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Aug 10, 2023

La nouvelle technologie LED pourrait rendre les écrans de téléphone flexibles

Temps de lecture : 8 minutes Publié le 31 juillet 202331 juillet 2023 par Melisa Yashinski De nombreux écrans d'aujourd'hui, tels que ceux de votre téléviseur, de votre ordinateur portable et de votre smartphone, reposent sur un matériau appelé matière organique.

Temps de lecture : 8 minutes

Publié le 31 juillet 202331 juillet 2023 par Melisa Yashinski

De nombreux écrans actuels, tels que ceux de votre téléviseur, de votre ordinateur portable et de votre smartphone, reposent sur un matériau appelé diode électroluminescente organique, ou OLED en abrégé. Les écrans OLED sont connus pour être fins et légers, et pour afficher un noir plus profond et plus sombre. Cependant, ces écrans sont rigides et cassants, comme un morceau de verre. Et si ces écrans pouvaient être construits avec une douceur semblable à celle de la peau et la possibilité de s'enrouler autour de votre poignet ou de se plier complètement en deux ?

Auparavant, les scientifiques ont conçu de nouvelles conceptions d'écran pour conférer de la flexibilité aux écrans OLED. Cependant, ces tentatives ont conduit à une réduction de la résolution et de la qualité de l’image, ainsi qu’à une flexibilité limitée. D'autres scientifiques ont réussi à concevoir des écrans extensibles en utilisant des matériaux émetteurs de lumière alternatifs, tels que des fluorescents. Cependant, ces matériaux ont des caractéristiques inférieures, comme une luminosité et une efficacité énergétique inférieures à celles des matériaux OLED.

Récemment, des scientifiques chinois et américains ont modifié la conception moléculaire d’un matériau OLED existant pour le rendre plus flexible tout en conservant sa capacité à émettre de la lumière. Ils se sont concentrés sur un type d’OLED qui utilise l’énergie absorbée par la chaleur pour exciter un électron dans un état énergétique différent et émettre de la lumière. Ce type d’écran est appelé émetteur de fluorescence retardée activé thermiquement, ou TADF. Contrairement aux autres technologies OLED, les émetteurs TADF ne dépendent pas de métaux lourds et sont donc sans danger pour les applications intégrées par l'homme, comme les appareils portables.

La plupart des émetteurs TADF sont constitués de petites molécules inflexibles. Dans des études récentes, les scientifiques ont développé des émetteurs TADF à partir de longues chaînes de molécules, appelées polymères, mais celles-ci n'étaient pas non plus extensibles. Pour ajouter de l'extensibilité à leurs matériaux, ces scientifiques ont ajouté des molécules molles constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène, appelées chaînes alkyle, entre les unités polymères TADF. Leur objectif était de déterminer les chaînes alkyles les plus longues qu’ils pouvaient ajouter pour conférer de la flexibilité sans sacrifier les propriétés électroluminescentes. Ils ont synthétisé quatre polymères TADF avec des chaînes alkyles de 1, 3, 6 et 10 atomes de carbone. Ils ont également synthétisé un émetteur TADF typique à petite molécule à des fins de comparaison.

Les scientifiques ont d’abord testé les propriétés d’émission lumineuse de chaque émetteur pour savoir si l’ajout de chaînes alkyles affectait leurs performances. Ils ont observé que les cinq appareils émettaient avec succès une lumière verte, avec seulement des changements minimes dans son intensité. Ensuite, ils ont mesuré la différence entre les états énergétiques des électrons, une valeur qui correspond à la quantité d’énergie thermique nécessaire pour exciter un électron dans le processus TADF, et ont découvert qu’elle était presque identique pour tous les émetteurs. Ils ont interprété leurs résultats comme indiquant que l’ajout de chaînes alkyles molles aux dispositifs TADF n’affectait pas leur capacité à émettre de la lumière.

Ensuite, les scientifiques ont étiré chaque émetteur jusqu'à ce qu'il double de longueur et ont observé la formation de fissures et les changements dans l'émission de lumière. Ils ont observé que les dispositifs dotés de chaînes alkyles plus longues présentaient moins de fissures et des fissures plus courtes, ce qui signifie qu'ils subissaient moins de dommages dus à l'étirement. Ils ont noté que le polymère TADF avec une chaîne alkyle de 10 carbones, la plus longue chaîne alkyle testée, restait entièrement intact, sans fissure, même lorsque l'émetteur était étiré jusqu'à deux fois sa taille d'origine. Ils ont également mesuré plus de lumière émise par la version étirée de ce polymère TADF que par les échantillons constitués de chaînes alkyles plus courtes. Ils ont expliqué que cela était probablement dû aux fissures qui se formaient dans ces émetteurs, qui détérioraient les contacts électriques et empêchaient potentiellement les électrons de changer d'état énergétique.

Les scientifiques ont ensuite incorporé le polymère TADF avec une chaîne alkyle de 10 carbones dans un dispositif OLED extensible. Dans un dispositif OLED typique, le matériau organique électroluminescent est pris en sandwich entre deux couches conductrices, appelées électrodes, qui permettent à l’électricité de circuler entre elles. Les scientifiques ont conçu de nouvelles électrodes transparentes étirables en ajoutant des nanofils d'argent à un polymère flexible similaire au silicone. Ensuite, ils ont pris en sandwich le polymère TADF entre ces deux électrodes flexibles. Ils ont découvert que le dispositif OLED obtenu nécessitait une basse tension pour s’allumer et pouvait être alimenté par une batterie commerciale.