Dans le but de créer des solutions d’éclairage de nouvelle génération plus simples, des chercheurs de l’université de Turku ont mis au point un OLED blanc à couleur réglable. Il s’agit d’un dispositif flexible émettant de la lumière par le haut qui produit une lumière blanche à partir d’une seule couche organique et de deux électrodes en aluminium standard, éliminant ainsi le besoin d’oxyde d’étain-indium, un matériau rare. Cette conception simplifiée remplace les empilements organiques complexes par une optique intelligente, ce qui promet de réduire les coûts de fabrication et la dépendance à l’égard de matériaux rares.
Les OLED blanches alimentent les écrans haut de gamme et sont de plus en plus courantes dans les lampes et l’éclairage architectural. Cependant, les OLED blanches conventionnelles sont compliquées. Les fabricants mélangent des dopants rouges, verts et bleus contenant des métaux lourds et ajoutent une couche transparente d’oxyde d’étain d’indium (ITO). En mélangeant ces additifs électroluminescents dans des rapports précis avec la couche organique hôte, l’appareil produit de la lumière blanche. Cependant, ces étapes augmentent les coûts et les déchets et ne sont pas durables.
Dans une étude récente, des chercheurs de l’Université de Turku ont développé une nouvelle approche innovante. Ils ont utilisé une molécule TADF (DMAC-DPS) bleu ciel et sans métal standard et ont remodelé sa lumière à l’aide d’une minuscule « salle de miroirs » optique connue sous le nom de microcavité.
Ce nouvel appareil est top-emitting et ITO-free. Les deux miroirs de la microcavité sont fabriqués à partir d’aluminium commun et fonctionnent comme électrodes. La couche électroluminescente est un film mince monocomposant basé sur l’émetteur de 3ème génération DMAC-DPS, évitant ainsi le coût et les complications associés à la chimie hôte-invité conventionnelle et au mélange de couleurs RVB.
Les microcavités peuvent être comparées à une minuscule salle de miroirs car elles reflètent la lumière de la même manière. Dans la nouvelle technologie OLED développée par les chercheurs, l’ajustement de la longueur de la cavité (par exemple, en modifiant l’épaisseur de la couche émissive) déplace les couleurs de l’OLED qui sont renforcées. Dans le même temps, les ondulations d’énergie électromagnétique qui se déplacent le long des surfaces métalliques, connues sous le nom de polaritons plasmon de surface (SPP), se mélangent aux résonances de la cavité pour étendre le spectre du bleu au blanc.
Ensemble, ces effets produisent une lumière blanche accordable d’environ 3.790 K (blanc chaud) à environ 5.050 K (blanc frais) sans ajouter de matériaux supplémentaires.
« Notre percée consiste à en devenir plus avec moins », déclare Manish Kumar, le chercheur principal. « Nous montrons que vous n’avez pas besoin d’un mélange de couleur RVB compliqué pour obtenir une belle lumière blanche. En laissant une cavité soigneusement conçue et des plasmons de surface faire le mélange, nous transformons un seul émetteur bleu en un OLED blanc accordable sans ITO et avec une pile beaucoup plus simple, en utilisant des matériaux déjà familiers aux fabricants. »
L’image affiche les spectres d’électroluminescence du dispositif fabriqué, démontrant la conversion de couleur de l’émission bleue à blanche.
L’invention des chercheurs pourrait réduire considérablement l’empreinte écologique et le coût de la fabrication d’OLED, car elle nécessite moins d’intrants rares et moins d’étapes de traitement. De plus, sa conception s’intègre parfaitement dans les lignes de production de dépôt sous vide existantes. Parce que l’appareil est «top-émetteur», il peut bien fonctionner sur des surfaces réfléchissantes ou flexibles, des options d’ouverture pour les luminaires élégants, des rétroéclairages minces et les futurs panneaux de construction intelligente.
« Ce travail montre comment la conception optique intelligente peut remplacer la complexité chimique », ajoute Konstantinos Daskalakis, professeur et chef du groupe de recherche. « En éliminant l’ITO et les dopants en métaux lourds, nous pointons vers un éclairage qui n’est pas seulement efficace, mais aussi plus facile à fabriquer, plus durable et plus aimable pour l’environnement et les chaînes d’approvisionnement. »
La prochaine étape pour les chercheurs est d’explorer la luminosité, l’efficacité et la stabilité à long terme afin de faire progresser les prototypes de laboratoire dans des produits d’éclairage réels.
Article : « Single-Emitter White OLEDs via Microcavity Spectral Engineering » – DOI : 10.1002/adom.202501358
L’étude a été publiée dans Advanced Optical Materials.
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