Diodes électroluminescentes organiques fonctionnant avec une pile de 1,5 V

Diverses propriétés des diodes électroluminescentes organiques (OLED) ont été optimisées, notamment l’efficacité de conversion du courant en photons. Une efficacité quantique externe supérieure à 20 %, avec une efficacité quantique interne de 100 %, a été obtenue grâce au développement de matériaux fluorescents et phosphorescents retardés activés thermiquement qui gèrent le spin des états excités. Cependant, la tension de fonctionnement des types courants de diodes électroluminescentes organiques est très élevée ; celle d’une diode électroluminescente organique émettant une lumière d’environ 600 nm à une luminance de 100 cd/m2, qui est une condition d’affichage générale, peut atteindre 4,5 V.

Le groupe du professeur adjoint Seiichiro Izawa et du professeur Masahiro Hiramoto de l’Institute for Molecular Science au Japon, ainsi que du professeur associé Masahiro Morimoto et du professeur Shigeki Naka de l’université de Toyama au Japon, rapporte qu’une OLED efficace, fonctionnant avec une batterie de 1,5 V, produit une émission lumineuse équivalente à la luminance d’un écran typique.

La tension d’allumage de l’OLED, à 0,97 V, est inférieure à l’énergie optique des photons émis, à 2,04 eV (608 nm), car l’OLED repose sur la transition de conversion ascendante (UC) associée à l’annihilation triplet-triplet qui double l’énergie des états excités (Fig. 1).

Ils révèlent que les caractéristiques de l’état de transfert de charge (CT) à l’interface sont la clé d’une UC efficace, et que le pourcentage d’états excités désactivés par des processus de perte parasite pendant la transition UC est considérablement réduit de plus de 90 % à environ 10 % en introduisant un matériau accepteur hautement cristallin et un dopant émissif.

En conséquence, la UC-OLED atteint 100 cd/m2 à une tension et une longueur d’onde d’émission de 1,33 V et 608 nm (2,04 eV), respectivement (Fig. 2a).

Il s’agit de la plus basse tension de fonctionnement rapportée pour une OLED qui atteint une luminance de 100 cd/m2. Il a également été démontré que l’UC-OLED peut fonctionner avec une batterie de 1,5 V pour atteindre une luminance de 177 cd/m2 (Fig. 2b).