Chimie OLED révolutionnaire améliore luminosité, contraste et longévité des écrans

La nouvelle technique peut rendre les écrans OLED plus lumineux, avec un meilleur contraste et une durée de vie plus longue. Elle implique de modifier la chimie des matériaux OLED de manière à produire une lumière polarisée unique qui peut contourner le filtre anti-reflet de l'écran.

Les écrans modernes des smartphones, tablettes, ordinateurs portables et téléviseurs sont éclairés par de minuscules dispositifs appelés diodes électroluminescentes organiques (OLED). Ces diodes consistent en une couche de composé organique qui émet de la lumière en réponse à un courant électrique.

Pour rendre ces écrans clairement visibles par une journée ensoleillée, ils sont couverts d'un filtre anti-reflet. En raison de la mécanique de filtrage des filtres anti-reflet, environ 50 pour cent de la lumière produite par chaque pixel OLED reste piégée à l'intérieur de l'écran, réduisant l'efficacité énergétique de la diode de moitié.

Pour augmenter l'utilisabilité — les affichages numériques ne seraient pas populaires s'ils ne pouvaient pas être utilisés à l'extérieur — les fabricants OLED font un compromis avec l'efficacité énergétique de l'appareil. Maintenant, des chercheurs de l'Imperial College London ont développé une nouvelle méthode qui peut rendre les écrans OLED plus lumineux, avec un meilleur contraste et une durée de vie plus longue.

La nouvelle méthode implique de modifier la chimie des matériaux OLED de manière à générer une lumière polarisée unique qui peut contourner le filtre anti-reflet. Les écrans faits de tels matériaux seraient plus économes en énergie et auraient une empreinte carbone plus faible.

Le contrôle de la dissymétrie de la lumière polarisée circulairement pourrait révolutionner les affichages des dispositifs électroniques. L'une des techniques émergentes pour induire l'électroluminescence polarisée circulairement à partir de la couche active des OLED implique le mélange de polymères achiraux avec des additifs de molécules chirales. Dans ce cas, le signe de la lumière polarisée circulairement est contrôlé par la stéréochimie absolue de la molécule.

Référence : ACS Nano | DOI:10.1021/acsnano.9b02940 | Imperial College London

Les chercheurs ont soigneusement analysé de tels systèmes et démontré qu'il est possible d'obtenir à la fois la luminosité et des diodes électroluminescentes polymères polarisées circulairement efficaces.

Image microscopique de couches chirales de polymères à base de carbone pour LEDs | Source : Imperial College London

La luminosité et l'efficacité sont atteintes grâce à une interaction entre l'amplification ou l'inversion de la lumière polarisée circulairement à travers un milieu chiral et l'émission polarisée circulairement localisée provenant de la chiralité moléculaire.

Ils ont lié la caractérisation électronique, spectroscopique et morphologique dans des couches minces avec des études théoriques pour fournir des informations sur les mécanismes qui mènent à la luminescence polarisée circulairement et aux OLED haute performance.

Autres applications

Bien que l'étude se soit principalement concentrée sur les écrans OLED, les chercheurs ont vite remarqué que leur méthode pourrait également être utilisée dans d'autres applications. La lumière polarisée produite par le nouveau matériau peut être utilisée dans le stockage de données, la surveillance environnementale, le calcul quantique optique, le chiffrement et la transmission d'information, et la biosenseur.