Local Dimming – amélioration des écrans LCD

Le rétroéclairage, ou le rétroéclairage des écrans LCD, affecte un certain nombre de paramètres dans l’application finale. Il existe deux types de rétroéclairages sur le marché : les rétroéclairages latéraux et les rétroéclairages directs. Leurs performances peuvent être encore influencées par l’utilisation d’un réglage dynamique de la luminosité dans des zones d’écran individuelles, c’est-à-dire la technologie de gradation locale (et, dans certains cas, des options de matrice complète). Dans l’article, vous apprendrez les différences, les avantages et les inconvénients offerts par les technologies de rétroéclairage d’aujourd’hui.

Qu’est-ce qu’un rétroéclairage ?

En essayant de classer les écrans LCD, on peut en distinguer trois types en fonction de la façon dont le contenu présenté à l’écran est éclairé :

• des solutions telles que – Affichages dans lesquels le contenu est éclairé par la lumière ambiante et dont l’effet est obtenu à l’aide, par exemple, d’un miroir qui le reflète ; Ils sont utilisés, entre autres. Dans les calculatrices ;
• des solutions telles que transmissive – écrans, dans lesquels le contenu est éclairé par la lumière émise par un rétroéclairage ;
• des solutions telles que Transflective – des écrans qui combinent les deux technologies ; Ils utilisent à la fois des rétroviseurs et des rétroéclairages, par exemple.

Du point de vue du sujet abordé dans l’article, nous nous intéressons aux solutions de type transmissif i transflectif, car les rétroéclairages y sont utilisés. Il s’agit d’une « couche » supplémentaire de l’écran LCD, dont la tâche est d’émettre de la lumière. Il est nécessaire que l’image apparaisse à l’écran. À l’origine, la source lumineuse des rétroéclairages était constituée de technologies de type CCFL, mais elles ont été largement remplacées par des LED plus efficaces.

Types de rétroéclairages dans les écrans LCD-TFT

Les écrans LCD-TFT utilisent une variété de technologies de rétroéclairage matriciel à cristaux liquides pour garantir une luminosité et un contraste d’image adéquats. Les plus populaires sont le rétroéclairage éclairé par les bords (ELED), où les LED sont placées sur le bord de l’écran, le rétroéclairage à éclairage direct (DLED) avec des LED uniformément réparties derrière la matrice, et la gradation locale à matrice complète (FALD), qui est un développement de DLED avec contrôle individuel de la luminosité des LED individuelles. Chacune de ces technologies a ses propres avantages et inconvénients, qui déterminent leur utilisation dans des modèles d’affichage spécifiques.

Qu’est-ce qu’un rétroéclairage à éclairage latéral (ELED) ?

Dans les solutions à éclairage latéral (ELED), les LED sont disposées en ligne près du bord de l’écran LCD. Pour les applications industrielles, le rétroéclairage est généralement placé sur le bord inférieur, parfois renforcé par une bande supplémentaire de LED, comme sur le bord supérieur. Une solution rare consiste à remplir les quatre bords.

Lisez aussi : Écrans et solutions pour l’industrie d’Unisystem

Qu’est-ce que le rétroéclairage à éclairage direct (DLED) ?

Dans les solutions à éclairage direct (DLED), les LED sont réparties uniformément sur un plan derrière l’écran LCD. Il convient de noter que même une LED placée directement derrière le panneau plutôt que sur le bord rend la solution considérée comme un type. Bien sûr, les fabricants utilisent plus d’une LED dans les rétroéclairages, car le nombre de LED affecte considérablement la lisibilité des informations présentées.

Éclairage latéral vs éclairage direct

Ici, il faut dire honnêtement, « ça dépend ». – tout d’abord, sur le type d’application pour laquelle l’écran LCD est sélectionné. Les deux technologies peuvent être comparées en termes de différences, qui sont dues, par exemple, au nombre de LED utilisées dans la conception du rétroéclairage. Il s’agit notamment de :

• Consommation d’énergie – moins il y a de LED, plus la consommation d’énergie est faible, ici les solutions éclairées par les bords ont l’avantage ;
• coûts de production – plus il y a de LED, plus les coûts de production sont élevés, ce qui donne à nouveau un avantage aux solutions éclairées par les bords ;
• Qualité d’image – plus il y a de LED, meilleure est l’uniformité du rétroéclairage, ce qui se traduit par une meilleure qualité d’image, y compris une luminosité et un contraste plus élevés, en même temps que le phénomène d’éblouissement autour des éléments lumineux présentés sur un fond sombre est éliminé ; Ici, les solutions d’éclairage direct ouvrent la voie.

Pour certaines applications, la « compacité » de l’écran LCD, et donc ses dimensions, y compris l’épaisseur, peuvent être un facteur déterminant. Ici, il peut donc être nécessaire d’utiliser une variante éclairée par les bords, qui, en raison de sa conception, est plus fine.

Nous avons compilé les principales différences :

Qu’est-ce qu’un guide de lumière ?

Dans le contexte des rétroéclairages, il convient également de mentionner les guides de lumière, qui – selon la disposition des LED – permettent d’atteindre un niveau satisfaisant d’uniformité du rétroéclairage en dispersant la lumière provenant de LED individuelles. Celui-ci utilise un guide de lumière spécialement conçu (LGP – plaque de guidage de lumière), qui est une couche de diffuseur en plastique semi-transparent (généralement en PMMA) qui diffuse la lumière à travers une série de languettes inégalement espacées. L’idée est d’obtenir la répartition la plus uniforme de la luminosité sur toute la surface de l’écran.

Uniformité de la luminance, ou uniformité/linéarité du rétroéclairage

L’uniformité/linéarité du rétroéclairage (uniformité de luminance) est l’un des paramètres des spécifications techniques d’un écran LCD. Il est mesuré en déterminant la luminosité de plusieurs points sélectionnés au hasard sur l’écran. Sur la base de la différence entre les points les plus clairs et les plus sombres, l’uniformité du rétroéclairage, exprimée en pourcentage, est calculée. Plus on se rapproche de 100 %, plus l’uniformité du rétroéclairage est grande, c’est-à-dire que les différences de luminosité sur l’écran sont faibles.

Comment fonctionne la gradation locale ?

La gradation locale est une technologie de réglage du rétroéclairage de l’écran zonale (définie comme des rectangles, des colonnes ou des rangées) qui consiste à contrôler dynamiquement la quantité de lumière dans une partie particulière de l’écran. Les parties les plus sombres de l’image seront moins éclairées et les parties plus claires seront éclaircies en conséquence, ce qui améliore non seulement le contraste, mais produit également une véritable profondeur de noir.

Cependant, il existe des situations dans lesquelles la gradation locale peut déformer l’image. Cela se produit, par exemple, lorsqu’il s’agit de petits objets sur un fond uniforme. Les étoiles dans le ciel nocturne en sont un bon exemple : elles peuvent être moins visibles sur un écran LCD avec une gradation locale, car la zone recevra des informations indiquant que la majeure partie de l’image est sombre et réduira la quantité de rétroéclairage nécessaire pour éclairer les étoiles.

La gradation locale peut être utilisée de différentes manières dans les solutions éclairées par les bords et à éclairage direct. Notez que l’utilisation de la technologie de gradation locale implique, entre autres, la nécessité d’ajuster la commande qui gère l’allumage et l’extinction de LED individuelles (PWM – Pulse-Width Modulation – modulation de largeur d’impulsion de puissance pour les LED sélectionnées).

Qu’est-ce que la gradation locale à matrice complète (FALD) ?

La gradation locale à matrice complète est un développement avancé des capacités du rétroéclairage à éclairage direct, impliquant un contrôle individuel de la luminosité de chaque LED formant ce type de rétroéclairage. Il permet – grâce au contraste obtenu, ainsi qu’à une excellente reproduction des noirs et des gris – d’obtenir une qualité d’image encore meilleure. Cependant, il s’agit d’une solution coûteuse en production et en mise en œuvre. Son utilisation est recommandée dans les applications qui nécessitent la plus grande précision et la plus grande plage dynamique de présentation de l’image. Comment régler la différence dans la comparaison entre la gradation locale des LED à matrice complète et celle des LED directes ? La technologie Full-array a la capacité de contrôler des LED individuelles, tandis que la technologie d’éclairage direct s’applique à toute la surface de l’écran, sans zonage. Si la précision de l’image résultante à l’écran est primordiale dans votre projet, le choix de la LED directe ou de la matrice complète se portera sur ce dernier. Si, en revanche, vous souhaitez optimiser votre projet en termes de coût, mais que vous avez toujours la possibilité d’éclairer entièrement toute la surface de l’écran (par exemple, dans un environnement intensément éclairé), vous pouvez opter pour un rétroéclairage à éclairage direct.

Rétroéclairage par rapport à la durée de vie des écrans LCD

La durée de vie d’un écran LCD est, en termes simples, le temps qu’il faut pour présenter du contenu sur un écran LCD sans défaillance. Les fabricants spécifient un paramètre pour chaque modèle d’écran LCD, appelé durée de vie des LED, ou la période moyenne de fonctionnement sans problème des LED. Il s’exprime en nombre d’heures après lesquelles les LED se dégradent progressivement (auquel cas la luminance des LED est déterminée à être supérieure de 50 % à la valeur d’origine). Avec le rétroéclairage dynamique (et il n’est pas nécessaire qu’il s’agisse d’une variante complète), nous réduisons la consommation de LED. En savoir plus sur la durée de vie des écrans LCD.

Gradation locale complète vs OLED

Dans le cas des écrans OLED, il n’est pas nécessaire de se poser sur le choix du type de rétroéclairage optimal. L’OLED peut-il être une alternative à la gamme complète ? La principale différence entre ces technologies est que dans les écrans OLED, chaque pixel émet de la lumière, tandis que dans les écrans LCD dotés de la technologie de gradation locale complète, vous contrôlez les zones de rétroéclairage. Cela signifie que les solutions OLED peuvent obtenir un contraste plus élevé, des couleurs et des noirs plus profonds, ainsi qu’une consommation d’énergie réduite. Malgré cela, les solutions LCD seront toujours plus attrayantes en termes de coûts de production. Alors, quel est le verdict de la comparaison entre la gradation locale et l’OLED ? Si la qualité d’image est le seul critère, nous recommandons l’OLED dans ce cas. Cependant, si le budget du projet est limité, il vaut la peine d’envisager un rétroéclairage de bord correctement sélectionné ou l’option plus coûteuse et énergivore.

Choix final : éclairage latéral ou éclairage direct, ou peut-être une variante à matrice complète ?

Quelle technologie de rétroéclairage est la meilleure solution pour votre projet ? LED directe vs LED de bord vs rétroéclairage complet – quel type de gradation locale LED est le plus populaire ? Lors du choix de la bonne technologie de rétroéclairage, vous devez être guidé par l’effet souhaité, c’est-à-dire les paramètres clés de l’appareil final. Par conséquent, il n’existe pas de réponse unique pour comparer la gradation locale à matrice complète par rapport à la gradation locale éclairée par les bords, car le rétroéclairage obtenu par ces deux solutions peut ou non s’adapter parfaitement à l’appareil final conçu, en fonction de l’utilisation que l’utilisateur de l’appareil en fera.

En résumé, le type de rétroéclairage affecte, entre autres :

• des paramètres optiques, tels que la luminosité, le contraste, la gamme de couleurs, illustrant en effet la qualité des images obtenues (et la lisibilité du contenu présenté),
• consommation d’énergie/efficacité énergétique,
• durée de vie de l’écran LCD,
• Prix de l’écran LCD.

Connaissant ces dépendances, le concepteur est en mesure de sélectionner avec précision une solution qui convient le mieux à l’utilisation prévue de l’application. Donc, si vous vous demandez quoi choisir : gradation locale des LED de bord vs gradation complète – il serait préférable que vous nous contactiez pour discuter de l’application cible dans laquelle l’appareil conçu sera placé.

À titre d’exemple du dilemme entre la gradation complète et la gradation locale des bords, certaines des applications les plus exigeantes pour les écrans LCD sont les systèmes d’affichage numérique. Ils doivent fournir aux utilisateurs non seulement un accès continu à l’information, mais aussi la meilleure réception du contenu, même dans des conditions extrêmes, comme dans des endroits très ensoleillés. C’est dans de telles applications qu’il sera possible de voir le véritable potentiel qui réside dans les écrans LCD avancés avec, par exemple, la technologie de gradation locale complète mise en œuvre – malgré des conditions défavorables, il ne devrait toujours pas y avoir de problème pour lire le contenu exposé à l’écran.

Découvrez les écrans LCD-TFT disponibles dans notre offre.

Si vous avez des doutes sur le fonctionnement d’un écran LCD particulier dans l’appareil que vous concevez, contactez-nous – nous serons heureux de vous aider à choisir la bonne technologie 🤓