Les OLED‑Métasurfaces Révolutionnaires Visent à Redéfinir les Visuels 3D

De nouvelles recherches ont réalisé une avancée révolutionnaire dans la projection d’images holographiques, avec des applications potentielles dans le divertissement, les jeux vidéo, la communication et les appareils intelligents.

L’holographie est depuis longtemps un élément incontournable de la science-fiction, avec des films comme Star Wars et Blade Runner 2049 utilisant des hologrammes pour illustrer une technologie avancée et des éléments futuristes.

Cette technologie pour créer des visuels 3D interactifs a longtemps intrigué les ingénieurs et les scientifiques, mais la concrétiser n’a pas été facile.

L’holographie permet d’enregistrer un front d’onde puis de le reconstruire, offrant ainsi un moyen de créer une image photographique 3D unique sans recourir à une lentille.

Les projecteurs holographiques conventionnels, cependant, nécessitent des configurations optiques encombrantes et une source externe de lumière cohérente, ce qui limite leur utilisation. Ainsi, les chercheurs de l’Université de St Andrews ont dévoilé une approche révolutionnaire à l’intersection de la nanophotonique et de la technologie d’affichage, où les OLED sont intégrés directement aux métasurfaces.

« Les métasurfaces holographiques sont l’une des plateformes matérielles les plus polyvalentes pour contrôler la lumière. Avec ce travail, nous avons éliminé l’une des barrières technologiques qui empêche l’adoption des métamatériaux dans les applications quotidiennes. Cette percée permettra un changement majeur dans l’architecture des affichages holographiques pour les applications émergentes, par exemple en réalité virtuelle et augmentée. »

– Andrea Di Falco, professeur en nanophotonique à l’École de Physique et d’Astronomie

L’étude intitulée « OLED illuminated metasurfaces for holographic image projection¹ », détaillant la technologie, a été publiée dans Light: Science & Applications.

Les diodes électroluminescentes organiques ou OLED sont des dispositifs optoélectroniques à couche mince offrant une grande capacité de réglage, un poids léger et une fabrication simple, ce qui les rend largement utilisées dans les téléphones mobiles et les écrans de télévision d’aujourd’hui.

La taille du marché mondial des OLED devrait en fait croître à un TCAC de 19,4 % de 2024 à 2030 et atteindre 152,83 milliards.

En tant que source de lumière de surface, les OLED sont également utilisées dans le domaine du capteur, de la biophotonique et des communications sans fil, où leur capacité d’intégration avec d’autres technologies en fait de bons candidats pour des plateformes photoniques miniaturisées.

Pour les écrans et les applications émergentes, le contrôle de l’émission en champ lointain des OLED est très important, mais comme le souligne la dernière recherche, l’accent des études actuelles porte principalement sur l’ajustement du spectre d’électroluminescence (EL) et de la directionnalité de l’émission.

Le problème est qu’il est particulièrement difficile d’affiner l’émission en champ lointain et cela est limité par la faible cohérence spatiale des OLED.

Cependant, la dernière étude a démontré qu’il est réellement possible pour un seul OLED de projeter une image haute résolution lorsqu’il est combiné à une métasurface holographique. Ce projecteur métasurface‑OLED permet aux chercheurs de manipuler directement l’émission en champ lointain, affichant ainsi des images holographiques sur un écran.

La nouvelle plateforme offre un contrôle inégalé sur les affichages holographiques, repoussant les limites de l’ingénierie optique et de l’expérience visuelle. Les chercheurs estiment que leur démonstration peut offrir une voie vers des affichages métasurface hautement intégrés et miniaturisés.

OLED pour la projection d’images holographiques

Un composant des appareils électroniques, les semi-conducteurs a permis des avancées dans tout, des communications, des soins de santé et des transports à l’informatique, aux énergies propres, aux systèmes militaires et à d’innombrables autres applications.

En permettant le contrôle précis du courant électrique, les semi-conducteurs rendent possible le fonctionnement des appareils électroniques modernes.

Un semi-conducteur est un matériau dont la conductivité électrique se situe entre celle d’un conducteur et d’un isolant. Et les propriétés d’un semi-conducteur peuvent être contrôlées par un processus appelé dopage.

Il existe différents types de semi-conducteurs, classés selon leur composition matérielle, leur structure et leur mode de conduction électrique.

Pour commencer, les semi-conducteurs intrinsèques sont purs, sans impuretés significatives comme le silicium (Si) et le germanium (Ge), tandis que les semi-conducteurs extrinsèques sont dopés avec des impuretés pour contrôler la conductivité. Les types N sont dopés avec des éléments qui ajoutent des électrons supplémentaires, tandis que les types P sont dopés avec des éléments qui créent des « trous » ou des porteurs de charge positive.
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En fonction de la structure, il existe des semi-conducteurs amorphes avec un arrangement atomique désordonné, des semi-conducteurs polycristallins composés de multiples petits cristaux, et des semi-conducteurs monocristallins avec une structure cristalline parfaite.

En termes de composition matérielle, les semi-conducteurs peuvent être inorganiques, généralement des solides cristallins comme le gallium arséniure (GaAs) et le phosphure d’indium, ou organiques, fabriqués à partir de molécules ou de polymères à base de carbone. Les semi-conducteurs hybrides combinent des matériaux organiques et inorganiques pour améliorer les performances, comme le montrent les pérovskites utilisées dans les cellules solaires et les photodétecteurs de prochaine génération.

Les remarquables propriétés optoélectroniques des semi-conducteurs organiques les rendent particulièrement adaptés aux écrans, aux photovoltaïques et aux lasers. Leur utilisation dans les écrans OLED constitue l’application la plus développée.

Les OLED sont reconnues pour leur facteur de forme flexible et leur qualité d’image supérieure. Comparées aux lasers, cependant, la densité de puissance de sortie des OLED est plus faible, ce qui entraîne une image holographique de faible luminosité.

Cependant, les avantages de la flexibilité, de la fabrication simple et de la capacité à créer un grand nombre de pixels de différentes couleurs côte à côte sur le même substrat rendent les OLED adaptées aux applications avancées d’affichage holographique.

L’OLED est une source de lumière incohérente avec un profil d’émission divergent. Manipuler cette émission pour générer des images détaillées est non seulement difficile mais aussi largement inexploré.

Une façon d’y parvenir consiste à utiliser une métasurface holographique (HM), qui est une structure de film ultra‑mince appelée méta‑atome capable de manipuler le comportement de la lumière de manière précise. Bien qu’elle soit largement utilisée dans des applications telles que la détection d’images, le stockage de données, la réalité augmentée (AR), l’anti‑contrefaçon et le cryptage de sécurité, la plupart des métasurfaces holographiques rapportées sont conçues pour des sources de lumière cohérentes (lasers) et ne conviennent pas aux sources incohérentes (OLED).

Seules quelques métasurfaces utilisant des sources de lumière incohérentes ont été rapportées à ce jour, et même dans ce cas, la majorité d’entre elles impliquent des configurations compliquées, limitant leur déploiement dans les applications quotidiennes.

Ainsi, les chercheurs de la dernière étude ont développé un nouveau type de dispositif optoélectronique qui combine le meilleur des OLED et des métasurfaces.

« Nous sommes enthousiastes à l’idée de démontrer cette nouvelle direction pour les OLED. En combinant les OLED avec des métasurfaces, nous ouvrons également une nouvelle façon de générer des hologrammes et de façonner la lumière. »

– Professeur Ifor Samuel de l’École de Physique et d’Astronomie

Le système compact récemment développé est composé d’un OLED, d’un filtre passe‑bande et d’une métasurface holographique (HM), spécialement conçue pour les sources de lumière cohérentes.

En façonnant soigneusement chaque méta‑atome afin de modifier les propriétés du faisceau lumineux qui traverse la HM, il est devenu possible de créer une image pré‑conçue de l’autre côté de l’écran. Cela rend potentiellement les affichages holographiques plus rentables, plus économes en énergie et compatibles avec des substrats flexibles.

Comment les affichages OLED‑Métasurface fonctionnent (et pourquoi ils sont importants)

Des chercheurs du SUPA, École de Physique et d’Astronomie, Université de St Andrews, Royaume‑Uni, ont développé la méthode innovante qui fusionne sans couture les OLED et les métasurfaces en une structure monolithique.

La fusion permet à l’OLED lui‑-même d’agir à la fois comme source d’illumination et comme modulateur pour le façonnage du front d’onde holographique. Cela élimine le besoin de lasers externes ou d’un dispositif tel qu’un modulateur spatial de lumière, qui contrôle l’intensité de la lumière.

Le cœur de cette nouvelle technologie réside dans les métasurfaces, qui sont des réseaux plans de nanostructures conçues pour façonner les ondes électromagnétiques de manière sélectionnée, souvent en contrôlant la polarisation, l’amplitude ou la phase avec une résolution spatiale extraordinaire.

Alors que des lasers externes ont été précédemment utilisés pour illuminer les métasurfaces, les combiner avec des OLED crée une source de lumière intrinsèque structurée à l’échelle microscopique, offrant une plateforme alimentée électriquement, stable et pouvant être adaptée à différentes longueurs d’onde, avec la capacité de projeter des images holographiques avec une grande clarté.

Cela représente un bond majeur par rapport aux systèmes encombrants conventionnels.

Bien que l’émission incohérente et à large bande du couche OLED ait longtemps constitué un défi pour l’holographie, les chercheurs ont conçu des métasurfaces pour correspondre au spectre d’émission de l’OLED ainsi qu’à ses propriétés de cohérence spatiale.

L’équipe a adapté les nanostructures pour exploiter et ajuster la lumière partiellement cohérente afin de former des images holographiques haute résolution sans dépendre des lasers.

Afin d’obtenir une nano‑architecture précise, nécessaire aux métasurfaces fonctionnelles directement sur les OLED, l’équipe a utilisé des méthodes de lithographie avancées.

En utilisant un système spécial de lithographie par faisceau d’électrons (EBL), ils ont structuré des nanostructures métalliques et diélectriques sur la surface de l’OLED, assurant une modulation de phase efficace tout en préservant les performances et la longévité de l’OLED.

Cette intégration réussie souligne la compatibilité des technologies de nanofabrication avec les dispositifs électroniques organiques, ouvrant ainsi la voie à des plateformes photoniques multifonctionnelles.

Lors des tests du dispositif, l’équipe a présenté des projections holographiques nettes d’objets simples ainsi que de formes géométriques avec des indices de profondeur complexes. Elle a pu obtenir des images holographiques de haute qualité à une distance de seulement 3 cm.

Les images reconstruites montrent à la fois des niveaux de luminosité et une robustesse angulaire généralement impossibles avec une illumination incohérente.

La capacité du système à moduler dynamiquement le front d’onde, réalisée en contrôlant les régions pixellisées de la métasurface en synchronisation avec l’émission de l’OLED, indique la possibilité de vidéos holographiques en temps réel.

« Les écrans OLED nécessitent normalement des milliers de pixels pour créer une image simple. Cette nouvelle approche permet de projeter une image complète à partir d’un seul pixel OLED ! »

– Professeur Graham Turnbull, de l’École de Physique et d’Astronomie

Le projecteur holographique illuminé par OLED, selon l’étude, pourrait être utilisé dans des applications telles que les interactions homme‑ordinateur ainsi que les casques AR et VR.

Un grand avantage de cette plateforme OLED‑métasurface est sa polyvalence et son évolutivité.

Étant donné que la fabrication d’OLED est déjà largement utilisée dans la production commerciale d’écrans, les métasurfaces peuvent être intégrées aux lignes de production existantes, ce qui peut accélérer leur développement en hologrammes portables et en électronique grand public.

De plus, la compacité, la flexibilité et la faible consommation d’énergie de la technologie la positionnent pour les affichages immersifs de prochaine génération.

La plateforme peut également être utilisée pour des systèmes d’éclairage adaptatif, l’imagerie biomédicale et le cryptage optique sécurisé.

Dans le cadre de cette preuve de concept, l’équipe a utilisé un filtre optique passe‑bande pour restreindre le spectre d’émission de l’OLED — améliorant la cohérence spatiale dont la métasurface a besoin pour reconstruire des hologrammes nets. Mais les chercheurs ont noté qu’un filtre polariton ou à film mince pourrait également être utilisé avec l’OLED ou la métasurface afin de créer un système encore plus compact.

En ce qui concerne la métasurface, l’équipe a indiqué que son système peut également fonctionner avec d’autres types de métasurfaces, offrant un potentiel de production en masse de ces dispositifs, facilitant ainsi leur déploiement pour la projection d’images.

Bien que l’utilisation commerciale du dispositif rencontre des défis en termes de réduction des pertes, d’optimisation de la luminosité et d’efficacité de la modulation de la métasurface, l’équipe a démontré une avancée technologique qui adopte une approche créative de la conception de systèmes photoniques holistiques.

Contrairement aux conceptions traditionnelles, où les modulateurs et les émetteurs sont considérés séparément, l’équipe a adopté une approche intégrée avec l’optimisation simultanée des propriétés d’émission des OLED et de la réponse de phase et d’amplitude des métasurfaces.

Ainsi, en combinant les avantages de l’optoélectronique organique et de la nanophotonique, l’équipe a créé une nouvelle norme pour les affichages holographiques. Elle envisage un avenir où des affichages holographiques en couleur complète avec une résolution ultra‑haute seront intégrés directement dans des fenêtres transparentes, des vêtements en tissu, ou des surfaces courbes sur les véhicules et les éléments architecturaux.

Investir dans les OLED holographiques

Maintenant, si nous examinons une entreprise qui fait progresser ce domaine, Corning Incorporated (GLW ) se distingue par son implication importante dans les technologies d’affichage avancées et les matériaux essentiels aux panneaux OLED et aux écrans flexibles, offrant une infrastructure pour l’intégration holographique.

Elle opère à travers plusieurs segments clés, notamment :

• Communications optiques
• Technologies d’affichage
• Matériaux spécialisés
• Technologies environnementales
• Sciences de la vie

Principalement une entreprise de sciences des matériaux, Corning se spécialise dans la fibre optique, un type de verre qui transmet la lumière et joue un rôle essentiel dans les réseaux de télécommunications modernes. Elle est également utilisée dans les centres de données.

Corning fabrique également une large gamme d’autres produits en verre et en céramique. Notamment, l’entreprise produit le Gorilla Glass, qui est utilisé dans les écrans d’iPhone et d’autres appareils électroniques.

Plus tôt cette année, Samsung Electronics a annoncé que son Galaxy S25 Edge sera équipé du nouveau verre céramique de Corning appelé Gorilla Glass Ceramic 2, qui offre une protection avancée dans un format de dispositif extrêmement fin. Le produit le plus récent possède des cristaux implantés dans la matrice de verre afin d’augmenter la résistance du couvercle d’affichage.

« Le Galaxy S25 Edge établira une nouvelle norme en matière d’artisanat et de performance en tant que dispositif de la série Galaxy S le plus fin à ce jour », a déclaré Kwangjin Bae, EVP et chef de l’équipe de R&D mécanique chez Samsung Electronics. « Pour soutenir cette conception révolutionnaire, il était essentiel de développer un matériau d’affichage à la fois exceptionnellement fin et fiable – un défi qui a réuni Corning et Samsung, unis par une vision partagée d’ingénierie intentionnelle et d’innovation centrée sur l’utilisateur. Cette vision est intégrée dans chaque détail du Galaxy S25 Edge. »

Avec une capitalisation boursière de 67,4 milliards de dollars, les actions GLW se négocient actuellement à 78,67 $, en hausse de 65,6 % depuis le début de l’année. Cette semaine, GLW a atteint un sommet de 52 semaines à 78,81 $. L’entreprise connaît en fait un important rallye au cours des deux dernières années.

Elle affiche un BPA (TTM) de 0,94 et un PER (TTM) de 83,55. L’entreprise offre également à ses actionnaires un rendement du dividende de 1,42 %.

Pour son trimestre le plus récent, elle a déclaré des ventes GAAP de 3,86 milliards de dollars. Les ventes de base ont augmenté de 12 % d’une année sur l’autre pour atteindre 4,05 milliards de dollars. Par ailleurs, le BPA GAAP était de 0,54 $ et le BPA de base, qui a progressé de 28 %, était de 0,60 $ au deuxième trimestre 2025.

En évoquant le trimestre « exceptionnel », le PDG Wendell P. Weeks a déclaré qu’ils s’attendent à une performance soutenue grâce à leur Springboard Plan, dont l’objectif est de capter 4 milliards de dollars d’opportunités de ventes, viser une marge opérationnelle de 20 % d’ici la fin de l’année prochaine, et récompenser les actionnaires par des dividendes et des rachats d’actions.

« Nous constatons une réponse client remarquable tant à nos nouveaux produits Gen AI qu’aux produits solaires fabriqués aux États‑Unis », a noté Weeks, ajoutant « Nous sommes positionnés pour offrir une croissance durable qui nous servira bien jusqu’en 2026 et au-delà. »

Au cours de cette période, Corning a enregistré un flux de trésorerie opérationnel GAAP de 708 millions de dollars, tandis que son flux de trésorerie libre ajusté s’élevait à 451 millions de dollars.

« Pour le troisième trimestre, nous prévoyons une performance soutenue grâce à notre plan Springboard ainsi qu’une croissance à deux chiffres des ventes et des bénéfices d’une année sur l’autre », a déclaré le directeur financier Ed Schlesinger, les ventes de base devant atteindre 4,2 milliards de dollars et le BPA de base se situant entre 0,63 $ et 0,67 $.

« Nos prévisions intègrent environ 0,01 à 0,02 $ d’impact lié aux tarifs actuellement en vigueur, ainsi que 0,02 à 0,03 $ de coûts temporairement plus élevés alors que nous augmentons notre capacité pour répondre à la demande croissante de nos nouveaux produits Gen AI et solaires fabriqués aux États‑Unis », a déclaré Schlesinger.

Dernières nouvelles et développements des actions de Corning Incorporated (GLW)

Conclusion

Les avancées des OLED et des technologies holographiques redéfinissent notre interaction avec le contenu visuel.

Les OLED, grâce à leur légèreté, leur capacité de réglage et la simplicité de leur fabrication, ont longtemps été essentielles aux écrans modernes, mais ont rencontré des défis lorsqu’elles sont associées à l’imagerie holographique en raison de leur émission de lumière incohérente. Cependant, les dernières recherches révolutionnaires ont surmonté ce problème et permettent des projections holographiques en fusionnant les OLED avec des métasurfaces dans un design compact, efficace et évolutif.

L’intégration offre des perspectives passionnantes pour le divertissement immersif, les appareils de communication, la santé et les systèmes optiques sécurisés. Elle peut également ouvrir la voie à un avenir où l’holographie haute résolution, adaptable et économe en énergie fera partie de notre quotidien.

Références :

1. Gong, J., Biabanifard, M., Yoshida, K., et al. (2025). OLED illuminated metasurfaces for holographic image projection. Light: Science & Applications, 14, 294. (Version of Record), published 27 août 2025. https://doi.org/10.1038/s41377-025-01912-z