Applications d'affichage

Combler les lacunes des lampes fluorescentes

L'affichage à cristaux liquides (LCD) s'est imposé comme l'affichage de référence pour les téléphones mobiles, les écrans d'ordinateurs de bureau ou portables, les téléviseurs HD et d'autres appareils électroniques grand public, grâce à sa réactivité, son évolutivité et la qualité de sa résolution. Les panneaux LCD utilisent l'éclairage transmissif : comme ils n'émettent pas de lumière, ils ont besoin d'un rétro-éclairage pour la produire. Les appareils LCD à rétro-éclairage fonctionnent généralement avec des lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL) similaires à celles utilisées dans les plafonniers des magasins. Cependant, les CCFL présentent de nombreux inconvénients. Tout d'abord, elles sont énergivores : ce sont elles qui consomment le plus dans les écrans larges et les téléviseurs HD. Elles contiennent également du mercure, dont l'utilisation est très réglementée dans de nombreux pays et qui doit être éliminé d'une manière bien précise une fois l'écran arrivé en fin de vie. Par ailleurs, la taille des CCFL est assez importante et ne permet pas de fabriquer des panneaux LCD très fins. Enfin, les CCFL se présentent sous la forme de tubes, par conséquent, elles sont généralement à l'origine des défaillances des affichages LCD.

Les diodes électroluminescentes (LED) produisant la lumière par l'intermédiaire d'un semi-conducteur, elles permettent de contrer les limites des CCFL. La luminosité et l'efficacité des LED s'améliorant de jour en jour, celles-ci remplacent progressivement les CCFL dans les appareils à rétro-éclairage, et comme leur prix continue de baisser, leur utilisation commence à se généraliser pour d'autres applications. Les LED fonctionnent à basse tension et consomment ainsi moins d'énergie que les CCFL, tout en produisant plus de luminosité (plus de lumens par watt) et moins de chaleur. La gamme de couleurs obtenue est beaucoup plus étendue : les contrastes sont saisissants et les films et les images débordent de réalisme. Plus compacts, les rétro-éclairages à LED permettent la fabrication d'écrans LCD et de téléviseurs HD ultrafins de moins de 1,5 cm d'épaisseur. Comme tous les autres composants à semi-conducteurs présents dans les téléphones portables, ordinateurs et téléviseurs HD, les LED ont une durée de vie plus longue que les CCFL.

Exploiter les avantages des LED

Toutefois, il reste difficile d'exploiter pleinement le potentiel des LED pour le rétro-éclairage. Conçues pour produire ponctuellement de la lumière, les LED peuvent être réparties en matrice derrière le panneau LCD pour illuminer directement l'écran. Les matrices nécessitent un nombre très important de LED pour fonctionner, ce qui explique le coût encore très élevé de la mise en place de cette topologie. De plus, pour assurer une diffusion uniforme de la lumière, les LED et le panneau LCD doivent être plus espacés. Par conséquent, les écrans sont plus épais. Une solution moins encombrante et plus économique consiste à utiliser des LED dans une configuration d'éclairage par la tranche et d'y adjoindre un·panneau de guide de lumière pour orienter cette dernière dans le plan de visualisation et la distribuer sur l'écran. Cette configuration nécessite moins de LED, mais ne permet pas de répartir uniformément la luminosité sur la surface rétro-éclairée. Pour maintenir une uniformité et exploiter pleinement les avantages de la technologie de l'éclairage par la tranche, il est possible de fabriquer à moindre coût un panneau de guide de lumière hautement efficace sur le plan énergétique.

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