thumb|right|L’écran XEL-1 de Sony est la première télévision AMOLED commercialisée (2007). thumb|right|Profil de l’écran AMOLED XEL-1 de Sony (épaisseur : ). Une Matrice Active OLED ou AMOLED (de l’anglais : ), ou matrice active à diodes électroluminescentes organiques est un type d’écran plat qui associe une technique de matrice active et une technologie OLED. Cette technique permet la réalisation d’écrans de grandes dimensions, à définition élevée et à plus faible consommation électrique que les écrans à matrices passives.
L'expression "matrice active" fait référence à une technique d’adressage des pixels, c’est-à-dire à la façon dont est transportée l’information électrique vers chaque pixel. Avec ce type de configuration, chaque pixel est commandé indépendamment. Le procédé de fabrication de ces écrans commence par la réalisation des circuits pixels à base de transistors couches minces (TFT) et qui vont permettre d’alimenter en courant les OLED. Ensuite, les couches organiques sont déposées sur la matrice afin de former une diode organique sur chaque pixel.
Cette technique est similaire à celle utilisée sur les écrans plats LCD à matrice active (AMLCD). Entrés récemment sur le marché des écrans de taille moyenne, les écrans AMOLED représentent la principale alternative aux écrans LCD.
Quelques étapes importantes
1987. À la fin des années 1980, Eastman Kodak invente la première diode luminescente organique. Ce composant utilise une nouvelle structure bi-couche (couche de transport de trous et d’électrons) de façon que la recombinaison et l’émission de lumière se fassent entre ces couches. En conséquence, la tension de fonctionnement est réduite et l’efficacité accrue. Le secteur des OLED s’ouvre alors à la recherche intensive et à la production Article C.W Tang, S.A VanSlyke, , , 913-915, 1987..
1990. Quelques années plus tard, l’Université de Cambridge propose les premières diodes à base de polymères, une variante des diodes proposées par Kodak Article J.H. Burroughes, D.D.C. Bradley, , Nature, 1990..
1997. Tohoku Pioneer intègre des OLED sur un auto-radio vendu au Japon. C’est la première commercialisation d’un écran à matrice passive utilisant une technologie OLED Site internet de Pioneer, , consulté le 11 avril 2010..
2003. Kodak présente sur le marché un écran OLED de 2,2″ () intégré sur un appareil photographique numérique (). C’est le premier écran AMOLED commercialisé Article de presse, ..
2004. Philips présente un écran de télévision réalisé à partir d’OLED en polymère (P-LED ou PolyLED). De plus, les diodes de ce prototype de 13″ () ont été déposées par un système d’impression jet d’encre. Cette étape importante met en évidence le potentiel de ce type de diode alternative ainsi qu’une méthode de fabrication à grande échelle Article de presse, ..
2007. Sony commercialise pour la première fois une télévision AMOLED. Malgré des caractéristiques modestes, par exemple la diagonale de l’écran de 11″ () ou la durée de vie () qui est plus faible que celle des écrans LCD, les couleurs de cet écran sont très attractives, son épaisseur est de seulement Article de presse sur le site internet de Sony, , consulté le 11 avril 2010., ce qui laisse entrevoir des perspectives encourageantes dans ce domaine d’application.
2010. Commercialisation du smartphone Samsung Galaxy S équipé d'un écran AMOLED.
Technique d'adressage À l’instar des écrans LCD, deux techniques d’adressage des pixels sont utilisées pour contrôler l’image d’un écran OLED : l’adressage passif souvent noté PMOLED (de l’anglais ) et l’adressage actif sous l’acronyme AMOLED.
PMOLED vs. AMOLED Une matrice passive OLED est moins coûteuse à produire qu’une matrice active grâce à sa technique d’adressage qui ne requiert pas l’intégration de circuits sur chaque pixel. En effet, sur ces écrans, le pixel est formé à chaque intersection des lignes et des colonnes de la matrice. Pour activer un pixel, une ligne est sélectionnée rapidement et un fort courant parcourt alors la diode durant ce temps de sélection afin de délivrer la luminosité nécessaire. Cependant, lorsque le nombre de pixels de l’écran augmente, le temps de sélection d’un pixel diminue et par conséquent l’amplitude du courant délivré au pixel augmente. Les niveaux de courant élevés réduisent considérablement la durée de vie de l’OLED ainsi que le rendement de l’écran. Ainsi, ces écrans sont à faible définition et limités en dimensions, souvent entre 4 et , avec l’affichage de simples caractères et sans mode vidéo.
Une matrice active OLED intègre des pixels dits actifs car ils ont été conçus pour pouvoir maintenir un état électrique après avoir été adressés. Les pixels intègrent, en effet, un circuit qui permet de les sélectionner indépendamment les uns des autres. Contrairement à la technologie LCD où le cristal est contrôlé par une tension, l’OLED est un composant commandé en courant et un transistor de type TFT est ici intégré pour créer le courant sur chaque pixel. Grâce à la création locale d’un courant, les forts pics de courants sur les diodes sont évités et des écrans à haute définition peuvent être fabriqués. Cependant, puisque c’est un TFT qui fournit le courant à l’OLED, l’uniformité lumineuse de l’écran est dépendante de la variation des caractéristiques des OLED ainsi que des TFT les alimentant. Pour surmonter les problèmes de reproductibilité des performances électriques des composants, un circuit de compensation est souvent placé sur chaque pixel.
Circuit pixel OLED thumb|right|Circuit pixel OLED à deux TFT et une capacité (2T1C). Le circuit pixel OLED le plus simple comporte deux TFT, l’un pour la sélection du pixel, l’autre pour commander en courant la diode durant la phase d’émission du pixel, c’est-à-dire lorsqu’il n’est pas sélectionné. Une capacité de stockage est également intégrée afin de maintenir durant cette période une tension de donnée proportionnelle à l’intensité lumineuse désirée. Puisque le courant délivré à la diode est relié à la tension de seuil du TFT de commande, les variations de ce paramètre entre TFT voisins ou sur l’ensemble de l’écran produisent une non-uniformité lumineuse perceptible, dont l'origine dépend de la nature de la couche de silicium utilisée pour fabriquer les TFT. Si la couche de silicium est amorphe, la tension de seuil du TFT tend à varier avec le temps et si la couche est cristallisée, la variation du seuil du transistor résulte de la méthode de cristallisation produisant une qualité inégale des grains de silicium.
Afin de supprimer les effets liés à une variation de la tension de seuil des TFT dû à un problème technologique, de nombreuses techniques et circuits plus ou moins complexes ont été proposés Min-Koo Han, , 2006, , consulté le 11 avril 2010..
Applications
Ces écrans sont principalement utilisés pour les appareils mobiles tels que les téléphones portables, les appareils photographiques numériques ou les baladeurs numériques. Les technologies employées pour réaliser les AMOLED sont en constante amélioration : les dimensions des écrans augmentent régulièrement ainsi que la durée de vie des OLED, et l’efficacité des diodes tend à réduire la consommation électrique.
Téléviseurs OLED Le premier téléviseur OLED à être commercialisé fut produit par la compagnie Sony en 2007. Nommé XEL-1, avec une dimension de , il fut également le plus fin avec seulement d’épaisseur. Des écrans prototypes de télévision de plus de avaient déjà été présentés en 2010, et préfiguraient l’apparition sur le marché grand public d’écrans de grandes dimensions Article d’informations sur le site internet oled-info.com, OLED TV, consulté le 11 avril 2010..
En 2020, les téléviseurs à technologie OLED représentaient un marché de 4,3 millions d'unités.
Comparaison Désignation Définition Taille(pouce) Résolution(ppi) Dispositiondes pixels Utilisé sur AMOLED Capacitive Touchscreen 640×360 3.2 229 RGBG Pentile Nokia C6-01Super AMOLED 800×480 4.0 233 RGBG Pentile Samsung Galaxy SSuper AMOLED 800×480 4.0 233 RGBG Pentile Samsung Nexus SSuper AMOLED 800×480 4.0 233 RGB S-Stripe Samsung Galaxy S3 MiniSuper AMOLED 800×480 4.0 252 RGB S-Stripe Samsung Galaxy Golden Super AMOLED Advanced 960×540 4.3 256 RGBG Pentile Motorola Droid RAZR Super AMOLED 960×540 4.3 256 RGB S-Stripe Samsung Galaxy S4 Mini Super AMOLED Plus 800×480 4.3 (4.27) 218 RGB stripe Samsung Galaxy S II HD Super AMOLED 1280×800 5.3 (5.29) 285 RGBG Pentile Samsung Galaxy Note HD Super AMOLED 1280×720 5.0 295 RGB S-StripeBlackBerry Z30 HD Super AMOLED 1280×720 4.7 (4.65) 316 RGBG Pentile Samsung Galaxy Nexus HD Super AMOLED 1280×720 4.7 (4.65) 316 RGB S-Stripe Motorola Moto X (1st gen) HD Super AMOLED 1280×720 4.8 306 RGBG Pentile Samsung Galaxy S III HD Super AMOLED 1280×720 5.6 (5.55) 267 RGB S-Stripe Samsung Galaxy Note II HD Super AMOLED Plus 1280×800 7.7 197 RGB stripe Samsung Galaxy Tab 7.7 Full HD Super AMOLED 1920×1080 5.0 (4.99) 441 RGBG Pentile Samsung Galaxy S4 Full HD Super AMOLED 1920×1080 5.0 441 RGBG Pentile OnePlus X Full HD Super AMOLED 1920×1080 5.2 423 RGBG Pentile Motorola Moto X (2nd gen) Full HD Super AMOLED 1920×1080 5.1 432 RGBG Pentile Samsung Galaxy S5 Full HD Super AMOLED 1920×1080 5.7 388 RGBG Pentile Samsung Galaxy Note 3 WQHD Super AMOLED 2560×1440 5.7 515 RGBG Pentile Samsung Galaxy Note 4 WQXGA Super AMOLED 2560×1600 8.4 359 RGBG Pentile Samsung Galaxy Tab S 8.4 WQXGA Super AMOLED 2560×1600 10.5 287 RGB S-Stripe Samsung Galaxy Tab S 10.5 Full HD Optic AMOLED 1920×1080 5.5 401 RGBG Pentile OnePlus 3Quad HD+ Super AMOLED2960x14406.2570RGBG PentileSamsung Galaxy S8
Notes et références
Voir aussi Articles connexes OLED Matrice active TFT
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