Des pixels plus petits que jamais, proches de la limite visuelle humaine

Dans un article publié dans la revue scientifique Nature, des chercheurs de l’université technologique de Chalmers, de l’université de Göteborg et de l’université d’Uppsala, en Suède, présentent une technologie dont les pixels sont les plus petits jamais vus, dans un écran dont la résolution est la plus élevée que l’œil humain puisse percevoir. Les pixels reproduisent les couleurs à l’aide de nanoparticules dont les dimensions et la disposition contrôlent la manière dont la lumière est diffusée et dont les propriétés optiques peuvent être réglées électriquement. Cette avancée ouvre la voie à la création de mondes virtuels visuellement indiscernables de la réalité.

Le transfert d’informations dans notre société devenant de plus en plus complexe, la demande d’écrans capables de transmettre des images et des vidéos avec précision s’accroît.

« La technologie que nous avons développée peut offrir de nouvelles façons d’interagir avec l’information et le monde qui nous entoure. Elle pourrait élargir les possibilités créatives, améliorer la collaboration à distance et même accélérer la recherche scientifique », explique Kunli Xiong, maître de conférences associé/professeur adjoint au département des sciences et de l’ingénierie des matériaux de l’université d’Uppsala, qui a conçu le projet et est l’auteur principal de l’étude.

Ce sont la taille et le nombre de pixels qui déterminent la résolution, et donc le réalisme des images et des films affichés à l’écran. Dans la réalité virtuelle ou augmentée, où l’écran est petit et proche de l’œil, l’expérience est limitée par le fait que les pixels actuels ne peuvent pas être suffisamment petits. Sur un écran micro-LED, par exemple, les pixels fonctionnent mal lorsqu’ils sont inférieurs à un micromètre. Cependant, dans l’article « Video‐rate tunable colour electronic paper with human resolution » publié dans la revue scientifique Nature, les chercheurs présentent le retina E-paper, un nouveau type de papier électronique, ou écran réfléchissant. Chaque pixel mesure environ 560 nanomètres et la surface totale de l’écran est comparable à la taille de la pupille humaine, avec une résolution supérieure à 25 000 ppi (pixels par pouce).

« Cela signifie que chaque pixel correspond approximativement à un photorécepteur de l’œil, c’est-à-dire aux cellules nerveuses de la rétine qui convertissent la lumière en signaux biologiques. L’être humain ne peut percevoir une résolution supérieure à celle-ci, » ajoute Andreas Dahlin, professeur au Département de chimie et de génie chimique de Chalmers.

Le papier électronique rétinien peut être placé très près de l’œil. Pour démontrer les performances de cette technologie, les chercheurs ont reproduit une image de l’œuvre célèbre de Gustav Klimt, ‘Le Baiser’, sur une surface d’environ 1,4 × 1,9 millimètres. À titre de comparaison, cela signifie que l’image était 4000 fois plus petite que celle d’un smartphone standard.

Comme dans les recherches précédentes dirigées par Andreas Dahlin, l’écran est passif, ce qui signifie qu’il ne contient pas sa propre source de lumière ; au lieu de cela, les couleurs des pixels apparaissent lorsque la lumière ambiante frappe de petites structures à la surface. On retrouve le même principe dans le plumage magnifique des petits oiseaux. Les pixels ultrapetits contiennent des particules d’oxyde de tungstène. En ajustant la taille des particules et leur position relative, les chercheurs ont réussi à contrôler la diffusion et la réflexion des couleurs de la lumière, créant ainsi des pixels rouges, verts et bleus, qui peuvent ensuite être utilisés pour générer toutes les couleurs. En appliquant une faible tension, les particules peuvent être « éteintes » et deviennent noires.

« C’est une avancée majeure dans le développement d’écrans pouvant être réduits à une taille miniature tout en améliorant la qualité et en réduisant la consommation d’énergie. La technologie doit encore être affinée, mais nous pensons que le papier électronique rétinien jouera un rôle majeur dans son domaine et finira par avoir un impact sur nous tous, » observe Giovanni Volpe, professeur au Département de physique de l’Université de Göteborg.

Article : « Un papier électronique couleur réglable à fréquence vidéo avec résolution humaine a été publié dans Nature. » – DOI : 10.1038/s41586-025-09642-3

Les auteurs de l’étude sont Ade Satria Saloka Santosa, Yu-Wei Chang, Andreas B. Dahlin, Lars Österlund, Giovanni Volpe et Kunli Xiong. Au moment de l’étude, les chercheurs étaient actifs à l’Université de technologie de Chalmers, à l’Université de Göteborg et au Laboratoire Ångström de l’Université d’Uppsala, en Suède.