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Développement d’un modulateur de phase transmissif (SLM) à base de Cristaux Liquides (LCD) pour des applications de réalité virtuelle et réalité augmentée (AR/VR)

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Date de début : 1 novembre 2019

Offre n° SL-DRT-19-0941

De nos jours le domaine de l’affichage s’oriente de plus en plus vers des applications de type, casque à réalité augmentée (HMD) ou la vision à tête haute (ATH). Ces dispositifs utilisent généralement un micro-écran combiné à un système optique permettant la projection d’une image, préalablement calculée par un système informatique intégré, sur une surface précise dans le cas d’un ATH, ou directement sur l’œil dans le cas d’un HMD. Ces dispositifs doivent fournir une image avec une très haute résolution, le tout sur un angle de vue très large. Pour répondre à ces deux problématiques, l’optique nécessaire est couteuse et encombrante ce qui augmente la difficulté d’intégration pour un système mobile comme le casque. Pour résoudre ce problème une solution intermédiaire existe, il s’agit d’utiliser un système composé d’un SLM (modulation de phase) intégré à un système d’optique dite adaptative. En outre, le côté transmissif du SLM est impératif et seuls les micros-écrans LCD transmissifs, en agissant sur la phase et/ou la polarisation de la lumière, peuvent trouver une fonction de correcteur de front d’onde pour une optique adaptative.

Parmi les projets d’optiques adaptatives, on trouve par exemple les objectifs compacts grand-champ et hautes résolutions, basées sur le concept de fonctionnement de l’œil (Fovéation), où seule la partie du champ utile est hautement définie en agissant sur la correction du front d’onde par l’intermédiaire du SLM intégré dans l’optique.

Les précédents travaux ont montré que la réalisation d’un tel objet nécessité une technologie utilisant les briques de la micro-électronique complexes basées sur le report de CMOS sur substrat transparent pour obtenir des écrans transmissifs.

La dernière étude théorique menée sur le sujet a montré que la configuration d’écran LCD dite IPS pour In-Plane Switching, pouvait être adaptée pour répondre à nos besoins. Cette configuration offre beaucoup d’avantage dont celui d’être plus facile à mettre en œuvre.

Le travail demandé s’inscrit dans un nouveau projet dans lequel la première phase consistera à simuler, avec un logiciel spécifique, l’évolution du cristal liquide selon les géométries de pixel et d’électrodes différentes et définir la géométrie optimale de la cellule de cristal liquide. On privilégiera, si possible, des structures où le cristal liquide ne twiste pas. A l’issue de cette étude, la seconde phase du projet comprendra la réalisation complète d’un écran avec une matrice passive tout en tenant compte du concept de cellule retenu. Enfin, pour mesurer les performances des cellules de test et du SLM final obtenu, le développement et la mise en place d’un banc d’optique et d’adressage pour les caractérisations électro-optiques sera également demandé.

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, Optique - Optique laser - Optique appliquée, DOPT, Leti
  • Laboratoire : DOPT / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-19-0941
  • Contact : benoit.racine@cea.fr
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