vendredi 04 décembre 2020
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Les futurs écrans de Samsung pourraient afficher 10 000 pixels par pouce

Les futurs écrans de Samsung pourraient afficher 10 000 pixels par pouce

Technologie : Samsung et l’université de Stanford viennent de présenter une nouvelle architecture OLED qui pourrait contenir 10 000 pixels par pouce (ppi) et constituer une révolution pour le marché de l’affichage.

Dans la course à la création d’écrans toujours plus brillants et plus précis, les chercheurs ont franchi une nouvelle étape. Une nouvelle architecture de l’OLED, basée sur une technologie conçue à l’origine pour des panneaux solaires ultra-minces, pourrait ainsi contenir 10 000 pixels par pouce (ppi), atteignant ainsi un niveau de résolution bien supérieur à celui que l’on trouve actuellement dans les smartphones et les téléviseurs de pointe.

Fruit d’une collaboration entre des chercheurs de l’université de Stanford et l’Institut de technologie avancée de Samsung (SAIT), cette technologie exploite un matériau dit « métaphotonique » qui peut contrôler la lumière d’une nouvelle manière.

Les téléviseurs OLED affichent actuellement une densité de pixels d’environ 100 à 200 ppi, tandis que la résolution des nouveaux smartphones est d’environ 400 à 500 ppi. Mais en plus d’établir de nouveaux records de densité de pixels, les nouveaux écrans OLED de Samsung et de Stanford construits sur la base de cette matière métaphotonique pourraient être plus brillants et montrer une meilleure précision des couleurs, tout en coûtant moins cher à produire.

Une nouvelle conception de l’OLED

Pour rappel, les écrans OLED (Organic Light-emitting Diode) reposent sur de minuscules composés organiques qui émettent de la lumière lorsqu’ils sont stimulés par un courant électrique. Les pixels sur l’écran sont composés de piles d’émetteurs, qui produisent chacun une lumière rouge, verte ou bleue. En contrôlant la grappe de diodes émettrices, il est donc possible de créer des couleurs visibles pour l’œil humain sur l’écran.

Dans les écrans OLED pour smartphone, chaque émetteur de l’écran produit généralement l’une des couleurs primaires, puis est appliqué contre une feuille de métal qui filtre les bonnes diodes afin de contrôler la composition de chaque pixel. Les écrans de télévision, en revanche, utilisent des OLED blancs, qui émettent les trois couleurs primaires en même temps. Des filtres sont ensuite placés sur les émetteurs pour déterminer la couleur finale de la diode, afin de produire le bon pixel.

Les deux méthodes ont leurs inconvénients : les épaisses feuilles de métal appliquées sur les diodes colorées limitent l’échelle de l’affichage, tandis que les filtres colorés appliqués sur les émetteurs blancs sont plus gourmands en énergie.

Une collaboration fructueuse

En gardant ces limites à l’esprit, le responsable scientifique du SAIT Won-Jae Joo s’est retrouvé, il y a quelques années, à assister à une présentation de Majid Esfandyarpour, étudiant diplômé de Stanford, sur un sujet apparemment sans rapport avec la question : la conception des panneaux solaires. Ce dernier étudiait la possibilité de créer de nouveaux matériaux, appelés « métamatériaux », pour manipuler la lumière dans la conception de cellules solaires ultra-minces.

Le chercheur de Samsung a immédiatement vu comment cette idée pouvait s’appliquer aux écrans OLED. Il a donc été à la manœuvre pour établir un partenariat entre le géant coréen et Stanford. Au cœur de la nouvelle architecture OLED, que les chercheurs ont maintenant dévoilée, se trouve une couche de base appelée « métasurface optique », faite de métal réfléchissant et parsemée de piliers microscopiques qui, ensemble, « plissent » la surface de la couche.

Ces piliers, grâce à leurs différentes tailles et dispositions, peuvent manipuler les différentes longueurs d’onde qui sont spécifiques aux lumières rouge, bleue et verte. Lorsque la lumière blanche tombe sur les piliers, ceux-ci peuvent à leur tour « attribuer » une couleur primaire spécifique aux diodes qui leur font face. De cette façon, les différents motifs des piliers sur la métasurface définissent différentes couleurs. Les chercheurs ont comparé ce processus à la résonance du son dans les cavités d’un instrument de musique.

Des applications de réalité virtuelle et augmentée

Les chercheurs ont réussi à produire des pixels miniatures de preuve de concept dans le cadre de tests en laboratoire en utilisant la nouvelle méthode, avec des résultats prometteurs. Par rapport aux OLED utilisés dans les télévisions, le matériau métaphotonique permet une plus grande pureté des couleurs et une efficacité de luminescence deux fois plus élevée, ce qui signifie que l’écran est plus lumineux et consomme moins d’énergie.

Les écrans pourraient donc bénéficier d’une amélioration considérable de la qualité si les écrans OLED basés sur la nouvelle architecture proposée par les chercheurs de Stanford et de Samsung entraient en production commerciale. Mais les fabricants de téléviseurs et de smartphones ne seront pas les seuls à bénéficier de cette densité de pixels supplémentaire.

« Pour les micro-écrans proches de l’œil, par exemple dans les applications de réalité virtuelle et augmentée, la densité de pixels requise s’élève à plusieurs milliers de pixels par pouce et ne peut être atteinte par les technologies d’affichage actuelles », expliquent les chercheurs. « Une ultra-haute densité de 10 000 pixels par pouce répond aisément aux exigences des micro-affichages de la prochaine génération, qui peuvent être fabriqués sur des lunettes ou des lentilles de contact. »

Depuis des années, les fabricants de casques de réalité virtuelle tentent d’affiner la qualité des visuels pour tenir la promesse des « expériences immersives ». Avec les écrans actuels, cependant, on ne peut pas dire que les utilisateurs obtiennent systématiquement une expérience convaincante dans les mondes virtuels. Les casques de réalité virtuelle sont placés à quelques centimètres des yeux du porteur, ce qui signifie que les hautes résolutions sont essentielles pour créer des visuels réalistes. Les chercheurs sont donc convaincus que les métasurfaces fourniront des niveaux de détail sans précédent qui pourraient changer la donne pour l’industrie. De quoi pousser Samsung à hâter encore ses prochaines étapes de développement pour intégrer la preuve de concept méta-OLED dans un écran de taille réelle.

zdnet

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