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Un nouveau concurrent du LCD
Un pixel qui utilise une paire de miroirs pour bloquer ou transmettre la lumière peut conduire à des écrans plus rapides, plus lumineux et plus économes en énergie que les écrans à cristaux liquides (LCD). Les chercheurs de Recherche Microsoft qui ont publié leur nouveau design de pixels dans Photonique de la nature disent que leur conception est également plus simple et plus facile à fabriquer, ce qui devrait la rendre moins chère.
Astuce du miroir : Une image microscopique montre un réseau bidimensionnel de pixels de 100 micromètres de large. La nouvelle conception de pixels des chercheurs de Microsoft utilise deux micromiroirs, l'un avec une ouverture et l'autre placé directement devant l'ouverture. À l'état allumé, le premier miroir se plie, envoyant de la lumière rebondissant sur le deuxième miroir et sortant du pixel.
Les écrans LCD représentent la moitié du marché mondial de la télévision et sont la technologie la plus populaire pour les téléphones portables et les écrans plats. Mais pour trois raisons, ils n'offrent pas la meilleure qualité d'image. Premièrement, les pixels ne s'éteignent pas complètement. Deuxièmement, il faut en moyenne 25 à 40 millisecondes aux pixels pour basculer entre le noir et le blanc, ce qui est suffisamment lent pour brouiller les images en mouvement rapide. Troisièmement, les écrans LCD sont presque impossibles à utiliser dans une lumière ambiante vive. Il n'y a rien dans la technologie LCD qui se démarque, déclare Sriram Peruvemba, vice-président du marketing chez pionnier du papier électronique E Encre , basé à Cambridge, MA. La seule raison pour laquelle il a bien fonctionné est qu'il s'agit de l'écran [à écran plat] le moins cher aujourd'hui.
Les nouveaux pixels télescopiques s'éteignent et s'allument complètement en 1,5 milliseconde. Michael Sinclair de Microsoft Research affirme que le temps de réponse ultrarapide se traduit par des écrans couleur plus simples et à faible coût. Dans les écrans LCD, un pixel est composé de trois sous-pixels (rouge, vert et bleu) qui sont allumés simultanément à différentes intensités pour créer, par exemple, du jaune. Chaque sous-pixel est contrôlé par un circuit à transistor séparé, ce qui rend les circuits complexes. Parce que l'écran télescopique change si rapidement, vous pouvez placer des diodes électroluminescentes rouges, vertes et bleues derrière chaque pixel, dit Sinclair, et les allumer séquentiellement pour créer une nuance de couleur. Cela réduirait la complexité et le coût de l'écran LCD d'aujourd'hui, dit-il.
Les pixels télescopiques sont également nettement plus lumineux. Dans un écran LCD, au moment où la lumière traverse les films polarisants, la couche de cristaux liquides et les filtres de couleur, seulement 5 à 10 % de celle-ci en sort. Les pixels télescopiques, quant à eux, laissent passer environ 36 % de la lumière. Je pourrais me débrouiller avec un rétroéclairage moins puissant, car le pixel télescopique est plus efficace, dit Sinclair. La plus grande luminosité rendrait également l'écran plus visible en plein soleil.
Les nouveaux pixels utilisent deux minuscules micromiroirs pour laisser passer ou bloquer la lumière. Le premier est un disque en aluminium de 100 micromètres de large et 100 nanomètres d'épaisseur avec un trou au centre. L'autre miroir, également un mince film d'aluminium, est aussi grand que le trou et placé directement devant lui. La lumière est projetée sur le miroir en forme de disque depuis l'arrière du deuxième miroir.
À l'état éteint, les deux miroirs réfléchissent la lumière vers la source, de sorte que rien ne sort du trou. A l'état passant, une tension appliquée entre le disque et une électrode transparente courbe le disque vers l'électrode. Maintenant, la lumière rebondit sur le disque vers le deuxième miroir, puis à travers le trou.
Sinclair et ses collègues fabriquent les pixels d'une manière en couches similaire à celle de la fabrication de puces de silicium. Il dit que la conception des pixels télescopiques est plus simple que la conception d'un écran LCD, avec moins de couches, de sorte que la fabrication nécessiterait moins d'étapes. À l'heure actuelle, les chercheurs utilisent de l'oxyde de titane et d'indium, la norme de l'industrie pour la fabrication d'électrodes transparentes. Mais ils suggèrent de fabriquer les électrodes avec une couche d'aluminium à motifs extrêmement mince qui serait presque transparente. Cela pourrait simplifier le processus de production de l'écran et réduire encore plus son coût.
La nouvelle technologie de pixels présente des avantages par rapport aux écrans LCD actuels, explique Peruvemba, mais les pièces mécaniques pourraient compromettre la robustesse. Il y a littéralement des centaines de milliers à des millions de petits dispositifs semblables à des obturateurs qui ont un mouvement mécanique, dit-il. Dans la plupart des appareils, ce qui échoue en premier, ce sont les pièces mécaniques.
Alors que l'écran LCD et le nouvel écran télescopique transmettent la lumière d'un rétroéclairage, d'autres ont mis au point des pixels prometteurs qui reflètent la lumière ambiante. Le nouvel écran de Qualcomm, doté de pixels basés sur MEMS, devrait faire ses débuts cette année sur trois téléphones portables différents. (Voir E-Paper Displays Video .) La société a également annoncé son premier écran couleur pour un lecteur MP3. Pendant ce temps, E Ink, qui vend des écrans e-paper en noir et blanc, a maintenant réalisé des prototypes couleur et vidéo. (Voir E-Paper Comes Alive.) Les technologies e-paper ont un marché de niche : les écrans basse consommation pour une utilisation en extérieur.
Ces écrans n'ont pas besoin de rétroéclairage et leurs pixels n'ont pas besoin du rafraîchissement constant requis dans un écran LCD, ce qui réduit leur consommation d'énergie. Et plus il y a de lumière, plus les écrans sont beaux. Nous ne sommes pas en concurrence avec la lumière ambiante vive - nous profitons de toute cette lumière du soleil, explique Brian Gally, directeur de l'ingénierie chez Qualcomm MEMS Technologies . C'est donc très similaire au papier.
Sinclair dit que Microsoft Research cible les grands écrans d'ordinateur à faible coût. Cela pourrait être le rêve d'un informaticien. Au lieu d'avoir un petit moniteur de bureau sur lequel vous devez basculer entre les fenêtres, un technicien pourrait avoir un écran mince de la taille d'un tableau blanc sur lequel travailler, dit Sinclair.