Le couplage de la lumière et de la matière pour assurer une luminosité optimale des écrans

Des chercheurs de l’Université de St Andrews, en collaboration avec des collègues de l’Université de Cologne, ont découvert un moyen de relier la lumière et la matière pour assurer une luminosité et des couleurs optimales pour les derniers téléviseurs et écrans intelligents sans sacrifier l’efficacité de l’appareil.

Le chercheur principal, le professeur Malte Gather, de l’école de physique et d’astronomie de l’Université de St Andrews, qui est membre de la Scottish Universities Physics Alliance (SUPA), a expliqué : « Les écrans constitués de diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont depuis longtemps entrés le marché grand public à toutes les échelles – des écrans Big TV aux écrans de smartphone HD.

Cependant, alors que l’industrie de l’affichage se prépare pour la prochaine génération d’appareils avec une saturation des couleurs, une luminosité et une efficacité plus élevées, les scientifiques sont confrontés à de nombreux défis. et la saturation des couleurs pour les écrans sophistiqués.

« Les spectres d’émission des OLED peuvent être réglés par l’utilisation de filtres de couleur ou de photocavités, mais cela se fait au détriment de l’efficacité ou conduit à une forte dépendance de la couleur perçue à l’angle de vue. »

Les chercheurs ont maintenant démontré qu’un principe scientifique de base – le fort couplage entre la lumière et la matière – peut être utilisé pour moduler les spectres d’émission des OLED d’une manière similaire à l’utilisation d’un microgap, mais sans hériter de la forte dépendance de l’angle de vue qui accompagne généralement ces conceptions.

Le professeur Gaither a déclaré qu’en prenant en sandwich une pile OLED entre de minces miroirs faits de matériaux métalliques déjà largement utilisés dans l’industrie de l’affichage, le couplage entre la lumière et la matière organique pourrait être grandement amélioré. Cependant, ce couplage peut généralement entraîner une moindre efficacité du dispositif.

Pour éviter cela, les chercheurs ont ajouté un film mince séparé de molécules hautement absorbant la lumière, quelque chose que l’on trouverait normalement dans les cellules solaires organiques mais pas encore dans les OLED. Cette couche supplémentaire a augmenté l’effet de couplage fort, créant ainsi une particule hybride de matière lumineuse, appelée polariton, mais de manière décisive sans réduire l’efficacité des particules électroluminescentes dans l’OLED.

Le Dr Andreas Mischuk, premier auteur de cette étude, a ajouté : « En créant des polaritons, nous pouvons hériter de certaines propriétés bénéfiques du matériau, notamment sa dépendance angulaire considérablement réduite. »

Bien qu’il y ait eu des rapports sur les OLED à base de polaritons dans le passé, ils ont souffert d’une efficacité et d’une luminosité inférieures, ce qui a entravé toutes les applications du monde réel et les a confinées au domaine de la recherche fondamentale. Avec la nouvelle stratégie, l’équipe a maintenant été en mesure de réaliser pour la première fois des OLED basés sur Polariton avec une efficacité et une luminosité adaptées à l’application.

Le professeur Gather a ajouté : « Avec des performances dans la même gamme que les OLED utilisées dans les écrans commerciaux, mais avec une pureté et une stabilité des couleurs bien améliorées sous différents angles de vue, les OLED à base de polariton pourraient être d’une grande valeur pour l’industrie de l’affichage. »

En plus d’être importante pour les écrans de nouvelle génération, la création efficace à la demande d’un grand nombre de polaritons peut être utilisée dans de nombreuses applications, des lasers à l’informatique quantique.

L’étude a été publiée dans la revue Photonique de la nature.