Des muscles artificiels pour des écrans aux couleurs plus réalistes !

Selon un article publié récemment dans Optics Letters par des physiciens de l'Institur Fédéral Suisse de Technologie (EFT) de Zurich, des réseaux de diffraction réglables en grille constitués de minuscules muscles artificiels pourraient apporter plus de réalisme aux couleurs des écrans de télévision ou d'ordinateur.

Dans les écrans ordinaires tels que les tubes des téléviseurs, les écrans LCD, ou les écrans à plasma, chaque pixel se compose de trois éléments luminescents, un pour chacune des couleurs principales rouge, vert, et bleu. Ces couleurs pour chaque pixel sont fixes, et seuls leurs nombres peuvent varier - en réglant la luminosité des éléments colorés - pour produire différentes nuances composées. De cette façon, les écrans actuels peuvent reproduire la plupart des couleurs visibles, mais pas toutes. Par exemple, la reproduction des nuances du bleu du ciel ou de la mer est imparfaite.

Manuel Aschwanden et son Andreas Stemmer ont imaginé pouvoir surmonter ces limitations en modifiant les couleurs principales elles-mêmes, et non plus simplement leur luminosité, en utilisant un réseau de diffraction. Dans leur installation, la lumière blanche frappe une membrane de muscle artificiel, recouverte d'or et de 100 microns de large, moulée sous une forme ressemblant à celle d'un store vénitien. Le muscle artificiel est constitué d'un polymère qui se contracte lorsqu'une tension lui est appliquée. Quand la lumière blanche rencontre un réseau de diffraction, les différentes longueurs d'onde s'éparpillent sous différents angles (voir la figure).


"C'est comme quand on fait pivoter un CD tenu directement sous la lumière du soleil", explique Aschwanden. De la même manière que les pistes microscopiques à la surface du CD, les cannelures du muscle artificiel diffractent la lumière blanche en un arc-en-ciel de couleurs. Au lieu de faire pivoter la surface pour obtenir différents tons, l'angle de diffraction est modifié en appliquant des tensions différentes au muscle artificiel. Lorsque la membrane se contracte ou se détend, la lumière entrante "voit" les cannelures plus ou moins espacées. Tous les angles de réflexion changent, aussi l'éventail entier des longueurs d'onde est modifié d'un seul coup. La couleur désirée peut ensuite être isolée en faisant passer la lumière à travers un trou: le trou reste fixe, mais des régions différentes du spectre passeront à travers lui. Pour obtenir des couleurs composées, chaque pixel devra utiliser deux réseaux de diffraction ou plus. Selon Aschwanden, un écran pourrait, grâce à cette méthode, produire la gamme complète des couleurs que l'oeil humain peut percevoir.

Les réseaux de diffraction réglables sont utilisés d'ordinaire dans des applications telles que les télécommunications par fibres optiques et les projecteurs vidéos, mais les technologies existantes sont basées sur des matériaux piézoélectriques aux capacités expansives très limitées. En revanche, les muscles artificiels peuvent modifier leurs dimensions dans de très larges proportions.

L'obtention de la gamme complète des couleurs exige une source de lumière blanche "vraie", et non pas une combinaison de rouge, de vert et de bleu qui imite la lumière blanche pour l'oeil humain. Dans ce but, la technologie pourrait exploiter une nouvelle génération de LED blanches récemment développée.