Qu'est-ce qu'une dalle IPS ? Définition de cette technologie d'écran

Une dalle IPS est un type d'écran à cristaux liquides (LCD) dont le nom vient de l'anglais In-Plane Switching, que l'on peut traduire par « commutation dans le plan ». Cette expression décrit sa particularité : les minuscules cristaux liquides qui laissent passer ou bloquent la lumière pivotent à plat, parallèlement à la surface de l'écran, au lieu de se redresser comme dans d'autres technologies. Il en résulte deux qualités qui ont fait sa réputation : des angles de vision très larges, puisque l'image reste lisible et ses couleurs stables même lorsqu'on regarde l'écran de côté, et une bonne fidélité des couleurs, appréciée des photographes, des graphistes et des vidéastes. On trouve des dalles IPS dans de nombreux moniteurs de bureau, ordinateurs portables, tablettes, téléviseurs et smartphones d'entrée et de milieu de gamme, qu'ils soient branchés en HDMI ou, pour un moniteur, à l'aide d'un adaptateur DisplayPort. La technologie a pourtant ses points faibles, notamment un noir moins profond que celui des dalles VA ou des écrans OLED. Cette définition explique ce qu'est une dalle IPS, comment elle fonctionne, en quoi elle se distingue des dalles TN, VA et OLED, quels sont ses avantages et ses limites, et comment bien choisir un écran IPS selon l'usage.

Qu'est-ce qu'une dalle IPS ? Définition

Pour comprendre la dalle IPS, il faut rappeler le principe d'un écran LCD. Un tel écran ne produit pas lui-même de lumière : il est éclairé par l'arrière par un rétroéclairage, aujourd'hui presque toujours composé de LED. Devant cette source lumineuse se trouvent deux filtres polarisants croisés et, entre eux, une fine couche de cristaux liquides, des molécules allongées dont l'orientation change lorsqu'on leur applique une tension électrique. Selon leur position, elles font tourner plus ou moins la lumière, qui traverse alors ou non le second filtre. Chaque point de l'image, le pixel, est divisé en trois sous-pixels munis de filtres rouge, vert et bleu ; en dosant la lumière qui traverse chacun d'eux, l'écran reconstitue toutes les couleurs. Les différentes technologies de dalle LCD (TN, VA, IPS) se distinguent par la manière dont les cristaux sont disposés et se déplacent. Dans une dalle IPS, ils restent couchés dans le plan de l'écran et tournent sur eux-mêmes, comme des aiguilles de boussole posées sur une table. La technologie a été mise au point au milieu des années 1990, notamment par le japonais Hitachi, pour corriger le principal défaut des écrans de l'époque : des couleurs qui s'inversaient dès que l'on ne se plaçait plus bien en face.

Comment fonctionne une dalle IPS ?

Dans une dalle IPS, les électrodes qui commandent les cristaux sont placées sur une seule des deux plaques de verre, de part et d'autre de chaque sous-pixel. Le champ électrique qu'elles créent est donc orienté horizontalement, dans le plan de la dalle. Au repos, les molécules sont alignées de façon à ce que la lumière soit bloquée par le second polariseur, et le sous-pixel apparaît noir. Quand une tension est appliquée, les cristaux pivotent à plat d'un angle plus ou moins grand, ce qui laisse passer une quantité de lumière proportionnelle : on obtient alors toutes les nuances, du gris sombre au blanc. Comme les molécules ne se redressent jamais vers l'utilisateur, leur aspect change peu selon l'angle d'observation, d'où la stabilité des couleurs lorsqu'on regarde l'écran de biais. Cette architecture a un prix : les électrodes occupent une partie de la surface du pixel et le blocage de la lumière n'est jamais parfait, ce qui réduit un peu la luminosité utile et le contraste. Le schéma ci-dessous compare l'orientation des cristaux dans les trois grandes familles de dalles LCD, au repos et sous tension.

Rétroéclairage, HDR et fréquence de rafraîchissement

La qualité finale d'un écran ne dépend pas seulement de la dalle IPS elle-même. Le rétroéclairage joue un rôle majeur : un éclairage par les bords est économique mais peut laisser apparaître des zones plus claires dans les coins d'une image sombre, alors qu'un éclairage placé derrière toute la surface et découpé en zones, technique appelée local dimming, permet d'assombrir certaines parties de l'image et d'améliorer le contraste perçu. Les rétroéclairages mini-LED, qui multiplient le nombre de ces zones, poussent cette logique plus loin et rendent possible un HDR (High Dynamic Range, ou « grande plage dynamique ») plus convaincant, avec des blancs éclatants et des ombres mieux détaillées. La fréquence de rafraîchissement, exprimée en hertz, indique combien de fois par seconde l'image est renouvelée : 60 Hz suffisent pour la bureautique, tandis que les joueurs recherchent des valeurs bien plus élevées pour une animation plus fluide. Longtemps réservées aux dalles TN, ces fréquences élevées sont désormais courantes sur les moniteurs IPS destinés au jeu vidéo, les fabricants ayant aussi beaucoup réduit le temps de réponse des cristaux, c'est-à-dire le délai nécessaire pour qu'un pixel change de couleur.

Dalle IPS, TN, VA ou OLED : quelles différences ?

Choisir un écran revient souvent à arbitrer entre plusieurs technologies, et la dalle IPS se situe à mi-chemin entre ses concurrentes. La dalle TN (Twisted Nematic, « nématique torsadée ») est la plus ancienne et la moins chère à produire ; elle a longtemps offert les temps de réponse les plus courts, mais ses couleurs se dégradent fortement dès que l'on regarde l'écran d'en haut ou d'en bas. La dalle VA (Vertical Alignment, « alignement vertical ») bloque mieux la lumière au repos : elle affiche donc des noirs plus profonds et un contraste nettement supérieur à celui de l'IPS, ce qui en fait une bonne candidate pour regarder des films dans une pièce sombre, au prix d'angles de vision un peu moins bons et de traînées possibles dans les transitions rapides. L'OLED, enfin, n'est pas un LCD : chaque pixel produit sa propre lumière et peut s'éteindre complètement, d'où un noir parfait et un contraste quasi infini ; ses limites tiennent au prix, à une luminosité parfois plus contenue sur de grandes zones blanches et au risque de marquage en cas d'image fixe affichée très longtemps. Le tableau suivant résume ces grandes tendances, qui varient bien sûr d'un modèle à l'autre.

Les avantages de la dalle IPS

Le premier atout de la dalle IPS reste ses angles de vision. Que l'on soit plusieurs devant un ordinateur portable, que l'on pose une tablette à plat sur une table ou que l'on regarde un téléviseur depuis le bout du canapé, les couleurs et la luminosité varient très peu. Ce comportement est précieux sur les grands moniteurs, où les bords de l'écran sont vus sous un angle différent du centre : une dalle moins stable donnerait une image inégale d'un côté à l'autre. Le deuxième avantage concerne la fidélité des couleurs. Les dalles IPS couvrent généralement bien les espaces colorimétriques standard comme le sRGB, et les modèles haut de gamme, souvent calibrés en usine, s'adressent aux métiers de l'image qui ont besoin de voir à l'écran la même teinte que celle qui sortira de l'imprimante. La technologie offre aussi une image homogène et nette pour la lecture de texte, ce qui la rend agréable en bureautique. Enfin, les progrès réalisés sur les temps de réponse et les fréquences de rafraîchissement ont fait de l'IPS une option polyvalente, capable de convenir à la fois au travail, à la création, aux films et au jeu vidéo, ce qui explique sa large diffusion dans les écrans grand public.

Le comportement de la dalle IPS vue de côté

L'intérêt pratique de la dalle IPS apparaît clairement lorsqu'on compare deux écrans placés côte à côte et observés en se décalant. Sur une dalle TN, l'image s'assombrit ou se délave, et les couleurs peuvent même s'inverser lorsque l'on regarde l'écran par en dessous ; sur une dalle IPS, le visuel reste pratiquement identique jusqu'à des angles très ouverts. Les fiches techniques affichent souvent des angles de vision de 178 degrés à l'horizontale et à la verticale, mais cette valeur, mesurée selon un critère de contraste minimal, ne dit pas tout : elle est aussi annoncée pour beaucoup de dalles VA et même certaines TN. Le meilleur juge reste l'observation directe en magasin, ou la lecture de tests indépendants qui photographient l'écran sous différents angles. Il faut aussi garder en tête un phénomène propre à l'IPS, appelé IPS glow : sur une image très sombre, regardée de biais dans une pièce obscure, les coins de l'écran peuvent laisser apparaître une lueur grisâtre ou légèrement colorée. Ce n'est pas un défaut de fabrication mais une caractéristique de la technologie, plus ou moins marquée selon les modèles, comme l'illustre le schéma ci-dessous.

Les limites d'une dalle IPS

La dalle IPS n'est pas l'écran idéal en toutes circonstances. Son principal point faible est le contraste natif, généralement plus modeste que celui d'une dalle VA : le noir affiché tire vers le gris foncé, ce qui se remarque surtout dans une pièce sombre, devant un film aux scènes nocturnes ou un jeu à l'ambiance obscure. Le phénomène d'IPS glow évoqué plus haut renforce cette impression dans les coins de l'écran. Certains fabricants proposent des variantes améliorées, commercialisées sous des noms propres à chaque marque, qui augmentent le contraste ou élargissent la gamme de couleurs, mais elles restent en deçà de l'OLED pour la profondeur des noirs. La fabrication des dalles IPS a longtemps été plus coûteuse que celle des dalles TN, ce qui s'est traduit par des prix plus élevés, même si l'écart s'est beaucoup réduit avec la généralisation de la technologie. Enfin, la qualité varie énormément d'un écran à l'autre : une dalle IPS d'entrée de gamme, mal éclairée ou mal réglée, peut décevoir face à une bonne dalle VA. La mention « IPS » sur une fiche produit est donc un indice, pas une garantie de qualité, et doit toujours être complétée par la luminosité, la couverture colorimétrique, le traitement de surface et les tests indépendants.

Comment bien choisir un écran à dalle IPS ?

Avant d'acheter un écran à dalle IPS, il est utile de partir de l'usage principal. Pour la bureautique et la navigation, une définition adaptée à la taille de l'écran, un pied réglable en hauteur et une surface mate qui limite les reflets comptent davantage que des performances extrêmes. Pour la photo et le graphisme, on regardera la couverture des espaces colorimétriques sRGB, DCI-P3 ou Adobe RGB, la présence d'un calibrage d'usine et la possibilité de calibrer l'écran avec une sonde. Pour regarder des films, une dalle VA ou un écran OLED offrira souvent des noirs plus convaincants, sauf si l'on regarde surtout en journée ou à plusieurs, cas où les angles de l'IPS reprennent l'avantage. Pour le jeu vidéo, on vérifiera la fréquence de rafraîchissement, le temps de réponse réel mesuré par des tests indépendants plutôt que la valeur commerciale, et la compatibilité avec les technologies de synchronisation adaptative qui évitent les déchirures d'image. La carte graphique doit enfin être capable d'alimenter la définition et la fréquence choisies, sous peine de devoir réduire certains réglages gourmands comme l'antialiasing, qui lisse les bords crénelés des objets affichés.