Une Révolution dans la Vision Nocturne : Les OLEDs Légers

Introduction aux OLEDs Innovants

Des chercheurs de l’Université du Michigan ont mis au point un nouveau type de diode électroluminescente organique (OLED) qui pourrait remplacer les lunettes de vision nocturne encombrantes par des modèles légers et plus abordables, adaptés à une utilisation prolongée.

Fonctionnement des Systèmes de Vision Nocturne Traditionnels

Les systèmes de vision nocturne actuels reposent sur des intensificateurs d’image qui transforment la lumière infrarouge proche en électrons. Ces électrons sont ensuite accélérés à travers un vide vers un disque mince comportant des centaines de petits canaux. En heurtant les parois de ces canaux, les électrons libèrent des milliers d’autres électrons, qui frappent ensuite un écran phosphorescent, convertissant ainsi l’énergie en lumière visible. Ce processus permet d’amplifier la lumière entrante jusqu’à 10 000 fois, offrant ainsi une vision nocturne.

Les Avantages des Nouveaux Dispositifs OLED

Le nouvel appareil OLED développé convertit également la lumière infrarouge proche en lumière visible, mais avec une amplification supérieure à 100 fois, tout en étant plus léger et sans nécessiter la haute tension ni le vide encombrant des intensificateurs d’image traditionnels. Les chercheurs estiment qu’une amplification encore plus élevée pourrait être atteinte en optimisant la conception de l’appareil.

Une Technologie Révolutionnaire

Chris Giebink, professeur d’ingénierie électrique et de physique à l’Université du Michigan, souligne que « l’un des aspects les plus attrayants de cette nouvelle approche est qu’elle amplifie la lumière dans une pile de films minces de moins d’un micron d’épaisseur, bien plus fine qu’un cheveu, qui mesure environ 50 microns. »

Réduction de la Consommation Énergétique

Étant donné que cet appareil fonctionne à une tension bien inférieure à celle des intensificateurs d’image traditionnels, il permet de réduire considérablement la consommation d’énergie, prolongeant ainsi la durée de vie des batteries.

Mécanisme de Fonctionnement

Le dispositif intègre une couche absorbante de photons qui convertit la lumière infrarouge en électrons, ainsi qu’une pile de cinq couches d’OLED où ces électrons sont transformés en photons de lumière visible. Idéalement, cinq photons sont générés pour chaque électron traversant la pile OLED.

Une partie de ces photons est émise vers l’œil de l’utilisateur, tandis que d’autres sont réabsorbés par la couche absorbante, produisant encore plus d’électrons dans un cycle de rétroaction positive. Ce phénomène amplifie considérablement la lumière émise par rapport à la lumière d’entrée.

Une Avancée dans la Technologie OLED

Les précédents modèles d’OLED ne parvenaient pas à amplifier la lumière, produisant un photon de sortie pour chaque photon d’entrée. Raju Lampande, chercheur postdoctoral à l’Université du Michigan, déclare : « C’est la première démonstration d’un gain élevé de photons dans un dispositif à film mince. »

Comportement de Mémoire et Applications en Vision par Ordinateur

Le dispositif présente également un comportement de mémoire, connu sous le nom d’hystérésis, où sa sortie lumineuse à un moment donné dépend de l’intensité et de la durée des illuminations passées. Giebink explique : « Normalement, lorsqu’un OLED d’upconversion est éclairé, il commence à émettre de la lumière, et lorsque l’éclairage est éteint, il cesse d’émettre. Ce dispositif peut rester actif et se souvenir des choses dans le temps, ce qui est inhabituel. »

Bien que ce comportement de mémoire pose des défis pour les applications de vision nocturne, il pourrait offrir des opportunités pour un traitement d’image similaire à celui du système visuel humain, où les neurones biologiques transmettent des signaux en fonction du timing et de l’intensité des signaux entrants. La capacité de mémoriser des entrées passées pourrait faire de ces OLEDs de bons candidats pour des connexions neuronales permettant d’interpréter et de classifier une image sans nécessiter un traitement séparé.

Fabrication et Collaboration

Les chercheurs ont fabriqué le dispositif en utilisant des matériaux et des méthodes couramment employés dans la production d’OLED, ce qui devrait améliorer la rentabilité et la scalabilité pour les applications futures. Ce projet a été réalisé en collaboration avec OLEDWorks, une entreprise spécialisée dans les produits d’éclairage OLED, et RTX, un entrepreneur dans le secteur aérospatial et de la défense. La technologie est en attente de brevet par OLEDWorks et l’Université d’État de Pennsylvanie, où l’étude a été initiée avant que Giebink ne rejoigne l’Université du Michigan. Ce travail a été financé par la DARPA.