Vào ngày 17 tháng 2, Lordin, một công ty vật liệu OLED của Hàn Quốc, đã công bố tại Diễn đàn Đổi mới OLED Hàn Quốc-Ấn Độ được tổ chức tại Hyderabad, Telangana, Ấn Độ, rằng họ sẽ sản xuất hàng loạt vật liệu OLED phát quang xanh lân quang trong năm nay.
OLED bao gồm các vật liệu tự phát sáng. Dựa trên cơ chế phát xạ, OLED được phân loại thành loại lân quang và huỳnh quang. OLED huỳnh quang chỉ có hiệu suất nội tại là 25%, trong khi OLED lân quang về lý thuyết có thể đạt 100%. Tuy nhiên, vật liệu lân quang kém ổn định hơn vật liệu huỳnh quang, khiến việc thương mại hóa gặp nhiều thách thức. Trong ba màu cơ bản (RGB), OLED lân quang đỏ và xanh lá đã được thương mại hóa, nhưng OLED lân quang xanh — tiêu thụ nhiều năng lượng nhất — lại gặp vấn đề về tuổi thọ ngắn và khó áp dụng trong các tấm nền thực tế.
Người đứng đầu viện nghiên cứu của Lordin cho biết: “Trong cấu trúc huỳnh quang, ba phần tư năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt, và nhiệt này làm giảm trực tiếp tuổi thọ của thiết bị.”
Trong OLED, electron và lỗ trống gặp nhau và phát ra ánh sáng trong lớp phát xạ (EML) giữa cực dương và cực âm. Các exciton — trạng thái liên kết của electron và lỗ trống — đóng vai trò quan trọng. Tùy thuộc vào sự kết hợp spin, các exciton singlet và triplet hình thành theo tỷ lệ 1:3. Vật liệu huỳnh quang thông thường chỉ có thể chuyển đổi exciton singlet (25%) thành ánh sáng, với 75% còn lại tiêu tán dưới dạng nhiệt.
Vật liệu lân quang cũng sử dụng exciton triplet để phát sáng, cho phép hiệu suất nội tại lý thuyết là 100%. Điều này có nghĩa là phát sáng mạnh hơn ở cùng một dòng điện, hoặc độ sáng bằng nhau ở mức tiêu thụ điện năng thấp hơn.
Lordin lưu ý: “Khi hiệu suất tăng từ 25% lên 100%, độ sáng có thể tăng gấp bốn lần ở cùng một dòng điện và mức tiêu thụ điện năng dự kiến sẽ giảm ít nhất 25-50%.”
Điều này dự kiến sẽ mang lại lợi ích trực tiếp như thời lượng pin điện thoại thông minh dài hơn, HDR sáng hơn cho TV và khả năng hiển thị ngoài trời được cải thiện.
Nền tảng của nghiên cứu và phát triển lân quang xanh là độ ổn định nhiệt. Vật liệu phải chịu được nhiệt từ các quy trình sản xuất liên tục trong hơn một tuần mà vẫn duy trì hiệu suất ban đầu.
Lordin nhấn mạnh: “Trước khi theo đuổi hiệu suất, các yếu tố cơ bản như độ ổn định nhiệt phải được đảm bảo trước.”
Công ty tập trung vào việc tăng cường độ ổn định cấu trúc phân tử. Bằng cách sử dụng phương pháp thay thế deuterium, nó chuyển đổi các liên kết carbon-hydro thành các liên kết carbon-deuterium, làm giảm năng lượng rung động của phân tử và làm chậm quá trình suy thoái. Lordin chỉ ra: “Deuteration đóng vai trò không thể thiếu trong việc kéo dài tuổi thọ của vật liệu xanh.”
Công ty cũng đang tích cực theo đuổi việc đơn giản hóa quy trình. Các hệ thống điển hình sử dụng cấu trúc đa thành phần, chẳng hạn như chất nền loại N, chất nền loại P và chất pha tạp. Lordin đã đề xuất một cấu trúc độc quyền gọi là ZETPLEX, kết hợp một chất nền và chất pha tạp cụ thể. Ý tưởng là giảm các thành phần để giảm thiểu các biến số trong quá trình lắng đọng chân không và đơn giản hóa việc kiểm soát quy trình.
“Cấu trúc đơn giản hóa giúp đảm bảo tính đồng nhất trong sản xuất hàng loạt, và độ ổn định cũng như đặc tính điện áp hoạt động cũng đang được cải thiện,” Lordin nhấn mạnh.
Lordin cho biết sự phát triển về hiệu suất, tuổi thọ và điện áp hoạt động đã bước vào giai đoạn cuối. Đặc biệt, tuổi thọ đã được cải thiện đáng kể so với các mẫu ban đầu, với nhiều khả năng cải thiện hơn nữa.
Người đứng đầu viện nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đang tối ưu hóa đồng thời vật liệu và cấu trúc thiết bị. Mục tiêu của chúng tôi là vượt ra ngoài R&D và thực sự ra mắt sản xuất hàng loạt và ứng dụng trong năm nay.”
Nếu vật liệu lân quang xanh đi vào sản xuất hàng loạt, cơ cấu lợi nhuận của ngành công nghiệp OLED dự kiến sẽ thay đổi. Mức tiêu thụ điện năng thấp hơn ở cùng độ sáng sẽ định hình lại cấu trúc chi phí tấm nền, trong khi nhiệt giảm sẽ kéo dài tuổi thọ tấm nền và cải thiện độ tin cậy. Các ứng dụng sẽ bao phủ một phạm vi rộng, bao gồm OLED IT, TV kích thước lớn và các thiết bị thực tế mở rộng (XR) thế hệ tiếp theo. Các nhà quan sát ngành tin rằng một khi công nghệ lân quang xanh trưởng thành, OLED sẽ trải qua một bước chuyển đổi thế hệ nữa.
Mặc dù OLED đã vượt trội hơn LCD về chất lượng hình ảnh, nhưng vẫn còn chỗ để cải thiện về hiệu quả năng lượng, tuổi thọ và độ ổn định sản xuất.
Lordin nhận xét: “Lân quang xanh không phải là một lựa chọn — đó là một giai đoạn cần thiết. Việc áp dụng công nghệ này sẽ mở ra thập kỷ tiếp theo của OLED.”
