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Qu’est-ce qu’une TV LED ?

octobre 2009, par Daniel Metz

 

Les écrans LCD LED font partie de la famille des écrans LCD. C’est simplement le rétro-éclairage par tube néon qui est remplacé par une matrice de minuscules ampoules LED. Cette nouvelle gamme de téléviseurs ou d’écrans d’ordinateur apporte-t-elle des avantages ?

Sur les TV, les écrans LCD LED appartiennent à la famille des écrans LCD. C’est simplement le rétro-éclairage par barrettes fluorescentes qui est remplacé par une matrice de minuscules ampoules LED. Cette nouvelle gamme de téléviseurs ou d’écrans d’ordinateur apporte-t-elle des avantages réels ?

Depuis quelques années, les petites ampoules LED prennent la place des éclairages classiques. Il en va de même pour les dalles LCD de nos téléviseurs.

Fig.1. Les écrans LCD classiques utilisent des tubes néon.
- 1 - Rétro-éclairage par tubes fluorescents,
- 2 - Plaque de diffusion pour uniformiser la lumière,
- 3 - Les polarisateurs en avant et en arrière du LCD contrôle l’alignement de l’image,
- 4 - Les cristaux liquides du LCD forment la matrice des pixels de l’image,
- 5 - Image vue sur l’écran

Les cinq principaux avantages de l’écran LCD à LED sont les suivants :

- Epaisseur réduite : Les écrans LED autorisent une diminution notable de l’épaisseur de l’écran. A côté de l’aspect esthétique, cela permet d’accrocher le téléviseur sur un mur comme un simple tableau.

- Les ampoules LED consomment moins que les tubes fluorescents. Fin 2009, la consommation est déjà réduite de 50 % par rapport aux tubes fluorescents. C’est un net avantage en plein été de n’avoir plus un écran d’ordinateur qui sert de radiateur.

- Un meilleur contraste. Grâce à leur petite taille, les sources d’éclairage LED sont moins sensibles à la diffusion. Du coup, les noirs deviennent plus profonds et le contraste augmente, mais de façon qualitative.

- La matrice de minuscules ampoules LED garantit une meilleure homogénéité de la luminosité sur la dalle. Si cette amélioration n’est pas primordiale sur un téléviseur, c’est un plus incontestable sur un écran d’ordinateur surtout dans une utilisation graphique professionnelle.

- Capacité à reproduire des couleurs très saturées : Le gamut ou espace colorimétrique restreint des écrans LCD est élargie grâce à la technologie LED. Ce n’est pas un avantage prioritaire pour un téléviseur (voir plus loin) mais un progrès décisif pour les professionnels de l’industrie graphique travaillant sur ordinateur.

Le rétro-éclairage LED arrive aujourd’hui à maturité et a de beaux jours devant lui pour au moins 5 ou 6 ans, avant qu’il ne soit mangé par les technologies du futur. Son principal atout est de proposer des noirs plus profonds que ceux de la technologie LCD classique basée sur le tube néon. Avec les anciens tubes fluorescents, il y a inévitablement un effet de diffusion de la lumière même là où les pixels sont complètement noirs, cela à cause de la diffusion de la lumière d’un pixel à l’autre. le LCD classique n’est donc pas capable d’afficher un noir parfait, mais plutôt un gris très sombre qui ampute la qualité du contraste même si le marketing propose des chiffres faramineux pour qualifier ce contraste.

Fig. 2. Les petites diodes LED remplacent les anciens néons, mais le reste de la technologie ne change pas.

Il y a deux philosophies dans le remplacement des tubes par des diodes Led. La première consiste à vouloir profiter du rendement énergétique de la LED afin d’avoir une consommation limitée et des retombées écologiques favorables. Dans ce cas le nombre de diodes restera limité et elles seront souvent placées sur les côtés de l’écran plutôt que derrière. La deuxième philosophie consiste à tirer profit au maximum de cette technologie et en particulier de pouvoir grâce à un très grand nombre de LED, définir des zones qui seront prises en compte numériquement pour augmenter artificiellement le contraste.

Les LED sont de petites diodes (LED : light emitting diode en anglais) ou DEL (diode électro luminescente) en français. La matrice composée de petites sources lumineuses permet de limiter l’effet de contagion de la lumière sur les pixels avoisinant. Et cette qualité peut encore être amplifiée numériquement par un procédé qui détecte les zones sombres de l’image et diminue l’intensité du rétro- éclairage dans ces zones. On augmente ainsi notablement la profondeur du noir. Le phénomène de rémanence lumineuse est diminué en exploitant ce type de balayage lumineux.

Fig. 3. Les zones sombres et claires sont repérées numériquement (couche 2), puis une correction est appliquée sur la puissance des diodes (couche 1) pour amplifier artificiellement le contraste de l’image finale (couche 3).

Sur les écrans LCD LED, la dalle reste en technologie LCD, seule la source d’éclairage est modifiée et bien sûr la qualité de l’écran LCD LED sera directement proportionnelle à la quantité d’ampoules LED que le constructeur aura bien voulu implanter derrière l’écran. Les écrans LCD LED entrée de gamme resteront très proches de l’écran LCD avec un nombre limité de diodes pour réduire le coût, alors que le haut de gamme cherchera la performance avec un nombre important de LED. Le nombre de LED est très important et c’est lui qui fera la différence avec la technologie LCD classique. Un écran d’entrée de gamme pourra se contenter de 40 LED alors que le haut de gamme demandera 2000 LED ou plus.

Les technologies du futur

Le nombre idéal de diodes étant bien sûr une diode pour chaque pixel, mais si on arrive a construire un tel écran, le système LCD placé en avant qui sert à piloter la luminosité et la colorimétrie devient inutile. En effet, il suffit de confier cette tâche à chaque LED accouplée à un pixel. Cette technologie existe déjà c’est la technologie LED, très prometteuse, mais aussi OLED, la même technologie, mais avec une variante dans la conception de la diode. Evidement, les constructeurs n’hésitent pas à entretenir la confusion entre écran LCD à LED et écran LED car le terme est très vendeur.

Conclusion

Les utilisateurs d’écran d’ordinateur ayant besoin de précision vont bénéficier d’un véritable progrès avec une augmentation du gamut et du taux de contraste naturel, mais aussi un nette amélioration de l’homogénéité de la luminance, qui était un point faible sur les LCD à haute résolution de grande taille comme les 76 cm (30").

Les utilisateurs de TV LED resteront sur leur faim, car contrairement aux écrans d’ordinateur, les modèles proposés sont souvent construits avec un nombre limité de LED ou même parfois avec un éclairage LED latéral. On n’a donc pas d’amélioration de l’homogénéité lumineuse ou très peu. D’autre part, toute augmentation du gamut de la dalle ( nombre de couleurs contenues dans son espace colorimétrique) est superflue dans le domaine de la TV, car les sources TV sont uniquement dans le standard sRGB, ce qui limite à la source le nombre de couleurs disponibles. Et enfin, avec les diodes en petit nombre, le contraste réel n’est pas amélioré, seul le contraste dynamique (obtenu artificiellement sur l’image numérique) profitera de l’éclairage par LED. Il reste pour les amateurs de télévision ou de home cinéma, une consommation électrique réellement à la baisse et une esthétique plus tendance avec une épaisseur de dalle qui s’affine.

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