Afficheurs et optoélectronique

Qu’est-ce qu’un afficheur ?

Un afficheur est un dispositif qui présente des informations dans un format visuel facilitant leur lecture et leur interprétation.  Dans certains cas, le format d'affichage peut être tactile, tel que les plages de lecture braille destinées aux personnes malvoyantes. Lorsque les informations sont transmises sous forme de signaux électroniques, le dispositif d'affichage est un écran électronique. Les types d'afficheurs disponibles sont très nombreux.

Les afficheurs à segments peuvent seulement représenter des chiffres ou des caractères alphanumériques. Ils doivent leur nom au fait qu'un certain nombre de segments s'allument ou s'éteignent pour représenter chaque caractère. Le plus souvent ces segments sont des diodes LED ou des cristaux liquides. Cette technologie d'affichage est plus couramment utilisée dans les calculatrices, horloges et montres numériques. Le nombre de segments varie avec le type d'afficheur, pouvant compter sept, quatorze, ou seize segments, ou un contrôleur LCD HD44780.

Les afficheurs bidimensionnels sont différents.  Leurs dimensions sont généralement plus importantes. Ils couvrent une zone complète, par exemple un rectangle ou un carré. Les afficheurs vidéo font partie des écrans les plus courants. Ils sont la seule solution pour afficher des signaux vidéo, et vous en voyez souvent. Ils incluent les téléviseurs, les moniteurs informatiques. D'autres afficheurs incluent les écrans d'équipements médicaux et les moniteurs de télécommunication.

Dans ce domaine, de nombreuses technologies ont été développées au fil des ans.  Jusqu'à récemment, le tube cathodique (CRT – cathode ray tube) était la technologie dominante dans le domaine de l'affichage vidéo. Les premiers afficheurs étaient basés sur la technologie du tube cathodique, dont le premier modèle a été commercialisé en... 1922 ! Le tube cathodique est également la solution d'affichage des premiers téléviseurs.

Une gamme étendue d'options est maintenant disponible.  Certaines incluent les diodes électroluminescentes (LED), les écrans électroluminescents (ELD), les écrans à cristaux liquides (LCD), les écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les écrans à plasma (PDP). Des afficheurs tridimensionnels sont également disponibles.

Les technologies d'affichage vidéo progressent à un rythme spectaculaire et de nouvelles catégories technologiques s'annoncent déjà.  Elles incluent les nanotubes de carbone, les nanocristaux ou boîtes quantiques ou encore les téléviseurs laser.

 

Comment fonctionne un afficheur ?

Selon la technologie de base, chaque type d'affichage offre un fonctionnement spécifique.  Cependant, le processus fondamental et le flux des informations sont très similaires dans tous les types d'affichage.

En fonction des informations reçues, un afficheur doit fournir un retour en temps réel.  Le moniteur de votre ordinateur en donne la plus simple démonstration. Lorsque vous déplacez la souris ou frappez une touche, vous envoyez des instructions à l'ordinateur, transportées par des signaux électroniques, que l'ordinateur interprète. L'ordinateur envoie directement ces informations au système d'affichage. Et vous voyez instantanément les résultats de vos actions apparaître à l'écran.

Il en va de même pour l'afficheur d'une pendule numérique. Lorsque l'heure change, ou lorsque vous réglez l'heure ou la date, vous introduisez des instructions dans un système. L'affichage reproduit les informations correspondant à vos instructions.

 

Qu'est-ce que l'optoélectronique ?

L'optoélectronique s'intéresse à la conversion de l'énergie électrique en lumière et réciproquement en utilisant des semi-conducteurs, entre autres matériaux. Un semi-conducteur est un matériau cristallin solide dont la conductivité électrique est intermédia ire entre celle des métaux et celle des isolants. Les propriétés physiques des semi-conducteurs peuvent être modifiées par un grand nombre de facteurs différents, tels que l'exposition à des types et des quantités de lumière et d'électricité variables. Certains rayons lumineux invisibles à l'œil humain, comme l'infrarouge ou l'ultraviolet, peuvent influencer le comportement des semi-conducteurs.

L'effet photoélectrique est un des principaux exemples de l'optoélectronique. Cet effet est une des premières découvertes de la physique dans le domaine de la corrélation entre la lumière et l'électricité. Lorsque certains matériaux reçoivent une quantité suffisante de lumière, des électrons peuvent se déplacer à la surface du matériau. Le mouvement des électrons génère un courant électrique. Cette technologie est similaire à celle utilisée dans les panneaux solaires. L'effet photovoltaïque, utilisé dans la plupart des panneaux solaires, crée aussi un déplacement d'électrons capable de générer un courant électrique suffisant pour alimenter des éclairages ou d'autres appareils.

L'électricité générée par ces technologies est utilisable immédiatement, et elle peut aussi être stockée pour un usage ultérieur.

L'électroluminescence est un autre effet utile de l'optoélectronique.  Il est couramment utilisé par divers types d'afficheurs. Lorsqu'un courant électrique est appliqué à certains matériaux, il provoque la combinaison d'électrons à haut niveau d'énergie avec des trous d'électron, induisant des états plus stables caractérisés par un niveau énergétique plus faible. Dans cette situation, les électrons émettent de l'énergie sous forme de lumière. Si vous avez un téléviseur LED, ce phénomène intervient chaque fois que vous mettez l'appareil sous tension. D'autres appareils utilisent l'électroluminescence, par exemple les panneaux d'instruments automobiles, les feux de circulation, et certains panneaux de signalisation.

L'optoélectronique offre une troisième solution d'affichage qui est la photoconductivité. Elle est basée sur le fait que la conductivité de certains matériaux augmente lorsqu'ils sont exposés à de la lumière. Les photocopieurs utilisent ce type de technologie. Lorsque la surface photoconductrice de la machine est exposée à une image sur une feuille de papier et à une source de lumière, le toner de reproduction se consolide et forme la même image sur une autre feuille de papier. Pour cela, le système analyse les différences de luminosité de l'image mises en valeur par la lumière.

Les effets de l'optoélectronique sont utilisés dans de nombreux dispositifs et applications. Ils touchent presque tous les aspects de la vie quotidienne, incluant ordinateurs, communications, photographie, équipements médicaux, imagerie, et bien plus encore.

 

Quels sont les effets de la mécanique quantique ?

Il existe une relation étroite entre la mécanique quantique et l'optoélectronique. La mécanique quantique détermine les effets de la lumière sur les matériaux électroniques, en particulier les semi-conducteurs. Elle forme donc la base de l'optoélectronique.

 

Quels sont les différents produits de la catégorie Afficheurs et optoélectronique ?

La liste suivante présente différents types d'afficheurs disponibles, ainsi que divers types de dispositifs optoélectroniques utilisés.

 

Moniteurs industriels et afficheurs – Cette catégorie des Moniteurs réunit de nombreux types et styles, tels que les Afficheurs LED, les écrans vidéo, tels que téléviseurs et moniteurs informatique, mais aussi les anciens écrans à tube cathodique.  Les moniteurs industriels peuvent aussi inclure ces différents types d'appareils. Cependant pour répondre aux exigences industrielles, ils doivent être plus durables et adaptés à l'intensité des utilisations professionnelles. Par exemple, certains moniteurs peuvent être dotés de panneaux LCD et d'écrans tactiles pour certaines fonc tions spécialisées. Des écrans et des panneaux d'affichage sont également conçus pour fonctionner à l'extérieur et résister à une multitude de facteurs environnementaux.

Composants pour fibre optique – Les composants pour fibre optique ont révolutionné le marché des réseaux de communication. Sans eux, le monde ne serait pas celui que nous connaissons aujourd'hui.  Ces fines lignes peuvent transporter tous les types de signaux, et beaucoup plus rapidement qu'aucun autre type de fil ou câble. Comme ils sont en verre, ils n'offrent aucune résistance ou perturbation. Dans de nombreux secteurs, la fibre optique a remplacé les solutions cuivre et autres matériaux utilisés précédemment. Les plus importants de ces secteurs incluent les communications, l'internet, les connexions téléphoniques, la télévision par câble, les réseaux. La fibre optique continue de se développer et un nombre croissant d'industries commencent à utiliser la fibre optique.

 

Émetteurs et récepteurs – Les émetteurs sont la source d'énergie infrarouge.  Ce sont des diodes électroluminescentes qui transmettent les signaux provenant d'une télécommande, par exemple. Les récepteurs servent à réceptionner les signaux et à exécuter l'action requise. Cette technologie permet par exemple de changer les chaînes ou de régler le volume sonore sur un téléviseur. Mais c'est seulement une des nombreuses applications des émetteurs infrarouges. De nombreuses industries, comme le secteur automobile, utilisent cette technologie dans un grand nombre de produits.

 

Composants et modules laser – Ils sont utilisés dans de nombreuses applications qui nécessitent des composants à la fois petits et consommant peu d'énergie.  Les composants et modules laser  sont particulièrement utiles dans le domaine de l'instrumentation scientifique, mais aussi dans la détection-inspection optique et la génération de faisceaux laser. Ces lasers sont directement disponibles, offrant une gamme étendue de formes de faisceau, puissances de sortie et longueurs d'onde.

 

Voyants à LED et accessoires – Les voyants à LED signalent les anomalies intervenant sur tout système électrique ou mécanique.  Ils signalent différents états ou alertes par illumination fixe ou clignotante. Le tableau de bord de n'importe quel véhicule en donne plusieurs exemples. Généralement, un symbole ou image à proximité du voyant renseigne son rôle ou l'état d'une fonction ou du système.

 

Composants pour système d'éclairage LED – Plusieurs composants sont nécessaires pour créer un système d'éclairage LED, tels que les lentilles, disponibles dans des formes, des styles et des tailles variées.  Les modules LED servent à rétroéclairer des afficheurs et des panneaux de signalisation, ou pour améliorer de nombreux autres types d'éclairage. D'autres composants d'éclairage LED incluent les barres de LED, les réseaux de LED flexibles, les réflecteurs de LED. Ces systèmes nécessitent une unité d'alimentation adaptée. Des contrôleurs d'éclairage, tels que les dimmers, peuvent être intégrés à différents types de systèmes d'éclairage.

 

LED et Accessoires – Les diodes électroluminescent es (LED) jouent un rôle extrêmement important dans de nombreux types d'afficheurs.  De très nombreux types de dispositifs utilisent des sources lumineuses à semi-conducteur, telles que lampes, panneaux de signalisation, éclairages autorégulés, ainsi que diverses sources de lumière pour un grand nombre d'équipements détection-inspection optique. Les LED et accessoires sont utilisés depuis de nombreuses années dans l'automobile, l'aviation, la signalisation routière, et bien d'autres secteurs et applications. Comparés aux types d'éclairage traditionnels, ils offrent plusieurs avantages spécifiques, tels qu'une consommation plus faible et une meilleure longévité.

 

Optocoupleurs – Un optocoupleur peut aussi être appelé photocoupleur, opto-isolateur et isolateur optique.  C'est un composant optique passif qui peut combiner ou distribuer des données de transmission sur différentes fibres optiques. Ils servent à transférer des signaux par l'intermédiaire d'ondes lumineuses. L'objectif est d'éviter que des surtensions d'une partie du circuit puisse endommager l'autre côté du circuit. Dotés d'une source lumineuse indépendante, ils convertissent les signaux entrants en signaux lumineux. Ces composants sont couramment utilisés dans les secteurs audio et l'industrie de la musique. Ils sont également présents dans divers équipements de communication, photocopieurs, instruments de mesure de l'intensité lumineuse, et dans certains systèmes d'automatisation industriels.

 

Photodétecteurs – Ces composants détectent les niveaux d'énergie électromagnétique, le plus souvent sous forme de lumière.  Ils détectent une forme d'énergie électromagnétique qui fait partie des propriétés des photons lumineux. Les photodétecteurs peuvent être mécaniques, biologiques (dans les plantes) et chimiques. Les systèmes de sécurité à laser sont une des applications les plus courantes de ce type de technologie. Les photodétecteurs peuvent détecter la lumière émise par un système laser. Lorsque le faisceau laser est interrompu, par une personne ou un mouvement, le système reçoit un signal qui déclenche une action ou une alarme, selon l'application. Une pellicule photographique est un bon exemple de photodétecteur chimique. Dans ce cas, la lumière provoque une réaction chimique qui permet d'imprimer des images sur la surface du film. Ce film doit ensuite être développé en chambre noire pour éviter une deuxième exposition à la lumière, ce qui détruirait la première impression.

 

Photo-interrupteurs – Ce type de composants est utilisé dans les systèmes optoélectroniques. Combinant un émetteur optique, un détecteur et un amplificateur, ils servent à bloquer la totalité ou une partie d'une source lumineuse. Les photo-interrupteurs permettent d'ouvrir ou de fermer un circuit à l'aide d'un signal optique. Tout mouvement ou objet qui interrompt le faisceau infrarouge déclenche la mise sous/ hors tension du circuit. La vitesse opérationnelle de ces composants est un de leurs principaux avantages.