Quelles différences y-a-t-il entre un téléviseur LED et un téléviseur OLED ? Qu'est-ce qu'une dalle LCD IPS ? Que signifient Edge LED, mini LED ou Local Dimming ? Comment s'y retrouver parmi les différents termes techniques employés par les fabricants et comment distinguer les véritables technologies des appellations purement marketing ?
Il n'est pas simple de comparer plusieurs téléviseurs entre eux lorsqu'on ne maîtrise pas le vocabulaire employé par les fabricants. Comprendre les différentes technologies d'affichage et savoir ce qu'elles apportent concrètement à l'image permet d'avoir quelques éléments de comparaison, pour faire un choix plus éclairé.
Quoi que puissent laisser croire les nombreuses appellations sur les sites des fabricants de téléviseurs du marché, il n'existe pour l'heure que deux principales technologies d'affichage pour les écrans plats : la technologie LCD et la technologie OLED. La troisième baptisée micro LED n'en est encore qu'à ses balbutiements et ne concerne que très peu de modèles Samsung au tarif extrêmement élevé (plus de 100 000 €).
Développée au début des années 1970, la technologie LCD (Liquid Crystal Display - écran à cristaux liquides) n'est réellement utilisée à grande échelle qu'à partir de la fin des années 1990 pour les écrans des ordinateurs et au début des années 2000 pour les téléviseurs.
La technologie LCD procède par filtrage de la lumière pour afficher les images à l'écran, en exploitant deux propriétés spécifiques des cristaux liquides : leur faculté à être orientés lorsqu'ils sont soumis à un courant électrique et leur capacité à modifier ainsi la polarisation de la lumière qu'ils laissent passer.
La dalle d'un téléviseur LCD est constituée d'une couche de cristaux liquides placée entre deux électrodes, de part et d'autre de laquelle sont plaqués deux filtres polarisants, l'un polarisant la lumière horizontalement, l'autre verticalement. Une source lumineuse - le rétro-éclairage - est placée à l'arrière de la dalle. Tant qu'aucune tension n'est appliquée aux électrodes pour orienter les cristaux liquides des pixels, la lumière ne peut pas traverser les cellules. Polarisée horizontalement à l'entrée de la dalle LCD, elle se heurte en effet au filtre polarisant vertical en sortie. Chaque pixel reste noir.
En appliquant une tension aux électrodes et en la faisant varier, on fait pivoter de manière variable les cristaux liquides de chaque cellule. Ceux-ci modifient ainsi la polarisation initiale de la lumière de telle sorte qu'elle puisse passer en plus ou moins grande quantité le second filtre polarisant. La tension appliquée qui détermine l'inclinaison des cristaux liquide modifie ainsi le niveau de luminosité de chaque pixel et permet d'afficher une image en niveaux de gris, chaque pixel "fermé" restant noir.
Dans le domaine de la vidéo, l'affichage des images en couleurs s'effectue par synthèse additive de trois couleurs primaires : le rouge, le vert et le bleu. Chaque pixel de l'écran d'un téléviseur LCD est donc constitué de trois cellules (une par couleur primaire), baptisées également sous-pixels, contenant des cristaux liquides et ne laissant passer que l'une des trois composantes de la lumière. En faisant varier l'intensité de la lumière traversant chacun des trois sous-pixels, on obtient pour chaque pixel une teinte spécifique.
La technologie LCD a beaucoup évolué depuis sa création, notamment à la faveur de la concurrence que se sont livrée les différents fabricants de téléviseurs depuis le début des années 2000. Plusieurs types de dalles LCD se sont succédé dans les téléviseurs, caractérisés par la forme et les propriétés des cristaux liquides employés, avec une incidence directe sur la qualité d'image (luminosité et contraste notamment) ainsi que l'amplitude de l'angle de visualisation horizontal et vertical.
On distingue deux types de dalles LCD aujourd'hui : les dalles IPS (In plane Switching) et les dalles VA (Vertical Alignment), déclinées en différentes variantes selon les fabricants.
Les dalles LCD IPS exploitent des cellules dans lesquelles, au repos (en l'absence de courant), les cristaux liquides sont alignés sur un axe parallèle au plan de l'écran. Cette technologie est principalement exploitée par LG, Panasonic et Sony.
Le premier avantage des dalles IPS est d'assurer une diffusion uniforme de la lumière selon des angles de vision très large. Cela permet aux spectateurs de profiter d'une qualité d'image homogène, même lorsqu'ils ne sont pas situés rigoureusement en face de l'écran. Les dalles LCD IPS offrent par ailleurs un très bon rendu des couleurs, avec des teintes naturelles et réalistes.
Elles ont cependant pour défaut de moins bien bloquer la lumière dans l'axe, ce qui se traduit à l'image par un noir moins profond, paraissant plutôt gris foncé dans l'obscurité, et un taux de contraste plus faible que celui des dalles de type VA. Ce défaut peut être compensé cependant par l'utilisation d'un rétroéclairage local bien maîtrisé (local dimming).
Les dalles IPS peuvent également souffrir d'un temps de réponse assez élevé (le changement d'état d'un pixel - allumé/éteint - est plus lent que sur une dalle VA), ce qui peut générer du flou sur les images en mouvement.
Les dalles LCD VA exploitent des cellules dans lesquelles, au repos, les cristaux liquides sont alignés sur un axe perpendiculaire au plan de l'écran. Cette technologie est largement exploitée par Samsung, ainsi que par AU Optronics qui fournit des dalles à de nombreux fabricants de téléviseurs.
Le principal atout des dalles LCD VA est leur efficacité à bloquer le passage de la lumière, ce qui leur permet de produire un noir plus profond que les dalles IPS et d'offrir par conséquent un taux de contraste plus élevé. Dans l'obscurité, les noirs ne paraissent pas gris foncé ou délavés, ou alors très peu.
Par contre, l'alignement vertical des cristaux liquide dans les cellules entraîne une diminution des angles de visualisation optimum de l'image. La qualité de l'image se dégrade ainsi plus vite que sur une dalle IPS lorsqu'on s'écarte de l'axe de l'écran.
Le type de rétro-éclairage de la dalle LCD influe directement sur la luminosité de l'écran, mais aussi sur le contraste perçu et sur la qualité d'image obtenue.
D'abord confié à des tubes CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), le rétro-éclairage des téléviseurs LCD est désormais assuré par des LED (Light-Emitting Diode - Diode Electro Luminescente). Ce changement de technologie s'est d'ailleurs matérialisé dans le langage courant par un changement d'appellation des téléviseurs LCD qui se font appeler maintenant "téléviseurs LED", bien qu'ils embarquent toujours une dalle LCD...
L'utilisation de LED a permis aux constructeurs de réduire l'épaisseur des téléviseurs LCD tout en améliorant la qualité d'image grâce à une meilleure uniformité du rétroéclairage et une gestion plus fine et plus précise de la luminosité.
Il existe deux modes de rétroéclairage par LED : le rétroéclairage DLED (Direct LED) appelé parfois Full LED, et le rétro-éclairage Edge-LED.
Par ailleurs, le rétro-éclairage peut être géré globalement ou par zones (Local Dimming ou Micro-Dimming), pour moduler dans ce cas la luminosité en fonction de l'image affichée à l'écran.
Enfin, différents types de LED peuvent être utilisés pour le rétroéclairage : il peut s'agir de LED blanches "classiques", de LED RVB ou encore de LED bleues au phosphore qui diffusent une lumière blanche plus pure.
Dans ce cas de figure, l'arrière de la dalle LCD est entièrement tapissé d'un damier de LED, afin d'offrir un rétroéclairage homogène. Il peut s'agir de diodes produisant une lumière blanche, ou bien d'un système constitué de diodes RVB (des rouges, des vertes et des bleues) pour améliorer le rendu colorimétrique des images.
Plus efficace, la technologie de rétroéclairage Direct LED influe sur l'esthétique du téléviseur dont elle augmente l'épaisseur totale.
Le rétro-éclairage Edge LED utilise généralement une ou deux rampes de LED disposées sur un ou plusieurs bords de la dalle LCD (en haut, en bas, sur les côtés, plus rarement tout autour), un système de réflecteurs au dos de la dalle assurant la diffusion de la lumière à travers tous les pixels.
Le principal intérêt de cette technique de rétro-éclairage est de permettre de réaliser des écrans beaucoup plus fins qu'avec un rétro-éclairage direct. Son principal inconvénient réside dans la difficulté d'assurer un rétroéclairage uniforme sur toute la surface de la dalle. C'est particulièrement sensible sur les images présentant de larges zones sombres ou claires qui peuvent souffrir du phénomène de clouding (défaut d'homogénéité du noir ou du blanc) lorsque le rétroéclairage Edge LED est mal maîtrisé.
Le rétro-éclairage mini LED fait appel à des diodes électroluminescentes de très petite taille placées en très grand nombre derrière la dalle LCD. En multipliant ainsi le nombre de LED, on peut générer une intensité lumineuse plus forte pour optimiser l'affichage des images HDR mais également gérer plus précisément la luminosité de l'image. La gestion du rétro-éclairage par zones peut en effet se faire de manière plus fine pour obtenir un meilleur contraste en affichant simultanément des noirs profonds et des blancs très lumineux. L'image gagne en profondeur et en détails.
Cette technologie dont on pourrait traduire le nom par "gradation locale" est exploitée surtout sur les téléviseurs à rétroéclairage Direct LED et mini LED. Elle offre une gestion dynamique du rétroéclairage qui est modulé par zone en temps réel après analyse de l'image à afficher. L'arrière de la dalle est divisé en plusieurs zones, la luminosité des LED de chacune de ces zones pouvant être ajustée indépendamment en fonction de la luminosité de l'image affichée à l'écran.
L'intensité lumineuse du rétro-éclairage peut ainsi être augmentée dans les zones claires de l'image et diminuée dans les zones plus sombres. Plus on augmente le nombre de zones de rétroéclairage derrière l'écran, plus la luminosité de l'image peut être ajustée finement. Certains fabricants utilisent le terme Micro Dimming lorsque la luminosité de l'affichage peut être gérée très finement avec un nombre de zones de l'image analysées très important (chez Philips par exemple, la technologie Micro Dimming Premium analyse l'image sur 6400 zones afin d'optimiser le rétroéclairage).
Certains téléviseurs à rétroéclairage Edge LED peuvent bénéficier d'une technologie d'ajustement de la luminosité par zones. Dans ce cas, c'est l'ouverture des pixels qui est modulée après analyse de l'image par zones, pour optimiser le contraste des images affichées.
Cette technologie d'amélioration du rétroéclairage est mise en avant notamment par Samsung avec ses téléviseurs Samsung QLED, LG avec ses téléviseurs SuperUHD et Sony avec ses téléviseurs Triluminos.
Un téléviseur LCD classique exploite un rétroéclairage blanc, chaque sous-pixel filtrant uniquement la composante de la lumière utile à la composition de l'image (rouge, vert et bleu). Une partie de la lumière du rétroéclairage est ainsi "perdue", entraînant l'impossibilité de reproduire toutes les nuances de couleurs visibles par l’œil humain.
Intercalé entre le rétroéclairage et la dalle LCD, le filtre à boîtes quantiques des téléviseurs "Quantum Dots" exploite les propriétés optiques des nanocristaux de séléniure de cadmium. Excités par la lumière du rétroéclairage, ces nanocristaux émettent en effet une lumière dont la longueur d'onde est déterminée par leur forme et leur taille. Le filtre à boîtes quantiques est ainsi calibré pour doper la pureté et la luminosité du rouge et du vert, points faibles des téléviseurs LCD à rétroéclairage classique.
En combinant un rétroéclairage à LED bleues et un filtre à boîtes quantiques, on obtient un système de rétroéclairage RVB très efficace qui permet à la fois d'augmenter la luminosité globale de l'image et d'étendre de manière importante l'espace colorimétrique des téléviseurs qui l'exploitent. Les téléviseurs Samsung QLED couvrent ainsi 100% du spectre colorimétrique DCI-P3 utilisé pour le tournage et l'étalonnage des films en cinéma numérique.
OLED est l'acronyme de Organic Light-Emitting Diode qui signifie diode électro-luminescente organique. C'est un composant électronique qui produit de la lumière à partir d'une substance organique dont la propriété est de s'illuminer lorsqu'elle est traversée par un courant électrique. Les téléviseurs OLED n'ont pas besoin de rétroéclairage pour fonctionner, puisque chaque pixel génère sa propre lumière.
La dalle d'un téléviseur OLED adopte une multitude de diodes OLED. Chaque sous-pixel est ainsi constitué d'une OLED de couleur (généralement RVB+W - Rouge, Vert, Bleu + Blanc) qui émet sa propre lumière. L'arrière de la dalle OLED est recouvert d'un film transistor chargé d'allumer et d'éteindre chaque sous-pixel. Cette caractéristique offre toute latitude pour la création d'écrans ultra fins et très légers, à la différence d'un écran LCD, constitué d'un système de rétro-éclairage LED, de nombreux filtres et d'une matrice LCD monochrome. Cette finesse des écrans OLED s'accompagne d'une grande légèreté : à taille égale, un téléviseur OLED est deux fois plus léger qu'un téléviseur LCD LED.
Chaque pixel d'un téléviseur OLED intègre sa propre source lumineuse, avec pour conséquence directe que lorsqu'un pixel est éteint, on obtient un vrai point noir, contrairement à la technologie LCD avec laquelle de la lumière résiduelle peut déborder ou filtrer au travers d'un pixel opacifié. Les téléviseurs OLED affichent de vrais noirs et proposent bien plus de nuances d'intensité lumineuse dans les zones sombres de l'image. En termes de contraste, les téléviseurs OLED sont ainsi supérieurs aux téléviseurs LCD LED.
La technologie OLED offre des angles de vision bien plus étendus que la technologie LCD. Très directive, cette dernière nécessite en effet que le spectateur soit placé bien en face de l'écran pour bénéficier d'une qualité d'image optimale. Avec un téléviseur OLED, que le spectateur soit en face de l'écran, sur un côté, au-dessus ou en dessous, il bénéficie d'une qualité d'image identique, sans perte de luminosité ni dérive colorimétrique.
Les TV OLED délivrent des images plus lumineuses tout en étant plus économes en énergie que les téléviseurs LCD puisqu'ils ne nécessitent pas de rétroéclairage puissant - il n'y a pas de filtre polarisant ni de filtres de couleurs - et que les pixels qui sont éteints ne consomment rien.
C'est le défaut majeur des téléviseurs LCD : le temps de réponse élevé (temps mis par un pixel pour passer du blanc au noir et revenir au blanc) qui entraîne un phénomène de rémanence (traînage de l'image, image "fantôme", saccades). Avec les téléviseurs OLED, le temps de réponse est inférieur à 0,1 ms, alors que les meilleurs téléviseurs LCD affichent un temps de réponse compris généralement entre 1 et 5 ms. La technologie OLED permet d'obtenir des images sans traînage ni flou, avec une meilleure netteté notamment sur les images en mouvement. C'est idéal avec les consoles de jeux vidéo compatibles 4K 120 Hz.
Ce nouveau type de diode, promu par Samsung, s'apparente directement aux diodes OLED. Les téléviseurs Micro LED ne nécessitent aucun rétro-éclairage pour fonctionner, chaque Micro LED produisant sa propre lumière. Groupées par trois ou quatre pour produire un point de l'image, elles offrent un rendement supérieur aux OLED, ce qui est un atout pour l'affichage des programmes HDR (Dolby Vision, HLG, HDR10+). Comme les TV OLED, les téléviseurs Micro LED offrent un taux de contraste infini (elles s'éteignent totalement pour produire du noir).
La différence fondamentale entre Micro LED et OLED repose sur les matériaux mis en œuvre pour leur fabrication. Pas de matériaux organiques dans une Micro LED, le carbone des OLED étant remplacé par du nitrure de gallium (GaN) sur silicone. Conséquence : aucun phénomène ne marquage des diodes n'est à déplorer et leur stabilité dans le temps est assurée. Samsung est à l’heure actuelle le seul fabricant à proposer des téléviseurs Micro LED (99” et 110”) dont les prix sont encore très élevés.
Parmi les nombreux termes utilisés pour mettre en avant les qualités des téléviseurs LCD LED et des téléviseurs OLED se cachent aussi bien des trouvailles des services marketing, des labels de qualité que de véritables avancées technologiques. Pour vous aider à y voir plus clair, voici une sélection des appellations, labels et technologies les plus fréquemment utilisés sur les fiches produits des téléviseurs.
Voir le guide : Comparer les résolutions 480p, 720p, 1080p, 4K et 8K
Voir le guide : Comprendre l'indice de fluidité d'image
Voir le guide : Tout savoir sur le HDR et le Dolby Vision
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