17 февраля южнокорейская компания Lordin, специализирующаяся на OLED-материалах, объявила на форуме OLED Innovation Forum Korea-India, проходившем в Хайдарабаде, штат Телангана, Индия, о начале массового производства синих фосфоресцентных OLED-материалов в этом году.
OLED состоят из самоизлучающих материалов. В зависимости от механизмов излучения OLED подразделяются на фосфоресцентные и флуоресцентные. Флуоресцентные OLED имеют внутреннюю эффективность всего 25%, в то время как фосфоресцентные OLED теоретически могут достигать 100%. Однако фосфоресцентные материалы менее стабильны, чем флуоресцентные, что затрудняет их коммерциализацию. Из трех основных цветов (RGB) красные и зеленые фосфоресцентные OLED уже были коммерциализированы, но синие фосфоресцентные OLED, потребляющие больше всего энергии, имеют короткий срок службы и их было трудно применять в реальных панелях.
Глава научно-исследовательского института Lordin заявил: «В флуоресцентных структурах три четверти энергии теряется в виде тепла, и это тепло напрямую сокращает срок службы устройства».
В OLED электроны и дырки встречаются и излучают свет в эмиссионном слое (EML) между анодом и катодом. Ключевую роль играют экситоны — связанные состояния электронов и дырок. В зависимости от комбинаций спинов синглетные и триплетные экситоны образуются в соотношении 1:3. Обычные флуоресцентные материалы могут преобразовывать в свет только синглетные экситоны (25%), а оставшиеся 75% рассеиваются в виде тепла.
Фосфоресцентные материалы также используют триплетные экситоны для излучения света, что обеспечивает теоретическую внутреннюю эффективность 100%. Это означает более яркое свечение при том же токе или одинаковую яркость при меньшем энергопотреблении.
Lordin отметил: «Когда эффективность повышается с 25% до 100%, яркость может увеличиться в четыре раза при том же токе, а энергопотребление, как ожидается, снизится как минимум на 25–50%».
Ожидается, что это принесет прямые выгоды, такие как увеличение времени автономной работы смартфонов, более яркий HDR для телевизоров и улучшенная видимость на открытом воздухе.
Основой исследований и разработок в области синих фосфоресцентных материалов является термическая стабильность. Материалы должны выдерживать нагрев в течение непрерывных производственных процессов более одной недели, сохраняя первоначальные характеристики.
Lordin подчеркнул: «Прежде чем добиваться эффективности, необходимо сначала обеспечить фундаментальные аспекты, такие как термическая стабильность».
Компания сосредоточилась на укреплении стабильности молекулярной структуры. Используя дейтериевое замещение, она преобразует углерод-водородные связи в углерод-дейтериевые связи, снижая энергию молекулярных колебаний и замедляя деградацию. Lordin отметил: «Деутерирование играет незаменимую роль в продлении срока службы синих материалов».
Компания также активно занимается упрощением процесса. Типичные системы используют многокомпонентные структуры, такие как N-типа хосты, P-типа хосты и допанты. Lordin предложил запатентованную структуру под названием ZETPLEX, которая объединяет специфический хост и допант. Концепция заключается в уменьшении количества компонентов для минимизации переменных при вакуумном осаждении и упрощения контроля процесса.
«Упрощенные структуры помогают обеспечить однородность при массовом производстве, а также улучшаются характеристики стабильности и рабочего напряжения», — подчеркнул Lordin.
Lordin заявил, что разработка в области эффективности, срока службы и рабочего напряжения вступила в финальную стадию. В частности, срок службы значительно улучшился по сравнению с ранними образцами, и есть дальнейшие возможности для его повышения.
Глава научно-исследовательского института сказал: «Мы одновременно оптимизируем материалы и структуры устройств. Наша цель — выйти за рамки исследований и разработок и фактически начать массовое производство и применение в этом году».
Если синие фосфоресцентные материалы поступят в массовое производство, ожидается сдвиг в структуре прибыли OLED-индустрии. Снижение энергопотребления при той же яркости изменит структуру затрат на панели, а уменьшение тепловыделения продлит срок службы панелей и повысит их надежность. Применение будет охватывать широкий спектр, включая IT OLED, крупноформатные телевизоры и устройства нового поколения для расширенной реальности (XR). Отраслевые наблюдатели считают, что после того, как технология синих фосфоресцентных материалов созреет, OLED претерпят еще один поколенческий сдвиг.
Хотя OLED уже превосходят LCD по качеству изображения, остается потенциал для улучшения энергоэффективности, срока службы и стабильности производства.
Lordin прокомментировал: «Синяя фосфоресценция — это не вариант, это необходимый этап. Внедрение этой технологии откроет следующее десятилетие OLED».
