MicroLED, mini LED, OLED-Les futurs écrans iPhone, iPad et Mac d’Apple

La technologie d’affichage a été lente à changer, l’industrie prenant apparemment des décennies pour passer de l’une à l’autre. Les écrans à tube cathodique (CRT) ont traîné pendant des siècles jusqu’à ce que les écrans LCD TFT minces et légers deviennent suffisamment bon marché et attrayants pour être adoptés par les consommateurs.

Les écrans OLED ont été présentés comme la prochaine grande technologie d’affichage, mais ils ne sont vraiment utilisés que dans le dernières années.

Inévitablement, lorsqu’une technologie commence à être largement adoptée par l’industrie, l’attention se tourne alors vers ce qui est en chemin. Avec fournir la chaîne de l’intérêt d’Apple pour la microLED et la mini LED, l’utilisation de mini LED dans l’iPad Pro 12,9 pouces et l’utilisation potentielle des deux technologies dans les futurs produits, cela a suscité beaucoup d’intérêt de la part des observateurs.

Les deux technologies sont intéressantes, et chacune apporte ses propres avantages à la table des appareils. Dans le cas de la microLED, elle introduit un changement fondamental majeur dans la façon dont les appareils sont conçus, produits et apparaissent aux consommateurs.

Pour bien comprendre ce que la technologie entrante peut potentiellement faire, vous devez comprendre où nous en sommes avec les technologies d’affichage actuelles.

L’une des technologies d’affichage les plus anciennes et les plus établies en usage aujourd’hui, TFT LCD signifie Thin Film Transistor Liquid Crystal Display. Il est utilisé dans les écrans depuis des décennies, le plus souvent dans les ordinateurs portables, mais il est également utilisé dans les tablettes, les smartphones et autres appareils mobiles.

La technologie est relativement similaire à l’écran segmenté d’une calculatrice, en ce sens qu’elle repose sur une série de couches pour prendre en sandwich un matériau à cristaux liquides. Lorsqu’un courant est appliqué, les propriétés du matériau à cristaux liquides peuvent changer et cela affecte donc la façon dont la lumière le traverse.

Dans un simple affichage de calculatrice, des poches sont formées dans les couches pour contenir le matériau à cristaux liquides dans une formation spécifique , et l’application de courant dans ces zones permet à certains segments de devenir opaques tandis que d’autres restent transparents ou translucides. Contrôler lequel de ces segments a du courant appliqué dans différentes combinaisons montre des nombres différents.

Dans un écran LCD TFT, le concept de base est le même, mais il est globalement plus complexe.

Un affichage de calculatrice est une forme simplifiée de la technologie utilisée dans un écran LCD TFT.

Au lieu d’un segment de nombre, il y a à la place des millions de petites poches sur l’écran dans une grille de pixels. En utilisant des poches avec des filtres de couleur pour le rouge, le vert et le bleu, ces segments peuvent être utilisés pour afficher différentes combinaisons de couleurs.

Chaque groupe de ces petites poches peut être utilisé pour créer un pixel. En faisant varier la tension, l’opacité de chaque section peut être modifiée, ce qui permet d’afficher plus de couleurs lorsqu’elles sont utilisées de concert avec d’autres.

Les filtres polarisants sont de chaque côté du sandwich d’affichage, utilisés pour forcer la lumière à traverser d’une manière spécifique. Les sections LCD peuvent empêcher la lumière de passer, ce qui entraîne un pixel sombre ou noir dans cette section.

Le MacBook Pro continue d’utiliser des écrans LCD TFT, bien que cela puisse changer à l’avenir.

Un élément important du système est la lumière, qui est transmise derrière la pile LCD TFT. Sans cette lumière, l’écran apparaîtra sombre et en grande partie invisible pour l’utilisateur.

Pendant de nombreuses années, cela a impliqué l’utilisation de LED dans un rétro-éclairage, réparties sur les bords du écran et canalisé à travers pour éclairer tout le rétroéclairage.

TFT LCD offre un moyen bon marché, rentable et très fiable d’inclure un écran dans leur appareil pour producteurs d’appareils. La longue durée de vie de la technologie signifie qu’elle est déjà assez mature, mais avec relativement peu de moyens d’étendre la technologie dans de nouvelles directions.

L’écran LCD TFT fait partie de la gamme de produits Apple depuis de nombreuses années, des MacBook et iMac à l’iPhone et iPad. Alors qu’Apple étudie certainement d’autres domaines pour améliorer les écrans de ses produits, il dispose au moins d’une technologie bien rodée sur laquelle il peut se rabattre si nécessaire.

La prochaine technologie d’affichage majeure pour les écrans portables minces après TFT LCD était OLED, ce qui signifie Organic Light Emitting Diode. Bien que les noms soient radicalement différents, de nombreux éléments OLED empruntent beaucoup au TFT LCD, mais il existe encore des différences fondamentales.

Comme l’écran LCD TFT, l’OLED utilise des couches minces, une grille de poches remplies d’un liquide pour créer des pixels, et des filtres colorés pour changer la couleur de la lumière. Contrairement à l’écran LCD TFT, le grand différenciateur est le liquide qui est mis dans ce sandwich de film.

On utilise un composé organique qui émet de la lumière lorsqu’un courant le traverse. Cela signifie que chaque pixel s’éclaire automatiquement et élimine le besoin d’un rétroéclairage.

Cela offre de nombreux avantages par rapport à l’écran LCD TFT, comme un écran OLED plus fin en ne nécessitant pas de rétroéclairage pour fonctionner. Cela peut également rendre l’ensemble d’affichage plus léger et plus simple à construire dans certains cas.

En ayant une source lumineuse par pixel, cela signifie également que l’OLED peut fournir des niveaux de contraste bien plus élevés que le TFT OLED. Un écran TFT n’affichera généralement pas de noir pur pour certains pixels, car le rétroéclairage sera allumé pour tous les pixels de la même manière, et donc une certaine lumière traversera et affichera un gris très foncé à la place.

L’Apple Watch utilise un écran OLED.

Il existe également un potentiel d’économie d’énergie, car l’OLED nécessite de l’énergie pour éclairer uniquement les pixels dont il a besoin. L’écran LCD TFT nécessite généralement que toutes les LED du rétroéclairage soient allumées, quel que soit le type d’image affichée.

Bien qu’excellents, les panneaux OLED ont leurs propres problèmes, tels que le coût de production relativement élevé en raison d’un besoin pour des environnements propres, dépourvus de poussière et d’eau. Chacun est facilement capable de contaminer l’écran, le rendant partiellement inutile.

Apple a commencé à utiliser OLED dans iPhone X et l’Apple Watch, et a lentement étendu son utilisation pour couvrir toute la gamme iPhone.

On a parlé d’Apple en utilisant OLED au lieu de TFT LCD dans certains futurs modèles d’iPad Pro, ce qui pourrait permettre comprimés encore plus minces avec des niveaux de contraste plus élevés. Cependant, l’utilisation généralement plus longue d’une tablette pourrait entraîner un rodage ou une perte de luminosité au fil du temps pour les panneaux OLED.

Pour corriger ce dernier point, la rumeur disait que Samsung ajoutait un chambre de distribution à une production OLED ligne, ce qui permettrait l’empilement des couches émettrices. Avec ces couches supplémentaires, la durée de vie de l’écran OLED pourrait être prolongée au-delà des durées habituelles.

La spéculation actuelle fait qu’Apple joue avec un lancement 2021 pour un iPad Pro OLED.

L’utilisation de la technologie ne se limite pas nécessairement aux tablettes et smartphones. Il y a eu des rumeurs au fil des ans affirmant qu’Apple allait ajouter OLED à sa gamme MacBook Pro, mais jusqu’à présent, cela ne s’est pas encore produit.

Alors que l’allure du TFT LCD est tempérée face à l’OLED, il existe une technologie qui pourrait offrir un compromis: la Mini LED. Comme son nom l’indique, il s’agit essentiellement d’une LED, mais à une échelle beaucoup plus petite.

Le moyen le plus simple de comprendre à quoi sert une mini LED pour un fabricant d’appareils est de réaliser qu’il s’agit essentiellement LCD TFT mais avec un bien meilleur rétroéclairage. Au lieu d’utiliser un rétroéclairage avec quelques LED plus grandes, envisagez-en un composé de milliers de mini LED plus petites dans une grille.

Le rendement lumineux global des LED et des mini LED peut finalement être comparable, et cela ne change pas la façon dont TFT LCD fonctionne fondamentalement. Mais, il offre quelques astuces qui peuvent lui donner une convivialité comparable à OLED.

Pour commencer, en utilisant des milliers de mini LED, vous avez la possibilité de régler la quantité de lumière émise du système de rétroéclairage lui-même. Au lieu de voir une fuite de lumière dans une partie de l’écran qui est censée être sombre, vous pouvez à la place éteindre ou éteindre la mini LED correspondante pour obtenir des nuances beaucoup plus sombres.

Tout l’arrière de l’écran de l’iPad Pro 12,9 pouces abrite une couche de plus de 10 000 mini LED en guise de rétroéclairage. Chaque groupe de quatre est une zone de gradation localisée. [via Apple]

C’est une astuce qui est déjà réalisée avec certains téléviseurs, en utilisant un ensemble de LED à l’arrière et en modifiant leur luminosité pour convient mieux à cette zone de l’écran.

Pro Display XDR le fait également avec un ensemble de 576″zones de gradation locales”pour fournir une luminosité aussi proche que possible de l’idéal aux différentes sections de l’écran.

En effet, cela peut fournir des niveaux de contraste comparables à OLED. Qu’il s’agisse du pixel auto-éclairé OLED ou du mini rétroéclairage LED derrière un pixel éteint, l’absence de lumière se traduit toujours par un écran noir.

Avec l’utilisation de milliers de mini LED, cela équivaut à des milliers de”zones de gradation locales”dans un futur écran, bien plus que les quelques centaines du Pro Display XDR.

Évidemment, cela coûte plus cher qu’un rétroéclairage traditionnel à mettre en œuvre, mais il peut toujours être moins cher à utiliser que l’OLED , et avec des résultats comparables. Ajoutez à la maturité de la technologie LED TFT sous-jacente, et cela devient une proposition souhaitable pour les fournisseurs de périphériques comme Apple.

Apple a commencé à se lancer dans la mini LED avec le iPad Pro 12,9 pouces, qui utilise 10 000 mini LED pour son rétroéclairage. Réparti sur toute la zone de rétroéclairage, le changement introduit plus de 2 500 zones de gradation locales, permettant un contrôle extrêmement fin de la luminosité et du contraste.

L’écran Liquid Retina XDR de l’iPad Pro 12,9 pouces 2021 est lumineux et présente un rapport de contraste très élevé.

Le changement a également entraîné un rapport de contraste de 1 000 000:1, une luminosité moyenne de 1 000 nits au lieu de 600 et un pic luminosité de 1600 nits pour le contenu HDR. Apple a également réussi à accomplir cela en rendant l’iPad Pro 12,9 pouces seulement un demi-millimètre plus épais que le modèle précédent.

Avec une implémentation apparemment réussie dans l’iPad Pro, il est fort probable qu’Apple apportera un mini rétroéclairage LED à d’autres produits de sa gamme. De bons candidats pour cela seraient la gamme MacBook Pro, qui pourrait tirer parti des mini LED pour mettre à niveau les écrans sans passer à l’OLED.

Comme le coût de la matrice pour les mini LED est assez élevé en raison d’une technologie relativement immature qui commence seulement à être commercialisé, Apple tient à réduire ce coût. Kuo l’a estimé en emmenant à bord partenaires de production comme Sanan Optoelectronics, Osram et Seoul Semiconductor, Apple pourrait réduire considérablement les coûts de production.

Si cela est vrai, Kuo a estimé qu’Apple verrait le coût des mini-diesel LED réduit d’environ 50% par an-sur un an en 2021, puis de 35% en 2022. Une guerre des prix entre producteurs pourrait aider Apple à réduire les coûts plus tard.

Si vous voulez aller plus loin que la mini LED, la seule façon d’aller est plus petite. Cela signifie regarder microLED.

Tout comme les mini LED, les microLED utilisent des LED beaucoup plus petites, mais à très petite échelle. Au lieu de penser aux LED à l’échelle millimétrique, les microLED sont plutôt au niveau du micron.

En outre, les microLED diffèrent grandement des TFT LCD et OLED en n’utilisant pas de rétroéclairage. Au lieu de cela, les microLED sont utilisées directement pour créer l’image.

Les microLED sont déposées selon un motif, chacune étant capable d’émettre une lumière rouge, verte ou bleue. Regroupées, une collection de microLED peut devenir un pixel, le tout sans nécessiter de couche de filtrage de couleur.

Empilez suffisamment de ces microLED ensemble dans une grille, et vous avez un écran.

Un grand écran dans un stade utilise des groupes de LED pour les pixels individuels. Un écran microLED suit le même principe. [via Colosseo]

Pensez-y comme l’écran géant d’un stade, où chaque pixel peut être composé d’une LED ou d’un groupe de LED. Un écran microLED est le même principe, sauf beaucoup, beaucoup plus petit.

En réutilisant la technologie LED en miniature, le système offre de nombreux avantages en termes de qualité d’image. Vous avez le même pixel auto-éclairant que l’OLED qui n’a pas de problème de rétroéclairage, et il devrait donc atteindre les niveaux de contraste OLED.

Il y a des économies d’énergie grâce à l’éclairage par pixel et à l’efficacité énergétique générale sur OLED. Il est également possible de créer une image avec une luminosité considérablement plus élevée que l’OLED, jusqu’à 30 fois plus lumineuse.

Les matériaux inorganiques donnent également aux systèmes à base de LED un avantage par rapport aux OLED, car ils durent généralement plus longtemps que leur organique rival basé.

Pour les fabricants d’appareils, l’absence de problèmes de contamination par l’eau et la poussière permet de mieux travailler avec OLED, ce qui augmente rendements de fabrication. Cependant, la technologie relativement nouvelle sera également la plus coûteuse à mettre en œuvre jusqu’à ce qu’elle arrive à maturité.

Il existe également des applications pour des écrans flexibles et pliables, avec des microLED moins susceptibles de se casser ou de se briser”https://appleinsider.com/articles/19/04/23/samsung-asks-reviewers-to-return-galaxy-fold-units-amid-faulty-screen-complaints”>endommagé par le stress que Panneaux OLED s’ils sont utilisés avec un substrat suffisamment flexible.

En tant que plus grand écart par rapport aux écrans de style TFT avec des améliorations potentielles majeures, Apple a consacré un travail considérable au développement de microLED pour ses propres usages.

La première connexion signalée à microLED a été l’acquisition par Apple de LuxVue en mai 2014. La société était spécialiste des microLED et détenait de nombreux brevets liés à la microLED qu’Apple avait le potentiel d’utiliser.

Il a été signalé en mars 2018 qu’Apple exploitait son propre ingénierie secrète et installation de fabrication, spécifiquement pour microLED recherche. L’installation de 62 000 pieds carrés serait située à seulement 15 minutes d’Apple Park et, en 2018, on pensait qu’elle abriterait 300 ingénieurs travaillant sur le projet”T159″.

On parlait aussi à l’époque d’Apple travailler avec TSMC sur la technologie, en vue de faire du potentiel panneaux d’affichage pour l’Apple Watch. Le partenaire d’assemblage Foxconn était également lié à un effort microLED en 2019, bien qu’il semble que ce soit davantage pour explorer l’utilisation de la technologie sur toute la ligne.

En mai 2020, Apple aurait investi autour de 334 millions de dollars dans une usine du nord de Taïwan pour la production de panneaux d’affichage mini LED et microLED.

Apple a également reçu un brevet sur production microLED qui pourrait améliorer la fiabilité et la qualité des écrans. Le brevet, délivré le 23 février, vise à tester les microLED avant qu’elles ne soient placées sur un écran, ce qui peut réduire le gaspillage et le risque que des défauts se transmettent aux produits finaux.

Contrairement aux TFT, OLED ou mini LED, la microLED est encore loin d’être disponible dans un Produit Apple.

Le président d’Epistar Lee Biing-jye a déclaré dans août 2020 que la société travaillait sur la technologie, mais que lui et ses rivaux ont rencontré à plusieurs reprises des difficultés pour produire les écrans. La société a suggéré qu’elle serait en mesure de produire un écran microLED pour une Apple Watch dans deux à trois ans, tandis que l’adoption en volume de microLED pour des écrans plus grands comme un téléviseur pourrait prendre quatre à cinq ans.

La distinction entre production en volume est importante, car les rendements de production des écrans sont actuellement trop faibles pour il doit être raisonnable d’utiliser à des échelles massives. Cela n’a pas empêché les entreprises de secouer la technologie.

En 2018, Samsung a lancé”The Wall”, un écran professionnel basé sur des modules utilisant des microLED. Fin 2020, il avait créé un téléviseur microLED de 110 pouces, qu’il avait l’intention de vendre à partir du premier trimestre 2021.

Au moment de la publication, Samsung n’avait pas encore mis en vente son téléviseur microLED. Bien que les prix n’aient pas encore été publiés par la société, ils devraient coûter plus de 100 millions de wons (90 000 dollars) dans le pays d’origine de Samsung, la Corée du Sud.

Tentative de Samsung en 2020 sur un téléviseur microLED.

En dehors de cette première tentative de commercialisation, il semble peu probable qu’il y ait des appareils à prix réaliste et à volume élevé qui en vente avec microLED dans un avenir immédiat. Son inclusion dans les dispositifs communs est encore réaliste dans des années, alors que les producteurs s’efforcent de ramener son coût à un niveau acceptable.

Cela inclura également Apple, bien que son propre développement privé de la technologie microLED donne sans doute au fabricant de l’iPhone un avantage majeur sur ses rivaux. Cela inclut à la fois la production réelle des écrans et les cas d’utilisation potentiels.

Avec une telle technologie, la perspective de l’iPhone pliable souvent répandu pourrait devenir une réalité sans le risques de fissuration. Les écrans utilisés dans ses appareils mobiles bénéficieraient également d’une consommation d’énergie moindre, ce qui pourrait à son tour augmenter la consommation électrique globale du produit.

Compte tenu de ses travaux de recherche et de projets secrets, il est probable qu’Apple sera également en mesure d’évincer toutes les économies qu’il peut faire en fabriquant les écrans microLED en premier lieu.

Son contrôle de la production pourrait même lui permettre de créer un écran microLED dans le cadre du boîtier d’un produit. Cela peut permettre des conceptions radicales qui incorporent l’écran dans le boîtier, plutôt que de laisser l’affichage comme un composant discret.

Il est même plausible que la microLED puisse donner lieu à de futures catégories de produits qu’Apple ne propose actuellement pas aux consommateurs. Par exemple, un casque Apple VR pourrait utiliser des microLED pour les écrans destinés à chaque œil.

Les travaux d’Apple sur les microLED pourraient mener à de nombreuses possibilités et de nombreux autres résultats pourraient survenir. Cependant, comme le reste de l’industrie, il faudra du temps avant que ces premiers produits ne soient disponibles à l’achat.

En attendant, Apple propose des mini LED qu’elle peut proposer aux consommateurs. Il ne s’agit peut-être pas d’un changement radical dans la technologie d’affichage, mais il apportera tout de même une mise à niveau majeure aux consommateurs à mesure que les travaux sur les microLED avancent.