Affichage à cristaux liquides (Liquid-crystal display)

Un écran à cristaux liquides (LCD) constitue un écran plat ou un autre appareil optique modulé électroniquement qui exploite les caractéristiques de modulation de la lumière des cristaux liquides, en conjonction avec des polariseurs, pour restituer des informations visuelles. Ces cristaux liquides manquent intrinsèquement d’émission de lumière directe ; par conséquent, ils s'appuient sur un rétroéclairage ou un réflecteur pour générer des images, qui peuvent être chromatiques ou monochromatiques.

Un écran à cristaux liquides (LCD) est un écran plat ou un autre dispositif optique modulé électroniquement qui utilise les propriétés de modulation de la lumière des cristaux liquides combinées à des polariseurs pour afficher des informations. Les cristaux liquides n'émettent pas de lumière directement, mais utilisent plutôt un rétroéclairage ou un réflecteur pour produire des images en couleur ou monochromes.

La technologie LCD facilite la présentation d'images arbitraires, telles que celles trouvées sur les écrans d'ordinateur à usage général, et d'images fixes caractérisées par une faible densité d'informations, qui peuvent être révélées ou masquées de manière sélective. Des exemples d'appareils utilisant ces affichages incluent ceux comportant des mots, des chiffres et des affichages à sept segments prédéfinis, comme on le voit dans les horloges numériques. Bien que les principes technologiques sous-jacents restent cohérents, les images arbitraires sont construites à partir d'une matrice de pixels minuscules, tandis que d'autres types d'affichage intègrent des éléments individuels plus grands.

Les écrans à cristaux liquides sont largement utilisés dans un large spectre d'applications, englobant les téléviseurs LCD, les écrans d'ordinateur, les tableaux de bord, les écrans de cockpit d'avion et la signalisation intérieure et extérieure. Les écrans LCD compacts sont répandus dans les projecteurs LCD et divers appareils électroniques grand public portables, tels que les appareils photo numériques, les montres, les calculatrices et les téléphones mobiles, y compris les smartphones. De la fin des années 2000 au début des années 2010, les écrans LCD ont largement remplacé les écrans à tube cathodique (CRT), plus lourds, plus volumineux et moins économes en énergie, dans presque tous les contextes opérationnels.

L'état de fonctionnement des écrans LCD peut être configuré comme normalement allumé (positif) ou normalement éteint (négatif), une caractéristique déterminée par la disposition spécifique de leurs polariseurs. Par exemple, un écran LCD à caractères positifs, lorsqu'il est équipé d'un rétroéclairage, présente des caractères noirs sur un arrière-plan qui correspond à la couleur du rétroéclairage. À l'inverse, un écran LCD à caractères négatifs présente un fond noir, les caractères apparaissant dans la même couleur que le rétroéclairage.

Contrairement aux écrans à tube cathodique (CRT), les écrans LCD ne sont pas sujets aux rémanences permanentes de l'écran. Ils restent néanmoins sensibles au phénomène de persistance des images.

Caractéristiques fondamentales

Chaque pixel d'un écran LCD comprend généralement une couche moléculaire positionnée entre deux électrodes transparentes, souvent composées d'oxyde d'indium et d'étain (ITO), et deux filtres polarisants (un parallèle, un perpendiculaire). Les axes de transmission de ces filtres sont, dans la plupart des cas, perpendiculaires entre eux. En l'absence de matériau à cristaux liquides entre ces filtres polarisants, la lumière traversant le filtre initial serait entièrement obstruée par le polariseur (croisé) suivant. Avant l'application d'un champ électrique, l'orientation des molécules de cristaux liquides est dictée par les propriétés d'alignement de surface des électrodes. Dans un dispositif nématique torsadé (TN), les vecteurs d'alignement de surface au niveau des deux électrodes sont orthogonaux, ce qui amène les molécules à adopter une configuration hélicoïdale ou torsadée. Cette disposition induit une rotation dans la polarisation de la lumière incidente, ce qui fait apparaître le dispositif gris. Lorsqu'une tension suffisamment élevée est appliquée, les molécules de cristaux liquides situées dans la région centrale de la couche se détordent presque entièrement, empêchant la rotation de la polarisation de la lumière incidente lorsqu'elle traverse la couche de cristaux liquides. Par conséquent, cette lumière devient majoritairement polarisée perpendiculairement au deuxième filtre, conduisant à son blocage et rendant le pixel noir. En régulant avec précision la tension appliquée aux bornes de la couche de cristaux liquides au sein de chaque pixel, différentes quantités de lumière peuvent passer, générant ainsi des niveaux de gris distincts.

La composition chimique précise des cristaux liquides utilisés dans les écrans LCD peut présenter des variations. De telles formulations peuvent être soumises à une protection par brevet. A titre illustratif, un exemple notable implique un mélange de 2-(4-alcoxyphényl)-5-alkylpyrimidine combiné avec du cyanobiphényle, une formulation précédemment brevetée par Merck et Sharp Corporation. Le brevet relatif à ce mélange spécifique a depuis expiré.

La plupart des systèmes d'affichage à cristaux liquides (LCD) couleur utilisent une technique courante utilisant des filtres de couleur pour générer des sous-pixels rouges, verts et bleus. La fabrication de ces filtres couleur LCD implique un procédé de photolithographie appliqué à de grandes feuilles de verre. Ces feuilles sont ensuite liées à d'autres feuilles de verre contenant un réseau de transistors à couches minces (TFT), des espaceurs et un matériau à cristaux liquides, formant ainsi des écrans LCD multicolores. Ces écrans LCD individuels sont ensuite séparés et laminés avec des feuilles polarisantes. Les filtres de couleur sont créés à l'aide de photorésists de couleur rouge, verte, bleue et noire, qui sont des pigments en poudre finement broyés avec des particules d'environ 40 nanomètres de diamètre. L'application initiale concerne la réserve noire, qui forme une grille noire, connue industriellement sous le nom de matrice noire. Cette matrice sert à isoler les sous-pixels rouge, vert et bleu, améliorant ainsi les rapports de contraste et empêchant les fuites de lumière entre les sous-pixels adjacents. Une fois la réserve noire séchée au four et exposée à la lumière ultraviolette (UV) à travers un photomasque, les zones non exposées sont éliminées, établissant ainsi la grille noire. Le processus identique est ensuite réitéré avec les réserves colorées restantes, remplissant les ouvertures de la grille noire avec leurs teintes respectives. Historiquement, les matrices noires produites dans les années 1980 et 1990, principalement pour les ordinateurs portables, étaient composées de chrome en raison de sa forte opacité. Cependant, les préoccupations environnementales ont incité les fabricants à passer à une résine photosensible de couleur noire contenant un pigment de carbone comme matériau de matrice noire. Une méthode alternative de génération de couleurs, utilisée dans les premiers assistants numériques personnels (PDA) couleur et certaines calculatrices, impliquait la modulation de la tension dans un écran LCD nématique super torsadé. Cette technique exploitait la torsion variable entre des plaques étroitement espacées pour induire une biréfringence variable à double réfraction, modifiant ainsi la teinte affichée. De tels affichages étaient généralement limités à trois couleurs par pixel : orange, vert et bleu.

Les caractéristiques optiques d'un dispositif nématique torsadé (TN) dans son état sous tension dépendent beaucoup moins des variations de l'épaisseur du dispositif par rapport à son état hors tension. Par conséquent, les écrans TN avec un contenu d'information limité et dépourvus de rétroéclairage fonctionnent généralement entre des polariseurs croisés, apparaissant brillants lorsqu'aucune tension n'est appliquée. Cette configuration est préférée car l'œil humain est considérablement plus sensible aux variations à l'état sombre qu'à l'état clair. En revanche, la plupart des écrans LCD produits dans les années 2010, utilisés dans les téléviseurs, les moniteurs et les smartphones, comportent des matrices de pixels haute résolution conçues pour afficher des images arbitraires en utilisant un rétroéclairage sur un fond sombre. Lorsqu'aucune image n'est affichée, différents agencements de polariseurs sont utilisés : les écrans LCD TN fonctionnent entre des polariseurs parallèles, tandis que les écrans LCD à commutation dans le plan (IPS) utilisent des polariseurs croisés. Les écrans LCD IPS ont largement remplacé les écrans LCD TN dans de nombreuses applications, notamment dans les smartphones. Le matériau à cristaux liquides et le matériau de la couche d'alignement contiennent des composés ioniques. L'application prolongée d'un champ électrique à polarité unique peut attirer ces matériaux ioniques vers les surfaces, entraînant une dégradation des performances du dispositif. Ce problème est atténué soit en appliquant un courant alternatif, soit en inversant périodiquement la polarité du champ électrique pendant l'adressage du dispositif, car la réponse de la couche de cristaux liquides reste cohérente quelle que soit la polarité du champ appliqué.

Les affichages conçus pour un nombre limité de chiffres individuels ou de symboles fixes, tels que ceux que l'on trouve dans les montres numériques et les calculatrices de poche, peuvent être mis en œuvre à l'aide d'électrodes indépendantes pour chaque segment. À l’inverse, les affichages entièrement alphanumériques ou graphiques variables sont généralement construits avec des pixels disposés dans une matrice. Cette matrice comprend des lignes connectées électriquement sur une face de la couche de cristaux liquides (LC) et des colonnes sur la face opposée, permettant l'adressage de chaque pixel à son intersection. La méthode standard d'adressage matriciel implique d'adresser séquentiellement un côté de la matrice, par exemple en sélectionnant les lignes individuellement et en appliquant les informations d'image correspondantes aux colonnes ligne par ligne.

Fabrication

Historique

Joseph A. Castellano a fourni un récit privilégié des origines complexes et des débuts de l'histoire des écrans à cristaux liquides dans sa publication, Liquid Gold : The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry. Hiroshi Kawamoto a également documenté les origines et le développement historique des écrans LCD d'un point de vue alternatif jusqu'en 1991, avec son rapport accessible via le Centre d'histoire de l'IEEE. De plus, Peter J. Wild a détaillé les contributions suisses aux progrès du LCD dans une description disponible sur le Wiki de l'histoire de l'ingénierie et de la technologie.

Contexte

En 1888, Friedrich Reinitzer (1858-1927) a identifié puis publié ses observations sur les propriétés cristallines liquides du cholestérol dérivé des carottes, notant ses deux points de fusion et sa génération de couleur distincts. Otto Lehmann a également contribué en 1904 avec sa publication "Flüssige Kristalle" (Cristaux liquides). Les premières expériences impliquant des cristaux liquides contraints dans de fines couches entre des plaques ont été menées par Charles Mauguin en 1911.

Georges Friedel a caractérisé la structure et les propriétés des cristaux liquides en 1922, les catégorisant en trois types : nématiques, smectiques et cholestériques. Cinq ans plus tard, en 1927, Vsevolod Frederiks développait le modulateur de lumière à commutation électrique, connu sous le nom de transition de Fréedericksz, qui constitue un principe fondamental de toute technologie LCD. La société Marconi Wireless Telegraph a obtenu un brevet en 1936 pour la première application pratique de cette technologie, intitulée "La valve de lumière à cristaux liquides". Une publication importante en anglais, Molecular Structure and Properties of Liquid Crystals, rédigée par le Dr George W. Gray, est parue en 1962. Parallèlement, en 1962, Richard Williams de RCA a observé des caractéristiques électro-optiques intrigantes dans les cristaux liquides, démontrant un effet électro-optique en induisant des motifs de rayures dans une fine couche de matériau à cristaux liquides par application de tension. Ce phénomène résulte d'une instabilité électro-hydrodynamique, conduisant à la formation de structures désormais identifiées comme des « domaines de Williams » au sein du cristal liquide.

En 1962, Paul K. Weimer de RCA a avancé le développement des premiers MOSFET en créant le transistor à couches minces (TFT), un type distinct de MOSFET différent du MOSFET de masse conventionnel.

Années 1960

En 1964, George H. Heilmeier, alors qu'il menait des recherches dans les laboratoires RCA sur l'effet identifié par Richard Williams, a démontré avec succès le changement de couleur grâce au réalignement induit par le champ de colorants dichroïques au sein d'un cristal liquide orienté homéotrope. En raison des défis pratiques associés à ce nouvel effet électro-optique, Heilmeier s'est ensuite concentré sur les phénomènes de diffusion dans les cristaux liquides, conduisant finalement au développement du premier affichage à cristaux liquides opérationnel utilisant ce qu'il a appelé le mode de diffusion dynamique (DSM). Lorsqu'une tension est appliquée à un écran DSM, la couche de cristaux liquides initialement claire et transparente passe à un état laiteux et trouble. Bien que les écrans DSM soient capables de fonctionner à la fois en modes transmissif et réfléchissant, leur fonctionnalité nécessitait un courant électrique important. George H. Heilmeier a ensuite été intronisé au National Inventors Hall of Fame et est reconnu pour son invention des écrans LCD. Ses contributions sont reconnues comme une étape importante de l'IEEE.

À la fin des années 1960, d'importantes recherches fondamentales sur les cristaux liquides ont été menées par le Royal Radar establishment (RRE) à Malvern, en Angleterre. L'équipe RRE a soutenu les recherches en cours menées par George William Gray et ses collègues de l'Université de Hull, dont les efforts ont abouti à la découverte de cristaux liquides de cyanobiphényle, possédant la stabilité et les caractéristiques thermiques requises pour les applications LCD.

Le concept d'un écran à cristaux liquides (LCD) basé sur un transistor à couches minces (TFT) est né avec Bernard Lechner des laboratoires RCA en 1968. La même année, Lechner, aux côtés de F.J. Marlowe, E.O. Nester et J. Tults ont démontré avec succès ce concept en utilisant un écran LCD à mode de diffusion dynamique (DSM) matriciel 18x2, qui incorporait des MOSFET discrets standards.

Années 1970

Le 4 décembre 1970, Hoffmann-LaRoche en Suisse a déposé un brevet pour l'effet de champ nématique torsadé (TN) dans les cristaux liquides (brevet suisse n° 532 261), attribuant Wolfgang Helfrich et Martin Schadt, alors affiliés aux Laboratoires centraux de recherche, en tant qu'inventeurs. Hoffmann-La Roche a ensuite concédé cette innovation sous licence à son partenaire de coentreprise, le fabricant suisse Brown, Boveri & Cie. Au cours des années 1970, Brown, Boveri & La Cie produisait des écrans TN pour montres-bracelets et autres applications, approvisionnant les marchés internationaux, notamment l'industrie électronique japonaise. Cela a conduit au développement rapide des premières montres-bracelets à quartz numériques dotées de TN-LCD et de nombreux autres produits. Parallèlement, le 22 avril 1971, James Fergason, en collaboration avec Sardari Arora et Alfred Saupe du Kent State University Liquid Crystal Institute, déposait un brevet identique aux États-Unis. Plus tard en 1971, la société de Fergason, ILIXCO (aujourd'hui LXD Incorporated), commença à fabriquer des écrans LCD basés sur l'effet TN. Ces écrans à effet TN ont rapidement surpassé les types DSM de qualité inférieure, principalement en raison de leurs tensions de fonctionnement plus faibles et de leur consommation d'énergie réduite. En février 1971, Tetsuro Hama et Izuhiko Nishimura de Seiko ont obtenu un brevet américain pour une montre-bracelet électronique intégrant un TN-LCD. La première montre-bracelet dotée d'un écran TN-LCD, la Gruen Teletime, une montre à affichage à quatre chiffres, a été introduite sur le marché en 1972.

En 1972, l'équipe de T. Peter Brody de Westinghouse à Pittsburgh, en Pennsylvanie, a prototypé le concept fondamental du panneau d'affichage à cristaux liquides à transistor à couche mince (TFT) à matrice active aux États-Unis. L'année suivante, en 1973, Brody, J. A. Asars et G. D. Dixon des Westinghouse Research Laboratories ont démontré avec succès le premier écran à cristaux liquides à transistors à couches minces (TFT LCD). En 2013, les écrans à matrice active basés sur TFT étaient devenus la norme pour tous les dispositifs d'affichage visuel électroniques contemporains de haute résolution et de haute qualité. Brody et Fang-Chen Luo ont fait progresser la technologie en démontrant le premier écran à cristaux liquides à transistors à couches minces à matrice active plate (AM TFT LCD) en 1974, Brody inventant par la suite le terme « matrice active » en 1975.

En 1972, la société nord-américaine Rockwell Microelectronics Corp a lancé l'utilisation des écrans LCD DSM pour les calculatrices, commercialisés par Lloyds Electronics Inc, bien que ces appareils nécessitaient une source de lumière interne pour l'éclairage. Sharp Corporation a ensuite introduit les écrans LCD DSM pour calculatrices de poche en 1973, suivis par la production en série d'écrans LCD TN pour montres en 1975. D'autres fabricants japonais, tels que Seiko avec sa montre-bracelet à quartz TN-LCD à 6 chiffres et Casio avec son « Casiotron », ont rapidement établi des positions dominantes sur le marché mondial des montres-bracelets. Par ailleurs, en 1968, une équipe de RCA a développé des écrans LCD couleur basés sur l'interaction Invité-Hôte. Au cours des années 1970, la société japonaise Sharp Corporation a développé un type spécifique d'un tel écran LCD couleur, obtenant des brevets pour ses innovations, dont un par Shinji Kato et Takaaki Miyazaki en mai 1975, qui a été perfectionné par Fumiaki Funada et Masataka Matsuura en décembre 1975. Les écrans LCD TFT, conceptuellement similaires aux prototypes développés par une équipe de Westinghouse en 1972, ont été brevetés en 1976 par une équipe Sharp comprenant Fumiaki Funada, Masataka Matsuura et Tomio Wada, puis amélioré en 1977 par une autre équipe Sharp comprenant Kohei Kishi, Hirosaku Nonomura, Keiichiro Shimizu et Tomio Wada. Néanmoins, ces premiers TFT-LCD n'étaient pas encore adaptés aux produits commerciaux, car les défis matériels fondamentaux pour les TFT restaient non résolus.

Années 1980

En 1983, des chercheurs du Brown, Boveri & Le centre de recherche de la Cie (BBC) en Suisse a développé la structure nématique super-torsadée (STN) pour les écrans à cristaux liquides (LCD) passifs adressés par matrice. H. Amstutz et coll. ont été reconnus comme inventeurs dans des demandes de brevet déposées en Suisse les 7 juillet et 28 octobre 1983, avec des brevets délivrés par la suite en Suisse, en Europe, aux États-Unis et dans de nombreux autres pays. Auparavant, en 1980, Brown Boveri avait créé Videlec, une coentreprise à 50/50 avec la société néerlandaise Philips. Philips a apporté son expertise essentielle dans la conception et la fabrication de circuits intégrés pour le contrôle de grands panneaux LCD, ainsi qu'un accès supérieur au marché pour les composants électroniques, dans le but d'intégrer les écrans LCD dans les nouvelles générations d'équipements hi-fi, vidéo et téléphoniques. En 1984, les chercheurs de Philips, Theodorus Welzen et Adrianus de Vaan, ont conçu un mécanisme de pilotage de la vitesse vidéo qui atténuait le temps de réponse lent des STN-LCD, permettant ainsi une imagerie vidéo fluide de haute résolution, de haute qualité. En 1985, Welzen et de Vaan ont abordé le défi de l'exploitation de STN-LCD haute résolution avec une électronique de commande basse tension (basée sur CMOS), facilitant l'intégration de panneaux LCD de haute qualité (haute résolution et vitesse vidéo) dans des appareils portables alimentés par batterie tels que des ordinateurs portables et des téléphones mobiles. Plus tard en 1985, Philips a acquis la pleine propriété de Videlec AG, une société basée en Suisse, délocalisant ensuite ses installations de production aux Pays-Bas. Au fil du temps, Philips a réussi à produire et à commercialiser en masse des modules complets, notamment des écrans LCD, des microphones et des haut-parleurs, pour le secteur de la téléphonie mobile en pleine expansion.

Le Japon a été pionnier dans le développement des premiers téléviseurs LCD couleur, initialement sous forme d'appareils portables. En 1980, la division recherche et développement de Hattori Seiko a lancé des travaux sur les téléviseurs de poche LCD couleur. Seiko Epson a ensuite lancé l'Epson TV Watch en 1982, marquant l'introduction du premier téléviseur LCD, intégré dans une montre-bracelet dotée d'un écran LCD compact à matrice active. Sharp Corporation a introduit la technologie TN-LCD matricielle en 1983. En 1984, Epson a lancé l'ET-10, le premier téléviseur LCD de poche couleur. Parallèlement, Citizen Watch a dévoilé le Citizen Pocket TV, un téléviseur LCD couleur de 2,7 pouces intégrant le premier écran LCD à transistors à couches minces (TFT) commercial. En 1988, Sharp a présenté un écran LCD TFT couleur à matrice active de 14 pouces. Ces progrès ont stimulé la création d'une solide industrie LCD au Japon, conduisant au développement d'écrans LCD grand format, notamment des écrans d'ordinateur TFT et des téléviseurs LCD. De plus, Epson a développé la technologie de projection 3LCD dans les années 1980, en lui accordant une licence pour les applications de projecteur en 1988. Le VPJ-700 d'Epson, lancé en janvier 1989, représentait le premier projecteur LCD couleur compact au monde.

Les années 1990

En 1990, les inventeurs ont commencé à conceptualiser des effets électro-optiques alternatifs aux écrans LCD à effet de champ nématique torsadé (LCD TN et STN). Une de ces approches impliquait l’utilisation d’électrodes interdigitales exclusivement sur un seul substrat de verre pour générer un champ électrique principalement parallèle aux substrats. Pour exploiter pleinement les capacités de cette technologie de commutation dans le plan (IPS), des recherches supplémentaires étaient nécessaires. Après une analyse approfondie, des modes de réalisation avantageux détaillés ont été publiés en Allemagne par Guenter Baur et al. et ensuite brevetés au niveau international. L'Institut Fraunhofer ISE de Fribourg, où étaient employés les inventeurs, a cédé ces brevets à Merck KGaA, Darmstadt, un fournisseur important de substances à cristaux liquides. Peu de temps après, en 1992, les ingénieurs d'Hitachi ont affiné divers aspects pratiques de la technologie IPS, en se concentrant sur l'interconnexion du réseau de transistors à couches minces en tant que matrice et en atténuant les champs parasites indésirables entre les pixels. Parallèlement, Sharp Corporation a présenté le premier téléviseur LCD mural en 1992.

Hitachi a encore amélioré la dépendance à l'angle de vision grâce à l'optimisation de la forme des électrodes, conduisant à ce que l'on a appelé le Super IPS. NEC et Hitachi sont devenus les premiers producteurs d'écrans LCD à matrice active utilisant la technologie IPS. Cela représentait une avancée significative pour la mise en œuvre de grands écrans LCD, offrant des performances visuelles acceptables pour les écrans d'ordinateurs à écran plat et les écrans de télévision. En 1996, Samsung a développé une technique de configuration optique facilitant les écrans LCD multi-domaines. Les technologies multi-domaines et de commutation dans le plan sont restées dominantes dans les conceptions d'écrans LCD au moins jusqu'en 2006. Vers la fin des années 1990, l'industrie de fabrication d'écrans LCD a entamé une transition géographique du Japon vers la Corée du Sud et Taiwan, pour finalement s'étendre à la Chine.

Les années 2000

Au cours de cette période, les fabricants taïwanais, japonais et coréens étaient les principaux producteurs du secteur de la fabrication d'écrans LCD. De 2001 à 2006, Samsung et cinq autres grandes entreprises ont organisé 53 réunions à Taiwan et en Corée du Sud pour s'engager dans des activités de fixation des prix au sein de l'industrie LCD. Par conséquent, ces six sociétés ont encouru des sanctions totalisant 1,3 milliard de dollars de la part des États-Unis, 650 millions d'euros de la part de l'Union européenne et 350 millions de RMB de la part de la Commission nationale chinoise pour le développement et la réforme.

En 2007, la fidélité visuelle des téléviseurs à écran à cristaux liquides (LCD) dépassait celle des téléviseurs à tube cathodique (CRT). Au cours du dernier trimestre 2007, les téléviseurs LCD ont franchi une étape importante en dépassant pour la première fois les ventes des téléviseurs CRT à l'échelle mondiale. Selon Displaybank, les projections indiquaient que les téléviseurs LCD constitueraient 50 % des 200 millions d'unités de télévision prévues pour être expédiées dans le monde en 2006.

Les années 2010

En octobre 2011, Toshiba a dévoilé un panneau LCD de 6,1 pouces (155 mm) doté d'une résolution de 2 560 × 1 600 pixels, conçu pour les applications sur tablette, optimisant notamment l'affichage des caractères chinois. De plus, les années 2010 ont marqué la mise en œuvre généralisée de la technologie Tracking Gate-line in Pixel (TGP). Cette innovation déplace les circuits de commande de l'écran de sa périphérie vers les espaces inter-pixels, facilitant ainsi la création de cadres plus étroits.

En 2016, Panasonic a conçu des écrans LCD à commutation dans le plan (IPS) démontrant un rapport de contraste de 1 000 000:1, une spécification comparable aux écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED). Par la suite, cette innovation est passée à la production de masse, commercialisée sous forme d'écrans LCD à double couche, à double panneau ou à couche de cellules modulatrices de lumière (LMCL). Cette approche technologique intègre deux couches de cristaux liquides plutôt qu'une seule couche, et elle peut être intégrée à un rétroéclairage mini-LED et à des feuilles de points quantiques.

Entre 2015 et 2018, des écrans à cristaux liquides dotés de films d'amélioration des points quantiques ou de filtres couleur à points quantiques ont été introduits. Les points quantiques fonctionnent en absorbant la lumière bleue émise par un rétroéclairage et en la convertissant ensuite en lumière, permettant ainsi aux panneaux LCD d'obtenir une reproduction améliorée des couleurs. La fabrication de filtres colorés à points quantiques implique l’utilisation de photorésists imprégnés de points quantiques, par opposition aux pigments colorés conventionnels. Ces points quantiques peuvent être conçus avec des structures spécifiques pour optimiser leur intégration dans le filtre couleur. Notamment, les filtres colorés à points quantiques offrent des capacités de transmission de la lumière supérieures à celles des films d'amélioration des points quantiques.

Les années 2020

Au cours des années 2020, la Chine est devenue le principal fabricant d'écrans à cristaux liquides, les entreprises chinoises détenant collectivement une part de 40 % du marché mondial. Les principales entreprises chinoises qui ont considérablement augmenté leurs volumes de production comprennent BOE Technology, TCL-CSOT, TIANMA et Visionox. Les entités gouvernementales locales ont joué un rôle central dans la promotion de cette expansion, en partie grâce à des investissements stratégiques dans les fabricants d'écrans LCD facilités par des sociétés d'investissement publiques. Historiquement, la Chine a été un importateur important d’écrans LCD ; cependant, la croissance de l'industrie nationale a ensuite réduit les prix de divers produits de consommation intégrant des écrans LCD et a stimulé le développement de secteurs connexes, tels que la téléphonie mobile.

Éclairage

Les écrans à cristaux liquides manquent intrinsèquement de luminosité, ce qui nécessite une source de lumière externe pour restituer une image visible. Pour les configurations LCD transmissives, la source d’éclairage est positionnée derrière la pile de verre et est appelée rétroéclairage. Les écrans LCD à matrice active sont presque universellement équipés d'un rétroéclairage. Bien que les écrans LCD passifs puissent intégrer un rétroéclairage, un nombre considérable d'entre eux sont réfléchissants et utilisent une surface ou un film réfléchissant derrière la pile de verre pour exploiter la lumière ambiante. Les écrans LCD transflectifs intègrent les caractéristiques des technologies d'affichage transmissif et réfléchissant rétroéclairé.

Les implémentations courantes de la technologie de rétroéclairage LCD sont les suivantes :

• Matrice WLED : dans cette configuration, le panneau LCD reçoit l'éclairage d'un ensemble complet de diodes électroluminescentes (DEL) blanches situées derrière un diffuseur, placé derrière le panneau lui-même. Les écrans employant cette méthode possèdent généralement la capacité d'atténuer ou de désactiver entièrement les LED dans les régions les plus sombres de l'image affichée, améliorant ainsi considérablement le rapport de contraste de l'écran. La précision de cette gradation localisée dépend du nombre de zones de gradation intégrées dans l'écran. Un plus grand nombre de zones de gradation est en corrélation avec une gradation plus précise et une réduction des artefacts de floraison visibles, qui se manifestent par des halos gris foncé autour des zones LCD non éclairées. Depuis 2012, cette conception était principalement utilisée dans les téléviseurs LCD grand écran haut de gamme.
• Les lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL) éclairent les écrans LCD, soit via deux lampes placées sur les bords opposés, soit via un ensemble de CCFL parallèles situées derrière des écrans plus grands. Un diffuseur, généralement construit à partir de plastique acrylique PMMA (également appelé plaque de guidage d'ondes ou de lumière), répartit ensuite cet éclairage uniformément sur toute la surface d'affichage. Cette technologie a été la méthode de rétroéclairage prédominante pendant une période prolongée. Contrairement aux LED blanches, la plupart des CCFL produisent une lumière blanche spectralement uniforme, ce qui contribue à une gamme de couleurs supérieure pour l'écran. Néanmoins, les CCFL présentent une efficacité énergétique inférieure à celle des LED et nécessitent un onduleur relativement coûteux pour transformer la tension continue (CC) de l'appareil (généralement 5 ou 12 V) en environ 1 000 V requis pour le fonctionnement du CCFL. De plus, les dimensions physiques de ces transformateurs onduleurs imposent des contraintes sur la finesse possible de l'écran.
• Le rétroéclairage à LED blanches Edge-Lit (EL-WLED) illumine les panneaux LCD à l'aide d'une rangée de LED blanches positionnées le long d'un ou plusieurs bords de l'écran. Une plaque de guidage de lumière (LGP), servant de diffuseur, répartit ensuite cette lumière uniformément sur l'ensemble de l'écran, reflétant l'approche des rétroéclairages LCD CCFL éclairés par les bords. Les diffuseurs sont généralement fabriqués à partir de plastique PMMA, apprécié pour sa durabilité, ou à partir de verre spécialisé, utilisé lorsqu'une épaisseur minimale d'écran LCD est primordiale en raison de sa dilatation réduite sous la chaleur ou l'humidité, permettant des écrans aussi fins que 5 mm. Les points quantiques peuvent être intégrés soit au sommet du diffuseur sous la forme d'un film d'amélioration des points quantiques (QDEF), nécessitant une couche protectrice contre la chaleur et l'humidité, soit directement sur le filtre couleur de l'écran LCD, remplaçant ainsi les résistances conventionnelles. En 2012, cette conception était devenue la plus répandue pour les moniteurs d'ordinateurs de bureau, facilitant la production d'écrans exceptionnellement fins. Certains moniteurs LCD utilisant cette technologie intègrent une fonction de contraste dynamique, conçue par les chercheurs Philips Douglas Stanton, Martinus Stroomer et Adrianus de Vaan. Utilisant la modulation de largeur d'impulsion (PWM), une technique dans laquelle l'intensité des LED reste constante mais la luminosité est ajustée en faisant varier l'intervalle de clignotement de ces sources lumineuses à intensité constante, le rétroéclairage s'atténue pour correspondre à la couleur la plus brillante de l'écran. Parallèlement, le contraste de l'écran LCD est maximisé, ce qui permet au rapport de contraste inhérent de 1 000:1 du panneau d'être dynamiquement adapté à diverses intensités lumineuses, ce qui conduit aux rapports de contraste annoncés de « 30 000 : 1 » sur certains moniteurs. Pour les écrans d'ordinateur, où les images contiennent souvent du blanc intégral, le rétroéclairage fonctionne souvent à pleine intensité, ce qui fait de cette fonctionnalité une stratégie marketing en grande partie. Cependant, pour les écrans de télévision, il améliore considérablement le rapport de contraste perçu et la plage dynamique, améliore la dépendance à l'angle de vision et réduit considérablement la consommation d'énergie des téléviseurs LCD classiques.
• Le rétroéclairage d'un réseau de LED RVB fonctionne de la même manière que les réseaux de LED WLED, mais le panneau est éclairé par un réseau de LED rouges, vertes et bleues (RVB). Alors que les écrans utilisant des LED blanches présentent généralement une gamme de couleurs plus limitée que les écrans rétroéclairés CCFL, les panneaux éclairés par des LED RVB atteignent des gammes de couleurs exceptionnellement larges. Cette implémentation particulière est principalement privilégiée dans les écrans LCD d’édition graphique professionnels. En 2012, le coût des écrans LCD de cette catégorie dépassait généralement les 1 000 dollars. En 2016, cependant, le coût de cette catégorie avait considérablement diminué, ce qui a amené ces téléviseurs LCD à des niveaux de prix comparables à ceux des précédents modèles à tube cathodique de 28 pouces (71 cm).
• Les LED monochromes, notamment les variantes rouges, vertes, jaunes ou bleues, sont utilisées dans les écrans LCD monochromes passifs compacts que l'on trouve couramment dans les horloges, les montres et les petits appareils électroménagers. Les LED bleues sont également applicables dans les écrans LCD dotés de films d'amélioration des points quantiques ou de filtres de couleur à points quantiques.
• La technologie de rétroéclairage mini-LED permet la mise en œuvre de plus d'un millier de zones FLAD (Full-area Local Area Dimming). Cette fonctionnalité facilite la reproduction de niveaux de noir plus profonds et des taux de contraste considérablement améliorés.

Actuellement, la majorité des écrans LCD sont conçus avec un rétroéclairage LED, remplaçant ainsi les rétroéclairages CCFL traditionnels. Ce rétroéclairage LED est contrôlé dynamiquement en conjonction avec les informations vidéo, un processus connu sous le nom de contrôle dynamique du rétroéclairage. Cette intégration du contrôle dynamique du rétroéclairage, un développement attribué aux chercheurs de Philips Douglas Stanton, Martinus Stroomer et Adrianus de Vaan, augmente simultanément la plage dynamique du système d'affichage. Cette plage dynamique améliorée est également commercialisée sous des termes tels que HDR, télévision à plage dynamique élevée ou FLAD (pour gradation locale sur toute la zone).

L'efficacité des systèmes de rétroéclairage LCD est considérablement améliorée grâce à l'intégration de films optiques, notamment des structures prismatiques (feuilles de prismes) qui dirigent la lumière vers les angles de vision prévus, et des films polarisants réfléchissants. Ces films polarisants, une technologie développée par les chercheurs de Philips Adrianus de Vaan et Paulus Schaareman, recyclent la lumière polarisée qui serait autrement absorbée par le polariseur initial de l'écran LCD, couramment mis en œuvre à l'aide des films DBEF de 3M. Les feuilles de prisme avancées présentent une conception prismatique ondulée plutôt que conventionnelle, incorporant des variations latérales et des hauteurs d'onde modulées au sein de leur structure. Cette conception optimise la directionnalité de la lumière vers l'écran et minimise les effets de crénelage ou de moiré entre la structure de la feuille de prisme et les sous-pixels de l'écran LCD. La production en série de structures ondulées est plus simple que celle de structures prismatiques, utilisant des machines-outils diamantées standard pour créer des rouleaux qui impriment le motif ondulé sur des feuilles de plastique, produisant ainsi des feuilles prismatiques. Pour assurer une distribution uniforme de la lumière provenant du rétroéclairage, des feuilles de diffuseur sont positionnées des deux côtés de la feuille de prisme, tandis qu'un miroir derrière la plaque de guidage de lumière dirige toute la lumière vers l'avant. La feuille de prisme, ainsi que ses feuilles de diffuseur, sont situées au sommet de la plaque de guidage de lumière. Les polariseurs DBEF sont composés de plusieurs couches de films biréfringents orientés uniaxialement, qui reflètent le mode de polarisation de la lumière précédemment absorbé.

L'invention des polariseurs DBEF, qui incorporent des cristaux liquides polymérisés orientés uniaxialement (appelés polymères biréfringents ou colle biréfringente), a eu lieu en 1989 grâce aux travaux des chercheurs de Philips Dirk Broer, Adrianus de Vaan et Joerg Brambring. L'application synergique de ces polariseurs réfléchissants avec le contrôle dynamique du rétroéclairage LED a considérablement amélioré l'efficacité énergétique des téléviseurs LCD contemporains par rapport à leurs prédécesseurs à tube cathodique. Cette avancée technologique a contribué à une économie d'énergie mondiale de 600 TWh en 2017, soit un montant équivalent à 10 % de l'électricité totale consommée par tous les ménages dans le monde ou deux fois la production mondiale d'énergie à partir de cellules solaires.

Interfaçage avec des circuits externes

Un écran de télévision LCD 1080p standard comprend plus de six millions de sous-pixels, chacun alimenté individuellement par un réseau filaire intégré. Ce réseau complexe forme une grille, avec des fils verticaux s'étendant sur un côté de l'écran et des fils horizontaux traversant le côté opposé. Dans cette grille, chaque pixel se voit attribuer à la fois une connexion positive et une connexion négative. Par conséquent, un affichage nécessite 3 × 1 920 fils verticaux (un pour chacun des sous-pixels rouge, vert et bleu sur 1 920 colonnes) et 1 080 fils horizontaux (pour les 1 080 lignes), totalisant 5 760 fils verticaux et 1 080 fils horizontaux, pour un nombre total de 6 840 fils. Pour un panneau mesurant 28,8 pouces (73 centimètres) de largeur, cela se traduit par une densité de fils de 200 fils par pouce le long de la dimension horizontale.

Les panneaux LCD sont alimentés par des pilotes LCD dédiés, qui sont précisément intégrés au bord du panneau lors de la fabrication. Les méthodologies d'installation courantes pour ces pilotes incluent Chip-On-Glass (COG) et Tape-automated Bonding (TAB). Ces principes fondamentaux s’étendent également aux écrans de smartphones, malgré leurs dimensions réduites par rapport aux écrans de télévision. Les circuits opérationnels des panneaux LCD sont généralement constitués de pistes conductrices métalliques à fine couche déposées sur un substrat de verre. Le soudage direct du panneau sur un circuit imprimé discret gravé en cuivre n'est généralement pas pratique. Au lieu de cela, les connexions sont établies grâce à l'application d'un film conducteur anisotrope ou, pour des densités de connexion inférieures, de connecteurs en élastomère.

Affichages à matrice passive

Les écrans LCD à matrice passive monochromes, puis couleur, étaient répandus dans la majorité des premiers ordinateurs portables, à quelques exceptions près, utilisant des écrans plasma, et dans la Nintendo Game Boy d'origine jusqu'au milieu des années 1990. À ce stade, la technologie à matrice active couleur est devenue la norme pour tous les ordinateurs portables. Notamment, le Macintosh Portable, lancé en 1989, malgré ses limites commerciales, a été l'un des appareils pionniers à intégrer un écran à matrice active, bien que monochrome. Dans les années 2010, les écrans LCD à matrice passive continuent d'être utilisés dans des applications moins exigeantes que les ordinateurs portables et les téléviseurs, comme les calculatrices économiques. Plus précisément, ils sont privilégiés pour les appareils portables qui nécessitent un affichage minimal d'informations, ainsi qu'une faible consommation d'énergie (souvent sans rétroéclairage), un coût de fabrication réduit ou une lisibilité améliorée sous la lumière directe du soleil.

Les écrans à matrice passive intègrent la technologie super-twisted nematic (STN), initialement développée par le centre de recherche Brown Boveri à Baden, en Suisse, en 1983, avec publication ultérieure de ses principes scientifiques. Cette technologie comprend également un STN double couche (DSTN), qui atténue les problèmes de changement de couleur présents dans les versions antérieures du STN, et un STN couleur (CSTN), qui intègre un filtre de couleur interne pour l'affichage chromatique. Les écrans LCD STN sont spécifiquement optimisés pour l'adressage à matrice passive, démontrant un seuil de contraste par rapport à la tension plus prononcé par rapport aux écrans LCD TN classiques. Cette caractéristique est cruciale car les pixels reçoivent des tensions partielles même lorsqu'ils ne sont pas activement sélectionnés. Une gestion efficace de la diaphonie entre les pixels activés et non activés nécessite de maintenir la tension quadratique moyenne (RMS) des pixels non activés en dessous de la tension de seuil, un principe identifié par Peter J. Wild en 1972. À l'inverse, les pixels activés sont soumis à des tensions dépassant ce seuil, conformément au schéma de pilotage « Alt & Pleshko ». Cependant, la mise en œuvre de Alt & Le schéma Pleshko pour les écrans STN exige des tensions d'adressage de ligne exceptionnellement élevées. Welzen et de Vaan ont ensuite conçu un système de pilotage alternatif fonctionnant à des tensions nettement inférieures, permettant ainsi aux écrans STN d'être pilotés par des technologies CMOS basse tension. Les écrans LCD STN blanc sur bleu obtiennent leur aspect caractéristique grâce à l'utilisation d'un polariseur bleu ou en exploitant la biréfringence.

Les écrans LCD STN nécessitent un rafraîchissement continu, obtenu en appliquant des tensions pulsées alternées : une polarité pendant une image et la polarité opposée pendant l'image suivante. L'adressage des pixels est géré par des circuits dédiés lignes et colonnes. Cette configuration est appelée adresse à matrice passive car chaque pixel doit maintenir son état de manière autonome entre les cycles de rafraîchissement sans charge électrique constante. La viabilité de ce type d'affichage diminue considérablement avec l'augmentation du nombre de pixels et, par conséquent, du nombre de lignes et de colonnes. Les écrans LCD à matrice passive, en particulier ceux présentant des densités de pixels élevées et utilisant le schéma de commande « Alt & Pleshko », présentent généralement des temps de réponse lents et un contraste sous-optimal. Pour surmonter ces limitations, Welzen et de Vaan ont développé un système de pilotage non RMS, qui permet aux écrans STN de fonctionner à des fréquences vidéo et de restituer un contenu vidéo fluide et animé. Cette technologie brevetée a ensuite été autorisée par des sociétés telles que Citizen, ce qui a conduit à l'introduction réussie sur le marché de divers téléviseurs de poche LCD basés sur STN.

Les écrans LCD bistables éliminent le besoin d'un rafraîchissement continu, nécessitant une réécriture uniquement lorsque les informations de l'image changent. En 1984, H.A. van Sprang et A.J.S.M. de Vaan a développé un écran de type STN capable d'un fonctionnement bistable, qui permettait d'obtenir des images à extrêmement haute résolution, dépassant 4 000 lignes, avec des exigences de tension minimales. Cependant, la méthodologie d'adressage de ces affichages bistables s'est avérée considérablement complexe, étant donné que l'état d'un pixel (allumé ou éteint) doit être déterminé avant de pouvoir écrire de nouvelles informations. Cette complexité a initialement entravé leur viabilité commerciale. Le paysage du marché a changé en 2010 avec l'introduction des écrans LCD « à puissance nulle » (bistables). L'adressage matriciel passif peut être utilisé efficacement avec des dispositifs possédant des caractéristiques d'écriture/effacement appropriées, comme en témoignent les liseuses électroniques conçues pour afficher des images statiques. Une fois qu'une image est rendue, l'écran peut être déconnecté de l'alimentation tout en préservant le contenu lisible, une fonctionnalité qui prolonge considérablement la durée de vie opérationnelle de ces liseuses électroniques sur une petite batterie.

Les écrans couleur haute résolution contemporains, notamment les écrans d'ordinateur et les téléviseurs LCD, utilisent une architecture à matrice active. Cette structure intègre une matrice de transistors à couches minces (TFT) directement sur les électrodes qui font interface avec la couche de cristaux liquides. Chaque pixel individuel est équipé de son propre transistor dédié, permettant à chaque ligne de colonne d'accéder à un pixel spécifique. Pendant le fonctionnement, lorsqu'une ligne de ligne est sélectionnée, toutes les lignes de colonnes correspondantes sont connectées à cette ligne de pixels, et des tensions représentant les données d'image sont appliquées sur toutes les lignes de colonnes. Par la suite, la ligne de ligne active est désactivée et la ligne suivante de la séquence est sélectionnée. Cette sélection séquentielle de toutes les lignes de ligne se produit lors de chaque cycle de rafraîchissement. Les écrans adressés à matrice active offrent généralement une luminosité, une netteté et des temps de réponse plus rapides que les écrans à matrice passive de dimensions équivalentes, ce qui se traduit par une qualité d'image considérablement améliorée. Par exemple, Sharp fabrique des écrans LCD réfléchissants bistables qui intègrent une cellule SRAM de 1 bit par pixel, nécessitant une énergie minimale pour maintenir une image affichée.

Les écrans LCD à segments peuvent obtenir un affichage couleur grâce à la mise en œuvre de la technologie Field Sequential Color (FSC LCD). Ces écrans intègrent un panneau LCD à segment passif haute vitesse associé à un rétroéclairage RVB. Le rétroéclairage passe rapidement d’une couleur à l’autre, que l’œil humain perçoit comme du blanc. Le panneau LCD fonctionne en synchronisation avec le rétroéclairage. Par exemple, pour rendre un segment rouge, le segment est activé exclusivement lorsque le rétroéclairage est rouge. Pour afficher le magenta, le segment est activé lorsque le rétroéclairage est bleu et reste actif lorsque le rétroéclairage passe au rouge, se désactivant lorsque le rétroéclairage devient vert. Un segment noir est obtenu en maintenant le segment dans un état permanent. Un écran LCD FSC décompose une image couleur en trois images monochromatiques séquentielles (rouge, verte et bleue), qui sont ensuite affichées en succession rapide. Le phénomène de persistance de la vision intègre ces trois images monochromatiques en une seule image couleur perçue. Les écrans LCD FSC nécessitent un panneau LCD avec un taux de rafraîchissement de 180 Hz, atteignant un temps de réponse de seulement 5 millisecondes, une amélioration significative par rapport aux panneaux LCD STN standard, qui présentent généralement un temps de réponse de 16 millisecondes. De plus, les écrans LCD FSC intègrent un circuit intégré de pilote Chip-On-Glass et sont compatibles avec les écrans tactiles capacitifs. Cette méthodologie s'applique également aux écrans d'affichage d'images, offrant une transmission améliorée de la lumière et, par conséquent, la possibilité de réduire la consommation d'énergie du rétroéclairage grâce à l'élimination des filtres de couleur dans les écrans LCD.

En 2002, Samsung a dévoilé les écrans UFB (Ultra Fine & Bright), qui exploitaient l'effet super-biréfringent. Selon Samsung, ces écrans offraient une luminance, une gamme de couleurs et une partie substantielle du contraste comparables aux écrans TFT-LCD, tout en consommant des niveaux d'énergie similaires aux écrans STN. Les écrans UFB ont été intégrés à divers modèles de téléphones portables Samsung jusqu'à fin 2006, date à laquelle Samsung a arrêté leur production. De plus, certains modèles de téléphones mobiles LG utilisaient également la technologie d'affichage UFB.

Technologies à matrice active

Twisted_nematic_(TN)

Les écrans nématiques torsadés (TN) utilisent des cristaux liquides qui présentent différents degrés de torsion et de détorsion pour réguler la transmission de la lumière. En l'absence de tension appliquée à une cellule à cristaux liquides TN, la lumière polarisée traverse la couche de cristaux liquides torsadée à 90 degrés. À l’inverse, lorsqu’une tension est appliquée, les cristaux liquides se détordent, modifiant ainsi la polarisation de la lumière et obstruant son chemin. Un réglage précis de la tension appliquée permet d'obtenir presque tous les niveaux de gris ou transmission de lumière souhaités. Bien que les écrans TN soient rentables à produire et offrent des temps de réponse rapides, leurs limites incluent des angles de vision restreints, un décalage gamma notable et une précision des couleurs compromise.

Commutation dans le plan (IPS)

La commutation dans le plan (IPS) est une technologie LCD caractérisée par l'alignement des cristaux liquides dans un plan parallèle aux substrats en verre. Cette méthode consiste à appliquer un champ électrique via des électrodes opposées situées sur le même substrat de verre, ce qui facilite la réorientation (commutation) des cristaux liquides principalement dans le même plan, bien que les champs marginaux puissent empêcher une réorientation homogène. Cette conception nécessite deux transistors par pixel, contrairement au transistor unique requis pour un écran à transistors à couches minces (TFT) classique. La technologie IPS est largement adoptée sur divers appareils, notamment les téléviseurs, les écrans d'ordinateur et les appareils électroniques portables ; notamment, la plupart des dalles LCD des smartphones utilisent les modes IPS ou FFS. Les écrans IPS sont classés parmi les principaux types d'écrans LCD, aux côtés de l'alignement vertical (VA) et du Twisted Nematic (TN). Bien que l'IPS soit plus coûteux à fabriquer, il s'est imposé comme une norme en matière de précision des couleurs, de stabilité et de fiabilité à long terme. Avant l'introduction du LG Enhanced IPS par Hitachi en 2001 en tant que moniteur de 17 pouces, le nombre croissant de transistors réduisait la zone de transmission de la lumière, nécessitant un rétroéclairage plus lumineux et, par conséquent, une consommation d'énergie plus élevée, ce qui rendait ce type d'affichage moins adapté aux ordinateurs portables. Des versions améliorées d'IPS ont été utilisées par des fabricants tels que Panasonic Himeji G8.5 et LG Display en Corée, tandis que BOE en Chine, actuellement le plus grand fabricant mondial de panneaux LCD, produit également des panneaux TV en mode IPS/FFS.

Super commutation dans le plan (S-IPS)

Super-IPS a ensuite été introduit, s'appuyant sur la technologie de commutation dans le plan en offrant des temps de réponse améliorés et une reproduction des couleurs supérieure.

Controverse M+ ou RGBW

En 2015, LG Display a annoncé l'intégration d'une nouvelle technologie appelée M+, qui consiste à incorporer un sous-pixel blanc aux côtés des sous-pixels RVB conventionnels dans leur architecture de panneau IPS.

L'implémentation de la technologie M+ principalement dans les téléviseurs 4K a généré une importante controverse suite à des tests qui ont révélé une réduction de 25 % de la résolution due à l'intégration d'un sous-pixel blanc, qui a remplacé la structure RVB conventionnelle. Par conséquent, ces téléviseurs « 4K » M+ n’étaient pas en mesure de restituer l’intégralité de la norme TV UHD. Les médias et les internautes ont ensuite qualifié ces appareils de téléviseurs « RGBW », faisant référence à l'inclusion du sous-pixel blanc. Bien que LG Display ait développé cette technologie pour diverses applications, notamment les écrans d'ordinateurs portables, d'extérieur et de smartphones, son importance s'est accrue sur le marché de la télévision en raison de sa résolution annoncée « 4K UHD ». Cependant, ces écrans sont restés incapables d'atteindre la véritable résolution UHD, que le CTA définit comme 3 840 x 2 160 pixels actifs avec des couleurs 8 bits. Cette limitation a affecté le rendu du texte, entraînant une apparence légèrement floue, particulièrement évidente lorsque le téléviseur fonctionnait comme un écran d'ordinateur personnel.

Comparaison des technologies de commutation dans le plan (IPS) et de diodes électroluminescentes organiques à matrice active (AMOLED)

En 2011, LG a affirmé que son smartphone LG Optimus Black, doté d'un écran IPS LCD (LCD NOVA), atteignait une luminosité allant jusqu'à 700 nits. Cela contrastait avec l'écran LCD IPS d'un concurrent, qui offrait 518 nits, et avec un écran OLED à matrice active (AMOLED), qui offrait 305 nits. LG a en outre affirmé que l'écran NOVA présentait une efficacité 50 % supérieure à celle des écrans LCD standard et ne consommait que la moitié de la puissance des écrans AMOLED lors du rendu du blanc à l'écran. En ce qui concerne le rapport de contraste, les écrans AMOLED ont conservé des performances supérieures grâce à leur technologie inhérente, qui rend les niveaux de noir en noir absolu plutôt qu'en gris foncé. Par la suite, le 24 août 2011, Nokia a présenté le Nokia 701, affirmant que son écran était le plus lumineux au monde à 1 000 nits. Cet écran intègre également la couche ClearBlack de Nokia, qui améliore le rapport de contraste, le rapprochant ainsi des performances des écrans AMOLED.

Commutation de champ marginal avancée (AFFS)

Advanced Fringe Field Switching (AFFS), anciennement connu sous le nom de Fringe Field Switching (FFS) jusqu'en 2003, partage des similitudes avec les technologies IPS et S-IPS, offrant des performances améliorées, une gamme de couleurs plus large et une luminosité élevée. Cette technologie a été développée par Hydis Technologies Co., Ltd, Corée, qui était auparavant le groupe de travail LCD de Hyundai Electronics. Dans les applications pour ordinateurs portables, AFFS minimise la distorsion des couleurs tout en préservant un grand angle de vision, ce qui le rend adapté aux écrans professionnels. Il corrige les changements de couleur et les écarts résultant des fuites de lumière en optimisant la gamme des blancs, améliorant ainsi la reproduction des blancs et des gris. En 2004, Hydis Technologies Co., Ltd a accordé une licence pour AFFS à la société japonaise Hitachi Displays, qui a ensuite utilisé cette technologie dans la production de panneaux haut de gamme. En 2006, HYDIS avait également accordé une licence AFFS à Sanyo Epson Imaging Devices Corporation. Peu de temps après, Hydis a introduit le HFFS (FFS+), une évolution à haute transmission de l'écran AFFS, suivi par AFFS+ en 2007, qui offrait une meilleure lisibilité en extérieur. Historiquement, les panneaux AFFS étaient principalement utilisés dans les cockpits des avions commerciaux modernes. Cependant, la production de cette technologie a cessé en février 2015.

Alignement vertical (VA)

Les écrans à alignement vertical (VA) constituent un type d'écran à cristaux liquides (LCD) dans lequel les cristaux liquides s'orientent intrinsèquement perpendiculairement aux substrats en verre. En l'absence de tension appliquée, ces cristaux liquides maintiennent leur alignement perpendiculaire, ce qui entraîne un affichage noir lorsqu'ils sont positionnés entre polariseurs croisés. Lors de l'application d'une tension, les cristaux liquides se réorientent vers une position inclinée, facilitant le passage de la lumière et générant un affichage en niveaux de gris, la teinte spécifique étant déterminée par le degré d'inclinaison induit par le champ électrique. Par rapport aux écrans nématiques torsadés (TN) traditionnels, la technologie VA offre un fond noir plus profond, un rapport de contraste supérieur, un angle de vision plus large et une qualité d'image améliorée dans des conditions de température extrêmes. Néanmoins, les écrans VA présentent des temps de réponse plus lents que leurs homologues nématiques torsadés. Par rapport à la technologie In-Plane Switching (IPS), les panneaux VA atteignent toujours des niveaux de noir plus profonds, contribuant à un rapport de contraste plus élevé. Cependant, ils présentent un angle de vision plus étroit, avec des changements de couleur et surtout de contraste devenant plus prononcés. Économiquement, les écrans VA sont moins chers que les IPS mais plus chers que les dalles TN.

Mode Phase Bleue

Les écrans LCD en mode phase bleue ont été présentés pour la première fois en tant qu'échantillons techniques début 2008 ; cependant, ils ne sont pas encore entrés dans la production de masse. La physique fondamentale qui sous-tend les écrans LCD en mode phase bleue indique la possibilité d'atteindre des temps de commutation exceptionnellement courts, environ 1 milliseconde. Cette caractéristique pourrait permettre la mise en œuvre d'un contrôle des couleurs séquentiel dans le temps, rendant ainsi obsolètes les filtres de couleur conventionnels et coûteux.

Contrôle qualité

Les écrans LCD peuvent présenter des transistors défectueux, ce qui entraîne des pixels allumés ou éteints en permanence, communément appelés respectivement « pixels bloqués » ou « pixels morts ». Contrairement aux circuits intégrés (CI), les panneaux LCD comportant un nombre limité de transistors défectueux restent souvent fonctionnels. Les politiques des fabricants concernant la quantité autorisée de pixels défectueux présentent des variations considérables. Historiquement, Samsung a mis en œuvre une politique de tolérance zéro pour les moniteurs LCD commercialisés en Corée. En 2005, Samsung a adopté la norme ISO 13406-2, moins stricte. Il a été démontré que d'autres sociétés autorisent jusqu'à 11 pixels morts dans le cadre de leurs directives opérationnelles.

Les politiques concernant les pixels morts génèrent fréquemment des conflits importants entre les fabricants et les consommateurs. Pour standardiser l'acceptabilité des défauts et protéger les utilisateurs finaux, l'Organisation internationale de normalisation (ISO) a introduit la norme ISO 13406-2. Cette norme a été remplacée en 2008 par la norme ISO 9241, englobant spécifiquement les normes ISO-9241-302, 303, 305 et 307:2008 pour les défauts de pixels. Néanmoins, l’adhésion à la norme ISO n’est pas universelle parmi les fabricants d’écrans LCD et son interprétation varie souvent. Les dimensions physiques plus grandes des panneaux LCD contribuent à une plus grande propension aux défauts par rapport à la plupart des circuits intégrés.

De nombreux fabricants proposent le remplacement des produits même pour un seul pixel défectueux. Même en l’absence de telles garanties explicites, la répartition spatiale des pixels défectueux reste importante. Un affichage comportant un nombre limité de pixels défectueux peut être jugé inacceptable si ces pixels sont regroupés. Les panneaux LCD sont également fréquemment affectés par un défaut appelé clouding, effet d'écran sale ou, plus rarement, mura, caractérisé par des taches de luminance irrégulières sur le panneau. Ce phénomène est plus visible dans les zones sombres ou noires du contenu affiché. En 2010, la majorité des fabricants d'écrans LCD d'ordinateur haut de gamme stipulaient le zéro défaut pour leurs produits.

Afficheurs "Zero-power" (bistable)

Le dispositif bistable zénithal (ZBD), innovant par Qinetiq (anciennement DERA), possède la capacité de conserver une image sans consommation d'énergie continue. Ses cristaux peuvent adopter l'une des deux orientations stables, représentant le « noir » et le « blanc », avec une puissance uniquement nécessaire à la modification de l'image. ZBD Displays, une entreprise dérivée de QinetiQ, a produit des appareils ZBD en niveaux de gris et en couleur. Parallèlement, Kent Displays a conçu un écran « sans alimentation » utilisant des cristaux liquides cholestériques stabilisés par polymère (ChLCD). En 2009, Kent a présenté l'application du ChLCD pour envelopper entièrement la surface d'un téléphone mobile, permettant des changements de couleur qui persistent même après une coupure de courant.

En 2004, des chercheurs de l'Université d'Oxford ont présenté deux nouvelles catégories d'écrans LCD bistables à puissance nulle, dérivés des méthodologies bistables Zenithal. Diverses technologies bistables, telles que le BTN à 360° et le cholestérique bistable, reposent principalement sur les caractéristiques globales des cristaux liquides (LC), en utilisant un ancrage fort standard, des films d'alignement et des mélanges LC analogues aux matériaux monostables conventionnels. À l'inverse, d'autres technologies bistables, par exemple, la technologie BiNem, sont principalement fondées sur les propriétés de surface et nécessitent des matériaux d'ancrage faibles spécialisés.

Spécifications

• Résolution La résolution d'un écran LCD est quantifiée par sa matrice de pixels, en particulier le nombre de colonnes et de lignes (par exemple, 1 024 × 768). Généralement, chaque pixel comprend trois sous-pixels : rouge, vert et bleu. Historiquement, cet aspect des performances des écrans LCD présentait une cohérence entre les différentes conceptions. Néanmoins, les conceptions contemporaines intègrent le partage de sous-pixels entre les pixels et intègrent des technologies telles que Quattron, qui s'efforcent d'améliorer la résolution perçue d'un écran sans augmenter sa résolution native, produisant ainsi des résultats variés.
• Performances spatiales : pour les écrans d'ordinateur ou autres écrans observés à proximité, la résolution est souvent exprimée en pas de point ou en pixels par pouce, ce qui correspond aux mesures utilisées dans le secteur de l'impression. La densité d'affichage dépend de l'application ; les téléviseurs présentent généralement des densités plus faibles pour une visualisation à distance, tandis que les appareils portables présentent des densités plus élevées pour des détails complexes à courte portée. L'angle de vision d'un écran LCD peut être un facteur critique, en fonction de l'écran et de son utilisation prévue, car les limitations inhérentes à des technologies d'affichage spécifiques limitent la présentation précise des images à des angles particuliers.
• Performances temporelles : la résolution temporelle d'un écran LCD fait référence à sa capacité à restituer avec précision des images dynamiques, quantifiant spécifiquement la précision et la fréquence avec lesquelles l'écran met à jour ses données visuelles. Contrairement à d'autres technologies d'affichage, les pixels LCD conservent leur état entre les images, éliminant ainsi le scintillement induit par le rafraîchissement, quelle que soit la fréquence de rafraîchissement. Cependant, des taux de rafraîchissement réduits peuvent introduire des artefacts visuels tels que des images fantômes ou des traînées, particulièrement évidents avec un contenu en mouvement rapide. De plus, le temps de réponse de chaque pixel est essentiel, car la latence d'affichage inhérente peut devenir suffisamment prononcée pour générer des artefacts visuels lors de transitions rapides d'image.
• Performances des couleurs : les performances des couleurs d'un écran sont caractérisées par plusieurs paramètres distincts. Ceux-ci incluent la gamme de couleurs, qui désigne le spectre total de couleurs reproductibles par l'écran, et la profondeur de couleur, qui quantifie la granularité de la différenciation des couleurs au sein de ce spectre. Bien que la gamme de couleurs représente une caractéristique fondamentale, sa discussion dans le marketing grand public est peu fréquente et généralement réservée aux écrans de qualité professionnelle. La gamme de couleurs d'un écran dépassant le contenu affiché n'offre aucun avantage pratique ; par conséquent, les écrans sont conçus pour fonctionner dans ou en dessous de normes d’espace colorimétrique spécifiques. D'autres considérations dans la gestion des couleurs LCD incluent le point blanc, définissant la chromaticité du blanc, et la correction gamma, qui dicte l'affichage d'autres couleurs par rapport à ce blanc défini.
• Rapport de luminosité et de contraste : le rapport de contraste est défini comme le différentiel de luminance entre un pixel entièrement éclairé et un pixel complètement éteint. En tant que dispositif de modulation de la lumière, le panneau LCD lui-même n'émet pas de lumière ; l'éclairage est fourni par un rétroéclairage externe, généralement composé de lampes fluorescentes ou de diodes électroluminescentes (DEL). La luminosité, communément exprimée comme le rendement lumineux maximal de l'écran LCD, est fortement influencée à la fois par la transparence du panneau LCD et par l'intensité du rétroéclairage. Alors qu'un rétroéclairage plus lumineux facilite un contraste amélioré et une plage dynamique étendue (avec les écrans HDR souvent caractérisés par une luminance maximale), cette amélioration implique invariablement un compromis avec la consommation d'énergie.

Avantages et inconvénients

La discussion qui suit aborde les caractéristiques pertinentes à la fois pour les écrans grand format et les écrans compacts, tels que ceux que l'on trouve dans les appareils portables. De nombreuses comparaisons sont établies ici avec les écrans à tube cathodique (CRT).

Avantages

• Les écrans LCD sont particulièrement compacts, fins et légers, en particulier lorsqu'on les compare aux écrans à tube cathodique (CRT).
• Affiche une faible consommation d'énergie. La consommation d'énergie varie en fonction de la luminosité et du contenu de l'écran ; cependant, les anciens modèles rétroéclairés à tube fluorescent à cathode froide (CCFT) consomment généralement moins de la moitié de la puissance d'un moniteur CRT de taille comparable, tandis que les modèles rétroéclairés à diode électroluminescente (LED) contemporains n'utilisent généralement que 10 à 25 % de la puissance d'un moniteur CRT.
• Émission de chaleur minimale pendant le fonctionnement, attribuable à leur faible consommation d'énergie.
• Absence de distorsion géométrique.
• Possibilité de scintillement minime ou absent, en fonction de la technologie de rétroéclairage utilisée.
• Généralement dépourvu de scintillement dû au taux de rafraîchissement, car les pixels LCD conservent leur état visuel entre les cycles de rafraîchissement, qui se produisent généralement à 200 Hz ou plus, quel que soit le taux de rafraîchissement d'entrée.
• Produit une image nette, sans bavures ni bavures, lorsqu'elle est utilisée à sa résolution native.
• Émet un rayonnement électromagnétique indésirable négligeable, en particulier dans la plage de fréquences extrêmement basses, contrairement aux moniteurs à tube cathodique (CRT).
• Fabricable dans un large éventail de tailles et de configurations.
• Ne possède aucune limite de résolution théorique. Lorsque plusieurs panneaux LCD sont intégrés pour former une surface d'affichage unifiée, chaque panneau supplémentaire contribue à augmenter la résolution globale, une configuration souvent appelée « résolution empilée ».
• Capable d'être produit dans de grands formats, dépassant 80 pouces (2 mètres) de diagonale.
• Bien que les écrans LCD puissent être fabriqués sous forme d'écrans transparents et flexibles, ils nécessitent un rétroéclairage pour l'éclairage, ce qui les distingue des technologies émissives telles que l'OLED et la microLED, qui offrent également flexibilité et transparence.
• Effet de masquage : la structure de grille inhérente d'un écran LCD peut masquer les artefacts visuels de la quantification spatiale et en niveaux de gris, améliorant ainsi la qualité de l'image perçue.
• Insensible aux champs magnétiques, y compris au champ géomagnétique terrestre, une caractéristique que ne partagent pas la plupart des écrans couleur à tube cathodique (CRT).
• En tant qu'appareil intrinsèquement numérique, les écrans LCD peuvent restituer de manière native les données numériques transmises via des connexions DVI ou HDMI, évitant ainsi la nécessité d'une conversion analogique. Certains panneaux LCD intègrent en outre des entrées fibre optique natives.
• De nombreux moniteurs LCD fonctionnent sur une alimentation de 12 V ; lorsqu'ils sont intégrés dans un système informatique, ils peuvent être alimentés directement à partir du rail 12 V interne de l'ordinateur.
• Les panneaux LCD peuvent être fabriqués avec des cadres exceptionnellement étroits, ce qui facilite la disposition de plusieurs écrans sur un écran grand format contigu.

Inconvénients

• Certains moniteurs plus anciens ou plus économiques présentent des angles de vision restreints, entraînant des variations de couleur, de saturation, de contraste et de luminosité en fonction de la position de l'utilisateur, même dans la plage de visualisation spécifiée. Des films optiques spécialisés peuvent atténuer ce problème en élargissant les angles de vision efficaces des écrans LCD.
• Un rétroéclairage irrégulier, particulièrement répandu sur certains écrans IPS (In-Plane Switching) et les anciens écrans Twisted Nematic (TN), peut entraîner des incohérences de luminosité, se manifestant souvent par un « saignement du rétroéclairage » près des bords de l'écran.
• Il peut être difficile d'obtenir de véritables niveaux de noir, car les cristaux liquides individuels sont incapables d'obstruer entièrement le passage du rétroéclairage, ce qui entraîne une obscurité loin d'être optimale.
• Le flou de mouvement sur les objets en mouvement est un problème courant, principalement attribué aux temps de réponse lents (supérieurs à 8 millisecondes) et à la nature d'échantillonnage et de maintien de l'affichage, qui interagit avec le suivi oculaire. Même si un rétroéclairage stroboscopique peut atténuer ce problème, il peut provoquer une fatigue oculaire.
• En 2012, la majorité des systèmes de rétroéclairage LCD utilisaient la modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour l'atténuation, ce qui introduisait un scintillement rapide, bien que souvent imperceptible. Ce scintillement est plus prononcé que celui d'un moniteur CRT 85 Hz, car l'ensemble de l'écran LCD s'allume et s'éteint, contrairement au point continu et soutenu au phosphore d'un CRT. Ce phénomène peut induire une fatigue oculaire importante chez les individus sensibles, qui peuvent ignorer l'effet stroboscopique invisible du PWM. Le problème est souvent exacerbé dans les moniteurs rétroéclairés par LED en raison des capacités de commutation plus rapides des LED par rapport aux lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL).
• Les écrans LCD possèdent une seule résolution native. La présentation de contenu à des résolutions alternatives nécessite soit un scaler vidéo, qui peut introduire du flou et des alias, soit un fonctionnement de l'écran à sa résolution native avec un mappage de pixels 1:1. Cette dernière approche peut avoir pour conséquence que l'image n'occupe pas entièrement l'écran (letterboxing) ou s'étende au-delà de ses limites.
• Les écrans LCD se caractérisent par une profondeur de bits fixe, également appelée profondeur de couleur. De nombreux écrans LCD d'entrée de gamme sont limités à un rendu de 262 144 (2¹⁸) couleurs distinctes. En revanche, les dalles S-IPS (Super In-Plane Switching) 8 bits sont capables d'afficher 16 millions de couleurs (2²⁴) et d'offrir des niveaux de noir supérieurs, même si elles entraînent généralement des coûts plus élevés et présentent des temps de réponse plus lents.
• Le décalage d'entrée est une caractéristique inhérente, principalement due au convertisseur analogique-numérique (A/N) des écrans LCD qui attend la sortie complète de chaque image avant de l'afficher sur le panneau. De nombreux moniteurs LCD intègrent également un post-traitement pour améliorer la fidélité des couleurs, ce qui contribue encore à la latence. De plus, l’utilisation d’un scaler vidéo pour les résolutions non natives introduit un délai supplémentaire. Alors que les moniteurs modernes intègrent souvent la mise à l'échelle et le post-traitement dans une seule puce, chaque fonction exécutée par cette puce ajoute un certain degré de retard. Certains écrans disposent d'un "mode jeu vidéo" conçu pour minimiser le décalage d'entrée perceptible en désactivant la plupart ou la totalité de ce traitement.
• Les pixels peuvent devenir "morts" ou "bloqués" pendant le processus de fabrication ou une utilisation opérationnelle ultérieure. Un pixel bloqué se manifeste par un point coloré éclairé en permanence, même sur un fond complètement noir, alors qu'un pixel mort reste systématiquement noir.
• Les écrans LCD sont sensibles à un effet de brûlure, distinct de celui observé sur les écrans à tube cathodique (CRT), et potentiellement non permanent. Cependant, des écrans mal conçus peuvent présenter une rémanence d'image provenant d'un contenu statique en quelques heures.
• En fonctionnement continu, une gestion thermique inadéquate peut entraîner une thermalisation, une condition dans laquelle une surchauffe localisée provoque une décoloration d'une partie de l'écran par rapport aux zones environnantes.
• Les environnements à basse température peuvent entraîner une réduction de la luminosité et des temps de réponse considérablement plus lents. Dans des conditions inférieures à zéro, les écrans LCD peuvent devenir inutilisables sans l'application d'un chauffage supplémentaire.
• Des températures ambiantes élevées peuvent entraîner une dégradation du contraste de l'écran.

Produits chimiques utilisés

Les écrans à cristaux liquides utilisent diverses familles de cristaux liquides, qui nécessitent des molécules anisotropes présentant une attraction mutuelle. Les molécules polarisables en forme de bâtonnet, telles que les biphényles et les terphényles, sont couramment utilisées. Une structure moléculaire typique implique deux cycles benzéniques aromatiques, une extrémité comportant un fragment non polaire (par exemple, pentyle, heptyle, octyle ou un groupe alkyloxy) et l'autre un groupe polaire (par exemple, nitrile, halogène). Ces cycles benzéniques peuvent occasionnellement être séparés par un groupe acétylène, éthylène, CH=N, CH=NO, N=N, N=NO ou ester. En pratique, des mélanges eutectiques de plusieurs composés chimiques sont utilisés pour étendre la plage de températures de fonctionnement, généralement de -10 à +60 °C pour les écrans standard et de -20 à +100 °C pour les variantes hautes performances. Par exemple, le mélange E7 comprend trois biphényles et un terphényle : 39 % en poids de 4'-pentyl[1,1'-biphényl]-4-carbonitrile (plage nématique de 24 à 35 °C), 36 % en poids de 4'-heptyl[1,1'-biphényl]-4-carbonitrile (plage nématique de 30 à 43 °C), 16 % en poids de 4'-octoxy[1,1'-biphényl]-4-carbonitrile (plage nématique de 54 à 80 °C) et 9 % en poids de 4-pentyl[1,1':4',1-terphényl]-4-carbonitrile (plage nématique de 131 à 240 °C).

Impact environnemental

Le trifluorure d'azote (NF₃) sert de fluide de gravure dans le processus de fabrication de composants à couches minces pour écrans LCD. Ce composé, NF₃, est reconnu comme un puissant gaz à effet de serre, et sa demi-vie atmosphérique prolongée suggère une contribution potentielle significative au réchauffement climatique. Une étude publiée dans Geophysical Research Letters a postulé que l'impact théorique du NF₃ pourrait largement dépasser celui des gaz à effet de serre plus communément reconnus, tels que le dioxyde de carbone. Compte tenu de sa prévalence limitée à l'époque, le NF§67§ a été initialement exclu du protocole de Kyoto, ce qui lui a valu la désignation de « gaz à effet de serre manquant ». Par la suite, le NF§89§ a été incorporé dans le Protocole de Kyoto lors du Cycle de Doha, spécifiquement pour la deuxième période de conformité.

Les critiques du rapport susmentionné soulignent son hypothèse selon laquelle la totalité du NF₃ produit serait rejetée dans l'atmosphère. Cependant, des preuves empiriques indiquent que la partie prédominante de NF₃ subit une décomposition au cours des procédures de nettoyage ; deux enquêtes antérieures ont déterminé que seulement 2 à 3 % du gaz échappe à la destruction après l'application. De plus, le rapport a omis une analyse comparative de l'impact environnemental du NF§45§ par rapport à son prédécesseur, le perfluorocarbone, qui est également un puissant gaz à effet de serre, avec des taux de rejet atmosphérique typiques allant de 30 à 70 %.

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Références

Développement d'écrans à cristaux liquides : entretien avec George Gray, Université de Hull, 2004 – Vidéo produite par le Vega Science Trust.

• Développement d'écrans à cristaux liquides : entretien avec George Gray, Université de Hull, 2004 – Vidéo réalisée par le Vega Science Trust.
• Sluckin, Timothy J. History of Liquid Crystals, une présentation et des extraits du livre Crystals that Flow : Classic Papers from the History of Liquid Crystals.
• Dunmur, David et Tim Sluckin. (2011). Savon, science et téléviseurs à écran plat : une histoire des cristaux liquides. Presse de l'Université d'Oxford. ISBN 978-0-19-954940-5.
• Artamonov, Oleg. (23 janvier 2007). "Paramètres du moniteur LCD contemporain : analyse objective et subjective." Laboratoires X-bit. Archivé de l'original le 16 mai 2008. Consulté le 17 mai 2008.Démontage du moniteur LCD – Engineerguyvideo sur YouTube.
  • Démontage du moniteur LCD – ingénieurguyvideo sur YouTube
  • Histoire et propriétés physiques des cristaux liquides par Nobelprize.org.
  • Qu'est-ce qu'un écran IPS de Newhaven Display.
  • Comment sont fabriqués les écrans TFT-LCD, par AUO.
  • Comment sont fabriqués les écrans LCD LTPS (polysilicium basse température), par AUO.