Les écrans OLED équipent déjà de nombreux smartphones, téléviseurs et montres connectées. Chaque pixel produit directement sa propre lumière, sans rétroéclairage. Cette technologie offre des noirs profonds, un contraste élevé et des appareils fins. Des chercheurs japonais explorent maintenant une nouvelle manière d’organiser les matériaux internes pour mieux faire circuler le courant.
Une OLED repose sur plusieurs couches organiques extrêmement minces. Lorsque des charges électriques les traversent, certaines molécules émettent de la lumière. Dans les écrans actuels, ces molécules sont généralement disposées de façon désordonnée, dans une structure dite amorphe. Cette organisation facilite la fabrication de grandes surfaces, mais elle peut freiner le déplacement des charges.
Vue rapprochée d'un écran OLED actuel.
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Cette résistance interne compte beaucoup. Une mauvaise circulation électrique peut imposer une tension plus élevée, produire davantage de chaleur et limiter la luminosité accessible. Les fabricants doivent aussi trouver un équilibre entre rendement, durée de vie, fidélité des couleurs et coût de production.
Masahiro Morimoto, Yuya Honda et Shigeki Naka, de l’Université de Toyama, ont testé une couche de rubrène. Ce matériau organique transporte particulièrement bien les charges lorsqu’il adopte une structure cristalline, dans laquelle les molécules suivent un ordre régulier. Jusqu’ici, intégrer de tels cristaux dans une OLED fine et facilement fabricable restait difficile.
Les chercheurs ont d’abord déposé sous vide une couche désordonnée de rubrène. Un traitement thermique en deux étapes l’a ensuite transformée en film cristallin. Les domaines obtenus atteignaient environ 1 mm de largeur, pour seulement 50 nm d’épaisseur. Cette finesse correspond à environ un millième de celle d’un cheveu humain.
Le changement a fortement modifié le comportement électrique du composant. À tension identique, la densité de courant pouvait atteindre jusqu’à 1 000 fois celle d’une OLED comparable contenant du rubrène amorphe. Ce résultat signifie que les charges traversaient beaucoup plus facilement la couche.
La diode expérimentale commençait à émettre autour de 1,3 V pour une faible luminance. Une tension réduite pourrait, à terme, contribuer à limiter certaines pertes électriques. Dans un smartphone ou un téléviseur, cela pourrait favoriser des écrans moins énergivores, plus lumineux à consommation égale, produisant moins de chaleur et à la durée de vie prolongée.
La structure cristalline a aussi rendu l’émission lumineuse plus étroite et plus précise dans le spectre mesuré. Cette propriété pourrait aider à produire des couleurs mieux contrôlées. Elle devra cependant être combinée à des matériaux rouges, verts et bleus adaptés, ainsi qu’aux nombreuses autres couches nécessaires dans une dalle commerciale.
La méthode emploie le dépôt sous vide, déjà courant dans la fabrication des OLED. Cet avantage pourrait faciliter son intégration future. Les chercheurs doivent encore vérifier la régularité des cristaux sur de grandes surfaces, leur compatibilité avec des millions de pixels et leur résistance aux cycles prolongés d’utilisation.