Tìm hiểu về điot phát quang hữu cơ OLED

Điot phát quang hữu cơ OLED là gì ? Khái niệm, nguồn gốc ra đời, Cấu trúc OLED ra sao ? Nguyên lý hoạt động của OLED. sự dịch chuyển của các thành phần. Phân loại OED và các loại vật liệu được dùng chế tạo OLED Ứng dụng OLED

Kỹ thuật hiển thị hình ảnh

Đề tài: Tìm hiểu về OLED

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT



 Tổng quan

 Vài nét chính về sự ra đời và

phát triển của OLED

 Sự phát quang của vật liệu hữu cơ được ghi nhận đầu tiên vào những năm 50 của thế kỉ XX

 Vào những năm 60, tế bào phát quang dùng điện xoay chiều sử dụng anthracene được phát triển

 Hai nhà hóa học, vật lý người Mỹ

ChingW Tang và Steven Van Slyke tại Eastman Kodak đã chế tạo thiết bị OLED thực tế đầu tiên vào năm 1987

Màn hình OLED

 Nguồn gốc ra đời:

 Trong tự nhiên, có nhiều loài sinh vật có khả năng tự phát sáng.

Các chất hữu cơ cũng có khả năng phát sáng.

 Tổng quan

Khái niệm OLED:

 OLED (Organic Light Emiting Diode): hiểu là điốt phát quang hữu cơ

 Một lĩnh vực khoa học kết hợp giữa các ngành hóa lý, hóa tổng hợp, vật liệu bán dẫn và quang học

 Được cấu tạo từ nhiều lớp màng hữu cơ giữa 2 điện cực

Có dòng điện chạy qua thì các lớp này sẽ phát sáng

 Tổng quan

Lý do chính phát triển và ứng dụng công nghệ OLED:

 Về cấu trúc: OLED mỏng, nhẹ, dẻo hơn sơ với LED & LCD.

 Về năng lượng: OLED vượt trội hơn LED & LCD.

 Về hiển thị: OLED cho hình ảnh sáng & rõ nét hơn LCD & LED.

 Về chế tạo: OLED có thể dễ dàng tạo thành những tấm kích thước lớn hơn nhiều so với LCD & LED nhưng nhẹ và mỏng hơn.

 Các lớp hữu cơ của OLED mỏng

hơn, nhẹ hơn và mềm dẻo hơn

các lớp của LED hay LCD.

 Thêm nữa, tấm nền của OLED

có thể làm bằng nhựa thay vì thủy tinh như LED và LCD mà thủy tinh lại hấp thụ một phần ánh sáng.

 Về cấu trúc

 OLED có góc nhìn rộng hơn,

vào khoảng 170° Do các LCD hoạt động bằng cách chặn ánh sáng nên chúng có một tầm nhìn hạn chế ở những góc nhìn nhất định Các OLED tự phát ra ánh sáng nên chúng có một góc nhìn rộng hơn nhiều

 Về hiển thị:

 OLED được chế tạo dễ dàng hơn và có thể được làm thành các tấm có

kích thước lớn Bởi vì chế tạo là nhựa dẻo, có thể làm thành các tấm

rộng và mỏng Với LED hay LCD điều này là rất khó khăn

 Về năng lượng

 OLED không cần chiếu sáng nền như LCD LCD hoạt động bằng cách chặn các vùng ánh sáng của đèn nền để tạo thành hình ảnh, trong khi

OLED tự phát sáng Bởi vậy nên chúng tiêu thụ ít điện năng hơn nhiều

so với LCD (hầu hết điện năng cho LCD dùng cho chiếu sáng nền)

 Về chế tạo

Cathhode (tạo electron)

Các lớp hữu cơ hoặc polyme

 Cấu tạo OLED

 Cấu tạo điện cực

 Anode: Vật liệu thường sử dụng để chế tạo anode là ITO(Indium Tin Oxide) bởi nó cho ánh sáng nhìn thấy truyền qua và có công thoát cao, tăng sự tiêm nhập của lỗ trống vào HOMO của vật liệu hữu cơ

 Cathode: Thường được làm từ Ba/Ca để

có công phát xạ thấp, giúp tăng cường sự tiêm nhập của điện tử vào LUMO của lớp vật liệu hữu cơ Các kim loại này có khả năng phản ứng hóa học rất mạnh, vì vậy người ta thường bọc một lớp nhôm bên ngoài để chúng không bị ăn mòn hóa học

 Các lớp hữu cơ hoặc polyme:

 Lớp dẫn (Conductive/Transport

layer):

- Thường được sử dụng là Tri Phenyl amine

- Nối với Anode

- Lỗ trống được hình thành trên lớp này

 Lớp phát quang (Emissive Layer):

- Thường dùng Alq3 tạo bức xạ màu xanh lá

- Nối với Cathode

- Các điện tử được hình thành trên lớp này

 Một điện thế được áp lên toàn bộ thiết bị OLED khiến cho anode tích điện dương hơn so với cathode

 Điện tử được ‘‘điền’’ vào các obitan trống có mức năng lượng thấp nhất (LUMO) nằm trong các phân tử của lớp hữu cơ nằm tại cathode, và bị "rút" ra khỏi các obitan đầy có mức năng lượng cao nhất (HOMO) nằm tại anốt

=> Sự tiêm lỗ trống vào trong HOMO

 Khi trạng thái exiton bị phân

rã, năng lượng được phát

 Các loại OLED

1 OLED ma trận thụ động (passive

matrix OLED - PMOLED):

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

 Sự phát sang pixel phụ thuộc vào cường độ dòng điện đưa vào

 Tính chất: Các PMOLED dễ chế tạo nhưng chúng lại tiêu thụ nhiều điện năng hơn các loại OLED khác, chủ yếu là do nguồn điện cần cho mạch điện ngoài

 Ứng dụng: hiển thị văn bản các biểu tượng

 Các loại OLED

2 OLED ma trận tích cực matrix OLED _AMOLED):

(active- AMOLED có 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

 Tính chất: AMOLED tiêu thụ ít điện năng hơn PMOLED bởi vì lớp TFT cần ít điện hơn mạch điện ngoài

 Ứng dụng: Phù hợp cho các màn hình lớn: màn hình máy tính, các TV màn hình lớn và các bảng tín hiệu hay thông báo điện tử.

 Về mặt đầu tư, PMOLED chế tạo đơn giản hơn và cần ít chi phí hơn so với AMOLED.

 PMOLED là công nghệ kém hiệu quả hơn AMOLED Nó tiêu thụ nhiều điện năng hơn với cùng một nhu cầu phát sáng, bị giới hạn về kích thước và độ phân giải, điều khiển vừa chậm hơn vừa kém chính xác hơn.

 Do vậy, PMOLED tồn tại trên các màn hình thông tin đơn giản, kích thước nhỏ, trong khi AMOLED thì được ứng dụng cực kì phổ biến do nhiều đặc tính ưu việt.

 So sánh OLED ma trận thụ động (PMOLED) và

OLED ma trận tích cực (AMOLED).

 Các loại OLED

3 OLED phát sáng đỉnh:

 Bản chất OLED phát sáng đỉnh hay đáy là chúng có cathode hoặc anode trong suốt, còn đáy là nền đục hoặc có khả năng phản xạ

 Tính chất: Các OLED này phù hợp nhất với kiểu thiết kế ma trận động

 Ứng dụng: Sử dụng trong các thẻ thông minh

 Các loại OLED

4 OLED trong suốt:

OLED trong suốt được cấu tạo hoàn toàn từ các thành phần trong suốt Khi một OLED trong suốt được bật lên, 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

Ứng dụng: làm màn hiển thị trên kính ô tô hay máy bay

 Các loại OLED

5 OLED gấp được:

Bản thân việc tạo ra hình ảnh là do các phần tử hữu cơ nằm trên tầm nền tự phát ra, cho nên việc uốn cong tầm nền không ảnh hưởng đến việc tạo ra hình ảnh

Tính chất: Loại OLED này nhẹ, có tuổi thọ cao, kết hợp với khả năng gấp được rất thuận lợi

Ứng dụng: điện thoại di động, các thiết bị

số cầm tay

 Các loại OLED

6 OLED Trắng:

 OLED trắng là loại OLED đặc biệt, có khả năng phát ra ánh sáng trắng Với khả năng này, OLED trắng đã được ứng dụng vào việc chiếu sáng

 Với phổ ánh sáng trắng mà cường độ sáng cao hơn, đồng nhất hơn và hiệu quả năng lượng hơn ánh sáng phát ra bởi đèn huỳnh quang

 Vật liệu OLED:

 OLED có nhiều lớp, trong đó thành phần chính của một cấu trúc OLED chính là lớp hữu cơ

1 Dựa theo khối lượng phân tử:

a) OLED phân tử nhỏ có khối lượng

phân tử nhỏ hơn 1000 (g.mol-1) b) Polymer OLED có khối lượng phân

tử lớn hơn 10.000 (g.mol-1)

Polymer OLED :

 Dựa vào những đặc tính của chuỗi dài phân tử polymer mà những nhà hóa học có nhiều sự linh động hơn trong việc chế tạo những phân tử có khả năng tăng đặc tính truyền hạt mang điện và tăng hiệu ứng tái hợp Bên cạnh đó, họ có thể điều chỉnh sao cho phát ra ánh sáng có bước sóng mong muốn bất kỳ nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy

 Hiệu điện thế sử dụng cho PLED thì thấp hơn loại OLED phân tử nhỏ

 PLED có độ dẫn tốt hơn và độ đồng nhất của màng mỏng polymer trong PLED được cải tiến hơn

 giảm thiểu quá trình tái kết tinh

OLED huỳnh quang

 OLED huỳnh quang có khá nhiều màu sắc như

Đỏ, Lam, Lục, Vàng, Da cam

OLED lân quang

 OLED lân quang chủ yếu chỉ có 3 màu là

Đỏ, Lam, Lục

Cảm ơn thầy và các

bạn đã theo dõi