Empiler des LED au lieu de les placer côte à côte pourrait permettre des affichages de réalité virtuelle totalement immersifs

1 février 2023

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par Jennifer Chu, Massachusetts Institute of Technology

Démontez l'écran de votre ordinateur portable et, en son cœur, vous trouverez une plaque ornée de pixels de LED rouges, vertes et bleues, disposées bout à bout comme un écran Lite Brite méticuleux. Lorsqu'elles sont alimentées électriquement, les LED peuvent produire ensemble toutes les nuances de l'arc-en-ciel pour générer des écrans couleur. Au fil des années, la taille des pixels individuels a diminué, permettant à un plus grand nombre d'entre eux d'être intégrés dans des appareils pour produire des affichages numériques plus nets et de plus haute résolution.

Mais tout comme les transistors informatiques, les LED atteignent une limite quant à leur taille tout en étant efficaces. Cette limite est particulièrement visible dans les écrans à courte portée tels que les appareils de réalité augmentée et virtuelle, où une densité de pixels limitée entraîne un « effet de porte moustiquaire » tel que les utilisateurs perçoivent des rayures dans l'espace entre les pixels.

Aujourd'hui, les ingénieurs du MIT ont développé une nouvelle façon de créer des écrans plus nets et sans défauts. Au lieu de remplacer côte à côte les diodes électroluminescentes rouges, vertes et bleues dans un patchwork horizontal, l’équipe a inventé un moyen d’empiler les diodes pour créer des pixels verticaux multicolores.

Chaque pixel empilé peut générer toute la gamme commerciale de couleurs et mesure environ 4 microns de large. Les pixels microscopiques, ou « micro-LED », peuvent être regroupés jusqu'à une densité de 5 000 pixels par pouce.

"Il s'agit du plus petit pixel micro-LED et de la densité de pixels la plus élevée rapportée dans les revues", explique Jeehwan Kim, professeur agrégé de génie mécanique au MIT. "Nous montrons que la pixellisation verticale est la voie à suivre pour obtenir des écrans à plus haute résolution avec un encombrement réduit."

"Pour la réalité virtuelle, il y a actuellement une limite à leur apparence réelle", ajoute Jiho Shin, postdoctorant au sein du groupe de recherche de Kim. "Avec nos micro-LED verticales, vous pourriez vivre une expérience complètement immersive sans pouvoir distinguer le virtuel de la réalité."

Les résultats de l'équipe sont publiés dans la revue Nature. Les co-auteurs de Kim et Shin comprennent des membres du laboratoire de Kim, des chercheurs du MIT et des collaborateurs de Georgia Tech Europe, de l'Université de Sejong et de plusieurs universités aux États-Unis, en France et en Corée.

Les écrans numériques d'aujourd'hui sont éclairés par des diodes électroluminescentes organiques (OLED), des diodes en plastique qui émettent de la lumière en réponse à un courant électrique. Les OLED constituent la principale technologie d'affichage numérique, mais les diodes peuvent se dégrader avec le temps, entraînant des effets de brûlure permanents sur les écrans. La technologie atteint également une limite dans la taille des diodes pouvant être réduites, limitant ainsi leur netteté et leur résolution.