物理システム工学科3年次 物性工学概論 第11回 有機エレクトロニクスとディスプレイ

Slides:



Advertisements
Similar presentations
基礎セミ第7章 (1-4) 偏光のしくみと応用 12T5094E 龍吟. 目次 光の偏光とは? 複屈折とは? 偏光を作り出すもの (偏光プリズム、偏光板、位相板)
Advertisements

物理システム工学科3年次 物性工学概論 第火曜1限 0035 教室 第 14 回 有機エレクトロニクスとディスプレイ 副学長 佐藤勝昭.
FI記号活用ツール(WebFI) の紹介 (PowerPoint2000) クリックすると次を表示.
半導体デバイス工学 講義資料 第4章 バイポーラデバイス (p.68~p.79).
π電子自由自在 -C≡C- ポリジアセチレン ナノワイヤー FET素子 結晶工学 ナノ複合体 結晶内反応 イナミン化合物 環状化合物
電子デバイス工学 12 表示デバイス LCD, PDP, ELD.
物理システム工学科3年次 「物性工学概論」 第12回光エレクトロニクス(5) さまざまなディスプレイ
前時の確認 身のまわりで電波が使われているものは?
物理システム工学科3年次 物性工学概論 第1回講義
セラミックス 第4回目 5月 13日(水)  担当教員:永山 勝久.
単一分子接合の電子輸送特性の実験的検証 東京工業大学 理工学研究科  化学専攻 木口学.
水の話 水分子の特徴 小さい分子なのに常温で液体 水(液体)から氷(固体)になると 体積が大きくなる。 電気陰性度が大きい原子は 分極
水の話 水分子の特徴 水分子は分極している 常温で液体である NH3やCH4と比較して沸点高い 水から氷になると 体積が大きくなる
金箔にα線を照射して 通過するα線の軌跡を調べた ラザフォードの実験 ほとんどのα線は通過 小さい確率ながら跳ね返ったり、
W e l c o m ! いい天気♪ W e l c o m ! 腹減った・・・ 暑い~ 夏だね Hey~!! 暇だ。 急げ~!!
ストレージ・メモリ分野の技術マップ ストレージ・メモリデバイス 新規デバイス ● ● ● ● ● ● ● ● ● 凡例 項目 開発技術 分類
活性化エネルギー.
エレクトロニクスII 第8回バイアス回路 実用エレクトロニクス:ディスプレイ(2)LCD 8
セラミックス 第2回目 4月 22日(水)  担当教員:永山 勝久.
本時の目標 電気エネルギーの変換のしくみを理解し、適切な利用方法が選択できる。
物理システム工学科3年次 「物性工学概論」 第5回半導体の色(2) ー半導体の電気的性質ー
HPLCにおける分離と特徴 ~逆相・順相について~ (主に逆相です)
栄養と栄養素 三大栄養素 炭水化物(糖質・繊維) 脂質 たんぱく質 プラス五大栄養素 ビタミン 無機質.
好気呼吸 解糖系 クエン酸回路 水素伝達系.
固体電解コンデンサの耐電圧と漏れ電流 -アノード酸化皮膜の表面欠陥とカソード材料の接触界面-
電子物性第1 第6回 ー原子の結合と結晶ー 電子物性第1スライド6-1 目次 2 はじめに 3 原子の結合と分子 4 イオン結合
3)たんぱく質中に存在するアミノ酸のほとんどが(L-α-アミノ酸)である。
TTF骨格を配位子に用いた 分子性磁性体の開発 分子科学研究所 西條 純一.
平成18年度 構造有機化学 講義スライド テーマ:炭素陰イオン&二価炭素 奥野 恒久.
カラー撮影,CCD 以外の撮像系 撮像素子の制御による高度な計測
4.イオン結合と共有結合 セラミックスの結合様式 [定義] (1)イオン結合・・・
平成14~18年度科学研究費(学術創成研究費) 高度界面制御有機・無機複合構造による 量子物性の発現と応用
有機EL材料を用いた 新しいシンチレーターの開発
前回の内容 結晶工学特論 第5回目 Braggの式とLaue関数 実格子と逆格子 回折(結晶による波の散乱) Ewald球
セラミックス 第4回目 5月 7日(水)  担当教員:永山 勝久.
電子回路Ⅰ 第3回(2008/10/20) バイポーラトランジスタの動作原理.
Thanks to Klaus Lips, Prof. Thomas Moore
平成18年度 構造有機化学 講義スライド テーマ:芳香族性 奥野 恒久.
Dissociative Recombination of HeH+ at Large Center-of-Mass Energies
エレクトロニクスII 第9回FET 実用エレクトロニクス: ディスプレイ(3)PDP
物理システム工学科3年次 物性工学概論 第火曜1限0023教室 第8回 光エレクトロニクスと材料[1] レーザー
材料プロセス学2 導入.
佐藤勝昭研究室 OB会2003年11月22日  磁性MOD班.
目的 イオントラップの特徴 イオントラップの改善と改良 イオンビームの蓄積とトラップ性能の評価
プラズモン共鳴を用いたC-dot-Ag ナノ粒子-シリカコンポジット 薄膜蛍光増強
研究課題名 研究背景・目的 有機エレクトロニクス材料物質の基礎電子物性の理解 2. 理論 3. 計算方法、プログラムの現状
22章以降 化学反応の速度 本章 ◎ 反応速度の定義とその測定方法の概観 ◎ 測定結果 ⇒ 反応速度は速度式という微分方程式で表現
ナノロッド、マイクロロッド系応用 とりあえず、バイオに限らず 応用例を挙げてみました。
ディジタル回路 5. ロジックの構成 五島 正裕.
分子軌道理論(Molecular Orbital theory, MO理論)

自己集積的手法による 原子膜複合体の形成と評価 法政大学 生命科学部 マイクロ・ナノテクノロジー研究センター 高井 和之
半導体の歴史的経緯 1833年 ファラデー AgSの負の抵抗温度係数の発見
電圧をかけると流れる不思議な流体 と その現象を応用した機械の開発
光スイッチングデバイス.
超低コスト型色素増感太陽電池 非白金対極を使用 色素増感太陽電池 Dye-sensitized solar cells (DSSCs)
GW space-timeコードの大規模な有機-金属界面への適用に向けた高効率化
学年   名列    名前 物理化学 第2章 2-1、2-2 Ver. 2.1 福井工業大学  原 道寛 HARA2005.
課題演習B1 「相転移」 相転移とは? 相転移の例 担当 不規則系物理学研究室 八尾 誠 (教授) 松田和博 (准教授) 永谷清信 (助教)
ディラック電子系分子性導体への静電キャリア注入を目的とした電界効果トランジスタの作製および物性評価
セラミックス 第5回目 5月 14日(水)  担当教員:永山 勝久.
電子システム専攻2年 遠藤圭斗 指導教官 木下祥次 教授
外部共振器型半導体レーザー装置の製作 物理工学専攻 小菅 洋介 (M1) 〔指導教員: 熊倉 光孝〕
「生命融合科学概論」 生体機能を合成する Synthesizing functions in living body
それでは,室内向けレーザーレーダ用の「レーザーレーダパネル」について,その動作原理を説明します.
Scratch Shield バスタブ復活コーティングシステム ㈱ハネリューコーポレーション.
物質とエネルギーの変換 代謝 生物体を中心とした物質の変化      物質の合成、物質の分解 同化  複雑な物質を合成する反応 異化  物質を分解する反応 
第39回応用物理学科セミナー 日時: 12月22日(金) 14:30 – 16:00 場所:葛飾キャンパス研究棟8F第2セミナー室
第2章 電子工学の基礎 2.1 半導体素子 2.2 電子回路 2.3 4端子網.
学年   名列    名前 物理化学 第2章 2-1、2-2 Ver. 2.0 福井工業大学  原 道寛 HARA2005.
Presentation transcript:

物理システム工学科3年次 物性工学概論 第11回 有機エレクトロニクスとディスプレイ 物理システム工学科3年次 物性工学概論 第11回 有機エレクトロニクスとディスプレイ 副学長 佐藤勝昭

ディスプレイのいろいろ 自発光型 ブラウン管(CRT=cathode ray tube):CL プラズマディスプレイ(PDP=plasma display panel):PL 無機EL (Inorganic electroluminescence): EL 電界放出ディスプレイ(FED=field emission display): CL 有機EL (OLED=organic light emitting diode):EL 光制御型 液晶ディスプレイ(LCD=liquid crystal display)

有機化合物とは 有機化合物: 炭素Cを構成元素とする物質 (ダイヤモンド、グラファイト,CO2,CO、炭素塩、シアン化合物を除く。) 基本となるのは、炭化水素といわれるCとHのみから合成される化学物質で、Cの数とHの数の組み合わせで、多くの物質ができている。 また、炭化水素の水素が他の元素と置換したり、OやN、Cl、重金属などと結びつくことで、いろいろな有機化合物に変化していく。

Cが特別な位置を占めている理由 Cのみがお互いにどんどん結合しあって、大きな化合物を作ることができるから 他の元素、例えば酸素や窒素では3~4個ほどつながると不安定になり、大きな化合物にならない。 Cは4本の腕を持ち、単結合、二重結合、三重結合といったバリエーション豊かな結合様式を持つことも理由に挙げられる。 既知の化合物の8割以上は有機化合物に分類される。 有機化合物のほとんどは分子として存在し、融点や沸点が低い。

有機化合物の分類 飽和化合物 不飽和化合物 鎖式化合物 脂肪族化合物 例:CH4 メタン 例:C2H4 エチレン 環式化合物 脂環式化合物 飽和化合物:炭素原子間に単結合のみを持つ有機化合物 不飽和化合物:炭素原子間に二重結合や三重結合を含む化合物 環式化合物:炭素原子が輪を作る化合物 鎖式化合物(脂肪族化合物):炭素原子が輪を作らない化合物 環式化合物:ベンゼン環を含む芳香族化合物と含まない脂環式化合物に分類 飽和化合物 不飽和化合物 鎖式化合物 脂肪族化合物 例:CH4 メタン 例:C2H4 エチレン 環式化合物 脂環式化合物 例:C6H12 シクロヘキサン 例:C6H10 シクロヘキセン 芳香族化合物 存在しない 例:C6H6 ベンゼン

高分子(polymer)とは 高分子とは モノマーと呼ばれる低分子化合物が多数重合してできた繰り返し構造をもつ分子量の大きい化合物 高分子の特徴(モノマーと比べて) 1 融点が高くなる 2 溶剤に溶けにくくなる 3 化学反応が起こりにくくなる 4 外力が加わっても壊れにくくなる 5 溶液または溶融した時の粘度が高くなる CH2=CH2 ・・・-(CH2-CH2)-(CH2-CH2)-・・・ 重合 CH2=CH2 CH2=CH2 ポリエチレン エチレン

機能性高分子 エレクトロニクス, フォトニクス, バイオなどの分野の機能性を与えた高分子 エレクトロニクスに用いられる高分子化合物 フォトレジスト:半導体、磁性体の微細加工用 保護材料:光ディスク、半導体の封止 基板材料:光ディスク、磁気テープ 絶縁材料:回路、配線の絶縁 液晶ディスプレイ材料 有機EL材料

液晶ディスプレイ 液晶を光スイッチとして使用 直交偏光板ではさんだ液晶内での偏光の伝搬 電界印加により液晶分子の配向を制御 TFT(薄膜トランジスタで各画素のRGBを個別に選択制御):アモルファスSiから多結晶Siへ 利点:薄型、省電力、高精細度、ちらつきがない 欠点:視角依存性、バックライト必要、大画面に問題

液晶 ●液晶は、液体と固体の中間的物質 1888年:液晶を発見:ライニツァー(オーストリアの植物学者) C O N H ●液晶は、液体と固体の中間的物質 1888年:液晶を発見:ライニツァー(オーストリアの植物学者) 「液晶」とは、固体と液体の中間にある物質の状態(イカの墨や石鹸水など)を指す。 液晶の理学は1968年頃、フランスの物理学者de Gennesによって確立された。 www.bohlken.com/ www.chem.wisc.edu/ 21 45 T

液晶のディスプレイへの応用 ディスプレイへの応用:1963年ウィリアムズ(RCA社), 液晶に電気的な刺激を与えると、光の透過が変わることを発見。 1968年:ハイルマイヤーら(RCA)、この性質を応用した表示装置を試作→液晶ディスプレイの始まり。 ディスプレイの材料としては不安定で商用として問題あり 1973年:シャープより電卓(EL-805)の表示として世界で初めてLCDを応用。 1976年:グレイ教授(英国ハル大学)が安定な液晶材料(ビフェニール系)を発見。

液晶分子の配向と電界制御 液晶分子の配向 電界による配向制御(液晶分子は電気双極子) 配向剤を塗布、ラビング。分子をラビング方向に配列 http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/lcd/index.htm

液晶ディスプレイの構造 カラー液晶ディスプレイの構造は、構成要素が層状になっている。 1-偏光フィルター :偏光を選択する。 2-ガラス基板 :電極部からの電気がほかの部分に漏れないようにする。 3-透明電極 :液晶ディスプレイを駆動するための電極。表示の妨げにならないよう透明度の高い材料を使う。 4-配向膜 :液晶の分子を一定方向に並べるための膜。 5-液晶 :ネマティック液晶 6-スペーサー :液晶をはさむ2枚のガラス基板間のスペースを均一に確保。 7-カラーフィルター:白色光からR,G,Bを選択。 シャープのホームページよりhttp://www.sharp.co.jp/products/lcd/tech/s2_3.html#2

アクティブ・マトリックス X電極が、各画素に付いたアクティブ素子をON/OFFする。 ON状態にあるアクティブ素子は、そのままの電圧を保ち、Y電極と通じることができる。 Y電極に電圧をかけ、ON状態にある目的の画素を点灯させる。 http://www.sharp.co.jp/products/lcd/tech/s2_3.html#2

TFTアクティブマトリクスLCD http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/lcd/index.htm

新しい液晶によるスイッチング IPS (in-plane switching) 面内でスイッチすることで視野角依存性を減らす 従来型 http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/lcd/4.htm

解決すべき問題 コストの低減 色再現性の向上(CRTに比し不満足) 応答速度の改善(現在のものは25-40ms) アクティブマトリックス 大面積ガラス 色再現性の向上(CRTに比し不満足) 応答速度の改善(現在のものは25-40ms) 消費電力の低減(平面・高輝度光源の開発要) 大面積化の課題(40型以上の大型化)

有機ELディスプレイ (海外では有機発光ダイオードOLEDという) 有機物質のみでできた発光ダイオード 利点 自発光なので低消費電力(液晶の場合は光源の光の15%程度しか利用しない) 光制御を使わないので視野角に依存しない。 フレキシブル基板を使うことが可能 課題 赤の発光効率が低い 高分子有機ELの寿命が短い 液晶と同じプロセスを使うと高コスト

実用段階に入ったOLED サムスンは2005年5月低分子OLEDを用いた40型ディスプレイを発表 ソニーが2004年9月に発売した携帯端末クリエ

有機EL材料 低分子 昇華蒸着 大型化困難 高分子 塗布、コート 大型フレキシブル可能 電子輸送層 発光層 Alq3 PPV ホール輸送層 NPB PEDOT http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/oel/2.htm

有機ELディスプレイの構造 OLEDの構造は、発光層を電子輸送層と正孔輸送層ではさんだサンドウィッチ構造となっている。

有機ELの電子構造 キャリアはホッピングしながら移動し再結合 有機層は数十~数百nmの薄さ。 バッファ層の導入でホール注入効率を改善 陰極金属にCaを使うことで電子注入効率改善 LUMO HOMO LUMO=lowest unoccupied molecular orbital HOMO=highest occupied molecular orbital http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/oel/3.htm

ヘテロ構造有機EL 有機層が三つの有機分子の層から構成されていて、順バイアスをかけたときのエネルギー関係は上図のようになっている。正孔を注入する陽極とPPV層の橋渡役をするMEH-PPVは、正孔輸送層(HTL)と呼ばれている。一方、電子を注入する陰極とPPV層の橋渡役をするCN-PPVは、電子輸送層(ETL)と呼ばれている。また、キャリアが閉じ込められるPPV層で再結合が起こり発光するので、PPV層は発光層(EML)と呼ばれている http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/oel/3.htm

発光効率の改善:3重項からの燐光利用 LUMO(1重項)→HOMO(1重項):短寿命 LUMO(3重項)→HOMO(1重項):長寿命 Sz=1,0,-1 S=0 S=1 S=0 基底1重項状態 励起1重項状態 励起3重項状態 LUMO HOMO

曲げられるディスプレイ 大日本印刷は2001年フレキシブル有機EL(単色)を発表した。 NHKは2003年フレキシブルなフルカラー有機ELディスプレイを発表した。

解決すべき課題 長寿命化 大面積化 アクティブマトリクス化

本日の問題 液晶ディスプレイの原理を述べよ。 液晶ディスプレイの特定の画素を表示するための選択はどのように行われているのか。