Auteur : Adam Simmons
Dernière mise à jour : 31 janvier 2020
Introduction
Pour beaucoup de gens dans le monde moderne, l’humble ordinateur fait partie intégrante de leur vie quotidienne. Il a cessé d’être le luxe extravagant de quelques chanceux pour devenir un composant essentiel de la plupart des entreprises et un ajout bienvenu dans de nombreux foyers. Malgré la miniaturisation croissante de l’ordinateur et l’adoption de nouvelles formes portables telles que la tablette PC et le « tout-en-un » intégré, la puissance brute et la polyvalence du PC de bureau restent inégalées. L’une des principales caractéristiques du PC de bureau moderne qui le distingue de ces alternatives prescrites et assez rigides est l’inclusion d’une unité de base (souvent une tour) dont les composants peuvent être facilement mis à niveau. Une autre distinction est l’inclusion courante d’un moniteur autonome, avec un écran mat ou brillant, qui a subi la même « évolution » que le reste du PC – et continuera à le faire.
Bien que les subtilités des différentes technologies d’affichage soient souvent mal représentées par les fabricants et mal comprises par les consommateurs, il y a un attribut fondamental qui est couramment discuté ; la surface de l’écran. Contrairement à ce qui se passe « sous le capot », la surface de l’écran est facilement visible de l’extérieur et incarne la connexion visuelle essentielle entre l’homme (ou la femme) et le moniteur. Contrairement aux tubes cathodiques du passé, l’écran moderne n’est pas limité par une surface en verre dure et hautement réfléchissante. La nature de la surface de l’écran est beaucoup plus flexible et prend de nombreuses formes – avec des degrés variables d’antireflets ou de propriétés anti-reflets. Mais comme pour la plupart des aspects des écrans, c’est rarement aussi simple ; les surfaces « anti-reflets » les plus courantes comportent certaines réserves. Nous explorons les limites de certaines des mises en œuvre » antireflets » les plus répandues et examinons les alternatives et l’orientation future possible de la surface des écrans d’ordinateur.
Écrans mats
Une surface d’écran mate comprend une » couche polarisante » extérieure qui a été rendue grossière par un traitement mécanique et parfois par un traitement chimique supplémentaire. Les méthodes courantes de fabrication de cette surface comprennent le « spluttering » multicouche ou plusieurs passages de « dip coating » éventuellement suivis de traitements chimiques de surface. Bien qu’il ne soit pas nécessaire d’explorer les subtilités de ces processus de revêtement, nous allons considérer le résultat final souhaitable de ce traitement. Il s’agit d’obtenir une finition mate de la surface de l’écran qui diffuse la lumière ambiante au lieu de la renvoyer directement vers le spectateur ; une surface lisse agit un peu comme un miroir. La réduction considérable des reflets indésirables et de l’éblouissement donne naissance à un terme synonyme de ce type d’écran : antireflet. Bien que la diffusion de la lumière ambiante et donc la réduction de l’éblouissement soient souhaitables, ce n’est pas une solution infaillible. Les propriétés optiques de la surface fonctionnent dans les deux sens, c’est-à-dire que la lumière émise par l’écran est également affectée. En outre, il existe un certain degré d’interférence entre la lumière émise et la lumière incidente diffuse. Le trajet de la lumière émise (par le moniteur) et ambiante (par l’environnement) et son interaction avec la surface de l’écran mat est illustré dans le diagramme ci-dessous.
Alors que la réduction souhaitable de l’éblouissement est obtenue par la diffusion de la lumière externe, l’image produite par le moniteur est affectée par le même processus de diffusion. La lumière ambiante diffusée interfère également légèrement avec l’image produite par le moniteur pour exacerber le processus. Les effets que cela a sur l’image et les avantages attribués à la réduction de l’éblouissement par une surface d’écran mate sont résumés dans le tableau ci-dessous.
| Avantages d’un écran mat | Inconvénients d’un écran mat |
| La réduction de l’éblouissement améliore la visibilité de l’image dans les zones de forte lumière directe ou ambiante | Réduction du contraste et de l’éclat des couleurs |
| Réduction potentielle de la fatigue oculaire dans de tels cas. réduction de la fatigue oculaire dans ces circonstances, car vous n’avez pas à vous concentrer « à travers » des reflets ou des éblouissements intenses pour voir l’image | Réduction légère à modérée de la netteté – en fonction de l’épaisseur et de la superposition de la surface mate ainsi que du pas des pixels du moniteur |
| Poussière, graisse et saleté moins visibles | Généralement plus difficile à nettoyer en raison de la pénétration de la saleté et de la difficulté relative à voir le fruit de votre travail |
| Grain ou texture floue apparente dans certains cas, notamment lors de l’affichage du blanc et d’autres couleurs claires |
Écrans brillants
Contrairement à la surface rugueuse d’un écran mat, un écran brillant possède une couche polarisante externe beaucoup plus lisse. Plutôt que de diffuser la lumière ambiante, cette surface lisse a tendance à la renvoyer assez directement, provoquant des reflets indésirables et des éblouissements – en particulier sous une forte lumière directe. En revanche, la lumière émise par le moniteur n’est pas gênée par un fort processus de diffusion. Et à part les reflets, l’image apparaît plus riche, plus vivante et plus pure. Les films polarisants brillants modernes sont souvent traités à l’aide d’un revêtement chimique anti-reflets (AR) tel que le fluorure de magnésium ou des polymères spéciaux qui agissent en partie pour faciliter l’absorption d’une partie de la lumière ambiante. La surface de l’écran de certains des modèles brillants de Samsung est recouverte de nanoparticules d’argent dans ce que l’on appelle un « panneau ultra clair ». Ceci est conçu pour aider à l’absorption d’une partie de la lumière ambiante à un degré légèrement supérieur à celui d’un revêtement chimique antireflet traditionnel sans entraver les performances de l’image.
L’image ci-dessous montre comment la surface Ultra Clear Panel d’un Samsung T27A950 et la surface brillante non traitée d’un ordinateur portable Dell Studio XPS15 se comportent par une journée d’été britannique assez lumineuse. La notion d’été britannique n’est pas très importante dans le contexte de cette photo, mais il faut dire qu’il faisait beau, clair et même légèrement ensoleillé lorsque les photos ont été prises. Mais terne et pluvieux peu après. La lumière entre par une fenêtre à droite du moniteur, mais aucune lumière directe du soleil ne frappe l’écran.
Vous pouvez voir dans l’image ci-dessus que des reflets sont visibles sur les deux surfaces d’écran dans de telles conditions d’éclairage. Le reflet est plus intense sur le Dell avec un contour clair de la porte, de la caméra, de la main et de l’avant-bras du caméraman et de la chaise d’ordinateur rouge. Sur le Samsung, ces éléments sont moins bien définis (évidemment, la chaise n’est pas visible du tout car elle est bloquée par l’ordinateur portable). Une autre observation est que l’image sur le Samsung semble plus riche alors que l’image sur le Dell semble décolorée. Les deux écrans étaient réglés sur une luminosité de 160 cd/m² et dans des conditions de visionnement sombres, l’image du Dell n’apparaît pas décolorée de cette façon – ceci est causé par la lumière ambiante assez forte et c’est quelque chose dont le Samsung ne souffre pas de la même manière. Les surfaces anti-reflets couramment utilisées sur les ordinateurs portables, et parfois sur les écrans plus grands, sont les suivantes : Dell TrueBright, ASUS ColorShine, HP BrightView et Sony Xbrite. Celles-ci produisent une image plus sombre par réflexion que le Dell non traité.
Malgré cette légère réduction des reflets et de l’effet d’assombrissement, l’Ultra Clear Panel reste très largement une surface brillante. Lors de l’affichage des noirs et des couleurs sombres (ou même des couleurs claires si la lumière ambiante est assez forte), les reflets sont toujours un problème et l’éclairage ambiant doit être plus soigneusement contrôlé. Les gens peuvent suggérer que la luminosité est augmentée pour aider à combattre ce problème, mais la luminance relative des zones sombres (en particulier les noirs) est considérablement plus faible que celle des zones claires, quel que soit le réglage de la luminosité. Si l’image mixte ci-dessus n’était pas claire, vous n’aurez pas l’illusion qu’il s’agit d’autre chose qu’une surface d’écran brillante lorsque le moniteur est éteint. Vous pouvez le constater sur la photo ci-dessous, prise par une journée d’été très lumineuse. Notez que l’image réfléchie de la pièce sur le Samsung est un peu plus sombre que sur le Dell, mais les objets présentent toujours des détails distincts.
Certains écrans utilisent un traitement antireflet mat très doux pour la surface de l’écran. Ils présentent une valeur de trouble très faible, de l’ordre de 2 à 4 %. Cela décrit le niveau de diffusion de la lumière par la surface de l’écran, la plupart des surfaces d’écran mattes régulières ayant une valeur de 25 % de voile ou plus. Ces écrans peuvent donc être classés comme brillants, car leurs propriétés d’émission et de réflexion de la lumière se rapprochent le plus d’une surface brillante avec un léger film antireflet. Le type de traitement décrit ci-dessus. Une minorité de fabricants (notamment Apple avec sa série antérieure de « LED Cinema Display ») choisissent de renoncer à tout traitement antireflet et d’utiliser du verre non traité hautement réfléchissant comme surface extérieure. Cette décision est prise principalement pour des raisons esthétiques, car elle ne présente aucun avantage par rapport à une surface anti-reflet correctement traitée en termes de qualité d’image. En général, la quantité de lumière réfléchie par toute surface antireflet ou à très faible brillance est réduite par rapport à une surface brillante non traitée. Le principe de la surface brillante de l’écran est exploré dans le diagramme ci-dessous, qui prend en compte à la fois la lumière ambiante et la lumière émise par le moniteur lui-même.
Même si la réflexion de la lumière ambiante peut être réduite par l’utilisation d’un revêtement antireflet ou d’un très léger antireflet, elle n’est pas complètement éliminée, en particulier lorsque la lumière est forte ou que l’image est sombre. Si le moniteur est réglé sur une luminosité raisonnable, que les niveaux de lumière ambiante sont relativement faibles et que peu de lumière tombe directement sur l’écran, les reflets ne devraient pas être un problème. Comme la lumière émise emprunte un chemin plus direct et n’est pas diffusée par une surface mate, vous obtenez une image plus « propre » et plus vivante qui peut être pleinement appréciée dans de telles conditions. Les attributs positifs et négatifs d’une surface d’écran brillante sont résumés dans le tableau ci-dessous.
| Avantages d’un écran brillant | Inconvénients d’un écran brillant |
| Réduction des reflets dans certaines conditions d’éclairage par rapport à une surface brillante non traitée | Les forts niveaux de lumière ambiante et la lumière directe tombant sur le moniteur peuvent provoquer des reflets gênants et un « blanchiment » de l’image. réflexions gênantes et un « blanchiment » de l’image |
| Nettoyage plus facile en raison d’une moindre pénétration de la saleté et d’une plus grande visibilité de la graisse et de la saleté | Potentiellement une augmentation de la fatigue oculaire en raison de la difficulté à se concentrer sur l’image à travers les réflexions |
| Généralement un plus grand attrait esthétique -.à condition que l’écran soit maintenu propre | Poussière, graisse et saleté plus visibles – notamment lorsque l’écran est éteint. Nettoyage de routine nécessaire |
| Image « plus propre » sans voile ni grain | |
| L’émission de lumière directe améliore le contraste et l’éclat de l’image |
Une solution à mi-chemin.way solution
Certains fabricants proposent un compromis entre les deux – un type de surface souvent surnommé « semi-brillant ». Ces surfaces sont en fait mates mais sont un peu ou beaucoup moins rugueuses, ce qui leur donne un aspect plus lisse et rend la diffusion de la lumière plus faible. En d’autres termes, elles présentent une valeur de trouble relativement faible. Le fabricant de panneaux AU Optronics utilise une telle surface sur certains de ses panneaux VA modernes, qui présentent une valeur de trouble de 13 à 18 % (considérablement inférieure aux 25 % d’un écran mat typique). Cela améliore l’éclat et la clarté de l’image et réduit considérablement le grain visible sur les couleurs blanches et claires. Il n’apporte pas tout à fait le niveau de clarté vibrante ou n’offre pas la même sensation visuelle qu’un écran brillant, mais il réduit certainement la diffusion de la lumière émise et améliore ces caractéristiques par rapport aux surfaces mates plus brumeuses. Le léger inconvénient qui en découle est que la lumière de l’environnement qui frappe les surfaces de l’écran est également moins réduite, ce qui augmente légèrement l’éblouissement. Les reflets ne sont vraiment pas un problème dans la plupart des conditions d’éclairage et les choses sont certainement meilleures dans ce domaine qu’avec une surface d’écran brillante. L’image ci-dessous montre les caractéristiques d’éblouissement et de réflexion d’un BenQ EW2420 avec une surface mate à faible brillance (arrière) comparé à un ordinateur portable Dell Studio XPS15 avec une surface d’écran brillante TrueLife (avant). Cette photographie a été prise lors d’une journée lumineuse à la fin du printemps, la lumière du soleil entrant par la fenêtre à droite.
Vous pouvez voir un reflet clair et semblable à un miroir sur l’ordinateur portable Dell avec la porte, le mur, la chaise et le clavier de l’ordinateur portable distinctement visibles. Sur le BenQ, on peut voir un reflet flou de la porte, de l’arrière de l’ordinateur portable et de la main du caméraman. Une fois l’écran allumé, ce léger reflet cesse d’être un problème. La lumière directe tombant sur l’écran peut encore provoquer des reflets gênants, mais de telles conditions de visualisation sont souvent problématiques, même pour les surfaces d’écran mates plus résistantes. L’image ci-dessous montre le BenQ EW2420, dans des conditions d’éclairage similaires à la première photo, affichant un fond d’écran mixte à 160 cd/m². Vous ne pouvez plus voir les objets réfléchis sur l’écran.
Samsung a introduit une surface d’écran similaire » très légèrement mate » (low-haze) sur ses moniteurs PLS (Plane to Line Switching) de la série SA850 et elle a également été utilisée sur des modèles plus récents, y compris certains modèles PLS et VA incurvés. La surface utilise un nouveau substrat de verre traité pour donner une valeur de voile d’environ 18%, ce qui est considérablement plus bas que les 24-28% typiques d’un moniteur Samsung TN avec une surface d’écran mate. La texture de la surface de l’écran est également plus lisse grâce au procédé utilisé. Le résultat final est que les caractéristiques de gestion de l’image et des reflets se situent entre une surface mate « normale » et une surface brillante. L’image ci-dessous compare le S27A850D (avec une surface d’écran à faible brillance) au Samsung 2030BW (surface d’écran mate ordinaire) avec les deux écrans éteints. Sur le S27A850D, vous pouvez voir le contour des fenêtres qui font face à l’écran, alors que sur le 2030BW, vous pouvez voir un léger reflet à la périphérie, mais aucun reflet. Lorsque le S27A850D est allumé à une luminosité raisonnable, ce n’est généralement pas un problème, comme avec les modèles BenQ.
Une solution similaire est utilisée sur certains panneaux AH-IPS de LG, notamment les modèles 2560 x 1440 et 3440 x 1440. Les panneaux AHVA d’AUO (tels que le BL2710PT et le BL3201PT/PH) ont une valeur de haze encore plus faible qui se situe assez près de celle de leurs panneaux VA (13-16 %). La clarté et la douceur relative de l’image sur ces appareils sont excellentes. Certains modèles, notamment ceux de HP avec leur traitement » Low Haze Enhancement » et divers modèles Philips tels que le BDM4350UC (ci-dessous), utilisent des traitements à très faible brillance, généralement autour de 1 à 5 %. Ces traitements permettent d’obtenir une image similaire à celle d’une solution entièrement brillante, y compris en donnant cet « aspect mouillé » lorsque la lumière ambiante frappe la surface, mais avec une réflexion considérablement réduite. Notez que l’image ci-dessous a été prise dans une pièce lumineuse, mais que les reflets semblent assez doux. Dans des conditions un peu plus sombres, les reflets qui pourraient rester gênants sur un écran » entièrement brillant » sont atténués au point de devenir invisibles et de se fondre dans l’image.
Il est important de noter que la texture de la surface de l’écran est également importante et qu’il existe certains modèles qui s’opposent aux tendances de » douceur de l’image » attendues de leurs valeurs de brume. De bons exemples seraient certains panneaux 23,6 – 27″ IPS de type ‘4K’ UHD (3840 x 2160) tels que ceux utilisés sur le Dell P2415Q ou l’ASUS PG27AQ. Ce sont des antireflets mats légers (valeur de trouble relativement faible), qui préservent la vivacité et la clarté de l’image, mais n’ont pas une texture de surface particulièrement lisse. Cela est tout à fait apparent lors de la visualisation de contenus plus légers, car ils semblent granuleux. Certains nouveaux panneaux « AD-PLS » et « AH-IPS » (y compris ceux avec une résolution de 1920 x 1080 et 1920 x 1200) ont des surfaces d’écran mates à texture relativement légère, même si les valeurs de voile (~25%) sont partagées par certains modèles avec des surfaces d’écran nettement plus granuleuses. Les panneaux 21:9 de LG avec une résolution de 2560 x 1080 ont une valeur de haze similaire et une texture de surface impressionnante, lisse et » non granuleuse « .
Futures surfaces d’écran
Comme exploré dans cet article, la réduction de l’éblouissement et de la réflexion sur un écran est une arme à double tranchant et doit être finement équilibrée pour éviter des conséquences indésirables. La surface idéale d’un écran serait celle qui n’interfère pas avec la transmission de la lumière, mais qui, en même temps, est efficace pour réduire l’impact de la lumière ambiante frappant la surface de l’écran. En 2003, le fabricant de films optiques MacDermid Autotype a fait la démonstration d’un nouveau film d’enduction destiné à atteindre cet objectif. Le film, qui a été co-développé avec l’Institut Fraunhofer de l’énergie solaire, a été baptisé Autoflex MARAG (MothEye AntiReflection AntiGlare). Il a été conçu pour imiter la nanostructure effilée des yeux des mites (ci-dessous) et la capacité de ces structures à maximiser l’exploitation de la lumière avec une réflexion minimale – car les mites nocturnes ont besoin de fonctionner dans des niveaux de lumière faibles sans que la réflexion de la lumière sur la surface de l’œil ne révèle sa position aux prédateurs.
Le film offrirait apparemment une excellente clarté d’image comparable aux surfaces antireflets (brillantes) actuelles tout en combattant l’éblouissement provenant de toutes les sources externes, y compris la lumière directe du soleil. Il a été affirmé que la surface extérieure refléterait moins de 1% de la lumière – ce qui est en effet très impressionnant. Selon nos communications avec MacDermid Autotype, la recherche et le développement de ce film MARAG particulier sont terminés et une gamme limitée d’appareils portables utilisant cette technologie est sortie en 2009. Elle n’a pas été vue sur les moniteurs. D’autres entreprises ont également appliqué des principes similaires pour créer leurs propres films « yeux de papillon ». Le plus notable est le filtre utilisé sur le Philips 46PFL9706H, qui était un téléviseur LCD 46″ haut de gamme. Malheureusement, le procédé MARAG, qui est apparemment plus complexe que les surfaces » œil de mite » d’autres fabricants, n’a pas été un succès commercial, en grande partie à cause du coût de développement élevé, même pour de petites surfaces d’un tel film. Le procédé pouvait être appliqué à des films de 800 x 600 mm et convenait à une utilisation sur des écrans de PC. Cependant, il n’était pas possible de développer un film de cette taille avec une qualité de surface élevée à un prix compétitif. Par conséquent, le film MARAG lui-même a été abandonné en 2009. Mais la société a continué à développer un certain nombre de surfaces d’écran anti-reflets et à faible brouillard, en utilisant des principes similaires, qui pourraient être appliqués aux moniteurs.
Une autre excellente innovation qui pourrait bien se prêter aux écrans d’ordinateur a été développée par la société japonaise Nippon Electric Glass (NEG). Ce que l’on appelle le « verre invisible » consiste en une pièce de verre extrêmement fine recouverte des deux côtés d’un matériau antireflet (AR) très efficace. Le matériau est composé de 30 feuilles de film ultrafines, chacune d’une épaisseur de quelques nanomètres, et permet de transmettre 99,8 % de la lumière à travers le verre tout en ne réfléchissant que 0,1 % de la lumière de chaque côté. Cela se compare favorablement à la réflectance de 8 % par côté d’une feuille de verre typique et donne un morceau de verre qui, à toutes fins utiles, semble invisible.
Lorsque nous avons contacté NEG au sujet de cette technologie en 2011, ils ont déclaré qu’elle était en cours de perfectionnement avant d’envisager une quelconque disponibilité commerciale. Le processus a été jugé trop coûteux pour que même des feuilles relativement petites soient considérées comme économiquement viables, sans parler des feuilles plus grandes qui pourraient être utilisées sur un écran d’ordinateur. De telles applications ont été et sont peut-être encore soigneusement étudiées. On espère donc que le processus de stratification pourra être appliqué à quelque chose de convenable pour être utilisé comme couche polarisante de moniteur. La transmission de la lumière à travers le revêtement est excellente et une fois que les matériaux et les processus seront affinés, il devrait y avoir un réel intérêt commercial pour ce revêtement.