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Diodes organiques électroluminescentes blanches

Diodes organiques électroluminescentes blanches. Nolwenn Huby Laurent Aubouy. Sommaire. Les écrans plats Les principales technologies Les écrans OLED. L’OLED Caractère semi-conducteur organique Principe de fonctionnement Génération de la couleur dans l’écran OLED.

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Diodes organiques électroluminescentes blanches

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Presentation Transcript

  1. Diodes organiques électroluminescentes blanches Nolwenn Huby Laurent Aubouy

  2. Sommaire Les écrans plats • Les principales technologies • Les écrans OLED • L’OLED • Caractère semi-conducteur organique • Principe de fonctionnement • Génération de la couleur dans l’écran OLED • L’OLEDblanche • Pourquoi du blanc organique? • Fabrication des dispositifs • Résultats Conclusions & Perspectives

  3. Les écrans plats : Compétition des technologies Grandes tailles Petites tailles

  4. Écrans non émissifs Écrans émissifs  Lumière émise directement par l’écran  Source de lumière Observateur Écran  filtres Modulation de la lumière CRT:tube cathodique (1897/1929) PDP: écran plasma (1927) ELD:écran luminescent LCD: écran à cristal liquide (1970/1980) LCOS: cristal liquide sur silicium Les écrans plats :Principe des principales technologies OLED,PLED: écran électroluminescent organique (1990/…)

  5. Le marché de l’écran OLED Source : Universal Display Corporation

  6. Organic : molécule à base de carbone et d’hydrogène (couche mince) Light Emitting Diode génération de lumière sous l’application d’un champ électrique. L’OLED

  7. Caractère semi-conducteur d’un matériau organique E 2p sp2 2s Éthylène 1s Liaison p HOMO  Bande de valence Liaison p*  LUMO  Bande de conduction

  8. 2s, 2p… EF 1s Atome Cristal inorganique LUMO EF HOMO Molécule Molécule Cristal Moléculaire Caractère semi-conducteur : Inorganique/organique Énergie EF g(E) Énergie LUMO EF HOMO g(E) H. Ishii and K. Seki, in Dekker, Inc, New-York, 2002) p. 298

  9. Gravure à l’eau régale Nettoyage (bain à ultra-sons) Trichloréthylène, Ethanol & eau ITO sur verre + Ozone Dépôt du PEDOT-PSS Etuve (80°, 60 minutes) • Evaporation sous vide (10-6 mbar) : • Molécules organiques Cathode • Cathode (métaux): Ca, Al Fabrication des dispositifs électroluminescents

  10. Ca cathode V appliqué = 0 V appliqué =Vbi V appliqué =Vbi V appliqué =Vbi V appliqué =Vbi V appliqué =Vbi V appliqué > V seuil Ito /pedot ITO VERRE -a -e + Energie (eV) -b LUMO + + + ITO/PedoT Ca 1) 1) 1) 1) 1) HOMO 1) Injection de charges aux électrodes silole 3) Recombinaison radiative Fonctionnement d’une OLED 2) Transport au sein de la couche émissive.  Couleur émise = fonction de la molécule utilisée

  11. Émetteurs RGB Émetteur blanc + Filtres colorés filtres Couche protectrice électrode substrat R G B électrode substrat Génération de la couleur dans l’écran OLED

  12. comment définir la lumière blanche? Réalisation de diodes blanches • Pourquoi des OLED blanches? • Pour source blanche dans un écran OLED avec filtres. • Pour le rétro éclairage des LCDs. • Source solide de lumière.

  13. LiF/Al Alq3 CPVBi DCM1 NPB ITO glass • dopage d’une couche organique avec 3 types de colorants R, G, B : PAPN-NPA : émetteur bleu TPBI : confinement dans PAPN-NPA Rubrène : émetteur rouge-orange Mg:Ag 10:1 TPBI (40nm) PAN-NPA:rubrène (x %) • Notre objectif : ITO glass Emission blanche venant d’une seule molécule C.H. Chuenand Y.T. Tao, Appl.Phys.Lett. 81, p 4499 (2002) Réalisation de diodes blanches • Dans la littérature : • dispositifs multicouches : W. Xie, S. Liu and Y. Zhao, J. Phys. D : Appl. Phys. 36, p 1246 (2003)  évaporation successive de 3 molécules organiques.

  14. Synthèse de la molécule travail du chimiste essentiel ! • Une fois la molécule synthétisée : Réalisation des dispositifs électroluminescents. Caractérisation (I-V-L(-T)), spectre d’émission…). Optimisation molécule / structure du dispositif Étude des phénomènes de transport. Résultats (1) • Pour obtenir une OLED blanche :

  15. Résultats (2) Spectre d’électroluminescence Ca/Al verre Molécule organique PEDOT ITO • (PEDOT : injecteur d’électrons • rugosité ITO ) • Domaine du visible couvert. • Coordonnées chromatiques : x=0,33 ; y=0,38

  16. Résultats (3) • Rôle de l’épaisseur de la couche émissive  Interférences modifient le spectre d’émission  Possibilité de « choisir » les coordonnées.

  17. Résultats (4) ? Apparition d’un pic Origine : à l’étude Optimisation de la diode : structure bicouche • Rajout d’un transporteur de trous (épaisseurs) • Coordonnées : 0.33 ; 0.34 ! • Performances : x 5

  18. conclusions • OLEDs : 15 ans après: début de commercialisation. • Nouveau concept : WOLED…source solide d’éclairage • Molécule seule  spectre blanc d’électroluminescence mais performances faibles… Perspectives • Améliorer les performances du blanc • Autres matériaux à l’étude (vert, bleu) • Comprendre & identifier les mécanismes de transport

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