Bài thuyết trình Giới thiệu về OLED (Organic Light - Emitting Diode)

 Nội

dung chính:

1. Tổng quang về công nghệ OLED.
2. Thành phần cấu tạo và công đoạn chế tạo 1 tế bào OLED.
3. Cơ chế phát sáng của OLED.
4. Giới thiệu 1 số loại OLED và ứng dụng thực tế.
5. Ưu và nhược điểm của OLED.




Khái niệm:
◦ Organic Light-Emitting Diode: Diode phát quang hữu cơ.
◦ Là thiết bị thể rắn,cấu tạo từ nhiều lớp màng hữu cơ giữa 2 điện cực.
◦ Có dòng điện chạy qua thì các lớp này sẽ phát sáng.(tự phát sáng)



Lý do chính phát triển và ứng dụng công nghệ OLED
◦ Xét về khía cạnh năng lượng: OLED vượt trội hơn LED & LCD.
◦ Xét về khía cạnh hiển thị: OLED cho hình ảnh sáng & rõ nét hơn LCD
& LED.
◦ Xét về mặt 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






OLED đầu tiên chỉ có 1 lớp hữu cơ duy nhất là Poly Phenylene
Vinylene được đặt giữa 2 điện cực.chỉ dày 100nm
CATHODE

ANODE

Poly Phenylene Vinylene
Tấm nền trong suốt

Về sau.để nâng cao hiệu quả thiết bị,người ta chế tạo OLED với
2 hoặc 3 lớp





Gồm 3 phần chính:
◦ Đế : thuỷ tinh,nhựa trong.Dùng để tạo khung cho OLED.
◦ 2 điện cực:
 Anode:
 Trong suốt.*
 Có chức năng tạo lỗ trống.

 Cathode:
 Có thể trong suốt.*
 Có chức năng cung cấp e.

◦ 2 lớp màng khác loại nhau: Hữu cơ hoặc Polymer *
 Lớp dẫn (PolyAniline): Nối với Anode. Lỗ trống được hình thành trên lớp này.

 Lớp phát sáng (PolyFluorence): Nối với Cathode. Các e được hình thành trên
lớp này.


Bề dày 1 tế bào OLED vào khoảng 100 – 500 nanomet (nhỏ hơn
200 lần đường kính sợi tóc) không tính Đế.


Chiều ánh sáng phát ra

e

+

+

_

-

_

+

_

+

_

+

_

+

_

+

_

+

_

+

Tấm Nền (trong suốt)

CATHODE (có thể trong
suốt hoặc không)

e
ANODE
Lớp dẫn

Lớp phát quang



Anode và Cathode:
◦ Anode:
 Được làm từ Indium Tin Oxide (ITO) vì:
 Trong suốt.
 Thúc đẩy việc tạo lỗ trống ở lớp dẫn nhanh hơn.

◦ Cathode:
 Thường được làm từ Bari hoặc Canxi
 Phải phủ thêm một lớp nhôm vì:
 Hiệu năng làm việc của Ba và Ca hơi thấp.
 Dễ phản ứng hoá học với lớp tiếp giáp.làm hỏng tế bào OLED




Được cấu thành chủ yếu là 2 dạng:
◦ Các phân tử Hữu Cơ hoặc Polymer dẫn điện



Dạng 1: Phân tử nhỏ
◦ Lần đầu tiên được chế tạo bởi Ts. Ching W Tang
◦ Lớp dẫn (+): Tri Phenyl amine thường được sử dụng.
◦ Lớp phát quang (-): Alq3 thường được sử dụng (Bức xạ Xanh lá)
 Đóng vai trò điều chỉnh cường độ chùm bức xạ để thuốc nhuộm phát ra ánh
sáng Vàng & Đỏ

◦ Thuốc nhuộm Huỳnh Quang: PeryLene, Rubrene, Quinacridone và

các dẫn xuất của chúng.




Chế tạo: bằng phương pháp Bốc Bay Nhiệt trong chân
không.

Phương pháp
ngưng tụ vật lý (PVD)
Tđế < 5000C

Với một tác nhân cung cấp năng lượng,vật liệu cần phủ màng bị hóa hơi.






Hạn chế: khó hiệu quả khi tạo màng trên các bề mặt có S
lớn.
Ưu điểm: kiểm soát tốt quá trình lắng đọng chân không.
◦ Tỉ lệ tạp thấp.
◦ Màng có độ đồng nhất cao.
◦ Thích hợp tạo màng nhiều lớp (OLED 2 – 3 lớp).




Dạng 2: P – OLED (Diode phát sáng Polymer)

◦ Lớp dẫn và lớp phát quang được làm từ loại Polymer dẫn điện
 Lớp dẫn : Thường được làm từ PolyAniline.
 Lớp phát sáng : thường được làm từ PolyFluorence.

◦ Có khả năng hiển thị đầy đủ màu sắc tuỳ vào sự chênh lệch năng
lượng giữa 2 lớp
◦ Poly Phenylene Vinylene là lớp polymer được sử dụng đầu tiên
trong P - OLED






Nhờ tính dẫn điện rất tốt nên Polymer được sử dụng như thành phần chính để truyền
dẫn các e và lỗ trống
Cấu trúc 1 số loại Polymer dẫn:




Chế tạo: Bốc Bay không phải là pp tối ưu.
◦ Tạo màng bằng phương pháp phủ quay



Các giai đoạn phủ quay :
◦
◦
◦

◦

1.Nhỏ dung dịch lên trung tâm bề mặt đế nền.
2.Bắt đầu quay.
3.Kết thúc quay.
4.Bay hơi dung dịch dư và xử lý nhiệt cho màng.

Đối với Cathode kim loại vẫn phải được Bốc Bay trong chân không




Ưu điểm:
◦ Tạo màng có độ tinh khiết và tính đồng nhất cao từ vật liệu
Polymer ban đầu.
◦ Cần nhiệt độ chế tạo thấp.
◦ Khả năng tạo hình tốt.



Nhược điểm:
◦
◦
◦
◦

Chi phí(hao phí) cao đối với các loại vật liệu thô.
Hao hụt nhiều trong quá trình tạo thành màng.
Độ xốp cao
Dễ bị rạn nứt trong quá trình nung sấy.



Khi cấp nguồn cho 2 điện cực.
◦ Anode lấy e từ lớp dẫn,tạo lỗ trống
mang điện dương.
◦ Cathode truyền tải các e vào lớp phát
quang.



Quá trình phát quang xảy ra ở lớp
phát quang khi lỗ trống chạy qua
lớp này khi đó các e bị rơi vào
mức năng lượng của lỗ trống (tái
hợp) sau đó phát ra 1 bức xạ
trong vùng khả kiến.




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)




OLED ma trận thụ động (PMOLED)
◦ Cũng có cấu trúc cơ bản nhưng có sự khác biệt giữa Anode và Cathode.chúng là
các dải được xếp vuông góc nhau.mỗi giao điểm là 1 Pixel.tín hiệu số được đưa
vào để quy định cho pixel nào sẽ phát sáng và độ sáng như thế nào là tuỳ thuộc
vào cường độ dòng điện đưa vào.

◦ 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.




OLED ma trận chủ động (AMOLED)
◦ AMOLED có cấu trúc cơ bản. 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.
◦ AMOLED tiêu thụ ít điện
năng hơn PMOLED
+ Có tốc độ làm tươi nhanh

vào khoảng 0.01ms (so
sánh với 2ms ở LCD)
+ Phù hợp để trình chiếu
Video, màn hình tiết kiệm
Pin cho thiết bị di động.




PMOLED & AMOLED




OLED trong suốt
◦ OLED trong suốt được cấu tạo hoàn toàn từ các thành phần trong suốt, cho phép
ánh sáng phát ra theo cả hai hướng. Có thể là PMOLED hay AMOLED. Được
dùng làm màn hiển thị trên kính ô tô.




OLED phát sáng đỉnh
◦ Các OLED phát sáng đỉnh có một tấm nền đục hoặc có thể phản xạ.Phù hợp nhất
với kiểu thiết kế ma trận động. Có thể sử dụng trong các thẻ thông minh.




OLED gấp được

◦ Tấm nền làm từ các lá kim loại mềm dẻo hoặc từ nhựa. Rất nhẹ và có tuổi thọ
cao. Khi được dùng trong các thiết bị như điện thoại di động, tình trạng vỡ màn
hình sẽ không còn xảy ra.




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. Do các OLED có thể chế tạo thành các tấm lớn nên chúng có thể
dùng để thay thế các đèn huỳnh quang. Việc sử dụng các OLED trắng có thể giảm
đám kể năng lượng cho việc chiếu sáng.