Présentation
RÉSUMÉ
Les progrès énormes réalisés ces dernières années dans les systèmes à base de composés organiques électroluminescents ont permis de donner naissance à la technologie OLED "Organic Light Emitting Diode". Cet article décrit les différents matériaux utilisés dans ces structures (polymères et molécules de faible masse molaire), leurs performances mais aussi les difficultés liées à leur vieillissement, la problématique de l’adressage et de l’obtention de la pleine couleur. Sont ensuite présentés les différents afficheurs commercialisés à ce jour.
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Lire l’articleABSTRACT
Auteur(s)
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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 [E 3 106], 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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Durée de vie1. Matériaux électroluminescents
D’une manière générale, les matériaux électroluminescents EL de l’art (molécules de faible masse molaire ou polymères), tentent d’allier :
-
un bon rendement de photoluminescence à l’état solide ;
-
de bonnes propriétés de transport des charges (mobilité des porteurs élevée).
Dans les cas des molécules de faible masse, il est possible d’obtenir des rendements de photoluminescence importants à l’état solide par dopage des couches émettrices (cf. [Électroluminescence des matériaux organiques. Principes de base]). Les polymères quant à eux ne sont en général pas dopés ; certains d’entre eux peuvent présenter des rendements de fluorescence élevés. Ainsi le poly[2-(diméthyloctylsilyl)-1,4-phénylènevinylène] (DMOS-PPV) et le poly[9,9-bis(méthoxyéthoxyéthyl)fluorène] (BDOH-PF) (figure 1) ont des rendements ηPL respectivement égaux à 60 % et 73 %.
La mobilité des porteurs quant à elle reste modeste et est comprise entre 10–6 et 10–3 cm2 × V–1 × s–1.
Les matériaux électroluminescents doivent de surcroît pouvoir former facilement des films minces. Cela implique :
-
pour les molécules de faible masse molaire d’être capables de se sublimer par chauffage sous un vide inférieur à 10–4 Pa sans subir de décomposition thermique ;
-
et pour les polymères d’être solubles dans les solvants organiques usuels afin d’être déposés par centrifugation (spin-coating) sur le substrat choisi ou par la technique jet d’encre.
Pour accéder aux afficheurs couleur, il est nécessaire de disposer de matériaux électroluminescents efficaces dans le bleu, le vert et le rouge avec un spectre d’émission aussi étroit que possible. Dans le cas des polymères conjugués, celui-ci peut être modifié par des phénomènes...
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