450 likes | 600 Views
Báo cáo Quang học ứng dụng. Plastic optics & Oled. GVHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng HVTH: Nguyễn Thanh Tú. Lưu lại thông tin cần thiết :. Địa chỉ bạn đã tải : http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.html. Nơi bạn có thể thảo luận:
E N D
Báo cáo Quang học ứng dụng Plastic optics & Oled GVHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng HVTH: Nguyễn Thanh Tú
Lưulạithông tin cầnthiết: Địachỉbạnđãtải: http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.html Nơi bạn có thể thảo luận: http://myyagy.com/mientay/ Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí: http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html Dự án dịch học liệu mở: http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html Liên hệ với người quản lí trang web: Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com
1. So sánh giữa thủy tinh và quang dẻo • Quang dẻo • Nhẹ và chịu va đập tốt • Có tiềm năng thiết kế • Số lượng sản xuất lớn chi phí thấp • Chỉ có khoảng 10 loại vật liệu • Chế tạo bởi quá trình đúc phun hoặc ép phun • Thuận lợi trong việc chế tạo những hệ thống quang học phức tạp Thủy tinh quang • Cứng và bền hơn • Chịu được nhiệt độ và độ ẩm tốt hơn • Đa dạng, phong phú được tạo từ hàng trăm loại vật liệu khác nhau • Chế tạo bởi quá trình mài và đánh bóng
2.Tính chất của quang dẻo Quang dẻo có thể chịu nhiệt độ tới 90C Do sự nở vì nhiệt của quang dẻo lớn hơn 10 lầnso với vật liệu thủy tinh nên khi thiết kế quang và lắp ráp phảichú ý đến tính chất này Trọng lượng riêng của quang dẻo từ 1 đến 1,3 Dựa trên chiết suất và độ tán sắc, quang dẻo chia làm 2 nhóm chính: vật liệu crown-like như acrylic (PMMA) vật liệu flint-like như poliolefin (COC,COP)
3. Một số vật liệu quang dẻo: Acrylic (PPMA ): Dễ đúc , giá thành rẻ, có khả năng chống xước tốt Ít hấp thụ nước, trong suốt hơn thủy tinh Chiếm khoảng 80% các ứng dụng của quang dẻo PC (polycarbonat) Chịu được nhiệt độ 1200c nên thường được dùng làm vật liệu chịu nhiệt trong hệ thống Có sức bền đối với va đập nên được dùng làm kính chắn gió của mũ bảo hiểm PS (PolyStyrene) NAS Copolymer Cyclic Olefin Polymer và Copolymer ……..
4. Phương pháp chế tạo - Có 3 phương pháp chế tạo + Diamond Point Turning (Tiện mũi kim cương) + Injection Moulding (Đúc phun) + Compression Moulding (Ép đúc)
Quay mũi kim cương (Diamond Point Turning) - Là quá trình gia công cơ khí có độ chính xác cực cao. - Được sử dụng để tạo ra những thiết bị có hình dạng rất đặc biệt như: thấu kính hình xuyến, hình trụ, hình xoắn ốc, ….
Diamond Point Turning Figure 2. The given lens array machined into a 60-mm-diameter copper substrate by SPDT has 12-mm-diameter, 60-µm-deep concave lenslets. The technology can achieve consistent quality, as this interferogram of 1.5-µm-deep lenslets shows.
Phun đúc (Injection Moulding) - Là phương pháp chế tạo một lượng lớn các dụng cụ quang dẻo giống nhau - Là quá trình sản xuất quang dẻo tốt nhất
Compression Moulding - Là phương pháp chế tạo thấu kính Fresnel hoặc thiết bị vi cấu trúc khác
Quá trình sản xuất Thiết kế hệ thống ( System Design) Chế tạo mẫu (Prototyping) Phun đúc (Injection Moulding) Tiền sản xuất (Pre-production) Sản xuất hàng loạt (Series production )
Phần 2 Organic Light Emitting Diode OLED Diod phát quang hữu cơ
Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ • HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) mức của điện tử ở quỹ đạo điền đầy cao nhất • LUMO (the Lowest Unoccupied Molecular Orbital).:các mức năng lượng của điện tử ở quỹ đạo phân tử chưa điền đầy thấp nhất • sự tách biệt năng lượng giửa 2 mức HOMO và LUMO đóng vai trò tương tự như vùng dẫn và vùng hóa trị trong các bán dẫn vô cơ. LUMO HOMO
Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ • Khi các hạt tải electron và lỗ trống được phun vào các chuỗi hữu cơ polymer gây ra những sai hỏng hình thành các cặp electron-phonon, lỗ trống-phonon gọi là polaron. • Polaron âm tạo nên mức năng lượng thấp hơn mức LUMO và ngược lại polaron dương có mức năng lượng cao hơn mức HOMO • Lượng pha tạp càng tăng điện tử chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn được dễ dàng hơn.
Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ • Cơ chế dẫn của các polymer “kết hợp” dựa trên cơ sở của các sai hỏng tích điện trong khung sườn kết hợp. • Các hạt tải điện dương hay âm được xem như là sản phẩm của quá trình oxy hóa hay khử polymer tương ứng • Các điện tử di chuyển bằng các bước nhảy (hoping) giửa các vị trí trên các chuỗi khác nhau. Polymer dẫn thuần có độ dẫn rất thấp. polymer pha tạp có độ dẫn tăng lên rất nhiều lần,
Cơ chế dẫn điện của bán dẫn hữu cơ Quá trình truyền điện tử gồm có: • Truyền dẫn điện tử nội phân tử polymer (Intramobility) • Truyền dẫn điện tử giửa các phân tử (Intermobility) • Truyền dẫn điện tử giửa các sợi của vật liệu pollymer (inter-fiber mobility of a charge carrier) • Truyền dẫn điện tử nội phân tử polymer • Truyền dẫn điện tử giửa các phân tử • Truyển dẫn điện tử giửa các sợi của vật liệu pollymer
Các tính chất của polymer dẫn điện Ưu điểm • Dễ chế tạo và giá thành sản xuất thấp • Chế tạo được các linh kiện hay thiết bị có diện tích lớn • có thể uốn dẻo, đàn hồi tốt, khả năng tạo ra nhiều màu sắc cao và trung thực, • dễ dàng kết hợp với các chất hóa học khác để tạo thành các hợp chất mới Nhược điểm • Dễ bị oxy hóa và ảnh hưởng của môi trường làm thay đổi tích chất của vật liệu • Khó kiểm soát được độ dày trong quá trình chế tạo. • Độ dẫn điện vẫn còn thấp
Structure – Monolayer OLED Cathode Anốt • Cấu trúc • Lớp phát quang bằng vật liệu hữu cơ đặt giữa các điện cực. • Điện cực Anốt có tác dụng cung cấp hạt tải lỗ trống. • Điện cực cathode đóng vai trò là nguồn cung cấp điện tử. • Cơ chế : • Khi áp điện trường, electron và lỗ trống từ các điện cực được phun vào lớp vật liệu hữu cơ, hình thành exciton khi tái hợp phát xạ Nhược điểm : Khó khăn trong việc chọn vật liệu cho lớp phát quang. Cấu trúc đa lớp
Structure – Multilayer OLED HIL (Hole Injection Layer) và EIL (Electron Injection Layer) là các lớp hữu cơ có tác dụng tăng cường quá trình phun hạt tải từ các điện cực, HTL (Hole Transort Layer) và ETL (Electron Transport Layer) là các lớp vật liệu có chức năng tăng cường sự truyền điện tử và lỗ trống. Chânkhông LUMO HOMO HIL Anode EML EIL Cathode
Structure – Multilayer OLED • Anode • Độ dẫn điện cao • Công thoát cao tăng cường quá trình phun lỗ trống (> 4,1eV) • Có độ ổn định cao (cơ, nhiệt, hóa …) • Độ trong suốt cao tăng hiệu năng phát quang • ITO (4,5-4,8eV), AZO, Au(4,9eV), Au(4,2eV) … Chânkhông LUMO • bốc bay • phún xạ • CVD HOMO HIL Cathode Anode EML EIL
Structure – Multilayer OLED Chânkhông LUMO LM Anode HM HOMO Anode HIL Cathode EML EIL HIL HTL HIL/HTL (Hole injection layer/Hole Transmission Layer) HIL VL Phântửnhỏ : Copper phthalocyanine (CuPc) Perylenetettracarboxylic-dianitride (PTCDA) … • Kiểmsoát, tăngcườngtruyềnlỗtrống • Độlinhđộnglỗtrốngcao • NL ion hóavà NL mức LUMO phùhợpvớivậtliệulàm anode VL Polymer : poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) / phatạp Polystyrene Sulfonate (PEDOT-PPS)
Structure – Multilayer OLED LM Anode HM HIL HTL HIL/HTL (Hole injection layer/Hole Transmission Layer) VL Phântửnhỏ : gốcaminnhânthơm DipheninDiamin (TDP), Polyvinyl Carbozole (PVK) Chânkhông HTL • Truyềnlỗtrốngvàovùngphátquang • Lớpkhóa electron • Nănglượng ion hóathấp, độlinhđộnglỗtrốngcao LUMO VL Polymer : Poly ParaphenyleneVinylene (PPV) HOMO HIL Cathode Anode EML EIL
Structure – Multilayer OLED • EML • Nơi xảy ra quá trình tái hợp và phát quang. • Khả năng truyền electron, lỗ trống cao • Hình thành cặp electron- lỗ trống tái hợp phát quang • Phải ổn định với nhiệt độ và các tác nhân hóa học. • Pha tạp với các vật liệu khác thay đổi tính chất phát quang Chânkhông LUMO HOMO HIL Cathode Anode EML EIL
Một số loại vật liệu phát quang • Gồm hai nhóm chính: vật liệu phân tử nhỏ (SMOLED) và vật liệu Polymer (PLED) • Thường dùng là • PPV : phát ánh sáng xanh lá cây • MEHPPV : phát ánh sáng da cam • Dẫn xuất của PFO : phát ánh sáng đỏ Vật liệu phân tử nhỏ Các polymer dẫn
Structure – Multilayer OLED EML Summarizes previously reported dopant molecules in Alqbased devices
Structure – Multilayer OLED LM HM HIL HTL • ETL/EIL Chânkhông * Metal chelates * Oxadiazole compounds * N=C (imine) containing quinoline, anthrazoline, phenanthraline, and pyridine compounds * Cyano and F-substituted compounds ETL LUMO • Độlinhđộng electron cao; bềnhóa, nhiệt • NL ion hóacao, mức LUMO thấp • Phùhợpvới EML và EIL • Thườngđượcphatạpvớivậtliệucótínhchấthuỳnhquang (fluorescence) • Tăngđộlinhđộnghạttảivàhiệusuấtphátquang HOMO HIL Cathode Anode EML EIL
Structure – Multilayer OLED LM HM HIL HTL • ETL/EIL Chânkhông * Metal chelates * Oxadiazole compounds * N=C (imine) containing quinoline, anthrazoline, phenanthraline, and pyridine compounds * Cyano and F-substituted compounds EIL LUMO • Độ linh động electron cao; bền hóa, nhiệt • NL ion hóa cao, mức LUMO thấp • Phù hợp với EML và ETL HOMO HIL Cathode Anode EML EIL
Structure – Multilayer OLED EA WF LUMO IE • Ca, Mg • ITO, AZO • Cathode • CôngthoátWF thấp • Cókhảnăngtạoramộtlượnglớncác electron • Phảnxạđượcánhsángphátra • ĐộchênhlệchmứcnănglượngEFcủa cathode vàmứcLUMOcủavậtliệuhữucơnhỏ • Áilựcđiệntửlớphữucơ = sựchênhlệchnănglượng ion hóacủalớpnàyvàcôngthoát cathode HOMO Chânkhông LUMO HOMO HIL Cathode Anode EML EIL
Ưu điểm của oled • Màu sắc trung thực • Độ tương phản cao • Góc nhìn rộng • Tiêu thụ năng lượng ít • Điện thế hoạt động thấp • Mỏng và nhẹ • Phổ màu rộng • Có thể tạo kích thước lớn
ứng dụng của oled • Dùng làm nguồn sáng • Dùng làm màn hình máy tính, điện thoại, màn hình hiển thị, biển báo điện tử… Kodak EasyShare with OLED display The Sony 11-inch XEL-1 OLED TV
Một số loại OLED và ứng dụng • Oled ma trận thụ động(PMOLED) • Oled ma trận chủ động(AMOLED) • OLED trong suốt (TOLED) • OLED phát sáng đỉnh • OLED gấp được • Oled trắng
Oled ma trận thụ động (Passive-Matrix) Các dải anode được xếp vuông góc với các dải cathode. Phần giao nhau giữa cathode và anode tạo thành các pixel (điểm ảnh) tại đó ánh sáng được phát ra. Dùng cho việc hiển thị văn bản hay các biểu tượng phù hợp cho các màn hình nhỏ (2 đến 3 inch)
Oled ma trận chủ động(AMOLED) 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. tiêu thụ ít điện năng hơn PMOLED phù hợp cho các màn hình lớn. dùng tốt nhất cho màn hình máy tính, các TV màn hình lớn và các bảng tín hiệu hay thông báo điện tử
OLED trong suốt (TOLED) OLED trong suốt được cấu tạo hoàn toàn từ các thành phần trong suốt. 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. dùng làm màn hiển thị trên kính ô tô hay máy bay (head-up display).
OLED phát sáng đỉnh Các OLED phát sáng đỉnh có một tấm nền đục hoặc có thể phản xạ. Các OLED này phù hợp nhất với kiểu thiết kế ma trận động. có thể sử dụng các OLED phát sáng đỉnh trong các thẻ thông minh.
OLED gấp được • tấm nền làm từ các lá kim loại mềm dẻo hoặc làm từ nhựa. • rất nhẹ và có tuổi thọ cao. Khi được dùng trong các thiết bị như điện thoại di động hay PDA, tình trạng vỡ màn hình sẽ không còn xảy ra. • Có khả năng các màn OLED sẽ trở thành chất liệu cho các bộ quần áo thông minh khi các bộ quần áo này được tích hợp các chip máy tính, điện thoại di động, bộ thu GPS và màn hình OLED.
OLED trắng Thủy tinh Thủy tinh a) OLED phát ánh sáng trắng với các OLED nhỏ xếp sát nhau b) OLED nhỏ phát ánh sáng theo cơ chế quang phát quang c) Oled kiểu xế chồng Stack oled
Oled trắng 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. dùng để thay thế các đèn huỳnh quang và các đèn chiếu sáng thông thường