Ces dernières années, le marché des téléviseurs s’est caractérisé par une relative stabilité technologique : les OLED ont de plus en plus rejoint les LCD qui ont fait leurs preuves. Cependant, ces deux solutions n’ont pas apporté de réelles innovations mais plutôt des perfectionnements construits sur des technologies existantes. Toutefois, l’année 2021 apporte une bouffée d’air frais avec les Mini LED, un type de produit dont nous risquons d’entendre parler de plus en plus dans un avenir proche.
Les TV Mini LED ne font pas leurs débuts cette année : leur première apparition sur le marché européen aura lieu fin 2019 ou début 2020. Le premier à croire en cette technologie a été TCL, le géant chinois qui occupe actuellement la troisième place en termes de nombre de téléviseurs vendus dans le monde. Le modèle qui a introduit cette nouvelle solution est le X10 de 65 pouces, un modèle haut de gamme. Le produit en question est resté un « one-off » tout au long de l’année 2020 ; de cette période de calme relatif, nous allons bientôt passer à une nette accélération. Les séries sorties ou à venir en 2021 sont nombreuses et ne sont pas seulement fabriquées par TCL mais aussi par d’autres grandes marques comme Samsung, LG, Hisense et Philips.
Dans cet article, nous allons expliquer ce que sont les mini LED, comment elles fonctionnent, comment elles se comparent aux autres technologies et ce que l’avenir nous réserve.
Evolution des LCD Full LED Array avec gradation locale
Les mini LED sont basées sur les panneaux LCD, dont elles constituent une amélioration. Pour être plus précis, il s’agit d’une solution plus avancée utilisée pour le rétroéclairage. Le type est Full LED Array avec gradation locale, une technologie que nous avons déjà abordée auparavant. Pour résumer son fonctionnement, on peut dire qu’un téléviseur Full LED est un LCD avec un rétroéclairage composé de nombreuses LED placées directement derrière le panneau et divisées en plusieurs zones.
Le nombre de diodes et le nombre de ces groupes varie d’un modèle à l’autre et a un impact direct sur les performances globales du téléviseur. Les Full LED les plus simples utilisent moins de LED derrière le panneau et gèrent le rétroéclairage en les regroupant en quelques dizaines de zones, dans de nombreux cas entre 30 et 60-80 au maximum. Les produits haut de gamme peuvent compter des milliers de diodes avec des centaines de zones de contrôle indépendantes. La différence entre un téléviseur de base et un téléviseur plus sophistiqué est très claire : un rétroéclairage comportant beaucoup plus de zones permet un réglage beaucoup plus précis de la puissance lumineuse.
Le principe de base d’un Full LED est de toujours trouver un équilibre entre deux extrêmes : représenter un noir plus profond et garantir des pics de luminosité élevés dans les parties les plus lumineuses de l’image. Les produits plus avancés sont en mesure de le faire avec moins de compromis, car plus le nombre de groupes de LED est élevé, plus la taille des LED est réduite ; les zones de contrôle couvrent moins de pixels, ce qui permet d’allumer et d’éteindre les diodes dans des zones plus petites. Cela améliore considérablement le taux de contraste perçu et réduit les défauts potentiels, tels que le « blooming » autour des détails brillants entourés de noir.
Qu’est-ce qui change lorsqu’on remplace des LED classiques par des Mini LED ? La principale différence, comme nous le verrons dans le chapitre suivant, réside dans le nombre de diodes utilisées pour le rétroéclairage et le nombre de zones de contrôle, qui, ensemble, peuvent changer radicalement les performances.
La technologie Mini-LED
Comme nous l’avons expliqué dans le chapitre précédent, les TV à Mini LED sont des écrans LCD équipés d’un rétroéclairage Full LED Array avec gradation locale. La technologie des points quantiques (Quantum Dot) est aussi généralement utilisée pour améliorer le rendu des couleurs, plus précisément la saturation des couleurs dans les espaces chromatiques les plus larges. Cependant, il n’y a pas de lien direct entre les Mini LED et le Quantum Dot : simplement, toutes les grandes marques proposent des Mini LED dans une gamme où elles ont tendance à offrir un équipement plus complet, et où diverses technologies sont donc combinées pour accroître la qualité.
Des LED très petites
Les mini LED ne sont rien d’autre que des LED d’une taille minuscule, généralement comprise entre 100 et 200 micromètres environ. Tout ce qui se trouve au-delà entre dans la catégorie des LED conventionnelles, et en dessous se trouvent les MicroLEDs, que nous comparerons aux MiniLEDs dans le chapitre suivant. L’avantage des Mini LED réside dans leur taille : disposer de diodes nettement plus petites permet d’en augmenter le nombre et de développer une gradation locale plus sophistiquée que la moyenne.
Le rétroéclairage est composé de 15 360 Mini LED réparties en 768 zones de contrôle indépendantes, ce qui en fait un système plus avancé que celui que l’on trouve sur presque tous les écrans LCD du marché. Pour être précis, le rétroéclairage divise l’écran en 32 colonnes et 24 lignes. Chacune des 768 zones de contrôle est composée d’un total de 20 LED. Cela signifie que l’électronique du X10 peut contrôler l’allumage ou l’extinction de groupes individuels de 20 Mini LED pour mieux représenter les images à reproduire à l’écran.
Quels sont les avantages concrets pour le téléspectateur ? Le fait d’avoir un très grand nombre de diodes bien réparties derrière le panneau permet à la lumière d’atteindre le LCD de manière plus uniforme. Par rapport à une matrice Full LED moyenne avec gradation locale, les défauts tels que le « banding vertical » et l’« effet écran sale » sont réduits. Le premier prend la forme de bandes verticales qui sont généralement liées au rétroéclairage Full LED, tandis que le second est perceptible dans les scènes en mouvement, avec des bandes qui semblent traverser l’écran, donnant l’impression qu’il est sale. L’incidence des deux est résolument réduite sur le Mini LED TCL : pour le téléspectateur, les limites liées à l’informel sont généralement peu visibles dans des conditions normales d’utilisation.
Un contraste beaucoup plus élevé
L’autre avantage incontestable des mini LED est l’augmentation potentielle du taux de contraste. Il est évident que pour obtenir le maximum d’avantages, il est nécessaire de disposer d’autant de zones de contrôle indépendantes que possible. Le nombre de zones de contrôle indépendantes dépend du positionnement sur le marché : des produits comme le X10 en proposent plusieurs centaines, et d’ici 2021, il y en aura jusqu’à un millier (avec des dizaines de milliers de Mini LED) sur certains modèles haut de gamme. Les mini LED les plus avancées peuvent offrir un rapport de contraste nettement supérieur à celui d’un tableau de LED complet avec des LED classiques.
Dans diverses circonstances, il n’est plus possible de mesurer le niveau de noir et même en HDR, avec le rétroéclairage fonctionnant à pleine puissance, nous avons vu et détecté des performances bien supérieures à la moyenne. Dans le cas du X10, nous avons dû recourir à des artifices pour mesurer le noir avec la gradation locale active : même en affichant un échiquier ANSI 4 x 4, composé d’un nombre égal de cases noires et blanches, dans la gamme dynamique standard, il faut placer l’instrument plus près du blanc pour obtenir une lecture (sinon la zone mesurée est complètement vide). En HDR, toujours avec un damier 4 x 4 ANSI, le noir est à 0,029 cd/m2 – nits et le blanc à 899 cd/m2 – nits, avec un contraste de 31 000:1.
Quelles différences avec les autres technologies ?
Commençons notre comparaison entre les Mini LED et les autres technologies par une prémisse très importante : les Mini LED et les MicroLED ne sont pas synonymes et ne doivent jamais être confondus.
Le MicroLED
La technologie MicroLED est complètement différente : il ne s’agit plus d’un écran LCD mais d’un écran basé sur des diodes encore plus microscopiques. Pour chaque pixel, il y en a trois : un rouge, un vert et un bleu. Cette structure de panneau signifie qu’il n’est plus nécessaire d’utiliser des filtres de couleur ou un rétroéclairage. Chaque pixel émet de la lumière de manière autonome et peut être allumé et éteint indépendamment des autres : il est donc possible d’obtenir un noir absolu (qui n’est plus mesurable) et un pic de luminance très élevé. Il en résulte un taux de contraste perçu très élevé.
Comme vous pouvez le constater, les MicroLED offrent de nombreux avantages et constituent certainement une technologie très intéressante pour l’avenir. Pour l’instant, cependant, il s’agit de produits de luxe relégués au très haut de gamme et de très grandes dimensions : les premiers téléviseurs, qui doivent arriver cette année, commencent à 99 pouces (ce n’est que plus tard qu’ils seront réduits à 99″).
Les premiers téléviseurs, dont l’arrivée est prévue cette année, commencent à 99 pouces (ce n’est que plus tard qu’ils seront réduits à 88 pouces, puis à 76 pouces) et nécessitent une dépense que très peu de personnes peuvent se permettre (on parle de plus de 100 000 euros). Pour ces raisons, ils ne peuvent être considérés comme une solution pour le marché de masse : il faudra plusieurs perfectionnements de la production et quelques années avant qu’ils n’atteignent un prix correspondant au moins au haut de gamme du marché des téléviseurs.
TV OLED
Une comparaison plus réaliste est celle avec les téléviseurs OLED, qui sont sur le marché depuis des années et qui se développent progressivement, également en termes de diagonale, grâce à la disponibilité de panneaux de 48 pouces. Le principal avantage des OLED est le même que celui des MicroLED : la capacité à émettre de la lumière de manière autonome, sans avoir besoin d’un système de rétroéclairage. En pratique, ils peuvent être considérés comme des téléviseurs à gradation locale, le nombre de zones correspondant au nombre de pixels. Le noir est absolu et le rapport de contraste n’est plus mesurable. En termes de précision des couleurs, il n’y a pas de différences majeures par rapport aux Mini LED comparables.
Comme toute technologie, il n’a pas que des mérites : la première limite est liée à la présence d’un système appelé Automatic Brightness Limiter (ABL). L’ABL entre en action et réduit la lumière émise sur l’ensemble de l’écran lorsque le pourcentage d’éléments lumineux, par rapport aux parties sombres, dépasse un certain seuil. Traduit en données réelles, cela signifie que sur un écran blanc couvrant 100% de l’écran, les OLED ne dépassent pas environ 170 cd/m2 – nits (la moyenne est en fait environ 15 – 20% inférieure). En HDR, elle varie d’environ 700 cd/m2 – nits à 900 cd/m2 – nits (les plus lumineux sont l’OLED evo LG G1, le Sony A90J et surtout le Panasonic HZ2000) sur un écran blanc couvrant 10% de l’écran.
Lorsque l’on regarde des écrans statiques ou des écrans avec des logos et des indicateurs fixes pendant de nombreuses heures (sans changer de chaîne, de programme ou de source), il est également conseillé de faire attention à ce que l’on appelle le « burn-in« , un phénomène qui, en raison du vieillissement prématuré des composants organiques, peut faire persister des éléments statiques sur l’écran. Sur la base de notre expérience, nous pouvons dire que causer des dommages permanents (c’est-à-dire des logos imprimés de façon permanente et non une rétention temporaire qui disparaît d’elle-même en peu de temps) n’est pas du tout facile : même nos séances de calibrage risqueraient d’être préjudiciables si ce n’était pas le cas (les écrans que nous utilisons sont tous dans des fenêtres et peuvent pousser la luminosité au maximum). Nous préférons le signaler parce qu’il convient de faire preuve d’un peu de prudence.
Mini LED : les perspectives d’avenir
La base technologique que nous avons exposée et les performances décrites s’appliquent à la première génération de mini téléviseurs LED. Le nombre de LED s’élèvera à des dizaines de milliers, tandis que le nombre de zones de contrôle du rétroéclairage passera de plusieurs centaines à plusieurs milliers sur les produits haut de gamme. Mais ce n’est pas tout : au CES 2020, TCL, qui reste l’une des entreprises les plus actives dans le développement des mini LED, a présenté sa technologie de matrice active Vidrian.
Cette nouvelle version des Mini-LEDs diffère des modèles à matrice passive en ce qu’elle utilise une structure avec des semi-conducteurs et des dizaines de milliers de Mini-LEDs infusées directement sur un substrat en verre transparent avec une surface en oxyde métallique. L’avantage réside dans la possibilité d’augmenter encore le nombre de diodes et de zones de contrôle indépendantes : le dernier prototype de ce type, présenté début mai lors d’un événement à Guangzhou, est un 75″ avec une résolution de 8K et pas moins de 5 184 zones de gradation locales (les diodes derrière le panneau devraient être plus de 25 000), soit beaucoup plus que les 768 qui équipent le X10. Le passage d’une matrice passive à une matrice active devrait également entraîner une réduction des coûts de production.
L’autre nouvelle fonctionnalité, qui devrait arriver prochainement avec la nouvelle série X 8K, est la technologie OD Zero, abréviation de Optical Distance Zero. La distance dont nous parlons est la distance entre le module qui abrite le rétroéclairage par mini LED et la couche qui diffuse la lumière des mini LED sur l’écran. La mise à zéro permet de construire des téléviseurs plus fins avec des mini LED potentiellement plus nombreuses. Il y a également des avantages du point de vue de l’uniformité : le fait d’avoir pratiquement éliminé la distance entre les diodes et le diffuseur permet de transporter la lumière sur l’écran avec beaucoup plus de précision. C’est intuitif : si vous prenez une torche et éclairez un point à distance, il est plus difficile de concentrer le faisceau uniquement là où vous en avez besoin.
Que pouvons-nous attendre de l’avenir ? D’une part, nous aurons des Mini LED plus sophistiquées et plus puissantes dans le haut de gamme du marché. Dans un premier temps, il est pratiquement certain que ces développements seront proposés principalement avec les grands formats, ceux qui se prêtent le mieux au lancement de nouveaux produits sur le marché en raison de marges plus élevées et d’une plus grande propension à dépenser de la part des consommateurs, qui sont de plus en plus intéressés par la combinaison de grandes diagonales avec une haute qualité d’image.
D’autre part, nous pensons que la technologie sera adaptée de manière appropriée, sous une forme plus simple, pour couvrir les tranches de prix inférieures, celles qui ne proposent guère de produits Full LED Array avec gradation locale ou, si elles le font, se limitent à offrir quelques dizaines de zones de contrôle. Pour cette catégorie de téléviseurs, le bond en avant pourrait être vraiment considérable : si l’on parvient à réduire les prix en optimisant les processus de production, il sera possible d’offrir des performances très respectables même dans des domaines où les performances sont généralement secondaires.
