La technologie OLED règne en maître sur le marché des téléviseurs haut de gamme. Les fabricants de smartphones aussi font de plus en plus souvent confiance à cette technologie. Celle-ci se base sur des LED organiques dont la taille est nettement plus petites que celle des LED synthétiques et qui produisent elles-mêmes de la lumière.
Un pixel OLED est constitué de six couches. Les deux couches extérieures sont en verre très fin, le substrat. Ces deux couches enserrent le «sandwich OLED» et le protègent. Entre les deux couches de verre, on trouve deux électrodes: la cathode et l’anode. Une tension électrique se crée entre les deux électrodes. C’est là que se trouvent les couches internes: la couche émissive et la couche de transport. Ce sont les couches organiques qui émettent la lumière.
Quand on applique une tension à la diode OLED, cela engendre un courant électrique qui passe de la cathode à l’anode en traversant ses différentes couches.
Dès que le courant passe dans le pixel, la cathode reçoit des électrons, qui sont des particules élémentaires chargées négativement. L’anode perd alors des électrons qui quittent le pixel en la traversant. Les pixels manquants laissent alors des «trous» dans la couche de transport.
La grande migration
En physique, un trou n’est pas comme un nid de poule ou un trou dans un pantalon, c’est un «emplacement inoccupé». Sans les électrons, de tels trous n’existeraient pas. C’est comme des bulles d’air dans l’eau: l’eau représente les électrons et l’air des bulles, la charge positive. Les bulles en elles-mêmes représentent les trous, elles n’existeraient pas s'il n'y avait pas d'eau autour d'elles. Plus simplement, il suffit d'imaginer les électrons et les trous comme des éléments électriquement chargés. Les électrons ont une charge négative, alors que les trous ont une charge positive.
Les trous chargés positivement se déplacent vers la couche de transport, alors que les électrons chargés négativement vont dans la couche émissive. La couche de transport est donc chargée positivement et la couche émissive se charge négativement.
Quand les trous et les électrons se rencontrent
Les trous sont bien plus mobiles que les électrons et passent de la couche de transport à la couche émissive où sont les électrons. Lorsqu’un trou chargé positivement entre en collision avec un électron chargé négativement, les deux tensions opposées s’annulent. L'impact déclenche une brève émission d'énergie sous la forme d'une particule lumineuse, un photon est créé.
Il se produit des centaines d’impacts par seconde, un pixel OLED émet donc une lumière constante tant qu’il reste sous tension. Si le courant est coupé, le pixel s’éteint. Les écrans OLED n’ont pas de rétroéclairage et peuvent donc afficher de vrais noirs – l’expression «True Black» s’est imposée.
Les OLED ne se contentent pas de s’allumer ou de s’éteindre. Il est possible de régler la luminosité de chaque pixel en ajustant la tension. Plus le pixel reçoit une tension forte, plus il y aura de trous et d’électrons qui naviguent entre les couches organiques. Comme il y a plus d’électrons et de trous, il y a plus d’impacts et donc également plus de photons générés – ou particules lumineuses – et plus il y a des particules lumineuses… Plus le pixel OLED est lumineux!
Résumé des quatre étapes du phénomène physique:
- Le pixel OLED est mis sous tension électrique.
- Les électrons passent par la cathode et laissent des trous dans l’anode.
- Les trous rencontrent les électrons.
- Les impacts génèrent des particules lumineuses qui jouent sur la luminosité du pixel.
Quand est-il des couleurs?
Pour qu’un pixel OLED émette de la lumière colorée, un filtre de la couleur souhaitée est placé avant ou après un des substrats. Donc si le pixel doit émettre de la lumière rouge, on ajoute un filtre rouge au sandwich OLED. Un pixel OLED se compose en fait de quatre sous-pixels: un rouge, un vert, un bleu et un blanc. On obtient différentes couleurs suivant la luminosité de chacun des sous-pixels. Quand les quatre sous-pixels ont tous la même luminosité, le pixel OLED apparaît blanc.
Si l'on dispose plusieurs millions de pixels les uns à côté des autres peuvent afficher différentes couleurs. Chaque pixel émet sa propre lumière et peut influencer sa luminosité et sa couleur indépendamment des autres pixels. Cet ensemble crée une image.