[block id=”bo-sung-1″]

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
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 ch

quang_hoc_ung_dung_plastic_optics_oled

pdf43 trang | Chia sẻ: duongneo | Ngày: 01/08/2017 | Lượt xem: 612 | Lượt tải: 1download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Quang học ứng dụng – Plastic optics & oled, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Plastic optics & Oled
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
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
1. So sánh giữa thủy tinh và quang dẻo
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 lần so với
vật liệu thủy tinh nên khi thiết kế quang và lắp ráp phải
chú 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
..
Bảng tính chất của vật liệu quang dẻo
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
Cấu tạo máy phun đúc
Compression Moulding
– Là phương pháp chế tạo thấu kính Fresnel hoặc thiết bị vi cấu trúc
khác
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 )
Quá trình sản xuất
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)
1. Truyền dẫn điện tử nội phân
tử polymer
2 Truyền dẫn điện tử giửa
các phân tử
3 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
Nhược điểm :
Khó khăn trong việc chọn vật liệu cho lớp
phát quang.
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
Anốt
Cathode
Cấu trúc đa lớp
Anode EMLHIL EIL
Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
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.
Anode EMLHIL EIL Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
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)
• bốc bay
• phún xạ
• CVD
Anode EMLHIL EIL Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
HIL/HTL (Hole injection layer/Hole Transmission Layer)
Kiểm soát, tăng cường truyền lỗ
trống
Độ linh động lỗ trống cao
NL ion hóa và NL mức LUMO phù
hợp với vật liệu làm anode
VL Phân tử nhỏ :
Copper phthalocyanine (CuPc)
Perylenetettracarboxylic-dianitride
(PTCDA)
VL Polymer :
poly-3,4-ethylenedioxythiophene
(PEDOT) / pha tạp Polystyrene
Sulfonate (PEDOT-PPS)
Anode
LM
HM
HIL HTL
Anode EMLHIL EIL Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
HIL/HTL (Hole injection layer/Hole Transmission Layer)
Truyền lỗ trống vào vùng phát quang
Lớp khóa electron
Năng lượng ion hóa thấp, độ linh động
lỗ trống cao
VL Phân tử nhỏ : gốc amin
nhân thơm
Diphenin Diamin (TDP), Polyvinyl
Carbozole (PVK)
VL Polymer :
Poly Paraphenylene Vinylene
(PPV)
Anode
LM
HM
HIL HTL
Anode EMLHIL EIL Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
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
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
Các polymer dẫn
Vật liệu phân tử nhỏ
Một số loại vật liệu phát quang
EML
Summarizes previously reported dopant molecules in Alqbased devices
Anode EMLHIL EIL Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
ETL/EIL
Độ linh động electron cao; bền hóa, nhiệt
NL ion hóa cao, mức LUMO thấp
 Phù hợp với EML và EIL
Thường được pha tạp với vật liệu có tính chất
huỳnh quang (fluorescence)
 Tăng độ linh động hạt tải và hiệu suất phát
quang
LM
HM
HIL HTL
* Metal chelates
* Oxadiazole compounds
* N=C (imine) containing
quinoline,
anthrazoline,
phenanthraline, and
pyridine compounds
* Cyano and F-substituted
compounds
Độ linh động electron cao; bền hóa, nhiệt
NL ion hóa cao, mức LUMO thấp
Phù hợp với EML và ETL
Anode EMLHIL EIL Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
ETL/EIL
LM
HM
HIL HTL
* Metal chelates
* Oxadiazole compounds
* N=C (imine) containing
quinoline,
anthrazoline,
phenanthraline, and
pyridine compounds
* Cyano and F-substituted
compounds
Anode EMLHIL EIL Cathode
Chân không
LUMO
HOMO
Cathode
Công thoát WF thấp
Có khả năng tạo ra một lượng lớn các electron
Phản xạ được ánh sáng phát ra
Độ chênh lệch mức năng lượng EF của cathode và mức
LUMO của vật liệu hữu cơ nhỏ
Ái lực điện tử lớp hữu cơ  = sự chênh lệch năng lượng
ion hóa của lớp này và công thoát cathode
LUMO
HOMO
• Ca, Mg
• ITO, AZO
EA
IE
WF
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
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
Thủy tinh Thủy tinh
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

[block id=”bo-sung”]

Từ khóa: Quang học ứng dụng – Plastic optics & oled

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *