Un éclairage OLED plus efficace à moindre coût
En bref, lorsqu'il a entrepris ses travaux il y a trois ans, le consortium LEO (Low-cost / energy Efficient Oleds for lighting) visait à mettre au point une technologie OLED à haute performance, flexible et peu coûteuse pour l'éclairage général et d'ambiance. En remplaçant les substrats conventionnels en verre et en polymère utilisés dans les meilleures lampes OLED actuelles par des substrats métallique adaptables, et en mettant en œuvre de nouveaux procédés et matériaux émetteurs, il ouvre en effet la voie à une technologie d'éclairage OLED économique qu'on attendait depuis longtemps. Pour y parvenir, l'équipe a réalisé quatre innovations clés. Tout d'abord, elle a créé des feuilles de métal peu coûteuses intégrant des anodes OLED et éventuellement des circuits imprimés de surveillance à l'arrière. Comparées aux feuilles de plastique en PET, ces feuilles métalliques sont mécaniquement beaucoup plus robustes et constituent une barrière naturelle contre l'humidité. Elle a ensuite développé des architectures d'électrodes supérieures OLED intelligentes et des solutions de découplage de la lumière en association avec de nouvelles stratégies d'encapsulation en couches minces, augmentant ainsi de 50 % la quantité de lumière émise et fournissant une meilleure résistance de la surface aux rayures. L'équipe a également réduit l'empreinte environnementale de la technologie OLED grâce à des émetteurs sans métaux nobles basés sur des matériaux à fluorescence retardée à activation thermique (TADF). Enfin, ils ont mis au point une technologie bon marché de dépôt OLED hybride qui combine des procédés de dépôt sous vide et de dépôt humide. Un peu plus d'un mois après la fin programmée du projet, l'équipe du projet a maintenant pour objectif essentiel de procéder à une évaluation complète des coûts. «Elle n'est pas encore terminée», déclare le Dr Étienne Quesnel, expert de haut niveau en sciences de matériaux au CEA de Grenoble et coordinateur de LEO. «Nous pouvons cependant prévoir une réduction des coûts finaux des OLED grâce à l'utilisation de substrats en acier à faible teneur en carbone. La stratégie de notre partenaire industriel consiste à mettre au point des substrats métalliques qui pourraient répondre à la fois au marché du photovoltaïque et à celui des OLED, et permettre de réduire de 50 % le coût du substrat final.» Une réduction similaire est également prévue pour l'encapsulation du dispositif OLED, ce qui est essentiel pour garantir une longue durée de vie. D'un autre côté, le remplacement de matériaux émetteurs conventionnels par des matériaux TADF devrait avoir un impact plus limité sur les coûts, tout comme le nouveau procédé de fabrication hybride de LEO. «Le véritable intérêt de cette approche hybride doit encore être confirmé sur le plan industriel, ainsi qu'en termes de performances du dispositif final», explique le Dr Quesnel. Des projets industriels de grande ampleur Les partenaires industriels s'occupent déjà d'exploiter les résultats du projet: OSRAM, par exemple, se concentre sur l'intégration du processus à la fois pour des systèmes hybrides et pour des OLED à base de métal, destinés à des applications dans les secteurs automobile et de l'éclairage général. ArcelorMittal développe de nouveaux matériaux et des revêtements basés sur des technologies de procédé R2R, comme celle mise en œuvre par LEO, afin de produire des feuilles d'acier pour des applications d'électronique imprimée. Cynora fournit des dopants TADF de pointe à des grands fabricants mondiaux de panneaux, et le CEA vise notamment à transférer ses connaissances aux fabricants d'OLED et d'appareils photovoltaïques. «Au-delà de l'éclairage, des applications inattendues émergent également. Celles-ci comprennent des panneaux OLED conformables pour l'aéronautique, ainsi que des applications d'écran et de micro-écran exigeant un contraste plus élevé que ce que permet l'approche traditionnelle à base de panneau en verre», souligne le Dr Quesnel. CYNORA, partenaire de LEO, a déjà signé un partenariat avec certains des fabricants d'écrans les plus prestigieux d'Asie. Et si ce succès va au-delà du seul impact du projet LEO, il valide a posteriori la voie technologique suivie il y a quatre ans par les sept membres du consortium du projet.
Mots‑clés
LEO, OLED, éclairage, automobile, LED, extraction de lumière, souplesse, humidité, TADF, fabrication, aéronautique
