Dans le domaine des écrans LCD, la mesure de la luminance, exprimée en nits (candelas par mètre carré), constitue une métrique clé pour évaluer la qualité de l’affichage. Cependant, les nits mesurés directement sur le rétroéclairage diffèrent nettement de ceux mesurés en surface de l’écran. Cette disparité soulève fréquemment des questionnements techniques pour les professionnels, en particulier lorsqu’ils conçoivent, calibrent ou spécifient des écrans pour des applications critiques.
Les caractéristiques techniques du rétroéclairage
Pour commencer, le rétroéclairage d’un écran LCD utilise généralement des LED (Light Emitting Diodes), placées soit sur les bords (edge-lit), soit derrière l’écran (direct-lit). À ce stade, les nits mesurés reflètent la puissance lumineuse brute avant toute modulation par les couches du panneau LCD. Les laboratoires effectuent souvent ces mesures en conditions contrôlées, directement sur les sources lumineuses. À ce moment, la luminance brute apparaît élevée, car elle n’a pas encore subi les atténuations causées par les composants de l’écran.
Atténuation de la lumière à travers les couches du panneau LCD
L’atténuation de la lumière dans un écran LCD découle du passage de la lumière émise par le rétroéclairage à travers plusieurs couches, chacune contribuant à la réduction de la luminance mesurée en surface.
Guide de lumière
Tout d’abord, le guide de lumière, principalement utilisé dans les écrans edge-lit, répartit la lumière émise par les LED sur toute la surface de l’écran. Bien que ce processus soit crucial pour une répartition uniforme, il entraîne des pertes initiales de luminosité en raison de la diffusion et de l’absorption inégales. Par conséquent, la lumière perd une partie de son intensité dès le départ.
Filtres polarisants
Ensuite, les filtres polarisants, placés avant et après la couche de cristaux liquides, jouent un rôle clé dans la gestion de la lumière. Le premier filtre réduit la lumière de moitié, tandis que le second, en bloquant la lumière non modifiée par les cristaux liquides, entraîne des pertes supplémentaires. Ainsi, la lumière passe par plusieurs filtres, chacun limitant davantage l’intensité lumineuse.
Les cristaux liquides
De plus, l’orientation des molécules des cristaux liquides en fonction de la tension appliquée module la lumière transmise par le rétroéclairage, permettant de former l’image. Toutefois, ce processus n’est pas totalement efficace. En effet, les pertes dépendent de l’alignement des cristaux et du type de technologie LCD utilisé, comme les écrans IPS ou TN. Cette modulation engendre des pertes supplémentaires en raison de l’inefficacité de la formation de l’image.
Filtres de couleur (RGB)
Par ailleurs, les filtres de couleur, alignés avec chaque sous-pixel, ne laissent passer qu’une partie spécifique du spectre lumineux (rouge, vert, bleu). Ce filtrage est essentiel pour la reproduction des couleurs, mais il réduit également la luminance globale. Chaque filtre ne transmet qu’environ 30 % de la lumière initiale, contribuant ainsi à une diminution significative de la luminance.
Réflexions internes et absorbance
Enfin, les réflexions internes et l’absorbance des matériaux dans chaque couche diminuent également la luminosité. Ces facteurs réduisent l’efficacité globale de la transmission lumineuse, en ajoutant une couche supplémentaire de perte de luminosité.
En somme, les nits mesurés en surface de l’écran sont significativement inférieurs à ceux mesurés directement sur le rétroéclairage en raison de ces multiples étapes d’atténuation. Ainsi, chaque couche et processus impliqué contribue à une réduction cumulative de la luminance perçue.
Considérations techniques pour les professionnels
Pour les ingénieurs et les concepteurs d’écrans, saisir cette différence est crucial lors de la sélection des composants et des spécifications techniques.
En effet, la luminance en surface du LCD détermine la perception de l’image par l’utilisateur, ce qui devient particulièrement important dans des conditions de forte luminosité ambiante, comme en extérieur.
Par conséquent, durant la phase de conception, il est essentiel de choisir un rétroéclairage suffisamment puissant pour compenser les pertes dans le panneau LCD, tout en respectant les limitations thermiques et la consommation énergétique.
Lors des tests de validation, comprendre ces différences permet également de calibrer les écrans pour qu’ils respectent les normes de qualité et de performance requises par l’application finale.
Enfin, cette distinction s’avère fondamentale pour les équipes marketing, qui doivent communiquer clairement sur la performance réelle des écrans et éviter toute confusion entre les spécifications du rétroéclairage et celles de la luminance perçue.