Des chercheurs de l'Université nationale de Singapour ont développé un film d'amélioration des couleurs qui pourrait apporter des couleurs plus riches et plus naturelles aux écrans électroniques à écran plat de nouvelle génération.

Les technologies d'affichage commerciales actuelles telles que les OLED (diodes électroluminescentes organiques) et les QLED (diodes électroluminescentes à points quantiques) ne peuvent produire qu'un peu plus de 50 % des couleurs visibles à l'œil humain. Cela limite la reproduction des couleurs que ces écrans peuvent atteindre.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur TAN Zhi Kuang du Département de chimie et de l'Institut de recherche sur l'énergie solaire de Singapour (SERIS) à NUS a développé un film d'amélioration des couleurs qui pourrait permettre aux futures technologies d'affichage de produire plus de 75 % de toutes les couleurs visibles. . Cette technologie est rendue possible par un matériau semi-conducteur connu sous le nom de pérovskites, qui peut être réglé en modifiant sa composition chimique pour émettre de la lumière fortement et efficacement dans une variété de couleurs. Pour réaliser les films d'amélioration, l'équipe de recherche a mélangé des cristaux de taille nanométrique du matériau pérovskite avec un monomère liquide (précurseur des plastiques), et a déclenché une réaction de polymérisation en éclairant le mélange avec de la lumière blanche.

Ce processus a permis à l'équipe de fabriquer un film composite de pérovskite-polymère fortement luminescent qui possède une efficacité de luminescence triplement améliorée par rapport à un film de nanocristal de pérovskite conventionnel. Les performances de luminescence améliorées sont le résultat de la séparation spatiale accrue entre les nanocristaux de pérovskite dans le matériau composite polymère, ce qui empêche la canalisation de l'énergie entre les cristaux vers les défectueux et non émissifs. Cette innovation permet aux matériaux pérovskites d'émettre de la lumière plus efficacement et de consommer moins d'énergie lorsqu'ils sont déployés dans un produit d'affichage. Leurs performances couleur peuvent permettre aux téléviseurs et moniteurs de nouvelle génération d'obtenir une qualité Rec. Norme de couleur 2020 pour la télévision ultra-haute définition (UHDTV), par rapport à la norme DCI-P3 plus limitée dans les affichages actuels (voir la figure ci-dessous).

Afin de comprendre comment les écrans produisent une gamme de couleurs, il est important d'abord d'apprécier le fonctionnement de l'œil humain. Nos yeux sont capables de percevoir les couleurs grâce à la présence de trois types de cellules coniques sensibles au rouge, couleurs vert et bleu (RVB). L'étendue différente de la stimulation de ces cellules coniques nous permet de voir une myriade de couleurs. Par exemple, une stimulation combinée des cônes rouges et verts donnera la perception du jaune. La pérovskite offre d'excellentes performances de couleur car elle est capable de produire une lumière RVB spectralement "plus pure" qui est plus spécifique pour stimuler les trois cellules coniques de nos yeux. Ce meilleur contrôle de la stimulation des cônes permet aux écrans de reproduire une plus large gamme de couleurs qui imitent ce que nos yeux perçoivent dans le monde réel.

Dr WONG Ying Chieh, membre de l'équipe de recherche, mentionné, "Un avantage supplémentaire est que les pérovskites sont faciles à synthétiser, facilitant potentiellement leur mise à l'échelle et réduisant le coût de production des écrans. Le temps nécessaire aux précurseurs chimiques de la pérovskite pour réagir et former des nanocristaux est généralement de l'ordre de 10 secondes. »

"Les matériaux pérovskites peuvent être enduits et traités sous une forme de solution similaire aux peintures, et peut potentiellement être utilisé dans des écrans de grande surface. Bien que nos matériaux soient utiles pour améliorer les performances des téléviseurs et des appareils mobiles, ma vision est de les mettre en présentoirs muraux dans nos espaces de vie ou de travail pour créer des environnements virtuels réalistes avec des couleurs riches et naturelles, " a ajouté le professeur Tan.

L'équipe de recherche travaille actuellement avec des sociétés d'affichage pour commercialiser le film d'amélioration des couleurs pérovskite, et espère voir la technologie dans les produits électroniques grand public dans les deux à trois prochaines années.