OLED - Travail

BERTIAU GARY, CLEMENT MELISSA, PAPADOPOULOS NICOLAS, PHETSARATH SOULYVANH SOLVAY BRUSSELS SCHOOL | ASSISTANT: ARNHEM MATTHIEU 2015 -‐ 2016

Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) : La révolution de la lumière

SEMINAIRE PLURIDISCIPLINAIRE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES

BERTIAU GARY, CLEMENT MELISSA, PAPADOPOULOS NICOLAS, PHETSARATH SOULYVANH 1

TABLE DES MATIERES

EXECUTIVE SUMMARY 4

FONDEMENTS SCIENTIFIQUES 4 PROCESSUS DE PRODUCTION 4 EFFICACITE DES OLED ET EFFET BURN-‐IN 5 DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES 5 LE MARCHE DES OLED 6 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT 6 LES FABRICANTS DE COMPOSANTS 7 L’ECLAIRAGE ET L’AFFICHAGE 7 APPLICATIONS COMMERCIALES 10 AVANTAGES/INCONVENIENTS (ECLAIRAGE ET AFFICHAGE) 10 APPLICATIONS MILITAIRES ET APPLICATIONS COMMERCIALES FUTURES 10 ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 10 MATERIAUX UTILISES ET PRODUCTION 10 UTILISATION DES OLED 11 FIN DE VIE 11 DIMENSION SOCIETALE 11 DIMENSION POLITIQUE 12

ANNEXES 13

PARTIE I : FONDEMENTS SCIENTIFIQUES 13

A. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES OLED 13 I. LA DIODE AU MICROSCOPE 13 II. LES OLED : DES DIODES ORGANIQUES EMETTRICES DE LUMIERE 18 B. PROCESSUS DE FABRICATION DES OLED 21 I. PRODUCTION DES OLED A POLYMERE 22 II. PRODUCTION DES OLED A PETITES MOLECULES 23 C. EFFICACITE DES OLED ET EFFET BURN-‐IN 23

PARTIE II : DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES 25

A. LES OLED : QUELS DEVELOPPEMENTS POSSIBLES ? 25 I. LES ECRANS INCURVES 25 II. PROPRIETES ET AUTRES DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES 26 B. LES DIFFERENTS TYPES D’OLED 27 I. LES OLED A MATRICE PASSIVE (PMOLED) 28 II. LES OLED A MATRICE ACTIVE (AMOLED) 28


PARTIE III : LE MARCHE DES OLED 30

A. PERSPECTIVES DU MARCHE 30 I. AFFICHAGE 30 II. ECLAIRAGE 32 B. RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT 33 I. LES BREVETS 34 II. LES ENTREPRISES ACTIVES DANS LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT 35 III. UNIVERSITES ET SPIN-‐OFFS 39 IV. CONCLUSION 40 C. LES ACTEURS DU MARCHE 40 I. FABRICANTS DE COMPOSANTS 40 II. LES FABRICANTS DE PRODUITS A DESTINATION DU PUBLIC 42

PARTIE IV : APPLICATIONS COMMERCIALES 60

A. AVANTAGES/INCONVENIENTS DES PRODUITS 60 I. ECLAIRAGE, AVANTAGES 60 II. AFFICHAGE, AVANTAGES 61 III. INCONVENIENTS COMMUNS 62 B. APPLICATIONS MILITAIRES 63 I. CAMOUFLAGE 63 II. LUNETTES A AFFICHAGE INTEGRE 64 C. APPLICATIONS COMMERCIALES FUTURES 64 D. CONCLUSION 65

PARTIE V : ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 66

A. MATERIAUX UTILISES ET PRODUCTION 66 B. PROCESSUS DE FABRICATION 67 I. EVAPORATION SOUS VIDE 67 II. SPIN-‐COATING ET INKJET PRINTING 68 C. UTILISATION 68 I. RENDEMENT LUMINEUX 69 II. DURABILITE 70 D. FIN DE VIE 71 E. CONCLUSION 72

PARTIE VI : DIMENSION SOCIETALE 73

A. PUBLICITE 73 B. SECURITE ROUTIERE 75


PARTIE VII : DIMENSION POLITIQUE, AIDE FINANCIERE 77

A. UNION EUROPEENNE 77 I. GREEN PAPER 78 II. HORIZON 2020 78 B. ETRANGER 79 I. ETATS-‐UNIS 79 II. JAPON 80 C. CONCLUSION 81

BIBLIOGRAPHIE 83


EXECUTIVE SUMMARY

Les OLED, acronymes de « organic light emitting diode » ou diodes électroluminescentes

organiques en français, sont une nouvelle avancée dans le domaine des diodes émettrices de lumière.

Alors que la première diode fut inventée en 1874 et la LED brevetée pour la première fois en 1927,

l’OLED est née en 1987 suite aux travaux de recherche de la société Kodak. En 1997, la première

application commerciale voit le jour à travers l’intégration de la technologie dans les autoradios des voitures.

Cette technologie n’a réellement été apprivoisée qu’aux alentours de 2009, année où le processus de production a commencé à être maîtrisé. La maîtrise de cette technologie a par ailleurs ouvert la porte

à un nouveau marché, dans lequel des entreprises n’ont pas hésité à s’engouffrer, malgré le manque

de rentabilité, la hauteur des investissements nécessaires et les défis qui doivent encore être relevés

avant que la technologie n’égale la LED, pour l’éclairage, et le LCD, pour l’affichage.

FONDEMENTS SCIENTIFIQUES

Le principe de fonctionnement des OLED est basé sur celui des diodes.1 Néanmoins, la distinction fondamentale entre l’OLED et les autres types de diodes est que, plutôt que de dégager leur énergie

sous forme de chaleur lors de leur passage d’une bande de conduction à une bande de valence, les

électrons dégagent cette énergie (en partie) sous forme de lumière. Cette différence s’explique simplement par les propriétés des matériaux organiques utilisés. Il existe par ailleurs une très large

gamme de matériaux organiques possibles.

Du point de vue de la structure, les OLED sont composées d’une couche de semi-‐conducteurs2

organiques entourée de deux électrodes (dont au moins l’une transparente) permettant le passage

d’une tension continue nécessaire à leur fonctionnement. Actuellement, les électrodes utilisées sont

principalement composées d’oxyde d’indium-‐étain (ITO) pour l’anode transparente et d’un métal opaque (ou non) pour la cathode.

PROCESSUS DE PRODUCTION

Le processus de fabrication des OLED peut être séparé en deux catégories correspondant au type de molécules organiques utilisées, à savoir les « petites molécules » et les polymères. En ce qui concerne

les matériaux utilisés pour cette production, l’ensemble de ceux-‐ci sont repris en annexe.

Pour la production des OLED à polymères, deux principales méthodes se distinguent.

1 Plus de détails sur le fonctionnement d’une diode en « Partie I » des annexes 2 Plus de détails sur le fonctionnement d’un semi-‐conducteur en « Partie I » des annexes


Dans la première méthode, le matériau organique est généralement déposé sous forme liquide grâce

au « spin-‐coating » qui consiste en la déposition du polymère organique sous sa forme liquide sur un substrat mis en rotation. Grâce à cette rotation, le polymère va s’étendre sur toute la surface du

substrat et se solidifier tout en s’évaporant.

La seconde méthode, connue sous le nom de « inkjet printing » est considérée comme la seule solution pour des OLED de grandes surfaces et son fonctionnement est semblable à celui d’une

imprimante classique. La principale difficulté de cette méthode est le niveau de précision requis pour

pouvoir correctement appliquer « l’encre » sur le substrat. Ceci constitue l’inconvénient majeur de

l’inkjet printing.

Pour les OLED à petites molécules, la couche de matériaux organiques est déposée grâce à

l’évaporation sous vide. Très compliquée et délicate, cette méthode est toutefois maîtrisée par les industriels. En outre, bien que cette technique soit plus coûteuse que celle utilisée pour la production

des OLED à polymère, elle est largement employée étant donné l’efficacité et la durée de vie

supérieure des OLED à petites molécules par rapport aux OLED à polymères.

EFFICACITE DES OLED ET EFFET BURN-‐IN

Comme leur nom l’indique, les OLED ont donc pour fonction d’émettre de la lumière. Néanmoins, cette aptitude dépend de la capacité des électrons à émettre de la lumière plutôt que de la chaleur

lors de leur changement de niveau d’énergie. Cela est principalement lié à la structure moléculaire du matériau utilisé.

On distinguera ici les molécules dites « fluorescentes » des molécules « phosphorescentes ». Dans le

cas des molécules phosphorescentes, tous les excitons (électrons « excités ») dégageront de la lumière lors de leur changement d’état. A l’inverse, dans le cas des molécules fluorescentes,

seulement 25% des électrons émettront de la lumière tandis que les 75% restant dégageront de la

chaleur. Toutefois, la durée de vie des matériaux phosphorescents est inférieure à celle des matériaux

fluorescents, en particulier pour l’émission d’onde lumineuse de faible amplitude qui use plus rapidement les matériaux (lumière bleu). Tout le défi repose dès lors sur l’amélioration de ce

rendement lumineux et sur l’augmentation de la durée de vie des matériaux phosphorescents.

L’effet burn-‐in décrit la dégradation accélérée des pixels utilisés pour afficher une image par rapport

à leur voisin. Un exemple des conséquences de cet effet est illustré en annexe. DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES

Les développements technologiques basés sur la technologie OLED sont multiples et variés. Parmi

ceux-‐ci, l’écran incurvé est probablement le domaine d’exploitation des OLED le plus connu du grand public. Toutefois, les écrans incurvés ne sont pas les seuls développements possibles de la technologie

OLED, car celles-‐ci possèdent de nombreux autres avantages, notamment liés à sa consommation


réduite pour certaines applications, sa souplesse, sa faible épaisseur et la possibilité de réaliser des

écrans totalement transparents.

Ces avantages prennent la forme de différentes technologies, chacune basée une propriété

particulière de l’OLED. On peut les classer en six grandes catégories d’OLED (l’ensemble de celles-‐ci

sont reprises en annexe), qui peuvent toutefois être séparées en deux grands types se distinguant par leur mode de fonctionnement.

Le premier type, les OLED à Matrice Passive ou PMOLED, sont peu coûteuses et faciles à fabriquer. Toutefois, elles consomment plus d’énergie et ont un affichage restreint en taille et en résolution.

C’est pourquoi elles sont principalement utilisées pour les petits appareils tels que les montres, les

MP3, smartphones, etc.

Le deuxième type, les OLED à Matrice Active ou AMOLED, est beaucoup moins énergivore et permet

la réalisation d’écrans de taille virtuellement illimitée. Toutefois, leur production est beaucoup plus

complexe et coûteuse.

LE MARCHE DES OLED

RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT

Les acteurs de la recherche et du développement des OLED sont de deux types, soit des entreprises, soit des universités. De plus, ils sont principalement situés en Europe, aux Etats-‐Unis, en Corée du Sud

et au Japon.

Les entreprises peuvent avoir le R&D pour activité principale ou activité secondaire et être spécialisées

dans une ou plusieurs technologies. Néanmoins, une tendance se dégage. Les petites entreprises sont

en effet davantage spécialisées dans une technologie bien particulière, par exemple le Polymer-‐OLED

pour Cambridge Display Technology, et les grandes entreprises dans plusieurs technologies, comme cela est le cas de Universal Display Corporation, leader du R&D de l’OLED. Par ailleurs, un élément à

prendre en compte sur ce marché est l’omniprésence des groupes internationaux. Pour asseoir leur

position, ces groupes n’hésitent en effet pas à racheter PME et spin-‐offs spécialisées dans le R&D.

Les universités ont également un rôle à jouer dans ce R&D du fait des recherches qu’elles

entreprennent, souvent grâce aux aides financières des entreprises. Lorsque ces recherches

aboutissent à des brevets, les universités les accordent généralement sous licence aux entreprises ayant financé leurs recherches. Il arrive également que certaines universités, qui parviennent à

développer une technologie, créent une spin-‐off pour entrer sur le marché.

La recherche et le développement de l’OLED se caractérise par les brevets détenus par les acteurs du marché. Les brevets peuvent être classés selon la propriété intellectuelle qu’ils visent, allant des

composants pour OLED à l’intégration des OLED à une autre technologie, telle que les écrans incurvés.

De plus, ils peuvent avoir une portée nationale, européenne ou internationale selon l’organe qui les


délivre. De manière générale, entreprises et universités tendent à breveter leurs innovations auprès

de grands organes, tels que l’OMPI au niveau international ou l’EPO au niveau européen, de sorte à protéger leur propriété intellectuelle sur le plus grand territoire possible.

LES FABRICANTS DE COMPOSANTS

Acteurs importants sur le marché de l’OLED, sans qui aucun des produits existants aujourd’hui ne

pourraient avoir vu le jour, les fabricants de composants sont nombreux. En effet, il en existe plus de 50 qui produisent des matériaux semi-‐conducteurs nécessaires au bon fonctionnement des OLED. De

plus, les entreprises se situent majoritairement en Asie, et plus particulièrement au Japon, en Corée

du sud et en Chine. On retrouve également, dans une moindre mesure, des fabricants installés en

Europe et aux Etats-‐Unis.

Les entreprises combinent par ailleurs souvent la fabrication des composants pour OLED avec d’autres

activités, mais certaines d’entre elles se sont entièrement focalisées sur la production de composants pour OLED. Ceci est notamment le cas de Polar OLED. Cette entreprise britannique a développé son

propre matériau, le CrystOLED.

L’analyse de Polar OLED nous révèle que l’entreprise a d’importantes dettes, en constante augmentation. Cette situation serait justifiée, selon leurs rapports annuels, par d’importants

investissements en recherche et développement. Il semblerait que cela soit caractéristique des

entreprises dans ce secteur.

L’ECLAIRAGE ET L’AFFICHAGE

Le marché des OLED, en ce qui concerne les produits à destination du public, se divise en deux

segments principaux, le marché de l’éclairage et le marché de l’affichage. Les applications

commerciales, sur ces marchés, consistent le plus souvent en dalles pour les écrans et panneaux pour l’éclairage, pouvant être transparents, flexibles ou encore courbés.

L’ECLAIRAGE

Le marché de l’éclairage est toujours au stade de niche. Les processus de production ne sont en effet pas encore totalement maîtrisés et donc, les prix de vente beaucoup trop élevés pour attirer le grand

public. Rien n’indique que le marché de l’éclairage OLED deviendra un jour un marché de masse,

néanmoins, de manière générale, les perspectives de croissance sont optimistes.

IDTechEx a estimé que le marché des panneaux d’éclairage à OLED atteindrait 80 millions de dollars

en 2017 et 840 millions de dollars en 2022, tandis que UBIResearch l’estime à 4,7 milliards de dollars pour 2020. Bien que ces estimations soient conséquentes, il faut garder à l’esprit que l’OLED est loin

derrière la LED, son principal concurrent. En effet, en 2015, le marché de l’éclairage à LED était estimé

à 25,7 milliards de dollars.


Les segments visés sur le marché sont principalement les hôtels et magasins de luxe ou encore le

domaine architectural, car ceux-‐ci sont friands de nouvelles technologies. Dans le futur, l’éclairage à OLED pourrait bien intéresser d’autres secteurs, tels que les industries (automobiles notamment).

Plusieurs entreprises sont actives sur ce marché, telles que Philips, LG Display, Konica Minolta, Kaneka,

Lumiotec, Osram et NEC Lighting Limited. Parmi celles-‐ci, les deux principaux acteurs sont Konica Minolta et LG Display. L’analyse des produits disponibles sur le marché nous permet de conclure que

les applications sont actuellement produites en petites quantités et consistent uniquement en

panneaux destinés à l’éclairage d’intérieur. En effet, aucun prototype d’éclairage extérieur n’existe

actuellement.

AFFICHAGE

Alors que le marché de l’éclairage est toujours une niche de marché, celui de l’affichage est aux prémices du marché de masse. Cela est notamment grâce à la technologie AMOLED qui domine

actuellement le marché des écrans OLED.

En 2014, le marché de l’AMOLED représentait plus de 10 milliards de dollars dont la plus grande partie

provenait de la vente des smartphones AMOLED. D’après DisplayResearch, le marché devrait encore

croître, jusqu’à atteindre une valeur estimée à 23 milliards de dollars en 2022. Il faut néanmoins

garder à l’esprit qu’aujourd’hui, la technologie OLED n’est pas la technologie la plus populaire. En effet, l’OLED représente encore qu’une petite fraction du marché de l’affichage global, par rapport

aux écrans LCD principalement.

Le marché des écrans OLED est divisé en deux subdivisions selon la taille de l’écran. On distingue ainsi les grands et les petits écrans. Les grands sont utilisés dans les téléviseurs, tandis que les petits sont

utilisés dans les smartphones, les tablettes ou encore les montres connectées.

En ce qui concerne les petits écrans, la plupart des grands acteurs de la téléphonie mobile, tels que

Samsung, Microsoft, Acer ou Motorola, offrent actuellement au moins un modèle utilisant la

technologie OLED. Il se pourrait par ailleurs qu’Apple rentre sur le marché en 2017 avec son nouvel

iPhone. Parmi les entreprises, Samsung se démarque largement de ses concurrents. En effet, cette entreprise est le plus grand producteur d’AMOLED, avec une production qui représente près de 90%

du marché des petits écrans OLED. D’autres entreprises, telles que AU Optronics et EveryDisplay,

produisent également des petits écrans à OLED, mais dans une moindre mesure.

En ce qui concerne les grands écrans, LG Display est actuellement le leader de la vente d’écrans OLED,

mais également le plus grand producteur au monde d’écrans à OLED destinés aux téléviseurs.

Néanmoins, il se pourrait que Samsung décide de faire son retour sur le marché en 2017, après un arrêt en 2013. Rien n’est encore cependant officiellement confirmé.


DEUX ENTREPRISES A LA LOUPE : SONY ET LG

Afin de déterminer s’il est viable ou non d’entrer sur le marché, nous avons analysé la situation

financière de deux entreprises actives ou ayant été actives sur le marché des écrans OLED, à savoir Sony, qui a stoppé ses activités, et LG, qui a persévéré.

L’entreprise nippone Sony a été un véritable pionnier sur le marché des TV OLED, avec le premier écran OLED en 2008. Néanmoins, entre 2007 et 2009, années qui marquent le début du

développement d’écrans à OLED pour Sony, l’entreprise accusait des pertes de plus en plus

importantes. Ces pertes se sont par ailleurs prolongées, dans une moindre mesure, jusqu’en 2013. A

cause de ces difficultés financières et probablement techniques, liées au développement de la technologie, la société a arrêté tout développement d’écrans OLED en 2014, pour se consacrer aux

écrans LCD dont la demande était (et est toujours) bien plus élevée. Suite à la cessation de ses activités

dans le domaine de l’OLED, l’entreprise aurait vraisemblablement redressé la barre, affichant un

bénéfice opérationnel en 2014 et 2015.

Nous ne pouvons affirmer avec certitude que les pertes de 2007 à 2013 aient été dues au

développement de l’OLED, car l’entreprise est un grand groupe actif dans beaucoup de secteurs. Néanmoins, même s’il est certain qu’il existe un lien entre ces pertes et le développement de l’OLED,

nous ne pouvons le quantifier précisément.

En comparaison à Sony, LG Display n’a jamais cessé de développer des dalles à OLED pour ses téléviseurs. En effet, après le lancement d’une première TV OLED en 2010, la société sud-‐coréenne a

décidé de continuer le développement de ce type d’écrans, persuadée de la capacité d’une telle

technologie à remplacer le LCD dans les années à venir. Elle est d’ailleurs en situation de quasi-‐monopole depuis 2014, suite à l’arrêt des activités de Samsung et Sony et dû au fait qu’elle soit la

seule entreprise à pouvoir produire des téléviseurs OLED avec un taux de réussite inégalé avoisinant

les 80%. Ce taux de réussite fait d’elle l’une des seules entreprises à maitriser la technologie. En ce qui

concerne ses résultats, l’entreprise est en bénéfice opérationnel malgré des dépenses en R&D toujours plus importantes. Néanmoins, ces bénéfices ne sont pas le seul fait de la vente de téléviseurs,

car LG est également active sur des marchés plus matures, tel que le LCD.

CONCLUSION

De manière générale, peu d’entreprises sont enclines à adopter l’OLED à l’heure actuelle. Cela s’explique par une production encore fort coûteuse et des ventes ne permettant pas de compenser

les dépenses. La plupart des entreprises actives dans le secteur, que ce soit au niveau R&D ou production, sont donc de grandes sociétés, possédant les fonds nécessaires au développement de

l’OLED. De petites entreprises, telle que Polar OLED, sont également sur le marché, mais essuient des

pertes importantes. Certaines sociétés n’écartent cependant pas l’éventualité d’intégrer un jour le

marché, lorsque la technologie sera plus accessible et la demande plus importante, comme par exemple Samsung pour le marché des grands écrans ou Apple pour celui des petits écrans.


APPLICATIONS COMMERCIALES

AVANTAGES/INCONVENIENTS (ECLAIRAGE ET AFFICHAGE)

Pour l’éclairage, les avantages de la technologie OLED sont une lumière diffuse et douce, s’accompagnant d’une très faible émission de chaleur. Les luminaires à OLED ne nécessitent donc

aucun abat-‐jour ou autre diffuseur et peuvent s’adapter à une large variété de surfaces (si

technologique Flexible-‐OLED utilisée). En matière d’affichage, les écrans OLED offrent un contraste, un angle de vision et une réactivité supérieurs à toute autre technologie d’affichage existante. La

finesse inégalée, la flexibilité et la transparence de ce type d’écran sont également des

caractéristiques pouvant servir d’atout dans les années à venir.

Que ce soit pour une application lumineuse ou pour un écran, la technologie OLED présente tout de

même deux inconvénients principaux, la durabilité et l’étanchéité. En effet, la durée de vie des OLED

n’égale pas encore celle d’autres technologies d’éclairage ou d’affichage déjà présentes sur le marché.3 De plus, les OLED sont très sensibles à l’humidité, ce qui limite les applications d’extérieur

notamment. Un dernier inconvénient est le prix des applications (affichage ou éclairage). En effet, les

dispositifs à OLED ont un prix très élevé, notamment dû à d’importants coûts de production.

APPLICATIONS MILITAIRES ET APPLICATIONS COMMERCIALES FUTURES

Le domaine militaire, connu pour ses inventions et avancées technologiques, pourrait être intéressé par l’OLED au vu des possibilités qu’elle offre. Ainsi, des écrans, placés directement autour du poignet

des militaires, capables d’afficher des informations invisibles à l’œil nu ainsi que des « capes d’invisibilité » sont envisageables grâce à une telle technologie. De plus, le caractère transparent des

OLED pourrait bien permettre la conception de toute sorte d’outils visuels, permettant l’affichage

d’informations directement devant les yeux.

Grâce à des propriétés telles que la flexibilité, la transparence ou encore la finesse, les applications

commerciales sont encore nombreuses. Des parebrises à affichage intégré aux écrans enroulables,

l’OLED pourrait faire l’objet d’applications autant utiles qu’insolites.

ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX

MATERIAUX UTILISES ET PRODUCTION

La production d’OLED a un impact environnemental différent selon les matériaux utilisés dans l’OLED (au niveau du substrat, des polymères et des électrodes). L’extraction minière ou les quantités limitées

de certains métaux peuvent notamment poser problème.

3 Se référer à « Efficacité des OLED et effet burn-‐in » de l’Executive Summary ou aux annexes, « Partie I »


Outre les matériaux utilisés, les processus de production doivent également être pris en compte pour

calculer l’impact écologique. En ce qui concerne l’évaporation sous vide, son exécution implique beaucoup de pertes matérielles, environ 40 à 60% des quantités de matières utilisées. Le spin-‐coating

et l’inkjet printing provoquent également beaucoup de déchets, plastiques notamment. En effet,

chaque étape nécessite souvent l’utilisation d’un support à usage unique. De plus, le manque de

maîtrise de certains matériaux implique la production de nombreuses OLED défectueuses qui ne pourront donc pas être utilisées.

UTILISATION DES OLED

Le rendement lumineux est essentiel pour déterminer la consommation énergétique d’une

technologie d’éclairage. A cet égard, l’OLED n’est pas encore aussi efficace énergétiquement que la LED. Néanmoins, pour ce qui est du domaine de l’affichage, cette nouvelle technologie se montre

souvent moins énergivore que ses concurrentes, car elle émet sa propre lumière et ne nécessite donc

pas le recours à une source de lumière additionnelle, comme cela est le cas pour les écrans LCD.

FIN DE VIE

Trois possibilités de traitement des déchets existent : l’incinération, l’enfouissement ou le recyclage,

ce dernier étant le moins polluant. Selon les matériaux utilisés pour l’OLED, le traitement des déchets

sera plus ou moins polluant. Par exemple, le plastique utilisé comme substrat pose un grand problème en ce qui concerne sa fin de vie dû à son incinération.

Certains métaux utilisés dans les OLED peuvent également représenter un grand danger pour la nature. Cela est notamment le cas de l’argent qui, s’il n’est pas recyclé, finit dans les océans où il

constitue une menace pour les organismes aquatiques. Néanmoins, les métaux sont utilisés en faibles

quantités dans la fabrication d’OLED. Couplé à une faible production d’OLED à l’heure actuelle,

l’impact de la gestion des métaux sur l’environnement est encore minime.

DIMENSION SOCIETALE

Actuellement, l’OLED n’est pas une technologie qui pose problème d’un point de vue éthique. Il convient donc d’imaginer quelles pourraient être les applications futures et leurs impacts sociétaux.

En ce qui concerne les écrans, la technologie pourrait être appliquée au domaine de la publicité, grâce à des panneaux lumineux « enroulables » qui se mettraient autour des pilonnes et poteaux. Cette

utilisation pourrait néanmoins être limitée selon les pays, car des lois existent déjà pour réguler la

publicité en extérieur. Concernant des pays laxistes dans ce domaine, tels que les Etats-‐Unis ou la

Corée du Sud, il s’agira alors de s’intéresser aux actions menées par les populations, déjà envahies par la publicité dans leur quotidien.


L’éclairage à OLED est à l’origine de deux concepts en matière de sécurité routière, sujet qui

représente un enjeu sociétal particulier dû au nombre de personnes tuées chaque jour sur les routes. Le premier, développé par Audi et appelé Swarm, consiste à installer une lumière mouvante à la place

des traditionnels phares arrière. Cette lumière pourrait afficher des informations aux conducteurs

environnants. Le deuxième concept est celui des lampadaires publics ayant une fonction d’indication

routière. Les OLED seraient ainsi utilisées pour créer des panneaux aux formes particulières indiquant une priorité de droite par exemple.

DIMENSION POLITIQUE

Comme l’OLED est une technologie innovante, il est intéressant de regarder de plus près ce qui se fait en matière d’aide financière gouvernementale.

En Europe, deux programmes ont été mis en place pour développer le solid-‐state lighting (SSL),

dénomination qui reprend les LED et OLED, ce sont Green Paper et Horizon 2020. Actuellement, le

premier programme n’apporte rien pour les OLED. Le second, par contre, a un rôle à jouer. En effet,

ce programme, créé en 2014 et disposant d’un fonds de 17 milliards d’euros, a déjà financé 20 projets européens portés sur les OLED pour un montant d’aide total de 71 millions d’euros. Aux Etats-‐Unis, le

Department of Energy dispose d’un programme de financement appelé « SSL R&D Program ».

Néanmoins, peu de fonds sont actuellement attribués aux projets portant sur l’OLED. En effet, sur 23 millions d’euros de fonds en 2015, seulement 900.000€ ont été alloués aux OLED. Le Japon quant à lui

finance les OLED au travers d’institutions basant leurs programmes sur le « Science and Technology

Basic Plan ». L’institution la plus importante en matière de financement de l’OLED est NEDO4. Elle a

par exemple investi 6 millions d’€ dans la technologie entre 2008 et 2012.

L’enjeu de ces investissements par les gouvernements est économique et environnemental. Il s’agit

en effet d’aider le développement d’une nouvelle technologie de sorte à conquérir de nouveaux

marchés, et également de réduire la consommation d’énergie au moyen de cette technologie, dans la même optique que la LED.

4 New Energy and Industrial Technology Development and Organization


ANNEXES

PARTIE I : FONDEMENTS SCIENTIFIQUES

A. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES OLED

Cette partie sera dédiée aux fondements scientifiques et au fonctionnement de la technologie utilisant les OLED (Organic Light Emitting Diode)

I. LA DIODE AU MICROSCOPE

Avant de nous intéresser aux spécificités des OLED, il paraît avant tout indispensable de revenir sur les principes scientifiques sur lesquels repose le fonctionnement d’une diode. En effet, bien qu’il existe

une multitude de diodes différentes, elles reposent toutes sur un certain nombre de principes de base

similaires.

De manière simplifiée, une diode est un élément permettant de laisser passer, ou non, des électrons

au sein d’un circuit en créant ainsi, selon que ces électrons passent ou ne passent pas au travers de la diode, un certain courant électrique.

Les caractéristiques des diodes reposent avant tout sur les propriétés fondamentales des atomes et

plus particulièrement sur celles des électrons.

AU CŒUR DE L’ATOME

Un atome est composé d’un noyau chargé positivement (+) autour duquel orbitent des électrons chargés négativement (-‐). La position d’un électron dans la structure électronique détermine la

quantité d’énergie nécessaire pour l’arracher à cette structure. Plus l’orbite dans laquelle se trouve

l’électron est loin du noyau, moins il faudra apporter d’énergie (quantum) à l’électron pour l’arracher

du noyau.

Source de l’image : Energie photovoltaïque, « Principe de l’énergie photovoltaïque au niveau atomique ». En ligne http://plateformeco.com


Quand la température est au zéro absolu (0K), seule l’orbite de valence peut ne pas être entièrement

peuplée.

Dans une structure cristalline, le niveau énergétique d’une orbite d’un atome du cristal est influencé

par ses voisins, et inversement.

On a alors affaire à des « bandes d’énergie autorisée » (correspondant aux niveaux énergétiques

dégénérées des atomes isolés) séparées par des « bandes d’énergie interdites ».

Source de l’image : La molybdénite supplantera-‐t-‐elle le silicium dans les circuits intégrés de demain ? En ligne http://mavoiescientifique.onisep.fr

La bande la plus énergétique entièrement occupée est la « bande de valence » tandis que la bande d’énergie directement supérieure à la bande de valence est la « bande de conduction ».

Pour qu’un électron passe d’une bande à une autre, il y a des « sauts énergétiques » à franchir. Toutefois, il ne peut y avoir de saut entre deux bandes entièrement peuplées. Le niveau d’énergie à

fournir pour qu’un électron passe d’une bande à l’autre dépend du type de matériau.

Source de l’image : Les effets photoélectrique et électroluminescent. En ligne http://www.energieplus-‐lesite.be

De manière schématique, la diode sera composée de deux semi-‐conducteurs, l’un dopé positivement (type « p ») et l’autre dopé négativement (type « n »). La juxtaposition de ces deux semi-‐conducteurs

va entraîner la migration d’une partie des électrons de la partie dopée négativement vers la partie

dopée positivement, créant ainsi ce que l’on appellera une « zone de recombinaison ». On verra alors

Pour qu’un électron passe de la

bande de valence à la bande de conduction, il faut qu’il ait

assez d’énergie pour franchir la bande interdite.

Notons que 1eV est très

faible. Il s’agit de

l’énergie nécessaire pour déplacer un électron sur

une d.d.p. de 1 V.

1𝑒𝑉 = 1,6.10)*+𝐽


apparaître une barrière de potentiel qui s’opposera à la formation d’un courant entre les deux semi-‐

conducteurs.

LES SEMI-‐CONDUCTEURS A LA LOUPE

SEMI-‐CONDUCTEURS INTRINSEQUES

Les semi-‐conducteurs intrinsèques (purs, non dopés), sont ceux de la famille des éléments ayant 4

électrons sur l’orbite de valence. C’est le cas notamment du Silicium (Si) et du Germanium (Ge). Dans

un cristal, chaque atome est lié à ses 4 voisins par une liaison covalente et tout se passe alors comme si chaque atome du cristal possédait une orbite de valence « saturée », c’est à dire occupée par 8

électrons.

Au-‐delà du zéro absolu (0K), l’énergie thermique va permettre à quelques électrons de passer de la bande de valence à la bande de conduction et on aura donc un faible courant (c’est notamment pour

ça qu’on a des systèmes de refroidissements dans l’électronique). L’électron thermique laisse

également dans la bande de valence un trou thermique. Ce trou équivaut à une charge positive et va donc attirer un électron de valence d’un atome voisin qui va alors créer un nouveau trou, etc. Cela va

donc générer un faible courant intrinsèque (naturel).

Source : Emplit, P. Physique des technologies de l’information, Chapitre 3 : « Electronique analogique, matériaux semi-‐conducteurs et composant »

SEMI-‐CONDUCTEURS EXTRINSEQUES P ET N

Pour obtenir des semi-‐conducteurs extrinsèques, on va ajouter des « impuretés » dans le cristal, c’est

à dire des éléments pentavalents (5 électrons de valence) ou trivalents (3 électrons de valence). Toutefois, on ne modifiera que très peu la structure du cristal.

Le but recherché est d’augmenter la conductibilité en réduisant l’énergie nécessaire pour franchir la « bande interdite ». On distinguera ici deux types de dopages, et donc deux types de semi-‐

conducteurs :


Semi-‐conducteur de type « n » Semi-‐conducteur de type « p »

Représentation

Elément ajouté au

cristal Pentavalents (P, As, Sb,…) Trivalents (B, Al, Ga,…)

Caractéristiques • « Donneurs d’électrons »

• Electrons libres

• « Accepteurs d’électrons »

• Trous libres


Dans les deux cas, on aura donc maintenant des courants de porteurs « majoritaires » liés au dopage

et des courants de porteurs « minoritaires » liés à l’énergie thermique.

Nous noterons tout de même qu’un cristal semi-‐conducteur « n » ou « p est globalement neutre.

JONCTION DE 2 SEMI-‐CONDUCTEURS P ET N – BARRIERE DE POTENTIEL

En mettant côté à côté deux conducteurs, l’un dopé « p » et l’autre dopé « n », on aura bel et bien

une différence de potentiel entre les deux. Il va donc y avoir une recombinaison d’une fraction de ces

porteurs libres.



On va donc voir apparaître une barrière de potentiel 𝑉- qui s’oppose à la migration des porteurs

majoritaires entre les semi-‐conducteurs n et p. Cette différence de potentiel dépendra de la température et du semi-‐conducteur utilisé.

Notons également que, dans la zone de recombinaison, sous l’action du champ E, toute paire de porteurs thermiques générée migrera rapidement et sera à l’origine d’un faible courant de fuite.

POLARISATION D’UNE JONCTION PN

La polarisation d’un composant à 2 bornes (comme une jonction p-‐n) revient à appliquer à ses bornes

une différence de potentiel continue DC pour l’amener dans l’état de fonctionnement désiré. Et on a

donc deux possibilités :


A 300K, on a :

𝑽𝟎𝑺𝒊𝒍𝒊𝒄𝒊𝒖𝒎 ≈ 𝟎, 𝟕𝑽

𝑽𝟎𝑮𝒆𝒓𝒎𝒂𝒏𝒊𝒖𝒎 ≈ 𝟎, 𝟑𝑽


Afin d’obtenir le mode de fonctionnement désirée de la diode, il ne restera alors plus qu’à « polariser »

la jonction p-‐n en appliquant à ses bornes une différence de potentiel continue (DC5). Dans le cas de la polarisation directe, la tension appliquée permettra de contrecarrer la barrière de potentiel et un

courant significatif sera alors établi dans le circuit formé tandis que dans le cas de la polarisation

inverse, la tension appliquée aura tendance à renforcer la barrière de potentiel et ainsi à empêcher le

passage des électrons (du courant).

Au niveau microscopique et sous l’impulsion de l’énergie induite par le générateur, des électrons

« sauteront » de la bande de valence vers la bande de conduction en laissant ainsi un « trou » (charge

imaginaire positive) dans la bande de valence. Comme la nature tend toujours à revenir à l’état fondamental, un électron « excité » (on l’appellera « exciton ») retombera dans la bande de valence.

L’énergie de l’exciton n’étant pas perdue, elle sera alors réémise soit sous forme de chaleur, soit sous

forme de lumière. Dans le cas des diodes électroluminescentes, cette énergie sera réémise sous forme de lumière.


II. LES OLED : DES DIODES ORGANIQUES EMETTRICES DE LUMIERE

Une des particularités des OLED (Organic Light Emitting Diode) est, comme leur nom l’indique, d’être

composées de matériaux organiques. Dans le cas des diodes dites « non organiques », les matériaux semi-‐conducteurs utilisés sont principalement le silicium (Si) et le Germanium (Ge). Dans le cas des

diodes dites « organiques », il existe une multitude de semi-‐conducteurs envisageables que l’on peut

toutefois classer en deux principales catégories selon la taille des molécules utilisées. On distingue

ainsi les semi-‐conducteurs formés de petites molécules et ceux formés de macromolécules ou polymères. Le choix de l’un ou l’autre de ces types de molécules sera dépendant des propriétés

recherchées, mais sera également lié à la production des OLED, point sur lequel nous reviendrons par

la suite.

5 « Direct Current » ou Courant Continu


Du point de vue de la structure, les OLED sont composées d’une couche de semi-‐conducteurs

organiques entourés de deux électrodes (dont au moins une transparente) permettant le passage d’une tension continue (DC). Actuellement, les électrodes utilisées sont principalement composées de

d’oxyde d’indium-‐étain (ITO) pour l’anode transparente et d’un métal opaque (ou non) pour la

cathode.

Source: OSRAM OLED. « Introduction to OLED technology ». En ligne www.osram-‐oled.com

Un des avantages principaux des OLED en comparaison avec les diodes non organiques est leur taille.

Leur épaisseur est de l’ordre de quelques centaines de nanomètres et permet ainsi une grande

flexibilité dans leurs applications.

Tout comme les diodes « classiques », leur fonctionnement est basé sur l’instigation d’une tension

continue (DC) qui provoque la création d’un courant « trou-‐électrons ». Les diodes émettent alors une

lumière dont la couleur dépend des propriétés du matériau utilisé. A la différence des diodes « classiques », on ne parle pas toutefois ici de bande de conduction et de bande de valence mais plutôt

de niveau « HOMO » (Highest Occupied Molecular Orbital) et « HUMO » (Lowest Uncoppied Molecular

Orbital Level).

Afin d’avoir une vision plus exacte des processus internes liés au « saut » des électrons d’un niveau à

l’autre, et sans toutefois rentrer dans des détails trop techniques, nous tenterons d’expliquer ici, de

manière simplifiée, la distinction faite entre niveau HOMO/LUMO et les bandes de valences et de

conduction.

Afin d’illustrer cette différence, nous prendrons le cas de l’éthylène dont la représentation moléculaire

est illustrée ci-‐dessous.


Au sein d’une molécule, la liaison entre atomes se fait par recouvrement d’orbitales comme

représenté sur la figure B dans le cas d’une liaison Carbone-‐Carbone. Lorsqu’une orbitale est remplie,

on parlera de niveau HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) et on peut la comparer à la bande de valence. A l’inverse, les orbitales de plus haut niveau d’énergie ne sont pas remplies et

correspondent au niveau LUMO (Lowest Unnocupied Molecular Orbital) que nous comparerons à la

bande de conduction. Le « saut d’électron » correspond ici au passage d’un électron, grâce à un apport

énergétique, d’une orbitale de niveau HOMO vers une orbitale de niveau LUMO et le principe est alors tout à fait similaire à celui des bandes de valences et des bandes de conduction, comme illustré ci-‐

dessous.


B. PROCESSUS DE FABRICATION DES OLED

Les processus de fabrication des OLED peuvent être séparés en deux catégories correspondant au type de molécules organiques utilisées, à savoir les « petites molécules » et les polymères. En ce qui

concerne les matériaux utilisés pour cette production, ceux-‐ci sont repris dans le tableau ci-‐dessous.

Couches Matériaux utilisés Détails

Anode Indium tin oxide (ITO) ou Oxyde d’indium-‐étain

Couche transparente

Cathode

Couche métallique, principalement Aluminium (Al)

et Magnésium (Mg)

Couche opaque ou transparente

Substrat Verre ou plastique Le plastique permet une plus grande souplesse dans les

applications

Matériaux semi-‐conducteurs

Polymères : larges possibilités selon les propriétés

recherchées

Surtout utilisés pour les grandes surfaces

Petites moléculaires : larges possibilités selon les

propriétés recherchées

Plus efficace et meilleure durée de vie que les

polymères, mais production

plus coûteuse

De manière générale, la structure des OLED se compose de cinq couches distinctes comme représenté ci-‐dessous. L’apposition de l’anode et de la cathode ne présente pas de difficulté particulière. Tout le

processus de production est dès lors orienté vers le placement des couches de matériaux organiques.

Source : Summitt, C. (2006). OLED Fabrication for Use in Display Systems. Optical Sciences Center,

University of Arizona, Arizona.


I. PRODUCTION DES OLED A POLYMERE

En ce qui concerne la production des OLED à polymères, deux méthodes principales se distinguent.

Dans la première méthode, le matériau organique est généralement déposé sous forme liquide grâce au « spin-‐coating », qui consiste en la déposition du polymère organique sous sa forme liquide sur un

substrat mis en rotation. Grâce à cette rotation, le polymère va s’étendre sur toute la surface du

substrat se solidifier tout en s’évaporant.

La seconde méthode, connue sous le nom de « inkjet printing », est considérée comme la seule solution pour des OLED de grandes surfaces et son fonctionnement est semblable à celui d’une

imprimante classique. Son principal inconvénient est la difficulté d’obtenir la précision nécessaire dans

l’application de « l’encre » sur le substrat. Nous noterons également que chaque pixel doit être apposé

séparément sur le substrat.

Source : Chénais, S. & Forget, S. (s.d.). Diodes électroluminescentes organiques : de la visualisation à l’éclairage. Laboratoire de physique des Lasers, Université Paris 13, Villetaneuse.

Source : Summitt, C. (2006). OLED Fabrication for Use in Display Systems. Optical Sciences Center, University of

Arizona, Arizona.


II. PRODUCTION DES OLED A PETITES MOLECULES

Pour les OLED à petites molécules, la couche de matériaux organiques est déposée grâce à

l’évaporation sous vide. Très compliquée et délicate, cette méthode est toutefois maîtrisée par les

industriels. En outre, bien que cette technique soit plus coûteuse que celle utilisée pour la production des OLED à polymère, elle est largement employée étant donné l’efficacité et la durée de vie

supérieure des OLED à petites molécules par rapport aux OLED à polymères.

Source : Chénais, S. & Forget, S. (s.d.). Diodes électroluminescentes organiques : de la visualisation à l’éclairage. Laboratoire de physique des Lasers, Université Paris 13, Villetaneuse.

C. EFFICACITE DES OLED ET EFFET BURN-‐IN

Les avantages et inconvénients des applications utilisant des OLED seront analysés plus en détail dans

la suite du rapport. Nous nous contenterons ici d’une brève explication d’un défi scientifique relatif à l’efficacité des OLED.

La capacité des électrons à émettre de la lumière plutôt que de la chaleur lors de leur changement de

niveau d’énergie est principalement liée à la structure moléculaire du matériau utilisé. On distinguera ici les molécules dites « fluorescentes » et les molécules « phosphorescentes ». Dans le cas des

molécules phosphorescentes, tous les excitons (électrons « excités ») dégageront de la lumière lors

de leur changement d’état. A l’inverse, dans le cas des molécules fluorescentes, seulement 25% des électrons émettront de la lumière tandis que les 75% restant dégageront de la chaleur. Toutefois, la

durée de vie des matériaux phosphorescents est inférieure à celle des matériaux fluorescents, en

particulier pour l’émission d’onde lumineuse de faible amplitude qui use plus rapidement les

matériaux (lumière bleu). Tout le défi repose dès lors sur l’amélioration de ce rendement lumineux et sur l’augmentation de la durée de vie des matériaux phosphorescents.

L’effet burn-‐in décrit la dégradation accélérée des pixels utilisés pour afficher une image par rapport

à leur voisin.


Par exemple :

Ici, on voit que les pixels utilisés dans la première image sont moins lumineux (dans la deuxième), ce qui mène à une moins bonne qualité.


PARTIE II : DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES

A. LES OLED : QUELS DEVELOPPEMENTS POSSIBLES ?

Les développements technologiques basés sur la technologie OLED sont multiples et variés. Nous nous intéresserons, dans cette section, tout particulièrement aux écrans incurvés avant de passer en revue

les autres développements technologiques possibles.

I. LES ECRANS INCURVES

L’écran incurvé est probablement le domaine d’exploitation des OLED le plus connu du grand public.

Le grand avantage des OLED par rapport aux autres sources de lumière est leur capacité à créer eux-‐

mêmes leur propre lumière via le simple passage d’un courant électrique.

Contrairement aux autres sources de lumière qui nécessitent un dispositif lumineux externe, les OLED

produisent ainsi leur propre lumière dès qu’un courant les traverse (voir image ci-‐dessous). Cette caractéristique des diodes électroluminescentes organiques permet ainsi de réduire de manière

importante l’épaisseur des écrans.

Source de l’image: LG Display, Why should it be OLED, for the Flexible Display?

Cette taille réduite, combinée à des matériaux facilement malléables, permet la production d’écrans ultra fins incurvés, voir « enroulables ».

Cette caractéristique, en plus de la grande flexibilité et la taille réduite des matériaux, fait de la

technologie OLED le choix idéal pour la fabrication d’écrans incurvés. Ainsi, de nombreuses compagnies ont déjà développé de nouveaux écrans incurvés, voire « enroulable » comme

représentés ci-‐dessous.


Prototype de TV LG OLED enroulable6 TV OLED WRGB incurvée (LG)7

II. PROPRIETES ET AUTRES DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES

La technologie OLED appliquée aux écrans comporte de nombreux avantages en comparaison avec

les technologies alternatives, comme en dénote le tableau ci-‐dessous.

Source de l’image : LCD-‐Compare : TV OLED : explications, avantages et modèles OLED

Néanmoins, les OLED ouvrent la voie vers de nombreuses autres exploitations possibles. Nous

reprendrons, dans le tableau ci-‐dessous, les principales exploitations possibles liées aux propriétés des OLED.

Propriétés Description Exploitations possibles

Ecrans transparents

Les OLED transparentes

permettent l’émission de

lumière de part et d’autre d’un écran

Parmi les exploitations

possibles de cette propriété,

nous noterons les « fenêtres interactives » mais également

les smartphones, par exemple

6 Source de l’image : http://www.lcd-‐compare.com/tv-‐oled-‐amoled-‐dossier-‐61.htm 7 Source de l’image : http://www.lcd-‐compare.com/tv-‐oled-‐amoled-‐dossier-‐61.htm


Souplesse et faible épaisseur Les matériaux et les propriétés des OLED permettent de

« plier » celles-‐ci

Panneaux publicitaires autour de poteaux, écrans incurvés

(voir ci-‐dessus), écrans

« incassables », etc.

Bonne luminosité et fort contraste pour une faible

consommation.

Les OLED ont, de manière générale, une meilleure

luminosité et un meilleur

contraste que des technologies similaires

Feux de routes pour les voitures, écrans de grandes

dimensions, panneaux

murales, etc.

Faible consommation Les OLED consomment moins

d’énergie que les autres sources de lumière

Applicable à toutes les

exploitations envisageables

B. LES DIFFERENTS TYPES D’OLED

Il existe une multitude de types d’OLED. Nous nous concentrerons ici sur les deux catégories les plus importantes. Les autres catégories seront simplement reprises dans le tableau ci-‐dessous.

Catégorie Description Utilisation

OLED à Matrice Passive

(PMOLED)

Voir ci-‐dessous Petits écrans (smartphone,

MP3, etc.)

OLED à Matrice Active (AMOLED)

Voir ci-‐dessous Grands écrans (TV, panneaux publicitaires, etc.)

OLED transparente (TOLED)

Elles sont complètement transparentes, ce qui permet à

la lumière d’être visible dans

les deux directions. Elles peuvent être incluses dans des

modèles aussi bien de matrice

active que passive

Ordinateurs, « smart windows », smartphones, etc.

Foldable OLED (FOLED)

Ou OLED « pliable »

Elles sont très flexibles et légères

Elles sont principalement utilisées pour des écrans ayant

de grande chance de « casser » et dans les


applications utilisant des

écrans incurvés

White OLED (WOLED)

Ou OLED blanche

Elles émettent de la lumière blanche (mais pas

uniquement) d’une plus

grande intensité que les autres

types d’OLED et consomment moins d’énergie

Elles sont utilisées notamment pour les véhicules

Top emitting OLED Elles sont principalement

destinées au schéma des matrices actives

Carte à puce

I. LES OLED A MATRICE PASSIVE (PMOLED)

Le nom vient de la manière dont on contrôle l’OLED. Ainsi, chaque ligne de « cathode » est arrangée

perpendiculairement à chaque ligne d’ « anode » (voir schéma ci-‐dessous). L’intersection des anodes et cathodes forme les pixels d’où la lumière est émise.

Source de l’image: HowStuffWorks, electronics.howstuffworks.com/oled1.htm

Bien que les PMOLED soient faciles à fabriquer et peu coûteuses, elles consomment plus d’énergie

que les AMOLED, mais toujours moins que la technologie LCD et LED. En outre, son affichage est

restreint en taille et en résolution, c’est pourquoi on les utilise en général dans les petits appareils tels

que les montres, les MP3, téléphones, etc.

II. LES OLED A MATRICE ACTIVE (AMOLED)

Contrairement aux PMOLED, la couche d’anode et celle de cathode est continue sur toute la surface.

Ici, un support électronique est directement intégré de sorte que chaque pixel puisse être contrôlé

individuellement via un réseau de transistors TFT (Thin Film Transistor).


Source de l’image: HowStuffWorks, electronics.howstuffworks.com/oled1.htm

Les AMOLED sont beaucoup moins énergivores que les PMOLED et permettent la réalisation d’écrans

de taille virtuellement illimitée. Toutefois, leur production est plus complexe et plus coûteuse.


PARTIE III : LE MARCHE DES OLED

A. PERSPECTIVES DU MARCHE

Le marché des OLED se divise en deux grands secteurs que sont l’affichage et l’éclairage. Chacun de ces marchés suit des évolutions différentes, c’est pourquoi il convient de les analyser séparément.

I. AFFICHAGE

Les premiers écrans OLED ont été mis sur le marché il y a déjà une dizaine d’années. Néanmoins, en 1998, certains pionniers utilisaient déjà la technologie, sous la forme de PMOLED, dans les autoradios

des voitures.

Aujourd’hui, le marché des écrans OLED pèse plusieurs milliards de dollars, dont la plus grosse partie

provient du marché des téléphones mobiles. De sorte à analyser le marché, nous nous concentrerons

sur la technologie AMOLED, un type particulier d’OLED. En effet, cette technologie est aujourd’hui la plus utilisée en ce qui concerne les applications d’affichage de haute résolution, par rapport à la

technologie PMOLED.

Source : DisplaySearch, Cintelliq

Le marché de l’AMOLED serait par ailleurs en pleine croissance selon DisplayResearch. En effet, le total

des ventes est passé d’une valeur de 500 millions de dollars en 2009 à plus de 10 milliards de dollars

en 2014 et les perspectives de croissance sont optimistes, comme en démontre le graphique ci-‐dessus. La société DisplayResearch estime en effet le marché à 23 milliards de dollars pour 2022, soit une

croissance de 230% sur 8 ans, notamment grâce à la démocratisation des TV OLED.

La vente d’écrans AMOLED pour téléphones mobiles ne devrait pas augmenter de manière significative. Cela pourrait être dû au fait que la production des écrans deviendra de plus en plus


rentable avec le temps, ce qui tendra à diminuer les prix de vente, compensant ainsi une augmentation

du nombre de ventes. Le reste de la croissance devrait s’expliquer notamment par l’avènement d’autres applications d’écrans AMOLED.

Ces chiffres ne sont cependant que des prévisions. Les ventes futures dépendront non seulement de

la capacité des entreprises à produire de manière plus efficace et rentable, mais aussi de la volonté des consommateurs de passer à cette nouvelle technologie.

Ces incertitudes se reflètent dans la tendance actuelle du marché global de l’affichage. En effet, de manière générale, à l’heure actuelle, les entreprises tendent à se concentrer sur des technologies plus

sûres et dont la production est mieux maitrisée, tel que le LCD notamment.

Source : DisplaySearch, Cintelliq

Comme nous pouvons le voir sur le graphique ci-‐dessus, l’OLED ne représente qu’une petite fraction du marché actuel, en comparaison aux LCD principalement. Les écrans OLED restent un petit segment

du marché, n’égalant pas les autres technologies.

Néanmoins, le faible attrait du public et les efforts qui sont encore à réaliser ne freinent pas toutes les

entreprises. En effet, certaines d’entre elles, souvent de grande taille, comme Samsung ou encore LG,

semblent décidées à adopter la nouvelle technologie, voire à en faire la remplaçante désignée face

aux autres technologies d’affichage. A contrario, d’autres entreprises ont tenté de d’adopter la technologie assez tôt, mais ont fini par l’abandonner étant donné les difficultés techniques et

financières qu’impliquent son développement. Cela est le cas de SONY par exemple. Les deux cas de

figure, persévérance ou abandon, seront explicités en détails dans la suite du rapport via une étude

financière approfondie de LG et SONY.


II. ECLAIRAGE

Le marché de l’éclairage OLED ne représente actuellement qu’une petite partie de l’éclairage global.

En effet, ce marché n’est pas aussi mature que celui des LED par exemple. Néanmoins, les perspectives

de croissance sont optimistes, ce qui nous pousse à affirmer que la technologie OLED appliquée à l’éclairage est destinée à un avenir prometteur.

En 2015, IDTechEx a analysé le secteur et a estimé que le marché suivra une croissance lente jusqu’en 2017, où il atteindra une valeur de 80 millions de dollars. Sachant que le marché de la lumière LED

était, en 2015, estimé à 25,7 milliards de dollars8, il est certain que la technologie OLED n’arrivera pas

à la cheville de son concurrent, la LED, avant plusieurs années. Par ailleurs, IDTechEx prévoit que le marché aura une valeur approximative de 840 millions de dollars en 2022, ce qui est toujours inférieur

à la valeur actuelle du marché de la LED.

Il faut néanmoins garder à l’esprit que ce ne sont que des prévisions et que celles-‐ci varient d’une étude à l’autre. Par exemple, la société d’analyse UBI Research prévoit une croissance bien plus

optimiste que IDTechEx, estimant la valeur du marché à 4,7 milliards de dollars d’ici 2020. Ainsi, bien

qu’il soit certain que le marché décollera dans quelques années, aucun consensus n’existe à jour sur

le moment où le marché viendra à croître ou sur la vitesse de cette croissance.

En outre, comme cela est le cas pour tout jeune marché axé sur une nouvelle technologie, les produits

disponibles en matière d’éclairage OLED ne sont pas encore des produits à destination du grand public, mais des démonstrations de ce qui pourra un jour se faire à grande échelle, à un prix démocratique.

Les produits disponibles actuellement ne sont en effet vendus qu’en petite quantité, à des prix très

élevés et à un public avide de nouvelles technologies. Cela est notamment dû aux coûts de production

très élevés. Nous pouvons donc parler de marché de niche à ce stade-‐ci. Ainsi, même si sur le papier, les performances de l’OLED sont meilleures que celles des LED notamment, des progrès sont être à

réaliser avant d’atteindre une production à grande échelle.

8 LEDInside. (2015). LED Lighting Market to Reach US$30.5 Billion in 2016 and Professional Lighting Markets to See Explosive Growth. En ligne http://www.ledinside.com/node/24054, consulté le 24 avril 2016.

27,5

0,080

10

20

30

2015, LED 2017, OLED

En m

illiards d

e $

Valeur du marché, comparaison LED et OLED


En ce qui concerne les secteurs touchés par l’OLED en matière d’éclairage, ils sont assez limités

aujourd’hui, mais tendraient à se multiplier avec la démocratisation de la technologie, liée à une diminution des coûts de production et une amélioration des performances, et l’attrait du public. Les

secteurs touchés iront de l’éclairage d’extérieur et d’intérieur pour usines, bureaux et résidences au

marché de l’automobile notamment.

Source: IDTechEx, OLED lighting report 2013

Actuellement, la technologie est principalement utilisée dans le secteur hôtelier et architectural ainsi

que dans les magasins haut de gamme. La cible principale est donc l’éclairage d’intérieur des bâtiments du secteur tertiaire. Dans le futur, la technologie s’étendra vraisemblablement à d’autres

secteurs. En premier lieu viendra le secteur résidentiel, c’est-‐à-‐dire l’éclairage chez le particulier, et

en second lieu, les entreprises. L’industrie sera le troisième secteur concerné. En dernier lieu, il

conviendra de développer l’éclairage d’extérieur à OLED. Pour le moment, il n’existe en effet que des éclairages d’intérieur.

B. RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT

Pour que les perspectives de marché décrites ci-‐dessus se concrétisent, les entreprises doivent investir

dans la recherche et le développement de l’OLED. Dans la société actuelle, ce R&D se quantifie par le

nombre de brevets créés et accordés aux entreprises par les organes compétents.

Le premier brevet à avoir été développé sur l’OLED fut le fruit des recherches de la société Kodak, en

1987. Depuis lors, un bon nombre d’entreprises sont entrées sur le marché et ont fait de la recherche et du développement de l’OLED une de leurs activités, si ce n’est la seule. Ces entreprises sont à

l’origine de la multitude de brevets qui voient le jour aujourd’hui et qui limitent les sociétés dans ce

qu’elles sont en droit de produire et de commercialiser.


Un véritable marché mondial s’est ainsi créé autour des brevets et celui-‐ci représente un enjeu tout

particulier pour les fabricants, qui sont entrés, on peut le dire, dans une course aux brevets.

I. LES BREVETS

LES TYPES DE BREVETS

Les brevets peuvent être classés en fonction de la propriété intellectuelle qu’ils visent. On distingue

ainsi deux catégories principales, les brevets portant sur les matériaux et composants des OLED et ceux portant sur les processus de fabrication des OLED.

Une autre catégorie est celle de l’intégration des OLED à d’autres technologies, c’est-‐à-‐dire les applications commerciales brevetées. Par exemple, les écrans incurvés.

Certains des brevets peuvent par ailleurs n’être utilisés que pour un domaine particulier, tel que

l’éclairage ou l’affichage. L’utilisation est dès lors limitée à un marché cible. Néanmoins, il est très courant que la technologie brevetée soit utilisée dans plusieurs domaines, ce qui représente un réel

avantage monétaire pour les entreprises qui désirent mettre des brevets sous licence.

ORGANES DELIVRANT LES BREVETS

En fonction du pays ou du continent, on retrouve différents organes qui s’occupent d’analyser et

d’accorder les brevets.

Au niveau mondial, toute entreprise peut breveter sa découverte en déposant son dossier auprès de

l’Organisation Mondiale de la Propriété Intellectuelle (OMPI). Grâce au traité de coopération en

matière de brevet (PCT), le brevet international assure la protection de l’invention dans 148 pays.

Au niveau européen, c’est l’Office Européen des Brevets (EPO) qui s’occupent de délivrer les brevets

européens. Toute entreprise, où qu’elle soit dans le monde, peut soumettre son brevet auprès de cet organe afin que son invention soit protégée dans plus de 40 pays selon les accords établis entre l’UE

et ces pays. De plus, l’EPO fait également le lien entre l’entreprise qui désire breveter mondialement

sa découverte et le PCT.

Les entreprises ayant leur siège social dans un pays membre de l’Union Européenne peuvent

également soumettre leurs brevets auprès de l’organe en charge des brevets dans le pays où se situe

ce siège social. Cette dernière solution est peu usitée, car elle ne permet pas aux entreprises de

revendiquer à grande échelle la propriété intellectuelle sur une innovation. Les entreprises européennes s’adressent donc bien plus fréquemment à l’OMPI ou EPO.

Au niveau américain, c’est le rôle de l’organe appelé « the United States Patent and Trademark Office » (USPTO) de délivrer les brevets américains. De même que l’EPO, l’USPTO fait le lien entre le


PCT et l’entreprise qui brevète, de sorte à ce que le brevet américain puisse être reconnu

mondialement si l’entreprise le désire.

On retrouve des organes similaires dans les autres pays, tel qu’au Japon où le « Japan Patent Office »

s’occupe de cette activité.

II. LES ENTREPRISES ACTIVES DANS LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT

Dans cette partie-‐ci du travail, nous concentrerons notre analyse sur les entreprises actives dans la recherche et le développement, que cela soit leur activité principale ou, au contraire, une activité

annexe.

Dans notre ère de mondialisation, comprendre quels pays détiennent la technologie ou encore qui

l’exploite le mieux est laborieux. D’une part, les entreprises sont souvent de grands groupes actifs

dans plusieurs pays et ayant donc des brevets sous plusieurs autorités (internationale, européenne, américaine, …) et d’autre part, les groupes n’hésitent pas à racheter, acquérir ou financer de plus

petites entreprises de sorte à négocier des accords qui leur confèrent l’exclusivité de leurs brevets.

Ces petites entreprises peuvent elles-‐aussi posséder des brevets sous plusieurs autorités et être

établies dans un pays différent de celui du groupe.

Nous nous efforcerons donc de classer les entreprises en fonction de leur siège social, tout en gardant

à l’esprit que les entreprises sont susceptibles d’être actives sur plusieurs territoires et susceptibles de posséder des brevets dans plusieurs pays. Une entreprise américaine peut ainsi posséder des

brevets américains et européens et avoir un établissement qui effectue de la recherche au Japon.

EUROPE

Parmi les entreprises européennes actives dans la recherche et le développement, nous retrouvons Cambridge Display Technology, Royal Philips, Merck et Novaled.

Cambridge Display Technology a été créée par l’Université de Cambridge et a été rachetée en 2007

par la société japonaise Sumitomo Chemical. Elle est ainsi devenue une de ses filiales. L’entreprise

britannique est aujourd’hui le leader sur le marché de la technologie P-‐OLED9, technologie qu’elle a

elle-‐même inventée et développée. En 2008, elle possédait par ailleurs 13310 brevets relatifs à l’OLED. Une de ses activités, outre la recherche, consiste en la vente sous licence de ses brevets.

Koninklijke Philips Electronics, plus connue sous le nom de Philips, est d’origine hollandaise et est aujourd’hui un groupe international actif dans l’éclairage, l’électroménager et l’équipement médical.

9 Polymer Organic Light Emitting Diode 10 House of Common. (2009). Engineering: Turning Ideas Into Reality. The Stationery Office Limited, London. En ligne http://www.publications.parliament.uk/.../50/50i.pdf, consulté le 12 avril 2016.


Le groupe effectue de la recherche et du développement, mais il fabrique également des produits à

destination du public. Ceci est par ailleurs son activité principale.

Philips possède des brevets portant principalement sur l’éclairage et l’affichage et qui sont répartis

entre ses filiales dans divers pays. Il serait donc difficile de chiffrer le nombre exact de brevets

enregistrés au nom du groupe Philips aujourd’hui. Néanmoins, en ce qui concerne les brevets européens portant sur les OLED, il était de 181 en 2008. En 2013, Royal Philips faisait par ailleurs part

de son envie de vendre un portfolio de 600 brevets (dont 225 brevets internationaux11, c’est-‐à-‐dire

accordés par l’OMPI) concernant l’utilisation des OLED dans le domaine de l’affichage.

Merck Group est un groupe international, présent dans plus de 70 pays, qui a son siège social en

Allemagne. Il est spécialisé dans les sciences et technologies de pointe. Ses domaines d’activité sont

les soins de santé, les sciences de la vie et les matériaux de haute performance. Le groupe possède 1.400 brevets relatifs aux OLED à travers le monde dans le but de développer des matériaux

performants qui pourront être revendus aux fabricants de produits finis.

Enfin, Novaled est une entreprise allemande spécialisée dans la technologie OLED, les matériaux nécessaires à la fabrication d’OLED, ainsi que dans l’électronique organique de manière plus large. A

sa création, Novaled était une spin-‐off de l’université de Fraunhofer et de l’Université technique de

Dresden. En 2013, l’entreprise a été acquise par le groupe Samsung. Elle possède à ce jour plus de 500 brevets 12 portant sur l’OLED, pour différentes applications, qu’elles accordent sous licence aux

entreprises produisant de l’éclairage et des écrans notamment.

AMERIQUE DU NORD

Parmi les entreprises actives dans le R&D, nous pouvons mettre en évidence Universal Display Company, Global OLED Technology, DuPont et Ignis Innovation. Il en existe cependant beaucoup

d’autres, plus ou moins grandes, qu’il serait long d’énumérer.

Universal Display Corporation (UDC) est établie dans le New Jersey et est un des leaders du marché

mondial de l’OLED. L’entreprise est active dans la recherche, le développement et la

commercialisation de la technologie et des matériaux nécessaires à l’OLED. Elle s’intéresse aux technologies PHOLED, OLED flexible, OLED transparent, SOLED, etc. et possède dans cette optique

plus de 3.000 brevets.13 Dans le but de commercialiser sa technologie, UDC a négocié une trentaine

d’accords commerciaux avec des fabricants, leaders du marché, aux USA, en Europe, au Japon et en

Corée du Sud notamment.

11 OLED-‐Info. (2013). Philips seek to license their OLED display patent portfolio. En ligne http://www.oled-‐info.com/philips-‐want-‐license-‐or-‐sell-‐their-‐oled-‐display-‐patent-‐portfolio, consulté le 28 mars 2016. 12 Novaled, http://www.novaled.com/products/technology_expertise/, consulté le 28 mars 2016. 13 Universal Display Corporation, Intellectual property, http://www.udcoled.com/default.asp?contentID=587, consulté le 28 mars 2016.


Global OLED Technology a été créée en 2009 par le groupe LG, et plus précisément par LG Display Co.,

LG Electronics INC. et LG Chemicals, suite au rachat par LG du portfolio de brevets de la société Kodak. En 2010, Idemitsu Kosan, une société japonaise, a racheté des parts dans GOT à hauteur de 33%.14

GOT est une forme de holding qui s’occupe de gérer et développer le portefeuille de brevets acquis

via la société Kodak par le groupe LG. L’entreprise possède plus de 2.200 brevets incluant ceux

développés par Kodak. 15

DuPont est un groupe international actif dans différents domaines, allant de l’agriculture à la santé et

en passant par les matériaux de pointe. Ce groupe est donc très polyvalent, au même titre que le

groupe allemand Merck par exemple. Il développe des technologies, matériaux, etc. et les commercialise ensuite auprès d’entreprises dans divers secteurs. Les OLED font parties de son

domaine d’expertise. Il possède en effet un portfolio de brevets relatifs à l’utilisation, le

développement et les modes de production des OLED. Certains des brevets sont en outre mis sous licence.

Ignis Innovation est une entreprise basée au Canada. Elle peut être qualifiée de petite par rapport à

ses concurrents américains. Cependant, elle possède tout de même des établissements au Canada, en Europe et en Asie. Son domaine d’expertise est l’AMOLED. Elle possède d’ailleurs 350 brevets relatifs

à cette technologie.16 Sa principale activité consiste en la vente sous licence de ses brevets, mais elle

forme également les entreprises à sa technologie.

JAPON ET COREE DU SUD

L’Asie est un marché dominant en ce qui concerne la technologie OLED, car, d’une part, nombre

d’entreprises y développent la technologie et d’autre part, les principaux fabricants de matériaux, composants et produits finaux y sont établis.

Parmi les entreprises possédant des brevets, nous retrouvons les groupes sud-‐coréens Samsung et LG. Ces deux entreprises seront abordées plus en détail dans la suite du travail. Néanmoins, retenons ici

que le groupe Samsung est actif dans la recherche et le développement des OLED, de même que le

groupe LG. Ce dernier possède, rappelons-‐le, des parts dans l’entreprise Global OLED Technology, ce

qui lui assure l’accès à certains brevets spécifiques en plus de ceux développés par le groupe lui-‐même. Ceci vaut également pour la société japonaise Idemitsu Kosan.

Dans la même optique, le groupe japonais Sumitomo Chemical a acquis la société Cambridge Display

Technology de sorte à avoir une filiale active dans la recherche et le développement des OLED.

14 OSADIRECT. (2016). Idemitsu Kosan acquires stake in LG Group OLED patent business. En ligne http://www.osa-‐direct.com/.../, consulté le 28 mars 2016. 15 Global OLED Technology, http://www.globaloledtech.com/.../, consulté le 28 mars 2016. 16 Ignis Innovation, http://www.ignisinnovation.com/design-‐services/, consulté le 16 avril 2016.


Enfin, nous pouvons citer la société japonaise Semiconductor Energy Laboratory qui est spécialisée

dans les technologies de pointe. Ses activités consistent en recherche et développement, brevetage et mise sous licence de brevets. Elle possède en ce sens plus de 5.000 brevets 17 relatifs à

l’électroluminescence organique.

ENJEU DE LA RECHERCHE ET DU DEVELOPPEMENT DE L’OLED

Le but premier du R&D est bien entendu d’améliorer une technologie existante afin de pouvoir créer des produits toujours plus performants et innovants.

Cependant, lorsqu’on s’intéresse aux entreprises actives dans le R&D d’OLED, on peut s’apercevoir

qu’elles ont parfois des intérêts différents. D’un côté, les entreprises dont le R&D est l’activité

principale ont pour but de « commercialiser » leurs découvertes sous forme de licence sur brevet. De

l’autre, les entreprises qui en ont fait une activité annexe veulent elles jalousement garder la technologie pour elles-‐mêmes afin d’empêcher de potentiels concurrents d’entrer sur le marché. Il

est par ailleurs plus avantageux pour elles de posséder les brevets plutôt que de les exploiter

moyennant des royalties.

L’envie des entreprises de maintenir leur part de marché a un grand rôle à jouer dans la production

massive de brevets sur les OLED. En effet, certaines entreprises n’hésitent pas à breveter des avancées

mineures afin d’empêcher leurs concurrents d’exploiter un aspect de la technologie. Une autre stratégie utilisée pour maintenir un quasi-‐monopole sur le marché est de renouveler des brevets qui

arrivent à expiration en produisant un nouveau brevet presque identique au précédent.

Il existe par ailleurs un lien entre les entreprises de R&D et les entreprises qui produisent les composants ou le produit final. En effet, ces dernières sont souvent actionnaires majoritaires ou

même propriétaires des entreprises de R&D.

Lorsqu’on s’intéresse de plus près à la valeur des transactions concernant le rachat d’entreprise et

l’achat de portefeuille de brevets, on peut s’apercevoir que posséder la technologie est un enjeu de

taille pour les multinationales. En effet, celles-‐ci n’hésitent pas à sortir des sommes astronomiques

pour empêcher leurs concurrents d’obtenir de nouveaux brevets. Par exemple, en décembre 2009, LG a racheté le portfolio de brevets relatifs à l’OLED de Kodak pour 100 millions de dollars. 18 En août

2013, Samsung a racheté l’entreprise Novaled pour une valeur de 260 millions d’euros.19 Ou encore,

en juillet 2007, Sumitomo Chemical a racheté les actions de CDT pour une valeur de 285 millions de

dollars.

17 SEL. (s.d.). Number of patents. En ligne http://www.sel.co.jp/en/ip/.../, consulté le 28 mars. 18 OLED-‐Info. (2010). Kodak's OLED unit was sold for $100 million. En ligne http://www.oled-‐info.com/.../, consulté le 8 avril 2016. 19 Henning, E. (2013). Samsung to Buy Germany's Novaled. En ligne http://www.wsj.com/articles/.../, consulté le 8 avril 2016.


De plus, lorsque les brevets touchent des marchés prometteurs, comme celui des écrans de

smartphones, on peut constater que les entreprises se montrent très féroces les unes envers les autres. Par exemple, début 2013, LG accusait Samsung de violer ses brevets sur l’OLED et exigeait le

retrait de deux produits commercialisés par Samsung. En réponse, Samsung a accusé LG d’avoir

revendu des « informations critiques » sur la technologie OLED et d’avoir violé 18 de ses brevets. 20 Il

s’agissait, selon Samsung, d’espionnage industriel. Fin 2013, LG et Samsung se sont finalement arrangés à l’amiable, abandonnant leurs poursuites judiciaires beaucoup trop coûteuses. Néanmoins,

cette bataille judiciaire aura tout de même duré une année et coûté cher aux deux entreprises.

III. UNIVERSITES ET SPIN-‐OFFS

Au-‐delà des entreprises et multinationales, on retrouve également des universités qui travaillent en partenariat avec des sociétés. Généralement, les recherches de ces universités sont en effet financées

par de grandes entreprises qui achètent ensuite les brevets sous forme de licence exclusive.

Parmi ces universités, on peut citer les universités américaines que sont l’Université de Princeton,

l’Université de Californie du Sud et l’Université du Michigan. Celles-‐ci collaborent étroitement avec

Universal Display Technology qui utilise les brevets de ces universités comme base pour développer

de nouvelles technologies.

D’autres universités présentes dans les pays développés s’intéressent également aux OLED, telles que

l’Université de Kyushu au Japon qui possède 50 brevets relatifs à l’OLED ou l’Université de Fraunhofer et l’Université technique de Dresden en Allemagne.

Il est intéressant de remarquer que certaines universités créent des spin-‐offs actives dans la recherche

et le développement de l’OLED. Par exemple, l’Université de Kyushu a créé la société Kyulux en vue de la commercialisation de la technologie TAFD21, une nouvelle génération d’écrans et de lumière

fonctionnant grâce aux OLED. Cette spin-‐off est d’ailleurs financée par de grands groupes tels que

Samsung Display, LG Display et Japan Display.

On peut également citer Novaled qui était, comme dit précédemment, une spin-‐off de l’Université de

Fraunhofer et de l’Université technique de Dresden, ou encore Cambridge Display Technology, issue

de l’Université de Cambridge.

20 Zone-‐Numérique. (2013). Guerre des brevets : LG et Samsung s’entendent à l’amiable. En ligne http://www.zone-‐numerique.com/.../, consulté le 8 avril 2016. 21 Thermally Activated Delayed Fluorescence


IV. CONCLUSION

La recherche et le développement dans le domaine de l’OLED est l’œuvre de deux entités, les

entreprises et les universités, et se déroule principalement en Europe, en Amérique du Nord, au Japon

et en Corée du Sud, territoires des grandes puissances mondiales de notre temps.

En ce qui concerne les entreprises, le marché est dominé par des multinationales qui n’hésitent pas à

acquérir des start-‐ups et des PMEs réalisant des découvertes prometteuses au niveau des matériaux utilisés, des modes de production et de l’intégration à d’autres technologies. En tant que jeune

entreprise, il peut donc s’avérer difficile d’entrer sur le marché de la recherche si la technologie que

l’on cherche à développer existe déjà et surtout, si elle est déjà brevetée.

Les universités ont également un rôle à jouer dans les avancées technologiques et ce notamment

grâce aux financements qu’elles reçoivent des entreprises. Bien souvent, ces financements sont

accordés moyennant l’exclusivité des brevets pour les investisseurs.

Il est très compliqué de déterminer qui des entreprises ou des universités sont les plus actifs dans la

recherche et le développement, car il s’agit véritablement d’un engrenage complexe. Les entreprises

effectuent du R&D de leur côté, mais font également appel aux universités pour découvrir de nouveaux composants plus performants, des modes de production plus rentables, etc. Tandis que les

universités développent la technologie grâce aux financements des entreprises ou via la création de

spin-‐offs spécialisées dans l’OLED.

C. LES ACTEURS DU MARCHE

La recherche et le développement ne seraient d’aucune utilité si les découvertes n’étaient pas ensuite utilisées pour créer de nouveaux produits, de sorte à conquérir de nouveaux marchés.

Les entreprises qui exploitent ce R&D pour produire de nouveaux objets peuvent être divisées en deux

catégories. Tout d’abord, les fabricants de composants et ensuite, les fabricants de produits à destination du public.

I. FABRICANTS DE COMPOSANTS

Comme mentionné dans la partie I du travail, les composants utilisés pour les matériaux conducteurs sont extrêmement variés. Nous nous concentrerons uniquement sur les fabricants de matériaux

biologiques étant donné le caractère très peu spécifique des autres matériaux utilisés. Ensuite, nous

analyserons la situation financière d’une de ces compagnies en particulier.


ENTREPRISES EXISTANTES

Il existe actuellement plus de 50 compagnies différentes22 produisant les matériaux semi-‐conducteurs

utilisés dans les OLED. Bien que la plupart de ces compagnies n’aient pas la fabrication de matériaux OLED comme seule activité, certaines d’entre elles se sont concentrées uniquement sur la fabrication

de matériaux semi-‐conducteurs utilisés sur le marché des OLED (Polar OLED, R-‐Display, Aglaia Tech,

etc.). Comme on peut le voir ci-‐dessous, la plupart de ces entreprises sont concentrées en Asie, surtout en Chine, au Japon et en Corée du Sud tandis que le reste se trouve en Europe et aux Etats-‐Unis.

Répartition des fabricants de matériaux semi-‐conducteurs pour le marché des OLED

POLAR OLED A LA LOUPE

Bien qu’une entreprise ne puisse évidemment pas être représentative du marché dans son ensemble,

il paraît intéressant de s’attarder sur l’une d’entre elle afin d’obtenir un aperçu de l’aspect financier

sur le marché des matériaux des OLED. Le choix de Polar OLED est lié au fait qu’il s’agisse d’une (relativement) jeune entreprise dont l’activité est entièrement tournée vers le marché des OLED,

contrairement à la majorité de ses concurrents qui sont actifs dans d’autres secteurs. Ainsi, cela nous

permettra de présenter des données qui ne seront pas influencées par la situation financière dans d’autres secteurs.

Polar OLED fut fondée en 2008 par deux britanniques travaillant en partenariat avec l’université de

Hull et IP Group plc.23, un groupe d’investissement soutenant principalement des projets liés à des

22 OLED-‐Info. OLED Materials Company. En ligne http://www.oled-‐info.com, consulté le 19 avril 2016. 23 Polar OLED. En ligne http://www.polaroled.com, consulté le 19 avril 2016.


universités.24 L’entreprise a développé son propre matériau, le CrystOLED, qui représente une toute

nouvelle approche en ce qui concerne les matériaux semi-‐conducteurs utilisés dans les OLED. Elle se détache des deux approches traditionnelles (OLED à polymère et « OLED à petites molécules, voir

partie I) en introduisant un nouveau matériau développé à l’université de Hull (UK) qui s’apparente à

des cristaux liquides. Le marché visé par Polar OLED est celui des écrans « enroulables ».

La situation financière de Polar OLED, d’après les données disponibles, se caractérise par

d’importantes dettes, en constante augmentation. Cette situation est justifiée dans leurs rapports

annuels par d’importants investissements en recherche et développement, caractéristiques des

entreprises dans ce secteur.

Polar OLED Ltd. – Chiffres clés25

II. LES FABRICANTS DE PRODUITS A DESTINATION DU PUBLIC

Etant donné le grand nombre d’entreprises actives dans ce secteur, nous veillerons ici à présenter les principales entreprises fabriquant des produits utilisant la technologie OLED. Par ailleurs, comme nous

l’avons fait pour les perspectives du marché, nous séparerons les fabricants en deux entités, d’une

part ceux produisant de l’éclairage et d’autre part, ceux fabriquant des écrans.

Nous aborderons également sommairement les produits développés par chacun d’eux. D’autres

applications, déjà existantes ou potentiellement réalisables, seront décrites dans la partie IV du travail.

Enfin, nous conclurons cette partie par une analyse de deux entreprises actives dans la production et

vente de produits à destination du public, de sorte à avoir une idée de la situation des entreprises sur

le marché.

24 Ipgroup. En ligne http://www.ipgroupplc.com, consulté le 19 avril 2016. 25 Source : Polar OLED. Key financials. En ligne https://companycheck.co.uk, consulté le 19 avril 2016.


AFFICHAGE

Comme dit précédemment, la technologie OLED utilisée actuellement dans le domaine de l’affichage

de haute résolution est l’AMOLED. Celle-‐ci se divise principalement en 2 grandes subdivisions. D’une part, il y a les petits écrans AMOLED, présents sur certains smartphones, tablettes, PC portables,

montres connectées, etc. D’autre part, il y a les grands écrans AMOLED dont sont équipés les

téléviseurs OLED. Il sera question, dans cette section, de présenter les acteurs majeurs de la production de ces écrans pour chaque taille.

PETITS ECRANS

La plupart des grands acteurs de la téléphonie mobile offre au moins un modèle à OLED, ce qui donne une liste assez longue de produits fabriqués par des entreprises telles que Samsung, Acer, Microsoft,

Motorola et consorts. Parmi celles-‐ci, Samsung mène la danse. L’entreprise possède en effet une

gamme de plus de 10 smartphones à OLED.

SAMSUNG

Le plus grand producteur d’AMOLED au monde est de loin Samsung. Rien qu’en 2014, celui-‐ci a produit plus de 200 millions d’écrans à lui tout seul, ce qui représente près de 90% du marché des petits écrans

OLED.

Entre 2010 et 2011, la technologie rencontrait d’ailleurs un tel succès que le géant sud-‐coréen n’arrivait plus à suivre la demande et avait été contraint de remplacer les écrans OLED de certains de

ses modèles de téléphones par des écrans LCD. Depuis lors, sa capacité de production a été

augmentée afin d’être capable de suivre la demande croissante.

Aujourd’hui, la technologie AMOLED est utilisée dans diverses applications commerciales telles que le

célèbre Samsung Galaxy S6 ainsi que le Galaxy Note 4. Samsung introduit également les AMOLED dans

ses tablettes, caméras et autres appareils.


Samsung Display Corporation est la division qui s’occupe de la production d’écrans AMOLED chez

Samsung. Elle en produit plus de 200 millions et les vend à Samsung Electronics qui se charge de la construction des smartphones et autres appareils.

Voici par exemple son dernier modèle de smartphone employant la technologie AMOLED comme

l’indiquent ses bords incurvés, le Samsung Galaxy S7 EDGE.

Source: Samsung, http://www.samsung.com

Néanmoins, l’entreprise sud-‐coréenne n’est pas la seule à être présente sur le marché. En effet, Motorola, Nokia/Microsoft et HTC notamment y sont déjà implantés. Le géant du smartphone Apple

semble également sur le point d’équiper son nouvel iPhone de la technologie.

Néanmoins, ces entreprises-‐ci ne produisent pas elles-‐mêmes les écrans OLED. Elles se les procurent

en effet auprès de divers fabricants. Parmi ceux-‐ci, citons l’entreprise taiwanaise AU Optronics et

l’entreprise chinoise EverDisplay. Ces deux sociétés, voyant que la technologie était prometteuse, ont

en effet commencé à produire des AMOLED. Leurs capacités de production sont de loin inférieures à celles de Samsung, mais elles commencent à se développer et à gagner des parts de marché via une

production à grande échelle.

Ecran Incurvé et flexible de 5.5" 2560x1440 (535ppi) Super

AMOLED

RAM 4 GB

Caméra 12 MP

Batterie 3600 mAh

Matériau Métal et verre

Waterproof Oui : jusqu’à 1.5m de profondeur pendant 30 minutes


EVERDISPLAY

Source: EverDisplay Optronics, http://www.everdisplay.com/

La deuxième entreprise qui produit le plus grand nombre de petits écrans AMOLED au monde est

EverDisplay, avec plus de 600.000 écrans de 5 pouces, de qualité 720p, tous les mois. Cependant, sa capacité de production est bien plus importante, avec un potentiel de production maximum d’un

million d’écrans par mois.

Outre l’écran de 5 pouces, l’entreprise propose d’autres types d’écrans, tel que des écrans de 6 pouces et 5,6 pouces avec une résolution HD et des écrans circulaires de 1.35 pouces.

AUO

Source : AUO, http://www.auo.com

L’entreprise taiwanaise AUO produit également des écrans AMOLED en grand nombre. Elle conçoit

des écrans pour smartphones, entre de 1.63 pouces et 5.46 pouces avec une résolution full HF.

AUO a également annoncé qu’elle allait mettre sur le marché un écran AMOLED de 12.3 pouces full HD, des écrans pliables ainsi que des écrans pour smartwatch et casque VR. L’écran pliable aura une


épaisseur de seulement 1 mm et pourra être plié plus de 200.000 de fois (rayon 4 mm) selon le

fabricant.

APPLE

Source : Apple, http://www.apple.com

Le géant américain n’est pas encore un fabricant d’OLED, mais de par sa taille et sa renommée, il est pertinent d’en parler.

Depuis que l’entreprise a adopté les écrans flexibles AMOLED pour ses smartwatches, beaucoup de personnes ont émis l’hypothèse qu’Apple allait également intégrer la technologie OLED à ses

smartphones et tablettes.

Ces prédictions étaient justes, car d’après « Electronics Times », deux fabricants d’écrans à OLED, Samsung Display Corporation et LG Display, travailleraient ensemble afin d’augmenter leurs capacités

de production, dans le but de fournir Apple en écrans OLED. Ce dernier aurait en effet l’intention

d’équiper ses smartphones d’écrans à OLED dès 2018. D’après d’autres sources

comme « 01net.com », nous pourrions voir arriver sur le marché un iPhone 5,8 pouces à écran OLED dès l’année prochaine.

GRANDS ECRANS

LG DISPLAY

La firme sud-‐coréenne LG Display est actuellement le leader sur le marché des écrans TV OLED, sur lequel il est d’ailleurs l’un des seuls acteurs. La firme a mis un grand nombre d’écrans OLED sur le

marché récemment, vantant les mérites de la technologie. Ses écrans vont de 55 à 77 pouces et sont

soit plats, soit incurvés. En voici quelques exemples.


Source : LG, http://www.lg.com/fr/tvs-‐oled

Le point faible de ces télévisions réside néanmoins dans leur prix. En effet, comme nous l’avons déjà précisé, la technologie OLED est coûteuse à produire, ce qui impacte le prix des produits. La télévision

OLED LG la moins chère est ainsi vendue à 1.999$.

Parmi les produits proposés par LG, nous pouvons en détailler deux notamment, représentatif de la

gamme.

Le premier est une télévision 3D de 55 pouces, lancée en 2015. Elle est d’une extrême finesse, avec une épaisseur de seulement 4.8 millimètres, et intègre webOS 2.0 ainsi qu’un dual-‐core CPU. C’est le

produit le moins cher de la gamme des téléviseurs OLED, au prix de 1999$.

Le second modèle est un écran incurvé, doté que la qualité 4K Ultra HD. Il possède également le

support HDR, un filtre anti-‐éblouissement, le webOS 2.0 ainsi qu’un quad-‐core CPU. L’écran a été mis

sur le marché début 2015 et est disponible en deux tailles : 55 et 65 pouces, pour les prix respectifs

de 2999$ et 4999$.

Une autre télévision, encore au stade de prototype, pourrait également voir le jour sur le marché.

Cette télévision sera plate ou incurvée, au choix. En effet, le client pourra changer cette caractéristique

en appuyant sur un simple bouton qui ferait passer l’écran de plat à courbé et inversement. L’écran sera par ailleurs doté de la 4K et du nouveau filtre anti-‐reflets de LG. Le nouveau processeur ten-‐core

permettra de faire tourner la télévision sur elle-‐même et exécutera le webOS 2.0. Le prix et la date de

mise sur le marché n’ont pas encore été annoncés, mais le prix sera certainement très élevé en comparaison aux autres produits. D’après un site danois, la TV coûtera aux alentours des 40 000$ hors

TVA.


LG Display profite par ailleurs de son quasi-‐monopole actuel sur le marché des écrans OLED pour

fournir d’autres marques comme Skyworth, Changhong, Haier, Konka et KTC en Chine. L’entreprise a également des contrats de collaboration avec des entreprises comme Sony, Panasonic et Grundig.

Il est important de souligner que LG n’a pas toujours été le seul vendeur d’écrans de télévision à OLED.

En effet, en août 2013, l’entreprise Samsung avait également lancé sa propre télévision. Cependant, par la suite, elle a préféré stopper la vente de cette

télévision, pour se concentrer sur les écrans LCD. Il

semblerait néanmoins que Samsung soit prêt à revenir sur

le marché des écrans de télévisions, avec un nouveau produit à venir en 2017.

Outre les écrans de télévisions courbés, LG est en train de développer une télévision pliable de 60 pouces, dotée de

la résolution 4K et qui pourrait déjà être prête pour 2017.

Source : LG, http://www.lg.com/

ECLAIRAGE

Parmi les entreprises actives dans le secteur de l’éclairage à OLED, nous citerons Philips, Kaneka,

Konica Minolta, LG Display, Lumiotec, Osram et NEC Lighting Limited. Ces entreprises produisent des

panneaux lumineux sous plusieurs formes et de plusieurs types (transparent, flexible, courbé), à destination de divers marchés. Néanmoins, le principal marché est celui de l’éclairage d’intérieur.

KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS

Philips a été l’une des premières entreprises à commercialiser ses éclairages à OLED en grande quantité auprès des architectes et designers. Cette commercialisation a par ailleurs été possible grâce

à son produit, Lumiblade.

Source : Lumiblade, lighting.philips.com


Outre le secteur de l’architecture, avec ses produits, Philips cherche à cibler les magasins qui

désireraient mettre en valeur leurs vitrines en utilisant et modelant les éclairages à leur guise, mais également les hôtels désireux de créer une ambiance idéale qui plaira à leur clientèle.

Un autre produit développé par Philips est l’interactive livingshapes wall. Celui a été lancé en 2012 et

consiste en un système d’éclairage qui réagit aux mouvements ambiants et aux bruits de la pièce grâce à un micro et à une caméra intégrée. Cet éclairage a pour but de fournir une ambiance plus

chaleureuse dans les habitats.

Malgré des produits innovants, Philips a décidé de stopper la production d’éclairage à l’OLED. En effet,

début 2015, la société a annoncé la vente de tout son business sur l’éclairage à OLED à l’entreprise OLEDWorks. Cette vente est la source d’un contrat de licence complexe, dans lequel Philips accorde à

OLEDWorks le droit d’utiliser ses usines et son nom pour la production de l’éclairage, sans pour autant

être impliqué dans le processus de production et de vente.

KANEKA

L’entreprise Kaneka, d’origine japonaise, développe des panneaux d’éclairage à OLED depuis 2011.

Cette année-‐là, la capacité de production de cette entreprise atteignait 10 000 mètres carrés par an. En 2014, elle a par ailleurs signé un contrat avec Universal Display Corporation afin de pouvoir utiliser

leur technologie PHOLED dans ses produits.

Source: Kaneka OLED, http://www.kanekaoled.jp/en/


Kaneka vise le marché de l’éclairage d’intérieur. Elle a, dans cette optique, déjà mis sur le marché des

panneaux en 5 couleurs différentes : blanc « chaud », rouge, orange, bleu et vert. En 2015, elle a produit jusqu’à 20 000 panneaux de trois tailles différentes : 80x80mm, 100x100mm et 143x23mm.

Ces panneaux avaient par ailleurs une longévité de 50 000 heures.

KONICA MINOLTA

Cette entreprise japonaise est l’une des deux plus importantes sur le marché, avec LG Display.

En 2014, elle a annoncé une production de masse allant jusqu’à la fabrication d’un million de panneaux

sur le site de la Konica Minolta Kofu. La production a débuté fin 2014. Pour ce faire, elle a investi pas

moins de 10 milliards de yen, ce qui équivaut à plus ou moins 100 millions de dollar US. Cette

production concerne les panneaux d’éclairage flexibles utilisant des substrats en plastique. Ce produit vise non seulement le secteur de l’éclairage de manière générale, mais également les appareils

électriques et les voitures.

Caractéristiques des produits

Blanc Couleurs accordables

Dimensions externes 150x60mm 50x30mm

Epaisseur 0,35mm 0,29mm

Poids 5g 0,6g

Rayon de courbure 10mm 10mm

Source: Konica Minolta, http://www.konicaminolta.com/oled/products


LG DISPLAY

LG Corporation, une société coréenne, est une des plus grandes entreprises de holding, présente dans l’électronique, la chimie et l’industrie télécom. Aujourd’hui, la société est un des leaders du marché

de l’affichage OLED. Néanmoins, en 2015, elle a cherché à étendre ses activités au marché de

l’éclairage OLED. Pour ce faire, l’entreprise a racheté LG Chem pour un montant de 135 millions de

dollars.

En mars 2014 déjà, LG avait annoncé qu’elle allait se lancer dans la production du plus large panneau

d’éclairage à OLED (32x32 cm). Début 2015, sa production à grande échelle était lancée. Nous ne pouvons néanmoins parler de production de masse, car les panneaux avaient un prix très élevé, 680$

l’unité, et n’étaient donc pas à destination du plus large public.

LG Display est bien décidée à ne pas s’arrêter en si bon chemin. En effet, la société a investi dans une nouvelle usine, en Corée du Sud, destinée à la production de masse de ses dalles flexibles et de ses

panneaux pour l’éclairage, mais également de ses écrans courbés et dalles transparentes. Celle-‐ci sera

opérationnelle début 2017.

L’objectif de LG Display est de vendre ses panneaux et dalles dans la ville de Gumi, en Corée du sud,

en visant tout particulièrement le marché de l’éclairage classique, mais également dans l’éclairage des

hôtels de luxe et magasins haut de gamme. LG Display cherche également pénétrer le marché automobile.

Source: LG OLED Light, http://www.lgoledlight.com/index.do

LUMIOTEC

Lumiotec est une société japonaise, créée en 2008 dans le but de commercialiser des éclairages à

OLED, les propriétaires de cette entreprise étant Mitsubishi, Rohm, Toppan Printing et Mitsui. L’entreprise propose des panneaux de cinq tailles différentes.


Source : Lumiotec, http://www.lumiotec.eu/index-‐en.html

Par ailleurs, la capacité de production de cette entreprise s’élève à 240 000 panneaux par an.

OSRAM

Osram est une entreprise allemande, ancienne filiale de Siemens, spécialisée dans la production de

lampes. En ce qui concerne l’OLED, la société produit, depuis 2009, une gamme d’applications

lumineuses assez vaste, appelée Orbeos. Les produits de la gamme sont rigides, mais peuvent avoir des courbes ou être transparents. En 2012, l’entreprise a produit une nouvelle génération de

panneaux lumineux ayant une durée de vie de 10 000 heures environ.

Source : Osram, http://www.osram-‐oled.com

Ces panneaux ont déjà fait l’objet d’applications commerciales et d’utilisations dans des installations artistiques. Ils ont donc dépassé le stade du prototype. Les applications ci-‐dessus sont toutes à

destination de l’éclairage traditionnel, mais l’entreprise essaye également de développer des

applications à destination du marché automobile.

Source: Osram, http://www.osram-‐oled.com


NEC LIGHTING LIMITED

Nec Lighting Limited, société japonaise, a été créée en 2000 et est détenue par NEC Corporation. L’entreprise développe, produit et commercialise des panneaux d’éclairage à OLED. Elle utilise pour

cela la technologie PHOLED d’Universal Display Corporation.

Ces dernières années, elle a déjà montré quelques prototypes dont des panneaux transparents. Néanmoins, ces prototypes ne semblent pas dépasser le stade de concept, car aucun plan concret

n’existe pour une production future.

DEUX ENTREPRISES A LA LOUPE : LG ET SONY

Deux entreprises du marché de l’OLED sont présentées dans cette section : une entreprise ayant

décidé d’abandonner le développement de la technologie OLED (SONY) et une firme qui a décidé de

persévérer dans cette voie (LG Display). Nous tenterons d’expliquer les raisons de leur choix, ainsi que l’impact financier qu’il a eu sur elles. Il est à noter qu’afin de pouvoir les comparer, nous avons choisi

2 entreprises opérant ou ayant opéré principalement sur le marché de l’affichage OLED.

SONY

L’entreprise nipponne a été l’un des pionniers en matière de téléviseur OLED, proposant, dès 2008,

un écran OLED de 11 pouces. L’écran coûtait 2500$ à l’époque. En 2013 encore, Sony exposait, durant le CES26 2013, ce qui avait été décrit comme étant « le plus bel écran jamais vu ». Il s’agissait alors d’un

écran 4K OLED.

Cependant, en 2014, il est annoncé que la société japonaise arrête tout développement d’écrans OLED

pour se concentrer sur des écrans LCD/LED plus traditionnels. La décision de Sony de stopper toute

26 Consumer Electronics Show, salon consacré à l'innovation technologique en électronique grand public


activité dans l’OLED a pu être motivée par les coûts de production des téléviseurs OLED et la position

de l’entreprise sur le marché cette année-‐là.

Force est de constater qu’en 2014, la production d’écrans LCD/LED était beaucoup plus rentable que

celle des écrans OLED. Ce qui est par ailleurs encore le cas aujourd’hui. De plus, en 2014, le

constructeur japonais était leader du marché des téléviseurs Ultra HD avec des parts de marché à hauteur de 20%. Les ventes mondiales de téléviseurs LCD quant à elles n’ont cessé de croitre dans les

environs de 2014. On estime qu’elles représentaient 94% du marché des téléviseurs. 27

Source : www.statista.com

Lorsqu’on en vient à comparer ces ventes à celle des téléviseurs OLED, on peut mieux comprendre le changement de stratégie opéré par la société. A titre de comparaison, seulement 35,000 téléviseurs

OLED ont été vendus au premier quadrimestre 2015 (90% de LG TV).28

Ce changement a été globalement bénéfique à la société, notamment au niveau de ses résultats

annuels, mais il a également été accompagné de sérieuses restructurations. La main d’œuvre en

matière d’électronique grand public a été diminuée de 20% et les employés du secteur dédié à l'OLED

ont été réaffectés à d'autres services.

27 Martin, A-‐S. (2015). Les ventes de téléviseurs ont enregistré une croissance de 5% en 2014. En ligne http://lavieeco.com/news/economie/.../, consulté le 20 avril 2016. 28 DigitalVersus. (2015). Over 35,000 OLED TVs Sold Worldwide in the First Quarter of 2015. En ligne http://www.digitalversus.com/.../, consulté le 20 avril 2016.

Ventes d’écrans LCD selon la région


Lorsqu’on s’intéresse de plus près aux résultats de la division TV de Sony, on peut se rendre compte que les années durant lesquelles l’entreprise a commencé à développer des écrans OLED (2007 –

2009) correspondent majoritairement à des années de pertes. En effet, l’entreprise a subi des pertes

opérationnelles durant 3 années consécutives (jusqu’à 2009) alors qu’elle effectuait du développement et de la production de téléviseurs OLED.

Pour la période 2007 – 2009, on ne peut cependant pas affirmer avec certitude que ces pertes soient

la conséquence exclusive de ces activités, malgré qu’il soit certain qu’elles nécessitaient de grands investissements et étaient peu rentables. Cette faible rentabilité était notamment due à des coûts de

production élevés qui se reflétaient dans les prix de vente. Cela induisait un chiffre d’affaires décevant

pour la division TV et ne permettait donc pas de compenser les investissements.

Par ailleurs, malgré les dépenses en recherche et développement, on estime qu’en 2008 au moins 4

dalles OLED sur 10 étaient défectueuses et ne pouvaient donc pas être vendues.29 Ce qui amenait à

d’énormes pertes matérielles et énergétiques.

Entre 2009 et 2013, Sony n’a jamais réellement réalisé de bénéfices opérationnels. Ce n’est qu’en

2014, après la fin de ses activités dans l’OLED, que la société a réussi à redresser la barre. En effet, sa

division Home Entertainment & Sound, qui comprend notamment sa gamme de TV, a permis de réaliser un chiffre d’affaires de 3,416 milliards de dollars et présentait un bénéfice opérationnel de

209 millions, pour le dernier trimestre de 2014.30 La division TV semble bien se porter depuis, les

divisions jeux et composants, ainsi que la division TV, lui permettant de réaliser un bénéfice d’exploitation en 2015.

29 Wakabayashi, D. (2009). Sony, Stung by Losses, Delays Thin TV. En ligne http://www.wsj.com/.../, consulté le 20 avril 2016. 30 LesNumériques. (2015). Résultats trimestriels : Sony redresse enfin la barre. En ligne http://www.lesnumeriques.com/.../, consulté le 20 avril 2016.

Source : www.wsj.com


Certains s’accordent aujourd’hui à penser que l’entreprise nipponne pourrait faire son retour sur le

marché des OLED. En effet, lors du CES 2015, un écran Sony d’une finesse extrême a été exposé. Il serait cependant équipé d’une dalle OLED LG31 et non pas Sony. D’autres sources indiquent que

l’entreprise se contentera de perfectionner sa technologie LCD afin qu’elle puisse rivaliser avec celle

des OLED, en termes de couleurs et de contrastes notamment. Les nouveaux écrans seront alors

équipés de la technologie Backlight Master Drive qui permettrait de combler ses lacunes par rapport aux écrans OLED.

LG DISPLAY

Tout comme Sony, LG Display fut l’une des premières entreprises à proposer un téléviseur OLED. En

effet, dès 2010, la firme sud-‐coréenne lança la vente de son premier modèle, le LG 15EL9500. Alors qu’ils étaient, au commencement, plusieurs sur le marché, depuis fin 2014, l’entreprise est en

situation de quasi-‐monopole, suite à l’arrêt de la production d’écrans OLED par Samsung et Sony. Elle

se présente par ailleurs comme étant la seule entreprise à avoir maitrisé la production de grandes

dalles OLED et estime que l’OLED a, aujourd’hui, le potentiel de remplacer le LCD. 32

Néanmoins, certains progrès doivent encore être réalisés. En effet, même si la firme sud-‐coréenne

affirme pouvoir produire des dalles avec un taux de réussite de plus de 80%, c’est-‐à-‐dire que 8 dalles produites sur 10 pourront être vendues, elle estime qu’il lui faudrait atteindre un taux de 95% pour

pouvoir rivaliser avec les écrans LCD en termes de coûts de production. Ce taux lui donnerait une

longueur d’avance conséquente sur ses rares concurrents, car aucun concurrent n’a encore atteint un

tel rendement. Nous qualifions ce taux de longueur d’avance, car les coûts de production sont aujourd’hui l’un des grands désavantages de la technologie OLED.

Atteindre un taux de réussite de 95% implique bien évidemment d’importants investissements en

recherche et développement, mais cela rendrait possible une production plus rentable. Selon LG, les

31 LesNumériques. (2015). CES 2015 – Retour de Sony dans les TV Oled ? Une vidéo y fait croire. En ligne

http://www.lesnumeriques.com/.../, consulté le 20 avril 2016. 32 OLED-‐Info. (2014). LG Electronics expects the OLED TV market to gradually replace the LED TV market. En ligne http://www.oled-‐info.com/..., consulté le 20 avril 2016.


efforts que l’entreprise fournit en termes de R&D porte leur fruit. En effet, le géant sud-‐coréen

prétend avoir atteint, en un an et demi, un rendement de production égal à celui que la technologie LCD avait atteint en 10 ans. 33

Source : www.gurufocus.com

Le graphique ci-‐dessus permet de se rendre compte de l’augmentation globale des dépenses en

recherche et développement de l’entreprise. Deux fortes augmentations se font remarquer. L’une en 2010 (de 0,351 à 0,67 M$), l’autre en 2013 (de 0,73 à 1,038 M$). La première pourrait en partie

s’expliquer par les efforts fournis cette année-‐là pour le développement du premier téléviseur OLED

dont il est question plus haut. Le second accroissement correspond à la volonté du géant sud-‐coréen

de quadrupler sa capacité de production à partir de 2013, afin de conforter son avance sur son rival Samsung. 34 C’est en 2014 que l’entreprise met en vente son premier écran OLED 4K. 35

33 Larsen, R. (2015). LG is bringing down costs for UHD OLED TVs fast. En ligne http://www.flatpanelshd.com/.../, consulté le 20 avril 2016. 34 Loukil, R. (2013). LG va-‐t-‐il réussir son pari dans la télévision OLED ? En ligne http://www.usine-‐digitale.fr/.../, consulté le 20 avril 2016. 35Mearian, L. (2014). LG to sell first OLED 4K TV -‐-‐ for $11K. En ligne http://www.computerworld.com/.../ , consulté le 20 avril 2016.

0,351

0,67 0,711 0,73

1,038 1,056 1,041

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

Dec09 Dec10 Dec11 Dec12 Dec13 Dec14 Dec15

Dépenses en R&D de LG Display (en milliards de $)


Source : www.gurufocus.com

Le coût de revient, correspondant aux coûts de production et de distribution, de LG Display augmente chaque année jusqu’à atteindre un pic en 2012. Ensuite, il diminue jusqu’à se stabiliser en 2014 et

2015.

Ceci s’explique probablement par le résultat des ventes, mais il est également possible qu’il y ait une

influence des coûts de production croissants, puis décroissants, grâce à un rendement de production

supérieur. Cela semble néanmoins difficile à déterminer étant donné les faibles volumes de ventes

d’OLED, en comparaison aux volumes de ventes de LCD du sud-‐coréen. LG Display n’a en effet vendu que 400.000 téléviseurs OLED en 2015. 36 L’entreprise espère cependant tripler ses ventes en 2016.

Pour ce qui est du résultat opérationnel, on s’aperçoit que LG Display se porte relativement bien étant

donné que la firme se situe dans une dynamique croissante depuis 2012. Par contre, elle se retrouve dans le rouge en 2011, après avoir enregistré son meilleur résultat l’année précédente. Selon certains

médias, il s’agirait d’une très faible demande de LCD durant cette année qui a provoqué de lourdes

pertes chez LG Display. Une piste évoque notamment l’apparition de nouvelles technologies, dont l’OLED, comme une raison de cette faible demande. 37 Cela aurait alors peut-‐être été décisif dans le

choix de l’entreprise de miser sur cette nouvelle technologie.

En 2015, on apprend que l’entreprise projette de construire une nouvelle usine spécialisée dans la production de dalles OLED pour un investissement de près de 8,5 milliards de dollars. Elle serait en

36 OLED-‐Info. (2016). LG Display sold 400,000 OLED TV panels in 2015, half of that in Q4. En ligne http://www.oled-‐info.com/..., consulté 20 avril 2016. 37 OLED-‐Info. (2016). LG Display: heavy losses due to weak LCD demand. BNP Paribas: LCD industry giving way to AMOLEDs. En ligne http://www.oled-‐info.com/lg-‐display-‐heavy-‐losses-‐due-‐weak-‐lcd-‐demand-‐bnp-‐paribas-‐lcd-‐industry-‐giving-‐way-‐amoleds, consulté 20 avril 2016.

Dec09 Dec10 Dec11 Dec12 Dec13 Dec14 Dec15Revenu 17,225 22,271 21,157 27,371 25,608 23,993 24,261

Coût de revient 15,023 19,015 20,103 24,576 22,285 20,557 20,57

Résultat d'opération 0,869 1,474 -‐0,665 0,849 1,101 1,231 1,389

-‐5051015202530

Résultat opérationnel de LG Display (en milliards de $)


état de produire en 2018 et servirait notamment à fournir les écrans de nouveaux iPhones à Apple. 38

L’entreprise américaine ne serait d’ailleurs pas la seule à acheter ses écrans chez le sud-‐coréen. Il s’agit là aussi de s’allier avec son rival sud-‐coréen Samsung contre l’avènement de nouvelles firmes chinoises

sur le marché de l’affichage OLED.

CONCLUSION

Le marché de l’OLED semble encore être relativement jeune, en ce qui concerne l’affichage et les écrans. La plupart des entreprises sont en effet encore « timides » à l’idée de se lancer dans le

développement d’une telle technologie, car malgré les avantages qu’elle offre, les coûts de production sont encore fort élevés, étant donné le manque d’expérience et de maitrise dans ce domaine.

Au vu de tous les produits développés et mis en vente sur le marché aujourd’hui, on peut conclure

qu’il s’agit actuellement de tester la réaction des consommateurs aux produits, avant de se lancer dans une production de masse. Néanmoins, une gamme de produit utilisant l’OLED émerge

réellement du lot, c’est celle des écrans de smartphones. A ce jour, les smartphones sont le seul

marché à avoir réellement percé dans l’OLED.

Cependant, certaines entreprises semblent croire au potentiel des autres marchés (écrans TV et

sources de lumière) et y investissent d’énormes montants. Cela implique dès lors de posséder les

fonds nécessaires et donc d’être une firme d’une taille conséquente, déjà présente sur le marché à un niveau plus large, comme c’est le cas de LG Display et ses écrans de télévisions par exemple.

Il est encore impossible à l’heure actuelle de prédire la réussite du marché de l’éclairage ou de

l’affichage. Seul le temps donnera raison à l’une ou l’autre entreprise opérant sur ces marchés.

38Patently Apple. (2016). LG's New OLED Display Plant to Accommodate Apple Product Orders will open in June 2018. En ligne http://www.patentlyapple.com/..., consulté le 20 avril 2016.


PARTIE IV : APPLICATIONS COMMERCIALES

Ayant déjà développé les applications commerciales relatives à l’éclairage et l’affichage dans la partie

III du travail, nous aborderons ici les avantages et inconvénients de l’OLED en fonction de l’application qui en est faite.

De plus, afin de ne pas limiter notre descriptif des produits à l’éclairage et l’affichage, nous

présenterons également les autres applications qui existent aujourd’hui ou qui sont susceptibles de voir le jour dans le futur.

A. AVANTAGES/INCONVENIENTS DES PRODUITS

Comme il a été dit précédemment, il existe actuellement principalement deux domaines d’application

de l’OLED : l’éclairage et l’affichage.

Le principe technologique reste le même, mais les matériaux sont différents selon les propriétés

recherchées. Pour l’éclairage, on voudra notamment un rendement lumineux plus important ou une

durée de vie plus longue. Pour l’affichage, une plus grande variété de couleurs par exemple.

Dans cette rubrique, il sera question de discuter des points forts et des points faibles relatifs à chaque

domaine d’utilisation. Les forces seront présentées séparément, tandis que les limites sont communes

aux deux types d’utilisation et seront donc expliquées conjointement.

I. ECLAIRAGE, AVANTAGES

UNE LUMIERE DIFFUSE

L’OLED permet une diffusion homogène d’une lumière « douce » qui n’éblouit pas, contrairement à la LED qui consiste en une source ponctuelle de lumière plus « agressive ». Elle ne nécessite alors

aucun abat-‐jour ou diffuseur pour atténuer sa luminance.

UN FAIBLE DEGAGEMENT DE CHALEUR

L’un des avantages de ce type d’éclairage est qu’il n’émet que très peu de chaleur, comparé à d’autres technologies comme la LED notamment. L’éclairage OLED ne nécessite alors pas ou presque pas de

dissipateur de chaleur. Cela est dû au fait que l’énergie est diffusée sur une surface plus large et

homogène, ce qui induit une moindre densité de puissance par rapport à une LED, qui elle diffuse sa

lumière en un point de forte densité de puissance. L’utilisation de matériaux phosphorescents (PHOLED) permet une émission de chaleur encore plus faible.

Cela offre une large panoplie de possibilités en termes d’utilisation, car en effet, on pourrait imaginer

de nombreux dispositifs nécessitant une source lumineuse, sans se soucier de la chaleur qui en émane.


LE DESIGN

Grâce à ses propriétés particulières, l’éclairage OLED ouvre la porte à de multiples possibilités en termes de design. En effet, grâce à sa flexibilité, sa finesse et notamment aussi sa lumière diffuse, il

permet d’imaginer toute sorte de forme d’éclairage. Souvent vendues sous forme de panneaux

rectangulaires ou carrés, les lampes OLED peuvent s’adapter à une multitude de surfaces, voire même

s’intégrer dans des surfaces translucides telles que des vitres de fenêtre. Il suffirait alors de « coller » des panneaux OLED aux endroits nécessitant un éclairage.39

II. AFFICHAGE, AVANTAGES

LE CONTRASTE DE L’IMAGE

Les écrans à OLED présentent un énorme avantage par rapport aux écrans LCD étant donné que chaque pixel émet sa propre lumière.40 Les écrans LCD sont quant à eux obligés d’utiliser un rétro-‐

éclairage, LED pour la plupart des cas, situé à l’arrière de l’écran afin éclairer les pixels en permanence. Ce rétro-‐éclairage empêche de-‐facto l’écran d’afficher un noir absolu.

Même avec un rétro-‐éclairage dit « intelligent », capable de réduire la luminosité dans les zones

sombres d’une image, les résultats ne sont pas aussi bons qu’avec les OLED. En effet, l’OLED peut tout simplement s’éteindre pour afficher un noir absolu, sans devoir avoir recours à un système compliqué

de rétro-‐éclairage « intelligent ». L’image représentée est donc largement plus contrastée que sur les

meilleurs écrans LCD aujourd’hui.

LA REACTIVITE

En ce qui concerne la réactivité, souvent appelée « temps de latence » et exprimée en millisecondes41, elle est excellente et bat aisément celle des écrans LCD. Les cristaux de ces derniers mettent plus de

temps à changer d’état. Pour avoir une idée chiffrée de cette différence, là où les meilleures dalles

LCD mettent 2 ms pour changer d’état, les OLED mettent seulement 0,1 ms, une amélioration de

facteur 20. Cela se traduit notamment par une meilleure netteté des objets en mouvement (un phénomène communément appelé « ghosting »).

39 Pour avoir un aperçu des applications existantes, se référer à la partie III, C. Acteurs du marché 40 Williams, A. (2016). OLED vs LED LCD – Which display tech is the best? En ligne http://www.trustedreviews.com/opinions/oled-‐vs-‐led-‐lcd, consulté le 20 avril 2016. 41 1 milliseconde = 0.001 seconde


LES ANGLES DE VISION

Lorsqu’on dépasse un angle de visionnage de 45° sur les côtés, les écrans LCD perdent de leur luminosité (jusqu’à 70% d’assombrissement). Avec les OLED, les écrans ne perdent que jusqu’à 10%

de luminosité.

LA FINESSE

Etant donné que les écrans OLED ne nécessitent pas de rétro-‐éclairage, les écrans peuvent être

relativement fins. Par exemple, un des écrans de télévisions vendus par LG, le LG 55EC930V, a une épaisseur de seulement 4,3 mm. Cette propriété est notamment intéressante en ce qui concerne la

course aux appareils toujours plus fins (smartphones, portables, …).

LA FLEXIBILITE ET LA TRANSPARENCE

Les écrans OLED peuvent être incurvés et/ou pliables, comme nous l’avons déjà mentionné avec le

Samsung Galaxy S7 Edge qui possède un écran incurvé. L’intérêt de ces écrans pour les télévisions

n’est pas encore clair. L’énorme avancée serait néanmoins d’intégrer les dalles OLED flexibles dans les parebrises, vitres et autres surfaces.

III. INCONVENIENTS COMMUNS

LE PRIX

Aujourd’hui, la technologie coûte encore trop cher à cause des contraintes technologiques en termes

de production des OLED.42 Pour que les prix des applications baissent, il faudrait d’une part que les

coûts de production diminuent et d’autre part, que la vente se fasse en masse, de sorte à profiter d’économies d’échelle. Seul le R&D permettra de faire baisser ces coûts en apportant de nouvelles

façons plus efficaces de produire.

LA DUREE DE VIE

Un gros travail reste à faire sur la durée de vie des OLED. Cela constitue en effet son principal défaut

malgré que d’énormes progrès aient été réalisés dans ce domaine. Par exemple, d’une durée de vie inférieure à 15.000 heures il y a quelques années, nous sommes arrivés à 30.000 heures en moyenne

pour les écrans OLED de LG. Ceci est encore minuscule comparé aux télévisions LCD qui ont une durée

de vie de plus de 100.000 heures, mais 30.000 heures impliquent tout de même de pouvoir regarder

la même télévision 4h par jour pendant 20 ans.

42 Se référer à la partie I du travail


SENSIBILITE A L’HUMIDITE

Les OLED sont particulièrement sensibles à l’humidité, ce qui oblige les fabricants à prévoir des solutions permettant de satisfaire à l’étanchéité des dispositifs nécessaires à leur bon

fonctionnement.

B. APPLICATIONS MILITAIRES

La technologie OLED pourrait s’appliquer à une multitude de domaines différents grâces à ses

propriétés particulières. Nous allons maintenant nous intéresser à un domaine qui peut paraitre insolite au premier abord. Néanmoins, lors de nos recherches, il est apparu que ce domaine pourrait

bien contribuer au développement de la technologie OLED. En effet, lorsque l’on sait que plusieurs

inventions technologiques telles que internet ou le GPS ont une histoire intimement liée à celle du

monde militaire, on se rend compte qu’il ne serait pas tout à fait insensé de s’y intéresser. D’autant plus que les dépenses militaires représentent des montants de plus en plus faramineux, chaque année,

à l’échelle mondiale.

Par contre, trouver ce genre d’information peut s’avérer fastidieux étant donné le manque de

transparence, compréhensible, dont fait preuve la sphère militaire.

I. CAMOUFLAGE

Tout l’intérêt d’une opération militaire de nuit est de pouvoir progresser sans être repéré. Toute

source lumineuse pourrait alors s’avérer dangereuse, voire fatale, pour le militaire ou bien même

toute sa troupe. Cela rend donc l’utilisation d’un quelconque écran quasi impossible.

L’OLED pourrait être la solution. L’entreprise UDC a en effet créé un écran flexible doté de la

technologie PHOLED, donc adaptable aux combinaisons militaires, capable d’émettre de l’infrarouge,

invisible à l’œil nu. Seul le porteur, alors muni de lunettes adéquates, est capable d’apercevoir les informations inscrites sur l’écran.


Une autre invention possible serait une peau faite de macropixels qui changent automatiquement de

couleur selon l’environnement, comme une sorte de « cape d’invisibilité ». Cela serait rendu possible grâce aux propriétés des OLED et à de multiples capteurs.

II. LUNETTES A AFFICHAGE INTEGRE

Enfin, le caractère translucide de certains écrans OLED permet la conception de lunettes à affichage

intégré. Cela est aussi notamment rendu possible grâce au caractère diffus de la lumière émanant des écrans OLED et leur faible émission de chaleur. Un tel dispositif permet au militaire de recevoir des

informations tout en restant concentré sur l’environnement qui l’entoure.

Pour conclure, il faut encore insister sur le fait qu’il est difficile d’obtenir des informations à propos de

telles applications et leur état d’avancement étant donné le peu de sources disponibles au grand

public. Cependant, il parait évident que les propriétés des OLED montrent du potentiel dans le

domaine militaire.

C. APPLICATIONS COMMERCIALES FUTURES

Outre le domaine militaire, la technologie pourrait avoir une multitude d’applications différentes. Le contenu de cette section se basera sur ce qui se fait déjà actuellement, mais également sur base des

possibilités futures que nous avons imaginées en fonction des propriétés que l’on connait aujourd’hui

aux OLED. Il sera dès lors difficile de documenter et référencer nos écrits pour cette partie.

Ecrans transparents, fins, légers et flexibles

On pourrait imaginer plusieurs applications d’écrans

translucides. Par exemple, des écrans intégrés dans le pare-‐

brise d’une voiture, permettant alors l’affichage

d’informations telles que la vitesse ou le GPS, sans avoir à

quitter la route des yeux.


L’industrie du jeu vidéo pourrait également en

bénéficier. Depuis quelques années, de plus en plus de boites s’intéressent à la réalité virtuelle,

consistant en l’intégration de faits réels, tels que

notre environnement ou nos gestes, dans un jeu

vidéo, afin de garantir une plus grande immersion. En effet, nous pourrions nous

imaginer porter des lunettes nous permettant

de visualiser des choses qui n’existeraient qu’à

travers elles. Le dernier prototype de casque de réalité virtuelle « Oculus Rift » est d’ailleurs équipé d’écrans OLED.

L’utilisation de lunettes à écrans intégrés permettrait également de libérer nos mains dans beaucoup de domaines et de donner à nos yeux des capacités supplémentaires.

Grâce à sa flexibilité, la technologie OLED pourrait

rendre possible la conception de nouveaux produits équipés d’écrans capables de parfaitement épouser des

formes non planes, offrant la possibilité de créer des

affichages enroulables. Il sera par exemple possible de

lire son journal ou un livre sur un écran presqu’aussi fin qu’une feuille de papier, que l’on pourra ensuite

enrouler et transporter.

Etant donné qu’il s’agit d’un marché encore relativement récent, l’une des difficultés sera de stimuler

la demande envers ces produits innovants, sans quoi l’offre ne sera pas d’une grande utilité.

D. CONCLUSION

Comme dit précédemment, le marché de l’OLED n’en est encore qu’à une phase préliminaire. Les

avantages et désavantages des technologies sont connus. Certaines applications commerciales apparaissent sur les marchés, d’autres en sont encore au stade de prototype, voire au stade de

l’imaginaire.

Les diverses propriétés particulières que procurent l’OLED, la flexibilité, la finesse, la légèreté et la transparence notamment, pourraient demain faire l’objet de toute sorte de produits innovants, à

condition que des entreprises se décident à l’adopter et à proposer de nouveaux produits, mais

surtout que celles-‐ci parviennent à maitriser leur production et à la rendre rentable, afin de faire baisser le prix et de rendre les produits accessibles au grand public. Enfin, il faudra également résoudre

le problème de durabilité, mais cela n’est qu’une question de temps.


PARTIE V : ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX

Comme nous l’avons largement exposé dans les parties présentes, les OLED possèdent des propriétés

qui en font une technologie très intéressante et innovante. Il est cependant nécessaire de s’intéresser aux conséquences environnementales qu’impliquent les OLED, surtout en ces temps où l’écologie est

mise au premier plan.

Nous savons que les OLED sont composées de matière organique, ce qui est certainement positif pour l’environnement. Mais qu’en est-‐il donc la production, de l’utilisation ou de la fin de vie des OLED ?

A. MATERIAUX UTILISES ET PRODUCTION

Actuellement, les matériaux les plus utilisés dans les OLED sont :

§ Anode : Oxyde d’indium-‐étain (ITO en anglais)

§ Cathode : Al et Mg

§ Substrat : Verre ou plastique

§ Semi-‐conducteur : Large variété de semi-‐conducteurs organiques (selon les propriétés recherchées)

Cependant, le prix croissant de l’indium (composant de l‘ITO) et sa quantité limitée dans la nature

poussent les chercheurs à trouver des conducteurs transparents et des procédés alternatifs. On estime par ailleurs que les sources du métal rare seront épuisées d’ici 2030.

Une étude menée par l’Université d’Utrecht, aux Pays-‐Bas, en 2012, avait d’ailleurs pour but de définir l’impact sur l’environnement de 5 designs d’OLED alternatifs à ceux utilisant de l‘ITO, en étudiant leur

cycle de vie.

Les 5 designs étudiés sont les suivants.

Design Anode Support transparent

Fast2light Cu/Ag Oui, plastique

Printed Ag Ag Oui, plastique

Embedded Cu Oui, plastique

Printed Cu Cu Oui, plastique

Top emission Al Non, Al ou Cu


Selon cette étude, lorsqu’on ne considère pas la phase d’utilisation, ce sont les consommables utilisés

dans la production qui ont le plus grand impact environnemental. En effet, l’un des plus grands obstacles à la production de masse d’OLED est le coût matériel et énergétique élevé lors de la phase

de production. 43

On peut également parler de l’impact qu’a l’extraction de certains métaux sur la nature. Ce genre d’activité est hautement énergivore et nécessite souvent l’emploi de produits polluants, surtout pour

ce qui est de l’or.

En effet, l’extraction de ce métal nécessite l’utilisation de mercure. Il s’agit d’ailleurs de la première

source d’émissions intentionnelles de mercure à l’échelle mondiale. Ce mercure finit donc dans le sol,

puis dans les cours d’eaux, et à cause de l’acidité de l’eau, il se transforme en méthylmercure, qui se

transmet tout le long de la chaine alimentaire et qui peut causer à terme des troubles neurologiques irréversibles.

Hormis le mercure, plusieurs autres produits sont utilisés afin de séparer l’or des impuretés,

notamment le cyanure et le chlore. On estime par ailleurs que l’extraction de seulement 20g d’or nécessite d'utiliser 50 000 litres d’eau, 150 litres d’essence, 18 kg d’oxyde de soufre, de brasser 20

tonnes de déchets miniers et émet 415 kg de CO2. 44 Et ce n’est qu’un seul exemple parmi d’autres. Il

faut également se rendre compte du fait qu’il ne s’agisse pas de ressources illimitées et que la préservation de notre environnement réside dans notre capacité à les renouveler, à les recycler.

B. PROCESSUS DE FABRICATION

Comme dit précédemment, plusieurs processus de fabrication existent (cf. « Fondements scientifiques & Processus de production »).

I. EVAPORATION SOUS VIDE

Etant donné la sensibilité à la moindre impureté (poussière, oxygène, humidité, etc.) des « petites molécules » utilisées dans le processus, des conditions de salle blanche sous vide sont nécessaires.

Lors du processus d’évaporation, on ne contrôle pas totalement la déposition de la matière organique ; non seulement le substrat en est enduit, mais aussi l’ensemble du dispositif de production.

Cela implique de grandes pertes matérielles sur les parois de la machine, malgré les faibles quantités

de matières nécessaires sur le substrat-‐même. Selon certaines sources, les pertes matérielles totales

43 Dr. Baumann, T. ; Dr. Rudat, B. & Volz, D. (2013). Manufacturing of OLEDs : challenges and solutions. En ligne http://www.ledlighting-‐eetimes.com/.../ , consulté le 7 avril 2016. 44 EncycloEcolo. (s.d.). Or et environnement. En ligne www.encyclo-‐ecolo.com/Or_et_environnement#L.27or.2C_une_industrie_polluante, consulté le 7 avril 2016.


s’élèveraient à 40-‐60%.45 Il est ainsi nécessaire de nettoyer régulièrement l’ensemble du dispositif. La

production est donc discontinue et peu efficace, nécessitant de grandes quantités de matière.

II. SPIN-‐COATING ET INKJET PRINTING

Comme expliqué en détail dans la partie I du travail, ces processus consistent à déposer des matériaux

solubles (polymères et autres) sur les substrats. Ils permettent dès lors une production plus efficace

et continue sur de plus grandes surfaces. Cependant, lorsque les processus ne sont pas suffisamment bien maitrisés, il peut en résulter des défauts morphologiques comme par exemple des formations de

grains cristallins. Cela est lié au fait que certains des matériaux à déposer sur les substrats ont une

faible solubilité, difficile à maitriser.

Une autre difficulté est liée à la nature chimique des différents éléments déposés. Il arrive en effet

dans certains cas qu’une couche de solution interagisse avec la couche précédente, engendrant alors

des propriétés différentes de celles recherchées initialement.

Toutes ces difficultés et tous ces défauts de fabrication sont la cause de beaucoup de pertes

matérielles. Il en résulte des quantités considérables de déchets plastiques notamment. D’autant plus

que ces processus nécessitent souvent des substrats temporaires à usage unique à chaque étape de la production, qui seront ensuite le plus souvent incinérés. Cela pourra être amélioré lorsque l’on sera

capable de produire de manière plus efficace. A titre indicatif, rappelons-‐le que l’entreprise LG display

n’a pour le moment qu’un taux de réussite maximal de 65%, voire 80% selon les dires des porte-‐paroles de la société sud-‐coréenne. 46

Toutefois, à terme, ce procédé de production par jet d’encre pourrait se montrer avantageux en

termes d’écologie. En effet, ce type de procédé nécessite peu de matières premières, qui sont aussi d’ailleurs peu polluantes, peu d’infrastructure et peu d’énergie comparé à ceux d’autres technologies

d’éclairage.

C. UTILISATION

Lors de la phase d’utilisation, il est surtout question de mesurer les quantités d’énergie nécessaires au

fonctionnement de ces diodes et leur durabilité. Il convient alors, pour ce qui est du domaine de l’éclairage, de comparer leur rendement lumineux ainsi que leur durée de vie et résistance avec ceux

d’autres moyens d’éclairage déjà existants, afin d’avoir une idée de leur situation en termes de

consommation énergétique.

45 Holst Centre. (2015). Roll-‐to-‐Roll Processing for Solution Processed OLED Devices. En ligne http://energy.gov/sites/prod/files/2015/02/f19/..., consulté le 7 avril 2016. 46 Jin-‐young, C. (2015). LG Display Gets Yield Rate of 65% with UHD OLED Panels. En ligne http://www.businesskorea.co.kr/english/..., consulté le 7 avril 2016.


I. RENDEMENT LUMINEUX

Le rendement lumineux, aussi appelé efficacité énergétique, est la capacité d’une source à émettre

de la lumière par rapport à l’énergie qu’elle consomme, en lumens par watt. Ce rapport est d’ailleurs

celui qu’on utilise en partie pour classer les ampoules et lampes selon leur étiquette-‐énergie (A++, A+, A, …, G). Par exemple, pour diffuser une même quantité de lumière sur la table de cuisine (1000

lumens), une ampoule en classe A+ consomme 5 à 6 fois moins d'électricité qu'une ampoule en classe

C, et 7 à 8 fois moins qu'une ampoule en classe E. 47

La consommation énergétique lors de la phase d’utilisation est de loin le facteur ayant le plus grand impact environnemental pour toute technologie d’éclairage. On sait d’ailleurs que presque 20% de la

consommation mondiale en électricité est due à l’éclairage. 48 La capacité d’une source lumineuse à

transformer de l’énergie en lumière est donc primordiale.

Plusieurs technologies sont apparues pour remplacer les ampoules à incandescence

traditionnellement utilisées à grande échelle. Les gouvernements tendent d’ailleurs à abandonner

progressivement leur usage au profit d’autres dispositifs moins énergivores (classe A). Mais comment se positionne l’OLED par rapport aux autres technologies ?

*Maximal théorique potentiel

47 Energie-‐Environnement. (s.d.). Ampoules et lampes. En ligne http://www.energie-‐environnement.ch/maison/eclairage-‐et-‐piles/ampoules-‐et-‐lampes, consulté le 7 avril 2016. 48 IEA. (s.d.). Lighting. En ligne http://www.iea.org/topics/energyefficiency/subtopics/lighting/, consulté le 7 avril 2016.

IncandescenceFluorescent

Lampe à décharge

0 50 100 150 200 250 300 350

Incandescence Lampe à arc Fluorescent OLED Lampe à

décharge LED

Rendement Lumineux (lm/W)* 35 55 114 156 200 300

Rendement Lumineux (lm/W)*


Bien que l’OLED se classe bien devant la traditionnelle ampoule à incandescence, elle ne rivalise

aujourd’hui pas encore avec la technologie LED, par exemple. On peut donc s’apercevoir qu’elle s’en sort relativement bien en termes de rendement lumineux, mais qu’il lui faudra encore beaucoup de

progrès pour être aussi efficace que les éléments du haut de tableau.

Il faut donc en moyenne plus d’énergie à une OLED pour produire la même quantité d’énergie qu’une LED. Bien que les 2 technologies soient classées A, la LED inorganique a encore une longueur d’avance

sur son alternative organique.

Néanmoins, pour certaines autres applications ne nécessitant pas un rendement lumineux important,

telles que les télévisions ou les écrans de smartphone, cette technologie peut s’avérer être plus

efficace énergétiquement. Comme expliqué dans la partie IV du travail, chaque pixel d’un écran OLED

est une diode organique produisant sa propre lumière et ne nécessitant par conséquent aucune autre source lumineuse. Cela signifie aussi notamment que produire du « noir » sur ce type d’écran ne

nécessite aucun courant électrique, car il suffit d’éteindre ces diodes pour obtenir un noir absolu.

Cependant, il est à noter que pour afficher du blanc, un écran OLED peut consommer jusqu’à 3 fois

plus d’énergie qu’un écran LCD/LED. 49 Il en est de même pour les écrans AMOLED (active matrix OLED) utilisés sur des smartphones. 50

Malgré son faible rendement lumineux comparé à d’autres sources lumineuses, impliquant donc une consommation d’énergie supérieure pour produire le même flux de lumière, l’OLED pourrait donc

potentiellement rivaliser avec ces dernières dans certains domaines en termes de consommation

énergétique, grâce à ses propriétés particulières.

II. DURABILITE

La durée de vie de ce type de diode reste à ce jour l’une de ses faiblesses. De nouveau, elle se place en milieu de tableau, mais est encore assez loin des performances de la LED inorganique notamment.

49 Stokes, J. (2009). This September, OLED no longer “three to five years away. En ligne http://arstechnica.com/.../, consulté le 7 avril 2016. 50 Senk. (2015). AMOLED Power Consumption Tested and Explored. En ligne https://senk9.wordpress.com/.../, consulté le 7 avril 2016.


Hormis sa durée de vie inférieure à celle d’autres sources de lumière, l’OLED rencontre actuellement

encore d’autres problèmes de durabilité (burn-‐in et diode bleue notamment51)

Elle souffre également d’une faible résistance à l’humidité, ce qui peut potentiellement limiter sa

durabilité en fonction des applications. Il est cependant à noter que ce défaut sera amené à devenir

négligeable au fur et à mesure du temps, via une meilleure maitrise de la technologie.

D. FIN DE VIE

Comme il a été dit précédemment, le manque de maitrise de la production des diodes organiques peut déjà être la cause de beaucoup de pertes matérielles, et donc de déchets. Intéressons-‐nous

maintenant à la fin de vie des OLED, à l’impact qu’elles ont sur l’environnement.

Les possibilités de traitement des OLED, une fois celles-‐ci usées, sont principalement l’incinération, l’enfouissement et le recyclage. La dernière méthode étant bien évidemment la solution la plus

écologique.

Résultats de l’Université d’Utrecht

De manière générale, les plastiques utilisés comme substrat ont un grand impact sur l’environnement,

notamment sur le changement climatique, à cause de leur incinération en fin de vie. Certains de ses supports plastiques sont également recyclables, mais il ne s’agit néanmoins pas de la stratégie

privilégiée.

Par ailleurs, l’écotoxicité de certains métaux employés pose également problème. Nous pourrions

parler de la gestion de fin de vie de l’argent notamment qui est particulièrement compliquée étant

donné son écotoxicité élevée. En effet, cela implique qu’il faut impérativement éviter l’incinération

ou l’enfouissement pour ce métal. Aussi, l’argent qui n’est pas recyclé finit en grande partie dans les océans, constituant donc une menace pour les organismes aquatiques.

51 Se référer à la partie I pour plus de détails

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Lampe à arc

Fluorescent

Lampe à décharge

Lampe à arc Incandescence Fluorescent OLED Lampe à décharge LED

Durée de vie (h)* 1000 2000 15000 30000 50000 50000

Durée de vie (h)*


D’autre part, l’impact de nanomatériaux tels que le nano-‐argent, utilisés pour l’inkjet printing, est

encore à définir. Ce genre de matériau n’est pas encore utilisé à grande échelle. Les effets sur la nature sont donc encore durs à évaluer. Cependant, il parait évident qu’il faille les garder à l’œil, surtout si

on en vient un jour à les utiliser dans une production de masse.

Enfin, parmi les designs étudiés, le « Printed Cu » parait être celle qui a le moins d’impact sur la nature. En effet, de manière générale, les procédés recourant à l’impression de leurs éléments sont les moins

polluants. Il s’agit alors surtout de choisir les bons matériaux, ceux qui ont le moins d’impact sur

l’environnement.

Toutefois, il est à noter que les quantités de métaux utilisés pour les OLED restent relativement faibles,

comparées aux autres technologies d’éclairage.

E. CONCLUSION

Pour conclure, nous pouvons dire que les OLED ne sont pas encore produites de manière optimale. En effet, leur production requiert souvent plus de matière qu’il n’en faut dans le produit même. Soit le

procédé de fabrication en lui-‐même cause un gaspillage de ressources, soit il n’est pas au point et

aboutit à des pièces défectueuses.

Pour ce qui est de l’aspect énergétique, elles ont encore un rendement lumineux faible comparé à

d’autres technologies d’éclairage, mais s’avèrent être plus économes pour certaines applications. Il

parait évident que dans un monde où l’on vise actuellement à diminuer notre consommation

énergétique, des alternatives à nos plus grandes causes de consommation, dont fait partie l’éclairage, sont indispensables. L’OLED s’avère alors être une meilleure technologie pour le domaine de

l’affichage qu’elle ne l’est pour l’éclairage. Du moins, pour ce qui se fait actuellement.

Ensuite, un autre aspect problématique, reste encore son manque de durabilité. Hormis sa durée de

vie limitée, l’OLED souffre actuellement d’autres faiblesses qu’il faudra encore éliminer ou limiter afin

qu’elle puisse rivaliser avec la concurrence.

Enfin, malgré ses composants organiques, l’utilisation requiert des éléments potentiellement néfastes

pour la nature. Cependant, il est à noter que les quantités employées restent relativement minimes

et qu’elles devraient encore diminuer au fur et à mesure que l’on perfectionne la production des OLED.


PARTIE VI : DIMENSION SOCIETALE

De nos jours, l’OLED ne pose pas d’enjeu sociétal particulier, car, comme cela a été expliqué dans la

partie III du travail, les applications les plus prometteuses se limitent au domaine des petits et grands écrans.

Néanmoins, si la technologie venait à se développer, nous pourrions nous poser des questions quant

à l’impact qu’auraient, sur notre société, les innovations susceptibles de voir le jour. Les conséquences pourraient être tantôt positives, tantôt négatives en fonction de l’application et des intérêts qu’elles

servent.

Nous abordons ici deux domaines, celui de la publicité et celui de la sécurité routière.

A. PUBLICITE

Des avancées dans l’OLED permettraient de développer de nouveaux produits qui n’étaient jusqu’à lors pas envisageables, notamment en matière d’affichage publicitaire. Nous pourrions en effet nous

retrouver avec des panneaux publicitaires s’enroulant autour des poteaux de signalisation ou des pilonnes dans les rues.

L’idée n’est pas si improbable, car lorsqu’on s’intéresse à ce qui est déjà produit par les fabricants

d’écrans, on peut s’apercevoir qu’ils ne sont pas loin de fabriquer des écrans numériques totalement flexibles, « enroulables ». Par exemple, en Janvier 2016 déjà, la marque LG présentait un écran

presque totalement enroulable sur lui-‐même.

Source : techrepublic.com

Il est certain que la technologie doit encore évoluer avant que les fabricants ne soient capables de

produire un panneau lumineux pas plus épais qu’une feuille, flexible comme une feuille et qui

s’illumine de lui-‐même sans aucune source extérieure. Néanmoins, cela donne un aperçu de ce qu’ils pourront produire dans le futur.


L’attrait des publicitaires pour ce type de produits n’a pas encore été analysé. Néanmoins, sachant

qu’on estime à 3.000 le nombre de publicités vues chaque jour par une personne aux Etats-‐Unis52, entre 1.200 et 2.200 en Europe53, et que des études ont prouvé que la surexposition à la publicité

influence les comportements d’achats des consommateurs, les poussant inconsciemment à acheter

plus, l’enjeu de l’OLED pour le monde du marketing n’est pas à minimiser.

Aujourd’hui déjà, les publicités peuvent déjà être affichées sur des panneaux aux arrêts de bus, dans

les gares, le long des routes ou encore sur les façades de maisons. Alors, quelle marque ne se ruerait

pas sur un panneau publicitaire lumineux qui peut se mettre autour d’un pilonne et qui donc ne

pourrait pas passer inaperçu aux yeux des citoyens, tout en sachant que cela influence leurs comportements ?

La question à se poser est ici celle des réglementations existantes et donc, des limites possibles par rapport à l’application de la technologie dans le monde publicitaire.

Aujourd’hui, les gouvernements imposent déjà des règles concernant l’affichage de la publicité dans

les villes. La France a notamment mis à jour sa réglementation sur la publicité extérieure en 2012, la dernière modification datant de 197054. Dans cette réglementation, la loi interdit par exemple les

panneaux publicitaires sur les monuments et les installations d’éclairage public. En Belgique, un

ensemble de dispositions protègent également les citoyens d’une publicité trop présente dans les villes. Une attention particulière est portée sur les heures de fonctionnement des panneaux

publicitaires lumineux. Ceux-‐ci doivent en effet être éteints entre 23h et 6h du matin s’ils ne font pas

la promotion d’un magasin ouvert la nuit à moins de 100m.55

52 HabiloMédias. (s.d.). La publicité est partout. En ligne http://habilomedias.ca/publicite-‐consommation/publicite-‐partout, consulté le 8 avril 2016. 53 Pêtre Arnaud. (s.d.). Publicité, « part de cerveau disponible »… et libre arbitre. En ligne http://www.etopia.be/spip.php?article569, consulté le 20 avril 2016. 54 Droit-‐finances. (s.d.). Enseignes et publicité extérieure : règles d'affichages. En ligne http://droit-‐finances.commentcamarche.net/faq/..., consulté le 8 avril 2016. 55 Vassart, A. (2014). Circulaire du 11 décembre 2013 concernant les panneaux publicitaires diffusant des messages dynamiques sur écrans numériques. En ligne http://www.uvcw.be/actualites/..., consulté le 19 avril 2016.

New York, United States Hong Kong, China


Au contraire de la Belgique ou de la France, nous retrouvons des pays plus laxistes, qui n’ont pas

adapté leur réglementation pour le confort des citoyens. Ceci est par exemple le cas des Etats-‐Unis où la loi n’est pas suffisante que pour faire face à la surexposition à la publicité. A New-‐York, toute surface

imaginable est recouverte d’un panneau publicitaire. Il ne fait pas de doute que des innovations en la

matière ne feraient qu’augmenter le nombre de publicités dans les rues. Ne citons pas également le

cas de la Chine ou de la Corée du Sud, où la publicité est omniprésente, au point d’être envahissante.

Les avancées en matière d’OLED peuvent donc influencer le monde de la publicité, mais également le

quotidien des gens. Il sera du ressort des gouvernements de limiter les débordements et de cadrer

l’utilisation de la technologie à cette fin.

B. SECURITE ROUTIERE

La technologie OLED appliquée aux écrans est aujourd’hui plus développée que celle appliquée à l’éclairage, comme démontré dans la partie III du travail. Les applications commercialisées en matière

d’éclairage sont encore assez restreintes, se cantonnant à des lampes aux formes originales pour

illuminer les intérieurs.

Néanmoins, des prototypes commencent à voir le jour et certains pourraient bien avoir un rôle à jouer

en ce qui concerne la sécurité routière. Deux innovations semblent intéressantes, la première concerne les phares de voitures et la seconde, l’éclairage des routes.

En 2015, Audi a présenté un nouveau prototype de phares de voiture, appelé Swarm, totalement

révolutionnaire par rapport à ce qui existe aujourd’hui sur le marché.

Les OLED permettraient de créer de la lumière mouvante, à la place des phares traditionnels, comme

sur l’image ci-‐dessus. Cela aurait pour principale fonction d’illuminer la route et d’indiquer les

changements de direction, évidemment, mais la lumière pourrait également servir à renseigner les

conducteurs sur la vitesse à laquelle la voiture devant eux roule ou sur les intentions du conducteur au moyen de combinaisons de couleurs et de motifs. Certains accidents pourraient ainsi être évités,


comme lorsqu’une voiture réduit soudainement sa vitesse ou qu’elle tourne en oubliant de mettre

son clignotant.

Au-‐delà des phares arrière, Audi imagine recouvrir l’entièreté de la voiture avec des OLED de sorte à

indiquer la poignée de la portière lorsque le conducteur s’approche de son véhicule par exemple.

D’un côté, ce concept pourrait apporter plus de sécurité sur la route, en renseignant les usagers sur

les manœuvres des autres conducteurs. Cependant, comme l’expliquait l’Association Automobile du

Royaume-‐Uni, ce type de phares ne répond pas aux normes et réglementations en vigueur en ce qui concerne l’éclairage des voitures.56 Il est donc peu probable que la technologie, sous cette forme, soit

un jour vendue sur le marché.

Dans la même intention de protéger les usagers sur la route, un autre concept a attiré notre attention. Celui-‐ci consiste en des lampadaires aux formes particulières qui serviraient à illuminer les routes,

mais également à indiquer les tournants, les croisements, les passages pour piétons, etc. dans la nuit.

Cette idée a été développée par la compagnie suédoise Visual Guidance Systems Scandinavia (VGS)

en 2012.

Les OLED sont au cœur même du projet, car elles permettent de créer de la lumière sous n’importe quelle forme tout en limitant la consommation d’énergie au maximum. La société VGS a ainsi imaginé

des lampadaires en forme de V pour les carrefours ou encore sous forme de 5 lignes consécutives

pour indiquer un passage pour piétons. Cela permettrait aux usagers d’anticiper les changements sur

leur chemin et d’être, par exemple, plus facilement avertis d’une priorité de droite.

Sachant qu’on estime à 70 le nombre de gens tués en voiture, par jour, en Europe57, ce genre de

concepts peut faire une différence sur la route et peut-‐être, à terme, sauver des vies. Les OLED ont

donc un rôle sociétal à jouer.

56 Holloway, J. (2013). Audi's Swarm concept reinvents the humble taillight. En ligne http://www.gizmag.com/audi-‐swarm-‐oled/26672/, consulté le 20 avril 2016. 57 LegiPermis. (2015). La mortalité routière en Europe par rapport à la population. En ligne http://www.legipermis.com/blog/.../, consulté le 20 avril 2016.


PARTIE VII : DIMENSION POLITIQUE, AIDE FINANCIERE

Lorsqu’on en vient à s’intéresser aux aides financières accordés aux infrastructures produisant ou

faisant de la recherche et développement dans les OLED, on remarque que les pays mènent leurs

propres politiques de subvention en fonction de leurs objectifs et de leurs besoins. Il n’existe donc pas une politique unique de subsides à travers le monde. Chaque pays a ses propres points d’attention

concernant son économie, son engagement environnemental et ses infrastructures.

Nous nous intéresserons ici à trois zones en ce qui concerne les politiques de financement. Ces zones

sont l’Union Européenne, les Etats-‐Unis et le Japon. Il est intéressant de regarder de plus près ces trois

régions, car les entreprises et universités présentes sur ces territoires sont parmi les plus impliquées

dans le développement de l’OLED à ce jour. Les gouvernements et institutions ont donc un grand rôle à jouer.

A. UNION EUROPEENNE

En 2010, la Commission Européenne a mis sur pied un nouveau programme appelé « Europe 2020 ». Celui-‐ci a mis la priorité sur 5 thématiques, à savoir l’emploi, la recherche et le développement, le

changement climatique et les énergies durables, l’éducation et la lutte contre la pauvreté et l’exclusion sociale.58 Dans la catégorie « changement climatique et énergies durables », on retrouve

trois objectifs ambitieux, dont l’augmentation de 20% de l’efficacité énergétique. En ce qui concerne

la recherche et le développement, l’Union Européenne a pour objectif d’investir 3% de son PIB dans

le R&D.

Pour atteindre ces objectifs, la Commission Européenne a mis en place divers programmes, à divers

niveaux politiques (institutions et organes européens, Etats membres de l’UE, autorités locales et régionales, etc.) et portant sur diverses technologies. Nous nous concentrerons ici sur les programmes

initiés par l’Union Européenne.

La technologie qui nous intéresse est par ailleurs celle du « Solid-‐State Lighting (SSL) », c’est-‐à-‐dire l’éclairage électroluminescent ou éclairage à base de semi-‐conducteurs, car c’est dans cette catégorie

que l’on retrouve les OLED. Le SSL représente deux enjeux pour l’Union Européenne, l’un concernant

la priorité donnée à l’environnement et l’autre, celle donnée à la recherche et au développement.

Premièrement, la technologie SSL permettrait de réaliser des gains d’énergie en diminuant la

58 Europe2020. (s.d.). Les objectifs d’Europe 2020. En ligne http://ec.europa.eu/europe2020/europe-‐2020-‐in-‐a-‐nutshell/targets/index_fr.htm, consulté le 12 avril 2016.


consommation d’électricité. Deuxièmement, le SSL est un moyen de favoriser la croissance

économique européenne, car il offre de nouvelles opportunités d’affaires.59

Dans cette optique, nous pouvons mettre en évidence deux programmes qui ont pour but de

promouvoir et développer le solid-‐state lighting, ce sont le « Green Paper – Lighting the future » et

Horizon 2020.

I. GREEN PAPER

Créé en 2011, le programme se base sur un rapport intitulé « Green Paper – Lighting the future ». Ce

dernier décrit la stratégie d’aide adoptée par la Commission Européenne pour atteindre son objectif environnemental au travers du SSL. A l’époque de la publication de ce rapport, le marché des LED était

mature, tandis que celui des OLED n’en était qu’à ses frémissements. Comme les LED montraient plus

d’ambition en terme d’économie d’énergie, c’est tout naturellement que les mesures prises par la

Commission Européenne se sont premièrement tournées vers la promotion de la LED et non pas celle de l’OLED. Aujourd’hui, on retrouve donc davantage de projets tournés vers les LED en ce qui concerne

le programme Green Paper.

Ces projets consistent principalement en la promotion de l’OLED. Ils servent à montrer aux pays européens les bénéfices du SSL par rapport aux autres formes d’éclairage. Il n’existe pas encore de

projet porté sur l’OLED dans ce programme, uniquement des projets pour les LED. Néanmoins, au vu

des nombreuses possibilités qu’offrent l’OLED60, il se peut, à l’avenir, que des projets de ce type fleurissent dans le cadre de « Green paper ».

II. HORIZON 2020

La Commission Européenne a, en parallèle à « Green paper », développé un autre programme appelé

« Horizon 2020 » qui touche également à l’objectif environnemental, même si ce n’est pas son objectif principal. Le programme Horizon 2020 est en effet un programme de recherche et d’innovation, créé

en 2014 pour une période de 7 ans (2020), qui est divisé en trois catégories : « Excellent Science »,

« Industrial Leadership » et « Societal Challenges ». Chaque année, la Commission Européenne

effectue des appels à candidature pour financer des projets en lien avec les objectifs qu’elle s’est fixée.

Le programme dispose d’un fonds de 80 milliards d’euros qui est réparti entre les trois catégories en

fonction des priorités et objectifs définis par l’Union Européenne. La catégorie « Industrial

59 Europe2020. (s.d.). Action 72 : Launch Green Paper on Solid State Lighting (SSL). En ligne https://ec.europa.eu/digital-‐single-‐market/node/68761, consulté le 12 avril 2016. 60 Voir partie IV


Leadership », catégorie sous laquelle la technologie SSL est la plus subventionnée, peut financer des

projets d’innovation et de recherche grâce à un fonds de 17 milliards d’euros61.

Cette somme a déjà été utilisée, depuis le lancement du programme en 2014, pour financer 20 projets

portant sur les OLED.62 80% d’entre eux sont entièrement subventionnés et les 20% restant le sont en

grande partie.

Parmi les projets, citons le Phebe Project. 63 Lancé en Février 2015, celui-‐ci pour but de développer et

commercialiser les « TAFD OLED Emitters ». Ce projet est entièrement financé par la Commission Européenne pour un montant de 4 millions d’euros, car part intégrante du programme « Horizon

2020 ». Le projet est mené par un groupe de sociétés, à savoir Intelligentsia Consultants, une société

de consultance luxembourgeoise, Novaled et Astron-‐FIAMM, une société française active dans la

vente de lumières à OLED de luxe. Trois universités participent par ailleurs aux recherches, ce sont l’Université de Durham au Royaume-‐Uni, l’Université technique de Dresden en Allemagne et

l’Université technique de Kauno en Lituanie.

Au total, les 20 projets représentent un financement de 71 millions d’euros sur les 17 milliards prévus pour les nouvelles technologies. De plus, les projets sont toujours initiés par des d’entreprises et

universités qui s’associent pour la recherche.

Outre le programme Horizon 2020, d’autres organes de subvention existent au sein de l’Union

Européenne avec pour intention de subventionner les PMEs actives dans le R&D de technologies

émergentes. Cela est par exemple le cas de ODI64 ou COLAE65 qui aident les PMEs à développer des

technologies et à les concrétiser en leur donnant les fonds nécessaires. Néanmoins, ces programmes ont un spectre bien moins large que le programme précédemment expliqué, c’est pourquoi nous ne

les aborderons pas ici.

B. ETRANGER

I. ETATS-‐UNIS

Aux Etats-‐Unis, l’aide financière gouvernemental pour les nouvelles technologies est principalement

l’œuvre du « Department of Energy (DOE) » et plus particulièrement d’un de ses bureaux, « the Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EREE) ». Ce dernier s’occupe entre autres du financement

des projets portant sur le SSL et donc, sur les OLED notamment. Le programme de financement,

61 Boch, W. (2014). Funding opportunities for OLAE in Horizon 2020 work programme 2014-‐15. En ligne http://www.photonics21.org/download/...Horizon2020.pdf, consulté le 12 avril 2016. 62 Liste des projets consultable sur CORDIS (Community Research and Development Information Service, organe de la Commission Européenne qui recense les projets ayant obtenu une aide financière 63 OLED-‐info. OLED Projects. En ligne http://www.oled-‐info.com/projects, consulté le 12 avril 2016. 64 Open and Disruptive Innovation 65 Commercialising Organic and Large Area Electronics


appelé « Solid-‐State Lighting R&D Program » est basé sur les instructions présentes dans le « SSL R&D

Plan ». Il se divise en deux parties avec d’une part, les fonds accordés aux projets portant sur les LED et d’autre part, ceux portant sur les OLED66.

Le « SSL R&D Plan » est un rapport publié chaque année par le DOE et qui relate l’évolution de la

technologie SSL. Dans celui-‐ci, on peut retrouver les perspectives pour le marché des LED et OLED, les applications déjà commercialisées ou encore les aspects de la technologie qui sont encore à améliorer

et sur lesquels le DOE veut concentrer ses efforts, et donc ses fonds. En 2015 par exemple, l’un des

objectifs en matière de recherche de matériaux était le développement d’émetteurs à haute

performance et ayant une longue durée de vie, en particulier pour la lumière bleue.

Au vu des sujets abordés dans le rapport, on peut affirmer que, au même titre que l’Union

Européenne, le DOE investit dans l’OLED, car elle semble prometteuse en termes d’énergie, mais également en termes de perspectives de marché. Le gouvernement américain cherche donc à

développer l’OLED dans le but de réaliser des économies d’énergie ainsi que dans le but d’aider ses

entreprises à se développer sur un nouveau marché prometteur.

Au contraire de l’Union Européenne, le « SSL R&D Program » ne dispose pas d’un fonds fixe, mais

dépend de la somme allouée chaque année par le Congrès américain au programme. En 2015, le

montant était de 23 millions d’euros.

En ce qui concerne les projets OLED déjà financés par le DOE, nous en recensons 1067 entre janvier

2014 et décembre 2015 pour un montant total de 900.000 euros. Le reste des fonds est mis à

disposition des projets concernant les LED. Le gouvernement américain n’alloue donc qu’une très faible part de ses fonds (moins de 4% des fonds de 2015) à l’OLED par rapport à la LED.

En outre, les financements sont à destination d’universités telles que l’Université de Californie ou l’Université de Princeton, mais également à destination des grandes entreprises et PMEs actives dans

la recherche aux Etats-‐Unis. La particularité est ici que les projets financés sont initiés par une unique

société ou université. Les coopérations entre entreprises et universités sur un même projet ne sont

donc pas financées par ce programme.

II. JAPON

En ce qui concerne les institutions en charge de l’aide financière, il en existe plusieurs qui sont à même

de financer des projets ayant pour but de développer une technologie émergente ou non. D’une part,

nous avons les ministères et d’autre part, les institutions administratives indépendantes (IAI). Les ministères opèrent rarement d’eux-‐mêmes. Ils passent en effet davantage par des organes annexes

66 DOE. About the Solid-‐State Lighting Program. En ligne http://energy.gov/eere/ssl/about-‐solid-‐state-‐lighting-‐program, consulté le 12 avril 2016. 67 U.S Department of Energy. (2015). Solid-‐State Lighting R&D Plan. En ligne http://energy.gov/sites/prod/files/...plan_may2015_0.pdf, consulté le 12 avril 2016.


qui leur sont rattachés. Parmi ceux-‐ci, on retrouve les institutions administratives indépendantes. Ces

dernières sont des entités relativement autonomes qui sont donc rattachées à un ministère particulier. Dans le cas des subventions en matière d’innovation, les principales IAI sont « the Japan

Science and Technology Agency (JST) », « the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) » et

« the New Energy and Industrial Technology Development Organisation (NEDO) ».

Ces trois organismes agissent selon les directives données par le gouvernement au travers du

« Science and Technology Basic Plan ». Celui se concentre sur des objectifs tels qu’assurer une

croissance durable et soutenable au Japon, résoudre les challenges environnementaux de notre siècle

ou encourager les entreprises japonaises à l’innovation. Chacune des trois IAI citées précédemment ainsi que les ministères aident dans cette optique les entreprises actives dans la recherche en leur

allouant des fonds. Il arrive également qu’elles mettent elles-‐mêmes sur pied des projets de recherche

entre entreprises et universités.

Evaluer la somme totale injectée dans la recherche des OLED est difficile pour le cas du Japon, car

d’une part, le pays opère via plusieurs structures, distinctes les unes des autres, et d’autre part, il ne

communique pas ouvertement sur ses interventions financières, ou tout du moins pas dans une langue qui nous est accessible.

Néanmoins, nous pouvons affirmer que l’institution la plus active dans le domaine de la recherche et de l’innovation est NEDO. Elle finance en effet un bon nombre de projets de recherche dont le

domaine d’expertise est en lien avec les objectifs fixés par le « S&T Basic Plan ».

En ce qui concerne la recherche en matière d’OLED, elle a déjà financé des projets pour lesquels elle a sollicité la participation d’entreprises. Par exemple, entre 2008 et 2012, NEDO a entièrement

subventionné un projet appelé « Basic technology for next generation large OLED display » qui a coûté

6 millions d’euros environ. Ce projet rassemblait de grandes entreprises telles que Sony, Sumitomo

Chemical et Toshiba Matsushita Display Technology et avait pour but de développer la technologie de sorte à pouvoir produire des écrans de plus de 40 pouces fonctionnant à l’OLED tout en diminuant la

consommation d’énergie lors de la production.68 Outre ces projets, l’institution finance également les

recherches sur l’OLED entreprises par certaines sociétés, comme cela était le cas en 2012 avec la société Konica Minolta qui cherchait à développer une nouvelle sorte d’écran à OLED.

C. CONCLUSION

Au travers des trois puissances économiques analysées, nous pouvons nous rendre compte que des aides financières gouvernementales existent lorsqu’il s’agit de développer l’OLED et ses applications.

L’enjeu derrière cet « investissement » est environnemental et économique. Il existe en effet deux

préoccupations identiques à ces trois régions. La première est de trouver de nouvelles technologies

68�Minoli, D. (2011). Designing Green Networks and Network Operations. CRC Press, Boca Raton. En ligne

https://books.google.be/, consulté le 12 avril 2016.


qui permettraient de réduire la consommation d’énergie. La seconde est de faire en sorte que le pays

soit toujours parmi les leaders sur le marché des technologies de pointe. Cela permet en effet d’être présent sur des marchés émergents, ce qui est bénéfique pour la croissance.

Pour atteindre leurs objectifs, les pays n’hésitent donc pas à subventionner des entreprises ou

universités actives dans la recherche. Dû au secret qui entoure les dépenses publiques japonaises, il est difficile de déterminer quel pays injecte le plus d’argent dans les projets portés sur l’OLED.

Néanmoins, il est certain que l’Union Européenne est plus active que les Etats-‐Unis dans ce domaine,

avec ses 71 millions d’euros investis depuis 2014, par rapport aux neuf-‐cent-‐mille euros du

gouvernement américain.


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