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Posté par Isabelle le Dimanche 07/06/2015 à 00:00
Nouveaux micro-écrans pour les systèmes de visualisation du futur

Nitrure de gallium Ga3+ N3-. Illustration: Wikimedia Commons
Les chercheurs du CEA ont démontré un procédé de fabrication d'écrans micro-LED très haute luminosité pour les systèmes d'affichage nomades de prochaine génération. Le procédé est adaptable à une production industrielle de circuits intégrés. La technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :), à base de nitrure de gallium (GaN), s'adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, chaque adresse...) au marché des systèmes de vision avancés, en croissance rapide.

Les systèmes de vision avancés, comme les affichages tête haute (1) ou les lunettes informatives, peuvent accroître la sécurité et la performance dans des domaines comme l'aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.) ou l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée...), en permettant aux pilotes et aux conducteurs de disposer de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) capitales toujours dans leur champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) visuel. Pour le grand public, les lunettes à réalité augmentée (La notion de réalité augmentée désigne les systèmes (au sens informatique) qui rendent possible la superposition d'un modèle virtuel 3D ou 2D à la perception que nous avons naturellement de la réalité et...) ou les appareils de projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.) nomade fournissent des itinéraires, des mises à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) de sécurité, des publicités et d'autres informations sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) du champ visuel. Les micro-écrans LED sont idéalement adaptés à ces systèmes de vision: peu encombrants et peu gourmands en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), leur contraste élevé et leur forte luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) garantissent une grande qualité d'image.

Une nouvelle technologie de microLED

Au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du...) de CEA Tech, la direction technologique du CEA, les chercheurs de l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) Leti (2) ont développé une technologie LED à base de nitrure de gallium (GaN) pour produire des dispositifs de micro-écrans émissifs à très haute luminosité. Les applications de ce dispositif devraient connaître une énorme croissance dans les trois à cinq prochaines années (3).

"Les dispositifs de micro-écrans pour les lunettes informatives et applications tête haute compactes actuellement disponibles souffrent de limitations technologiques importantes, empêchant la conception de produits légers, compacts et économes en énergie", explique Ludovic Poupinet, chef du département Optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) et Photonique du CEA-Leti. "Avec la première démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions initiales, en s'appuyant sur un ensemble de...) d'un écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par l'ordinateur, sous forme de texte et d'images en deux dimensions...) micro-LED à très haute luminosité et forte résolution capable de surmonter ces limitations et pouvant être produit en série, le Leti a fait une avancée capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique ou sportif, dans ce cas on parle aussi...). Cette technologie fournit une solution de pointe peu coûteuse aux entreprises évoluant sur les marchés des dispositifs des systèmes de visualisation nomades, en croissance rapide."

Une luminosité 100 à 1 000 fois supérieure aux niveaux existants

L'innovation du CEA-Leti, annoncée lors de la Display Week 2015 de San José, en Californie, s'appuie sur des matrices à micro-LED hybridées sur un circuit d'adressage en silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). Le produit intègre d'autres innovations-clés: croissance épitaxiale de couches de GaN sur du saphir (Le saphir est une variété gemme de corindon pouvant présenter de multiples couleurs, sauf la couleur rouge qui désigne alors uniquement le rubis. Le saphir est une pierre précieuse), micro-structuration des matrices de LED (pixels de 10 microns ou moins), et hybridation des matrices LED sur un circuit silicium.

Ces innovations permettent d'obtenir une luminance (En physique, la luminance est l'intensité d'une source de lumière visible dans une direction donnée, divisée par l'aire apparente de cette source dans...) d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier de milliers.) de cd/m² (candela par mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) carré) (4) en affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part entière...) monochrome et de 100 Kcd/m² pour les affichages couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).), d'une résolution de 2,5 millions de pixels, sur un dispositif de moins de 2,5 centimètres. Cela représente un facteur d'amélioration de 100 à 1 000 par rapport aux micro-écrans émissifs actuels, avec une excellente efficacité énergétique (En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le...). La technologie permettra également de fabriquer des produits très compacts, réduisant de manière importante les contraintes d'intégration système.

Le processus de fabrication des écrans micro-LED haute densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...) a été développé en coopération avec le III-V Lab.

Notes:

(1) "Affichage tête haute", ou ATH ou HUD en anglais, regroupe les technologies d'affichage équipant les surfaces comme les parebrises par exemple.

(2) Laboratoire d'électronique et de technologies de l'information.

(3) Par exemple, le cabinet de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) marketing (Le marketing (on utilise aussi parfois — dans 7% des cas, d'après les chiffres donnés par Google — le néologisme français mercatique) est une...) MarketsandMarkets prévoit que le seul marché des affichages tête haute passe de 1,37 milliards de dollars en 2012 à 8,36 milliards en 2020.

(4) Une bougie (La bougie est un objet servant en général à éclairer, composé d'un corps gras et d’une mèche enflammée. Elle a été inventée au milieu du Moyen...) émettant environ 1 cd.


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Source: CEA/LETI