans, lorsque plusieurs générations de plasma ont changé, des marches ont commencé à apparaître de moins en moins souvent et, selon d'autres indicateurs, la qualité de l'image a commencé à augmenter rapidement. De plus, en plus des panneaux de 42 pouces, des panneaux de 50" et 61" sont apparus. La résolution a progressivement augmenté et quelque part pendant la transition vers 1024 x 720, les écrans plasma étaient, comme on dit, à leur apogée. Plus récemment, le plasma a franchi avec succès un nouveau seuil de qualité, entrant dans le cercle privilégié des appareils Full HD. Actuellement, les tailles d’écran les plus populaires sont de 42 et 50 pouces de diagonale. En plus du 61" standard, une taille de 65" est apparue, ainsi qu'un record de 103". Mais le véritable record n'est qu'à venir : Matsushita (Panasonic) a récemment annoncé une dalle de 150" ! Mais cela, comme les modèles 103" (d'ailleurs la célèbre société américaine Runco produit du plasma à base de panneaux Panasonic de même taille), est une chose insupportable, tant au sens littéral qu'au sens plus littéral (poids, prix).

Technologies des panneaux plasma.

Juste quelque chose de compliqué.

Le poids a été mentionné pour une raison : les panneaux plasma pèsent beaucoup, surtout les grands modèles. Cela est dû au fait que le panneau plasma est principalement constitué de verre, à l'exception du châssis métallique et du corps en plastique. Le verre est ici nécessaire et irremplaçable : il stoppe les rayons ultraviolets nocifs. Pour la même raison, personne ne produit de lampes fluorescentes en plastique, uniquement en verre.

La conception entière d'un écran plasma est constituée de deux feuilles de verre, entre lesquelles se trouve une structure cellulaire de pixels constituée de triades de sous-pixels - rouge, vert et bleu. Les cellules sont remplies d'inerte, ce qu'on appelle. gaz « nobles » - un mélange de néon, xénon, argon. Un courant électrique traversant le gaz le fait briller. Essentiellement, un panneau plasma est une matrice de minuscules lampes fluorescentes contrôlées par l'ordinateur intégré au panneau. Chaque cellule de pixel est une sorte de condensateur doté d'électrodes. Une décharge électrique ionise les gaz et les transforme en plasma, c'est-à-dire une substance électriquement neutre et hautement ionisée composée d'électrons, d'ions et de particules neutres. En fait, chaque pixel est divisé en trois sous-pixels contenant du phosphore rouge (R), vert (G) ou bleu (B) : Vert : Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+ Rouge : Y2O3 :Eu3+ / Y0.65Gd0.35BO3 :Eu3 Bleu : BaMgAl10O17:Eu2+ Ces trois luminophores produisent de la lumière avec des longueurs d'onde comprises entre 510 et 525 nm pour le vert, 610 nm pour le rouge et 450 nm pour le bleu. En fait, les rangées verticales R, G et B sont simplement divisées en cellules séparées par des constrictions horizontales, ce qui rend la structure de l'écran très similaire au kinéscope à masque d'un téléviseur ordinaire. La similitude avec ce dernier est qu’il utilise le même phosphore coloré qui recouvre les cellules des sous-pixels de l’intérieur. Seul le phosphore phosphore n'est pas enflammé par un faisceau d'électrons, comme dans un kinéscope, mais par un rayonnement ultraviolet. Pour créer une variété de nuances de couleurs, l’intensité lumineuse de chaque sous-pixel est contrôlée indépendamment. Dans les téléviseurs CRT, cela se fait en modifiant l'intensité du flux d'électrons, en « plasma », en utilisant une modulation par impulsions codées sur 8 bits. Le nombre total de combinaisons de couleurs atteint dans ce cas 16 777 216 nuances.

Comment est faite la lumière. La base de chaque panneau à plasma est le plasma lui-même, c'est-à-dire un gaz constitué d'ions (atomes chargés électriquement) et d'électrons (particules chargées négativement). Dans des conditions normales, le gaz est constitué de particules électriquement neutres, c’est-à-dire sans charge.

Si l’on introduit un grand nombre d’électrons libres dans un gaz en y faisant passer un courant électrique, la situation change radicalement. Les électrons libres entrent en collision avec les atomes, « éliminant » de plus en plus d’électrons. Sans électron, l'équilibre change, l'atome acquiert une charge positive et se transforme en ion.

Lorsqu’un courant électrique traverse le plasma résultant, les particules chargées négativement et positivement se rapprochent.

Au milieu de tout ce chaos, les particules entrent constamment en collision. Les collisions « excitent » les atomes de gaz dans le plasma, les obligeant à libérer de l'énergie sous forme de photons dans le spectre ultraviolet.

Lorsque les photons frappent le phosphore, les particules de ce dernier s'excitent et émettent leurs propres photons, mais ils seront déjà visibles et prendront la forme de rayons lumineux.

Entre les parois de verre se trouvent des centaines de milliers de cellules recouvertes d'un phosphore qui brille en rouge, vert et bleu. Sous la surface visible du verre - tout le long de l'écran - se trouvent de longues électrodes d'affichage transparentes, isolées sur le dessus avec une feuille de diélectrique et sur le dessous avec une couche d'oxyde de magnésium (MgO).

Pour que le processus soit stable et contrôlable, il est nécessaire de fournir un nombre suffisant d'électrons libres dans la colonne de gaz ainsi qu'une tension suffisamment élevée (environ 200 V), ce qui forcera les flux d'ions et d'électrons à se rapprocher l'un de l'autre.

Et pour que l'ionisation se produise instantanément, en plus des impulsions de contrôle, il y a une charge résiduelle sur les électrodes. Les signaux de commande sont fournis aux électrodes via des conducteurs horizontaux et verticaux, formant une grille d'adresses. De plus, les conducteurs verticaux (d'affichage) sont des chemins conducteurs sur la surface intérieure du verre de protection depuis la face avant. Ils sont transparents (une couche d'oxyde d'étain mélangé à de l'indium). Des conducteurs métalliques horizontaux (d'adresse) sont situés à l'arrière des cellules.

Le courant circule des électrodes d’affichage (cathodes) vers les plaques d’anodes, qui tournent à 90 degrés par rapport aux électrodes d’affichage. La couche protectrice sert à empêcher tout contact direct avec l'anode.

Sous les électrodes d'affichage se trouvent les cellules de pixels RVB déjà mentionnées, réalisées sous la forme de minuscules boîtes, recouvertes à l'intérieur d'un phosphore coloré (chaque case « couleur » - rouge, verte ou bleue - est appelée un sous-pixel). Sous les cellules se trouve une structure d'électrodes d'adresse positionnées à 90 degrés par rapport aux électrodes d'affichage et passant par les sous-pixels de couleur correspondants. Vient ensuite un niveau de protection pour les électrodes d'adressage, recouvert par la vitre arrière.

Avant que l'écran plasma ne soit scellé, un mélange de deux gaz inertes - le xénon et le néon - est injecté sous basse pression dans l'espace entre les cellules. Pour ioniser une cellule spécifique, une différence de tension est créée entre les électrodes d'affichage et d'adresse situées l'une en face de l'autre au-dessus et en dessous de la cellule.

Un peu de réalité.

En fait, la structure des écrans plasma réels est beaucoup plus complexe et la physique du processus n'est pas du tout aussi simple. En plus de la grille matricielle décrite ci-dessus, il existe un autre type, co-parallèle, qui fournit un conducteur horizontal supplémentaire. De plus, les pistes métalliques les plus fines sont dupliquées pour égaliser le potentiel de ces dernières sur toute la longueur, ce qui est assez important (1 m ou plus). La surface des électrodes est recouverte d'une couche d'oxyde de magnésium, qui remplit une fonction isolante et fournit en même temps une émission secondaire lorsqu'elle est bombardée d'ions gazeux positifs. Il existe également différents types de géométrie de rangée de pixels : simple et « gaufrée » (les cellules sont séparées par des doubles parois verticales et des ponts horizontaux). Les électrodes transparentes peuvent être réalisées sous la forme d'un double T ou d'un méandre, lorsqu'elles semblent entrelacées avec les électrodes d'adressage, bien qu'elles se trouvent dans des plans différents. Il existe de nombreuses autres astuces technologiques visant à augmenter l’efficacité des écrans plasma, initialement assez faible. Dans le même but, les fabricants font varier la composition gazeuse des cellules, ils augmentent notamment le pourcentage de xénon de 2 à 10 %. À propos, le mélange gazeux à l'état ionisé brille légèrement tout seul. Par conséquent, afin d'éliminer la contamination du spectre des luminophores par cette lueur, des filtres lumineux miniatures sont installés dans chaque cellule.

Contrôle des signaux.

Le dernier problème reste l'adressage des pixels, puisque, comme nous l'avons déjà vu, pour obtenir la teinte recherchée, il faut modifier l'intensité des couleurs indépendamment pour chacun des trois sous-pixels. Sur un panneau plasma de 1 280 x 768 pixels, il y a environ trois millions de sous-pixels, ce qui donne six millions d'électrodes. Comme vous pouvez l'imaginer, il n'est pas possible de disposer six millions de pistes pour contrôler les sous-pixels indépendamment, les pistes doivent donc être multiplexées. Les voies avant sont généralement alignées en lignes pleines et les voies arrière en colonnes. L'électronique intégrée au panneau plasma, à l'aide d'une matrice de pistes, sélectionne le pixel qui doit être allumé sur le panneau. L'opération se produit très rapidement, de sorte que l'utilisateur ne remarque rien - comme le balayage des faisceaux sur les moniteurs CRT. Les pixels sont contrôlés à l'aide de trois types d'impulsions : démarrage, maintien et amortissement. La fréquence est d'environ 100 kHz, bien qu'il existe des idées pour une modulation supplémentaire des impulsions de contrôle avec des fréquences radio (40 MHz), ce qui garantirait une densité de décharge plus uniforme dans la colonne de gaz.

En fait, le contrôle de l’éclairage des pixels est de la nature d’une modulation discrète de largeur d’impulsion : les pixels brillent exactement aussi longtemps que dure l’impulsion de support. Sa durée avec un codage 8 bits peut prendre respectivement 128 valeurs discrètes, le même nombre de gradations de luminosité est obtenu. Serait-ce la raison pour laquelle les dégradés déchirés se divisent en marches ? Le plasma des générations suivantes a progressivement augmenté la résolution : 10, 12, 14 bits. Les derniers modèles Runco Full HD utilisent un traitement du signal 16 bits (probablement également un encodage). D'une manière ou d'une autre, les étapes ont disparu et, espérons-le, ne réapparaîtront plus.

En plus du panneau lui-même.

Non seulement le panneau lui-même a été progressivement amélioré, mais également les algorithmes de traitement du signal : mise à l'échelle, conversion progressive, compensation de mouvement, suppression du bruit, optimisation de la synthèse des couleurs, etc. Chaque fabricant de plasma possède son propre ensemble de technologies, dupliquant partiellement d'autres sous d'autres noms, mais en partie les leurs. Ainsi, presque tout le monde a utilisé les algorithmes de mise à l'échelle DCDi et de conversion adaptative progressive de Faroudja, tandis que certains ont commandé des développements originaux (par exemple, Vivix de Runco, Advanced Video Movement de Fujitsu, Dynamic HD Converter de Pioneer, etc.). Afin d'augmenter le contraste, des ajustements ont été apportés à la structure des impulsions et des tensions de commande. Pour augmenter la luminosité, des cavaliers supplémentaires ont été introduits dans la forme des cellules pour augmenter la surface recouverte de phosphore et réduire l'éclairage des pixels voisins (Pioneer). Le rôle des algorithmes de traitement « intelligents » s'est progressivement accru : une optimisation de la luminosité image par image, un système de contraste dynamique et des technologies avancées de synthèse des couleurs ont été introduits. Les ajustements du signal d'origine ont été effectués non seulement en fonction des caractéristiques du signal lui-même (le degré d'obscurité ou de luminosité de la scène actuelle ou la vitesse à laquelle les objets se déplaçaient), mais également en fonction du niveau de lumière ambiante, qui a été surveillé à l'aide d'un capteur intégré. dans le capteur photo. Grâce à des algorithmes de traitement avancés, un succès fantastique a été obtenu. Ainsi, Fujitsu, grâce à un algorithme d'interpolation et aux modifications correspondantes du processus de modulation, a réussi à augmenter le nombre de gradations de couleurs dans les fragments sombres jusqu'à 1019, ce qui dépasse de loin les capacités de l'écran avec l'approche traditionnelle et correspond à la sensibilité de l'écran. système visuel humain (technologie de traitement multi-gradation à faible luminosité). La même société a développé une méthode de modulation séparée des électrodes horizontales de contrôle paires et impaires (ALIS), qui a ensuite été utilisée dans les modèles Hitachi, Loewe, etc. La méthode a donné une clarté accrue et réduit l'irrégularité des contours inclinés même sans traitement supplémentaire, et par conséquent, dans les spécifications de ceux qui utilisaient ses modèles à plasma, il y avait une résolution inhabituelle de 1024 × 1024. Cette résolution, bien sûr, était virtuelle, mais l'effet s'est avéré très impressionnant.

Avantages et inconvénients.

Le plasma est un écran qui, comme un téléviseur CRT, n'utilise pas de modulateurs de lumière, mais émet une lumière déjà modulée directement par des triades de phosphore. Ceci, dans une certaine mesure, rend le plasma similaire aux tubes cathodiques, si familiers et qui ont fait leurs preuves depuis plusieurs décennies.

Le plasma a une couverture sensiblement plus large de l'espace colorimétrique, ce qui s'explique également par les spécificités de la synthèse des couleurs, qui sont formées par des éléments phosphorés « actifs », et non par le passage du flux lumineux de la lampe à travers des filtres lumineux et des modulateurs de lumière.

De plus, la ressource plasma est d’environ 60 000 heures.

Ainsi, les téléviseurs plasma sont :

Grande taille d'écran + compacité + aucun élément scintillant ; - Image haute définition ; - Écran plat sans distorsion géométrique ; - Angle de vision de 160 degrés dans toutes les directions ; - Le mécanisme n'est pas affecté par les champs magnétiques ; - Haute résolution et luminosité de l'image ; - Disponibilité des entrées informatiques ; - Format d'image 16:9 et mode de balayage progressif.

En fonction du rythme du courant pulsé qui traverse les cellules, l'intensité de la lueur de chaque sous-pixel, qui a été contrôlée indépendamment, sera différente. En augmentant ou en diminuant l'intensité de la lueur, vous pouvez créer une variété de nuances de couleurs. Grâce à ce principe de fonctionnement du panneau plasma, il est possible d'obtenir une qualité d'image élevée sans distorsions chromatiques et géométriques. Le point faible est le contraste relativement faible. Cela est dû au fait que les cellules doivent être constamment alimentées en courant basse tension. Dans le cas contraire, le temps de réponse des pixels (leur éclairage et leur fondu) sera augmenté, ce qui est inacceptable.

Parlons maintenant des inconvénients.

L'électrode avant doit être aussi transparente que possible. L'oxyde d'indium et d'étain est utilisé à cet effet car il est conducteur et transparent. Malheureusement, les panneaux à plasma peuvent être si grands et la couche d'oxyde si fine que lorsque des courants importants traversent la résistance des conducteurs, il se produit une chute de tension qui réduira et déformera considérablement les signaux. Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter des conducteurs de connexion intermédiaires en chrome - ils conduisent beaucoup mieux le courant, mais sont malheureusement opaques. Le plasma a peur des transports peu délicats. La consommation d'électricité est assez importante, même si, au cours des dernières générations, il a été possible de la réduire considérablement, tout en éliminant les ventilateurs de refroidissement bruyants.

Sur la face avant de l’écran et avec des électrodes d’adresse le long de sa face arrière. La décharge gazeuse produit un rayonnement ultraviolet, qui à son tour déclenche la lueur visible du phosphore. Dans les panneaux plasma couleur, chaque pixel de l'écran est constitué de trois cavités microscopiques identiques contenant un gaz inerte (xénon) et comportant deux électrodes, avant et arrière. Une fois qu’une forte tension est appliquée aux électrodes, le plasma commence à se déplacer. En même temps, il émet de la lumière ultraviolette qui frappe les luminophores situés dans la partie inférieure de chaque cavité. Les phosphores émettent l'une des couleurs primaires : rouge, vert ou bleu. La lumière colorée traverse ensuite le verre et pénètre dans l'œil du spectateur. Ainsi, dans la technologie plasma, les pixels fonctionnent comme des tubes fluorescents, mais créer des panneaux à partir d'eux est assez problématique. La première difficulté est la taille des pixels. Le sous-pixel d'un panneau plasma a un volume de 200 µm x 200 µm x 100 µm, et plusieurs millions de pixels doivent être empilés un à un sur le panneau. Deuxièmement, l'électrode avant doit être aussi transparente que possible. L'oxyde d'indium et d'étain est utilisé à cet effet car il est conducteur et transparent. Malheureusement, les panneaux à plasma peuvent être si grands et la couche d'oxyde si fine que lorsque des courants importants traversent la résistance des conducteurs, il se produit une chute de tension qui réduira et déformera considérablement les signaux. Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter des conducteurs de connexion intermédiaires en chrome - ils conduisent beaucoup mieux le courant, mais sont malheureusement opaques.

Enfin, vous devez choisir les bons phosphores. Ils dépendent de la couleur recherchée :

• Vert : Zn 2 SiO 4:Mn 2+ / BaAl 12 O 19:Mn 2+
• Rouge : Y 2 O 3 : Eu 3+ / Y0,65 Gd 0,35 BO 3 : Eu 3
• Bleu : BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+

Ces trois luminophores produisent de la lumière avec des longueurs d'onde comprises entre 510 et 525 nm pour le vert, 610 nm pour le rouge et 450 nm pour le bleu. Le dernier problème reste l'adressage des pixels, puisque, comme nous l'avons déjà vu, pour obtenir la teinte recherchée, il faut modifier l'intensité des couleurs indépendamment pour chacun des trois sous-pixels. Sur un panneau plasma de 1 280 x 768 pixels, il y a environ trois millions de sous-pixels, ce qui donne six millions d'électrodes. Comme vous pouvez l'imaginer, il n'est pas possible de disposer six millions de pistes pour contrôler les sous-pixels indépendamment, les pistes doivent donc être multiplexées. Les voies avant sont généralement alignées en lignes pleines et les voies arrière en colonnes. L'électronique intégrée au panneau plasma, à l'aide d'une matrice de pistes, sélectionne le pixel qui doit être allumé sur le panneau. L'opération se produit très rapidement, de sorte que l'utilisateur ne remarque rien - comme le balayage des faisceaux sur les moniteurs CRT.

Un peu d'histoire.

Le premier prototype d’écran plasma est apparu en 1964. Il a été conçu par les scientifiques Bitzer et Slottow de l'Université de l'Illinois comme alternative à l'écran CRT du système informatique Plato. Cet affichage était monochrome, ne nécessitait pas de mémoire supplémentaire ni de circuits électroniques complexes et était très fiable. Son but était principalement d'afficher des lettres et des chiffres. Cependant, il n'a jamais eu le temps d'être réalisé comme moniteur d'ordinateur, car grâce à la mémoire à semi-conducteurs apparue à la fin des années 70, les moniteurs CRT se sont révélés moins chers à produire. Mais les écrans plasma, en raison de leur faible profondeur et de leur grand écran, sont devenus très répandus comme panneaux d'information dans les aéroports, les gares et les bourses. IBM était fortement impliqué dans les panneaux d'information et, en 1987, l'ancien étudiant de Bitzer, le Dr Larry Weber, fonda la société Plasmaco, qui commença à produire des écrans plasma monochromes. Le premier écran plasma couleur 21" a été introduit par Fujitsu en 1992. Il a été développé conjointement avec le bureau d'études de l'Université de l'Illinois et la NHK. Et en 1996, Fujitsu a racheté la société Plasmaco avec toutes ses technologies et son usine et a lancé le premier écran plasma à succès commercial sur le marché – Plasmavision avec un écran de 42 pouces de résolution 852 x 480 avec balayage progressif. La vente de licences à d'autres constructeurs commence, le premier étant Pioneer. Par la suite, en développant activement la technologie plasma, Pioneer, peut-être plus que quiconque, a réussi dans le domaine du plasma, créant un certain nombre d'excellents modèles de plasma.

Malgré l’étonnant succès commercial des panneaux plasma, la qualité de l’image était au début, pour le moins, déprimante. Ils coûtent des sommes incroyables, mais ont rapidement conquis le public car ils se différencient avantageusement des monstres CRT avec un corps plat, qui permettait d'accrocher le téléviseur au mur, et des tailles d'écran : 42 pouces de diagonale contre 32 ( maximum pour les téléviseurs CRT). Quel était le principal défaut des premiers moniteurs plasma ? Le fait est que, malgré toute la couleur de l'image, ils étaient complètement incapables de faire face à des transitions douces de couleur et de luminosité : ces dernières se désintégraient en marches aux bords déchirés, ce qui semblait doublement terrible dans une image en mouvement. On ne pouvait que deviner pourquoi cet effet est apparu, dont, comme par accord, aucun mot n'a été écrit dans les médias, qui ont fait l'éloge des nouveaux écrans plats. Cependant, après cinq ans, lorsque plusieurs générations de plasma ont changé, des marches ont commencé à apparaître de moins en moins souvent et, selon d'autres indicateurs, la qualité de l'image a commencé à augmenter rapidement. De plus, en plus des panneaux de 42 pouces, des panneaux de 50" et 61" sont apparus. La résolution a progressivement augmenté et quelque part pendant la transition vers 1024 x 720, les écrans plasma étaient, comme on dit, à leur apogée. Plus récemment, le plasma a franchi avec succès un nouveau seuil de qualité, entrant dans le cercle privilégié des appareils Full HD. Actuellement, les tailles d’écran les plus populaires sont de 42 et 50 pouces de diagonale. En plus du 61" standard, une taille de 65" est apparue, ainsi qu'un record de 103". Mais le véritable record n'est qu'à venir : Matsushita (Panasonic) a récemment annoncé une dalle de 150" ! Mais cela, comme les modèles 103" (d'ailleurs la célèbre société américaine Runco produit du plasma à base de panneaux Panasonic de même taille), est une chose insupportable, tant au sens littéral qu'au sens plus littéral (poids, prix).

Technologies des panneaux plasma.

Juste quelque chose de compliqué.

Le poids a été mentionné pour une raison : les panneaux plasma pèsent beaucoup, surtout les grands modèles. Cela est dû au fait que le panneau plasma est principalement constitué de verre, à l'exception du châssis métallique et du corps en plastique. Le verre est ici nécessaire et irremplaçable : il stoppe les rayons ultraviolets nocifs. Pour la même raison, personne ne produit de lampes fluorescentes en plastique, uniquement en verre.

La conception entière d'un écran plasma est constituée de deux feuilles de verre, entre lesquelles se trouve une structure cellulaire de pixels constituée de triades de sous-pixels - rouge, vert et bleu. Les cellules sont remplies d'inerte, ce qu'on appelle. gaz « nobles » - un mélange de néon, xénon, argon. Un courant électrique traversant le gaz le fait briller. Essentiellement, un panneau plasma est une matrice de minuscules lampes fluorescentes contrôlées par l'ordinateur intégré au panneau. Chaque cellule de pixel est une sorte de condensateur doté d'électrodes. Une décharge électrique ionise les gaz et les transforme en plasma, c'est-à-dire une substance électriquement neutre et hautement ionisée composée d'électrons, d'ions et de particules neutres. En fait, chaque pixel est divisé en trois sous-pixels contenant du phosphore rouge (R), vert (G) ou bleu (B) : Vert : Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+ Rouge : Y2O3 :Eu3+ / Y0.65Gd0.35BO3 :Eu3 Bleu : BaMgAl10O17:Eu2+ Ces trois luminophores produisent de la lumière avec des longueurs d'onde comprises entre 510 et 525 nm pour le vert, 610 nm pour le rouge et 450 nm pour le bleu. En fait, les rangées verticales R, G et B sont simplement divisées en cellules séparées par des constrictions horizontales, ce qui rend la structure de l'écran très similaire au kinéscope à masque d'un téléviseur ordinaire. La similitude avec ce dernier est qu’il utilise le même phosphore coloré qui recouvre les cellules des sous-pixels de l’intérieur. Seul le phosphore phosphore n'est pas enflammé par un faisceau d'électrons, comme dans un kinéscope, mais par un rayonnement ultraviolet. Pour créer une variété de nuances de couleurs, l’intensité lumineuse de chaque sous-pixel est contrôlée indépendamment. Dans les téléviseurs CRT, cela se fait en modifiant l'intensité du flux d'électrons, en « plasma », en utilisant une modulation par impulsions codées sur 8 bits. Le nombre total de combinaisons de couleurs atteint dans ce cas 16 777 216 nuances.

Comment est faite la lumière. La base de chaque panneau à plasma est le plasma lui-même, c'est-à-dire un gaz constitué d'ions (atomes chargés électriquement) et d'électrons (particules chargées négativement). Dans des conditions normales, le gaz est constitué de particules électriquement neutres, c’est-à-dire sans charge.

Si l’on introduit un grand nombre d’électrons libres dans un gaz en y faisant passer un courant électrique, la situation change radicalement. Les électrons libres entrent en collision avec les atomes, « éliminant » de plus en plus d’électrons. Sans électron, l'équilibre change, l'atome acquiert une charge positive et se transforme en ion.

Lorsqu’un courant électrique traverse le plasma résultant, les particules chargées négativement et positivement se rapprochent.

Au milieu de tout ce chaos, les particules entrent constamment en collision. Les collisions « excitent » les atomes de gaz dans le plasma, les obligeant à libérer de l'énergie sous forme de photons dans le spectre ultraviolet.

Lorsque les photons frappent le phosphore, les particules de ce dernier s'excitent et émettent leurs propres photons, mais ils seront déjà visibles et prendront la forme de rayons lumineux.

Entre les parois de verre se trouvent des centaines de milliers de cellules recouvertes d'un phosphore qui brille en rouge, vert et bleu. Sous la surface visible du verre - tout le long de l'écran - se trouvent de longues électrodes d'affichage transparentes, isolées sur le dessus avec une feuille de diélectrique et sur le dessous avec une couche d'oxyde de magnésium (MgO).

Pour que le processus soit stable et contrôlable, il est nécessaire de fournir un nombre suffisant d'électrons libres dans la colonne de gaz ainsi qu'une tension suffisamment élevée (environ 200 V), ce qui forcera les flux d'ions et d'électrons à se rapprocher l'un de l'autre.

Et pour que l'ionisation se produise instantanément, en plus des impulsions de contrôle, il y a une charge résiduelle sur les électrodes. Les signaux de commande sont fournis aux électrodes via des conducteurs horizontaux et verticaux, formant une grille d'adresses. De plus, les conducteurs verticaux (d'affichage) sont des chemins conducteurs sur la surface intérieure du verre de protection depuis la face avant. Ils sont transparents (une couche d'oxyde d'étain mélangé à de l'indium). Des conducteurs métalliques horizontaux (d'adresse) sont situés à l'arrière des cellules.

Le courant circule des électrodes d’affichage (cathodes) vers les plaques d’anodes, qui tournent à 90 degrés par rapport aux électrodes d’affichage. La couche protectrice sert à empêcher tout contact direct avec l'anode.

Sous les électrodes d'affichage se trouvent les cellules de pixels RVB déjà mentionnées, réalisées sous la forme de minuscules boîtes, recouvertes à l'intérieur d'un phosphore coloré (chaque case « couleur » - rouge, verte ou bleue - est appelée un sous-pixel). Sous les cellules se trouve une structure d'électrodes d'adresse positionnées à 90 degrés par rapport aux électrodes d'affichage et passant par les sous-pixels de couleur correspondants. Vient ensuite un niveau de protection pour les électrodes d'adressage, recouvert par la vitre arrière.

Avant que l'écran plasma ne soit scellé, un mélange de deux gaz inertes - le xénon et le néon - est injecté sous basse pression dans l'espace entre les cellules. Pour ioniser une cellule spécifique, une différence de tension est créée entre les électrodes d'affichage et d'adresse situées l'une en face de l'autre au-dessus et en dessous de la cellule.

Un peu de réalité.

En fait, la structure des écrans plasma réels est beaucoup plus complexe et la physique du processus n'est pas du tout aussi simple. En plus de la grille matricielle décrite ci-dessus, il existe un autre type, co-parallèle, qui fournit un conducteur horizontal supplémentaire. De plus, les pistes métalliques les plus fines sont dupliquées pour égaliser le potentiel de ces dernières sur toute la longueur, ce qui est assez important (1 m ou plus). La surface des électrodes est recouverte d'une couche d'oxyde de magnésium, qui remplit une fonction isolante et fournit en même temps une émission secondaire lorsqu'elle est bombardée d'ions gazeux positifs. Il existe également différents types de géométrie de rangée de pixels : simple et « gaufrée » (les cellules sont séparées par des doubles parois verticales et des ponts horizontaux). Les électrodes transparentes peuvent être réalisées sous la forme d'un double T ou d'un méandre, lorsqu'elles semblent entrelacées avec les électrodes d'adressage, bien qu'elles se trouvent dans des plans différents. Il existe de nombreuses autres astuces technologiques visant à augmenter l’efficacité des écrans plasma, initialement assez faible. Dans le même but, les fabricants font varier la composition gazeuse des cellules, ils augmentent notamment le pourcentage de xénon de 2 à 10 %. À propos, le mélange gazeux à l'état ionisé brille légèrement tout seul. Par conséquent, afin d'éliminer la contamination du spectre des luminophores par cette lueur, des filtres lumineux miniatures sont installés dans chaque cellule.

Contrôle des signaux.

Le dernier problème reste l'adressage des pixels, puisque, comme nous l'avons déjà vu, pour obtenir la teinte recherchée, il faut modifier l'intensité des couleurs indépendamment pour chacun des trois sous-pixels. Sur un panneau plasma de 1 280 x 768 pixels, il y a environ trois millions de sous-pixels, ce qui donne six millions d'électrodes. Comme vous pouvez l'imaginer, il n'est pas possible de disposer six millions de pistes pour contrôler les sous-pixels indépendamment, les pistes doivent donc être multiplexées. Les voies avant sont généralement alignées en lignes pleines et les voies arrière en colonnes. L'électronique intégrée au panneau plasma, à l'aide d'une matrice de pistes, sélectionne le pixel qui doit être allumé sur le panneau. L'opération se produit très rapidement, de sorte que l'utilisateur ne remarque rien - comme le balayage des faisceaux sur les moniteurs CRT. Les pixels sont contrôlés à l'aide de trois types d'impulsions : démarrage, maintien et amortissement. La fréquence est d'environ 100 kHz, bien qu'il existe des idées pour une modulation supplémentaire des impulsions de contrôle avec des fréquences radio (40 MHz), ce qui garantirait une densité de décharge plus uniforme dans la colonne de gaz.

En fait, le contrôle de l’éclairage des pixels est de la nature d’une modulation discrète de largeur d’impulsion : les pixels brillent exactement aussi longtemps que dure l’impulsion de support. Sa durée avec un codage 8 bits peut prendre respectivement 128 valeurs discrètes, le même nombre de gradations de luminosité est obtenu. Serait-ce la raison pour laquelle les dégradés déchirés se divisent en marches ? Le plasma des générations suivantes a progressivement augmenté la résolution : 10, 12, 14 bits. Les derniers modèles Runco Full HD utilisent un traitement du signal 16 bits (probablement également un encodage). D'une manière ou d'une autre, les étapes ont disparu et, espérons-le, ne réapparaîtront plus.

En plus du panneau lui-même.

Non seulement le panneau lui-même a été progressivement amélioré, mais également les algorithmes de traitement du signal : mise à l'échelle, conversion progressive, compensation de mouvement, suppression du bruit, optimisation de la synthèse des couleurs, etc. Chaque fabricant de plasma possède son propre ensemble de technologies, dupliquant partiellement d'autres sous d'autres noms, mais en partie les leurs. Ainsi, presque tout le monde a utilisé les algorithmes de mise à l'échelle DCDi et de conversion adaptative progressive de Faroudja, tandis que certains ont commandé des développements originaux (par exemple, Vivix de Runco, Advanced Video Movement de Fujitsu, Dynamic HD Converter de Pioneer, etc.). Afin d'augmenter le contraste, des ajustements ont été apportés à la structure des impulsions et des tensions de commande. Pour augmenter la luminosité, des cavaliers supplémentaires ont été introduits dans la forme des cellules pour augmenter la surface recouverte de phosphore et réduire l'éclairage des pixels voisins (Pioneer). Le rôle des algorithmes de traitement « intelligents » s'est progressivement accru : une optimisation de la luminosité image par image, un système de contraste dynamique et des technologies avancées de synthèse des couleurs ont été introduits. Les ajustements du signal d'origine ont été effectués non seulement en fonction des caractéristiques du signal lui-même (le degré d'obscurité ou de luminosité de la scène actuelle ou la vitesse à laquelle les objets se déplaçaient), mais également en fonction du niveau de lumière ambiante, qui a été surveillé à l'aide d'un capteur intégré. dans le capteur photo. Grâce à des algorithmes de traitement avancés, un succès fantastique a été obtenu. Ainsi, Fujitsu, grâce à un algorithme d'interpolation et aux modifications correspondantes du processus de modulation, a réussi à augmenter le nombre de gradations de couleurs dans les fragments sombres jusqu'à 1019, ce qui dépasse de loin les capacités de l'écran avec l'approche traditionnelle et correspond à la sensibilité de l'écran. système visuel humain (technologie de traitement multi-gradation à faible luminosité). La même société a développé une méthode de modulation séparée des électrodes horizontales de contrôle paires et impaires (ALIS), qui a ensuite été utilisée dans les modèles Hitachi, Loewe, etc. La méthode a donné une clarté accrue et réduit l'irrégularité des contours inclinés même sans traitement supplémentaire, et par conséquent, dans les spécifications de ceux qui utilisaient ses modèles à plasma, il y avait une résolution inhabituelle de 1024 × 1024. Cette résolution, bien sûr, était virtuelle, mais l'effet s'est avéré très impressionnant.

Avantages et inconvénients.

Le plasma est un écran qui, comme un téléviseur CRT, n'utilise pas de modulateurs de lumière, mais émet une lumière déjà modulée directement par des triades de phosphore. Ceci, dans une certaine mesure, rend le plasma similaire aux tubes cathodiques, si familiers et qui ont fait leurs preuves depuis plusieurs décennies.

Le plasma a une couverture sensiblement plus large de l'espace colorimétrique, ce qui s'explique également par les spécificités de la synthèse des couleurs, qui sont formées par des éléments phosphorés « actifs », et non par le passage du flux lumineux de la lampe à travers des filtres lumineux et des modulateurs de lumière.

De plus, la ressource plasma est d’environ 60 000 heures.

Ainsi, les téléviseurs plasma sont :

Grande taille d'écran + compacité + aucun élément scintillant ; - Image haute définition ; - Écran plat sans distorsion géométrique ; - Angle de vision de 160 degrés dans toutes les directions ; - Le mécanisme n'est pas affecté par les champs magnétiques ; - Haute résolution et luminosité de l'image ; - Disponibilité des entrées informatiques ; - Format d'image 16:9 et mode de balayage progressif.

En fonction du rythme du courant pulsé qui traverse les cellules, l'intensité de la lueur de chaque sous-pixel, qui a été contrôlée indépendamment, sera différente. En augmentant ou en diminuant l'intensité de la lueur, vous pouvez créer une variété de nuances de couleurs. Grâce à ce principe de fonctionnement du panneau plasma, il est possible d'obtenir une qualité d'image élevée sans distorsions chromatiques et géométriques. Le point faible est le contraste relativement faible. Cela est dû au fait que les cellules doivent être constamment alimentées en courant basse tension. Dans le cas contraire, le temps de réponse des pixels (leur éclairage et leur fondu) sera augmenté, ce qui est inacceptable.

Parlons maintenant des inconvénients.

L'électrode avant doit être aussi transparente que possible. L'oxyde d'indium et d'étain est utilisé à cet effet car il est conducteur et transparent. Malheureusement, les panneaux à plasma peuvent être si grands et la couche d'oxyde si fine que lorsque des courants importants traversent la résistance des conducteurs, il se produit une chute de tension qui réduira et déformera considérablement les signaux. Par conséquent, il est nécessaire d'ajouter des conducteurs de connexion intermédiaires en chrome - ils conduisent beaucoup mieux le courant, mais sont malheureusement opaques. Le plasma a peur des transports peu délicats. La consommation d'électricité est assez importante, même si, au cours des dernières générations, il a été possible de la réduire considérablement, tout en éliminant les ventilateurs de refroidissement bruyants.

Dans un moniteur à tube cathodique, les points d'image sont affichés à l'aide d'un faisceau (flux d'électrons) qui fait briller la surface recouverte de phosphore de l'écran. Le faisceau parcourt l'écran ligne par ligne, de gauche à droite et de haut en bas. Le cycle complet d’affichage d’une image est appelé « cadre ». Plus le moniteur affiche et redessine les images rapidement, plus l'image apparaît stable, moins le scintillement est perceptible et moins nos yeux sont fatigués.

Dispositif de moniteur CRT. 1 - Canons à électrons. 2 - Rayons électroniques. 3 - Bobine de focalisation. 4 - Bobines de déflexion. 5 - Anodes. 6 - Un masque grâce auquel le faisceau rouge frappe le phosphore rouge, etc. 7 - Des grains de phosphore rouge, vert et bleu. 8 - Masque et grains de phosphore (agrandis).

Écran LCD

Les écrans à cristaux liquides ont été développés en 1963 au centre de recherche David Sarnoff de RCA à Princeton, New Jersey.

Appareil

Structurellement, l'écran se compose d'une matrice LCD (une plaque de verre entre les couches de laquelle se trouvent des cristaux liquides), de sources lumineuses pour l'éclairage, d'un faisceau de contacts et d'un cadre (boîtier), souvent en plastique, avec un cadre métallique rigide. Chaque pixel de la matrice LCD est constitué d'une couche de molécules entre deux électrodes transparentes, et de deux filtres polarisants dont les plans de polarisation sont (généralement) perpendiculaires. S'il n'y avait pas de cristaux liquides, la lumière transmise par le premier filtre serait presque complètement bloquée par le deuxième filtre. La surface des électrodes en contact avec les cristaux liquides est spécialement traitée pour orienter initialement les molécules dans une direction. Dans une matrice TN, ces directions sont mutuellement perpendiculaires, donc les molécules, en l’absence de tension, s’alignent selon une structure hélicoïdale. Cette structure réfracte la lumière de telle manière que le plan de sa polarisation tourne avant le deuxième filtre et que la lumière le traverse sans perte. Hormis l'absorption de la moitié de la lumière non polarisée par le premier filtre, la cellule peut être considérée comme transparente. Si une tension est appliquée aux électrodes, les molécules ont tendance à s’aligner dans la direction du champ électrique, ce qui déforme la structure de la vis. Dans ce cas, les forces élastiques s'opposent à cela et lorsque la tension est coupée, les molécules reviennent à leur position d'origine. Avec une intensité de champ suffisante, presque toutes les molécules deviennent parallèles, ce qui conduit à une structure opaque. En faisant varier la tension, vous pouvez contrôler le degré de transparence. Si une tension constante est appliquée pendant une longue période, la structure des cristaux liquides peut se dégrader en raison de la migration des ions. Pour résoudre ce problème, un courant alternatif ou un changement de polarité du champ est utilisé à chaque fois que la cellule est adressée (puisque le changement de transparence se produit à la mise sous tension du courant, quelle que soit sa polarité). Dans l'ensemble de la matrice, il est possible de contrôler chacune des cellules individuellement, mais à mesure que leur nombre augmente, cela devient difficile à réaliser, à mesure que le nombre d'électrodes nécessaires augmente. Par conséquent, l’adressage des lignes et des colonnes est utilisé presque partout. La lumière traversant les cellules peut être naturelle – réfléchie par le substrat (dans les écrans LCD sans rétroéclairage). Mais le plus souvent, une source de lumière artificielle est utilisée : outre l'indépendance vis-à-vis de l'éclairage extérieur, elle stabilise également les propriétés de l'image résultante. Ainsi, un moniteur à part entière avec écran LCD se compose d'une électronique de haute précision qui traite le signal vidéo d'entrée, d'une matrice LCD, d'un module de rétroéclairage, d'une alimentation et d'un boîtier avec commandes. C'est la combinaison de ces composants qui détermine les propriétés du moniteur dans son ensemble, même si certaines caractéristiques sont plus importantes que d'autres.

Rétroéclairage

Les cristaux liquides eux-mêmes ne brillent pas. Pour que l’image sur un écran à cristaux liquides soit visible, une source de lumière est nécessaire. La source peut être externe (par exemple, le Soleil) ou intégrée (rétroéclairage). En règle générale, les lampes de rétroéclairage intégrées sont situées derrière la couche de cristaux liquides et brillent à travers celle-ci (bien que l'on trouve également un éclairage latéral, par exemple dans les montres).

• Éclairage extérieur

Les écrans monochromes des montres-bracelets et des téléphones portables utilisent la plupart du temps un éclairage externe (soleil, lampes d'éclairage ambiant, etc.). Généralement, derrière la couche de pixels à cristaux liquides se trouve une couche réfléchissante miroir ou mate. Pour une utilisation dans l’obscurité, ces écrans sont équipés d’un éclairage latéral. Il existe également des écrans transflectifs, dans lesquels la couche réfléchissante (miroir) est translucide et le rétroéclairage est situé derrière elle.

• Éclairage à incandescence
Dans le passé, certaines montres-bracelets LCD monochromes utilisaient une lampe à incandescence subminiature. Mais en raison de leur consommation d'énergie élevée, les lampes à incandescence ne sont pas rentables. De plus, ils ne conviennent pas pour une utilisation, par exemple, dans les téléviseurs, car ils génèrent beaucoup de chaleur (la surchauffe est nocive pour les cristaux liquides) et brûlent souvent.
• Éclairage avec lampes à décharge (« plasma »)
Au cours de la première décennie du 21e siècle, la grande majorité des écrans LCD étaient rétroéclairés par une ou plusieurs lampes à décharge (le plus souvent des lampes à cathode froide - CCFL). Dans ces lampes, la source lumineuse est un plasma produit par une décharge électrique à travers un gaz. De tels écrans ne doivent pas être confondus avec les écrans plasma, dans lesquels chaque pixel lui-même brille et constitue une lampe à décharge miniature.
• Rétroéclairage à diodes électroluminescentes (DEL)
À la frontière des première et deuxième décennies du XXIe siècle, les écrans LCD rétroéclairés par une ou un petit nombre de diodes électroluminescentes (DEL) se sont généralisés. Ces écrans LCD (souvent appelés écrans LED dans le commerce) ne doivent pas être confondus avec de véritables écrans LED, dans lesquels chaque pixel lui-même s'allume et est une LED miniature.

Avantages et inconvénients

Actuellement, les moniteurs LCD constituent la principale direction en développement rapide dans la technologie des moniteurs. Leurs avantages incluent : une petite taille et un poids par rapport aux CRT. Les moniteurs LCD, contrairement aux CRT, ne présentent aucun scintillement visible, aucun défaut de focalisation du faisceau, aucune interférence des champs magnétiques ou aucun problème de géométrie et de clarté de l'image. La consommation d'énergie des moniteurs LCD, selon le modèle, les paramètres et l'image affichée, peut soit coïncider avec la consommation des écrans CRT et plasma de tailles comparables, soit être significativement - jusqu'à cinq fois - inférieure. La consommation d'énergie des moniteurs LCD est déterminée à 95 % par la puissance des lampes de rétroéclairage ou de la matrice de rétroéclairage LED de la matrice LCD. De nombreux moniteurs en 2007 utilisent une modulation de largeur d'impulsion des lampes de rétroéclairage avec une fréquence de 150 à 400 hertz ou plus pour ajuster la luminosité de l'écran par l'utilisateur. D'un autre côté, les moniteurs LCD présentent également certains inconvénients, qui sont souvent fondamentalement difficiles à éliminer, par exemple :

• Contrairement aux tubes cathodiques, ils peuvent afficher une image claire dans une seule résolution (« standard »). Le reste est réalisé par interpolation avec perte de clarté. De plus, les résolutions trop faibles (par exemple 320*200) ne peuvent pas être affichées sur de nombreux moniteurs.
• De nombreux moniteurs LCD ont un contraste et une profondeur de noir relativement faibles. L'augmentation du contraste réel est souvent associée à une simple augmentation de la luminosité du rétroéclairage, jusqu'à des niveaux inconfortables. Le revêtement brillant largement utilisé de la matrice n'affecte le contraste subjectif que dans des conditions d'éclairage ambiant.
• En raison des exigences strictes en matière d'épaisseur constante des matrices, il existe un problème d'irrégularité de couleur uniforme (irrégularité du rétroéclairage) - sur certains moniteurs, il existe une irrégularité irréparable dans la transmission de la luminosité (bandes en dégradés) associée à l'utilisation de blocs de lampes à mercure linéaires.
• La vitesse réelle de changement d’image reste également inférieure à celle des écrans CRT et plasma. La technologie Overdrive ne résout que partiellement le problème de vitesse.
• La dépendance du contraste sur l'angle de vision reste toujours un inconvénient important de la technologie.
• Les moniteurs LCD produits en série sont mal protégés contre les dommages. La matrice non protégée par du verre est particulièrement sensible. Si vous appuyez fort, une dégradation irréversible peut se produire. Il y a aussi le problème des pixels défectueux. Le nombre maximum autorisé de pixels défectueux, en fonction de la taille de l'écran, est déterminé dans la norme internationale ISO 13406-2 (en Russie - GOST R 52324-2005). La norme définit 4 classes de qualité pour les moniteurs LCD. La classe la plus élevée - 1, ne permet pas du tout la présence de pixels défectueux. Le plus bas est 4, ce qui permet jusqu'à 262 pixels défectueux pour 1 million de pixels fonctionnels.
• Les pixels des écrans LCD se dégradent, bien que le taux de dégradation soit le plus lent de toutes les technologies d'affichage, à l'exception des écrans laser, qui n'y sont pas soumis.

Les écrans OLED (diodes électroluminescentes organiques) sont souvent considérés comme une technologie prometteuse pouvant remplacer les moniteurs LCD, mais ils ont rencontré des difficultés lors de la production en série, en particulier pour les matrices à grande diagonale.

Moniteurs plasma

Un panneau à plasma est une matrice de cellules remplies de gaz enfermées entre deux plaques de verre parallèles, à l'intérieur desquelles se trouvent des électrodes transparentes qui forment des bus de balayage, d'éclairage et d'adressage. La décharge gazeuse circule entre les électrodes de décharge (balayage et rétroéclairage) situées à l'avant de l'écran et l'électrode d'adressage située à l'arrière.

Moniteurs OLED

Une diode électroluminescente organique (OLED) est un dispositif semi-conducteur fabriqué à partir de composés organiques qui émet efficacement de la lumière lorsqu'un courant électrique le traverse. Les moniteurs OLED sont fabriqués sur cette base. On s'attend à ce que la production de tels écrans soit beaucoup moins coûteuse que la production d'écrans à cristaux liquides.

Principe de fonctionnement

Pour créer des diodes électroluminescentes organiques (OLED), des structures multicouches en couches minces constituées de couches de plusieurs polymères sont utilisées. Lorsqu'une tension positive par rapport à la cathode est appliquée à l'anode, un flux d'électrons traverse le dispositif de la cathode à l'anode. Ainsi, la cathode donne des électrons à la couche émissive, et l'anode prend des électrons à la couche conductrice, ou en d'autres termes, l'anode donne des trous à la couche conductrice. La couche émissive reçoit une charge négative et la couche conductrice reçoit une charge positive. Sous l’influence des forces électrostatiques, les électrons et les trous se rapprochent et se recombinent lorsqu’ils se rencontrent. Cela se produit plus près de la couche émissive car dans les semi-conducteurs organiques, les trous ont une plus grande mobilité que les électrons. Lors de la recombinaison, une diminution de l'énergie de l'électron se produit, qui s'accompagne de l'émission (émission) d'un rayonnement électromagnétique dans la région de la lumière visible. C'est pourquoi la couche est dite émissive. L'appareil ne fonctionne pas lorsqu'une tension négative par rapport à la cathode est appliquée à l'anode. Dans ce cas, les trous se déplacent vers l’anode et les électrons se déplacent dans la direction opposée vers la cathode, et aucune recombinaison ne se produit. Le matériau de l'anode est généralement de l'oxyde d'indium dopé à l'étain. Il est transparent à la lumière visible et possède une fonction de travail élevée, ce qui favorise l'injection de trous dans la couche de polymère. Des métaux tels que l'aluminium et le calcium sont souvent utilisés pour fabriquer la cathode car ils ont un faible travail de sortie qui facilite l'injection d'électrons dans la couche de polymère.

Avantages

Par rapport aux écrans plasma

• dimensions et poids réduits
• consommation d'énergie réduite avec la même luminosité
• possibilité d'afficher une image statique pendant une longue période sans épuisement de l'écran

Comparé aux écrans à cristaux liquides

• dimensions et poids réduits
• pas besoin d'éclairage
• absence d'un paramètre tel que l'angle de vision - l'image est visible sans perte de qualité sous n'importe quel angle
• réponse instantanée (un ordre de grandeur supérieur à celui de l'écran LCD) - essentiellement une absence totale d'inertie
• meilleur rendu des couleurs (contraste élevé)
• possibilité de créer des écrans flexibles
• large plage de températures de fonctionnement (de 40 à +70 °C)

Luminosité. Les écrans OLED offrent une luminance allant de quelques cd/m2 (pour le travail de nuit) à des luminances très élevées - supérieures à 100 000 cd/m2, et leur luminosité peut être réglée sur une plage dynamique très large. La durée de vie de l'écran étant inversement proportionnelle à sa luminosité, il est recommandé aux appareils de fonctionner à des niveaux de luminosité plus modérés, jusqu'à 1 000 cd/m2.

Contraste. Ici, OLED est également le leader. Les écrans OLED ont un rapport de contraste de 1 000 000:1 (contraste LCD jusqu'à 2 000:1, CRT jusqu'à 5 000:1)

Angles de vision. La technologie OLED vous permet de visualiser l'écran de n'importe quel côté et sous n'importe quel angle, sans perte de qualité d'image. Cependant, les écrans LCD modernes (à l'exception de ceux basés sur des matrices TN+Film) conservent également une qualité d'image acceptable sous de grands angles de vision.

Consommation d'énergie.

Défauts

Le principal problème de l'OLED est que la durée de fonctionnement continu doit être supérieure à 15 000 heures. Un problème qui empêche actuellement l’adoption généralisée de cette technologie est que les OLED rouges et vertes peuvent fonctionner des dizaines de milliers d’heures de plus en continu que les OLED bleues. Cela déforme visuellement l'image et la qualité du temps d'affichage est inacceptable pour un appareil commercialement viable. Bien qu'aujourd'hui, l'OLED « bleue » ait encore atteint la barre des 17,5 mille heures (environ 2 ans) de fonctionnement continu.

Dans le même temps, pour les écrans de téléphones, appareils photo, tablettes et autres petits appareils, une moyenne d'environ 5 000 heures de fonctionnement continu est suffisante, en raison du taux d'obsolescence rapide des équipements et de leur inutilité au cours des prochaines années. Par conséquent, l’OLED y est utilisé avec succès aujourd’hui.

Cela peut être considéré comme des difficultés temporaires dans le développement d'une nouvelle technologie, puisque de nouveaux luminophores durables sont en cours de développement. La capacité de production matricielle augmente également. La nécessité des avantages démontrés par les présentoirs biologiques augmente chaque année. Ce fait nous permet de conclure que dans un avenir proche, les écrans produits à l'aide de la technologie OLED deviendront très probablement dominants sur le marché de l'électronique grand public.

Moniteurs de projection

Nous appelons un moniteur de projection un système composé d'un projecteur et d'une surface de projection.

Projecteur

Un projecteur est un dispositif d'éclairage qui redistribue la lumière d'une lampe avec une concentration de flux lumineux sur une petite surface ou dans un petit volume. Les projecteurs sont principalement des appareils optiques-mécaniques ou optiques-numériques qui permettent, à l'aide d'une source lumineuse, de projeter des images d'objets sur une surface située à l'extérieur de l'appareil - un écran.

Un projecteur multimédia est utilisé conjointement avec un ordinateur (le terme « projecteur numérique » est également utilisé). Un signal vidéo en temps réel (analogique ou numérique) est fourni à l'entrée de l'appareil. L'appareil projette une image sur l'écran. Il est possible qu'il y ait un canal audio.

En parlant de projecteurs, il convient de mentionner ce qu'on appelle le picoprojecteur. Il s'agit d'un petit projecteur de poche. Souvent fabriqué sous la forme d’un téléphone portable et a une taille similaire. Le terme picoprojecteur peut également désigner un projecteur miniature intégré à un appareil photo, un téléphone portable, un PDA ou un autre appareil mobile.

Les projecteurs de poche existants peuvent produire des projections jusqu'à 100 pouces de diagonale avec une luminosité allant jusqu'à 40 lumens. Les mini-projecteurs, conçus comme un appareil autonome, ont souvent un trou fileté pour un trépied standard et ont presque toujours des lecteurs de cartes intégrés ou une mémoire flash, ce qui vous permet de travailler sans source de signal. Pour réduire la consommation d'énergie, les picoprojecteurs utilisent des LED.

Tout sur la 3D

Seules les technologies modernes sont capables de créer sur un écran de cinéma,Image tridimensionnelle d’un téléviseur ou d’un écran d’ordinateur.Nous vous expliquerons comment fonctionnent ces technologies

Un hélicoptère futuriste passe bas au-dessus des têtes du public, des marines robotiques vêtus d'exo-armures balaient tout sur leur passage, une lourde navette spatiale secoue l'air avec le rugissement de ses moteurs - si proches et si étrangement réels que vous appuyez involontairement sur votre la tête dans les épaules. Le récent "Avatar" de James Cameron ou un jeu informatique en trois dimensions donnent au spectateur assis sur une chaise devant l'écran l'impression de participer à une action fantastique... Très bientôt, des monstres extraterrestres se promèneront dans chaque maison où se trouve un cinéma maison moderne. Mais comment un écran plat peut-il afficher une image en trois dimensions ?

Homme dans un espace tridimensionnel

Nous voyons le même objet avec nos yeux gauche et droit sous des angles différents, formant ainsi deux images - une paire stéréo. Le cerveau combine les deux images en une seule, qui est interprétée par la conscience comme tridimensionnelle. Les différences de perspective permettent au cerveau de déterminer la taille d'un objet et sa distance. Sur la base de toutes ces informations, une personne reçoit une représentation spatiale avec les proportions correctes.

Comment apparaît une image en trois dimensions ?

Pour que l'image sur l'écran apparaisse en trois dimensions, chaque œil du spectateur, comme dans la vie, doit voir une image légèrement différente, à partir de laquelle le cerveau assemblera une seule image tridimensionnelle.

Les premiers films au format 3D, créés selon ce principe, sont apparus sur les écrans de cinéma dans les années 50. Comme la télévision, de plus en plus populaire, était déjà un concurrent sérieux de l'industrie cinématographique, les hommes d'affaires du cinéma voulaient inciter les gens à quitter leur canapé et à aller au cinéma, en les attirant avec des effets visuels qu'aucune télévision ne pouvait offrir à l'époque: images couleur, écrans larges, un son multicanal et, bien sûr, en trois dimensions. L'effet de volume a été créé de plusieurs manières différentes.

Méthode anaglyphe(anaglyphe signifie « relief » en grec). Aux débuts du cinéma 3D, seuls des films 3D en noir et blanc sortaient. Dans chaque cinéma convenablement équipé, deux projecteurs de films ont été utilisés pour les projeter. L'un projetait le film à travers un filtre rouge, l'autre affichait sur l'écran des images de film légèrement décalées horizontalement, les faisant passer à travers un filtre vert. Les visiteurs portaient des lunettes en carton léger, dans lesquelles des morceaux de film transparent rouge et vert étaient installés à la place des lunettes, grâce auxquels chaque œil ne voyait que la partie souhaitée de l'image et les spectateurs percevaient une image « tridimensionnelle ». Cependant, les deux projecteurs de films doivent être dirigés strictement vers l'écran et fonctionner de manière absolument synchrone. Sinon, une image divisée est inévitable et, par conséquent, des maux de tête au lieu du plaisir visuel pour les téléspectateurs.

De telles lunettes conviennent également bien aux films 3D couleur modernes, en particulier ceux enregistrés selon la méthode Dolby 3D. Dans ce cas, un projecteur avec des filtres de lumière installés devant l'objectif suffit. Chaque filtre laisse passer la lumière rouge et bleue vers les yeux gauche et droit. Une image a une teinte bleutée, l’autre une teinte rougeâtre. Les filtres de lumière dans les lunettes laissent passer uniquement les montures pertinentes pour un œil particulier. Cependant, cette technologie ne permet d'obtenir qu'un léger effet 3D, avec peu de profondeur.

Méthode d'obturation. Idéal pour regarder des films en couleur. Contrairement à l'anaglyphe, cette méthode implique que le projecteur affiche alternativement des images destinées aux yeux gauche et droit. Du fait que l'alternance des images s'effectue à haute fréquence - de 30 à 100 fois par seconde - le cerveau construit une image spatiale complète et le spectateur voit une image tridimensionnelle solide sur l'écran. Auparavant, cette méthode s'appelait NuVision, elle est désormais plus souvent appelée XpanD.

Pour visualiser des films 3D à l'aide de cette méthode, on utilise des lunettes à obturateur dans lesquelles, au lieu de lunettes ou de filtres, deux obturateurs optiques sont installés. Ces petites matrices LCD transmettant la lumière sont capables de modifier la transparence sur commande du contrôleur - soit en l'assombrissant, soit en l'éclaircissant, selon l'œil auquel l'image doit être soumise à ce moment-là.

La méthode de l'obturateur n'est pas seulement utilisée dans les cinémas : elle est également utilisée dans les téléviseurs et les écrans d'ordinateur. Au cinéma, les commandes sont données à l'aide d'un émetteur IR. Certaines lunettes à obturateur des années 1990 conçues pour les PC étaient connectées à l'ordinateur via un câble (les modèles modernes sont sans fil).

L’inconvénient de cette méthode est que les lunettes à obturateur sont des appareils électroniques complexes qui consomment de l’électricité. Par conséquent, ils ont un coût assez élevé (surtout par rapport aux verres en carton) et un poids important.

Méthode de polarisation. Dans l’industrie cinématographique, cette solution s’appelle RealD. Son essence est que le projecteur affiche alternativement des images de film dans lesquelles les ondes lumineuses ont des directions de polarisation différentes du flux lumineux. Les lunettes spéciales nécessaires à la visualisation sont dotées de filtres qui transmettent uniquement les ondes lumineuses polarisées d'une certaine manière. Ainsi, les deux yeux reçoivent des images contenant des informations différentes, sur la base desquelles le cerveau forme une image tridimensionnelle.

Les lunettes polarisées sont un peu plus lourdes que celles en carton, mais comme elles fonctionnent sans source d'alimentation, elles pèsent et coûtent nettement moins cher que les lunettes à obturateur. Cependant, outre les filtres polarisants installés sur les projecteurs de cinéma et les lunettes, l'affichage de films 3D par cette méthode nécessite un écran coûteux doté d'un revêtement spécial.

Pour l’instant, aucune de ces méthodes n’a été définitivement privilégiée. Il convient toutefois de noter que de moins en moins de cinémas fonctionnent avec deux projecteurs (en utilisant la méthode anaglyphe).

Comment sont réalisés les films 3D

L'utilisation de techniques techniques complexes est nécessaire dès le tournage, et pas seulement lors du visionnage de films en 3D. Pour créer l’illusion de la tridimensionnalité, chaque scène doit être tournée simultanément avec deux caméras, sous des angles différents. Comme les yeux humains, les deux caméras sont placées l’une près de l’autre, à la même hauteur.

Technologies 3D pour un usage domestique

Pour regarder des films 3D sur DVD, on utilise encore de simples lunettes en carton, héritage des lointaines années 50. Cela explique le résultat modeste - un mauvais rendu des couleurs et une profondeur d'image insuffisante.

Cependant, même les technologies 3D modernes sont liées à des lunettes spéciales, et cet état de choses ne changera apparemment pas de sitôt. Bien que Philips ait présenté un prototype de téléviseur LCD 3D sans lunettes de 42 pouces en 2008, il faudra au moins 3 à 4 ans avant que la technologie atteigne sa maturité commerciale.

Mais plusieurs fabricants ont annoncé la sortie de téléviseurs 3D fonctionnant en tandem avec des lunettes lors de l'exposition internationale IFA 2009. Par exemple, Panasonic a l'intention de lancer des modèles de téléviseurs prenant en charge la 3D d'ici la mi-2010, tout comme Sony et Loewe, en s'appuyant sur la méthode de l'obturateur. JVC, Philips et Toshiba tentent également de monter sur le podium de la 3D, mais ils privilégient la méthode de polarisation. LG et Samsung développent leurs appareils basés sur les deux technologies.

Contenu pour la 3D

Les disques Blu-ray constituent la principale source de contenu vidéo 3D. Le contenu est transféré à la source d'image via HDMI. Pour ce faire, le téléviseur et le lecteur doivent prendre en charge les technologies appropriées, ainsi que la norme HDMI 1.4 récemment adoptée - seulement elle permet la transmission simultanée de deux flux de données 1080p. Jusqu'à présent, les appareils prenant en charge HDMI 1.4 peuvent être comptés sur une seule main.

Technologies 3D sur PC

Initialement, la visualisation d'une image tridimensionnelle sur un ordinateur n'était possible qu'à l'aide de lunettes ou de casques spéciaux de réalité virtuelle. Tous deux étaient équipés de deux écrans LCD couleur – pour chacun des yeux. La qualité de l'image obtenue lors de l'utilisation de cette technologie dépendait de la qualité des écrans LCD utilisés.

Cependant, ces appareils présentaient un certain nombre de défauts qui ont effrayé la plupart des acheteurs. Le cybercasque Forte, apparu au milieu des années 90, était encombrant, inefficace et rappelait un appareil de torture médiéval. Une résolution modeste de 640x480 pixels n'était clairement pas suffisante pour les programmes informatiques et les jeux. Et bien que des lunettes plus avancées aient été publiées plus tard, par exemple le modèle LDI-D 100 de Sony, elles étaient néanmoins assez lourdes et provoquaient un inconfort important.

Après une pause de près de dix ans, les technologies permettant de former des images stéréo sur un écran de moniteur sont entrées dans une nouvelle étape de leur développement. C'est une bonne nouvelle qu'au moins l'un des deux principaux fabricants d'adaptateurs graphiques, NVIDIA, ait développé quelque chose d'innovant. Le complexe 3D Vision coûte environ 6 000 roubles. comprend des lunettes à obturateur et un émetteur IR. Cependant, pour créer une image spatiale à l'aide de ces lunettes, le matériel approprié est requis : le PC doit être équipé d'une puissante carte vidéo NVIDIA. Et pour que l'image pseudo-3D ne scintille pas, un moniteur avec une résolution de 1280x1024 pixels doit fournir un taux de rafraîchissement d'écran d'au moins 120 Hz (60 Hz pour chaque œil). Le premier ordinateur portable équipé de cette technologie était l'ASUS G51J 3D.

Actuellement, des profils dits 3D sont également disponibles pour plus de 350 jeux, téléchargeables sur le site Web de NVIDIA (www.nvidia.ru). Ceux-ci incluent à la fois des jeux d'action modernes, par exemple Borderlands, et ceux sortis plus tôt.

Poursuivant le thème des jeux informatiques, une alternative à l'obturateur 3D est la méthode de polarisation. Pour le mettre en œuvre, vous avez besoin d'un moniteur avec un écran polarisant, par exemple Hyundai W220S. Les images tridimensionnelles deviennent disponibles avec n'importe quelle carte vidéo puissante ATI ou NVIDIA. Cependant, la résolution est réduite de 1 680 x 1 050 à 1 680 x 525 pixels, car une sortie d'image entrelacée est utilisée. Les jeux prenant en charge la méthode de polarisation sont disponibles sur Internet à l'adresse www.ddd.com.

Caméra 3D

Aujourd'hui, il est possible de prendre des photographies en trois dimensions : l'appareil photo Fujifilm Finepix Real 3D W1, utilisant deux objectifs et deux matrices, est capable de capturer des photographies et même de courtes vidéos avec un effet spatial tridimensionnel. En tant qu'accessoire pour l'appareil photo, un cadre photo numérique est proposé qui affiche les photos au format 3D. Quiconque souhaite imprimer ses photos 3D peut contacter le service photo en ligne de Fuji. Le coût d'un tirage est d'environ 5 euros et le délai de livraison pour les commandes en provenance du Royaume-Uni, où les photographies sont imprimées, est de près de deux semaines.

Scanner 3D

Les scanners 3D peuvent, du moins pour le moment, numériser de petits objets et en enregistrer des images « 3D » sous forme de fichiers sur le disque dur. Dans ce cas, la prise de vue d’un objet se fait généralement avec deux caméras. En fonction de sa taille, le sujet tourne sur une plate-forme spéciale ou les caméras se déplacent autour d'elle. Le prix et la date de disponibilité des scanners 3D sur le marché de masse ne sont pas encore déterminés.

Le cycle commercial de toute invention ne dure pas éternellement et les fabricants qui ont lancé la production en série de moniteurs LCD préparent la prochaine génération de technologies d'affichage d'informations. Les dispositifs qui remplaceront les dispositifs à cristaux liquides en sont à différents stades de développement. Certains, comme les LEP (Light Emitting Polymers), sortent tout juste des laboratoires scientifiques, tandis que d'autres, comme ceux basés sur la technologie plasma, sont déjà des produits commerciaux complets.

La taille a toujours été le principal obstacle lors de la création de moniteurs à écran large. Les moniteurs de plus de 24 pouces, créés à l'aide de la technologie CRT, sont trop lourds et encombrants. Les moniteurs LCD sont plats et légers, mais les écrans de plus de 20 pouces sont trop chers. La technologie plasma de nouvelle génération est idéale pour créer de grands écrans. Il permet de produire des moniteurs plats et légers d'une profondeur de seulement 9 centimètres. Par conséquent, malgré le grand écran, ils peuvent être installés n'importe où - au mur, sous le plafond, sur la table.

Grâce au grand angle de vision, l'image est visible de n'importe quel point. Et plus important encore, les moniteurs plasma sont capables de fournir des couleurs et une netteté qui étaient auparavant inaccessibles avec cette taille d'écran.

L'idée d'utiliser une décharge gazeuse dans les supports d'affichage n'est pas nouvelle. Des appareils similaires ont été produits il y a de nombreuses années en URSS à Riazan chez NPO Plazma. Cependant, la taille de l'élément de l'image était suffisamment grande pour que, pour obtenir une image décente, il soit nécessaire de créer d'énormes panneaux. La qualité de l’image était médiocre, peu de couleurs étaient reproduites et les appareils étaient extrêmement peu fiables.

À l’étranger, la recherche et le développement dans le domaine de cette technologie ont débuté au début des années 60. Il y a cinquante ans, un phénomène intéressant a été découvert. Il s'avère que si la cathode est affûtée comme une aiguille à coudre, le champ électromagnétique est alors capable d'en « extraire » indépendamment les électrons libres. Il vous suffit d'appliquer une tension. Les lampes fluorescentes fonctionnent sur ce principe. Les électrons émis ionisent le gaz inerte, le faisant briller. La seule difficulté était de développer la technologie permettant de produire de telles matrices en forme d’aiguille. Le problème a été résolu à l’Université de l’Illinois en 1966. Au début des années 70, la société Owens-Illinois a porté le projet au statut commercial. Dans les années 80, Burroughs et IBM ont tenté de traduire cette idée en un véritable produit commercial, mais sans succès.

Il faut dire que l’idée d’un panneau plasma n’est pas née d’un intérêt purement scientifique. Aucune des technologies existantes ne pouvait répondre à deux tâches simples : obtenir une reproduction des couleurs de haute qualité sans l'inévitable perte de luminosité et créer un téléviseur grand écran sans qu'il n'occupe toute la surface de la pièce. Et les panneaux à plasma (PDP), alors seulement en théorie, pourraient résoudre un problème similaire. Au début, les écrans plasma expérimentaux étaient monochromes (orange) et ne pouvaient satisfaire que la demande de consommateurs spécifiques qui exigeaient avant tout une grande surface d'image. Ainsi, le premier lot de PDP (environ un millier de pièces) a été acheté par la Bourse de New York.

L'orientation des moniteurs plasma a été relancée après qu'il est devenu clair que ni les moniteurs LCD ni les CRT ne sont en mesure de fournir à moindre coût des écrans avec de grandes diagonales (plus de vingt et un pouces). C'est pourquoi les principaux fabricants de téléviseurs domestiques et d'écrans d'ordinateur, tels que Hitachi, NEC et d'autres, sont revenus chez PDP. Les entreprises coréennes de la « deuxième ligne mondiale » ont également tourné leur attention vers le domaine de la technologie plasma, notamment Fujitsu, qui produit des appareils électroniques moins chers, ce qui a immédiatement accru l'intensité de la concurrence. Aujourd'hui, Fujitsu, Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer et d'autres produisent des moniteurs plasma d'une diagonale de 40 pouces ou plus.

Le principe de fonctionnement d'un panneau à plasma est une décharge froide contrôlée de gaz raréfié (xénon ou néon) à l'état ionisé (plasma froid). L'élément de travail (pixel), qui forme un point distinct dans l'image, est un groupe de trois sous-pixels responsables respectivement des trois couleurs primaires. Chaque sous-pixel est une microchambre distincte, sur les parois de laquelle se trouve une substance fluorescente de l'une des couleurs primaires (voir Annexe L, Fig. 12). Les pixels sont situés aux points d’intersection des électrodes de contrôle transparentes chrome-cuivre-chrome, formant une grille rectangulaire.

Pour « éclairer » un pixel, il se produit approximativement ce qui suit. Une tension alternative de commande rectangulaire élevée est fournie aux électrodes d'alimentation et de commande, orthogonales entre elles, au point d'intersection duquel se trouve le pixel souhaité. Le gaz contenu dans la cellule abandonne la plupart de ses électrons de valence et se transforme en état de plasma. Les ions et les électrons sont alternativement collectés au niveau des électrodes situées sur les côtés opposés de la chambre, en fonction de la phase de la tension de commande. Pour « s'enflammer », une impulsion est appliquée à l'électrode de balayage, les potentiels du même nom sont ajoutés et le vecteur champ électrostatique double sa valeur. Une décharge se produit - certains des ions chargés dégagent de l'énergie sous forme de rayonnement de quanta de lumière dans la plage ultraviolette (en fonction du gaz). À son tour, le revêtement fluorescent, étant dans la zone de décharge, commence à émettre de la lumière dans le domaine visible, qui est perçue par l'observateur. 97 % de la composante ultraviolette du rayonnement, nocive pour les yeux, est absorbée par le verre extérieur. La luminosité du phosphore est déterminée par la valeur de la tension de commande.

Une luminosité élevée jusqu'à 650 cd/m2 et un rapport de contraste jusqu'à 3000:1, ainsi que l'absence de gigue, sont les grands avantages de tels moniteurs (à titre de comparaison : un moniteur CRT professionnel a une luminosité d'environ 350 cd/m2, et un téléviseur - de 200 à 270 cd/m2 m2 avec un contraste de 150:1 à 200:1). Une clarté d'image élevée est maintenue sur toute la surface de travail de l'écran. De plus, l'angle par rapport à la normale auquel une image normale peut être vue sur les moniteurs plasma est nettement supérieur à celui des moniteurs LCD. De plus, les panneaux plasma ne créent pas de champs magnétiques (ce qui garantit leur innocuité pour la santé), ne souffrent pas de vibrations comme les moniteurs CRT et leur court temps de régénération leur permet d'être utilisés pour l'affichage de signaux vidéo et de télévision. L'absence de distorsion et de problèmes de convergence et de focalisation du faisceau électronique est inhérente à tous les écrans plats. Il convient également de noter que les moniteurs PDP sont résistants aux champs électromagnétiques, ce qui leur permet d'être utilisés dans des environnements industriels - même un aimant puissant placé à côté d'un tel écran n'affectera en rien la qualité de l'image. À la maison, vous pouvez placer n'importe quelle enceinte sur le moniteur sans craindre l'apparition de taches de couleur sur l'écran.

Les principaux inconvénients de ce type de moniteur sont la consommation d'énergie assez élevée, qui augmente avec l'augmentation de la diagonale du moniteur, et la faible résolution en raison de la grande taille de l'élément d'image. De plus, les propriétés des éléments phosphoreux se détériorent rapidement et l'écran devient moins lumineux. La durée de vie des moniteurs plasma est donc limitée à 10 000 heures (soit environ 5 ans pour une utilisation bureautique). En raison de ces limitations, ces moniteurs ne sont actuellement utilisés que pour des conférences, des présentations, des panneaux d'information, c'est-à-dire lorsque de grandes tailles d'écran sont nécessaires pour afficher des informations. Cependant, il y a tout lieu de supposer que les limitations technologiques existantes seront bientôt surmontées et qu'avec une réduction des coûts, ce type d'appareil pourra être utilisé avec succès comme écrans de télévision ou d'ordinateur.

Les bonnes perspectives du PDP sont associées à des exigences relativement faibles en matière de conditions de production ; Contrairement aux matrices TFT, les écrans PDP peuvent être produits à basse température par impression directe.

Presque tous les fabricants d'écrans plasma ajoutent une partie de leur propre savoir-faire à la technologie classique pour améliorer la reproduction des couleurs, le contraste et la contrôlabilité. NEC propose notamment la technologie de filtre couleur encapsulé (CCF), qui supprime les couleurs indésirables, ainsi qu'une technique permettant d'augmenter le contraste en séparant les pixels les uns des autres par des bandes noires (la même technologie utilisée par Pioneer). Les moniteurs Pioneer utilisent également la technologie Enhanced Cell Structure, dont l'essence est d'augmenter la surface du point de phosphore, et une nouvelle formule chimique de phosphore bleu, qui donne une lueur plus brillante et, par conséquent, augmente le contraste. Samsung a développé une conception de moniteur pour une contrôlabilité accrue : le panneau est divisé en 44 sections, chacune possédant sa propre unité de commande électronique.

Sony, Sharp et Philips développent conjointement la technologie PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), qui devrait combiner les avantages des écrans plasma et LCD avec une matrice active. Les écrans créés sur la base de cette technologie combinent les avantages des cristaux liquides (luminosité et richesse des couleurs, contraste) avec un grand angle de vision et un taux de rafraîchissement élevé des panneaux plasma. Ces écrans utilisent des cellules plasma à décharge gazeuse pour contrôler la luminosité et une matrice LCD est utilisée pour le filtrage des couleurs. La technologie PALC permet d'adresser chaque pixel d'affichage individuellement, ce qui signifie une contrôlabilité et une qualité d'image inégalées. Les premiers échantillons basés sur la technologie PALC sont apparus en 1998.

Il existe plusieurs exemples réussis d’utilisation de moniteurs plasma. Un centre commercial d'Oslo dispose de 70 présentoirs sur lesquels de petits magasins achètent du temps publicitaire. Là-bas, les moniteurs PDP se sont rentabilisés en 2,5 mois. Ils sont également utilisés dans les aéroports. A Washington notamment, ils sont installés dans le hall des arrivées. En raison de son dynamisme, cette méthode de présentation de l'information attire beaucoup plus l'attention que les affichages traditionnels. Il existe une expérience dans l'utilisation de moniteurs plasma dans les restaurants McDonald's. Diverses sociétés de télévision, telles que CBS, NBC, BBS, MTV et russe NTV, utilisent des moniteurs PDP dans la conception de leurs studios. En effet, le taux de rafraîchissement élevé permet de capturer l'écran PDP avec une caméra ordinaire sans aucun scintillement ni effet stroboscopique.