Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les matériaux organiques électroluminescents apparaissent particulièrement prometteurs pour une nouvelle technologie d’afficheurs. Il est même possible d’en améliorer les rendements lumineux en dopant les couches émettrices. Cet article se focalise sur les polymères électroluminescents, ainsi que sur les molécules de faible masse molaire. Sont présentés les causes identifiées de leur dégradation et leurs remèdes, puis les problèmes d’adressage et de réalisation d’un écran couleur dans le cas des OLED (Organic Light Emitting Diode). Les performances des afficheurs et des microdispositifs sont ensuite exposées pour leurs différentes applications.
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Pierre LE BARNY : Groupe composants optiques et systèmes sécuritaires - Thales Research and Technology – France
INTRODUCTION
Des matériaux aux systèmes de visualisation commercialisés
Dans le premier dossier , nous avons exposé les principes de base qui gouvernent l’électroluminescence en insistant sur les mécanismes d’injection de transport et de recombinaison des charges. Nous avons vu également comment il était possible d’améliorer les rendements lumineux, en particulier en dopant les couches émettrices et en mettant à profit la phosphorescence de certains complexes organométalliques.
Dans ce second dossier, nous présentons les différents matériaux utilisés en électroluminescence organique (polymères et molécules de faible masse molaire) en insistant dans le cas des polymères sur les efforts faits pour développer des voies de synthèse adaptées. Puis, nous discutons les problèmes liés au vieillissement des structures. Nous exposons ensuite la problématique de l’adressage et de l’obtention de la pleine couleur dans le cas des OLED (Organic Light Emitting Diode). Enfin, nous décrivons les performances des différents afficheurs commercialisés à ce jour ainsi que celles des démonstrateurs les plus avancés techniquement.
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Applications en visualisation
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2. Durée de vie
Bien que d’énormes progrès aient été réalisés ces dernières années, il semble que le vieillissement des dispositifs de visualisation, qui se traduit par une diminution plus ou moins rapide de la luminance à tension constante, contribue à limiter l’expansion du marché des OLED. L’amélioration des durées de vie des diodes EL passe par la compréhension des mécanismes de dégradation des matériaux et des afficheurs. Bien que le domaine soit encore controversé et que peu de publications soient apparues sur le sujet, un certain nombre de mécanismes de vieillissement semblent aujourd’hui certains.
2.1 Causes identifiées de dégradation
La cause de dégradation la plus évidente est certainement le court-circuit. Le court-circuit peut s’expliquer par le fait que le matériau actif qui a une épaisseur de l’ordre d’une centaine de nanomètres est déposé sur une anode relativement rugueuse l’ITO. Le dépôt de la cathode sous vide peut donc créer des microcourts-circuits et ce d’autant plus facilement que la vitesse de dépôt est grande.
Une deuxième cause de vieillissement est la migration sous champ, dans la couche émettrice, d’indium issu de l’ITO.
Une troisième cause de dégradation est la conséquence de l’interaction entre l’ITO et un polymère conjugué. En effet, l’ITO est capable d’oxyder la double liaison de type stilbénique présente dans certains polymères π conjugués, ce qui conduit à la coupure du squelette et à la formation de fonctions aldéhydes qui inhibent la fluorescence du matériau. Ce mécanisme a été particulièrement étudié sur les dérivés du PPV (figure 21).
En présence d’oxygène et d’eau, on peut assister à l’apparition de « points noirs » sur la cathode. Leur nombre reste constant au cours du temps, mais leur taille augmente, conduisant ainsi à une diminution de la surface active de la diode. Ces points noirs proviendraient de défauts préexistants (particules de poussière...) qui ne seraient pas complètement recouverts par la contre-électrode, favorisant ainsi la création de trous microscopiques. Ces trous permettraient l’entrée d’oxygène et d’eau dans la diode, ce qui conduirait à la destruction de la cathode et la formation de points noirs [15]...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHEN (C.H.), SHI (J.), TANG (C.W.) - * - Macromol. Symp., 125, 1-48 (1997).
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(2) - MARTIN (R.E.), GENESTE (F.), HOLMES (A.B.) - * - CR Acad. Sci. Paris t. 1, série IV pp. 447-470 (2000).
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(3) - WEINFURTNER (K.H.), WEISSÖRTEL (F.), HARMGARTH (G.), SALBECK (J.) - * - Proc. SPIE, 3476, 40-48 (1998).
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(4) - SANO (T.), FUJII (T.), NISHIO (Y.), HAMADA (Y.), SHIBATA (K.), KUROKI (K.) - * - Jpn. J. Appl. Phys., 36(6A), Part 1, 3124 (1995).
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(5) - KIDO (J.), SHIONOYA (H.), NAGAI (K.) - * - Appl. Phys. Lett., 67(16), 2281-2283 (1995).
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(6) - JIANG (J.), JIANG (C.), YANG (W.), ZHEN (H.), HUANG (F.), CAO (Y.) - * - Macromolécules, 38, 4072-4080 (2005).
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...
ANNEXES
L’industrie des OLED est maintenant une réalité. Il y a une vingtaine de sites de production dans le monde qui appartiennent à
Pioneer, RiTDisplay, Samsung SDI, TDK, Sanyo/Kodak(AM), Teco, Univision, Ness pour les molécules évaporées et Delta Optronics, DuPont/RiT display, Osram pour les polymères.
On estime à :
-
20 millions le nombre d’afficheurs à matrice passive vendus en 2003 ;
-
2 millions le nombre d’afficheurs à matrice active vendus en 2003 ;
ce qui représente un chiffre d’affaire de 219 millions de dollars.
Les parts du marché se répartissent de la manière suivante :
-
33,9 % Pioneer ;
-
36,7 % RiT Display ;
-
28,2 % SNMD Samsung, Nec, Mobile displays.
(liste non exhaustive)
Il faut distinguer le cas des molécules évaporées de celle des polymères.
Molécules évaporées
Un certain nombre de molécules évaporées sont dans les catalogues classiques de chimie fine (Aldrich, Lancaster,…).
D’autres molécules sont vendues spécifiquement par certaines sociétés comme :
-
Syntec (Allemagne) https://www.synthon-chemicals.com/ ;
-
H. W. Sands Corp. (USA) ...
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