Abonnez-vous Identifiez-vous

Identifiez-vous

Vos codes d'accès sont erronés, Veuillez les saisir à nouveau. Mot de passe oublié ?

Électronique : Des écrans Oled XXL

, ,

Publié le

Enquête Ils équipent déjà les smartphones et arrivent dans les téléviseurs grands formats. Un changement de taille qui impose de tout revoir : matériaux, procédés de fabrication et électronique de commande.

Quelques millimètres d'épaisseur, une qualité d'image incomparable et visible sous tous les angles... C'est ce qu'offrent les petits écrans Oled (à diodes électroluminescentes organiques) qui équipent déjà nombre de smartphones. Ils veulent à présent passer au format supérieur pour les téléviseurs 55 pouces (140 cm de diagonale) que les coréens Samsung et LG s'apprêtent à lancer sur le marché à la fin 2012 ou au début 2013. Une nouvelle révolution pour ce secteur, actuellement partagé entre écrans plasma et LCD. Dans le sillage des coréens, les japonais Panasonic et Sony, alliés pour l'occasion, préparent, eux aussi, leur TV Oled. Des chimistes comme DuPont, Merck ou Dow se mobilisent également. Car le changement d'échelle implique de réinventer aussi bien les matériaux de base que le procédé de fabrication des écrans.

Pour réaliser un écran Oled, on empile quelques couches minces de matériaux organiques - dont la couche émettrice de lumière - sur un substrat en verre. Mais le procédé utilisé jusqu'ici, le dépôt en phase vapeur à travers un masque (une feuille métallique percée pour figurer les pixels), devient délicat quand la taille augmente. « Le masque, qui fait environ un dixième de millimètre d'épaisseur, risque de se déformer. Cela aura un impact sur la résolution de l'écran », indique Bernard Geffroy, chercheur du CEA Saclay. La solution consiste donc à se débarrasser du masque en imprimant directement les pixels sur la surface. Cela suppose de disposer des matériaux sous forme liquide.

Une affaire de chimistes. DuPont a ainsi développé un ensemble de matériaux en solution dans l'eau pour réaliser les différentes couches conductrices et couches émissives dans le rouge, le vert et le bleu. « Dès 2005, nous avons pensé que pour produire des écrans Oled à prix compétitif, il fallait remplacer la méthode traditionnelle d'évaporation thermique par un procédé à partir de solutions », rappelle John F. Richard, le président de DuPont Displays. Un long travail de mise au point afin d'obtenir une solution « imprimable » tout en garantissant les performances de l'Oled, en particulier la durée de vie des émetteurs. Celle d'un téléviseur doit être très supérieure à celle d'un smartphone. DuPont affirme que ses émetteurs peuvent fonctionner plus de 30 000 heures, une durée compatible avec la vie d'un téléviseur, même dans le bleu, point faible des Oled. L'extension de la durée de vie était aussi un point clé du projet européen Nemo (New materials for Oled from solutions), mené par le chimiste Merck avec plusieurs partenaires allemands, dont le Fraunhofer Institute, et terminé en septembre. Doté d'un budget de 29 millions d'euros, Nemo a débouché sur un ensemble de matériaux imprimables destinés aux futurs grands écrans, ainsi qu'à la réalisation de surfaces d'éclairage.

Pour s'affranchir du masque métallique, tout le monde ne mise pas sur l'impression. Pour son téléviseur 55 pouces, LG a choisi un panneau Oled de conception différente : une couche uniforme émettrice en lumière blanche, associée à des filtres colorés. De son côté, Samsung a développé avec 3M une technique utilisant un laser (Laser induced thermal imaging). Elle permet de reporter sur le substrat de l'écran les motifs des pixels réalisés d'abord sur un film (comme une décalcomanie).

Différents procédés d'impression

Cependant, pour les plus grands formats, les procédés d'impression devraient s'imposer, même si peu d'informations filtrent sur les projets de chacun. Panasonic semble faire le pari d'une impression de type jet d'encre. DuPont, qui a vendu en 2011 une licence de sa technologie à « un grand producteur asiatique de télévision Oled », se montre un peu plus disert sur l'équipement de projection de liquide mis au point avec Dainippon Screen. Les matériaux des couches émissives sont déposés par des buses de projection conçues pour maîtriser la précision des motifs (pixels) et l'épaisseur des couches. L'impression est réalisée en balayant la surface, qui elle-même se déplace. La méthode s'adapte à tous les formats, assure DuPont, qui propose d'utiliser 15 buses, puis 30, 40, voire 60 buses pour les usines de « génération 8 », qui travailleront avec des panneaux de verre de même taille que dans les usines d'écrans LCD.

Ces développements sur les grandes surfaces d'écran pourront également servir à la création de nouveaux systèmes d'éclairage Oled. Mais les écrans se heurtent à un problème spécifique : l'électronique, c'est-à-dire la matrice active de transistors qui commandent l'émission de lumière par les pixels. Comment le résoudre ? En reprenant la solution mise au point pour les écrans LCD ? Impossible. « Pour une émission suffisante, il faut une assez forte densité de courant, ce dont n'est pas capable la matrice active en silicium amorphe des écrans LCD », explique Bernard Geffroy. Plusieurs alternatives ont été explorées. L'une consiste à transformer le silicium amorphe en silicium cristallin, en le chauffant avec un laser. Ce procédé LTPS (Low temperature poly-silicon) est déjà utilisé pour des écrans de smartphones. Son extension à des grands formats pourrait être lourde en investissements. C'est pourquoi LG a préféré changer de matériau : une électronique à base d'oxydes métalliques qui semble être une solution d'avenir pour les grands formats. Même si, à 10 000 euros le grand téléviseur Oled, il ne s'en vendra sans doute que quelques dizaines de milliers la première année. Mais l'histoire toute récente des TV LCD montre que cela peut vite changer.

QUATRE RAISONS DE PRÉFÉRER LES OLED

  • Bon rendu des couleurs Les images sont vives et contrastées.
  • Confort de vision L'image Oled est visible sous n'importe quel angle contrairement aux écrans à cristaux liquides (LCD).
  • Temps de réponse très bref (1 000 fois plus rapide qu'avec les LCD). La qualité de l'image est conservée, même quand elle comporte des mouvements très rapides.
  • Écrans de quelques millimètres d'épaisseur Les Oled émettent elles-mêmes la lumière et ne nécessitent pas de rétroéclairage.

 

Lumineux, rapides... et bientôt souples

LG et Samsung, les deux pionniers des TV Oled, préparent la prochaine étape : les écrans Oled flexibles, intégrables à des vêtements ou à des sacs, adaptables à toutes sortes d'objets, voire enroulables. Ils annoncent l'arrivée de leurs premiers produits en petits formats pour 2013. Ces écrans Oled sont réalisés sur un support souple en polyimides. Ils commenceront sans doute par équiper des produits aux formes courbes (des smartphones ?). Les militaires s'y intéressent aussi. Universal Display a développé, pour l'armée américaine, des prototypes d'écrans Oled portables au poignet et affichant les images captées par un drone. D'autres acteurs montrent les possibilités offertes par les écrans flexibles. Sony a exposé un petit écran Oled (4,1 pouces) s'enroulant sur un cylindre de 4 mm de diamètre. Le japonais a utilisé une technologie « tout organique », où même l'électronique de commandes est réalisée en matériau organique. Le Flexible display center de l'université de l'Arizona a récemment présenté le plus grand écran Oled flexible, mesurant 7,4 pouces, soit 18,8 cm. Quant à LG, il va piloter un projet lancé par le gouvernement coréen, dont l'objectif est de réaliser un écran Oled flexible de 60 pouces de diamètre (152 cm) pour 2017.

Réagir à cet article

Créez votre compte L’Usine Connect

Fermer
L'Usine Connect

Votre entreprise dispose d’un contrat
L’Usine Connect qui vous permet d’accéder librement à tous les contenus de L’Usine Nouvelle depuis ce poste et depuis l’extérieur.

Pour activer votre abonnement vous devez créer un compte

Créer votre Compte
Suivez-nous Suivre Usine Nouvelle sur Facebook Suivre Usine Nouvelle sur Twitter RSS Usine Nouvelle