OLED+Technology

B

y: B

amb

ang

Sart

on

o A

bd

urr

ahm

an

20

11

O

L E

D

Te

kn

olo

gi

[Sumber tulisan disadur dari situs OLED Technology dan Vacuum Technology and Coating Magazine, December 2011. Teknologi proses penyinaran dengan menggunakan bahan baku organik yang hanya membutuhkan daya aliran arus listrik yang relatif kecil namun memberikan hasil sumber daya pancaran sinar yang paling maksimal saat ini the Picture is property of Sam Sung Corporation]

The Indonesian Noor Columbus, OH 43220, U.S.A.

2 | P a g e

Kata Pembukaan

Bayangkanlah bila kita memiliki HDTV (High Definition TV) 80 inch yang cukup lebar dan dengan ketebalan yang kurang dari seperempat inci, mengkonsumsi daya (electrical power) lebih kecil dibandingkan dengan kebanyakan TV yang ada di pasaran umum saat ini dan bahkan mungkin dapat digulung ketika kita tidak menggunakannya. Juga bayangkan bagaimana jika kita dapat memiliki HDTV yang layarnya di pasang pada langit-langit mobil kita? Bagaimana layar monitor dibangun ke jaket atau pakaian kita? Perangkat ini mungkin dalam waktu dekat dapat kita konsumsi dengan bantuan teknologi yang disebut OLED or Organic Light-Emitting Diode (Organik Dioda Pemancar Cahaya). OLED solid-state perangkat yang terdiri dari film tipis dari molekul organik yang dapat memancarkan cahaya dengan mengaplikasi aliran listrik kedalam sistimnya. OLED dapat memberikan dasar yang terang, penampilan yang tajam pada perangkat elektronik dan yang lebih menarik lagi yaitu menggunakan daya listrik yang kurang di bandingkan dengan konvensional dioda pemancar cahaya (LED = Light Emitting Diode) atau layar Kristal cair (LCD = Liquid Crystal Display) yang sudah banyak digunakan saat ini.

Perangkat Dasar dari OLED

OLED terbuat dari bahan baku organik (yang berbasis karbon) - bahan-bahan yang memancarkan cahaya ketika listrik dialirkan (diterapkan) kedalam sistimnya. Karena OLED tidak memerlukan backlight dan filter (tidak seperti layar LCD), maka OLED lebih efisien, sederhana untuk membuatnya, dan bentuk wujudnya yang lebih tipis. OLED memiliki kualitas gambar yang besar dengan warna cemerlang, mempunyai tingkat respon yang cepat dan sudut pandang yang relatif lebih lebar. Bahan baku pembuatan OLED awalnya telah ditemukan pada tahun 1960, tetapi hanya dalam 20 tahun terakhir ini peneliti-peneliti mulai benar-benar bekerja memfokuskan pada pengembangan teknologinya. Seperti halnya sebuah LED, OLED adalah suatu perangkat solid-state dari bentuk semikonduktor yang mempunyai ketebalan antara 100 sampai 500 nanometer (nano meter, 1 nm = seper milyar meter = 0,000000001 m) atau untuk lebih jelasnya kurang lebih 200 kali lebih kecil dari tebalnya rambut manusia. OLED dapat memiliki baik dua lapisan atau tiga lapisan bahan organik; dalam desain yang terakhir dikembangkan, lapisan ketiga tadi membantu transportasi elektron dari katoda ke bagian lapisan yang memancarkan. Dibawah ini, dapat kita lihat dan fokuskan perhatian kita pada desain dua-lapisan.

3 | P a g e

Dari gambar ilustrasi diatas, suatu sistim semikonduktor OLED terdiri dari bagian berlapis sebagai berikut:

1. Bagian dasar Substrat (plastik tembus pandangan, kaca atau foil) - substrat dalam ilustrasi ini berfungsi mendukung sistim perangkat OLED secara keseluruhan.

2. Anoda (transparan, tembus pandangan) - anoda ini menghilangkan elektron (electron menambahkan "lubang elektron") ketika arus mengalir melalui perangkat.

3. Lapisan Materi Organik - Lapisan ini terbuat dari molekul organic atau polimer. 4. Lapisan Konduktif - Lapisan ini terbuat dari molekul plastic organik yang berfungsi mengangkut

"lubang elektron" dari anoda. Salah satu polimer yang digunakan dalam proses pembuatan OLED adalah polyaniline.

5. Lapisan yang Memancarkan - Lapisan ini terbuat dari molekul plastikorganik (yang berbeda dari lapisan melakukan) yang mengangkut elektron dari katoda, ini adalah tempat cahaya dibuat. Salah satu polimer yang digunakan dalam lapisan memancarkan adalah polyfluorene.

6. Katoda (dapat berbentuk atau tidak transparan tergantung pada jenis OLED) - katoda ini berfungsi menyuntikkan elektron ketika arus mengalir melalui perangkat.

Bagian terbesar dari manufaktur/pabrikasi dari OLED adalah menerapkan lapisan organik untuk substrat. Hal ini dapat dilakukan dalam tiga cara: Vakum Deposisi atau Penguapan Panas dalam Vakum (Vacuum Thermal Evaporation = VTE) Proses

ini dilakukan dalam sebuah ruang hampa udara (vakum). - Disini molekul-molekul organik yang lembut dipanaskan. Dan terjadilah penguapan dan hal ini dibiarkan mengembun sebagai film tipis pada substrat yang didinginkan. Biaya produksi dari proses ini sangat mahal dan tidak efisien.

Deposisi Fase Uap Organik (Organic Vapor Phase Deposition = OVPD) Proses mana dilakukan dalam sebuah ruang dengan tekanan rendah, panas serta berdinding reactor. Disini molekul-molekul gas pembawa mengangkut molekul-molekul organik yang kemudian diuapkan ke atas substrat yang didinginkan - dimana molekul-molekul tadi menyingkat/membentuk menjadi lapisan film tipis.

4 | P a g e

Penggunaan gas-gas pembawa dalam proses ini meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya produksi OLED.

Proses Mencetak dengan Inkjet (Inkjet Printing Process) - Dengan menggunakan teknologi inkjet,

molekul-molekul organik disemprotkan ke substrat seperti tinta mesin cetak yang disemprotkan keatas kertas selama proses pencetakan. Teknologi inkjet dalam perkembangannya sejauh ini yang sangat efisien, karena mengurangi biaya produksi dari pabrikasi OLED dan memungkinkan OLED dicetak ke film ukuran yang relatif sangat besar. Misalnya, membuat panel HDTV sebesar 80 inch atau bahkan yang lebih besar lagi seperti billboard elektronik.

Cara OLED Memancarkan Cahaya

Proses pemancaran cahaya oleh bahan materi OLED sangat mirip sekali dengan proses pemancaran cahaya

oleh bahan materi LED, yaitu dengan menggunakan suatua proses yang dikenal dengan sebutan

electrophosphorescence. Skema prosesnya, digambarkan melalui ilustrasi dibawah ini:

5 | P a g e

Prosesnya adalah sebagai berikut:

Sumber daya dari baterai atau perangkat power-supply yang berisi OLED mengalirkan tegangan OLED.

Arus listrik mengalir dari katoda ke anoda melalui lapisan organik (dalam hal ini

arus listrik adalah aliran elektron). Katoda elektron untuk memberikan lapisan yang

memancarkan molekul organik. Anoda menghilangkan elektron dari lapisan konduktif molekul organik.

(Ini adalah setara dengan memberi lubang elektron ke lapisan konduktif).

Pada batas antara lapisan yang memancarkan dan lapisan konduktif, elektron menemukan lubang

elektron. Ketika elektron tadi menemukan lubang elektronnya, maka elektron mengisi lubang (lubang

itu jatuh ketingkat energi dari atom yang kehilangan elektron). Ketika hal ini terjadi, maka

elektron menyerahkan energi dalam bentuk foton cahaya.

Dengan demikianlah, OLED memancarkan cahaya sinarnya.

Warna cahaya tergantung pada jenis molekul organik di lapisan yang memancarkan elektron-elektron

tadi. Produsen tempat beberapa jenis filmorganik pada OLED yang sama untuk membuat menampilkan

warna.

Intensitas atau kecerahan cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang diterapkan: sejauh

ini, bahkan sudah dikembangkan dengan intesitas yang lebih terang cahayanya dengan menggunakan

daya arus listri yang sama dan relative rendah.

Model Jenis OLED: Pasif dan Aktif Matriks

Dari model jenisnya OLED diproduksi dalam jenis Pasif dan Aktif, sebagai berikut :

Pasif Matriks OLED

Aktif Matriks OLED

Transparan OLED

Top - Emitting OLED

Fleksibel OLED (dapat digulung atupun dilipat)

Warna Putih OLED

Setiap jenisnya memiliki kegunaan yang berbeda. Pada bagian berikut, akan dibahas setiap jenis OLED. Ilustrasi penjelasannya gapat kita mulai dengan jenis model pasif-matriks dan aktif-matriks OLED

6 | P a g e

Passive - Matrix OLED (PMOLED)

PMOLEDs memiliki lapisan strip organik dari katoda dan strip dari anoda. Penyusunannya dalam perangkat masing-masing yaitu trip anoda disusun tegak lurus dengan strip katoda. Persimpangan dari katoda dan anoda membentuk piksel, mana cahaya dipancarkan. Sirkuit eksternal berlaku saat ini untuk strip dipilih anoda dan katoda. Hal inilah yang menentukan piksel-piksel tadi dapat diaktifkan dimana piksel tetap dalam keadaan mati sampai adanya arus yang disalurkan kedalamnya. Sekali lagi,kecerahan pemancaran cahaya dari setiap piksel sebanding dengan jumlah arus yang diterapkan (lihat ilustrasi gambar dibawah).

Active - Matrix OLED (AMOLED)

Perbedaannya dengan AMOLEDs yang memiliki lapisan penuh katoda yang terbentuk dari molekul organik dan lapisan film tipis anoda yang berupa transistor film tipis (TFT) array yang membentuk matriks. Array TFT sendiri adalah sirkuit yang menentukan piksel dapat dihidupkan untuk membentuk sebuah gambar dilayar tipisnya (lihat ilustrasinya dibawah ini).

7 | P a g e

Model jenis AMOLED mengkonsumsi daya arus listri yang lebih rendah dibandingkan dengan model jenis

PMOLED. Hal ini di sebabkan oleh susunan lapisan organik TFT yang dipunyai oleh jenis AMOLED hanya

membutuhkan daya arus listrik yang rendah dibandingkan dengan sirkuit listri yang digunakan secara

keseluruhan pada sitim tersebut. Dengan demikian AMOLED dipakai oleh industry untuk memproduksi layar-

layar display yang besar.

Bahkan AMOLED mempunyai Refresh Rate yang sangat cepat, dan ini adalah cocok sekali untuk

memproduksi gambar-gambar besar (video). Saat ini AMOLED diproduksi untuk layar monitor computer, HDTV

layar besar dan tentunya billboard.

Keuntungan Menggunakan OLED

Tabel dibawah ini memberikan gambaran yang lebih jelas, perbandingan antara produk OLED dengan sumber

lampu pencahayaan lainnya yang sudah ada di pasaran umum:

8 | P a g e

Tabel: Perbandingan Penggunaan Teknologi Penyinaran dari Lampu (sumber Vacuum Technology & Coating)

Dapat kita lihat sendiri kesimpulannya mengapa dunia industri panel layar tipis saat ini banyak sekali yang

sudah memutar roda arah produksinya menggunakan bahan materi yang terbuat dari bahan dasar OLED,

karena:

o Produk Lampu yang hemat energi o Kerugian luminer nya sangat rendah o Formulir Novel faktor o Sangat menarik dipandang dari bentuk estetika produk baru o Dapat membuat peta skala perbandingan untuk biaya produk yang efektif o Dilihat dari segi pencahayaan OLED menawarkan proposisi nilai yang berbeda, namun demikian

dasar-dasar fokusnya harus ditinjau sebagai berikut:

Jangan bandingkan lampu yang satu untuk lampu lainnya Bandingkan luminer untuk luminer Kerangka produksi (fixture) pembuatan OLED akan lebih murah, tipis dan

menggunakan bahan baku materi organik yang relatif kecil Luminer OLED akan lebih ringan, biaya transportasinya, sehingga lebih rendah biaya

produksinya OLED panel tidak mengandung bahan baku yang berbahaya

Lampu Pijar Lampu TL Lampu LED Lampu OLED (Incandescent) (Fluorescent) Ukuran Efisiensi 17 lm / Watt 100 lm / Watt 80 - 120 lm/W: putih 100 lm/W: CRI 70

Terangnya 65 - 80 lm/W: putih

redup 71 lm/W: CRI 81

Indeks Warna (CRI 100 80 - 85 80 - warna putih 95 dgn 40 lumen/watt = Color Rendering

Index) 90 - putih redup

Faktor Lampu yang Tabung gelas yang Lampu yg punya ttk Sumber lampu dgn area Bentuk Lainnya menyebabkan Panas solid & panjang sumber intesitas tinggi Yg luas berupa thin film

Faktor Sangat Panas Ada kandungan Sangat panas dalam Tercatat sebagai Keselamatan Mercurynya (Hg) pengunaan produk yang terbaik

Kemampuan Ada, tapi bentuk Ada, tapi

Efisiensinya Ada, bahkan Efisiensinya Ada, bahkan Efisiensinya Peredupan Cahaya Efisiensinya kecil menurun bertambah baik bertambah baik

Faktor Kebisingan Tidak bising Bising Tidak bising Tidak bising

Faktor Lamanya relatif sangat relatif sangat Sangat Baik Sangat baik

Waktu Pengunaan pendek pendek

Kemampuan Tidak Ada Tidak Ada Ada Ada

Perubahan Warna

9 | P a g e

Pencahayaan dengan Diffuse yang rendah Oleh karana itu, OLED merupakan sumber yang lebih menyenangkan secara visual, menawarkan kenyamanan yang juga lebih baik secara visual, dan lebih efektif

Problema Menggunakan OLED Kelihatannya OLED tampak sebagai hasil penemuan teknologi tinggi yang luar biasa sebagai model sumber cahaya layar lebar (panel display) termutahir. Ternyata dibalik semua itu layar lebar yang berteknologi tinggi ini masih mempunyai permasalahannya tersendiri:

Waktu Penggunaan (Lifetime) Lapisan film OLED yang berwarna merah dan hijau (waktu pengunaannya = 46,000 sampai 230,000 jam) mempunayai waktu pengunaan lebih lama dibandingkan dengan warna biru organic yang saat ini mempunyai waktu pengunaan yang relatif jauh lebih kecil (sekitar 14,000 jam).

Pabrikasi Proses pabrikasi untuk memproduksi OLED masih sangat mahal sekali saat ini.

Erosi dari air Bila terjadi prosess erosi dari air, maka akan mudah sekali permukaan dasar OLED menjadi rusak. Air dapat merusak bahan organik yang terlapis di substratnya. Oleh karena itu, proses penyegelan harus benar-benar diperhatikan dan terus menerus diperbaiki. Terutama hal ini adalah penting sekali untuk manufaktur praktis. Erosi air pada permukaan lapisan organik dapat membatasi umur panjang dari OLED tadi.

Penggunaan OLED Sekarang & Waktu Mendatang Saat ini penggunaan OLED dalam industri yaitu digunakan sebagai peralatan layar kecil untuk kamera, handphone, PDA dan banyak lagi lainnya. Di awal September 2004, Sony Corporation mengeluarkan press release nya sebagai awal dari produksi masal untuk industri OLED screens pada produknya model: CLIE PEG-VZ90. Ini adalah merupakan produk pertamanya sebagi bentuk produksi personal-entertainment handhelds (i.e.: camera, cell phone, etc).