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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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OLEDs à fluorescence retardée activée thermiquement
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3. OLEDs phosphorescentes
En 1998, l’équipe de Forrest (université de Princeton, États-Unis) annonce pouvoir récupérer 100 % des excitons formés dans le SCO en les transférant à un dopant phosphorescent présent en faible quantité dans ce dernier . Les diodes phosphorescentes (PhOLEDs), dont la couche émissive est un mélange SCO/dopant, ont alors pris peu à peu la place des OLEDs fluorescentes conduisant à une augmentation considérable des performances des dispositifs.
3.1 Principe de fonctionnement
Dans une PhOLED, la couche active est un SCO (servant de matrice hôte) dopé en faible quantité (en général autour de 5 à 10 % en masse) par un émetteur phosphorescent (complexe d’iridium, de platine ou d’autres métaux lourds (osmium, etc.).
Lors de la mise sous tension du dispositif, comme dans le cas des OLEDs fluorescentes présentées précédemment, des électrons et des trous provenant des électrodes sont injectés dans la matrice hôte, ils se combinent pour former des paires électron-trou dans un rapport de 25/75 d’excitons singulets/excitons triplets dû à la statistique de spin (figure 4). Dans l’EML, les excitons triplets générés dans la matrice hôte sont transférés vers le dopant phosphorescent (transfert de
). De la même manière, les excitons singulets formés dans la matrice organique sont transférés vers le dopant (transfert de
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OLEDs phosphorescentes
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERNANOSE (A.), VOUAUX (P.) - Electroluminescence organique: étude du mode d’émission, - J. Chim. Phys., vol. 50, pp. 261-263, (1953).
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(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).
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(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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