Qu'est-ce que les LED organiques ?

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Avec l'avènement de la communauté mondiale au concept de développement durable, qui implique le verdissement de l'ensemble de l'industrie et l'augmentation de la conscience environnementale du consommateur, les produits qui portent le label "biologique" suscitent un grand intérêt et demande croissante. Et les LED organiques ne font pas exception. Les nouvelles solutions technologiques et les nouveaux produits attirent invariablement l'attention des consommateurs "avancés" qui évoluent avec leur temps. De quoi s'agit-il - des diodes électroluminescentes organiques, quels sont les principes de leur travail et leurs perspectives d'utilisation? C'est le sujet de cet article.

Juste un peu d'histoire

Les propriétés électroluminescentes des matériaux organiques ont été découvertes en 1950 par le physicien français André Bernanoz. Mais ce n'est qu'en 1987 que cette découverte est devenue une solution technologique dans le premier appareil OLED fabriqué par Kodak. Et en 2000, trois chimistes à la fois - A. McDiarmid, H. Shirakawa et A. Heeger - ont reçu le prix Nobel pour leurs découvertes dans le domaineles polymères conducteurs minces d'origine organique. Ce n'est qu'en 2008 que la première lampe OSRAM OLED a été mise en vente, dont seulement 25 exemplaires ont été fabriqués au prix de 25 000 euros. Aujourd'hui, de telles lampes sont proposées par plusieurs sociétés au prix de 500 euros, et il existe déjà plusieurs directions dans les technologies OLED: PHOLED, TOLED, FOLED et d'autres qui ne sont compréhensibles que pour les spécialistes.

Où est bio ?

Curieusement, mais l'utilisation du mot "biologique" dans ce contexte n'a rien à voir avec des produits d'origine animale ou végétale. Les diodes électroluminescentes organiques, ou OLED (de l'anglais Organic Light Emitting Diode), sont un semi-conducteur constitué d'un matériau carboné qui génère un rayonnement lorsqu'un courant électrique le traverse. Dans leur fabrication, des produits de la chimie organique (composés carbonés) sont utilisés, ce qui nous permet de les appeler des LED organiques.

Conception et composition

L'appareil lui-même se compose de quatre parties: base, anode, cathode, couches conductrices et rayonnantes. Le socle ou substrat peut être en verre, en plastique ou en plaques métallisées. L'anode est en oxyde d'indium dopé à l'étain. Les couches conductrices et rayonnantes sont des couches de polymères et de composés organiques de bas poids moléculaire. La cathode est en aluminium, calcium ou autre métal.

La technologie n'est pas pour les physiciens

Les diodes électroluminescentes organiques sont disposées selon le principe d'un sandwich. Plusieurs couches minces de semi-conducteursd'origine organique sont pris en sandwich entre des électrodes chargées différemment (positive et négative). Et tout cela est situé sur la base d'un matériau transparent - verre ou plastique (par exemple, polyamide flexible). Lorsque le courant traverse les électrodes, elles forment des particules chargées (quasiparticules et électrons). Dans la couche organique intermédiaire, ces particules se concentrent et créent une excitation à haute énergie, qui provoque l'émission de lumière de différentes couleurs par la couche organique. Ainsi, la matrice active des diodes électroluminescentes organiques est précisément constituée de couches organiques luminescentes ou phosphorescentes.

Types de matrices OLED

Les écrans OLED sont divisés en matrice active et matrice passive selon le type de matrice. Les dispositifs à matrice active sont contrôlés par des transistors à effet de champ à couches minces, situés sous le film d'anode. Dans la matrice passive, l'image est formée au point d'intersection des bandes d'anode et de cathode situées perpendiculairement, tandis que le contrôle est effectué à partir d'un circuit externe. Sur cette base, il existe trois schémas pour les écrans OLED couleur:

• Avec des émetteurs de couleurs séparés - trois matrices organiques émettent trois couleurs primaires (bleu, vert et rouge) à partir desquelles l'image est formée.
• Avec trois émetteurs blancs et des filtres de couleur spéciaux.
• Les émetteurs bleus convertissent les courtes longueurs d'onde en longues longueurs d'onde de rouge et de vert.

Application moderne

Aujourd'hui, les technologies OLED sont principalement utilisées dansdéveloppements hautement spécialisés. Appareils d'holographie et de vision nocturne, écrans organiques d'autoradios et d'appareils photo numériques, écrans de téléphone et sources lumineuses, téléviseurs et moniteurs - tout cela est la réalité des technologies OLED.

Durée de vie OLED

Tous les appareils modernes créés à l'aide de cette technologie présentent tôt ou tard un burn-in des couleurs. Dès l'ouverture, la fragilité du rayonnement des diodes électroluminescentes organiques a été découverte. La durée de vie d'un appareil est aujourd'hui considérée comme presque épuisée si la luminosité de l'écran a diminué de 50 %. Le fonctionnement est arrêté à cet indicateur d'environ 70 %. Mais les investissements des entreprises dans ces technologies portent leurs fruits: le plus souvent, les consommateurs changent leurs appareils obsolètes avant qu'ils n'approchent de la fin de leur durée de vie.

Le plus le plus

Le plus grand panneau OLED à ce jour est le produit d'un projet conjoint entre OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. La taille du panneau est de 33 sur 33 cm, la surface de la partie active est de 828 m². cm et ouverture - 76%. Avec une luminosité de 1 000 candelas par mètre carré, le flux de particules lumineuses est de 25 lumens par watt. Le plus grand panneau Lumiotec en vente aujourd'hui mesure 15 sur 15 centimètres et a un flux lumineux allant jusqu'à 60 lumens par watt, ce qui équivaut à une ampoule fluorescente. Et Panasonic prévoit de lancer un écran OLED de 128 lumens par watt d'ici 2020. Une société américaine lui fait concurrenceDoE, qui promet des panneaux avec jusqu'à 170 lumens par watt.

Perspectives pour les panneaux OLED

La plupart des conceptions existantes aujourd'hui sont des prototypes. Ils sont chers, fabriqués en quantité limitée, ne plient pas et ne sont pas encore assez efficaces. Les grandes entreprises ont concentré leurs activités sur la réduction du coût du projet, l'augmentation de la taille et l'augmentation de la productivité. Les experts prédisent l'apparition massive de ce produit à des prix abordables sur le marché mondial d'ici 2020.

Éclairage OLED

Les LED organiques dans l'éclairage en sont encore à leurs balbutiements sur le marché. La production de masse de ce produit n'a encore été lancée par aucune société. Le prix de ces lampes est encore assez élevé pour le consommateur moyen, et leur luminosité et leur durée de vie laissent beaucoup à désirer. La part de marché mondiale de 75 milliards de dollars de l'éclairage OLED est une somme assez faible. Les consommateurs de ces produits ne sont pas des particuliers, mais d'autres entreprises engagées dans la conception de meubles et de locaux, ainsi que des entreprises de l'industrie automobile.

Pour et contre

Les LED organiques présentent à la fois des avantages et des inconvénients. Parmi les premiers, leur faible consommation d'énergie et leur répartition uniforme de la lumière sur l'ensemble du panneau, leur rendement élevé, leur respect de l'environnement et leur lumière douce sont incontestables. Mais le principal avantage est la possibilité de leur donner souplesse et subtilité. Et les défauts peuvent être considérés comme la courte durée de vie des diodes, le coût élevé et les problèmes technologiques (organiquele composant s'oxyde au contact de l'eau, ce qui nécessite une étanchéité supplémentaire). Mais les entreprises continuent d'investir dans le développement de ces technologies, les considérant comme l'avenir de l'électronique.

Est-ce durable

Les matériaux OLED ne contiennent pas de métaux lourds ni d'éléments toxiques tels que le mercure. Ils sont facilement recyclables et ne nécessitent pas de collecte spéciale ni de capacités technologiques supplémentaires pour leur élimination. L'iridium des lampes phosphorescentes OLED est non toxique et la quantité est extrêmement faible. Le transport de panneaux OLED fins et légers nécessite moins de ressources, ce qui réduit les coûts et réduit la charge sur l'environnement. Par exemple, un téléviseur OLED de 55 pouces mesure 4 mm d'épaisseur et pèse environ 4 à 5 kg.

La fiction deviendra réalité

Malgré le scepticisme de certains experts, la plupart sont convaincus que la technologie OLED constituera une percée majeure au 21e siècle. Des projets fantastiques deviendront réalité, à savoir:

• Ce sont ces technologies qui permettront de créer une image tridimensionnelle non pas illusoire, mais assez réaliste.
• L'éclairage sera partout remplacé par des lampes OLED.
• Des panneaux solaires transparents apparaîtront.
• Les écrans gadgets flexibles tiennent dans votre poche.
• Des moniteurs incroyablement légers avec une haute qualité de couleur et un grand angle de vue auront une réponse instantanée, la plus petite taille et dimensions.
• L'application de la technologie dans l'industrie militaire est généralement étonnante.
• Icides vêtements lumineux ont déjà fait leur apparition dans les collections de créateurs.

Mais ne s'arrête pas là - la devise des scientifiques théoriques et des praticiens. La science moderne est depuis longtemps à un point de bifurcation, où toute découverte peut transformer le développement de la civilisation en un cours complètement imprévisible. Il existe de nombreux exemples de telles découvertes: c'est la plénitude du vide, et les tuyaux de Krasnikov, et même la découverte de composés organiques dans l'espace lointain. Aujourd'hui, l'avant-garde des gadgets électroniques est constituée de diodes électroluminescentes organiques, mais demain, qui sait ?