Vật liệu và linh kiện bán dẫn OLED

3.Cấu tạoTấm nền substrate Anode trong suốt Các lớp hữu cơ Cathode có thể trong suốt hoặc không tùy thuộc vào loại OLED... • Các lớp hữu cơ - các lớp này được tạo thành từ các phân tử hữ

1.Giới thiệu

• OLED (organic light-emitting diode) là

một diode phát sáng (LED) trong đó phát

xạ quang điện lớp là một màng mỏng hợp chất hữu cơ.

• Công nghệ hiển thị OLED đang được nhắc đến nhiều và nổi lên như là một ứng cử viên sáng giá thay thế cho công nghệ LCD

2.Lịch sử

• Các quan sát đầu tiên của điện phát trong vật liệu hữu cơ là trong đầu những năm 1950 bởi André Bernanose và đồng nghiệp tại Đại học Nancy , Pháp.

• Năm 1960, Đức giáo hoàng Martin và các đồng nghiệp tại Đại

Học New York , nghiêm cứu năng lượng cần thiết cho điện tử và

• Nghiên cứu polymer điện phát lên đến đỉnh điểm vào năm 1990

với JH Burroughes Tại phòng thí nghiệm Cavendish ở

Cambridge báo cáo hiệu suất phát sáng màu xanh lá cây polymer dựa trên thiết bị cao sử dụng 100 nm màng dày của poly (p-

phenylene vinylene)

3.Cấu tạo

Tấm nền (substrate) Anode (trong suốt) Các lớp hữu cơ

Cathode (có thể trong suốt hoặc không tùy thuộc vào loại OLED)

• Các lớp hữu cơ - các lớp này được tạo thành từ các phân tử hữu cơ hay polymer.

– Lớp dẫn (conductive layer) - lớp này được làm từ các phân tử hữu cơ dẻo có

nhiệm vụ truyền tải các lỗ trống từ anode Một polymer dẫn được sử dụng

trong các OLED là polyaniline

– Lớp phát sáng (emissive layer) - lớp này được làm từ các phân tử hữu cơ dẻo

(nhưng khác loại với lớp dẫn) có nhiệm vụ truyền tải các electron từ cathode Một loại polymer dùng trong lớp phát sáng là polyfluorence

• Cathode (có thể trong suốt hoặc không tùy thuộc vào loại OLED) - cathode sẽ tạo

ra các electron khi có dòng điện chạy qua thiết bị

4.Chế tạo

Thiết lập cho máy in phun độ chính xác

cao để tạo ra các OLED polymer (ảnh

của Philips)

Công đoạn phức tạp nhất của việc chế tạo các OLED là khi đặt các lớp hữu cơ lên tấm nền Công đoạn này có thể được thực hiện theo 3 cách:

Lắng đọng chân không hay bốc hơi nhiệt chân không

Lắng đọng pha hơi hữu cơ

In phun mực

4.Chế tạo

• Lắng đọng chân không hay bốc hơi nhiệt chân không - Trong một buồng

chân không, các phân tử hữu cơ được đốt nóng nhẹ (làm bốc hơi) và sẽ được ngưng tụ thành các tấm phim mỏng trên các tấm nền lạnh Quá trình này khá tốn kém và không hiệu quả.

• Lắng đọng pha hơi hữu cơ (organic vapor phase deposition - OPVD): trong

một buồng phản ứng áp suất thấp có tường nóng, một chất khí vận chuyển

sẽ truyền tải các phân tử hữu cơ bốc hơi tới các tấm nền lạnh, tại đó chúng ngưng tụ thành các tấm phim mỏng Sử dụng một chất khí vận chuyển sẽ tăng tính hiệu quả và giảm giảm giá thành chế tạo các OLED.

• In phun mực (inkject printing) - với công nghệ phun mực, các OLED được

phun rải lên các tấm nền giống như mực được phun rải lên trên giấy trong khi in Công nghệ phun mực giúp giảm đáng kể giá thành sản xuất các OLED

và cho phép các OLED được in lên trên các tấm film lớn tức là có thể tạo ra các màn hiển thị rất lớn như các màn hình TV 80 inch hay các bảng thông báo điện tử.

3.Tại biên giữa lớp phát quang và lớp dẫn, các electron gặp các lỗ trống:

- Khi một electron gặp một lỗ trống, nó sẽ tái hợp với lỗ trống này (hay nó rơi vào mức năng lượng của nguyên tử lỗ trống bị mất một electron)

- Khi sự tái hợp xảy ra, electron tái hợp sẽ tạo ra một năng lượng dưới dạng một photon ánh sáng

4.OLED phát ra ánh sáng

5.Nguyên lý hoạt động

• Màu của ánh sáng phụ thuộc vào kiểu phân tử hữu cơ của lớp phát quang Các nhà sản xuất thường đặt một vài loại film hữu cơ trên cùng một OLED để tạo ra các ánh sáng màu khác nhau Cường độ hay độ sáng của ánh sáng phụ thuộc vào lượng điện cung cấp Lượng điện càng lớn, ánh sáng càng sáng hơn.

6.Các loại Oled

Hiện nay có một số loại OLED sau:

• OLED ma trận thụ động (passive-matrix OLED)

• OLED ma trận chủ động (active-matrix OLED)

• OLED trong suốt (transparent OLED)

• OLED phát sáng đỉnh (top-emitting OLED)

• OLED gấp được (foldable OLED)

• OLED trắng (white OLED)

Mỗi loại này có những công dụng khác nhau Trong các mục tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về từng loại OLED này Chúng

ta hãy bắt đầu với các OLED ma trận tĩnh và ma trận động.

6.Các loại Oled

OLED ma trận thụ động (passive-matrix OLED)

6.Các loại Oled

OLED ma trận chủ động (AMOLED)

6.Các loại Oled

OLED trong suốt (transparent oled)

6.Các loại Oled

OLED phát sáng đỉnh (top-emitting OLED)

6.Các loại Oled

OLED gấp được (foldable OLED)

6.Các loại Oled

OLED trắng (white OLED)

nhiều lớp Thêm nữa, LED và LCD cần dùng thủy tinh để hỗ trợ và thủy tinh lại hấp thụ một phần ánh sáng trong khi OLED lại không cần dùng thủy tinh.

7 Ưu điểm

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 vì OLED không cần chiếu sáng nền nên chúng tiêu thụ ít điện năng hơn nhiều so với LCD (hầu hết điện năng cho LCD dùng cho chiếu sáng nền) Ưu điểm này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị sử dụng pin như điện thoại di động, PDA hay máy tính xách tay.

7 Ưu điểm

• OLED được chế tạo dễ dàng hơn và có thể được làm

thành các tấm có kích thước lớn Bởi vì OLED chủ

yếu là nhựa dẻo, chúng có thể được làm thành các

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

• 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.

7.Nhược Điểm

OLED có vẻ là một công nghệ hoàn hảo cho mọi kiểu hiển thị, tuy nhiên chúng cũng bộc lộ một số vấn đề:

• Thời gian sống - trong khi các tấm film OLED xanh

và đỏ có thời gian sống lâu (khoảng 10 000 đến 40

000 giờ), thì các tấm film xanh da trời hiện tại có thời gian sống ít hơn nhiều (chỉ khoảng 1000 giờ).

• Chế tạo - Hiện tại các công đoạn chế tạo vẫn còn rất

đắt.

• Nước - nước có thể dễ dàng làm hỏng OLED.

8 Ứng dụng trong công nghệ

Vật trang trí – Đèn chiếu sáng

8 Ứng dụng trong công nghệ

Smartphone

8 Ứng dụng trong công nghệ

TV Oled

8 Ứng dụng trong công nghệ

Các lĩnh vực khác

Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý lắng nghe