L'Oled passe de l'ombre à la lumière
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Lors du Consumer Electronic Show de Las Vegas, en janvier dernier, Sony a annoncé la disponibilité du XEL-1, premier écran bénéficiant de la technologie OEL (Organic Electroluminescent) également connue sous le nom d'Oled (diodes électroluminescentes organiques). D'une diagonale de 28 cm et d'une épaisseur de 3 mm, le XEL-1 modifie la donne sur le marché des écrans plats : cristaux liquides et plasma doivent faire face à cette nouvelle concurrence qui risque de leur faire de l'ombre dans les toutes prochaines années.
Jusqu'à présent, en effet, cette technologie n'était utilisée que pour les écrans des appareils photos, téléphones mobiles et baladeurs. Et pourtant elle ne date pas d'hier puisqu'elle a été mise au point dans les années 1990 par Kodak. Mais les coûts de production élevés et certaines contraintes techniques n'ont jamais permis aux grands écrans de dépasser le stade des prototypes. Leur durée de vie demeurait insuffisante et les différences de luminosité sur l'ensemble de la dalle provoquaient des effets de surbrillance.
De grands écrans beaucoup plus contrastés et plus fins…
Mais Sony semblant être venu à bout de toutes ces difficultés, nous allons pouvoir prochainement profiter des étonnantes caractéristiques des écrans Oled. La luminosité qui atteint 1 000 candelas par mètre carré (cd /m2) est largement supérieure à celle des dalles LCD (de l'ordre de 300 cd /m2. Il en va de même pour ) le temps de réponse, délai nécessaire pour que le pixel passe du noir au blanc : il peut atteindre 0,01 milliseconde (contre 1 à 2 ms actuellement pour les dalles LCD les plus réactives). Le rendu des couleurs est quant à lui remarquable puisque l'on peut envisager de couvrir l'intégralité du diagramme NTSC, lequel définit les couleurs visibles par l'œil humain. A titre de comparaison, le LCD en couvre moins de la moitié. Le taux de contraste de la technologie OEL est aussi sans commune mesure avec celui du LCD puisqu'il atteint 1 pour 1 million, de quoi obtenir un noir profond ! Enfin, l'angle de vision avoisine les 160 et la consommation électrique serait inférieure de 40 % à celle des écrans LCD.
Pour afficher de telles performances, l'OEL procède par illumination de diodes électroluminescentes à l'aide d'impulsions électriques. Ces diodes, conçues à base de carbone, produisent leur propre lumière quand elles sont soumises à une tension électrique… alors que les écrans LCD doivent impérativement disposer d'une source lumineuse, en l'occurrence un rétroéclairage par tubes néon. Cette différence fondamentale explique pourquoi l'Oled est jugé si prometteur et pourquoi les écrans peuvent être si fins. D'ailleurs, les fabricants de dalles LCD ne s'y trompent pas et s'activent pour remplacer le système actuel de rétroéclairage par néon par une technique d'éclairage à diodes électroluminescentes.
La mise au point d'une diode Oled n'est pas pour autant une mince affaire… Il y a lieu de superposer, comme pour un sandwich, de fines couches de transistors organiques entre deux électrodes, l'anode, positive, et la cathode, négative. Chaque couche a une fonction bien spécifique, par exemple la régulation de l'intensité électrique entre les électrodes, le filtrage des électrons, etc. La diode repose sur un support transparent, appelé substrat, en plastique ou en verre, l'ensemble étant de l'ordre du millimètre d'épaisseur.
Et ce n'est là qu'un début. Les substrats et cathodes en plastique (polymères) vont permettre de finaliser des modèles d'écrans transparents et flexibles qui offriront de multiples usages. Comme celui de recouvrir le mur du salon d'un “ papier vidéo ” pour diffuser des films, des jeux vidéos ou encore des news provenant d'Internet ou d'afficher sur papier électronique votre magazine favori…
Le transistor est un composant électronique le plus souvent utilisé comme interrupteur commandé. Il sert également à amplifier ou stabiliser une tension ou encore à moduler un signal. Les semi-conducteurs sont, quant à eux, des matériaux présentant une conductivité électrique intermédiaire entre les métaux et les isolants. Ils offrent la possibilité de contrôler aussi bien la quantité de courant électrique susceptible de les traverser que la direction que peut prendre ce courant. Ce n'est qu'à la fin des années 1980 que les chercheurs ont mis en évidence la capacité des semi-conducteurs organiques à émettre de la lumière.
Ces semi-conducteurs organiques reposent sur des matières plastiques (polymères) au lieu du classique silicium et consistent en un assemblage de longues chaînes de molécules carbonées.
Les diodes électroluminescentes produisent de la lumière lorsqu'elles sont parcourues par un courant électrique qui circule de l'anode (+) vers la cathode (-). Une cellule Oled est composée de trois diodes (une rouge, une verte, une bleue) et de plusieurs couches organiques (transistors et semi-conducteurs), l'ensemble étant situé entre l'anode et la cathode. Soumise à une tension électrique, l'anode va créer des “ trous ”, autrement dit elle va arracher des électrons au matériau composant la diode, tandis que la cathode va en apporter. Les trous (positifs) et les électrons (négatifs) s'attirant, ils vont migrer au travers du matériau luminescent et donner naissance à des photons. Les couches organiques du matériau sont composées de couches d'injection, d'émission et de transport d'électrons. Les semi-conducteurs organiques ont, eux, pour fonction de filtrer une partie des électrons et de limiter l'énergie émise. La lumière produite par les diodes rouge, verte et bleue est combinée pour obtenir la couleur souhaitée.
Chaque pixel comprend trois diodes électroluminescentes, une rouge, une verte et une bleue positionnées les unes à côté des autres. Pour finaliser des écrans d'ordinateurs ou des téléviseurs avec la technologie Oled, les fabricants ont recours à des matrices actives (TFT pour Thin Film Transistors) tout comme pour les dalles LCD. La raison en est simple. Plus l'écran est grand, plus le temps d'illumination de chaque pixel est court et plus le besoin en énergie est important. Avec les matrices actives, chaque pixel peut être contrôlé individuellement par un transistor qui régule la tension entre l'anode et la cathode. Le film très fin de transistors constituant la matrice active vient s'ajouter aux composants Oled.
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