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1 - DIODES ÉLECTRO-LUMINESCENTES ORGANIQUES

2 - OPTIMISATION

3 - FIABILITÉ

4 - ADRESSAGE

5 - TECHNOLOGIE

6 - CONCLUSION

| Réf : R620 v2

Conclusion
Affichage. Visualisation - Écrans OLED

Auteur(s) : Christophe FÉRY, Philippe LE ROY

Date de publication : 10 juin 2005

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RÉSUMÉ

Le principe de fonctionnement d’une diode organique électroluminescente á base de petites molécules (OLED) est décrit et l’optimisation du dispositif est discutée, notamment l’architecture multicouche et le dopage des couches de transport et d’émission. Ces stratégies ont permis de tels progrès qu’il est envisageable pour les diodes organiques de remplacer les LED inorganiques (Light-Emitting Diodes) pour des applications d’éclairage ou bien les LCD (Liquid Crystal Display) pour de la visualisation. Les performances requises pour l’éclairage sont présentées et un bref état de l’art est proposé. Les caractéristiques d’un écran OLED sont comparées avec celles d’un écran LCD. Les différentes stratégies d’adressage sont aussi discutées.

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Auteur(s)

INTRODUCTION

Les premiers résultats d’électroluminescence (EL) organique datent des années 1960 avec l’étude de molécules d’anthracène par Pope et coll. [1]. Mais il faut attendre 1987 pour que soit rapportée la fabrication d’une diode EL à base de matériaux organiques évaporés (petites molécules) qui présente un meilleur rendement lumineux que son équivalent inorganique (1,5 lm/W contre 0,5 lm/W [2]). Puis en 1990, Burroughes et coll. présentent les premiers résultats de diode EL à base de polymères déposés à partir d’une solution [3]. Il apparaît alors possible de fabriquer des afficheurs susceptibles de remplacer ou compléter les dispositifs alors disponibles (tube cathodique CRT, écran à cristaux liquides LCD, écran à micropointes FED, écran plasma…). Depuis, la R&D autour de ce sujet est devenue très active et génère d’importants investissements.

Les raisons pour utiliser l’EL organique pour des applications de visualisation sont les suivantes :

  • bon rendement lumineux (∼ 1 lm/W pour afficher du blanc avec un fort potentiel d’amélioration) ;

  • faible tension de commande (Vseuil < 3 V, opération < 10 V) ;

  • très faible temps de réponse (bien adapté pour l’affichage vidéo) ;

  • technologie émissive : la consommation électrique est fonction du contenu de l’image ;

  • grand angle de vue (émission lambertienne) ;

  • faible épaisseur (déterminée par l’épaisseur du substrat et de la méthode d’encapsulation) et possibilité d’utiliser des substrats souples ;

  • potentiellement bon marché (dispositifs à base de simples couches minces, procédé de fabrication basse température compatible avec de grandes surfaces, élimination des filtres colorés et de la boîte à lumière des LCD…).

Cependant, il reste un certain nombre de verrous technologiques qu’il est nécessaire de lever pour bénéficier de ces avantages. Ce sont :

  • durée de vie (< 10 000 heures actuellement) et sensibilité à l’humidité, l’oxygène et la température (nécessité d’encapsuler avec un capot de verre ou métallique et utilisation/stockage à moins de 60 ˚C) ;

  • vieillissement différentiel des pixels rouges, verts et bleus en fonction de leur utilisation : fort marquage probable et dégradation des couleurs ;

  • développement de l’adressage à matrice active (développement de matrices de transistors poly-Si adaptées et bon marché) ;

  • développement d’outils de production industrielle adaptés.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r620


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6. Conclusion

Chaque année, les écrans plats prennent une part de plus en plus importante du marché de la visualisation. Bien qu’ils subsistent certains problèmes technologiques à régler afin d’améliorer la durée de vie de certains types de matériaux organiques ou de diminuer les dispersions de caractéristiques des TFT en poly-Si nécessaires à la réalisation de matrices actives, l’avenir des écrans OLED s’annonce « brillant ». En effet, ces écrans présentent potentiellement toutes les qualités que l’on peut attendre d’afficheurs destinés aux applications graphiques ou vidéo. On estime que les écrans OLED à matrice active seront, dans un premier temps, dédiés aux applications de petit format, comme les téléphones portables ou les appareils photo numériques. Mais cette technologie est également compatible avec la production d’écrans de grande surface destinés aux marchés du téléviseur et du moniteur PC.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - POPE (M.), KALLMANN (H.), MAGNATE (P.) -   Electroluminescence in organic crystals.  -  J. Chem. Phys., 38, 2042 (1963).

  • (2) - TANG (C.W.), VAN SLYKE (S.A.) -   Organic electroluminescent diodes.  -  Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987).

  • (3) - BURROUGHES (J.H.), BRADLEY (D.D.C.), BROWN (A.R.), MARKS (R.N.), MACKAY (K.), FRIEND (R.H), BURNS (P.L.), HOLMES (A.B.) -   Light-emitting diodes based on conjugated polymers.  -  Nature, 347, 539 (1990).

  • (4) - KITTEL (C.) -   Introduction à la physique de l’état solide.  -  Dunod, Paris (1983).

  • (5) - BRAUN (D.), HEEGER (A.J.) -   Visible light emission from semi conducting polymer diodes.  -  Appl. Phys. Lett., 58, 1982 (1991).

  • (6) - JABBOUR (G.E.), KAWABE (Y.), SHABEEN (S.E.), WANG (J.F.), MORRELL (M.M), KIPPELEN (B.) -   Highly efficient and bright organic electroluminescent devices with an aluminum cathode....

1 Thèses

SHENG-HSIUNG (Y.) - Synthèse et caractérisation des dérivés de poly(2,3-diphényl-1,4-phénylène vinylène) et des composites poly (1, 4-phénylène vinylène)/nanoparticules d’oxyde : propriétés optiques et électriques des diodes utilisant des films composites comme couches actives. - Université de Nantes (2004).

IP (J.) -   Réalisation et étude des diodes à base d’un dérivé de poly(p-phénylène vinylène) (PPV) : le 4,4’-bis(4-diméthylaminostyryl) benzène (DMASB) : influence des interfaces sur les caractéristiques électriques et les phénomènes de transport. - Université de Nantes (2004).

BERLIOCCHI (M.) - Optoelectronic devices based on organic materials : design, fabrication and characterization. - Université des sciences et technologies de Lille (2003).

VAUFREY (D.) - Réalisation d’OLED à émission par la surface : optimisation de structures ITO/semi-conducteurs organiques. - École centrale de Lyon (2003).

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2 Fabricants

Toshiba Matsushita Display Technology

http://www.tmdisplay.com/tm_dsp/index.htm

Kodak

http://www.kodak.com/go/display

Cambridge Display Technology (PLED)

http://www.cdtltd.co.uk...

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