- LG et Samsung ont présenté des écrans transparents au CES 2024. Ces grands téléviseurs transparents ont attiré l’attention de nombreux visiteurs
- Mais il est peu probable que des TV transparentes apparaissent dans les salons.
- LG se concentre sur les écrans OLED, tandis que Samsung développe des écrans microLED, mais aucune des deux technologies n’est encore prête pour un usage pratique. Pour comprendre les difficultés propres à chaque approche, il faut aller plus loin
La technologie d’écran OLED transparent de LG
- LG mise sur les écrans OLED transparents
- OLED signifie diode électroluminescente organique, un composé à base de carbone qui émet de la lumière lorsqu’il reçoit de l’énergie électrique
- Des composés différents produisent des couleurs différentes, et leur combinaison permet de créer une image en couleurs
- Un écran est fabriqué en déposant les matériaux OLED sous forme de films minces sur un substrat
- La méthode la plus courante consiste à disposer les matériaux RGB selon un motif afin de créer un réseau haute densité de pixels couleur
- Un écran 4K se compose de 3,84 millions de pixels, soit près de 25 millions de sous-pixels RGB
- Le moment et la quantité de courant envoyés à chaque sous-pixel déterminent l’intensité lumineuse émise
- Il faut utiliser des pistes conductrices transparentes au lieu de fils pour ne pas bloquer la lumière
- Des milliers de pistes sont disposées en lignes et en colonnes afin d’assurer les connexions électriques nécessaires à chaque sous-pixel
- Les commutateurs à transistors sont également fabriqués sur le même substrat
- Pour qu’un OLED paraisse transparent, tous ces matériaux doivent être choisis avec soin
- Pour les pistes conductrices, on utilise une fine couche d’oxyde d’indium-étain ; une épaisseur typique est de 135 nm, tout en laissant passer environ 80 % de la lumière
- Les matériaux des transistors sont intrinsèquement opaques, il faut donc les rendre aussi petits que possible afin qu’ils bloquent moins la lumière
- Le silicium amorphe utilisé dans la plupart des LCD est peu coûteux, mais sa faible mobilité électronique limite la réduction de la taille des transistors
- On peut améliorer cette mobilité en recuisant au laser du silicium amorphe pour le transformer en polysilicium cristallisé, ce qui permet de réduire la taille des transistors, mais cela n’est possible que sur de petits substrats en verre
- Les concepteurs d’écrans OLED transparents se sont donc tournés vers l’IGZO. Grâce à sa mobilité électronique élevée, il permet de fabriquer des transistors plus petits que le silicium amorphe et de bloquer moins la lumière
- Les OLED ont besoin d’une couche d’encapsulation recouvrant la surface et les bords, car l’exposition à l’oxygène ou à la vapeur d’eau détruit les matériaux émissifs
- À cause de cette couche, l’assemblage bord à bord des panneaux laisse un joint visible, ce qui empêche de combiner de petits écrans pour en former un grand
- Si l’on veut un grand écran OLED, il faut donc fabriquer un seul grand panneau
- Le prototype de LG semble offrir une transmission d’environ 45 %. Les personnes et objets derrière l’écran apparaissent nettement plus sombres qu’à l’œil nu
La technologie microLED de Samsung
- Samsung utilise des LED inorganiques pour ses écrans transparents
- Les LED sont très efficaces pour convertir l’électricité en lumière et sont largement utilisées dans les ampoules domestiques, les phares et feux arrière automobiles, ainsi que les voyants d’alimentation des appareils électroniques
- Dans un écran LED, chaque pixel est constitué d’une LED RGB
- Cette technologie convient aux images destinées à être vues de loin, comme sur les panneaux publicitaires d’autoroute ou les écrans de stade
- Mais un téléviseur se regarde à une distance modérée, ce qui exige des LED bien plus petites
- Il y a encore deux ans, les écrans microLED utilisaient des puces de 30x50μm, mais elles sont aujourd’hui passées sous les 12x27μm, soit plus de deux fois plus petites
- Des puces LED aussi petites bloquent très peu la lumière, ce qui rend l’écran plus transparent
- Le fabricant taïwanais AUO a récemment présenté un écran microLED avec un taux de transmission supérieur à 60 %
- Les microLED ne sont pas affectées par l’oxygène ni l’humidité et n’ont donc pas besoin d’encapsulation
- Cela permet d’assembler de petits panneaux pour créer des écrans plus grands sans rupture visible
- Le revêtement en silicium des petits panneaux peut être recuit en polysilicium, plus performant que l’IGZO, ce qui permet de fabriquer des transistors plus petits et de bloquer moins la lumière
- Mais l’approche microLED a aussi ses problèmes. Elle en est encore à ses débuts, son coût de fabrication reste élevé et obtenir une luminosité et des couleurs uniformes sur l’ensemble de l’écran nécessite un processus difficile
- Les OLED individuelles émettent des couleurs bien définies, mais ce n’est pas le cas des LED. De très faibles différences dans les caractéristiques physiques des puces LED peuvent entraîner des variations visibles de la longueur d’onde émise
- Les fabricants ont traité ce problème en testant des milliers de puces, en les regroupant par longueurs d’onde similaires et en écartant celles qui ne correspondent pas à la plage souhaitée
- C’est l’une des raisons pour lesquelles les écrans LED sont chers : beaucoup de LED utilisées lors de la fabrication doivent être jetées
- Mais cette méthode ne fonctionne pas avec les microLED. Ces minuscules puces sont difficiles à tester et il serait bien trop coûteux d’en rejeter beaucoup, ce qui ferait exploser les coûts
- À la place, les fabricants testent l’uniformité de l’écran microLED après assemblage, puis ajustent le courant appliqué à chaque sous-pixel afin d’uniformiser la couleur et la luminosité sur l’ensemble de l’écran
- Ce processus de calibration consiste à scanner l’image sur le panneau puis à reprogrammer les circuits de commande, avec parfois des milliers d’itérations nécessaires
- L’assemblage du panneau pose aussi problème. Les 25 millions de puces microLED d’un écran 4K doivent toutes être positionnées avec précision et reliées aux bons contacts électriques
- Les puces LED sont fabriquées sur des wafers de saphir, chaque wafer ne contenant que des puces d’une seule couleur
- Ces puces sont temporairement fixées après avoir été transférées du wafer vers un support, avant d’être appliquées au backplane du panneau
- La société taïwanaise de microLED PlayNitride a développé un procédé permettant de fabriquer de grandes dalles avec un placement des puces à moins de 2μm, ainsi qu’un procédé de positionnement de petites puces avec un rendement supérieur à 99,9 %
- Mais même avec un rendement de 99,9 %, un écran 4K devrait encore compter environ 25 000 sous-pixels défectueux
- Ils peuvent être mal positionnés au point de ne pas établir de contact électrique, une puce de mauvaise couleur peut être placée dans le motif, ou la puce de sous-pixel elle-même peut être défectueuse
- Il est parfois possible de corriger ces défauts, mais cela ne fait qu’augmenter encore un coût déjà élevé
Les usages réels des écrans transparents
- Ces derniers temps, d’autres entreprises en plus de Samsung et LG ont également présenté des panneaux transparents
- L’écran transparent modulaire de 60 pouces d’AUO a remporté en mai à San Jose le prix du public dans la catégorie des technologies microLED lors de la SID Display Week
- Le chinois BOE a présenté un écran OLED transparent de 49 pouces au CES 2024
- Tous ces écrans transparents ont un point commun : ils seront extrêmement coûteux
- Seul l’écran OLED transparent de LG a été annoncé comme produit commercial, mais son prix et sa date de lancement n’ont pas encore été dévoilés
- Mais sachant que même la version opaque coûte déjà cher, il n’est pas difficile d’imaginer le prix. Le téléviseur OLED haut de gamme de 77 pouces de LG coûte 4 500 $
- Grâce à l’assemblage sans joint visible, les écrans transparents microLED peuvent être plus grands que les OLED, mais leur coût de production est aussi bien plus élevé
- Cela se reflète dans les prix. Par exemple, le téléviseur microLED opaque de 114 pouces de Samsung est vendu 150 000 $, et le modèle transparent devrait coûter encore davantage
- À voir de tels prix, on peut se demander quels seront les usages réels des écrans transparents
- Ils sont trop chers pour devenir des téléviseurs de salon, et le prix n’est pas le seul problème
- Personne n’a envie de voir une bibliothèque apparaître en arrière-plan pendant qu’il regarde un film
- C’est pourquoi la TV OLED transparente que LG a montrée au CES 2024 incluait une « couche de contraste » en tissu noir destinée à masquer l’arrière de l’écran lorsque nécessaire
- Les écrans transparents pourraient trouver un usage sur le bureau, non pas pour voir à travers, mais pour placer une caméra derrière l’écran et capturer l’image tout en regardant directement l’affichage
- Cela pourrait aider à maintenir le contact visuel pendant un appel Zoom
- Une entreprise nommée Veeo a présenté au CES 2024 un prototype de ce type de produit et prévoit de lancer plus tard cette année un modèle de 30 pouces à 3 000 $ et un modèle de 55 pouces à 8 500 $
- Le produit de Veeo utilise la technologie OLED transparente de LG
- Les écrans transparents sont déjà utilisés pour la signalétique et les affichages d’information publics
- LG a installé des panneaux OLED transparents de 55 pouces sur les fenêtres du GTX, le nouveau métro express de Séoul
- Les passagers peuvent y consulter des cartes et des informations, tout en pouvant rendre l’écran transparent pour voir le paysage extérieur si nécessaire
- Des panneaux transparents LG ont également été utilisés sur le prototype de pelle E35e de Doosan Bobcat
- Cet écran tactile peut faire office de pare-brise ou de vitre latérale pour l’opérateur, tout en affichant des données essentielles sur la machine ou un flux vidéo en direct provenant d’une caméra montée sur le véhicule
- Ce type d’écran transparent peut remplir une fonction similaire à celle des affichages tête haute sur certains pare-brise d’avion
- Ainsi, même si les grands écrans transparents sont impressionnants, on a plus de chances de les voir d’abord comme écrans pour opérateurs de machines, dans le divertissement public, la signalétique commerciale ou les pare-brise automobiles
- Les premiers adopteurs pourraient absorber le coût du développement des procédés de production de masse, ce qui ferait ensuite baisser les prix
- Mais même si les coûts atteignent un niveau raisonnable, il reste à voir si les consommateurs voudront vraiment d’une télévision transparente chez eux
L’avis de GN⁺
- La technologie des écrans transparents est clairement intéressante et futuriste. Mais sa praticité reste encore sujette à caution
- Le marché des écrans est déjà très concurrentiel avec la rivalité entre OLED et microLED, et la transparence y ajoute un nouvel élément. Il est difficile de prévoir quelle technologie prendra la tête du marché
- Le principal défi des écrans transparents est leur prix élevé. Cela est directement lié aux coûts de production, ce qui rend une démocratisation difficile à court terme
- Une autre question est celle de leurs usages réels. La démonstration technologique est impressionnante, mais on peut douter qu’il s’agisse d’une fonction vraiment nécessaire au quotidien
- Au vu de l’évolution technologique, les écrans transparents ont peut-être le potentiel de devenir une tendance d’avenir, mais leur commercialisation à grande échelle prendra probablement beaucoup de temps
- Il est plus probable qu’ils soient d’abord adoptés pour des usages spécifiques, dans l’industrie ou les espaces commerciaux, plutôt que dans les foyers
- Leur utilisation dans les moyens de transport, comme l’automobile ou l’aéronautique, mérite aussi l’attention ; combinés aux technologies AR/VR, ils pourraient produire une synergie encore plus forte
- Sur le marché des téléviseurs, d’autres critères comme la qualité d’image, la résolution ou la taille resteront probablement bien plus importants que la transparence. Il sera difficile pour les TV transparentes de se démocratiser
- En revanche, l’attention portée aux écrans transparents comme prochaine génération d’affichage pourrait encore accélérer les progrès des technologies d’écran comme l’OLED et la microLED
- En particulier, le potentiel des écrans transparents pourrait vraiment s’exprimer dans les appareils wearables comme les lunettes AR ou les objets connectés (IoT)
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