Vers la création d’OLED plus performantes
Une équipe du Service de chimie bioorganique et de marquage (SCBM – Université Paris-Saclay, CEA) a réalisé la première étude corrélant de manière efficace la structure et les propriétés de molécules émettrices de lumière pour l’application dans des diodes électroluminescentes organiques (OLED).
Le marché des OLED est en plein essor. Depuis la création des premiers prototypes dans les années 80, de nombreux géants de l’affichage ont investi en recherche et développement dans ce domaine. Parallèlement, bien des groupes de recherche à travers le monde ont enrichi leurs connaissances sur les différentes molécules composant les OLED et leurs propriétés.
Pour émettre de façon optimale de la lumière dans l’OLED, ces molécules doivent posséder des propriétés de fluorescence retardée et d’émission de lumière circulairement polarisée. La première offre une conversion théoriquement totale de l’énergie électrique en lumière et la seconde permet à la lumière émise de traverser les filtres placés sur l’OLED. Ces filtres empêchent la réflexion de la lumière extérieure – soleil, éclairage publique – sur la dalle de l’OLED, mais si le dispositif n’émet pas de lumière circulairement polarisée, 50 % de l’intensité lumineuse produite par la diode est perdue.
Entièrement organiques, de telles molécules – à base de carbone et sans métaux – ont été décrites pour la première fois en 2015. Jusqu’à aujourd’hui, les nouveaux exemples restent très rares et les applications inenvisageables à grande échelle.
Un consortium de chercheurs venant du CEA Saclay, de l’ENS Paris-Saclay, de l’Université de Rennes et du LETI (CEA Grenoble), a réalisé la première étude systématique et approfondie sur des molécules possédant des propriétés de fluorescence retardée et d’émission de lumière circulairement polarisée. Les chercheurs ont synthétisé une série de dix nouvelles molécules aux designs proches mais comportant de petites différences structurelles.
À l’aide de calculs théoriques, modélisant précisément les structures des molécules, et grâce aux propriétés mesurées, ils ont établi une relation structure-propriétés, mettant en avant les paramètres structuraux importants pour l’obtention des meilleures propriétés.
Par ailleurs, certaines des molécules ont servi à mettre au point des diodes électroluminescentes organiques émettrices de lumière circulairement polarisée, compatibles avec la fabrication d’écrans portatifs haute définition.
Grâce aux lignes directrices dressées par cette étude, il sera prochainement plus simple d’accéder efficacement à de nouvelles molécules performantes pour les OLED et de développer des applications nécessitant ces mêmes propriétés. De nouvelles molécules basées sur ces travaux devraient voir le jour dans le futur et permettre de concevoir des dispositifs d’affichage consommant moins d’énergie.
Référence :
Lucas Frédéric et al., Maximizing Chiral Perturbation on Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters and Elaboration of the First Top‐Emission Circularly Polarized OLED. Advanced Functional Materials, August 2020.