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Les écrans à Mems domptent la lumière

Ridha Loukil

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Les écrans à Mems domptent la lumière

1 écran = 128-x-96-pixels

© D.R.

En exploitant intelligemment la lumière ambiante, cette technologie d'affichage, développée par Qualcomm, réduit à presque zéro la consommation de courant. Une aubaine pour les produits portables.

Le monde de l'affichage électronique compte un nouvel acteur et pas des moindres-: Qualcomm, numéro-1 mondial des puces pour téléphones mobiles. Mais contrairement aux constructeurs coréens et taïwanais apparus il y a une dizaine d'années, le spécialiste américain des radiocommunications ne se contente pas d'exploiter les écrans standard... Il amène dans sa besace une technologie inédite-: les écrans à Mems (de l'anglais Microelectromechanical systems, systèmes microélectromécaniques). Baptisée Mirasol, cette technologie semble parée de toutes les vertus pour prendre pied sur les produits portables modernes tels que les récepteurs GPS, les baladeurs multimédias, les appareils photo numériques ou les téléphones mobiles. La technologie Mems supporte la vidéo, offre un rendu de couleurs parfait... avec une consommation de courant proche de zéro-!

Mise en oeuvre jusqu'à maintenant de façon anecdotique, elle est en passe de gagner ses lettres de noblesse depuis que LG, numéro-4 mondial des téléphones mobiles, a été convaincu de l'adopter. Une étape décisive dans sa marche vers la maturité.

Favoriser l'usage sans pénaliser l'autonomie

Pour Laurent Fournier, le directeur général de Qualcomm France, l'enjeu est considérable-: «-Face à l'inflation des fonctions embarquées dans le téléphone mobile, la batterie a de plus en plus de mal à suivre. Or, l'écran engloutit une grande partie de l'énergie consommée par le terminal. Une technologie d'affichage plus sobre comme Mirasol apporte une réponse à cette problématique.-»

Nés au MIT au milieu des années-1990, les écrans à Mems ont été ensuite développés par Iridigm Display. En rachetant cette start-up américaine en 2004, Qualcomm a donné un sérieux coup d'accélérateur au développement de cette technologie. Objectif-: favoriser l'usage des fonctions multimédias (musique, télévision, vidéo...) sur le téléphone mobile sans pénaliser l'autonomie. En 2008, il passe à l'industrialisation en investissant à Taïwan dans une usine de production dédiée, en partenariat avec Cheng Uei Precision Industry. Du coup, il prend pied sur le marché des petits écrans (moins de 10-pouces), estimé par le cabinet DisplaySearch à près de 30-milliards de dollars en 2009.

L'écran Mirasol met en oeuvre un procédé pour le moins étonnant. Pas de rétroéclairage comme pour les écrans LCD. Pas, non plus, de conversion de courant en lumière comme pour les écrans Oled. Il crée l'image à l'aide de Mems en réfléchissant intelligemment la lumière ambiante, de la même manière que le font les ailes de papillons. Ce procédé, inspiré de la nature, réconcilie les écrans avec le soleil, ce soleil qui rend les afficheurs LCD actuels illisibles. Mais il a surtout le mérite de réduire la consommation d'énergie à presque rien. D'autant plus qu'il exploite habilement le phénomène d'hystérésis et de non linéarité optique. En langage clair, les Mems ont tendance à conserver leur état malgré un relâchement du courant. Une fraction de la tension de commande suffit alors pour maintenir l'affichage. Selon Qualcomm, un écran Mirasol de 1-pouce consommerait en image fixe 200-fois moins de courant qu'un écran LCD ou Oled.

Un temps de réponse vidéo très rapide

Certes, les technologies de papier électronique comme les écrans à encre électronique de l'américain E?Ink ou les écrans à cristaux liquides nématiques du français Nemoptic font mieux en réduisant la consommation à zéro en mode statique. Mais «-la technologie Mirasol offre les avantages de la couleur, de la vidéo et d'une plage de température plus étendue. Des atouts qui en font une solution de rechange performante aux petits écrans LCD pour des produits utilisés à 90-% en extérieur comme les récepteurs GPS ou les téléphones mobiles-», reconnaît Jacques Angelé, le directeur technique et fondateur de Nemoptic. Pour la vidéo, les écrans Mirasol affichent un temps de réponse en dessous de la milliseconde, 1-000 fois plus rapide que pour le papier électronique.

Reste la délicate question des coûts. Cette technologie sera-t-elle compétitive face aux écrans LCD ou Oled-? Oui selon Qualcomm, qui refuse d'indiquer des niveaux de prix, compte tenu de la jeunesse de ce type d'écrans. «-Les Mems de l'écran sont fabriqués de façon collective par des procédés de photolitographie similaires à ceux rencontrés dans l'industrie microélectronique. Par ailleurs, la production est compatible avec les lignes actuelles de fabrication de petits écrans LCD. Il n'y a donc aucune raison à ce qu'un écran Mirasol coûte plus cher à terme-», affirme Laurent Fournier. «-Ce n'est pas aussi simple, rétorque Jacques Angelé. Il faut insérer des milliers de Mems dans un écartement de 1-µm et maîtriser des déplacements microscopiques. C'est une technologie "exotique" qui nécessite quelques process spécifiques.-»

Autre limitation technique-: la taille des écrans. «-Mirasol est une solution crédible jusqu'à 3 ou 4-pouces. Mais pas au-delà, ce qui exclut des applications comme le livre électronique. Sa construction rigide la rend par ailleurs inadaptée à la réalisation d'écrans souples ou enroulables-», estime Jacques Angelé. Enfin, Mirasol présente aussi le défaut d'être une technologie propriétaire. Une configuration atypique dans l'industrie de l'affichage électronique. Qualcomm n'a pas encore indiqué s'il comptait l'ouvrir à d'autres fabricants. De cette décision dépendra peut-être son rythme d'adoption sur le marché.

COMME LES AILES DES PAPILLONS L?ÉCRAN JOUE AVEC LE SOLEIL

L'application de prédilection-: le téléphone mobile - Les écrans à Mems conviennent tout particulièrement aux téléphones mobiles. Le téléphone du taïwanais Cal-Comp (ci-contre) est doté d'un écran Mirasol de 1,2-pouce d'une résolution de 128-x-96-pixels. Aujourd'hui, cette technologie équipe également un combiné du chinois Hicense et un autre du taïwanais Inventec.

La couleur extraite de la lumière ambiante - La couleur est produite directement à partir de la lumière ambiante par interférométrie optique, un procédé naturel mis en oeuvre par les ailes de papillon. Un pixel réunit 42 Mems (Microelectromechanical systems, systèmes microélectromécaniques) réfléchissant la lumière de manière à générer l'une des trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu) ou le noir. À chaque couleur affichée par un pixel correspond une combinaison de Mems rouges, verts et bleus. De quoi afficher une palette de 256-000 couleurs.

Deux états quasi stables d'affichage - Chaque Mems agit comme un interrupteur optique. Sous l'effet d'une impulsion électrique, il change d'état pour réfléchir différemment la lumière ambiante. À l'état ouvert, le rayon de lumière (R1) réfléchi par la plaque de verre interfère avec le rayon réfléchi par le miroir mobile (R2) pour révéler selon l'écartement entre la plaque et le miroir le rouge, le vert ou le bleu. À l'état fermé, le miroir mobile est en contact avec la plaque de verre, l'interférence optique ne se produit pas et c'est le noir qui s'affiche. Une fois créé, cet état se maintient presque sans aucun courant.

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