OLED technológia: OLED: Szerkezet, gyártás és a jövő kijelzői

1.Szerkezeti sarokpont: a precíziós "szendvics" és az elektronlyukak tánca

Az OLED lényege egy többrétegű, pontosan egymásra helyezett funkcionális filmekből álló szerves félvezető eszköz:

• Alátét: A fizikai hordozó "alapjaként" általában rugalmas poliimidet (PI) vagy merev üveget használnak.
• Anód (például indium-ón-oxid ITO): átlátszó vezető, amely lyukakat (pozitív töltéseket) juttat be.
• Szerves funkcionális réteg (mag): általában a lyukinjektáló réteg (HIL), a lyukszállító réteg (HTL), a fénykibocsátó réteg (EML), az elektronszállító réteg (ETL) és az elektroninjektáló réteg (EIL). Az egyes rétegek anyagát és vastagságát nanométeres szinten optimalizálják.
• Katód (például magnézium-ezüst ötvözet): befecskendezi az elektronokat (negatív töltés), és az alacsony munkafunkciójú fémek hatékony befecskendezést érnek el.

A lumineszcencia titka: Feszültség hatására az anódon lyukak és katód elektronok külön-külön injektálódnak, és az elektromos tér hatására egymás felé vándorolnak. A fénykibocsátó rétegben találkoznak és rekombinálódnak, a felszabaduló energia pedig gerjeszti a lumineszcens molekulákat, amelyek a gerjesztés megszüntetésekor fotonok formájában energiát szabadítanak fel - ez az OLED önlumineszcenciájának forrása. A különböző lumineszcens anyagok energiasávszerkezetének pontos szabályozásával olyan alapszínek, mint a vörös, a zöld és a kék, hozhatók létre, amelyekkel teljes színmegjelenítés érhető el (Az amerikai Energiaügyi Minisztérium hiteles magyarázata az OLED fizikai alapelveiről: https://www.energy.gov/eere/ssl/how-organic-leds-work).

2.Material forradalom: a szerves molekulák szín- és hatékonysági áttörése

Az OLED teljesítményének ugrásszerű növekedése a szerves anyagok innovációjától függ:

• Fluoreszkáló anyagok: Az első generációs anyagok csak 25% szingulett-excitont képesek hasznosítani, és a belső kvantumhatásfok (IQE) felső határa alacsony.
• Foszforeszkáló anyagok (például irídiumkomplexek): Az IQE elméletileg elérheti az 100% értéket, ami jelentősen javítja az energiahatékonyságot, különösen a vörös és zöld fény esetében.
• Termikusan aktivált késleltetett fluoreszcenciájú anyagok (TADF): Nincs szükség nemesfémekre, a triplett-excitonok befogása fordított rendszerközi keresztezéssel történik, és közel 100% IQE érhető el, ami az alacsony költségű és nagy hatékonyságú megoldások következő generációjának tekinthető (A TADF anyagok mélyreható elemzése a Nature magazinban: https://www.nature.com/articles/s41578-021-00339-3).
• Kék anyagból készült szűkület: A kék fényű anyagok élettartama és hatékonysága még mindig elmarad a vörös és a zöld fényéhez képest, ezért jelenleg ez áll a kutatás és fejlesztés középpontjában. A kvantumpontok és a szuperfluoreszcens technológia potenciális áttörést jelentenek.

3: A nanoszintű precizitás művészete és a tömeggyártás kihívása

Az OLED-gyártás a precíziós gyártás csúcsa:

• Finom fémmaszk elpárologtatása (FMM): Folyamatban lévő eljárás. Egy vákuumkamrában a szerves anyagot felhevítik, hogy szublimálódjon, és a gőz áthalad a finom fémmaszk (FMM) mikropórusain, és pontosan lerakódik a TFT-szubsztrát megfelelő pixelhelyzetére. Az FMM nyújtása, hőtágulása és igazítási pontossága a fő nehézségek, amelyek korlátozzák a nagyméretű és magas PPI tömeggyártását.
• Tintasugaras nyomtatás (IJP): Nyomtatásos nyomtatás: Új technológia. A feloldott szerves anyagot a nyomtatótintához hasonlóan a hordozó előre meghatározott helyére permetezik. Előnye a nagy anyagfelhasználás (>90%), nagy méretre alkalmas, és nincs szükség drága FMM-re. Ezt tekintik a jövőben a nagyméretű OLED költségcsökkentésének fő útjának. A hozam javítása és a nagy felbontású nyomtatás a jelenlegi kutatási fókuszpontok (Az OLED-Info nyomon követési jelentése a tintasugaras nyomtatási technológia fejlődéséről: https://www.oled-info.com/inkjet-printed-oleds).
• Kapszulázási technológia: Vékonyfilmes tokozás (TFE) vagy üvegborítás szükséges a szigorú védelemhez, hogy a víz és az oxigén ne korrodálja a törékeny szerves réteget. A hajlékony OLED rendkívül magas követelményeket támaszt a TFE-vel szemben.

4.Alkalmazás virágzás: az extrém látásmódtól a morfológiai forradalomig

Az OLED jellemzői különböző alkalmazási forgatókönyveket eredményeznek:

• A csúcskategóriás mobil kijelző: az iPhone Pro sorozat, a Samsung Galaxy zászlóshajók stb. OLED-et használnak, amely a zászlóshajók szabványává vált, ultra-nagy kontraszt, széles színskála (DCI-P3), HDR-támogatás és energiatakarékos tulajdonságok (a fekete pixelek nem bocsátanak ki fényt). 2023-ban az OLED mobiltelefon-panelek elterjedési aránya meghaladja a 45% (IDC globális mobil kijelző piaci jelentés összefoglalója: https://www.idc.com/promo/smartphone-market-share).
• TV-mező: Az LG WRGB OLED TV-je és a Samsung QD-OLED TV-je bomlasztó képminőséget biztosít. Az önfényes pixelek végtelen kontrasztot és extrém fekete mezőt eredményeznek, a betekintési szög pedig szinte tökéletes. A nagyméretű OLED TV-k átlagára folyamatosan csökken, ami felgyorsítja a népszerűsítést.
• Rugalmas/hajtható kijelző: A rugalmas PI szubsztrátumok hajlíthatóvá, összehajthatóvá és akár göndöríthetővé teszik a képernyőt. A Samsung Galaxy Z Fold/Flip sorozat és a Huawei Mate X sorozat vezetik az összehajtható képernyős mobiltelefonok trendjét, az OPPO görgethető képernyős koncepciótelefonok pedig kitágítják a forma határait.
• Feltörekvő területek: OLED (ablakok és gépjárművek kijelzői), OLED világítás (ultra-vékony, állítható színhőmérsékletű felületi fényforrás), viselhető eszközök (speciális formájú képernyők illeszkednek az ívelt felületekhez) és VR/AR (ultra-nagy frissítési frekvencia, alacsony késleltetés).

5.Jövőbeli trendek: átlátható, nyújtható és szélesebb látókör

Az OLED technológia tovább fejlődik:

• Átlátszó OLED: 40% feletti áteresztőképességgel, kijelző és perspektivikus funkciókkal kombinálva, intelligens ablakokban, kiterjesztett valóság szélvédőkben (pl. BMW koncepcióautók) és átlátszó TV-kben (LG Signature OLED T) használják, virtuális-reális fúziós élményt teremtve (A SID Display Week éves kilátásai az átlátszó kijelzőtechnológiáról: https://www.sid.org).
• Nyújtható OLED: Rugalmas szubsztrátumok és speciális elektróda/lumineszcens réteg anyagok felhasználásával a képernyő nyújtási deformációjának elérése (>30% deformáció), forradalmi interaktív felületet biztosítva a hordható elektronika és a bionikus eszközök számára.
• Felgyorsult a nyomtatott OLED tömeggyártása: A JOLED (átszervezett), a TCL Huaxing, a BOE stb. aktívan alkalmazzák a nyomtatási technológiát a nagyméretű OLED-ek költségcsökkentésének és piaci elterjedésének előmozdítása érdekében. Várhatóan a nyomtatott OLED 2030-ban jelentősen növekedni fog (DSCC kijelzőtechnológiai útvonal-előrejelzési jelentés: https://www.displaysupplychain.com).
• Hatékonyság és életminőség javítása: A kék fényű anyagok, az eszközszerkezet (laminált OLED) és a fénykivonási technológia folyamatos optimalizálása tovább javítja az energiahatékonyságot és a termék élettartamát.

---

Összefoglaló:

Az OLED-technológia egyedülálló "szendvics" szerkezetén keresztül megvalósítja az elektronok és lyukak pontos találkozását a szerves molekulák szintjén, ezáltal tiszta fényt bocsátva ki. Az anyagkémia folyamatos áttörésétől a párologtatási és nyomtatási eljárások precíz versenyéig, a mobiltelefonok képernyőinek vizuális forradalmától az összehajtható és átlátszó formák lenyűgöző megjelenéséig az OLED túllépett az egyszerű kijelző médiumon, és a jövő digitális életformájának kialakításának központi erejévé vált. Ahogy a nyomtatási technológia csökkenti a költségeket, és az átlátszó és nyújtható formák tovább tágítják az alkalmazási határokat, az OLED továbbra is vezetni fogja a kijelzőtechnológia mélyreható átalakulását, és szélesebb dimenzióban világítja meg az információval való emberi interakció jövőbeli képét.