Activité 2 : L`écran plat

Couleur, vision et image
Activité 2 : L'écran plat
Notions et contenus : principe de la restitution des couleurs par un écran plat.
Compétences attendues : recueillir et exploiter des informations sur le principe de restitution des couleurs par
un écran plat.
I.
L’affichage à cristaux liquides :
1.
Fonctionnement :
Dans les écrans d’ordinateurs ou de
télévisions à cristaux liquides, l’image
est définie par une multitude de points
disposés les uns à côtés des autres :
les pixels. Chaque pixel est lui-même
constitué de plusieurs éléments : une
cellule de cristaux liquides (un état
intermédiaire de la matière, à michemein entre le cristal et le liquide),
une électrode et un transistor.
Nous savons que le mélange de 3 couleurs primaires suffit pour reproduire toutes les couleurs perçues par
l’œil humain.
Pour être capable d’afficher n’importe quelle couleur ou presque, chaque point de l’écran doit donc être
composé de trois sous-pixels différents : un de chaque couleur primaire. La seule différence entre chacun des
sous-pixels tient ainsi au filtre coloré disposé au-dessus, l’ensemble de la cellule étant éclairé par la lumière
blanche émise par un tube fluorescent.
D’après Cédric Ray et Jean Claude Poizat
La physique par les objets du quotidiens, Belin, 2007
Les cristaux liquides se présentent sous la forme d'un liquide trasparent quand les molécules sont toutes
alignées dans une même direction et opaque quand elles sont désordonnées. C'est un champ éléctrique qui
assure le passage d'un état à l'autre.
L'œil a un pouvoir de séparation d'une minute d'arc (1/60 ème de degrée). Par exemple à 1m d'un écran, on ne
voit qu'un point s'il est en fait constitué de 2 points séparés de moins de 0,3 mm. Dans l'écran LCD, chaque
pixel mesure environ 0,1 mm.
2.
Principe :
A partir du texte et du schéma ci-dessus, proposez un principe de fonctionnement d'un écran à cristaux
liquides LCD.
II.
Et l’écran plasma ? :
Il existe aussi la technologie des écrans plasma. De quoi s'agit-il et comment fonctionnent-ils ?
Couleur, vision et image
Activité 2 : L'écran plat
Correction
Notions et contenus : principe de la restitution des couleurs par un écran plat.
Compétences attendues : recueillir et exploiter des informations sur le principe de restitution des couleurs par
un écran plat.
I.
L’affichage à cristaux liquides :
Pistes de recherches :
Un pixel émet-il de la lumière ?  Oui
A quoi servent les filtres de couleurs ?  A créer les 3 couleurs primaires, plus ou moins intenses
L'œil voit-il les 3 sous-pixels ?  Non, trop proches
Que voit l'œil, alors ?  Un pixel coloré par synthèse additive des 3 sous-pixels
Principe :
Le tube fluo émet de la lumière blanche.
Les cristaux liquides laissent plus ou moins passer la lumière blanche, selon leurs orientations.
Les filtres transforment la couleur blanche en une couleur primaire, plus ou moins intense, pour chaque souspixel.
L'œil ne perçoit que la couleur du pixel, qui correspond à la synthèse des 3 sous-pixels.
II.
Et l'écran plasma ? :
Chaque cellule contient un gaz composé d'argon (90%) et de xénon (10%).
Un courant électrique ionise le gaz (plasma) et émet une lumière ultraviolette. Selon la tension appliquée,
l'intensité lumineuse est modulée.
Le revêtement au phosphore qui tapisse les cellules converti les radiations UV en 3 couleurs primaires.
La synthèse additive des couleurs des 3 cellules produit la couleur voulue d'un pixel.
III.
Comparatif :
Plasma : noir plus profond, angle de vue plus large
LCD : pas de rémanence (persistance d'une image fixe), pas d'effet miroir avec des lumières extérieures,
moins de consommation électrique.
IV.
Conclusion :
Trois couleurs primaires sont émises. Leur synthèse forme un pixel de la couleur souhaitée
Pour l'écran LCD, les filtres convertissent une lumière blanche, pour l'écran plasma, un gaz et un revêtement
luminophore émettent de la lumière.
Dans les 2 technologies, la synthèse additive produit toutes les couleurs.