Version française de « CRT, LCD, OLED : Evolution of the Screen » d’ Xbit-labs .
OLED signifie Organic Light Emitting Diode, soit une diode électro luminescente organique. Les deux différences cruciales par rapport aux LCDs sont directement dans le nom : “organique” et “luminescente”. Regardons plus en détails chacune d’entre elles afin de comprendre pourquoi cette technologie est si prometteuse et pourquoi elle marquera un pas de plus par rapport aux cristaux liquides.
A partir des années 60, la microélectronique n’a utilisé que des matériaux principalement inorganiques, comme le silicium, le germanium, l’arséniure de gallium, l’aluminium ou le cuivre pour les interconnections métalliques, des diélectriques variés comme le dioxyde de silicium et plus encore. Tout est déjà prouvé, testé et prêt pour la prochaine décennie. Pourtant la recherche s’est aussi portée sur des matériaux organiques (polymères, oligomères, composants hybrides organiques/inorganiques), mais aussi sur de nombreux paramètres comme la conductivité, les propriétés des semi-conducteurs et l’émission de lumière. Les matériaux organiques offrent un grand nombre d’avantages comme une plage élevée de températures de fonctionnement, une grande flexibilité et bien d’autres, offrant ainsi aux fabricants d’appareils électroniques de nouvelles opportunités.
Vous allez peut être me dire que les matériaux organiques sont utilisés dans la production de processeur depuis quelque temps déjà et vous avez raison : des composants organiques conducteurs sont utilisés dans le « packaging », l’encapsulation des puces. Intel les s’en sert depuis l’utilisation de la technologie OLGA (Organic Land Grid Array) des Pentium !!!. Ils sont aussi utilisés en lithographie comme matériaux photo-résistants. Quelques expériences réussies prouvent qu’on peut les utiliser en tant que diélectriques, mais ce n’est qu’une fonction auxiliaire : vous ne voyez aucun matériaux organiques dans les transistors, les diodes ou les condensateurs.
Dernièrement, la microélectronique traditionnelle inorganique a fait face à de nombreux problèmes, c’est pourquoi il y a une probabilité encore plus forte que les fabricants portent encore plus leur attentions sur les matériaux organiques à partir de maintenant.
Si nous rentrons dans les détails, nous pourrions facilement écrire quelques articles sur le sujet, mais nous sommes plus intéressés dans un aspect spécifique de ces matériaux, et plus particulièrement de ceux dont la propriété est d’émettre de la lumière. Eastman Kodak fut le pionner de la recherche sur ce point. Ses scientifiques Chin Tang et Steve Van Slyke ont publié leurs travaux en 1987 dans leur article “Organic electroluminescent diodes” où ils décrivaient une nouvelle variété de « films fins » basés sur des matériaux organiques avec des propriétés électroluminescentes, qui surpassaient tout ce qui était connu et possible à l’époque.
Kodak a proposé une structure composée de deux couches de matériaux organiques entre les électrodes au lieu d’une seule et c’est devenu la structure de base pour les composants OLEDs utilisés jusqu’à aujourd’hui. Enfin c’est la structure visible par quelqu’un de l’extérieur :
Bien entendu tout est recouvert de verre. Sur la partie OLED, le verre est enduit d’oxyde d’indium et d’étain pour constituer une anode. La première couche organique vient juste après : l’épaisseur de la couche est d’environ 750 angströms (75nm) ; le matériau utilisé est un diamine aromatique. Ensuite vient la couche émettrice de lumière principale du film qui est faite de matériaux appartenant à la famille complexe des chélates métalliques fluorescents, comme l’alumine 8-hydroxyquinoline par exemple. La dernière couche de ce sandwich est la cathode faite d’un mélange de magnésium et d’argent (10:1 de ratio d’atomes). La structure globale fait moins de 500nm incluant le rétro éclairage puisque cela émet tout seul de la lumière !
Lorsqu’on applique une tension de 2,5V ou plus, la couche de base émet des photons. Le flux de photons s’intensifie avec le courant et ce, de manière linéaire. Ainsi, une tension de 10V produit une luminosité de plus de 1000 candela par mètre carré (1000Cd/m²) soit plus de deux fois ce que les meilleurs LCDs du moment sont capables d’offrir (alors que le maximum possible théorique doit se situer à plus de 100 000 candelas par mètre carré !). L’intensité du spectre tombe à partir de 550nm de longueur d’onde, ce qui correspond à de la lumière verte.
