PLED

Une diode électroluminescente polymère, ou PLED, est un dispositif électroluminescent à couche mince construit à partir de polymères organiques plutôt que de semi-conducteurs cristallins. Lorsqu'une tension est appliquée aux électrodes enserrant une couche de polymère, généralement de 100 à 200 nanomètres d'épaisseur, le polymère émet de la lumière. La puissance lumineuse est proportionnelle au courant ; la luminosité est contrôlée en ajustant la tension d'alimentation ou en utilisant la modulation de largeur d'impulsion. Contrairement aux LED rigides en silicium ou en arséniure de gallium, les PLED sont déposées sur des substrats flexibles tels que des films plastiques, ce qui les rend adaptées aux écrans incurvés, à l'électronique portable et aux panneaux d'éclairage de grande surface.

Le matériau polymère, le plus souvent le poly(phénylène vinylène) ou PPV et ses dérivés, sert à la fois de couche émettrice de lumière active et de milieu de transport de charge. Les électrons et les trous injectés respectivement de la cathode et de l'anode se recombinent dans le polymère, libérant de l'énergie sous forme de photons. Les tensions de fonctionnement typiques varient de 5 à 15 volts pour des niveaux de luminosité comparables à ceux des rétroéclairages LCD. La couleur d'émission dépend de l'énergie de la bande interdite du polymère et de la structure chimique spécifique utilisée ; des variantes rouges, vertes et bleues ont été développées en ajustant la longueur de conjugaison et la substitution des chaînes latérales.

Les PLED diffèrent fondamentalement des diodes électroluminescentes organiques, ou OLED, qui reposent sur des matériaux organiques à petites molécules déposés par évaporation sous vide. Les PLED sont fabriquées par des méthodes de traitement par voie humide : le polymère est dissous dans un solvant et appliqué par enduction centrifuge, impression jet d'encre ou enduction à la racle sur des électrodes pré-structurées. Ce processus est plus simple et moins cher à mettre à l'échelle que le dépôt sous vide des OLED, bien qu'historiquement les PLED aient souffert d'une efficacité quantique inférieure, d'une durée de vie opérationnelle plus courte (souvent moins de 10 000 heures à une luminosité pratique) et d'une dégradation due à l'exposition à l'oxygène et à l'humidité. L'encapsulation avec des films barrières peut prolonger la durée de vie mais ajoute des coûts et une complexité de fabrication.

Applications et compromis

Le principal avantage des PLED est la flexibilité de fabrication et le potentiel de production à faible coût et sur de grandes surfaces sur des substrats plastiques. Elles ont été utilisées dans le rétroéclairage, la signalisation, l'éclairage décoratif et les prototypes d'écrans flexibles. Cependant, les contraintes de luminosité et de durée de vie ont limité leur déploiement commercial par rapport aux LED inorganiques pour l'éclairage général et par rapport aux OLED pour les écrans haute performance. Les polymères eux-mêmes sont sensibles à l'hydrolyse et à l'oxydation, de sorte qu'un emballage scellé et un stockage sous azote ou gaz inerte sont nécessaires pendant la fabrication et le stockage.

Dans le secteur de l'énergie et des services publics, les PLED restent principalement un sujet de recherche plutôt qu'une technologie déployée pour l'éclairage de réseau ou les applications à grande échelle. Leur inclusion dans les documents de référence techniques reflète leur importance historique dans le développement de l'électronique organique et leur utilisation continue dans les laboratoires universitaires et les applications spécialisées. Les praticiens travaillant sur des projets d'affichage émergents ou d'électronique flexible peuvent encore rencontrer la terminologie PLED, en particulier dans la littérature plus ancienne et dans les dépôts de brevets, même si le domaine a largement migré vers la technologie OLED pour les produits de consommation.