Comprendre les différentes technologies de télévision

 

oled tv

DEL, OLED, QLED… le monde des télévisions peut sembler bien compliqué pour plusieurs d’entre nous. Une pluie de termes techniques se mêle à d’autres termes purement marketing. Comment s’y prendre pour démêler le tout et faire un choix éclairé?

Comparer les différents types de téléviseurs n’est pas simple quand on n’est pas familier avec les termes utilisés par les fabricants. Pour faire le bon achat qui conviendra à nos besoins, on doit comprendre les avantages que chacune des technologies d’affichage a à offrir. Nous séparerons donc les technologies courantes en deux grandes familles : les télévisions DEL et les télévisons OLED.

La technologie DEL

La majorité des télévisions sur le marché aujourd’hui fait partie de la technologie DEL (Diode Électro Luminescente – en anglais LED pour Light Emitting Diode). Ce procédé est l’évolution de la technologie ACL (écran à cristaux liquides – en anglais LCD pour Liquid Crystal Display) qui a été développée au début des années 70, mais qui n’a pas été utilisée avant la fin des années 90 dans des produits disponibles au grand public

Fonctionnement

Le procédé DEL (et ACL) consiste en un filtrage d’une lumière projetée derrière un panneau de cristaux liquides qui seront orientés lorsqu’ils seront alimentés d’un courant électrique. Ils seront aussi en mesure de modifier la polarisation de la lumière.

Le panneau DEL est donc constitué d’une couche de cristaux liquides placés entre des électrodes. Des filtres polarisants contrôleront la lumière horizontalement et verticalement. La lumière proviendra de l’arrière du panneau de cristaux liquides, ce qu’on appellera rétro-éclairage. Lorsque les électrodes n’envoient pas de charge électrique aux cristaux liquides, les filtres polarisants verticaux resteront orientés (ou « fermés ») pour que la lumière ne puisse pas passer. Les pixels resteront alors noirs. Les filtres polarisants horizontaux détermineront l’inclinaison des cristaux liquides, ce qui contrôlera l’intensité de la lumière qui passera, pour pouvoir reproduire les teintes en niveaux de gris – des noirs les plus sombres jusqu’aux blancs les plus brillants. L’affichage des couleurs se fait par le contrôle de trois cellules distinctes associées à chacune des couleurs primaires. Ces cellules (ou « sous-pixels ») contiennent des cristaux liquides qui ne laisseront passer que la lumière nécessaire à la reproduction de la couleur  à obtenir.

tv del led

Les deux types de panneaux DEL

Il existe deux types de panneaux propres à la technologie DEL : les panneaux IPS (In Plane Switching) et les panneaux VA (Vertical Alignment).

Les panneaux IPS utilisent des cellules alignées horizontalement. L’avantage premier des télévisions à panneaux IPS est l’angle de visionnement très large qu’elles offrent. La qualité de l’image et la restitution des couleurs demeure excellente même lorsque le spectateur n’est pas assis en face de l’écran. Les panneaux IPS offriront d’ailleurs une riche reproduction des couleurs, et des teintes naturelles.

Par contre, les panneaux IPS ont plus de difficulté à bien bloquer la lumière dans certains axes, ce qui peut entraîner des noirs moins profonds (plus apparents dans une pièce sombre). Ce défaut peut être corrigé avec un rétro-éclairage local (local dimming).

Les panneaux VA utilisent des cellules alignées verticalement. Ils seront capables de mieux bloquer la lumière pour des noirs plus profonds. Par le fait même, un panneau VA offrira un meilleur contraste.

Le défaut des panneaux VA est l’angle de visionnement plus restreint que sur les panneaux IPS. Lorsque le spectateur s’éloigne du centre de l’écran, la richesse des couleurs diminue progressivement.

Rétro-éclairage

Il existe différents types de rétro-éclairage possibles pour les télés DEL. Tous auront une influence sur le rendu de l’image. La luminosité, le contraste et la capacité de bien reproduire des noirs seront des éléments touchés par les différents types de rétro-éclairage.

Le rétro-éclairage « edge-lit » utilise des rangées de lumières DEL qui seront placées sur les côtés de l’écran (ou en haut et en bas dans certains modèles). Des réflecteurs seront alors placés derrière le panneau pour rediriger la lumière vers les cristaux liquides. Ce type d’éclairage permet de fabriquer des téléviseurs plus minces. Par contre, il est plus difficile d’obtenir un éclairage uniforme avec un téléviseur « edge-lit ». Dans les téléviseurs plus abordables, des nuages sombres ou pâles peuvent alors se former dans des scènes plus difficiles à reproduire.

Des modèles de télés plus avancés offriront un rétro-éclairage à gradation locale (local dimming). Nous retrouverons alors derrière le panneau plusieurs zones d’éclairage séparées. La luminosité sera donc contrôlée par section. Des portions plus lumineuses d’une image pourront bénéficier d’un éclairage intensifié sans avoir d’effet néfaste sur la reproduction des teintes plus foncées des portions plus sombres de l’image affichée à l’écran. Plus il y aura de zones d’éclairages distinctes, mieux la luminosité sera contrôlée et plus l’image sera de qualité.

Finalement, les modèles DEL les plus haut-de-gamme bénéficieront d’une technologie de rétro-éclairage appelée « back-lit » ou « full-array back-lit ». Ce type de rétro-éclairage consiste à avoir une couche complète de lumières DEL derrière le panneau de cristaux liquides. Les télévisions munies de cette technologie auront un contrôle de luminosité optimal et produiront des noirs très profonds et des contrastes d’un naturel impressionnant. Ces télévisions sont par contre un peu plus épaisses.

QLED

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La technologie QLED a été mise au point et brevetée par la compagnie Samsung pour leur série de téléviseurs 4K QLED.

Une télévision DEL standard utilisera un rétro-éclairage blanc. Comme mentionné plus haut, des sous-pixels de couleurs primaires laisseront passer les couleurs nécessaires à la reproduction de l’image. Cette technologie ne permettra pas de recréer toutes les nuances de la palette de couleurs perçues par l’œil.

Les téléviseurs QLED intègrent alors un filtre à boîtes quantiques entre un rétro-éclairage à DEL bleu et le panneau de la télévision. Des nanocristaux de séléniure de cadmium seront alors stimulés par l’éclairage et émettront une lumière dont la longueur d’onde sera déterminée par leur forme et leur taille. Les couleurs plus difficiles à reproduire pour un téléviseur DEL standard, comme les verts et les rouges, seront alors surexposées pour atteindre un éclat supplémentaire.

Le filtre à boîtes quantiques des télévisions QLED permet donc d’obtenir une meilleure efficacité de rétro-éclairage, ce qui augmentera grandement la luminosité générale de la télévision. Ces téléviseurs d’un contraste élevé pourront donc couvrir la quasi-entièreté de l’étendue de couleurs perceptibles par l’humain.

La technologie OLED

La technologie OLED est utilisée dans les téléphones cellulaires depuis 2008 et dans de très petits écrans de télévisions réservés au marché asiatique à partir de la même époque. Plusieurs années de coûteuses recherches et de développement ont retardé l’arrivée de grands formats de télévisions OLED. Il faudra alors attendre à 2014 avant de voir des télévisions 55 pouces OLED atteindre le marché nord-américain.

Fonctionnement

L’acronyme OLED signifie Organic Light Emitting Diode. C’est une technologie d’affichage où les diodes électroluminescentes organiques créent de la lumière lorsqu’elles sont alimentées par un courant électrique, ce qui veut dire que chaque pixel produit sa propre lumière par lui-même. Quand une diode ne reçoit pas de charge de courant, elle reste complètement éteinte, ce qui permet alors aux télévisons OLED de créer des noirs parfaits. La présence d’un rétro-éclairage n’est donc pas nécessaire. L’absence de cette couche de rétro-éclairage permettra aussi aux télés OLED d’être plus minces et plus légères.

Le panneau d’un téléviseur OLED est donc composé de milliers de diodes OLED. L’arrière du panneau OLED sera recouvert d’un mince film à transistor qui transportera le courant électrique vers les diodes OLED. Comme pour les téléviseurs DEL, chaque pixel sera constitué de sous-pixels pour recréer les couleurs, mais comme il n’y a pas de rétro-éclairage, un sous-pixel blanc est alors aussi présent dans les télévisions OLED.

Les avantages de la technologie OLED

Comme mentionné plus haut, les pixels des télévisions OLED produisent leur propre source lumineuse, ce qui veut dire que lorsqu’un pixel est éteint, un noir absolu est obtenu. Si on compare avec la technologie DEL où un rétro-éclairage est toujours en fonction, il restera toujours une certaine lumière résiduelle apparente – même lorsque les cellules se referment. Un écran OLED pourra alors afficher de vrais noirs et par conséquent offrir beaucoup plus de nuances et de détails dans les couleurs sombres. Le contraste des télévisions OLED est donc plus grand à celui des modèles DEL. Un autre avantage lié aux pixels autonomes en termes de luminosité est que les téléviseurs OLED consomment moins en électricité étant donné que les pixels noirs éteints ne demandent aucune charge.

L’angle de visionnement des téléviseurs OLED est aussi beaucoup plus grand que sur les télés DEL (où le spectateur devra être placé parfaitement devant l’écran pour une qualité d’image optimisée). Dans le cas des écrans OLED, la position du spectateur n’a aucune influence sur le rendu de la luminosité et des couleurs. La qualité d’image reste donc la même, peu importe l’angle où l’on se situe par rapport à la télévision.

Le temps de réponse des pixels des télés OLED est aussi plus rapide que celui des télés DEL pour passer du noir au blanc. On parle d’un temps de 0,1 ms pour un panneau OLED versus entre 1 et 5 ms pour un DEL. Les mouvements seront donc plus francs, sans flous ou traînées.

Un désavantage entre en ligne de compte par contre. Les panneaux OLED, fabriqués de diodes de carbone, peuvent marquer (burn-in) lorsqu’une image fixe reste affichée trop longtemps, comme les téléviseurs de la technologie plasma, disparus depuis 2014. Par contre, contrairement au plasma, une fois marqué, un panneau OLED ne peut être « dé-marqué » d’aucune façon. N’ayez crainte, par contre, le phénomène de marquage est plutôt rare lors d’une utilisation régulière d’un téléviseur OLED.

La nouvelle technologie MicroLED

Développé par Samsung, ce nouveau type de diode s’apparente aux diodes OLED. Le MicroLED n’utilise pas non plus de rétro-éclairage pour enclencher le fonctionnement des pixels. La différence entre l’OLED et le MicroLED est qu’aucun élément organique n’entre dans la fabrication des panneaux MicroLED. Là où l’OLED utilise le carbone, on retrouve du nitrure de gallium dans les panneaux MicroLED. Capables d’une plus grande luminosité, les diodes MicroLED offrent un rendu supérieur aux diodes OLED, ce qui confère à la technologie MicroLED un meilleur contraste. Plus stables, les diodes MicroLED ne sont pas sujettes au phénomène de marquage.

Il n’existe toutefois toujours aucun téléviseur MicroLED disponible sur le marché. Le premier modèle a été présenté en janvier 2018. Il s’agit d’un modèle Samsung de 146 pouces nommé The Wall.

Termes techniques et marketing

Une pluie de termes associés au monde de la télévision est utilisée par les divers fabricants pour décrire leurs produits. Certaines mentions plus techniques peuvent être ignorées par les consommateurs alors qu’elles sont très pertinentes au choix d’un téléviseur. D’autres appellations, par contre, ont un penchant marketing pour attirer les acheteurs, sans nécessairement être erronées. Il est donc important d’y voir clair pour bien comprendre ce que nous achetons.

Résolution

  • 720p: résolution d’image progressive haute définition standard de 1280 x 720 pixels.
  • 1080p: résolution d’image progressive haute définition complète (Full HD) de 1920 x 1080 pixels.
  • UHD : résolution d’image ultra haute définition de 3840 x 2160 pixels. La plupart des téléviseurs ultra haute définition affichent cette résolution.
  • 4K: résolution d’affichage ultra haute définition de 4096 x 2160 pixels.
  • 8K: résolution d’affichage ultra haute définition de 7680 x 4320 pixels.

Fluidité et mouvement

  • Rafraîchissement: Fréquence de balayage native du panneau d’un téléviseur. Ce nombre exprime le nombre d’image qui peut être affiché dans une période définie. Plus le chiffre est grand, plus l’image sera fluide et juste. Les téléviseurs offrent des taux de rafraîchissement natifs de 60Hz ou de 120Hz.
  • Indice de mouvement: Chiffre indiquant la fluidité perçue performée par un téléviseur. Plus le chiffre est grand, plus l’image sera fluide et juste. Il est toutefois important de ne pas confondre cette indication avec le rafraîchissement natif du panneau. L’indice de mouvement est en fait une interpolation d’images créée par le processeur de la télévision pour en améliorer le mouvement. Des termes plus marketing seront utilisés pour décrire ce procédé, comme par exemple Motion Rate, Clear Motion Rate (CMR) et Backlight Scanning.

Les différents types de HDR

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  • HDR: de l’anglais High Dynamic Range, pour « plage dynamique élevée ». L’étendue dynamique d’une image représente la gamme de couleurs reproduite par un écran, du plus sombre au plus lumineux. Une image HDR contient une bande dynamique plus grande qu’une image avec une plage dynamique standard (SDR, pour Standard Dynamic Range).
  • HDR10: Standard de HDR capable de reproduire une luminosité supérieure (1000 nits pour les DEL et 540 nits pour les OLED). Le HDR10 nécessite un panneau 10 bits et doit reproduire l’espace colorimétrique Rec.2020.
  • Dolby Vision: Technologie propriétaire Dolby qui adopte une quantification 12 bits et une gestion de la plage dynamique en temps réel.
  • Les termes HDR1000, HDR Plus, HDR Pro et Active HDR sont des mentions marketing utilisées par différents fabricants et n’ont pas de réelles classifications techniques.
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