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Écrans flexibles grands et lumineux
Les écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont attrayants car ils sont lumineux, efficaces et suffisamment minces pour être flexibles. Mais ils sont actuellement limités à une utilisation dans de petits écrans, tels que ceux des téléphones portables. C'est en partie dû aux défaillances d'une pièce de l'appareil, une électrode transparente utilisée pour éclairer l'écran. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université du Michigan ont développé un nouveau type d'électrode qui pourrait aider à ouvrir la voie à de grands écrans OLED flexibles.
Maille métallique : Une grille de fils métalliques de 200 nanomètres d'épaisseur pourrait être utilisée comme électrode transparente flexible et robuste pour éclairer les écrans plats et les LED organiques.
Les OLED sont constituées de couches semi-conductrices organiques prises en sandwich entre deux électrodes, dont l'une doit être transparente pour permettre à la lumière de s'échapper. Les écrans d'aujourd'hui utilisent un film transparent d'oxyde d'indium et d'étain (ITO), mais ce matériau est cher, fragile et rigide, ce qui le rend inadapté aux écrans flexibles de grande surface. Il peut également dégrader les couches électroluminescentes organiques.
La nouvelle électrode est une grille de fils métalliques hautement conducteurs si minces qu'ils sont essentiellement transparents. Professeur d'électrotechnique et d'informatique L. Jay Guo dit que l'électrode devrait être plus flexible et moins chère que l'ITO, tout en ne dégradant pas les matériaux organiques. Les chercheurs ont incorporé la grille dans une OLED comme électrode supérieure et n'ont observé aucune différence visible de luminosité entre l'émission lumineuse de leur LED et celle d'une OLED conventionnelle fabriquée avec une électrode ITO, bien que Guo dise que lui et ses collègues devront faire plus. mesures optiques détaillées pour voir comment les deux se comparent. Le travail est décrit dans un article en ligne dans la revue Matériaux avancés .
Les chercheurs ont réalisé des grilles de cuivre, d'or et d'argent, avec des fils de 120 ou 200 nanomètres de large et séparés par des écarts d'environ 500 nanomètres dans une direction et par des écarts de 10 micromètres dans la direction perpendiculaire. L'excellente conductivité de ces métaux se traduit par une résistance aussi petite que cinq ohms, ce qui est inférieur à la résistance moyenne de la couche ITO.
Les chercheurs utilisent une technique appelée lithographie par nanoimpression, qui leur permet de créer une grille de fils pouvant être transférée sur n'importe quelle autre surface, y compris un substrat pour un affichage flexible. (Voir 10 technologies émergentes qui changeront le monde.)
En modifiant la largeur et la hauteur des fils, les chercheurs peuvent modifier la transparence et la conductivité. L'affinement des fils rend l'électrode plus transparente, mais en même temps, les fils les plus fins ont une résistance plus élevée. Ainsi, les chercheurs doublent la hauteur des fils, ce qui réduit la résistance d'un facteur trois mais diminue la transparence de seulement 5 pour cent, explique Guo. Il y a un grand potentiel [to] jouer avec ces paramètres, ajoute-t-il. [Il y a] beaucoup de place pour optimiser la structure.
Jorma Peltola, consultante auprès des fabricants d'écrans plats, note que si trouver une alternative robuste et flexible à l'ITO est une priorité pour l'industrie des écrans OLED, de meilleurs matériaux organiques et méthodes de fabrication seront également nécessaires avant que les OLED puissent entrer dans le marché des grands écrans.
De plus, la nouvelle technique fait face à un challenger de taille : les nanotubes de carbone. Les chercheurs développent des films de nanotubes de carbone qui pourraient remplacer l'ITO. Les films de nanotubes ont actuellement une résistance environ trois fois plus élevée que la nouvelle grille métallique pour une transparence comparable, mais cette différence est faible et diminue avec les nouveaux développements, selon Andrew Rinzler , professeur de physique à l'Université de Floride, qui étudie les films de nanotubes de carbone. De plus, contrairement à la grille métallique, les couches de nanotubes entrent en contact avec chaque partie de la couche semi-conductrice organique sur laquelle elles sont déposées, ce qui devrait augmenter l'efficacité du dispositif.
Mais en tant que première démonstration, l'idée de la grille métallique vaut la peine d'être poursuivie, dit Rinzler. Malgré les problèmes possibles et les technologies concurrentes, il s'agit d'une technologie potentiellement viable qui vaut la peine d'être explorée.