Op 17 februari kondigde Lordin, een Zuid-Koreaanse fabrikant van OLED-materialen, op het Korea-India OLED Innovation Forum in Hyderabad, Telangana, India, aan dat het dit jaar nog blauwe fosforescerende OLED-materialen in massaproductie zal nemen.
OLED's bestaan uit zelf-emitterende materialen. Op basis van emissiemechanismen worden OLED's onderverdeeld in fosforescerende en fluorescerende typen. Fluorescerende OLED's hebben een interne efficiëntie van slechts 25%, terwijl fosforescerende OLED's theoretisch 100% kunnen bereiken. Fosforescerende materialen zijn echter minder stabiel dan fluorescerende materialen, wat commercialisering bemoeilijkt. Van de drie primaire kleuren (RGB) zijn rode en groene fosforescerende OLED's al gecommercialiseerd, maar blauwe fosforescerende OLED's - die het meeste vermogen verbruiken - hebben een korte levensduur en zijn moeilijk toe te passen in werkelijke panelen.
Het hoofd van Lordin's onderzoeksinstituut verklaarde: "In fluorescerende structuren gaat driekwart van de energie verloren als warmte, en deze warmte verkort direct de levensduur van het apparaat."
In OLED's ontmoeten elektronen en gaten elkaar en zenden licht uit in de emissieve laag (EML) tussen de anode en kathode. Excitonen - gebonden toestanden van elektronen en gaten - spelen een sleutelrol. Afhankelijk van de spincombinaties vormen singuliere en tripletten excitonen zich in een verhouding van 1:3. Conventionele fluorescerende materialen kunnen alleen singuliere excitonen (25%) omzetten in licht, waarbij de resterende 75% als warmte wordt afgevoerd.
Fosforescerende materialen maken ook gebruik van tripletten excitonen voor lichtemissie, waardoor een theoretische interne efficiëntie van 100% mogelijk is. Dit betekent helderdere emissie bij dezelfde stroom, of gelijke helderheid bij een lager stroomverbruik.
Lordin merkte op: "Wanneer de efficiëntie stijgt van 25% naar 100%, kan de helderheid verviervoudigen bij dezelfde stroom, en wordt verwacht dat het stroomverbruik met minstens 25-50% zal afnemen."
Dit zal naar verwachting directe voordelen opleveren, zoals een langere batterijduur van smartphones, helderdere HDR voor tv's en verbeterde zichtbaarheid buitenshuis.
De basis van blauw fosforescerend R&D is thermische stabiliteit. Materialen moeten bestand zijn tegen warmte van continue productieprocessen gedurende meer dan een week, terwijl ze de initiële prestaties behouden.
Lordin benadrukte: "Voordat we efficiëntie nastreven, moeten fundamenten zoals thermische stabiliteit eerst worden gewaarborgd."
Het bedrijf richtte zich op het versterken van de stabiliteit van de moleculaire structuur. Door middel van deuteriumsubstitutie worden koolstof-waterstofbindingen omgezet in koolstof-deuteriumbindingen, waardoor de moleculaire vibratie-energie wordt verminderd en de degradatie wordt vertraagd. Lordin wees erop: "Deuteratie speelt een onmisbare rol bij het verlengen van de levensduur van blauwe materialen."
Het bedrijf streeft ook actief naar procesvereenvoudiging. Typische systemen gebruiken meercomponentenstructuren, zoals N-type hosts, P-type hosts en dopants. Lordin stelde een eigen structuur voor, genaamd ZETPLEX, die een specifieke host en dopant combineert. Het concept is om componenten te verminderen om variabelen tijdens vacuümdepositie te minimaliseren en de procescontrole te vereenvoudigen.
"Vereenvoudigde structuren helpen bij het waarborgen van uniformiteit in massaproductie, en stabiliteit en drijfspanningskenmerken verbeteren ook", benadrukte Lordin.
Lordin verklaarde dat de ontwikkeling op het gebied van efficiëntie, levensduur en drijfspanning het laatste stadium heeft bereikt. Met name de levensduur is drastisch verbeterd ten opzichte van vroege monsters, met verdere ruimte voor verbetering.
Het hoofd van het onderzoeksinstituut zei: "We optimaliseren materialen en apparaatstructuren tegelijkertijd. Ons doel is om verder te gaan dan R&D en dit jaar nog daadwerkelijk massaproductie en toepassing te lanceren."
Als blauwe fosforescerende materialen in massaproductie gaan, wordt verwacht dat de winststructuur van de OLED-industrie zal verschuiven. Lager stroomverbruik bij dezelfde helderheid zal de kostenstructuren van panelen herzien, terwijl verminderde warmte de levensduur van panelen zal verlengen en de betrouwbaarheid zal verbeteren. Toepassingen zullen een breed scala bestrijken, waaronder IT OLED's, grote tv's en next-generation extended reality (XR) apparaten. Industrie-waarnemers geloven dat zodra blauwe fosforescerende technologie volwassen is, OLED's een nieuwe generatieverschuiving zullen ondergaan.
Hoewel OLED's al beter presteren dan LCD's op het gebied van beeldkwaliteit, is er nog ruimte voor verbetering op het gebied van energie-efficiëntie, levensduur en productie stabiliteit.
Lordin merkte op: "Blauwe fosforescentie is geen optie - het is een noodzakelijke fase. De adoptie van deze technologie zal het volgende decennium van OLED's inluiden."
