Un groupe de chercheurs basés en Suède a proposé une nouvelle solution d’affichage à encre électronique qui pourrait à l’avenir ouvrir la voie à des casques VR et des lunettes AR super compacts au niveau de la rétine.
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Les écrans émissifs traditionnels diminuent, mais ils sont confrontés à des limites physiques ; les pixels plus petits ont tendance à émettre de manière moins uniforme et à fournir une lumière moins intense, ce qui est particulièrement visible dans les applications à proximité des yeux comme les casques de réalité virtuelle et augmentée.
Dans un récent article de recherche publié dans Natureune équipe de chercheurs présente ce qu’est un « écran rétinien à encre électronique » qui espère offrir une nouvelle solution assez différente des écrans que l’on voit aujourd’hui dans les casques VR modernes, qui adoptent de plus en plus les micro-OLED pour réduire la taille et le poids.
L’article a été rédigé par des chercheurs affiliés à l’Université d’Uppsala, à l’Université d’Umeå, à l’Université de Göteborg et à l’Université de technologie Chalmers de Göteborg : Ade Satria Saloka Santosa, Yu-Wei Chang, Andreas B. Dahlin, Lars Österlund, Giovanni Volpe et Kunli Xiong.
Alors que le papier électronique conventionnel a eu du mal à atteindre la résolution nécessaire pour des images réalistes et haute fidélité, l’équipe propose une nouvelle forme de papier électronique comportant des « métapixels » électriquement réglables d’une largeur d’environ 560 nanomètres seulement.
Cela promet une densité de pixels de plus de 25 000 pixels par pouce (PPI), soit un ordre de grandeur plus dense que les écrans actuellement utilisés dans les casques comme le Samsung Galaxy XR ou l’Apple Vision Pro. Ces casques ont un PPI d’environ 4 000.
Comme le décrit l’article, chaque métapixel est constitué de nanodisques de trioxyde de tungstène (WO₃) qui subissent une transition isolant-métal réversible lorsqu’ils sont réduits électriquement. Ce processus modifie dynamiquement l’indice de réfraction et l’absorption optique du matériau, permettant un contrôle à l’échelle nanométrique de la luminosité et du contraste des couleurs.
En effet, lorsqu’il est éclairé par la lumière ambiante, l’écran peut créer des couleurs vives et saturées bien plus fines qu’un cheveu humain, ainsi que des noirs profonds avec des taux de contraste optique signalés autour de 50 %, un équivalent réfléchissant de la plage dynamique élevée (HDR).
Et l’équipe affirme que cela pourrait être utile dans les écrans AR et VR. La figure ci-dessous montre une pile optique conceptuelle pour les deux applications, la figure A représentant un écran VR et la figure B un écran AR.
Il existe néanmoins quelques inconvénients notables. Au-delà de la simple résolution, l’écran offre une vidéo en couleur à « plus de 25 Hz », ce qui est nettement inférieur à ce dont les utilisateurs de réalité virtuelle ont besoin pour une visualisation confortable. En plus d’un taux de rafraîchissement relativement faible, les chercheurs notent que le papier électronique Retina nécessite une optimisation supplémentaire de la gamme de couleurs, de la stabilité opérationnelle et de la durée de vie.
« Abaisser la tension de fonctionnement et explorer des électrolytes alternatifs représentent des voies d’ingénierie prometteuses pour prolonger la durabilité des appareils et réduire la consommation d’énergie », explique le document. « De plus, sa résolution ultra-haute nécessite également le développement de matrices TFT ultra-haute résolution pour un contrôle indépendant des pixels, ce qui permettra des affichages de grande surface entièrement adressables et constitue donc une direction essentielle pour la recherche et le développement technologique futurs. »
Et même si l’affichage du papier électronique lui-même est remarquablement peu gourmand en énergie, intégrer le calcul graphique pour faire fonctionner ces métapixels sera également un défi. C’est un bon problème, mais cela n’en reste pas moins un problème.
Mon avis
Au moins comme le décrit l’article, la technologie sous-jacente pourrait produire des écrans XR approchant la taille et la densité de pixels que nous n’avons jamais vues auparavant. Et atteindre les limites de la perception visuelle humaine est l’un de ces moments du Saint Graal que j’attendais.
Cependant, obtenir ce taux de rafraîchissement bien au-delà de 25 Hz sera extrêmement important. Comme le décrit l’article, 25 Hz sont bons pour la lecture vidéo, mais la conduite dans un environnement VR immersif nécessite un rafraîchissement d’au moins 60 Hz pour être un minimum confortable. 72 Hz est mieux, et 90 Hz est la norme de nos jours.
Je suis également curieux de voir l’écran e-paper comparé à ses contemporains micro-OLED de résolution inférieure, ne serait-ce que pour voir comment l’éclairage ambiant proposé peut atteindre le HDR. J’ai du mal à comprendre cela. Essentiellement, les métapixels de l’écran absorbent et diffusent la lumière ambiante, un peu comme le fait Vantablack, probablement quelque chose qui doit être vraiment vu en personne pour le croire.
Mis à part le scepticisme sain, je trouve vraiment étonnant que nous en soyons arrivés à la conversation : nous sommes au point où les écrans XR pourraient recréer la réalité, du moins en ce qui concerne vos yeux.