Diode électroluminescente organique 247462 31703473 2008-07-19T12:18:42Z Wok 342488 /* Inconvénients */ langue française et style moins mercantile {{ébauche|électronique}} [[Image:OLEDScreen.jpg|thumb|350px|Un écran DELO.]] La '''diode électroluminescente organique''' ('''DELO''', en anglais : ''Organic light-emitting diode'', qui a formé l'[[Acronymie|acronyme]] '''OLED''') est une technologie d'affichage lumineux dont le premier brevet date de [[1987]] (société [[Kodak]]) et la première application commerciale est apparue vers [[1997]]. Cette technologie a vocation à remplacer peu à peu les affichages à cristaux liquides ([[Écran à cristaux liquides|LCD]]), d'abord dans les applications de petites dimensions tels que téléphones mobiles, écrans d'appareils numériques. Quand le développement sera mieux maîtrisé, les DELO devraient se substituer aux LCD et autres technologies plasma pour les écrans de grande taille. ==Principe de fonctionnement== Chaque diode, dont l'épaisseur ne dépasse pas le millimètre, est composée de trois couches d'un [[semi-conducteur organique]] (des atomes de [[carbone]], d'[[hydrogène]], d'[[oxygène]] et d'[[azote]]) entourées par une [[cathode]] métallique (une source de charges électriques négatives) et une [[anode]] transparente (une source de charges positives). Chaque [[pixel]] d'un écran ''DELO'' est constitué de trois diodes électroluminescentes juxtaposées (une rouge, une verte et une bleue), produisant leur propre lumière lorsqu'elles sont soumises à une tension électrique. L'ensemble repose sur un « substrat » transparent, en verre ou en [[matière plastique]]. == Historique == [[Bernanose]] et son équipe ont produit de la lumière à base de matériaux organiques, en soumettant des couches minces de cristal d'[[acridine]] orange et de [[quinacrine]] à un courant alternatif de tension élevée. En 1960, des chercheurs du laboratoire [[Dow Chemical]] ont développé des cellules électroluminescentes dopées à l'[[anthracène]], alimentées par un courant alternatif. La faible conductivité électrique de ces matériaux limitait la quantité de lumière émise, jusqu'à l'apparition de nouveaux matériaux comme le polyacétylène, le polypyrrole et la polyaniline "noircie". En 1963, dans une série du publications, l'équipe dirigée par Weiss indique que le polypyrrole oxydé et dopé à l'iode possède une très bonne conductivité : 1 S/cm. Malheureusement, cette découverte a été oubliée, tout comme le rapport de 1974 sur les commutateurs bistables à base de mélanine, qui ont une grande conductivité lorsqu'ils sont à l'état "on". Ces commutateurs avaient la particularité d'émettre de la lumière lorsqu'ils changeaient d'état. Dans une publication de 1977, l'équipe de [[Shirakawa]] indique une haute conductivité dans un matériau similaire, le [[polyacétylène]] oxydé et dopé à l'iode. Ces recherches vaudront à ces chercheurs le prix Nobel de Chimie pour "La découverte et le développement de polymères organiques conducteurs". Des travaux plus récents ont été menés depuis, avec de grandes avancées, comme la parution de l'équipe de Burroughs qui, en 1990, rapporte la très grande efficacité des polymères émettant dans la longueur d'onde du vert. == Technologies dérivées == === Petites molécules === La technologie DELO à petites molécules a été développée par Eastman-Kodak. La production utilise un système de dépôt sous vide, ce qui rend le procédé plus cher que d'autres techniques de fabrication. De plus, comme ce procédé utilise un substrat en verre, il rend l'écran rigide (bien que cette limitation ne soit pas due aux petites molécules). Le terme "OLED" se réfère par défaut à ce type de technologie (parfois sous le terme de SM-OLED, pour Small Molecules). Les molécules principalement utilisées pour les DELO incluent des chélates organométalliques (ex : Alq3, utilisé dans le premier dispositif électroluminescent organique) et des dendrimères conjugués. Il existe maintenant une couche électroluminescente hybride qui emploie des polymères non conducteurs, enduits de molécules électroluminescentes conductrices (petites molécules). Ce polymère est utilisé pour ses avantages mécaniques (résistance) et pour faciliter la production, sans se soucier de ses propriétés optiques. La longévité de la cellule reste inchangée. === PLED === Les ''diodes électroluminescentes à polymère'' (''DELP'' ou ''PLED'' pour ''Polymer Light-Emitting Diodes'', également connues sous le nom de ''polymères électroluminescents'' ou ''LEP'') dérivent des écrans [[Diode électroluminescente organique|OLED]] mais ces derniers utilisent des [[polymère]]s pris entre deux feuilles souples pour émettre de la lumière<Ref>{{fr}} [http://www.pcinpact.com/actu/news/Les_ecrans_plats_dapresdemain_OLED_PLED_.htm PC inpact - Les écrans plats d'après-demain : OLED, PLED ...]</Ref>. Ces polymères peuvent être liquides, ce qui favoriserait une industrialisation rapide. En outre le [[Fréquence de rafraîchissement|taux de rafraîchissement]] de ces écrans serait bien plus élevé que ceux des [[Écran à cristaux liquides|écrans LCD]] classiques<Ref>{{fr}}[http://www.futura-sciences.com/fr/comprendre/glossaire/definition/t/high-tech-1/d/pled_2901/ futura-sciences - PLED]</Ref>. Les écrans PLED sont issus de recherches portant sur des polymères capables d’émettre de la lumière, initialement par le département « technologie d'affichage » de l'université ''Cavendish Laboratory of Cambridge'' en 1989<Ref>{{uk}} [http://www.cdtltd.co.uk/technology/36.asp Cambridge Display Technology - Introduction to P-OLEDs]</Ref>. Le principe de fabrication est le dépôt en couche mince, et permet de créer des écrans couleur recouvrant tout le spectre visible, tout en consommant peu d'électricité. Leur fabrication n'utilise pas le dépôt sous vide, et les molécules actives peuvent être déposées sur le substrat par un procédé similaire aux imprimantes à jet d'encre. De plus, le substrat peut être flexible (comme dans les PET), rendant la production moins coûteuse. === PHOLED === ''PHOLED'' est l'[[Acronymie|acronyme]] de phosphorescent organic light-emitting diode. Cette technologie est brevetée par l'entreprise américaine ''Universal Display Corporation''<Ref>{{en}} [http://206.106.174.125/pholed.htm Universal Display Corporation - PHOLED]</Ref>. Peu d'informations sont actuellement accessibles (fonctionnement, caractéristiques) du fait de la jeunesse de cette technologie. == Fonctionnement == 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 (homonymie)|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 équivalent au nombre d'électrons. Cet équilibre est cependant difficile à atteindre dans un matériau [[organique]]. En effet, la mobilité d'un électron est beaucoup plus faible que celle d'un trou. L'exciton a deux états ([[singleton]] ou [[triplet]]). Seul un exciton sur quatre est de type "singleton". Les matériaux utilisés dans la couche lumineuse contiennent souvent des [[Fluorochrome|fluorophore]]s. Cependant, ces fluorophores n'émettent de la lumière qu'en présence d'un exciton à l'état de singleton, d'où une perte notoire de rendement. Heureusement, en incorporant des [[métal de transition|métaux de transition]] dans une OLED à petites molécules, il apparaît un phénomène [[physique quantique|quantique]], le [[Couplage RKKY|couplage de spin]]. Ce couplage permet une sorte de fusion entre les états de singleton et de triplet. Ainsi, même à l'état triplet, l'exciton peut être source de lumière. Cependant, ce phénomène implique un [[Décalage vers le rouge|décalage du spectre d'émission vers le rouge]], rendant ainsi les [[longueur d'onde|longueurs d'onde]]s 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 [[luminophore]]s (éléments de la couches lumineuse) utilisés dans une DELO sont principalement dérivés du PPV "poly[p-phénylène vinylène]" et du "poly[fluorène]". L'[[anode]] reste classique, composée d'[[oxyde d'indium-étain]] ([[Oxyde d'indium-étain|ITO]]), tout comme la [[cathode]], en [[aluminium]] ou en [[calcium]]. À l'interface entre le matériau [[luminescence|luminescent]] et les [[électrode]]s, des matériaux spécifiques sont intercalés, afin d'améliorer l'injection d'électrons ou de trous et donc d'améliorer l'efficacité de l'OLED. == Utilisation == Les DELO sont actuellement de plus en plus utilisées sur des produits à durée de vie courte ou moyenne ([[Téléphonie mobile|téléphones mobiles]], [[Appareil photographique numérique|appareils photo numériques]], [[Baladeur numérique|baladeurs mp3]], etc.). L'utilisation pour des produits à durée de vie plus longue ([[moniteur d'ordinateur|moniteurs d'ordinateurs]] et [[téléviseur]]s notamment) devrait mettre un peu plus de temps. Ils sont aussi sous développement pour l'utilisation d'éclairage avec une performance similaire au fluo compactes CFL, et un CRI similaire à l'incandescent. === Avantages === La technologie ''OLED'' possède de nombreux avantages par rapport aux ''LCD'' : * Meilleur rendu des couleurs ({{Unité|100|%}} du diagramme [[National Television System Committee|NTSC]]) ; * Meilleur contraste (jusqu'à 1 000 000:1) ; * Lumière plus diffuse (moins directive) : angle de confort de vision plus étendu ; * Minceur et souplesse du support. * Processus de fabrication plus abordable * Temps de réponse < 0,1 ms * Un noir plus "vrai" * Économie d'énergie Le processus de fabrication des écrans DELO est radicalement différent des écrans plats actuels. Le fait d'utiliser des technologies proches des imprimantes à jet d'encre permet d'envisager un coût de production très avantageux, comparé aux LCD ou aux écrans plasma. De plus, les OLED émettent directement la lumière, ce qui induit d'une part une diffusion proche de 90° par rapport à la normale de l'écran et d'autre part une meilleure restitution des couleurs. Enfin, le noir des DELO est "vrai", c’est-à-dire qu'il ne correspond à aucune émission de lumière, contrairement aux LCD utilisant un rétro-éclairage qui a tendance à filtrer à travers la dalle dans les noirs. Les LCD perdent également la moitié de leur puissance lumineuse à la polarisation de la lumière plus encore 2/3 de leur puissance au passage des filtres de couleur : finalement, on perd 5/6 de la puissance lumineuse. En comparaison, la technologie DELO est beaucoup plus économe. === Inconvénients === Les OLED ont trois inconvénients majeurs : * Le principal défaut des DELO est leur durée de vie (environ 20 000 heures), notamment pour les DELO [[bleu]]es. On estime qu'il faudrait une durée de vie d'environ 50 000 heures pour qu'une dalle DELO puisse jouer le rôle de [[téléviseur]]. Cette durée de vie limitée comparée aux [[Écran à cristaux liquides|LCD]] et aux [[Écran à plasma|écrans plasma]] contribue à freiner le développement commercial de cette technologie. Cependant, de nouvelles techniques émergent, tout comme les [[Diode électroluminescente organique|PHOLED]], qui utilisent un matériau phosphorescent comme source de lumière. Les subtiles différences d'énergie ainsi créées permettent d'atteindre une durée de vie proche de 20&nbsp;000 heures pour les PHOLED bleues. Toshiba et Displaylink auraient toutefois réussi à pallier ce problème en utilisant une technologie fondée sur une membrane de métal afin d'optimiser la diffusion de la luminosité. Grâce à cette technologie, les deux firmes affirment avoir réussi à concevoir un prototype OLED de 20,8 pouces d'une durée de vie supérieure à celle des classiques LCD, soit plus de 50&nbsp;000 heures. Il reste maintenant à résoudre les problèmes de conception et de production de larges dalles OLED ; en effet, les télévisions OLED pourraient remplacer les LCD et autres plasma. * De plus, les matériaux organiques des DELO sont sensibles à l'humidité, d'où l'importance des conditions de fabrication et de leur confinement dans l'écran (notamment pour les écrans flexibles). * Enfin, les DELO sont une technologie propriétaire, détenue par plusieurs sociétés dont [[Kodak|Eastman Kodak]], ce qui pourrait constituer un frein au développement de la technologie jusqu'à ce que les [[brevet]]s tombent dans le domaine public. === Applications === Voici quelques applications possibles des DELO (actuellement et à moyen terme) : * Petits écrans souples divers (portables, appareils photo, baladeurs, porte photo...) * Écrans plats de plus grande dimension (home-cinéma) * [[Affichage tête haute]] (head up display ou HUD) à destination des [[avion]]s ou des [[automobile]]s, * Éclairage d'ambiance * Gadgets en tout genre (vêtements lumineux, stylos lumineux, ruban dépliable, etc.) === Démonstrations === Au 40{{e}} [[Consumer Electronics Show]] (CES)(Janvier 2007), Sony présentait un écran DELO de 27 pouces (68 cm), doté d'un contraste de 1&nbsp;000&nbsp;000:1. Au CeBIT de Hannovre (Mars 2008), Samsung a présenté un écran OLED de 31 pouces (78 cm) ayant pour caractéristiques : * Durée de vie : 35&nbsp;000 heures = environ 10 ans, à raison de 10 heures de visionnage par jour. * Contraste > 1 000 000:1. * Temps de réponse < 0,1 ms. Cette technologie serait effectivement à même de concurrencer la réactivité du tube. * Le téléviseur embarque une dalle Full HD, 1920 x 1080 pixels. Il dispose pour l'heure de trois entrées HDMI. Sony commercialise depuis décembre 2007 le XEL-1, un écran OLED de 11", pour une résolution de 960x540, à un prix de {{Unité|1200|€}}. == Bibliographie == {{...}} == Notes == <References/> ''Reste à traduire de [[:en:Organic light-emitting diode]] {{en}}'' == Voir aussi == === Articles connexes === * [[Diode électroluminescente]] (DEL, ou LED en anglais) * [[Thin-film transistor|TFT]] (pour Thin-film transistor) * [[Tube cathodique]] * [[Écran à plasma]] * [[Surface-conduction Electron-emitter Display]] (SED) * [[Écran à cristaux liquides]] (ou LCD en anglais) === Liens externes === * [http://www.oled-display.net Infoportal about OLED Displays] (engl.) * [http://www.oleddesigncontest.com OLED Design Contest] * [http://www.ppml.it OLED applications (eng)] * [http://www.hitech-projects.com/euprojects/olla/ OLED éclairage projet - OLLA (eng)] {{Portail|électricité et électronique|physique}} [[Catégorie:Technologie d'affichage]] [[Catégorie:Diode]] [[Catégorie:Éclairage]] [[ca:Díode orgànic d'emissió de llum]] [[cs:OLED]] [[da:OLED]] [[de:Organische Leuchtdiode]] [[en:Organic light-emitting diode]] [[eo:OLED]] [[es:OLED]] [[fi:OLED]] [[he:OLED]] [[id:OLED]] [[it:OLED]] [[ja:有機エレクトロルミネッセンス]] [[ko:유기 발광 다이오드]] [[nl:Organische lichtemitterende diode]] [[no:OLED]] [[pl:Organic Light-Emitting Diode]] [[pt:OLED]] [[ru:OLED]] [[simple:Organic light-emitting diode]] [[sv:OLED]] [[tr:OLED]] [[uk:Органічний світлодіод]] [[zh:有机发光半导体]]