Đề Tài Báo Cáo OLED (Organic Light-Emitting Diode ) (Diode Phát Quang Hữu Cơ)

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

OLED Diod phát quang hữu cơ

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

• 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

• Các điện tử di chuyển bằng các

bước nhảy (hoping) giửa các vị

trí trên các chuỗi khác nhau.

Polymer dẫn thuần có độ dẫn rất thấp.

polymer pha tạp có độ dẫn tăng lên rất nhiều lần,

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 tử polymer

2 Truyền dẫn điện tử giửa các phân tử

3 Truyển dẫn điện tử giửa các sợi của vật liệu pollymer

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

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

Structure – Multilayer OLED



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

Structure – Multilayer OLED

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

HIL

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

VL Phân tử nhỏ :

Copper phthalocyanine (CuPc) Perylenetettracarboxylic-dianitride (PTCDA) …

VL Polymer :

poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) / pha tạp Polystyrene Sulfonate (PEDOT-PPS)

Anode

LM

HM HIL HTL

Anode HIL EML EIL Cathode

Anode HIL EML EIL Cathode

Nơi xảy ra quá trình tái hợp và phát quang

Khả năng truyền electron, lỗ trống cao

Hình thành cặp electron- lỗ trống  tái hợp phát quang

Phải ổn định với nhiệt độ và các tác nhân hóa học

Pha tạp với các vật liệu khác thay đổi tính chất phát

quang

Gồm hai nhóm chính: vật liệu phân tử nhỏ

(SMOLED) và vật liệu Polymer (PLED)

Structure – Multilayer OLED

EML

Summarizes previously reported dopant molecules in Alqbased devices

Anode HIL EML EIL Cathode

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 quang

* 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

Anode HIL EML EIL Cathode

* Cyano and F-substituted

compounds

EIL

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  = sự chênh lệch năng lượng ion

hóa của lớp này và công thoát cathode

Ưu điểm của oled

Phổ màu rộng

Có thể tạo kích thước lớn

Các dải anode được xếp vuông góc với các dải cathode

Phần giao nhau giữa cathode và anode tạo thành các pixel (điểm ảnh) tại đó ánh sáng được phát ra

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 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

tấm nền làm từ các lá kim loại mềm dẻo hoặc làm từ nhựa

rất nhẹ và có tuổi thọ cao Khi được dùng trong các thiết

bị như điện thoại di động hay PDA, tình trạng vỡ màn hình

sẽ không còn xảy ra

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 xếp chồng Stack oled

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