Les écrans OLED de demain
Premières OLEDs émettrices de lumière circulairement polarisée
Pour être regardé confortablement, les écrans doivent être à la fois lumineux et antireflets. La source lumineuse de chaque pixel doit donc être intense et, si possible, polarisée, pour permettre un traitement antireflet sans perte d'intensité lumineuse ni dégradation de la qualité de la lumière émise. Une première étape de modélisation théorique des composés organiques et de leurs propriétés a permis de sélectionner et orienter la conception de nouvelles molécules luminescentes pour une nouvelle génération d’OLEDs moins énergivores.
Schéma du phénomène diminuant le rendement des écrans OLED à cause de leurs filtres antireflet © L. Favereau (CNRS/ Université de Rennes)
Des molécules obtenues intégrées dans des OLEDs
Les chercheurs associés au CEA ont synthétisé une série de luminophores inédits afin de réaliser la première analyse systématique des relations structure/propriétés pour ce type de matériaux organiques et de comprendre les paramètres influant sur l’efficacité de la perturbation chirale et donc sur l’obtention des meilleures propriétés de ces matériaux. Une partie des études spectroscopiques de fluorescence des nouveaux composés ont été réalisées au sein du PPSM à l’ENS Paris-Saclay. Certaines des molécules obtenues ont ensuite été intégrées dans les premières OLEDs émettrices de lumière circulairement polarisée, architecturées de telle sorte qu’elles puissent intégrer les dispositifs d’affichage portatifs haute-résolution.
Figure 1 : Illustration du gain de lumière des nouveaux luminophores lorsqu’ils s’agrègent (de gauche à droite : augmentation de la concentration). © L. Frédéric (SCBM/CEA).
Figure 2 : Formulation chimique des nouveaux chromophores, intégrant les 3 propriétés permettant d’améliorer le rapport « quantité d’énergie consommée / qualité de la lumière produite » dans les systèmes d’affichage. © G. Pieters (SCBM/CEA)
Efficacité énergétique
Optimiser le phénomène de perturbation chirale était indispensable pour que les équipes puissent continuer à travailler à l’amélioration de la qualité de la lumière produite et obtenir un vrai matériau OLED révolutionnaire et exploitable pour l’industrie.
Les nouvelles OLEDs allient efficacité énergétique et émission de lumière circulairement polarisée, permettant de s'affranchir de filtres antireflets. Et les nouvelles molécules chirales à luminescence thermiquement activée permettent d'obtenir un rendement quantique d'émission lumineuse approchant les 100%.
Ces matériaux ont été conçus à partir d'une démarche conjointe théorie-expérience, en plusieurs étapes, de la conception des molécules chirales luminescentes jusqu'aux premières CP-OLEDs (Circularly Polarised - Organic Light-Emitting Diode) avec le soutien du projet ANR iChiraLight.
Ce travail a permis d'établir des relations structure-propriétés mettant en avant les paramètres structuraux importants pour l'obtention des meilleures propriétés optiques. La modélisation pour guider la conception de nouvelles molécules à propriétés optiques contrôlées n'en est qu'à ses débuts. Il se poursuit avec la mise en œuvre de nouvelles méthodes théoriques plus précises, qui permettront de calculer l'ensemble des propriétés optiques nécessaires et d'explorer ainsi encore plus largement de nouvelles familles de molécules avant synthèse.