Il 17 febbraio, Lordin, un'azienda sudcoreana di materiali OLED, ha annunciato al Korea-India OLED Innovation Forum tenutosi a Hyderabad, Telangana, India, che produrrà in serie materiali OLED fosforescenti blu entro quest'anno.
Gli OLED sono costituiti da materiali auto-emissivi. In base ai meccanismi di emissione, gli OLED sono classificati in tipi fosforescenti e fluorescenti. Gli OLED fluorescenti hanno un'efficienza interna solo del 25%, mentre gli OLED fosforescenti possono teoricamente raggiungere il 100%. Tuttavia, i materiali fosforescenti sono meno stabili di quelli fluorescenti, rendendo la commercializzazione impegnativa. Tra i tre colori primari (RGB), gli OLED fosforescenti rossi e verdi sono già stati commercializzati, ma gli OLED fosforescenti blu, che consumano più energia, soffrono di brevi durate e sono stati difficili da applicare nei pannelli effettivi.
Il capo dell'istituto di ricerca di Lordin ha dichiarato: "Nelle strutture fluorescenti, tre quarti dell'energia viene persa sotto forma di calore, e questo calore riduce direttamente la durata del dispositivo".
Negli OLED, elettroni e lacune si incontrano ed emettono luce nello strato emissivo (EML) tra l'anodo e il catodo. Gli eccitoni, stati legati di elettroni e lacune, giocano un ruolo chiave. A seconda delle combinazioni di spin, si formano eccitoni di singoletto e tripletto in un rapporto di 1:3. I materiali fluorescenti convenzionali possono convertire solo gli eccitoni di singoletto (25%) in luce, con il restante 75% dissipato sotto forma di calore.
I materiali fosforescenti utilizzano anche gli eccitoni di tripletto per l'emissione di luce, consentendo un'efficienza interna teorica del 100%. Ciò significa un'emissione più luminosa alla stessa corrente, o una luminosità uguale a un consumo energetico inferiore.
Lordin ha osservato: "Quando l'efficienza aumenta dal 25% al 100%, la luminosità può quadruplicare alla stessa corrente e si prevede che il consumo energetico diminuirà almeno del 25-50%".
Ciò dovrebbe portare benefici diretti come una maggiore durata della batteria degli smartphone, HDR più luminoso per i televisori e una migliore visibilità all'aperto.
La base della ricerca e sviluppo dei fosforescenti blu è la stabilità termica. I materiali devono resistere al calore dei processi di produzione continui per più di una settimana mantenendo le prestazioni iniziali.
Lordin ha sottolineato: "Prima di perseguire l'efficienza, è necessario garantire prima i fondamenti come la stabilità termica".
L'azienda si è concentrata sul rafforzamento della stabilità strutturale molecolare. Utilizzando la sostituzione del deuterio, converte i legami carbonio-idrogeno in legami carbonio-deuterio, riducendo l'energia vibrazionale molecolare e rallentando il degrado. Lordin ha sottolineato: "La deuterazione gioca un ruolo indispensabile nell'estendere la durata dei materiali blu".
L'azienda sta anche perseguendo attivamente la semplificazione del processo. I sistemi tipici utilizzano strutture multicomponente, come host di tipo N, host di tipo P e droganti. Lordin ha proposto una struttura proprietaria chiamata ZETPLEX, che combina un host e un drogante specifici. Il concetto è quello di ridurre i componenti per minimizzare le variabili durante la deposizione sotto vuoto e semplificare il controllo del processo.
"Le strutture semplificate aiutano a garantire l'uniformità nella produzione di massa, e anche la stabilità e le caratteristiche della tensione di pilotaggio stanno migliorando", ha sottolineato Lordin.
Lordin ha dichiarato che lo sviluppo in termini di efficienza, durata e tensione di pilotaggio è entrato nella fase finale. In particolare, la durata è migliorata drasticamente rispetto ai primi campioni, con ulteriore margine di miglioramento.
Il capo dell'istituto di ricerca ha affermato: "Stiamo ottimizzando contemporaneamente materiali e strutture dei dispositivi. Il nostro obiettivo è andare oltre la ricerca e sviluppo e lanciare effettivamente la produzione di massa e l'applicazione entro quest'anno".
Se i materiali fosforescenti blu entreranno nella produzione di massa, si prevede che la struttura dei profitti dell'industria OLED cambierà. Un minor consumo energetico a parità di luminosità rimodellerà le strutture dei costi dei pannelli, mentre il calore ridotto estenderà la durata dei pannelli e migliorerà l'affidabilità. Le applicazioni copriranno una vasta gamma, inclusi OLED per IT, TV di grandi dimensioni e dispositivi di realtà estesa (XR) di nuova generazione. Gli osservatori del settore ritengono che una volta che la tecnologia fosforescente blu sarà matura, gli OLED subiranno un altro cambio generazionale.
Sebbene gli OLED superino già gli LCD in termini di qualità dell'immagine, rimane spazio per miglioramenti in termini di efficienza energetica, durata e stabilità di produzione.
Lordin ha commentato: "La fosforescenza blu non è un'opzione, è una fase necessaria. L'adozione di questa tecnologia aprirà il prossimo decennio degli OLED".
