Vật liệu và linh kiện bán dẫn OLED

Nội Dung:
1. Giới thiệu
2. Lịch sử
3. Cấu tạo
4. Chế tạo Oled
5. Nguyên lý hoạt động
6. Các loại oled
7. Ưu nhược điểm
8. Ứng dụng trong công nghệ


1.Giới thiệu
• OLED (organic light-emitng 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
lỗ trống
• Điện phát từ màng polymer lần đầu tiên được quan sát bởi Roger
Partridge tại Phòng thí nghiệm vật lý quốc gia ở Vương quốc
Anh.

Đến năm 1975 được cấp bằng sáng chế
Đến 1983 thì được xuất bản thành sách
• 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-


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)


3.Cấu tạo
•
•
•

•

Tấm nền (substrate) - làm từ nhựa trong, thủy tinh, ... Tấm nền có tác dụng chống
đỡ cho OLED.
Anode (trong suốt) - 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.
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
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
Thiết lập cho máy in phun độ chính xác
cao để tạo ra các OLED polymer (ảnh
của Philips)


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 depositon - 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 printng) - 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.


5.Nguyên lý hoạt động
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 dẫn (điều này giống với
việc truyền các lỗ trống mang điện 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 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)

7. Ưu điểm
• Các lớp hữu cơ nhựa của OLED mỏng hơn, nhẹ hơn và mềm
dẻo hơn các lớp tinh thể của LED hay LCD.
• Bởi vì các lớp phát quang của OLED nhẹ hơn nên tấm nền của
OLED có thể mềm dẻo thay vì cứng rắn. Tấm nền của OLED
có thể làm bằng nhựa thay vì bằng thủy tinh được dùng cho
LED và LCD
• OLED sáng hơn LED. Bởi vì các lớp hữu cơ của OLED mỏng
hơn nhiều các lớp tinh thể vô cơ tương ứng của LED nên các
lớp phát quang và lớp dẫn của OLED có thể chế tạo thành
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