Aplikasi Karakteristik dan Performansi Mekanisme Emisi dan Luminensi

  Your Logo

OLED

  

Organic Light-Emitting Diodes maulana.lecture.ub.ac.id Out line

Material, Struktur, dan Fabrikasi

  Aplikasi Karakt erist ik dan Performansi M ekanisme Emisi dan Luminensi

  

OLED

• pemancar cahaya t erbuat dari lapisan semokondukt or organik
>Digunakan dalam t eknologi elekt roluminensi, sepert i pada aplikasi t ampilan l

• • Terkenal fleksibel dengan ket ipisannya yang mencapai kurang

  dari 1 mm

• Dicipt akan sebagai t eknologi alt ernat if yang mampu mengungguli generasi t ampilan layar sebelumnya, t ampilan krist al cair (Liquid Cryst al Display at au LCD)

  M at erial dan St rukt ur OLED _{10, October 2012, Pages 2210-2219} Organic Electronics, Volume 13, Issue

  Anoda

  M at erial anoda biasanya t erbuat dari ITO yang dilapiskan pada subst rat kaca t ipis t ransparan

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

  Kat oda M at erial kat oda m em iliki syarat :

• Kondukt ivitas yang t inggi
• WF rendah unt uk m eningkat kan injeksi elekt ron
• Sifat pem basahan yang dapat dit erapkan pada bahan organik unt uk m em ast ikan kont ak yang baik dengan lapisan organik t erdekat , st abilit as yang baik dan sangat reflekt if at au t ransparan jika digunakan dalam t op-emit t ing OLED

  Hole Transport Layer (HTL) Syarat mat erial hole t ransport yang baik yait u:

• • M orfologis bahan st abil dan bent uknya seragam film t ipis

  kedap udara t ersublimasi

• M emiliki pot ensi ionisasi kecil keadaan padat
• M emiliki hole mobilit as t inggi
• M emiliki mobilit as t inggi affinit y elekt ron

  St rukt ur kimia HTL Elect ron Transport Layer (ETL) M at erial elect ron t ransport dapat dibuat dari :

• Logam kelat
>Senyawa Oxadia

• • M engandung quinoline, ant hrazoline, phenant hraline, dan

  senyawa piridin dan senyawa siano dan F-t ersubst it usi

  St rukt ur kimia ETL

  Emissive Layer

Banyak fluorescent dye dengan phot oluminescence kuant um t inggi

t elah digunakan sebagai lapisan emisi OLED. Nam un, hanya

segelint ir dye cukup kuat unt uk m enjadi kandidat yang m enjanjikan

unt uk aplikasi.

  Laser dye sepert i 4-dicyanom et hylene-2-m et hyl-6-p- dim et hylam inost yryl)-4Hpyran (DCM ), dim et hylquinacridone (QA) dan rubrene (Rub) t elah berhasil digunakan unt uk m eningkat kan efisiensi quant um Emissive Layer dan m em odifikasi spect ra em isi.

  St rukt ur Kimia Emissive Layer

  

St rukt ur dan M ekanisme OLED

  

St rukt ur OLED

  

St rukt ur OLED St rukt ur OLED (cont ‘d)

• Subst rat . Ini m erupakan m edium sejenis kaca plast ik at au foil.

>Anoda. M edium ini bersifat t ransparan dimana anoda berfungsi unt uk m em indahkan elekt ron (m em buat ‘lubang’ elekt ron) ket ika arus m engalir m elalui perangkat .

• • Organik layer . Lapisan ini t erbuat dari m olekul organik at au

  polim er.

• • Conduct ing Layer . Salah sat u polimer yang digunakan dalam

  lapisan ini adalah polianilin.

  St rukt ur OLED (cont ‘d)

• Emissive Layer . Lapisan ini t erbuat dari molekul plast ik

  organik (yang berbeda dari conduct ing layer) yang memindahkan elekt ron dari kat oda. Ini merupakan t empat dimana cahaya dihasilkan. Salah sat u polimer yang digunakan dalam lapisan ini adalah polyfluorene.

• • Kat oda. M edium ini bisa berbent uk t ransparan at au t idak

  t ergant ung pada jenis OLEDnya. Katoda akan menyunt ikan elekt ron ket ika arus mengalir melalui perangkat .

  Fabrikasi OLED _{OLED with a controlled molecular weight of the PVK (poly(9- diodes by introducing surface roughness substrates for flexible organic light emitting conductive oxide electrodes on polymer Improving the flexibility of large-area transparent} vinylcarbazole)) formed by a reactive ink-jet process Organic Electronics, Volume 13, Issue 6, June 2012, Pages 980-984 _{12, December 2013, Pages 3444-3452} Organic Electronics, Volume 14, Issue Fabrikasi OLED (cont ‘d)

• Bagian pent ing OLED adalah lapisan elekt rode dan lapisan t ipis yang t erdiri dari molekul-molekul organik sebagai pemancar cahaya dimana keduanya disusun bert um

• • Lapisan organik dapat dimendapkan dengan t eknik yang

  relat if sederhana yait u pelapisan memut ar (spin coat ing) sedangkan lapisan elekt rode dimendapkan menggunakan t eknik penguapan(evaporat ion).

• Lapisan elekt rode dibuat dari bahan logam t ransparan at au semi-t ransparan sepert i Indium Tin Oxide (ITO) at au aluminium (Al). Sifat t ransparan memungkinkan cahaya yang t erpancar dari st rukt ur pirant i keluar secara opt imal.

  M ekanisme Emisi dan Luminensi

• t erjadi saat sum ber energi ekst ernal dapat digunakan

  Luminensi

  unt uk mengeksit asi pasangan elekt ron-hole unt uk m em enuhi jum lah yang dibut uhkan agar t erjadi radiasi rekombinasi secara spont an sehingga dapat m enyebabkan bahan m emancarkan cahaya at au m engalam i lum inesensi

• Cara yang sederhana unt uk menghasilkan em isi ini adalah dengan m enghubungkan forw ard bias p-n yang menghasilkan efek injeksi elekt ron dan hole pada ruang yang sam a dim ana hasil radiasi rekom binasi ini selanjut nya disebut dengan inject ion elect roluminescent .

  

M ekanisme Emisi dan Luminensi (cont ’d)

• Pada forward bias, proses elekt rik dalam OLED secara garis besar dapat dibedakan dalam 4 langkah, yait u:

  1. injeksi hole and elect ron dari anoda ke kat oda 2. pem bawa m uatan dit ranspor kearah elekt roda yang berlawanan di bawah pengaruh m edan list rik 3. form asi eksit on akibat gaya Coulom b 4. difusi eksiton (t ransfer energi) dan rekom binasi (peluruhan radiat if dan non-radiat if)

  Diantara langkah-langkah ini adalah

  , injeksi pembaw a muatan langkah yang paling pent ing dalam m enent ukan efisiensi dan lifet im e device. M ekanisme Emisi dan Luminensi (cont ’d)

  1.Kat oda (-)

  2. Em m isive layer

  3. Em isi radiasi

  4. Conduct ive Layer

  5.Anoda (+)

  

M ekanisme Emisi dan Luminensi (cont ’d)

  Sebuah t egangan dilewat kan m elalui OLED sehingga m enyebabkan arus dari m uat an negat if m engalir di dalam device dari katoda ke anoda. Katoda mem berikan elekt ron ke em issive layer dan anoda m engam bil elekt ron dari conduct ive layer.

  Dalam seket ika emissive layer m enjadi berm uat an negat if sem entara conduct ive layer kaya akan muat an posit if hole. Gaya elekt rost at ik m em bawa elekt ron ke hole dan sebaliknya sehingga t erjadi rekom binasi.

  M ekanisme Emisi dan Luminensi (cont ’d)

  Perist iwa ini t erjadi di dekat emissive layer karena dalam semikondukt or organik, hole lebih mudah berpindah daripada elekt ron. Rekombinasi ini menyebabkan energi elekt ron t urun ke t ingkat yang lebih rendah yang disert ai dengan perist iwa emisi radiasi dengan frekuensi cahaya t ampak. Inilah yang menyebabkan lapisan ini disebut lapisan emisssive.

  M ekanisme Emisi dan Luminensi (cont ’d)

• Device ini t idak bekerja jika anoda dilet akkan pada kut ub negat if,

  dem ikian sebaliknya pada kat oda. Dalam kondisi ini, hole bergerak ke anoda dan elekt ron ke kat oda sehingga m ereka bergerak m akin m ejauh dan t idak t erjadi rekom binasi.

• Pada proses rekom binasi m uat an dapat didefinisikan sebagai penggabungan m uat an posit if dan muat an negat if m enjadi berm uat an net ral. Radiasi peluruhan yang m engikut i suksesif kedaan

  t ereksit asi dan m enghasilkan cahaya disebut radiasi rekom binasi.

  

M ekanisme Emisi dan Luminensi (cont ’d)

  

Karakt erist ik OLED

  

M ekanisme Emisi dan Luminensi (cont ’d)

• Proses rekombinasi elekt ron dan lubang di dalam lapisan organik memberikan kelebihan energi dalam bent uk foton cahaya dengan panjang gelombang t ert ent u. Pada akhirnya akan diperoleh sat u jenis pancaran cahaya dengan panjang gelombang t ert ent u bergant ung pada jenis bahan pemancar cahaya yang digunakan at au mengalami luminensi

  Karakteristik OLED

• Elekt roluminansinya lebih luas
• M empunyai emisi yang berwarna-warni
• Efisiensi luminensi yang lebih t inggi
• M olekul organik yang ada t idak t erbat as jumlahnya
• M odel OLED t erdiri dari lapisan Hole Transport Layer (HTL) dan Elect ron Transport Layer (ETL) .
• Performansi dan lifet ime sangat dipengaruhi oleh mat erial

  penyusunnya

• Recombinat ion region yang sangat t ipis diakibat kan oleh

  konsent rasi doping accept or dan donor pada HTL dan ETL yang 5 -3 sangat rendah, yait u hanya 1,40 x 10 cm

  Performansi OLED

• Layar t erbuat dari gabungan warna dalam kaca t ransparan sangat t ipis sehingga ringan dan fleksibel.
• Konsum si daya list rik yang rendah dan t erbuat dari bahan organik menjadikan OLED sebagai t eknologi ramah lingkungan.
• M emiliki jangkauan w ilayah warna, t ingkat t erang, dan tampilan sudut

  pandang yang sangat luas. Piksel OLED memancarkan cahaya secara langsung sedangkan LCD menggunakan t eknologi cahaya belakang (backlight ) sehingga t idak memancarkan warna yang sebenarnya.

  

Performansi OLED (cont ’d)

• • LED memiliki wakt u reaksi yang lebih cepat . Layar LCD

  memiliki wakt u reaksi 8-12 milisekon, sedangkan OLED hanya kurang dari 0.01 ms.

• M asalah t eknis OLED yait u masa bert ahan bahan organik yang t erbat as, sekit ar 14.000 jam dibandingkan layar datar lain yang bisa mencapai 60.000 jam. Pada t ahun 2007, masa bert ahan OLED dikembangkan menjadi 198.000

• • Kelembaban dapat memperpendek umur OLED. Bahan

  kandungan organik di dalam OLED dapat rusak jika t erkena air.

• Pengembangan proses segel (improved sealing process) dalam prakt ik pembuatan OLED dapat membat asi masa bert ahan t ampilan.

  Aplikasi OLED AMOLED

  (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) OLED + active matrix TFT LCD konvensional OLED sebagai Layar

OLED sebagai Lampu

OLED sebagai Papan Ket ik

OLED sebagai Jam Tangan Digit al

  Sony Watch iWatch