Des chercheurs ont mis au point un nouveau type d’OLED qui peut s’étirer jusqu’à deux fois sa longueur sans perdre la clarté de l’image.

Des chercheurs ont mis au point un nouvel écran OLED qui peut être étiré jusqu’à plus de deux fois sa longueur tout en maintenant l’émission de lumière et la clarté de l’image. Ce développement ouvre la voie à une large gamme de produits électroniques portables.

Une diode électroluminescente organique (OLED) contient des feuilles minces et flexibles de petites molécules organiques qui émettent de la lumière en réponse à un courant électrique. Les OLED sont plus économes en énergie que les anciens écrans LED et LCD et sont utilisées pour fabriquer des écrans de télévision et d’ordinateur, ainsi que des écrans pour les smartphones et les consoles de jeu portables.

Après des décennies de développement, les OLED sont devenues l’une des technologies électroluminescentes les plus avancées. Mais les chercheurs sont toujours à la recherche de nouvelles utilisations. Grâce à leur faible tension, leur efficacité et leur luminosité élevées, ainsi qu’à leur faible prix, les OLED sont la technologie idéale pour être intégrées dans des dispositifs portables et implantables. Mais elles ont besoin d’être modifiées pour améliorer leur souplesse et leur extensibilité.

C’est ce qu’ont fait des chercheurs de l’université de Chicago, qui se sont attaqués aux liaisons chimiques étroites et à la rigidité des OLED actuelles pour mettre au point une alternative entièrement nouvelle et plus extensible.

« Les matériaux actuellement utilisés dans les écrans OLED de pointe sont très fragiles ; ils ne sont pas extensibles », explique Sihong Wang, co-auteur correspondant de l’étude. « Notre objectif était de créer quelque chose qui maintienne l’électroluminescence de l’OLED, mais avec des polymères extensibles.

Grâce à leur expérience en ingénierie moléculaire, les chercheurs savaient que le développement d’une OLED plus extensible nécessiterait une certaine manipulation moléculaire. En utilisant des prévisions informatiques pour développer leurs nouveaux polymères OLED et en testant plusieurs prototypes, les chercheurs ont trouvé un produit gagnant avec la fluorescence retardée activée thermiquement (TADF), un moyen très efficace de permettre aux matériaux organiques de convertir l’électricité en lumière.

En incorporant des alkyles – des produits chimiques organiques qui ne contiennent que des atomes de carbone et d’hydrogène disposés en chaînes – dans le polymère entre les unités TADF, la souplesse et la flexibilité ont été améliorées. L’OLED nouvellement conçue a pu être étirée jusqu’à plus de deux fois sa longueur d’origine sans perturber ses capacités d’émission de lumière ou l’affichage d’une image claire.

« Nous avons pu développer des modèles atomiques des nouveaux polymères en question et, avec ces modèles, nous avons simulé ce qui arrive à ces molécules lorsqu’on tire dessus et qu’on essaie de les plier », a déclaré Juan de Pablo, co-auteur correspondant de l’étude. « Maintenant que nous comprenons ces propriétés au niveau moléculaire, nous disposons d’un cadre pour concevoir de nouveaux matériaux où la flexibilité et la luminescence sont optimisées.

Ce nouveau type d’OLED semble plus performant que le système de surveillance de la santé portable de Samsung, annoncé en 2021, qui pourrait s’étirer de 30 % sans nuire à l’affichage ou à la performance de la surveillance. Les chercheurs affirment que leur dispositif OLED extensible pourrait avoir un large éventail d’applications dans l’électronique portable et les capteurs de santé de la prochaine génération.

« Il s’agit de la classe de matériaux dont vous avez besoin pour pouvoir enfin développer des écrans véritablement flexibles », assure Juan de Pablo. « Ce travail est vraiment fondamental et je m’attends à ce qu’il permette la mise au point de nombreuses technologies auxquelles nous n’avons pas encore pensé.

L’équipe prévoit de développer de nouvelles versions de l’écran, en intégrant des couleurs supplémentaires dans la fluorescence et en améliorant les performances et l’efficacité.

« L’objectif est d’atteindre le même niveau de performance que les technologies commerciales existantes », conclut Sihong Wang.

https://www.nature.com/articles/s41563-023-01529-w

https://news.uchicago.edu/story/uchicago-researchers-develop-stretchable-oled-display