Ecrans MicroLED: une révolution pour l'AR/VR ?

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Ecrans MicroLED: une révolution pour l'AR/VR ?
20 Mars, 2018
Ecrans MicroLED : pourquoi Apple s'y intéresse en secret, et comment ils pourraient révolutionner l'AR/VR .© REUTERS/Régis Duvignau

 

Un rapport de Bloomberg révèle qu'Apple travaille discrètement sur la technologie d'écrans MicroLED. Complexes à fabriquer, ces derniers disposent de capacités supérieures aux écrans LCD et OLED, et consomment surtout de 5 à 10 fois moins d'énergie. L'un de leur cas d'usage les plus intéressants pourrait être la réalité augmentée... si du moins leur processus de fabrication peut être industrialisé.

 

Qu'on parle de smartphone, d'ordinateur portable, de télévision ou de casque de réalité virtuelle, deux technologies d'affichage se partagent aujourd'hui les différents marchés : le LCD et l'OLED. Mais la relève se prépare. Plusieurs géants technologiques et de nombreuses start-up travaillent sur le MicroLED. Cette nouvelle technologie d'écran se démarque de l'existant par une très grande luminosité, un taux de rafraîchissement capable d'atteindre 1000 Hz, un contraste au moins aussi bon que l'OLED et un rendu des couleurs qui lui est supérieur, ainsi qu'une efficacité énergétique entre 5 et 10 fois plus élevée que l'OLED et une durée de vie particulièrement longue.

 

L'APPLE WATCH PREMIÈRE BÉNÉFICIAIRE DE CES NOUVEAUX ÉCRANS

D'après Bloomberg, Apple aurait construit une usine secrète de 5750 m2 à Santa Clara en Californie pour travailler sur la mise au point d'écrans MicroLED. La structure ne permettra pas la fabrication d'écrans en masse, mais elle suffit pour mettre au point et parfaire la technologie. L'industrialisation passera selon toute vraisemblance par un sous-traitant.

 

Toujours d'après Bloomberg, Apple aurait failli mettre un terme au projet il y a un an, mais a finalement décidé de poursuivre. Les premiers écrans MicroLED fonctionnels auraient été créés fin 2017. Ils se destinent aux futurs modèles de l'Apple Watch, mais il faudra encore au moins deux ans avant que ces écrans ne se retrouvent au coeur de vrais produits. Si le projet est un succès, ils arriveront par la suite sur les smartphones, mais pas avant cinq ans.

 

PLUS D'UN MILLIARD DE DOLLARS INVESTIS

Ces révélations confirment des informations que L'Usine Digitale avait obtenu auprès d'Eric Virey, analyste chez Yole Développement, en janvier 2018. "Apple a tiré le premier en rachetant la start-up LuxVue en 2014. Ils ont probablement déjà dépensé plus d’un milliard de dollars sur les projets MicroLED. Une sortie en 2020 pourrait donc être possible. La densité de pixels de l'écran sera comprise entre 300 et 500 pixels par pouce."

 

INDÉPENDANCE VIS-À-VIS DE SES SOUS-TRAITANTS

La méthode de fabrication d'écran sur laquelle travaille Apple est par "pick and place", c'est-à-dire que chaque pixel est sélectionné individuellement sur un wafer (une plaque de semi-conducteur) et placé sur l'écran. Un processus complexe. "L'idée est de développer un procédé massivement parallèle avec un tampon de 1 x 1 cm ou de 2 x 2 cm qui peut attraper plusieurs centaines de milliers de pixels d’un coup et va ensuite les déposer en plusieurs étapes sur le backplane," commente Eric Virey. C'est la méthode la plus prometteuse aujourd'hui, en particulier pour les smartphones et les téléviseurs.

 

Pour Apple, l'intérêt d'investir dans cette technologie est double : une indépendance technologique par rapport à ses fournisseurs (dont notamment Samsung, qui domine le segment de l'OLED pour smartphones), et un avantage sur la concurrence s'il parvient à sortir le premier un produit doté de ces composants. La basse consommation des écrans MicroLED pourrait révolutionner le marché de la smartwatch par exemple en permettant une autonomie de plusieurs jours.

 

UNE TECHNOLOGIE CLÉ POUR LA RÉALITÉ VIRTUELLE ET AUGMENTÉE...

L'un des domaines dans lesquels les écrans MicroLED pourraient avoir le plus d'impact est celui de la réalité augmentée. La raison est simple : les casques comme HoloLens ou Magic Leap utilisent un système de guide d'onde pour afficher une image sur un verre transparent. "L'efficacité optique de ce procédé est très inférieure à 10%", explique Eric Virey. Comprendre que l'image est difficilement visible. Pour pallier ce problème, les constructeurs obscurcissent le verre, mais il ne s'agit que d'une solution d'appoint, et les casques restent inutilisables en extérieur.

 

"La luminosité d'un écran de smartphone va monter à 1000 nits pour les tous derniers modèles,déclare Eric Virey. Mais pour satisfaire les besoins d'un casque de réalité augmentée, il faut au moins 100 000 nits, voire 500 000 ou 1 million de nits." Avec leur très forte luminosité, les écrans MicroLED pourraient changer la donne. Si l'intérêt est moindre pour la réalité virtuelle (pas besoin d'une luminosité hors norme), la possibilité d'atteindre de très hautes densités de pixels n'est pas négligeable. La start-up Ostendo a notamment présenté des prototypes à 2000 et 5000 pixels par pouce.

 

...MAIS AVEC UNE TECHNIQUE DE FABRICATION LOIN D'ÊTRE MAÎTRISÉE

Le problème est que ces usages nécessitent une autre méthode de fabrication, dite "monolithique", qui consiste à découper un morceau de wafer entier pour créer un microdisplay. Une technique qui n'est pas sans challenges. "On a vu beaucoup de prototypes, mais le problème ce sont les rendements, précise Eric Virey. Quand vous prenez des morceaux de wafer de 4 cm2 avec 25 millions de pixels dessus, si vous avez un pixel mort, vous perdez tout le réseau. Le défi c'est d’arriver au zéro défaut ou presque. 

 

Un second challenge est le fait qu'aujourd’hui on ne sait faire qu'une seule couleur sur un même wafer LED. La solution est de partir du bleu et de déposer des convertisseurs de couleur dessus (quantum dot). C’est possible mais pas encore prêt. Et il reste un autre problème, le fait que les quantum dots résistent mal aux luminosités fortes."  Si la technologie est prometteuse, on ne peut donc pas exclure qu'elle n'aboutisse jamais à une solution industrialisable.

 

OCULUS, LEADER EN BREVETS SUR LES MICROLED

Cela n'empêche pas pour autant les géants technologiques de s'y intéresser... Et il n'y a pas qu'Apple. Yole Développement a cherché qui déposait le plus de brevets liés à ces technologies. D'après Eric Virey, pour la réalité virtuelle et augmentée "il y en a énormément qui proviennent d'Oculus. Google et Intel en déposent aussi." Oculus a par ailleurs racheté la start-up InfiniLED l'année dernière, ainsi que la propriété intellectuelle d'une autre start-up appelée MLed. En revanche, pas trace de Microsoft, qui passe par des sous-traitants. Sharp et Sony y travaillent également, mais pour la télévision et les smartphones. "Ils ont été très en avance de phase, avec des brevets dès les années 2000. Sharp avait essaimé la start-up eLux en 2016, réintégrée en 2017."

 

Toujours sur les applications liées à la réalité virtuelle et augmentée, on trouve beaucoup de start-up et d'organismes de recherche publics, dont le CEA-Leti en France ou la jeune pousse Aledia à Grenoble. En Asie, on compte la Hong Kong University of Science and Technology et l'Industrial Technology Research Institute de Taiwan, ainsi que la start-up hongkongaise JD Display et la start-up coréenne Lumens. Et aussi des start-up américaines comme Ostendo ou Lumiode.

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