De l’architecture moléculaire pour simplifier les dispositifs d’affichage

CNRS le journal Chimie

À Rennes, les chercheurs manipulent des fragments moléculaires, comme dans un jeu de construction. L’exercice vise à obtenir des molécules aux propriétés suffisamment intéressantes pour être intégrées à des dispositifs organiques émetteurs de lumière phosphorescente : les PhOLEDs.

Bien connues dans le domaine de l’électronique, les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) ont progressivement été intégrées dans nos objets du quotidien. Cette nouvelle génération de dispositifs organiques se retrouve aussi bien dans des écrans de télévision, d’ordinateur, de smartphone ou dans divers systèmes d’éclairage. Par rapport aux écrans LED, cette technologie d’affichage, qui ne nécessite pas de rétroéclairage, offre des qualités de contrastes inégalées. La deuxième génération de ces diodes, les PhOLEDs, émettent de la lumière phosphorescente avec un meilleur rendement que ses prédécesseuses.

Le défi de la couche unique
L’essor de cette technologie a amené un défi de taille, ou plutôt de simplification. En effet, l’architecture en multicouches des PhOLEDs rend leur production coûteuse en énergie et en matériaux. Cyril Poriel, directeur de recherche du CNRS à l’Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes) s’est donné pour mission de simplifier ce dispositif. Avec son équipe, il travaille depuis de nombreuses années sur les molécules au sein de la couche émissive de lumière. « Il faut imaginer la PhOLED comme un sandwich composé de différentes couches. À chaque extrémité, on retrouve une électrode, puis différentes couches fonctionnelles, et au centre du dispositif la couche émissive de lumière, illustre ce dernier. L’objectif était donc de ne laisser que les électrodes et une unique couche, celle qui émet la lumière », illustre-t-il. Depuis vingt ans, la quête d’une technologie « couche unique » anime les chercheurs. Mais de nombreux échecs se sont succédé dans le milieu, car en enlevant les différentes couches, ce sont les performances du dispositif qui s’effondrent, comme un château de cartes. « Les couches fonctionnelles aident notamment au transport de charges de l’électrode jusqu’à la couche émissive de lumière. Sans elles, il est beaucoup plus difficile d’obtenir une PhOLED performante », précise Cyril Poriel. Avec son équipe, il s’est penché sur la synthèse de molécules qui servent de matrice à l’émetteur phosphorescent de lumière. « Il fallait trouver des molécules capables à la fois de transporter les charges et de faire tout le reste du travail au sein de la couche émissive », résume-t-il.

Diodes électrophosphorescentes organiques (PhOLED) émettant dans le bleu ©Jérémy BARANDE / LPICM / MaCSE / École polytechnique / CNRS Images

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