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RÉSUMÉ
Les diodes organiques électroluminescentes (OLEDs) sont des dispositifs électroniques capables d’émettre de la lumière sous l’effet d’un champ électrique. L’architecture de base d’une OLED consiste en un film mince émetteur de lumière (EML) déposé entre deux électrodes. Il existe quatre générations d’OLEDs différenciées par le processus photo-physique conduisant à l’émission de la lumière : l’OLED fluorescente, l’OLED phosphorescente, l’OLED TADF et l’OLED hyperfluorescente. Cet article présente les quatre générations d’OLEDs pour lesquelles le mécanisme d’émission de lumière est discuté à la lumière d’exemples sélectionnés dans la littérature.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Joëlle RAULT-BERTHELOT : Directeur de recherche au CNRS Université de Rennes, - CNRS, ISCR-UMR CNRS 6226, Rennes, France
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Cyril PORIEL : Directeur de recherche au CNRS Université de Rennes, - CNRS, ISCR-UMR CNRS 6226, Rennes, France
INTRODUCTION
Les diodes organiques électroluminescentes (OLEDs pour Organic Light-Emitting Diodes) sont des dispositifs électroniques dont le composant principal est un semi-conducteur organique capable d’émettre de la lumière sous l’effet d’un champ électrique. Depuis leur découverte en 1987, elles ont été le sujet d’intenses recherches de la part des chimistes, des physiciens et des électroniciens. Ces dispositifs, pour certains déjà commercialisés, se positionnent de plus en plus sur le marché de l’électronique. On les retrouve aujourd’hui dans tous types de système d’affichage, mais également dans de nouveaux objets électroniques comme les écrans flexibles et enroulables, et certains les annoncent aussi dans de futurs murs lumineux.
Si les premières OLEDs étaient basées sur des molécules ou des polymères fluorescents (1987), elles ont peu à peu cédé la place aux OLEDs à émetteur phosphorescent plus performantes (PhOLED) (1998). Dans une PhOLED, le composant phosphorescent organométallique à base de platine ou d’iridium est présent en tant que dopant dans une matrice hôte organique. En 2009, un nouveau mécanisme d’émission a été mis en évidence : la fluorescence retardée activée thermiquement permettant de s’affranchir des émetteurs phosphorescents tout en gardant des rendements d’émission élevés (TADF OLED). Plus récemment, une quatrième génération d’OLEDs hyperfluorescentes a vu le jour, ces nouveaux dispositifs combinent l’intérêt du TADF et celui de la fluorescence (3e et 1re générations) et sont annoncés comme hautement efficaces, de faible coût et d’émission de couleur de qualité supérieure. Cet article de référence a pour but de faire le point sur ces quatre générations d’OLEDs à travers leurs différents mécanismes d’émission, leurs performances et leurs limites.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles et des formules utilisées.
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MOTS-CLÉS
OLED fluorescence électronique organique phosphorescence fluorescence retardée activée thermiquement hyperfluorescence
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Sigles et formules
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8. Glossaire
OLED fluorescente ; fluorescent OLED
Diode électroluminescente organique dont la couche active est un SCO fluorescent.
OLED phosphorescente ; phosphorescent OLED
Diode électroluminescente organique dont la couche active est un couple matrice hôte/dopant phosphorescent et dont l’émission provient du dopant phosphorescent.
TADF OLED ; OLED TADF
Diode électroluminescente organique dont la couche active est un SCO émettant par fluorescence rapide et retardée activée thermiquement ou un couple matrice hôte/SCO fluorescent TADF.
OLED hyperfluorescente ; hyperfluorescent OLED
Diode électroluminescente organique dont la couche active est un trio matrice hôte/TADF SCO fluorescent.
OLED monocouche ; single-layer OLED
Diode électroluminescente organique dont la couche active est un SCO fluorescent ou un couple matrice hôte/dopant prise en sandwich entre une anode et une cathode sans autre couche additionnelle.
OLED multicouche ; multi-layer OLED
Diode électroluminescente organique dont la couche active est un SCO fluorescent ou un couple matrice hôte/dopant entourée de plusieurs couches de SCO aidant à l’injection, au transport et/ou au confinement des charges afin de favoriser la recombinaison électron/trous dans le centre de la couche émissive.
exciton singulet-exciton triplet ; singlet exciton-triplet exciton
En physique, quasi-particule que l’on peut voir comme une paire électron-trou liée par des forces de Coulomb. Selon la statistique de spin, il se forme 25 % d’exciton singulet et 75 % d’exciton triplet.
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERNANOSE (A.), VOUAUX (P.) - Electroluminescence organique: étude du mode d’émission, - J. Chim. Phys., vol. 50, pp. 261-263, (1953).
-
(2) - POPE (M.), KALLMANN (H.P.), MAGNANTE (P.) - Electroluminescence in Organic Crystals, - J. Chem. Phys., vol. 38, no. 3, pp. 2042-2043, (1963).
-
(3) - TANG (C.W.), Vanslyke (S.A.) - Organic electroluminescent diodes, - Appl. Phys. Lett., vol. 51, no. 12, pp. 913-915, (1987).
-
(4) - JIANG (Z.-Q.), PORIEL (C.), LECLERC (N.) - Emerging organic electronics, - Materials Chemistry Frontiers, vol. 4, no. 9, pp. 2497-2498, (2020).
-
(5) - AIT KACII ALI (K.) - Les meilleurs TV OLED de novembre 2020, - https://www.cnetfrance.fr/ produits/meilleures-televisions-4k-ultra-hd-39877273.htm, (2020).
-
(6) - * - https://www.ledauphine.com/magazine-lifestyle/2020/08/21/xiaomi-devoile-un-televiseur-oled-transparent.
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Global OLED technology
Kyulux
LG electronics
https://www.lg.com/fr/tvs-oled
Novaled
Osram
Philips
Samsung Display
https://www.samsungdisplay.com
Sony
Universal Display Corporation
Xiaomi
HAUT DE PAGE2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Commission internationale de l’éclairage
GDR OERA - Organic Electronics for new era (cnrs.fr)
AFELIM...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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