في 17 فبراير، أعلنت شركة لوردين، وهي شركة مواد OLED كورية جنوبية، في المنتدى الكوري الهندي لابتكار OLED الذي عقد في حيدر أباد، تيلانجانا، الهند، أنها ستنتج كميات كبيرة من مواد OLED الفوسفورية الزرقاء خلال هذا العام.
تتكون شاشات OLED من مواد ذاتية الانبعاث. بناءً على آليات الانبعاث، يتم تصنيف OLEDs إلى أنواع الفوسفورية والفلورسنت. تتمتع شاشات OLED الفلورية بكفاءة داخلية تبلغ 25% فقط، في حين يمكن لشاشات OLED الفوسفورية أن تصل نظريًا إلى 100%. ومع ذلك، فإن المواد الفسفورية أقل استقرارًا من المواد الفلورية، مما يجعل تسويقها أمرًا صعبًا. من بين الألوان الأساسية الثلاثة (RGB)، تم بالفعل تسويق شاشات OLED الفوسفورية الحمراء والخضراء، لكن شاشات OLED الفسفورية الزرقاء - التي تستهلك معظم الطاقة - تعاني من عمر قصير وكان من الصعب تطبيقها في اللوحات الفعلية.
صرح رئيس معهد لوردين للأبحاث: "في هياكل الفلورسنت، يتم فقدان ثلاثة أرباع الطاقة كحرارة، وهذه الحرارة تقصر بشكل مباشر من عمر الجهاز."
في OLEDs، تلتقي الإلكترونات والثقوب وينبعث منها الضوء في الطبقة المنبعثة (EML) بين الأنود والكاثود. تلعب الإكسيتونات - وهي حالات مرتبطة بالإلكترونات والثقوب - دورًا رئيسيًا. اعتمادًا على مجموعات الدوران، تتشكل الإكسيتونات المفردة والثلاثية بنسبة 1:3. يمكن للمواد الفلورية التقليدية تحويل الإكسيتونات المفردة (25%) فقط إلى ضوء، مع تبديد الـ 75% المتبقية كحرارة.
تستخدم المواد الفسفورية الإكسيتونات الثلاثية لانبعاث الضوء أيضًا، مما يتيح كفاءة داخلية نظرية بنسبة 100%. وهذا يعني انبعاثًا أكثر سطوعًا عند نفس التيار، أو سطوعًا متساويًا عند استهلاك أقل للطاقة.
وأشار لوردين: "عندما يتم رفع الكفاءة من 25% إلى 100%، يمكن مضاعفة السطوع أربع مرات بنفس التيار، ومن المتوقع أن ينخفض استهلاك الطاقة بنسبة 25-50% على الأقل".
ومن المتوقع أن يحقق ذلك فوائد مباشرة مثل عمر أطول لبطارية الهاتف الذكي، وتقنية HDR أكثر سطوعًا لأجهزة التلفاز، وتحسين الرؤية الخارجية.
أساس البحث والتطوير للفوسفور الأزرق هو الاستقرار الحراري. يجب أن تتحمل المواد الحرارة الناتجة عن عمليات التصنيع المستمرة لأكثر من أسبوع مع الحفاظ على الأداء الأولي.
وأكد لوردين: "قبل السعي لتحقيق الكفاءة، يجب أولاً تأمين الأساسيات مثل الاستقرار الحراري".
ركزت الشركة على تعزيز الاستقرار الهيكلي الجزيئي. باستخدام استبدال الديوتيريوم، فإنه يحول روابط الكربون والهيدروجين إلى روابط الكربون والديوتيريوم، مما يقلل من طاقة الاهتزازات الجزيئية ويبطئ التحلل. وأشار لوردين إلى أن "التخصيب يلعب دورًا لا غنى عنه في إطالة عمر المواد الزرقاء".
تسعى الشركة أيضًا بنشاط إلى تبسيط العمليات. تستخدم الأنظمة النموذجية هياكل متعددة المكونات، مثل المضيفات من النوع N، والمضيفات من النوع P، والمنشطات. اقترح لوردين بنية خاصة تسمى ZETPLEX، والتي تجمع بين مضيف محدد ومنشط. يتمثل المفهوم في تقليل المكونات لتقليل المتغيرات أثناء الترسيب الفراغي وتبسيط التحكم في العملية.
وشدد لوردين على أن "الهياكل المبسطة تساعد على ضمان التوحيد في الإنتاج الضخم، كما أن خصائص الاستقرار وجهد القيادة تتحسن أيضًا".
وذكر لوردين أن التطوير في الكفاءة والعمر وجهد القيادة قد دخل المرحلة النهائية. على وجه الخصوص، تحسن العمر بشكل كبير عن العينات المبكرة، مع وجود مجال إضافي للتحسين.
وقال رئيس معهد الأبحاث: "نحن نعمل على تحسين المواد وهياكل الأجهزة في وقت واحد. هدفنا هو تجاوز البحث والتطوير وإطلاق الإنتاج الضخم والتطبيق فعليًا خلال هذا العام."
إذا دخلت المواد الفوسفورية الزرقاء الإنتاج الضخم، فمن المتوقع أن يتغير هيكل الربح لصناعة OLED. سيؤدي انخفاض استهلاك الطاقة بنفس السطوع إلى إعادة تشكيل هياكل تكلفة اللوحة، بينما سيؤدي انخفاض الحرارة إلى إطالة عمر اللوحة وتحسين الموثوقية. ستغطي التطبيقات نطاقًا واسعًا، بما في ذلك شاشات OLED الخاصة بتكنولوجيا المعلومات، وأجهزة التلفاز كبيرة الحجم، وأجهزة الواقع الممتد من الجيل التالي (XR). ويعتقد مراقبو الصناعة أنه بمجرد نضوج تقنية الفوسفور الأزرق، ستخضع شاشات OLED لتحول جيلي آخر.
على الرغم من أن شاشات OLED تتفوق بالفعل على شاشات LCD في جودة الصورة، إلا أنه لا يزال هناك مجال للتحسين في كفاءة الطاقة والعمر واستقرار التصنيع.
وعلق لوردين قائلاً: "إن الفسفور الأزرق ليس خيارًا، بل هو مرحلة ضرورية. واعتماد هذه التكنولوجيا سيفتح العقد القادم لشاشات OLED."
