Voilà à quoi pourrait ressembler le papier du futur

Des ingénieurs chinois ont mis au point une technologie révolutionnaire d'écran à cristaux liquides. Résistant, flexible, et surtout très fin, le dispositif pourrait bien représenter le papier du futur. Une éventualité d'autant plus plausible que son coût de production est faible, et sa fabrication simple. Mais avant sa commercialisation, les chercheurs doivent encore améliorer sa résolution.

À l'avenir, nos journaux ne seront peut-être plus imprimés sur le traditionnel papier grisâtre que nous feuilletons aujourd'hui. Des chercheurs chinois et hongkongais ont en effet mis au point un écran à cristaux liquides révolutionnaire, léger, résistant, flexible, et surtout aussi fin que du papier. C'est ce qu'ils révèlent dans une publication parue cette semaine dans la revue Applied Physics Letters.

Pour parvenir à cette prouesse, les ingénieurs en optoélectronique - une discipline à la croisée des chemins entre optique et électronique - ont associé deux innovations récentes : les écrans à cristaux liquides réinscriptibles optiquement, et une technologie novatrice de séparation des couches qui constituent ces dispositifs.

À l'instar des versions conventionnelles, les écrans LCD réinscriptibles optiquement sont formés par une couche de cristaux liquides prise en sandwich entre deux plaques de plastique. En revanche, pour eux, pas besoin d'électrodes pour activer individuellement chacun des pixels de l'écran. Ils sont en effet couverts d'un revêtement chimique particulier, dont les molécules peuvent être alignées sous l'action d'une lumière polarisée, laissant ainsi apparaître ou non certains pixels. Les avantages de ce fonctionnement spécifique sont multiples.

Une finesse sans pareil

L'absence d'électrode permet en effet de réduire drastiquement le volume du dispositif. Les écrans LCD réinscriptibles optiquement peuvent ainsi atteindre une finesse de l'ordre d'un demi-millimètre. Des feuillets d'une finesse inégalable, et de seulement quelques grammes. "Ils sont à peine plus épais que le papier", affirme le co-auteur des travaux Jiatong Sun, de l'Université chinoise Donghua.

En plus d'être fins, ils sont aussi durables et économiques grâce à la simplicité de leur structure. D'après les chercheurs, la production d'une douzaine de centimètres de ce "papier" ne nécessiterait qu'environ quatre euros. Leur fonctionnement serait également un gage d'économie : une fois l'image ou le texte apparus à l'écran, plus besoin d'énergie pour maintenir l'affichage. La garantie d'une consommation électrique minimale.

Une technique de séparation innovante

L'autre invention mise en œuvre par les ingénieurs asiatiques repose sur la méthode utilisée pour séparer les différentes strates du "sandwich". "Nous plaçons des cales entre les couches afin de garder le dépôt de cristal liquide uniforme", explique Jiatong Sun.

Pour permettre à l'écran d'afficher un contraste homogène sur toute sa surface, l'espace entre ses différentes couches se doit d'être constant. Cette régularité permet en outre d'assurer un temps de réponse et un angle de vision uniformes. Or, la courbure infligée à un écran flexible contraint les cristaux liquides à migrer loin de la zone convexe, et perturbe ainsi l'image. Un obstacle majeur que les ingénieurs sont parvenus à franchir.

Après l'essai de trois méthodes différentes, les chercheurs sont parvenus à identifier la seule et unique technique qui permet d'éviter le déplacement des cristaux liquides soumis à une flexion de la structure au sein de laquelle ils sont emprisonnés.

Il s'agit d'une cale d'un genre un peu particulier, formée d'une multitude de mailles qui permettent de maintenir un espacement régulier sur toute la surface de l'écran, même au niveau de sa zone de courbure. Cette avancée technologique inédite a ainsi permis aux ingénieurs chinois de fabriquer le premier écran LCD au monde flexible et réinscriptible optiquement. Forts de cette prouesse, les optoélectroniciens ne se sont pas arrêtés en si bon chemin.

D'autres raffinements inédits

Les chercheurs sont aussi parvenus à améliorer le rendu des couleurs de leur dispositif. Jusqu'à présent, les écrans LCD réinscriptibles optiquement ne pouvaient afficher que deux teintes simultanées. Une barrière aujourd'hui levée, grâce à l'application d'un type de cristaux liquides bien spécifiques, capables de refléter chacune des trois couleurs primaires. Les images qui apparaissent à l'écran peuvent ainsi désormais être composées de rouge, de bleu ou de vert.

Reste encore un défi à relever : celui de la résolution. Pour l'instant, les pixels de l'écran demeurent encore visibles, loin de la qualité des écrans haute-définition de nos smartphones par exemple. Un frein avant une éventuelle mise sur le marché de la technologie, comme le concède Jiatong Sun : "Maintenant nous avons trois couleurs, mais pour la polychromie, nous devons rendre les pixels plus petits que ce que l'œil humain est capable de distinguer".

Après le challenge de l'épaisseur, reste celui de la résolution. Encore un peu de patience et de travail seront nécessaires pour mettre au point le fin du fin en matière d'écran flexible. Une invention susceptible, qui sait, de supplanter le papier d'ici quelques années. Il serait alors par exemple possible d'y afficher quotidiennement le journal voire de le mettre à jour dès que nécessaire.