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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, à base de nitrure de gallium (GaN), s’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 ou l’automobile, en permettant aux pilotes et aux conducteurs de disposer de données de navigation capitales toujours dans leur champ visuel. Pour le grand public, les lunettes à réalité augmentée ou les appareils de projection nomade fournissent des itinéraires, des mises à jour de sécurité, des publicités et d’autres informations sur l’ensemble du champ visuel. Les micro-écrans LED sont idéalement adaptés à ces systèmes de vision : peu encombrants et peu gourmands en énergie, leur contraste élevé et leur forte luminosité garantissent une grande qualité d’image.

Une nouvelle technologie de microLED

Au sein de CEA Tech, la direction de la recherche technologique du CEA, les chercheurs de l’institut 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 et Photonique du CEA-Leti. « Avec la première démonstration d’un écran 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. 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 produit intègre d’autres innovations-clés : croissance épitaxiale de couches de GaN sur du saphir, 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 d’un million de cd/m2 (candela par mètre carré)(4) en affichage monochrome et de 100 Kcd/m2 pour les affichages couleur, 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. 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 a été développé en coopération avec le III-V Lab.

« Affichage tête haute », ou ATH ou HUD en anglais, regroupe les technologies d’affichage équipant les

(1) : surfaces comme les parebrises par exemple.

(2):Laboratoire d’électronique et de technologies de l’information

(3):Par exemple, le cabinet de recherche marketing 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 émettant environ 1 cd

http://www.leti.fr/

http://www.3-5lab.fr/