6.3 Mod´elisation Spice d’OLED
6.3.4 Compr´ehension physique du mod`ele
Le mod`ele propos´e peut ˆetre expliqu´e de fac¸on physique en faisant les consid´erations suivantes :
– Le comportement exponentiel est le comportement de la jonction principale parmi les jonctions de toutes les couches dans la structure OLED.
– La diode s´erie correspond au regroupement de toutes les autres jonctions qui sont beaucoup moins importantes que la jonction principale (structure multicouches). – R´esistance s´erie : c’est la r´esistance de contacts entre les couches, entre l’´electrode
avec l’ext´erieur.
– La r´esistance parall`ele mod´elise le transport des porteurs de charges minoritaires.
2Pour des raisons techniques, nous ne pouvons pas r´ealiser nous-mˆemes les OLEDs. Par cons´equent, le
param`etre s (la surface de l’OLED) ne peut pas ˆetre int´egr´e dans cette mod´elisation. Nous pouvons par contre estimer l’influence de la surface de l’OLED sur le param`etre IS comme :
IS = IS0
s s0
Avec s0la surface de r´ef´erence et IS0le courant ISpour l’OLED de cette taille de r´ef´erence. Nous ne pouvons
– La diode parall`ele met en ´evidence l’influence des autres pixels de la matrice. Malgr´e la bonne isolation entre les lignes et les colonnes, la diaphonie entre pixels est tr`es faible mais pas toujours n´egligeable surtout pour des ´ecrans `a haute d´efinition.
– Capacit´e : r´eponse dynamique de la structure multicouches.
6.4
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons pr´esent´e la structure physique, les propri´et´es de fonction- nement, la caract´erisation ainsi que la mod´elisation type Spice d’une OLED. En r´esum´e, l’OLED est un composant tout organique qui est facile `a fabriquer avec la technologie com- patible avec la technologie de transistors en couches minces et qui surtout a un rendement plus ´elev´e que les diodes ´electroluminescentes inorganiques. Tous ces avantages font de ce composant un candidat plus qu’int´eressant pour le domaine des ´ecrans plats du futur.
Malgr´e tous ces avantages, les diodes ´electroluminescentes organiques montrent encore une dur´ee de vie faible `a cause de leur sensibilit´e `a l’humidit´e et `a l’oxyg`ene. Malheureu- sement, la protection par la passivation (`a basse temp´erature) n’est pas encore totalement maˆıtris´ee.
Nous avons r´ealis´e une mod´elisation de type Spice de la caract´eristique courant – tension de ce composant. Le mod`ele propos´e est en fait un circuit ´equivalent contenant une diode principale D, une diode DS avec une r´esistance RS en s´erie, une diode DPayant une r´esistance
en s´erie RS Pet une r´esistance en parall`ele RP. Cette mod´elisation nous a permis dans la suite
de simuler le fonctionnement du circuit pixel OLED, ce qui fera l’objet du prochain et dernier chapitre de cette th`ese.
S `
Les chapitres pr´ec´edents nous ont permis tout d’abord de mettre en ´evidence les pro- pri´et´es int´eressantes du silicium microcristallin dans le cadre du transistor en couches minces TFTs. Que ce soit en terme de stabilit´e ou de performance, les caract´eristiques obtenues placent ce composant comme un bon compromis entre les TFTs en silicium amorphe (meilleurs performances et stabilit´e) et les TFTs en silicium polycristallin (plus grande facilit´e de fa- brication). Nous avons propos´e, dans un second temps, un mod`ele, statique et dynamique, performant et fiable du transistor µc-Si TFT – le mod`ele que nous avons pu valider via de nombreuses et multiples caract´erisations exp´erimentales.
Au vu des performances mises en ´evidence, il nous a sembl´e tout `a fait logique de tester, via simulation dans un premier temps, des circuits logiques et analogiques simples.
– Tout d’abord, nous nous sommes int´eress´es `a l’´ecran `a matrice active OLED en ´etudiant la faisabilit´e et le comportement d’un pixel OLED `a 2 transistors µc-Si TFT.
– Dans un second temps, un circuit de drivers lignes pour les ´ecrans AMLCD et AMO- LED (la r´ealisation directement sur verre de ces drivers pourrait r´eduire le coˆut des ´ecrans de mani`ere significative).
– Puis en conclusion, nous pr´esenterons les premiers r´esultats obtenus sur des portes logiques simples tels que des inverseurs et des oscillateurs en anneau.
7.1
Circuit pixel de base `a deux transistors
Dans la technologie OLED `a matrice active, chaque pixel de la matrice consiste en un cir- cuit ´electrique contenant une OLED qui ´emet la lumi`ere, un ou des condensateurs et des tran- sistors (TFTs) pour adresser et m´emoriser le signal vid´eo. L’adressage se fait ligne par ligne, l’une apr`es l’autre et les signaux vid´eo sont fournis par les colonnes `a la ligne s´electionn´ee.
Le circuit pixel `a deux transistors1montr´e sur la figure 7.1 est celui qui est le plus simple
possible. Ce circuit requiert une tr`es grande performance des composants car il ne poss`ede aucune structure de compensation des variations des param`etres (comme la tension de seuil par exemple) au cours du temps et/ou sur une grande surface d’´ecran.
Data Sélection Vdd T1 T2 C OLED M Sélection Data Sortie Reset
Figure 7.1 – Circuit `a base de deux transistors.
L’avantage de ce circuit pour les TFTs amorphes est que le faible nombre de transistors permet de faire des TFTs de taille importante fournissant malgr´e une faible mobilit´e un courant suffisant dans l’OLED. Par contre, comme la variation de la tension de seuil des TFTs en amorphe est tr`es forte lorsqu’ils sont en fonctionnement, la dur´ee de vie d’´ecrans en amorphe est limit´ee pour cette structure de pixel.
Pour les TFTs en polysilicium, c’est un autre probl`eme qui se pose. La variation spatiale importante de la tension de seuil donne une image non-homog`ene (plus de 20% de variation de luminosit´e constat´e).
Le silicium microcristallin poss`ede, comme nous l’avons montr´e, `a la fois une bonne
1Il existe deux versions de ce circuit `a deux transistors : le circuit `a source fixe et le circuit `a source flottante
qui correspondent `a l’OLED mise au drain ou `a la source de transistor T2. La source fixe assure un courant qui
ne d´epend pas de la tension de l’OLED (VGS = VMet VGS = VM− VOLEDdans les deux cas correspondant), ce
qui est plus favorable pour l’adressage de signaux vid´eo, mais il reste le probl`eme technologique : la connexion du niveau de m´etal drain – source de T2`a l’anode (en ITO) est plus facile que la connexion `a la cathode.
homog´en´eit´e spatiale et une stabilit´e importante de la tension de seuil. C’est pour cette raison que l’on esp`ere bien qu’il est un candidat potentiel pour la r´ealisation du circuit pixel OLED simple `a deux transistors.