OLED发光材料的提升有三个考量指标:发光效率、色域覆盖率、稳定性(寿命)。消费电子产品不管如何发展,对OLED屏幕的要求是亮度更高,续航时间更长以及显示颜色更加鲜艳。
20世纪50年代,OLED相关研究已经出现,不过当时效率非常低。1980年代,在OLED之父邓青云博士的推动下,OLED技术进入大众视线。2000年之前,业界普遍使用荧光发光材料,而UDC(Universal Display Corporation)则是在2003年率先推动磷光OLED发光材料商用化。
为了推进OLED显示行业的持续发展,UDC正致力于蓝色磷光OLED(PHOLED)发光材料的研发,并计划明年将蓝色磷光OLED材料作为其磷光材料组合的一部分引入商用市场。UDC也还在不断创新和改进其红色和绿色磷光材料。与此同时,UDC正在开发OVJP这一种创新的技术平台,以用于进一步解决OLED电视制造过程中所常见的工艺复杂、成本高等问题。此外,为了更好地服务和支持中国市场,UDC加大中国市场的布局和投入,持续推进创新。
发光材料效率演进史
蓝色磷光发光材料计划于明年实现商业化
磷光OLED材料与荧光OLED材料的主要区别体现在内量子效率(IQE),因为它们的发光机理不同:荧光发光材料是利用单重态去发光,磷光发光材料则可以利用三重态去发光,其发光效率可达荧光材料的四倍。
2015年到2023年期间,业界所使用的OLED红色、绿色发光材料已基本实现磷光发光材料的全面普及和替换,而OLED蓝色发光材料仍停留在荧光发光材料阶段。
UDC所开发的先进的、高能效的UniversalPHOLED材料
“OLED蓝色磷光发光材料一直是业内的一大有待攻克的挑战。要让蓝色磷光材料发光,需要更高的能量去激发,这意味着寿命与稳定性存在较大挑战。”UDC高级市场经理林永哲在接受Wit Display编辑采访时指出。
UDC高级市场经理林永哲
UDC从2003年着手研发磷光发光材料,至今已经20年。林永哲指出:“发光材料对化学材料掌握的深度和宽度要求非常高,而效率、颜色以及寿命的提升又是相互牵连的。这就意味着,如果要提高材料的色域覆盖率,就可能会影响效率等指标,因此每一次性能提升通常无法触及所有的指标,需要逐年一点一滴积累实现。”
磷光OLED的100%发光效率指的内量子效率(IQE),即在器件里面的有机分子的发光效应。与荧光相比,磷光OLED能够利用100%的能源,其发光效率可达到荧光材料的4倍。通过导入磷光材料,OLED功耗将更大幅度降低。
林永哲表示,UDC 计划在 2024 年向商用市场推出蓝色磷光材料。而随着蓝色磷光材料的加入,手机端OLED屏幕的效能会提升25%左右。效率提升后,电池的寿命以及待机时间可以更长,器件温度也可以更低,手机可以做得更加轻薄。从工艺的角度来看,蓝色磷光材料有助于简化工艺流程,减少投资金额,进一步提高产能。
当前,下游环节的面板企业、终端企业,甚至包括消费者,都对更节能、更可持续的产品表现出了极高的兴趣。UDC也期待其蓝色磷光材料能够进一步提高 OLED 设备的效率和性能。
OVJP工艺优势明显 加速研发
当前,显示行业主流制造沉积工艺是真空热蒸镀(VTE),需要使用精细金属掩膜(FMM)来并排制造有机发光二极管显示屏的红、绿、蓝像素。然而,FMM的使用效率不高,目前仅限于约32英寸大小的显示器。业界希望能引入一种高产量、高效率的工艺来用于制造成本更低、性能更高的产品,以及推动OLED电视市场的发展。
应对行业面临的挑战,UDC开发出全新的OVJP(有机蒸汽喷墨印刷)技术。林永哲指出,OVJP技术至少具有四大优点:
一是OVJP的工艺更加简化,红、绿、蓝 OLED 材料可直接印制在基板上,不涉及FMM。
二是,OVJP采用的干式印刷,不涉及溶液(有机发光材料对于水、氧相当敏感),工艺的稳定性,以及对材料的保护性也会更好。
三是OVJP工艺可扩展至10代以上的印刷,通量也较高,可应用于发光层、主层和功能层 OLED 材料,在效率上也有很大优势。
l四是OVJP工艺使用的是与 UDC 所开发的小分子磷光 OLED 材料所相同的材料。这些材料在当前已被用于部分产品中,意味着该工艺亦将拥有成熟可靠的供应链。
目前,UDC在OVJP技术方面已取得了一定的进展。其于近日通过OVJP技术研发出世界首个完全印刷、高分辨率、RGB并排 PHOLED叠层。“目前我们已经证明OVJP技术作为 OLED 电视的全面沉积解决方案是可行的。接下来我们希望做一些规模化的提升,证明它可以实现规模化生产。”林永哲表示。
通过持续创新助力OLED发展
作为一家全球性的企业,UDC在中国、韩国、日本都有分支机构,另外还设置了一些研究中心。近期,UDC亦在爱尔兰设立了用于生产PHOLED产品的工厂。
UDC极为重视中国市场。林永哲指出,随着中国OLED市场的增长,UDC也已加大相应的布局,在北京、上海、成都、深圳都设立了办事处。此外,在2019,UDC升级扩大了其位于香港的实验室,以此来更好地支持客户的需求。
UDC高级市场经理林永哲
UDC自1994年成立以来已历经30年发展。UDC的核心竞争力在于持续创新的能力。从1994年到2003年,UDC投入十年时间,率先推动磷光OLED材料商用化进程。从2003年到2023年,UDC进一步拓宽了自身的磷光材料组合,推出了新的下一代红光、绿光和黄绿光材料,并预计在 2024 年向商用市场推出蓝色磷光材料。
创新的过程也是一种挑战。以蓝色磷光材料为例,目前还没有公司成功开发出符合商用规格的蓝色磷光材料。作为领先的磷光材料公司,UDC则是提出研发蓝色磷光材料的目标,投入大量资源来研究如何持续不断地去提升发光效率、寿命。
UDC除了上游的材料研发之外,也在深耕器件技术、面板技术。目前,UDC在全球已颁发和正在申请的专利超过了6000项。在市面上看得到的OLED产品,几乎都能找得到UDC的材料和技术的身影。
林永哲强调,UDC的企业使命就是通过技术创新,与OLED生态系统合作开发出最佳的磷光发光材料和OLED技术,助力释放OLED行业的无限增长潜力。在未来,UDC希望继续成为OLED生态链的关键的推动者,凭借自身的创新引擎不断开发出更好的材料和技术,以此来帮助客户开发出更高性能的产品,并最终推动OLED产业的发展。
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