5 choses à savoir sur les téléviseurs à Quantum Dots

2 : Un tube au cadmium ou un film sans ? 3 : OLED ou LCD LED QD ?

Une question de couleur

Un téléviseur UHD « Quantum Dots » de LG.

L’une des tendances lourdes que l’on a pu constater au dernier CES, fut l’adoption par tous les constructeurs de téléviseurs d’une nouvelle technologie : les points quantiques. On les retrouve chez Sony sous l’appellation Triluminos, chez Samsung dans les gammes SUHD à nanocristaux, chez LG sous le nom quantum dots, chez TCL, chez Philips, etc. Les constructeurs promettent – comme d’habitude – des images plus belles, plus contrastées, plus colorées. Mais peu s’attardent à expliquer ce que sont les points quantiques et ce qu’ils changent dans les téléviseurs. Essayons d’y voir plus clair.

1 – Les TV à QD sont des TV LCD LED

Pour comprendre ce que sont les points quantiques, commençons par jeter un œil à l’intérieur d’un téléviseur classique. Les écrans plats qui ont remplacé les traditionnels cathodiques depuis une dizaine d’années sont composés de deux éléments principaux : i) une source de lumière, le rétroéclairage ii) une dalle à cristaux liquides.

Les cristaux liquides n’ont pour rôle que de moduler la transparence de la dalle et donc la quantité de lumière qui la traverse. Ce sont d’eux dont on parle le plus souvent, de leur temps de réponse, de leur fréquence de rafraîchissement ou de leurs angles de vision.

Mais le rétroéclairage est tout aussi important, car la qualité de la lumière produite détermine la fidélité des couleurs affichées. Le rétroéclairage détermine également l’épaisseur de l’écran : c’est ainsi que les LED ce sont imposées, car leur faible encombrement a permis l’éclosion de toute une nouvelle génération de téléviseurs ultrafins.

Aujourd’hui la technique la plus répandue consiste à utiliser des LED “blanches” (WLED), qui sont en réalité des LED bleues recouvertes de phosphore qui transforment une partie du bleu en jaune. La lumière “blanche” résultante possède un spectre large, bien que fortement dominé par le bleu. Cette lumière est ensuite filtrée devant chaque sous-pixel pour récupérer les trois couleurs primaires RVB.

Cette technique a deux inconvénients majeurs. D’une part, une part importante de l’énergie lumineuse émise ne correspond ni à du bleu, ni à du vert, ni à du rouge et est bloquée par les filtres des sous-pixels. Il s’agit donc d’énergie totalement gâchée. D’autre part, la faible intensité du rouge et du vert ne permet pas de reproduire toutes les nuances de couleurs visibles par l’oeil humain. Il n’est pas rare qu’un écran peine à couvrir l’espace colorimétrique sRGB (standard de l’informatique) ou le Rec. 709 (utilisé pour la diffusion TV HD), qui ne représentent que 35 % des couleurs perceptibles à l’oeil. Les quantum dots sont une solution.

2 – Les QD améliorent le rétroéclairage

Un point quantique (quantum dot, ou QD), qu’est-ce que c’est ? Très simplement il s’agit d’une structure cristalline qui forme une boîte d’une dizaine de nanomètres. Lorsque la taille de la boîte est suffisamment petite, les électrons y sont confinés ce qui modifie leurs états d’énergie. Ils acquièrent ainsi des propriétés nouvelles ; en l’occurrence c’est le phénomène de fluorescence qui est exploité pour les téléviseurs.

Vue d’une boîte quan d’arséniure d’indium (InAs) sur de l’arséniure de gallium (GaAs)

Le rétroéclairage d’un écran LCD à LED+QD fait appel à des LED bleues et à des points quantiques taillés pour émettre précisément du rouge pur et du vert pur. Le spectre de la lumière blanche obtenue est bien plus équilibré, plus fourni en rouge et en vert et dépourvu des longueurs d’onde inutiles. Il y a donc moins de perte dans les filtres colorés et il est possible de produire un bien plus grand nombre de nuances. Les TV à points quantiques couvrent parfaitement l’espace sRGB, mais aussi l’AdobeRGB et bientôt le Rec. 2020 choisi pour la diffusion Ultra HD. 

Spectre lumineux des points quantiques comparé à celui d’une LED blanche (ligne bleue) (source : Color IQ)

Sommaire :

  1. Une question de couleur
  2. Un tube au cadmium ou un film sans ?
  3. OLED ou LCD LED QD ?