Écrans de téléphone plus efficaces

La popularité de l'iPhone d'Apple montre que les grands écrans de bonne qualité sont importants sur les appareils mobiles. Mais plus l'écran est grand, plus il consomme de batterie. Maintenant, une startup appelée Unipixel, basée à Woodlands, TX, prétend avoir un design pour un écran portable qui est 60% plus efficace que les écrans traditionnels. Le résultat net, explique Tod Cox, vice-président de l'ingénierie chez Unipixel, est que les écrans peuvent doubler la durée de vie de la batterie d'un téléphone portable. La société est en partenariat avec un grand fabricant d'écrans, dit Cox, et espère avoir un prototype prêt d'ici la fin de l'année.

Affichage dynamique : Un écran Unipixel se compose d'un panneau arrière en verre ou en plastique dans lequel des LED rouges, vertes et bleues brillent depuis le bord. Une fine membrane est placée sur le dessus du panneau, avec un intervalle d'air entre les deux. Pour allumer les pixels et ainsi émettre de la lumière depuis la surface, la membrane entre en contact avec le panneau arrière (en haut). La membrane se compose de structures microscopiques qui dirigent la lumière du panneau arrière vers le spectateur (en bas).

La conception d'Unipixel utilise de nombreux composants présents dans les écrans existants, tels que les diodes électroluminescentes (DEL) de faible puissance, mais il les assemble d'une manière nouvelle qui fournit une image à contraste élevé qui consomme moins d'énergie et coûte moins cher à fabriquer . D'autres ont essayé d'inventer de nouvelles technologies à mettre sur le marché, et ils ont eu besoin de nouveaux matériaux et de nouveaux processus, et cela a été problématique, dit Cox. Ce que nous essayons de faire, c'est d'apprendre du passé et d'utiliser ce qui est disponible aujourd'hui.

Les écrans à cristaux liquides, la technologie avec laquelle Unipixel est en concurrence, utilisent des LED pour rétro-éclairer un écran, explique Cox, mais pour produire une image réelle, cette lumière doit traverser une série de filtres et de polariseurs de lumière. Selon le fabricant, seulement 5 % de la lumière d'origine peut passer des LED au spectateur. En revanche, dit Cox, les écrans Unipixel laissent passer 61 % de la lumière. Cette lumière peut être utilisée pour rendre les écrans plus lumineux et plus facilement lisibles à la lumière du jour, mais la luminosité peut également être réduite pour permettre des économies d'énergie et une durée de vie prolongée de la batterie. L'astuce de la conception d'affichage d'Unipixel consiste à supprimer le rétroéclairage et tous les filtres utilisés dans un affichage à cristaux liquides et à éclairer l'écran à l'aide de LED le long de son bord.

La lumière projetée sur le bord d'un matériau, tel que le verre ou le plastique, peut être piégée à l'intérieur, en fonction des propriétés optiques du matériau et du milieu environnant. Le même concept explique pourquoi des bits de données peuvent parcourir des kilomètres de câble à fibre optique sans trop de perte. Dans le cas des écrans Unipixel, les LED brillent sur le bord d'un écran en verre ou en plastique. La lumière reste piégée à l'intérieur de l'écran lorsque le milieu environnant est de l'air, mais lorsqu'un autre matériau entre en contact avec l'écran, la lumière piégée se disperse et brille hors de la surface. Pour créer une image utilisant ce processus, connu sous le nom de réflexion interne totale frustrée (FTIR), Unipixel utilise une membrane avec des structures microscopiques qui dirigent la lumière vers un spectateur. Cette membrane est séparée de l'écran par un mince entrefer. Lorsque la membrane entre en contact avec l'écran, un pixel s'allume, laissant passer la lumière.

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• Découvrez comment l'affichage d'Unipixel est conçu.

Chaque pixel d'un écran à cristaux liquides se compose de trois sous-pixels - un rouge, un vert et un bleu - qui fonctionnent ensemble pour produire une gamme de couleurs. Un écran Unipixel n'a pas de sous-pixels ; la couleur provient des LED rouges, vertes et bleues situées au bord de l'écran. Cox explique que les LED clignotent si rapidement et que la membrane ouvre et ferme les pixels à un rythme si rapide que l'œil perçoit une gamme de couleurs aussi large que celle d'un écran à cristaux liquides. (Texas Instruments adopte cette approche, appelée couleur séquentielle, pour ses projecteurs de lumière numériques, qui sont utilisés pour les présentations commerciales et les films en salle.)

Le FTIR est déjà utilisé dans les écrans tactiles à grande échelle, comme ceux réalisés par Jeff Han, chercheur à l'Université de New York et fondateur de la startup Perceptive Pixel. (Voir la vidéo et l'écran tactile pour plusieurs doigts.) Han place des LED infrarouges le long des bords de ses écrans, et lorsque le doigt d'une personne touche l'écran, il diffuse la lumière. Cette dispersion est détectée par des caméras et utilisée pour déterminer la position du doigt d'une personne sur l'écran. Han dit que les écrans d'Unipixel montrent une autre utilisation intelligente d'un phénomène élégant.

Et le marché est toujours à la recherche d'écrans plus économes en énergie. Les écrans d'aujourd'hui jettent tellement de lumière, dit Han. Les gens sont très enthousiastes à l'idée de réduire la consommation d'énergie des appareils portables, donc si vous pouvez obtenir une amélioration substantielle de l'efficacité énergétique, c'est précieux. La théorie d'Unipixel est solide, dit-il, mais comme beaucoup de technologies, le diable est dans les détails. Han ajoute qu'il est difficile de prédire dans quelle mesure l'entreprise sera en mesure de rivaliser avec les technologies existantes dans une industrie qui évolue si vite que les écrans baissent de 30 % de prix chaque année.

Unipixel est à quelques années d'un produit réel, dit Cox, mais en tirant parti des technologies d'affichage préexistantes et des nouveaux matériaux qui se présentent, son entreprise peut suivre le rythme de l'industrie. À ce stade, Unipixel se concentre sur les écrans pour appareils mobiles, mais Cox s'attend à ce que la technologie fonctionne également pour les grands écrans.

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