Báo cáo quang học ứng dụng - Plastic optics & Oled.

Một số vật liệu quang dẻo: Acrylic PPMA : • Dễ đúc , giá thành rẻ, có khả năng • chống xước tốt • Ít hấp thụ nước, trong suốt hơn thủy tinh • Chiếm khoảng 80% các ứng dụng của quang dẻ

Plastic optics & Oled

Thủy tinh quang

• Có tiềm năng thiết kế

• Số lượng sản xuất lớn chi phí thấp

• Chỉ có khoảng 10 loại vật liệu

• Chế tạo bởi quá trình đúc phun hoặc ép phun

• Thuận lợi trong việc chế tạo những hệ thống quang học phức tạp

1 So sánh giữa thủy tinh và quang dẻo

2.Tính chất của quang dẻo

Quang dẻo có thể chịu nhiệt độ tới 90C

• Do sự nở vì nhiệt của quang dẻo lớn hơn 10 lần so với vật liệu thủy tinh nên khi thiết kế quang và lắp ráp phải chú ý đến tính chất này

• Trọng lượng riêng của quang dẻo từ 1 đến 1,3

• Dựa trên chiết suất và độ tán sắc, quang dẻo chia làm

2 nhóm chính:

• vật liệu crown-like như acrylic (PMMA)

• vật liệu flint-like như poliolefin (COC,COP)

3 Một số vật liệu quang dẻo:

Acrylic (PPMA ):

• Dễ đúc , giá thành rẻ, có khả năng

• chống xước tốt

• Ít hấp thụ nước, trong suốt hơn thủy tinh

• Chiếm khoảng 80% các ứng dụng của

quang dẻo

PC (polycarbonat)

• Chịu được nhiệt độ 1200c nên thường được

dùng làm vật liệu chịu nhiệt trong hệ thống

• Có sức bền đối với va đập nên được dùng

làm kính chắn gió của mũ bảo hiểm

PS (PolyStyrene)

NAS Copolymer

Cyclic Olefin Polymer và Copolymer

……

Bảng tính chất của vật liệu quang dẻo

Quay mũi kim cương (Diamond Point Turning)

- Là quá trình gia công cơ khí có độ chính xác cực cao.

- Được sử dụng để tạo ra những thiết bị có hình dạng rất đặc biệt như: thấu kính hình xuyến, hình trụ, hình xoắn

ốc, ….

Diamond Point Turning

Figure 2 The given lens array machined into a 60-mm-diameter copper

substrate by SPDT has 12-mm-diameter, 60-µm-deep concave lenslets The technology can achieve consistent quality, as this interferogram of 1.5-µm-deep lenslets shows

Phun đúc (Injection Moulding)

- Là phương pháp chế tạo một lượng lớn các dụng cụ quang dẻo giống nhau

- Là quá trình sản xuất quang dẻo tốt nhất

Cấu tạo máy phun đúc

Compression Moulding

- Là phương pháp chế tạo thấu kính Fresnel hoặc thiết bị vi cấu trúc khác

Thiết kế hệ thống ( System Design)

Chế tạo mẫu (Prototyping)

Phun đúc (Injection Moulding)

Tiền sản xuất (Pre-production)

Sản xuất hàng loạt (Series

production )

Quá trình sản xuất

Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ

• HOMO (Highest Occupied

Molecular Orbital) mức của

điện tử ở quỹ đạo điền đầy

cao nhất

• LUMO (the Lowest

Unoccupied Molecular

Orbital).:các mức năng lượng

của điện tử ở quỹ đạo phân

tử chưa điền đầy thấp nhất

• sự tách biệt năng lượng giửa

Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ

• Khi các hạt tải electron và

lỗ trống được phun vào các

chuỗi hữu cơ polymer gây

ra những sai hỏng hình

thành các cặp

electron-phonon, lỗ trống-phonon gọi

là polaron

• Polaron âm tạo nên mức

năng lượng thấp hơn mức

LUMO và ngược lại polaron

dương có mức năng lượng

cao hơn mức HOMO

• Lượng pha tạp càng tăng

điện tử chuyển từ vùng hóa

trị lên vùng dẫn được dễ

dàng hơn

Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ

• Cơ chế dẫn của các polymer

“kết hợp” dựa trên cơ sở của

các sai hỏng tích điện trong

khung sườn kết hợp

• Các hạt tải điện dương hay

âm được xem như là sản

phẩm của quá trình oxy hóa

hay khử polymer tương ứng

Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ

Quá trình truyền điện tử gồm có:

• Truyền dẫn điện tử nội phân tử polymer (Intramobility)

• Truyền dẫn điện tử giửa các phân tử (Intermobility)

• Truyền dẫn điện tử giửa các sợi của vật liệu pollymer

(inter-fiber mobility of a charge carrier)

1 Truyền dẫn điện tử nội phân

Các tính chất của polymer dẫn điện

Ưu điểm

• Dễ chế tạo và giá thành sản xuất thấp

• Chế tạo được các linh kiện hay thiết bị có diện tích lớn

• có thể uốn dẻo, đàn hồi tốt, khả năng tạo ra nhiều màu sắc cao và trung thực,

• dễ dàng kết hợp với các chất hóa học khác để tạo thành các hợp chất mới

Nhược điểm :

Khó khăn trong việc chọn vật liệu cho lớp

phát quang.

Cấu trúc

•Lớp phát quang bằng vật liệu hữu cơ đặt giữa các điện cực

•Điện cực Anốt có tác dụng cung cấp hạt tải lỗ trống

•Điện cực cathode đóng vai trò là nguồn cung cấp điện tử

Cơ chế :

Khi áp điện trường, electron và lỗ trống từ các điện cực được phun

vào lớp vật liệu hữu cơ, hình thành exciton khi tái hợp phát xạ

Anốt

Cathode

Cấu trúc đa lớp

Anode HIL EML EIL

Cathode

Chân không LUMO

HOMO

HIL (Hole Injection Layer) và EIL (Electron Injection Layer) là các lớp hữu cơ có tác dụng

tăng cường quá trình phun hạt tải từ các điện cực,

HTL (Hole Transort Layer) và ETL (Electron Transport Layer) là các lớp vật liệu có chức năng

tăng cường sự truyền điện tử và lỗ trống

Anode HIL EML EIL Cathode

Có độ ổn định cao (cơ, nhiệt, hóa …)

Độ trong suốt cao tăng hiệu năng phát quang

ITO (4,5-4,8eV), AZO, Au(4,9eV), Au(4,2eV) …

• bốc bay

• phún xạ

• CVD

Anode HIL EML EIL Cathode

Chân không

LUMO

HOMO

HIL/HTL (Hole injection layer/Hole Transmission Layer)

Kiểm soát, tăng cường truyền lỗ

trống

Độ linh động lỗ trống cao

NL ion hóa và NL mức LUMO phù

hợp với vật liệu làm anode

Anode

LM

HM

Anode HIL EML EIL Cathode

Chân không

LUMO

HOMO

HIL/HTL (Hole injection layer/Hole Transmission Layer)

Truyền lỗ trống vào vùng phát quang

Lớp khóa electron

Năng lượng ion hóa thấp, độ linh động

lỗ trống cao

VL Phân tử nhỏ : gốc amin nhân thơm

Diphenin Diamin (TDP), Polyvinyl Carbozole (PVK)

Anode HIL EML EIL Cathode

Chân không

LUMO

HOMO

EML

Nơi xảy ra quá trình tái hợp và phát quang

Khả năng truyền electron, lỗ trống cao

Gồm hai nhóm chính: vật liệu phân tử nhỏ

(SMOLED) và vật liệu Polymer (PLED)

Summarizes previously reported dopant molecules in Alqbased devices

Anode HIL EML EIL Cathode

Chân không

LUMO

HOMO

ETL/EIL

Độ linh động electron cao; bền hóa, nhiệt

NL ion hóa cao, mức LUMO thấp

 Phù hợp với EML và EIL

Thường được pha tạp với vật liệu có tính chất

huỳnh quang (fluorescence)

 Tăng độ linh động hạt tải và hiệu suất phát

* Cyano and F-substituted

compounds

Độ linh động electron cao; bền hóa, nhiệt

NL ion hóa cao, mức LUMO thấp

Phù hợp với EML và ETL

* Cyano and F-substituted

compounds

Anode HIL EML EIL Cathode

Độ chênh lệch mức năng lượng E F của cathode và mức

LUMO của vật liệu hữu cơ nhỏ

Ái lực điện tử lớp hữu cơ χ = sự chênh lệch năng lượng

ion hóa của lớp này và công thoát cathode

Ưu điểm của oled

Màu sắc trung thực

Độ tương phản cao Góc nhìn rộng

Tiêu thụ năng lượng ít Điện thế hoạt động thấp Mỏng và nhẹ

Phổ màu rộng

Có thể tạo kích thước lớn

ứng dụng của oled

• Dùng làm nguồn sáng

• Dùng làm màn hình máy tính,

điện thoại, màn hình hiển thị,

biển báo điện tử…

Dùng cho việc hiển thị văn bản hay các biểu tượng

phù hợp cho các màn hình nhỏ (2 đến 3 inch)

Oled ma trận chủ động(AMOLED)

lớp anode sẽ phủ lên một tấm mạng lưới các transitor film mỏng (thin film transitor hay TFT) tạo thành một ma trận các

pixel Bản thân tấm TFT là một mạch điện để xác định những pixel nào sẽ được bật để tạo ra hình ảnh

tiêu thụ ít điện năng hơn PMOLED phù hợp cho các màn hình lớn

dùng tốt nhất cho màn hình máy tính, các

TV màn hình lớn và các bảng tín hiệu hay thông báo điện tử

OLED trong suốt (TOLED)

OLED trong suốt được cấu tạo hoàn toàn

từ các thành phần trong suốt

nó sẽ cho phép ánh sáng phát ra theo cả hai hướng

Một OLED trong suốt có thể là kiểu ma trận thụ động hoặc ma trận chủ động dùng làm màn hiển thị trên kính ô tô hay máy bay (head-up display)

OLED phát sáng đỉnh

Các OLED phát sáng đỉnh có một tấm nền đục hoặc có thể phản xạ

Các OLED này phù hợp nhất với kiểu thiết kế ma trận động

có thể sử dụng các OLED phát sáng đỉnh trong các thẻ thông minh

Có khả năng các màn OLED sẽ trở thành chất liệu cho các bộ quần áo thông minh khi các bộ quần áo này được tích hợp các chip máy tính, điện thoại di động, bộ thu GPS và màn hình OLED.

OLED trắng

a) OLED phát ánh sáng trắng với các OLED nhỏ xếp sát nhau b) OLED nhỏ phát ánh sáng theo cơ chế quang phát quang

c) Oled kiểu xế chồng Stack oled

Oled trắng

OLED trắng phát ra ánh sáng trắng sáng hơn, đồng nhất hơn và hiệu quả năng lượng hơn ánh sáng phát ra bởi đèn huỳnh quang

Các OLED trắng cũng có chất lượng ánh sáng của đèn sợi tóc

dùng để thay thế các đèn huỳnh quang và các đèn chiếu sáng thông thường