cấu tạo Màn hình OLED
OLED_CÔNG NGHỆ MÀN HÌNH TƯƠNG LAI ************************************************************** Trong những năm gần đây, nhu cầu thưởng thức hình ảnh của mọi người đã tăng lên rất nhiều. Khởi nguồn chỉ là ước mơ có được một màn hình để xem lại được các hình ảnh, tiếp theo là có được màn hình màu, giờ đây chúng ta còn đòi hỏi màn hình phải có độ nét cao, có nhiều kích cỡ từ vài inch đến vài chục inch, mỏng, nhẹ và có thể tích hợp được trên nhiều thiết bị số. Đã có rất nhiều các dạng màn hình đạt được các yêu cầu đề ra, như LCD, Plasma… Và nổi trội trong các công nghệ màn hình hiện nay chính là công nghệ OLED. Bài tiểu luận này xin mang đến những kiến thức cơ bản nhất về công nghệ OLED hiện nay. I.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của OLED 1.OLED là gì? OLED (Organic Lighting-Emitting Diode) được hiểu là điốt phát quang hữu cơ, hay LED hữu cơ. Đó là những chất hữu cơ có thể phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua. Trong tự nhiên có nhiều loài sinh vật có khả năng tự phát sáng. Điển hình như loài sứa biển có khả năng phát sáng khi bơi trong đáy biển tối tăm, hay như loài đom đóm luôn được trẻ em bắt làm đèn học vì có khả năng phát sáng. Sứa biển Đom đóm Xuất phát từ việc nghiên cứu các sinh vật đặc biệt này, các nhà khoa học thấy rằng không chỉ các chất vô cơ mà cả các chất hữu cơ cũng có khả năng phát sáng. Từ phát hiện quan trọng này, các nhà khoa học mới nghĩ tới việc tổng hợp ra các chất hữu cơ mà chúng cũng có khả năng phát sáng được. Từ đó vật liệu OLED được hình thành. 2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động • Cấu tạo Cấu trúc OLED Một cấu trúc OLED gồm các phần sau: _Tấm nền (substrate) - làm từ nhựa trong, thủy tinh, . Tấm nền có tác dụng chống đỡ cho OLED. _Anốt (anode) - anode sẽ lấy đi các electron (hay tạo ra các lỗ trống mang điện dương) khi có một dòng điện chạy qua thiết bị. _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. _Catốt (catốt) - cathode sẽ tạo ra các electron khi có dòng điện chạy qua thiết bị. • Nguyên lý hoạt động Các OLED phát ra ánh sáng giống với các đèn LED. Quá trình này gọi là sự phát lân quang. Nguyên lý hoạt động của OLED Quá trình xảy ra như sau: 1. Nguồn điện cung cấp một dòng điện cho OLED 2. Một dòng các electron chạy từ cathode qua các lớp hữu cơ tới anode: _ Cathode sẽ truyền các electron cho lớp các phân tử hữu cơ phát quang _ Anode sẽ lấy các electron từ lớp các phân tử hữu cơ (điều này giống việc truyền các lỗ trống mang điện tích dương cho lớp dẫn). 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 những 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, các electron tái hợp sẽ bức xạ ra năng lượng dưới dạng một photon ánh sáng. Tùy thuộc vào bản chất của vật liệu (bản chất của lớp hữu cơ) mà ánh sáng OLED phát ra là ánh sáng gì.Các nhà sản xuất thường đặt một vài loại film hữu cơ trên cùng một cấu trúc OLED để tạo ra cùng lúc các màu sắc khác nhau. Cường độ của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào điện áp cung cấp. Điên áp càng lớn thì ánh sáng càng sáng hơn. Tuy nhiên vẫn có một điện áp ngưỡng, vì nếu đặt điện áp quá lớn có thể gây hỏng vật liệu. II. Các loại OLED Hiện nay đã có khá nhiều loại OLED được sản xuất.Dựa vào yêu cầu sử dụng, các nhà khoa học đã tạo ra các loại OLED với cách thức làm việc khác nhau. Có một số loại OLED chính sau: 1.OLED mà trận thụ động (passive-matrix OLED _PMOLED) PMOLED có các dải cathode, các dải lớp hữu cơ và các dải anode. Các dải anode được xếp vuông góc với các dải cathode. OLED ma trận thụ động Phần giao nhau giữa cathode và anode tạo thành các pixel (điểm ảnh) tại đó ánh sáng được phát ra. Mạch điện bên ngoài cung cấp dòng điện cho các dải anode và cathode nào đó được chọn để làm cho những pixel nhất định sẽ phát sáng còn các pixel khác thì không. Một lần nữa, độ sáng của mỗi pixel sẽ tỷ lệ với độ lớn của dòng điện. 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. Các PMOLED có hiệu quả nhất cho việc hiển thị văn bản hay các biểu tượng và rất phù hợp cho các màn hình nhỏ (2 đến 3 inch) chẳng hạn như các màn hình của điện thoại di động, PDA hay máy nghe nhạc MP3. 2.OLED ma trận tích cực (active-matrix OLED _AMOLED) AMOLED có đầy đủ các lớp cathode, lớp phân tử hữu cơ và lớp anode. Tuy nhiên 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. OLED ma trận tích cực AMOLED tiêu thụ ít điện năng hơn PMOLED bởi vì lớp TFT cần ít điện hơn mạch điện ngoài, do đó chúng rất phù hợp cho các màn hình lớn. AMOLED cũng có tốc độ làm tươi nhanh hơn nên phù hợp cho video. AMOLED được dùng tốt nhất cho màn hình máy tính, các TV màn hình lớn và các bảng tín hiệu hay thông báo điện tử. 3.OLED trong suốt 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. Công nghệ OLED này có thể được dùng làm màn hiển thị trên kính ô tô hay máy bay (head-up display). 4.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. OLED phát sáng đỉnh Các OLED này phù hợp nhất với kiểu thiết kế ma trận động. Các nhà chế tạo có thể sử dụng các OLED phát sáng đỉnh trong các thẻ thông minh. 4.OLED gấp được OLED uốn cong Bản chất của OLED gấp được là nó có tầm nền làm từ các lá kim loại hoặc từ nhựa có thể gấp lại 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. Loại OLED này nhẹ, có tuổi thọ cao, kết hợp với khả năng gấp được rất thuận lợi với các ứng dụng ở điện thoại di động, các thiết bị số cầm tay và các ứng dụng rất táo bạo trong tương lai. 5.OLED trắng 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 có chất lượng như bóng đèn sợi đốt mà lại tiêu thụ năng lượng ít hơn, OLED trắng đang dần được đưa vào nhằm thay thế các đèn huỳnh quang trong việc chiếu sáng. III.Vật liệu làm OLED 1.Các loại vật liệu OLED Thành phần chính của một cấu trúc OLED chính là lớp hữu cơ.Hiện nay có các nhánh chính sau: Mỗi loại vật liệu đều được phát triển bởi các công ty cũng như các phòng thí nghiệm, các tổ chức khác nhau. Ví dụ như vật liệu có cấu trúc Oligomer thì do công ty American Dye Source (ADS) sản xuất. Hay như vật liệu plyme huỳnh quang (Polyfluorenes) lại do Dow và CDT sản xuất, PPVs (Poly phlylene vinynene)s doPhilip, CDT, Covion sản xuất. Mỗi nhóm vật liệu thì lại có các vật liệu với công thức xác định, ứng với các màu sắc xác định .