Une nouvelle électrode qui pourrait libérer 20 % de lumière en plus à partir de diodes électroluminescentes organiques a été développée à l'Université du Michigan. Cela pourrait aider à prolonger la durée de vie de la batterie des smartphones et des ordinateurs portables, ou rendre les téléviseurs et écrans de nouvelle génération beaucoup plus économes en énergie.

L'approche empêche la lumière d'être piégée dans la partie électroluminescente d'une OLED, permettant aux OLED de maintenir la luminosité tout en utilisant moins d'énergie. En outre, l'électrode s'intègre facilement dans les processus existants de fabrication d'écrans OLED et de luminaires.

« Avec notre approche, vous pouvez tout faire dans la même chambre à vide, " a déclaré L. Jay Guo, U-M professeur de génie électrique et informatique et auteur correspondant de l'étude.

À moins que les ingénieurs n'agissent, environ 80% de la lumière produite par un OLED est piégée à l'intérieur de l'appareil. Il le fait en raison d'un effet connu sous le nom de guidage d'ondes. Essentiellement, les rayons lumineux qui ne sortent pas de l'appareil à un angle proche de la perpendiculaire sont réfléchis et guidés latéralement à travers l'appareil. Ils finissent par se perdre à l'intérieur de l'OLED.

Une bonne partie de la lumière perdue est simplement piégée entre les deux électrodes de part et d'autre de l'émetteur de lumière. L'un des plus gros contrevenants est l'électrode transparente qui se trouve entre le matériau électroluminescent et le verre, généralement constitué d'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Dans un appareil de laboratoire, vous pouvez voir la lumière piégée jaillir sur les côtés plutôt que de traverser le spectateur.

"Non traité, c'est la couche de guidage d'ondes la plus puissante de l'OLED, " a déclaré Guo. "Nous voulons nous attaquer à la cause profonde du problème."

En remplaçant l'ITO par une couche d'argent de seulement cinq nanomètres d'épaisseur, déposé sur une couche germe de cuivre, L'équipe de Guo a maintenu la fonction d'électrode tout en éliminant complètement le problème de guidage d'ondes dans les couches OLED.

"L'industrie peut être capable de libérer plus de 40% de la lumière, en partie en échangeant les électrodes d'oxyde d'indium et d'étain classiques pour notre couche nanométrique d'argent transparent, " a déclaré Changyeong Jeong, premier auteur et un doctorat. candidat en génie électrique et informatique.

Cet avantage est difficile à voir, bien que, dans un appareil de laboratoire relativement simple. Même si la lumière n'est plus guidée dans la pile OLED, que la lumière libérée peut encore être réfléchie par le verre. Dans l'industrie, les ingénieurs ont des moyens de réduire cette réflexion en créant des bosses sur la surface du verre, ou en ajoutant des motifs de grille ou des particules qui disperseront la lumière dans tout le verre.

"Certains chercheurs ont pu libérer environ 34% de la lumière en utilisant des matériaux non conventionnels avec des directions d'émission ou des structures de motifs spéciales, " dit Jeong.

Afin de prouver qu'ils avaient éliminé le guidage d'onde dans l'émetteur de lumière, L'équipe de Guo a dû arrêter la lumière piégée par le verre, trop. Ils l'ont fait avec un montage expérimental utilisant un liquide qui avait le même indice de réfraction que le verre, ce que l'on appelle le fluide d'appariement d'indice, une huile dans ce cas. Cette "adaptation d'indice" empêche la réflexion qui se produit à la frontière entre le verre à indice élevé et l'air à faible indice.

Une fois qu'ils ont fait cela, ils pouvaient regarder leur installation expérimentale de côté et voir si de la lumière venait de côté. Ils ont constaté que le bord de la couche électroluminescente était presque complètement sombre. À son tour, la lumière traversant le verre était environ 20 % plus brillante.

La découverte est décrite dans le journal Avancées scientifiques , dans un article intitulé, "S'attaquer au piégeage de la lumière dans les diodes électroluminescentes organiques par l'élimination complète des modes de guide d'ondes."

Cette recherche a été financée par Zenithnano Technology, une entreprise que Guo a cofondée pour commercialiser les inventions de son laboratoire de transparence, électrodes métalliques flexibles pour écrans et écrans tactiles.

L'Université du Michigan a déposé une demande de protection par brevet. L'appareil a été construit dans l'installation de nanofabrication de Lurie.