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Technologie OLED de A à Z

la technologie oledLa diode électroluminescente organique (DELO), en anglais : Organic Light-Emitting Diode (OLED) est une technologie d’affichage sur écran aux possibilités d’applications multiples bien que principalement utiliséz (à ce jour) pour des affichages de petite taille ou dotés d’un écran flexible.

Brevetée pour la première fois par Kodak en 1987, les premières apparitions commerciales datent de 1997. À terme cette technologie est destinée à remplacer les affichages LCD et Plasma.

Fonctionnement de la technologie OLED

La technologie OLED est basée sur l’utilisation de diodes superposées qui, une fois alimentées par un courant électrique, émettent leur propre lumière, contrairement à d’autres types d’affichage tels que les écrans à cristaux liquides qui nécessitent un rétro-éclairage.

Chaque pixel de l’écran est composé de trois diodes juxtaposées (bleue, rouge et verte) dont l’épaisseur ne dépasse pas un millimètre.

chacune de ces diodes est constituée d’un semi-conducteur organique à base de carbone, oxygène, hydrogène et azote entouré par une cathode métallique (charge électrique positive) et une anode transparente (charge électrique négative).

L’ensemble repose sur un support en verre ou en plastique (notamment pour les applications des écrans souples).

schéma fonctionnement oled

Avantages de la technologie OLED

application oled

Listons les points forts de la technologie OLED :

  • En premier lieu il est bon de rappeler que contrairement à d’autres formats d’écrans plats, un affichage OLED n’a pas besoin de rétro-éclairage, ce qui a pour conséquence une économie d’énergie non négligeable ainsi qu’un encombrement réduit et un avantage certain concernant la flexibilité des écrans.
  • Le processus et le coût de fabrication des écrans OLED apparaissent comme étant plus rentables comparé à d’autres technologies.
  • Le contraste, le rendu des couleurs, le temps de réponse ainsi que l’angle de vision (lumière diffuse) sont également profitables à la technologie OLED. Cela peut s’expliquer par une lumière directement émise par chaque pixel qui compose l’écran, proposant ainsi une meilleure restitution des couleurs et une diffusion de la lumière proche de 90°.
  • On notera également qu’avec la technologie OLED, l’écran affiche un véritable noir, en ce sens qu’il ne correspond à aucune émission de lumière, à l’inverse du LCD utilisant un rétro-éclairage qui a tendance à filtrer à travers la dalle dans les noirs.

Désavantages de la technologie OLED

Voyons les points faibles :

  • Le principal désavantage des écrans OLED réside dans leur durée de vie assez limitée (jusqu’à présent). Bien que des techniques dérivées travaillent à améliorer cette longévité, pour le moment OLED ne peut rivaliser avec ses concurrents à ce niveau,
  • D’autre part la grande sensibilité des semi-conducteurs organiques à l’humidité est un frein supplémentaire à la commercialisation en masse de cette technologie. Cette sensibilité est encore plus importante dans le cas des écrans flexibles, le confinement des semi-conducteurs étant moins sécurisé,
  • Enfin, le développement de la technologie OLED n’est pas facilité par le fait qu’il s’agit d’une technologie propriétaire, les brevets principaux appartiennent à Kodak, Idemitsu et Sony.

Applications :

oledOLED trouve pour le moment des applications d’écran pour des équipements de petite taille (téléphones mobiles, appareils photos numériques, cadre photo numérique), ou dédiés à la flexibilité (bracelet numérique, oreillette blue tooth…)

Les nouveautés sont fréquentes en la matière, comme nous en témoignons régulièrement.

La technologie OLED est même utilisable en guise d’éclairage écologique.

Nul doute que les progrès de la recherche et des constructeurs franchiront tôt ou tard les obstacles actuels pour porter OLED au firmament des technologies qui nous entoureront demain.

Complément d’information

Pour les plus expérimentés d’entre vous voici l’explication plus détaillée, empruntée à Wikipédia, du fonctionnement de la technologie :

Le principe de fonctionnement des OLED est basé sur l’électroluminescence. La source de lumière est en fait due à la recombinaison d’un exciton (paire électron-trou), à l’intérieur de la couche émettrice. Lors de cette recombinaison, un photon est émis.

Le but des chercheurs est d’optimiser cette recombinaison. Pour cela, il faut que la couche émettrice possède un nombre de trous égal au nombre d’électrons. Cet équilibre est cependant difficile à atteindre dans un matériau organique. En effet, la mobilité d’un électron est environ trois fois plus grande que celle d’un trou.

concept mobile oledL’exciton a deux états (singulet ou triplet). Seul un exciton sur quatre est de type « singulet ». Les matériaux utilisés dans la couche lumineuse contiennent souvent des fluorophores. Cependant, ces fluorophores n’émettent de la lumière qu’en présence d’un exciton à l’état de singulet, d’où une perte notoire de rendement.

Heureusement, en incorporant des métaux de transition dans une OLED à petites molécules, il apparaît un phénomène quantique, le couplage de spin. Ce couplage permet une sorte de fusion entre les états de singulet et de triplet. Ainsi, même à l’état triplet, l’exciton peut être source de lumière. Cependant, ce phénomène implique un décalage du spectre d’émission vers le rouge, rendant ainsi les longueurs d’ondes courtes (bleu-violet) plus difficiles à atteindre à partir d’un exciton à l’état de triplet. Mais cette technologie quadruple l’efficacité des OLED.

Afin de créer les excitons dans la couche émettrice, il faut arracher des électrons d’un côté et en rajouter de l’autre. C’est pourquoi la couche lumineuse est prise en sandwich par deux électrodes :

  • une anode (+) qui crée des trous (arrache des électrons au matériau),
  • une cathode (-) qui apporte les électrons.

Les trous (positifs) et les électrons (négatifs) s’attirant, ils vont migrer au travers du matériau luminescent et se rencontrer pour former un exciton.

Les luminophores (éléments de la couches lumineuse) utilisés dans une OLED sont principalement dérivés du PPV « poly[p-phénylène vinylène] » et du « poly[fluorène] ». L’anode reste classique, composée d’oxyde d’indium-étain (ITO), tout comme la cathode, en aluminium ou en calcium. À l’interface entre le matériau luminescent et les électrodes, des matériaux spécifiques sont intercalés, afin d’améliorer l’injection d’électrons ou de trous et donc d’améliorer l’efficacité de la OLED.

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