OLED. Organic Light-Emitting Diodes. maulana.lecture.ub.ac.id Your Logo

Transkripsi

1 OLED Organic Light-Emitting Diodes maulana.lecture.ub.ac.id Your Logo

2 Outline Material, Struktur, dan Fabrikasi Mekanisme Emisi dan Luminensi Karakteristik dan Performansi Aplikasi

3 OLED pemancar cahaya terbuat dari lapisan semokonduktor organik Digunakan dalam teknologi elektroluminensi, seperti pada aplikasi tampilan layar Terkenal fleksibel dengan ketipisannya yang mencapai kurang dari 1 mm Diciptakan sebagai teknologi alternatif yang mampu mengungguli generasi tampilan layar sebelumnya, tampilan kristal cair (Liquid Crystal Display atau LCD)

4 Material dan Struktur OLED Organic Electronics, Volume 13, Issue 10, October 2012, Pages

5 Anoda Material anoda biasanya terbuat dari ITO yang dilapiskan pada substrat kaca tipis transparan Syarat: transparan konduktivitas tinggi sehingga dapat mengurangi resistansi kontak memiliki fungsi kerja yang tinggi (WF) (f>4.1ev) untuk meningkatkan injeksi lubang yang efisien lapisan film yang tepat Stabilitas termal maupun kimia baik

6 Katoda Material katoda memiliki syarat : Konduktivitas yang tinggi WF rendah untuk meningkatkan injeksi elektron Sifat pembasahan yang dapat diterapkan pada bahan organik untuk memastikan kontak yang baik dengan lapisan organik terdekat, stabilitas yang baik dan sangat reflektif atau transparan jika digunakan dalam top-emitting OLED

7 Hole Transport Layer (HTL) Syarat material hole transport yang baik yaitu: Morfologis bahan stabil dan bentuknya seragam film tipis kedap udara tersublimasi Memiliki potensi ionisasi kecil keadaan padat Memiliki hole mobilitas tinggi Memiliki mobilitas tinggi affinity elektron

8 Struktur kimia HTL

9 Electron Transport Layer (ETL) Material electron transport dapat dibuat dari : Logam kelat Senyawa Oxadiazole Mengandung quinoline, anthrazoline, phenanthraline, dan senyawa piridin dan senyawa siano dan F-tersubstitusi

10 Struktur kimia ETL

11 Emissive Layer Banyak fluorescent dye dengan photoluminescence kuantum tinggi telah digunakan sebagai lapisan emisi OLED. Namun, hanya segelintir dye cukup kuat untuk menjadi kandidat yang menjanjikan untuk aplikasi. Laser dye seperti 4-dicyanomethylene-2-methyl-6-pdimethylaminostyryl)-4Hpyran (DCM), dimethylquinacridone (QA) dan rubrene (Rub) telah berhasil digunakan untuk meningkatkan efisiensi quantum Emissive Layer dan memodifikasi spectra emisi.

12 Struktur Kimia Emissive Layer

13 Struktur dan Mekanisme OLED

14 Struktur OLED

15 Struktur OLED

16 Struktur OLED (cont d) Substrat. Ini merupakan medium sejenis kaca plastik atau foil. Anoda. Medium ini bersifat transparan dimana anoda berfungsi untuk memindahkan elektron (membuat lubang elektron) ketika arus mengalir melalui perangkat. Organik layer. Lapisan ini terbuat dari molekul organik atau polimer. Conducting Layer. Salah satu polimer yang digunakan dalam lapisan ini adalah polianilin.

17 Struktur OLED (cont d) Emissive Layer. Lapisan ini terbuat dari molekul plastik organik (yang berbeda dari conducting layer) yang memindahkan elektron dari katoda. Ini merupakan tempat dimana cahaya dihasilkan. Salah satu polimer yang digunakan dalam lapisan ini adalah polyfluorene. Katoda. Medium ini bisa berbentuk transparan atau tidak tergantung pada jenis OLEDnya. Katoda akan menyuntikan elektron ketika arus mengalir melalui perangkat.

18 Fabrikasi OLED Improving the flexibility of large-area transparent conductive oxide electrodes on polymer substrates for flexible organic light emitting diodes by introducing surface roughness OLED with a controlled molecular weight of the PVK (poly(9- vinylcarbazole)) formed by a reactive ink-jet process Organic Electronics, Volume 13, Issue 6, June 2012, Pages Organic Electronics, Volume 14, Issue 12, December 2013, Pages

19 Fabrikasi OLED (cont d) Bagian penting OLED adalah lapisan elektrode dan lapisan tipis yang terdiri dari molekul-molekul organik sebagai pemancar cahaya dimana keduanya disusun bertumpuk. Lapisan organik dapat dimendapkan dengan teknik yang relatif sederhana yaitu pelapisan memutar (spin coating) sedangkan lapisan elektrode dimendapkan menggunakan teknik penguapan(evaporation). Lapisan elektrode dibuat dari bahan logam transparan atau semi-transparan seperti Indium Tin Oxide (ITO) atau aluminium (Al). Sifat transparan memungkinkan cahaya yang terpancar dari struktur piranti keluar secara optimal.

20 Mekanisme Emisi dan Luminensi Luminensi terjadi saat sumber energi eksternal dapat digunakan untuk mengeksitasi pasangan elektron-hole untuk memenuhi jumlah yang dibutuhkan agar terjadi radiasi rekombinasi secara spontan sehingga dapat menyebabkan bahan memancarkan cahaya atau mengalami luminesensi Cara yang sederhana untuk menghasilkan emisi ini adalah dengan menghubungkan forward bias p-n yang menghasilkan efek injeksi elektron dan hole pada ruang yang sama dimana hasil radiasi rekombinasi ini selanjutnya disebut dengan injection electroluminescent.

21 Mekanisme Emisi dan Luminensi (cont d) Pada forward bias, proses elektrik dalam OLED secara garis besar dapat dibedakan dalam 4 langkah, yaitu: 1. injeksi hole and electron dari anoda ke katoda 2. pembawa muatan ditranspor kearah elektroda yang berlawanan di bawah pengaruh medan listrik 3. formasi eksiton akibat gaya Coulomb 4. difusi eksiton (transfer energi) dan rekombinasi (peluruhan radiatif dan non-radiatif) Diantara langkah-langkah ini, injeksi pembawa muatan adalah langkah yang paling penting dalam menentukan efisiensi dan lifetime device.

22 Mekanisme Emisi dan Luminensi (cont d) 1.Katoda (-) 2. Emmisive layer 3. Emisi radiasi 4. Conductive Layer 5.Anoda (+)

23 Mekanisme Emisi dan Luminensi (cont d) Sebuah tegangan dilewatkan melalui OLED sehingga menyebabkan arus dari muatan negatif mengalir di dalam device dari katoda ke anoda. Katoda memberikan elektron ke emissive layer dan anoda mengambil elektron dari conductive layer. Dalam seketika emissive layer menjadi bermuatan negatif sementara conductive layer kaya akan muatan positif hole. Gaya elektrostatik membawa elektron ke hole dan sebaliknya sehingga terjadi rekombinasi.

24 Mekanisme Emisi dan Luminensi (cont d) Peristiwa ini terjadi di dekat emissive layer karena dalam semikonduktor organik, hole lebih mudah berpindah daripada elektron. Rekombinasi ini menyebabkan energi elektron turun ke tingkat yang lebih rendah yang disertai dengan peristiwa emisi radiasi dengan frekuensi cahaya tampak. Inilah yang menyebabkan lapisan ini disebut lapisan emisssive.

25 Mekanisme Emisi dan Luminensi (cont d) Device ini tidak bekerja jika anoda diletakkan pada kutub negatif, demikian sebaliknya pada katoda. Dalam kondisi ini, hole bergerak ke anoda dan elektron ke katoda sehingga mereka bergerak makin mejauh dan tidak terjadi rekombinasi. Pada proses rekombinasi muatan dapat didefinisikan sebagai penggabungan muatan positif dan muatan negatif menjadi bermuatan netral. Radiasi peluruhan yang mengikuti suksesif kedaan tereksitasi dan menghasilkan cahaya disebut radiasi rekombinasi.

26 Mekanisme Emisi dan Luminensi (cont d)

27 Karakteristik OLED

28 Mekanisme Emisi dan Luminensi (cont d) Proses rekombinasi elektron dan lubang di dalam lapisan organik memberikan kelebihan energi dalam bentuk foton cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Pada akhirnya akan diperoleh satu jenis pancaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu bergantung pada jenis bahan pemancar cahaya yang digunakan atau mengalami luminensi

29 Karakteristik OLED Elektroluminansinya lebih luas Mempunyai emisi yang berwarna-warni Efisiensi luminensi yang lebih tinggi Molekul organik yang ada tidak terbatas jumlahnya Model OLED terdiri dari lapisan Hole Transport Layer (HTL) dan Electron Transport Layer (ETL). Performansi dan lifetime sangat dipengaruhi oleh material penyusunnya Recombination region yang sangat tipis diakibatkan oleh konsentrasi doping acceptor dan donor pada HTL dan ETL yang sangat rendah, yaitu hanya 1,40 x 10 5 cm -3

30 Performansi OLED Layar terbuat dari gabungan warna dalam kaca transparan sangat tipis sehingga ringan dan fleksibel. Konsumsi daya listrik yang rendah dan terbuat dari bahan organik menjadikan OLED sebagai teknologi ramah lingkungan. Memiliki jangkauan wilayah warna, tingkat terang, dan tampilan sudut pandang yang sangat luas. Piksel OLED memancarkan cahaya secara langsung sedangkan LCD menggunakan teknologi cahaya belakang (backlight) sehingga tidak memancarkan warna yang sebenarnya.

31 Performansi OLED (cont d) LED memiliki waktu reaksi yang lebih cepat. Layar LCD memiliki waktu reaksi 8-12 milisekon, sedangkan OLED hanya kurang dari 0.01 ms. Masalah teknis OLED yaitu masa bertahan bahan organik yang terbatas, sekitar jam dibandingkan layar datar lain yang bisa mencapai jam. Pada tahun 2007, masa bertahan OLED dikembangkan menjadi jam. Kelembaban dapat memperpendek umur OLED. Bahan kandungan organik di dalam OLED dapat rusak jika terkena air. Pengembangan proses segel (improved sealing process) dalam praktik pembuatan OLED dapat membatasi masa bertahan tampilan.

32 Aplikasi OLED AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) OLED + active matrix TFT LCD konvensional

33 OLED sebagai Layar

34 OLED sebagai Lampu

35 OLED sebagai Papan Ketik

36 OLED sebagai Jam Tangan Digital Sony Watch iwatch