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LCD vs. lunettes de soleil : la technologie d'écran expliquée

15/8/2018

Traduction : traduction automatique

Une journée au bord de la rivière et je vois du noir : pourquoi l'écran du téléphone portable reste-t-il sombre lorsqu'on le regarde avec des lunettes de soleil polarisées ? Je veux le découvrir.

C'est une journée chaude. Mon amie et moi avons trouvé un petit coin tranquille au bord de la Limmat. Je mets mes nouvelles lunettes de soleil - Oakley Titanium - et je veux immédiatement prendre quelques photos de cette oasis de verdure. Instagram, vous comprenez.

"Läck, Bobby", dis-je.

"C'est beau, hein", dit mon amie.

"Je ne vois rien", lui réponds-je.

Rien à voir sur l'écran. Lunettes : Oakley Titanium

Ennnuyé, je retourne en traînant les pieds dans l'ombre. Là, je retire mes lunettes pour me faire une idée plus précise de la situation générale.

Soudain, tout est de retour.

C'est alors que tout me tombe des yeux comme des écailles : le filtre polarisant de mes lunettes de soleil. Il ne laisse pas passer la lumière déjà polarisée. Je me sens éclairé et commence à expliquer la situation à mon amie.

Tout est de la faute des LCD

Le "truc" des lunettes polarisantes ne fonctionne que sur les smartphones, tablettes, téléviseurs ou autres moniteurs basés sur la technologie LCD. Cela est dû à leur mode de fonctionnement.

Les deux principales caractéristiques des moniteurs LCD sont le rétroéclairage et les cristaux liquides. Les cristaux créent l'image et la lumière qui les fait briller est fournie par des LED. Elles rayonnent par l'arrière sur deux plaques de verre sur lesquelles sont placés les filtres de polarisation, les électrodes et le filtre de couleur. Entre les plaques de verre se trouve la pièce maîtresse : les cristaux liquides en forme de bâtonnets.

C'est ce à quoi ressemble chaque pixel d'un écran utilisant la technologie LCD
Source : Luca Fontana

Les deux filtres de polarisation dans la dalle LCD permettent à la dalle d'alterner entre la lumière et l'obscurité, c'est-à-dire entre le blanc et le noir. Ainsi, votre téléviseur LCD peut afficher non seulement le désert étincelant du Wasteland de "Mad Max : Fury Road", mais aussi la scène nocturne romantique de "La La Land".

Les molécules en vibration : Maintenant, on passe à l'abstrait

Pour faire simple, la lumière des LED est constituée d'ondes qui oscillent verticalement et horizontalement. Imaginez ces ondes comme des cordes de guitare qui se mettent à vibrer lorsque vous les pincez. Le premier film polarisant absorbe alors les ondes qui vibrent horizontalement et laisse passer celles qui vibrent verticalement. Cette lumière est appelée "lumière polarisée", ou plus précisément "lumière polarisée verticalement"
.

La lumière non polarisée passe à travers le filtre qui filtre toutes les ondes lumineuses qui oscillent horizontalement
Source : Luca Fontana

Ensuite, la lumière polarisée frappe les cristaux liquides. Ces cristaux sont constitués de molécules en forme de bâtonnets qui s'organisent comme des allumettes dans une boîte. D'une part, ils se comportent comme un liquide, d'autre part, ils possèdent un ordre similaire à celui des cristaux - d'où les cristaux liquides.

La façon dont le premier et le deuxième filtre polarisant sont disposés l'un par rapport à l'autre est déterminante. Vous pouvez vous représenter les filtres comme une grille en forme de barreau. Il ne laisse passer que les ondes lumineuses qui ont la même disposition que le réseau lui-même. Le premier et le deuxième filtre sont tournés de 90 degrés l'un par rapport à l'autre. Si la lumière polarisée verticalement arrivait telle quelle sur le second filtre polarisant, placé horizontalement, aucune lumière ne passerait et l'image resterait simplement noire.

Les deux filtres polarisants sont tournés de 90 degrés l'un par rapport à l'autre. Entre les deux se trouvent les cristaux liquides
Source : Luca Fontana

.
C'est là que les cristaux liquides entrent en jeu.

Les ondes lumineuses provenant du premier filtre ont la même disposition verticale des allumettes. La tension électrique générée par les électrodes permet de faire pivoter l'orientation des allumettes. Ce qui est encore plus pratique, c'est que les ondes lumineuses tournent en même temps. Jusqu'à ce qu'elles rencontrent le second filtre polarisant, placé horizontalement, elles ont changé d'orientation, passant de la verticale à l'horizontale, et la lumière passe.

Les électrodes changent de direction.modifient l'orientation des molécules cristallines par tension - et les ondes lumineuses avec
Source : Luca Fontana

Ainsi, si l'image doit être lumineuse, les électrodes modifient l'orientation des molécules du cristal - et donc celle des ondes lumineuses - de verticale à horizontale. La lumière traverse ainsi le deuxième filtre de polarisation. En revanche, si l'image doit rester sombre, les électrodes ne font rien et les ondes lumineuses orientées horizontalement ne traversent pas le second filtre.

Il n'y a pas que du blanc et du noir, bien sûr. En fonction de la luminosité de l'image, les molécules en bâtonnets des cristaux liquides - les allumettes - peuvent être tournées, même partiellement. Cela permet de créer des différences de luminosité et des niveaux de gris.

Et maintenant, les lunettes de soleil

Mais pourquoi l'écran de mon smartphone est-il resté noir lorsque je le regardais avec mes lunettes de soleil polarisées ?

D'après l'explication ci-dessus, vous pouvez déduire que la lumière qui arrive du smartphone à mes lunettes de soleil est déjà polarisée. Sur le verre des lunettes de soleil, il y a également un film polarisant qui ne laisse passer que certaines ondes lumineuses. En fonction de la façon dont je regarde mon appareil mobile - ou de l'orientation dans laquelle je le tiens devant moi - les ondes lumineuses sont bloquées et je ne vois qu'un écran noir.

Cet effet ne se produit pas avec les écrans basés sur la technologie OLED. Les OLED fonctionnent sans rétroéclairage, et n'ont donc pas besoin de filtres polarisants qui ne laissent passer que la lumière polarisée.

Quelle que soit la façon dont je tiens le smartphone avec l'écran AMOLED...

... l'image reste bien visible — Quelle que soit la façon dont je tiens le smartphone avec l'écran AMOLED...

Et maintenant, j'espère que vous avez eu la même illumination que moi.

Mise à jour, 16 août 2018, 17h00:

Une autre illumination : les écrans AMOLED n'ont théoriquement pas besoin de filtres de polarisation, mais la pratique est différente. En fait, certains appareils mobiles AMOLED sont équipés d'un tel filtre. La raison en est des réflexions gênantes causées par la lumière qui traverse l'écran depuis l'extérieur et qui est renvoyée par un film réfléchissant situé en profondeur. L'excès de lumière a alors un impact négatif sur le taux de contraste.

Un seul filtre polarisant permet de remédier à ce problème : La lumière provenant de l'extérieur est polarisée par le filtre. La direction dans laquelle les ondes lumineuses oscillent ensuite se reflète automatiquement dès que le film réfléchit la lumière. La lumière polarisée en sens inverse, qui se trouve alors sur le chemin du retour, ne peut plus traverser le filtre polarisant.

Effet secondaire : la lumière générée par les diodes organiques est également polarisée et vous ne pouvez plus rien voir avec des lunettes de soleil polarisées :).

Merci aux utilisateurs Spl4tt et Joshua4045 de nous l'avoir signalé!

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Luca Fontana

Senior Editor

Luca.Fontana@digitecgalaxus.ch

J’écris sur la technologie comme si c’était du cinéma – et sur le cinéma comme s’il était réel. Entre bits et blockbusters, je cherche les histoires qui font vibrer, pas seulement celles qui font cliquer. Et oui – il m’arrive d’écouter les musiques de films un peu trop fort.

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