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RÉSUMÉ
La technologie des écrans à plasma a effectué un bond considérable ces dernières années. Ce dispositif de visualisation présente des avantages qui lui sont spécifiques, entre autres son faible encombrement en profondeur, et la possibilité de très grandes tailles. L’écran est constitué d’une matrice de cellules, capables d’émettre un signal lumineux soit vert, soit bleu, soit rouge. Chaque cellule est le siège d’une décharge dans un gaz, qui produit des photons ultraviolets, venant exciter les matériaux luminescents. Cet article détaille les principes généraux de la technologie plasma, les performances techniques, ainsi que la physique de ces panneaux. Sont abordées ensuite les technologies de fabrication de la face avant et de la face arrière.
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Henri DOYEUX : Ingénieur de l’École Polytechnique de Paris (Palaiseau) - Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité (Gif-sur-Yvette et Rennes) - Ancien responsable R&D écrans à plasma à Thomson Plasma Moirans - Responsable du laboratoire « Device Physics and Optics » à Thomson R&D France, Rennes
INTRODUCTION
Les écrans à plasma (PAP pour panneau à plasma) sont un dispositif de visualisation (présentation d’images) basé sur le principe d’une décharge dans un gaz produisant des photons ultraviolets, qui à leur tour excitent des luminophores, lesquels restituent alors des photons visibles soit rouges, soit bleus, soit verts selon la cellule considérée.
Par rapport aux autres technologies de visualisation, les écrans à plasma présentent des atouts spécifiques :
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c’est bien sûr une technologie d’écrans plats, donc à faible encombrement en profondeur, qui la démarque des tubes à rayons cathodiques et des dispositifs de projection ;
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les gammes de produits disponibles commercialement s’étendent actuellement de 81 cm (32 pouces) à 160 cm (63 pouces), et des tailles encore supérieures seront accessibles dans un avenir proche (prototype de 200 cm, soit 80 pouces déjà démontré). Ainsi le « créneau » spécifique des écrans à plasma se définit par : écrans plats de grande taille.
Ce créneau est depuis le début des années 2000 accessible également aux écrans à cristaux liquides, qui après avoir conquis le marché des écrans d’ordinateurs portables, puis des moniteurs de bureau, s’attaquent maintenant au marché de la télévision. Par ailleurs, les rétroprojecteurs à base d’imageurs à DLP (Digital Light Processor) ou à LCOS (Liquid Crystal on Silicon) progressent en performance et en minceur, et jouent aussi sur ce marché des grands écrans plats. Il est probable que les trois technologies [PDP (Plasma Display Panel), LCD (Liquid Crystal Display), projection] coexisteront dans les années à venir.
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2. Performances typiques d’un écran à plasma
Afin de fixer les idées pour la suite de l’exposé, le tableau 1 liste les principales performances des écrans à plasma du commerce : une colonne est consacrée à un écran type, une autre colonne donne l’étendu des valeurs rencontrées dans les produits commercialisés.
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Commentaires
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Définition et format : les écrans à plasma se positionnent clairement dans les tailles proches du mètre de diagonale et au-delà, afin de se démarquer des tubes cathodiques. Le nombre de points est au minimum le VGA : Video Graphics Array (480 lignes), mais dans sa version 16/9 (WVGA, pour Wide VGA). Cette définition permet également un bon rendu des images aux standards télévision NTSC et PAL-SECAM.
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Le rendu des images sera détaillé dans l’article , mais constatons déjà que la qualité soutient désormais la comparaison avec celle des tubes cathodiques. Ceci est obtenu grâce à deux facteurs principaux :
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d’une part au fait que la vitesse de réponse des cellules aux sollicitations des signaux d’adressage et d’entretien est suffisante pour pouvoir restituer au moins 8 bits de luminance à la cadence trame de 60 ou 50 hertz ;
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d’autre part aux progrès des algorithmes de traitement du signal.
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Luminance et consommation : la caractéristique clé qui relie ces deux performances est le rendement lumineux.
Le rendement lumineux est le rapport entre la quantité de lumière produite par l’écran et la puissance électrique qui sert à produire cette lumière (hors consommations fixes des circuits électroniques).
Les écrans actuels ont un rendement lumineux de l’ordre de 1,5 lm/W (lumen par watt). Cette valeur permet d’afficher une page blanche à 120 cd/m2 avec une consommation de 350 W environ. En ce qui concerne la luminance crête, c’est-à-dire...
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