Publié le 12 janvier 2026 à 05h04. Des chercheurs de l’ETH Zurich ont franchi une étape décisive dans la miniaturisation des écrans OLED, ouvrant la voie à des images plus nettes, plus lumineuses et à de nouvelles applications dans des domaines tels que la réalité augmentée et la microscopie.
- L’équipe a réussi à réduire la taille des pixels OLED à environ 100 nanomètres (un milliardième de mètre).
- Cette avancée permet de dépasser la limite de diffraction de la lumière, ouvrant de nouvelles possibilités de contrôle de la lumière.
- Le procédé de fabrication est compatible avec les techniques de lithographie standard utilisées dans l’industrie des puces.
La course à la miniaturisation est au cœur de l’évolution de l’électronique depuis le milieu du XXe siècle. La loi de Moore, qui prédit le doublement du nombre de transistors sur une puce à intervalles réguliers, a été le moteur de progrès spectaculaires en termes de puissance de calcul et d’efficacité énergétique. Aujourd’hui, cette logique s’applique avec succès à la technologie des diodes électroluminescentes organiques (OLED).
Jusqu’à présent, la résolution des écrans OLED était limitée par la taille des pixels, qui se chiffrait en micromètres (un millionième de mètre). Cette contrainte était due aux procédés de fabrication, notamment le dépôt de matériaux par évaporation à travers des masques métalliques. L’équipe du professeur Chih-Jen Shih a surmonté cet obstacle en utilisant des membranes ultrafines en nitrure de silicium, un matériau céramique capable de conserver sa résistance même à des épaisseurs extrêmement faibles. Ces membranes permettent de créer des motifs de dépôt environ 3 000 fois plus fins que les méthodes conventionnelles.
Le résultat est un processus qui permet de définir des pixels OLED d’un diamètre compris entre 100 et 200 nanomètres en une seule étape. Selon Jiwoo Oh, doctorant participant à la recherche, ces nano-OLED sont environ 50 fois plus petits que les pixels OLED les plus avancés disponibles actuellement. La densité de pixels peut ainsi être multipliée par 2 500 par rapport à l’état de l’art.
Cette avancée est d’autant plus significative que la miniaturisation des OLED a été plus lente que celle de la microélectronique. L’approche développée à l’ETH Zurich brise cette inertie et présente un avantage majeur : elle est compatible avec les processus de lithographie standard utilisés dans la fabrication de puces, facilitant ainsi son adoption par l’industrie.
Pour démontrer la faisabilité de leur concept, les chercheurs ont créé un logo de l’ETH Zurich composé de 2 800 nano-OLED. La taille de ce réseau est comparable à celle d’une cellule humaine, chaque pixel mesurant environ 200 nanomètres. Il s’agit d’une démonstration symbolique, mais aussi d’une illustration concrète du potentiel de cette technologie.
Au-delà de la simple réduction de taille, l’intérêt majeur de cette approche réside dans le fait que les pixels atteignent des dimensions inférieures à la moitié de la longueur d’onde de la lumière visible. Dans ce régime, dit « sub-longueur d’onde », les sources lumineuses cessent de se comporter comme des entités indépendantes. Pour la lumière visible, la limite de diffraction se situe entre 200 et 400 nanomètres, selon la couleur. Les nano-OLED développés à Zurich peuvent être placés à des distances inférieures à ce seuil, ce qui permet aux champs électromagnétiques des pixels voisins d’interagir.
Tommaso Marcato, chercheur postdoctoral de l’équipe, explique ce phénomène par une analogie simple :
« Deux pierres lancées très près l’une de l’autre dans un lac génèrent des vagues qui, lorsqu’elles se rencontrent, forment des motifs géométriques complexes. »
Tommaso Marcato, chercheur postdoctoral
De manière analogue, la lumière émise par les nano-OLED voisins peut être renforcée ou annulée, créant ainsi des motifs d’émission contrôlables.
Les premières expériences ont montré que ces interactions peuvent être utilisées pour manipuler la direction de la lumière émise. Au lieu de rayonner de manière diffuse, les réseaux nano-OLED peuvent être conçus pour émettre de la lumière uniquement sous des angles spécifiques. Ce contrôle directionnel, réalisé sans optique externe, représente une avancée significative pour l’intégration photonique.
L’équipe a également réussi à générer de la lumière polarisée grâce à la disposition des pixels, un aspect crucial pour des applications telles que l’imagerie médicale, la caractérisation des matériaux et les systèmes optiques avancés.
Cette réduction extrême de la taille des OLED ouvre un large éventail d’applications potentielles. Des pixels de 100 nanomètres permettraient d’atteindre des densités si élevées que même des appareils portés près de l’œil, comme les lunettes de réalité augmentée ou virtuelle, pourraient offrir des images continues, sans effet de grille et avec une perception visuelle plus naturelle.
L’un des domaines les plus prometteurs est la microscopie optique. Un réseau de nano-OLED peut servir de source d’éclairage extrêmement localisée, capable d’illuminer des régions submicroniques d’un échantillon. En combinant cette illumination séquentielle avec des techniques de reconstruction informatique, il serait possible d’obtenir des images à très haute résolution sans recourir à des systèmes optiques encombrants ou coûteux.
Dans le domaine biomédical, la taille de ces pixels les rend compatibles avec les structures cellulaires, ouvrant la voie à des capteurs optiques capables d’interagir avec des neurones individuels, que ce soit pour détecter des signaux, stimuler des tissus ou s’intégrer dans des systèmes de recherche en neurosciences et en bio-ingénierie.
À plus long terme, l’équipe de l’ETH Zurich vise à parvenir à un contrôle individuel de chaque nano-OLED. Cette capacité est essentielle pour exploiter pleinement les effets d’interaction optique et développer des systèmes optiques phasés reconfigurables.
Chih-Jen Shih envisage même un scénario futur dans lequel des groupes de nano-OLED seraient intégrés dans des méta-pixels capables d’être positionnés et contrôlés avec précision dans l’espace. Cette approche permettrait de générer de véritables images tridimensionnelles autour du spectateur, un concept qui appartient depuis des décennies au domaine de la recherche théorique et qui commence maintenant à trouver une base technologique solide.
Vous pouvez accéder à l’article de recherche complet via le lien suivant : https://www.nature.com/articles/s41566-025-01785-z
Crédits de l’image de couverture : Amanda Paganini – ETH ZURICH