myle.vnreview
Writer
LG Display đã trở thành công ty đầu tiên trên thế giới kiểm chứng thành công hiệu suất thương mại hóa của tấm nền OLED phát quang màu xanh lam trên dây chuyền sản xuất hàng loạt, đánh dấu một bước tiến lớn trong công nghệ màn hình.
Bước đột phá này đến khoảng 8 tháng sau khi LG Display hợp tác với Universal Display Corporation (UDC) để phát triển công nghệ phát quang màu xanh lam (blue phosphorescence), được coi là bước cuối cùng trong việc tạo ra thứ mà ngành công nghiệp gọi là "OLED trong mơ" (dream OLED) - màn hình đạt được phát quang cho cả ba màu cơ bản của ánh sáng.
Giải pháp của LG Display sử dụng cấu trúc Tandem OLED hai lớp lai, kết hợp huỳnh quang xanh lam ở lớp dưới với phát quang xanh lam ở lớp trên. Phương pháp này tiêu thụ ít hơn khoảng 15% điện năng trong khi vẫn duy trì độ ổn định tương đương với các tấm nền OLED hiện có.
Việc phát triển OLED màu xanh lam đạt được cả độ ổn định và hiệu suất cao đã đặt ra thách thức to lớn cho ngành công nghiệp màn hình. Có rất nhiều cơ chế suy giảm hoạt động trong cấu trúc phức tạp của các thiết bị OLED, và việc đạt được sự cân bằng chính xác giữa các thông số thiết bị cần thiết để phát xạ ánh sáng xanh lam tối ưu đã được chứng minh là đặc biệt khó khăn. Do đó, OLED xanh lam trước đây có tuổi thọ hoạt động ngắn hơn so với các loại OLED màu đỏ và xanh lục. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tuổi thọ của OLED xanh lam có thể ngắn hơn đáng kể so với các loại OLED đỏ hoặc xanh lục, có khả năng ảnh hưởng đến tuổi thọ tổng thể màu sắc của màn hình OLED. Vấn đề này thường được người tiêu dùng đề cập, với trải nghiệm sắc trắng bị suy giảm theo thời gian trên màn hình OLED, một vấn đề được cho là do sự suy giảm nhanh hơn của thành phần OLED màu xanh lam.
Nguyên nhân cơ bản gây ra sự bất ổn định của OLED xanh lam nằm ở năng lượng photon cao liên quan đến phát xạ ánh sáng xanh lam đậm. Năng lượng cao này khiến các vật liệu hữu cơ được sử dụng trong các loại OLED xanh lam dễ bị mất ổn định quang hóa, dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng của thiết bị theo thời gian. Hiệu suất dưới mức tối ưu của OLED xanh lam không chỉ ảnh hưởng đến độ ổn định của chúng mà còn tác động trực tiếp đến hiệu suất năng lượng tổng thể của màn hình.
Hơn nữa, OLED xanh lam thường thể hiện giá trị FWHM (toàn chiều rộng ở nửa cực đại) rộng hơn trong phổ phát xạ của chúng so với các loại OLED đỏ và xanh lục. Phổ phát xạ rộng hơn này cản trở việc đạt được độ tinh khiết màu cao, một yêu cầu quan trọng đối với màn hình điện tử cao cấp.
Các cơ chế chính xác khiến OLED xanh lam bị suy giảm rất phức tạp và chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn, điều này hạn chế khả năng triển khai các chiến lược hiệu quả để cải thiện độ ổn định của chúng. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã xác định sự suy giảm hóa học xảy ra tại giao diện giữa lớp phát xạ và lớp vận chuyển điện tử, đặc biệt là sự mất oxy trong các phân tử, là một yếu tố quan trọng góp phần vào sự suy giảm của OLED xanh lam.
Một thách thức quan trọng khác nằm ở sự hạn chế về nguồn vật liệu nền phù hợp cho các bộ phát ánh sáng màu xanh lam. Các vật liệu nền này cần phải sở hữu năng lượng bộ ba đủ cao và khoảng cách dải rộng để cho phép truyền năng lượng hiệu quả đến bộ phát xanh lam và ngăn ngừa tổn thất năng lượng.
Ngành công nghiệp màn hình OLED thường phải tìm đến giải pháp thỏa hiệp bằng cách sử dụng bộ phát lân quang đỏ và xanh lá cây, mang lại hiệu suất cao và độ ổn định, trong khi sử dụng bộ phát huỳnh quang xanh lam, có hiệu suất thấp hơn, thường kết hợp với các kỹ thuật chuyển đổi cao như triệt tiêu ba-ba (TTA-UC). Tuy nhiên, việc đạt được hiệu suất cao với các thiết bị TTA-UC rất khó khăn về mặt kỹ thuật do liên quan đến chất nhạy sáng, vốn có thể gây ra một loạt vấn đề riêng.
Đèn PHOLED của UDC tận dụng nguyên lý phát quang để đạt hiệu suất bên trong cao hơn đáng kể so với đèn huỳnh quang. Đèn OLED huỳnh quang truyền thống bị hạn chế về hiệu suất vì chúng chủ yếu chỉ sử dụng các exciton đơn, chiếm khoảng 25% tổng số exciton được tạo ra trong thiết bị. 75% exciton ba còn lại thường phân rã không bức xạ, dẫn đến tổn thất năng lượng và giảm hiệu suất tổng thể. Ngược lại, đèn PHOLED được thiết kế để khai thác cả exciton đơn và exciton ba để phát xạ ánh sáng, cho phép chúng có khả năng đạt hiệu suất lượng tử bên trong (IQE) gần 100%. Khả năng này có thể mang lại hiệu suất cao hơn gấp bốn lần so với đèn OLED huỳnh quang.
Quá trình phát quang bao gồm một giai đoạn chuyển tiếp dài hơn để các electron bị kích thích trở về trạng thái cơ bản. Quá trình chuyển đổi này được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách kết hợp các phức chất organometallic chứa các nguyên tử kim loại nặng, chẳng hạn như iridi hoặc bạch kim, vào lớp phát xạ. Sự hiện diện của các nguyên tử kim loại nặng này làm tăng cường liên kết bên trong phân tử, từ đó đẩy nhanh quá trình giao thoa giữa các hệ thống (ISC) từ trạng thái kích thích đơn sang trạng thái kích thích ba và thúc đẩy quá trình phân rã bức xạ (lân quang) từ trạng thái ba sang trạng thái cơ bản. Nhờ hiệu suất và độ ổn định cao vốn có, các bộ phát lân quang thường được sử dụng cho OLED đỏ và xanh lá cây trong các màn hình thương mại.
Công nghệ PHOLED mang lại một số lợi thế quan trọng, bao gồm mức tiêu thụ điện năng thấp hơn đáng kể do hiệu suất chuyển đổi năng lượng điện thành ánh sáng cao hơn. Mặc dù việc đạt được tuổi thọ dài cho PHOLED xanh lam vẫn là một thách thức dai dẳng, nhưng hiệu suất vốn có của công nghệ này có tiềm năng kéo dài tuổi thọ hoạt động so với OLED xanh lam huỳnh quang. Hơn nữa, hiệu suất tăng lên của PHOLED có thể chuyển thành màn hình sáng hơn, nâng cao trải nghiệm xem, đặc biệt là trong điều kiện ánh sáng môi trường cao.
Soo-young Yoon, Giám đốc Công nghệ kiêm Phó Chủ tịch Điều hành của LG Display, gọi sự phát triển này là "một cột mốc đổi mới hướng tới thế hệ OLED tiếp theo".
LG đã giới thiệu tấm nền OLED phát quang màu xanh lam với công nghệ Tandem hai lớp tại Tuần lễ màn hình SID 2025 ở San Jose, California vào tháng 5. LG Display cũng đã nộp bằng sáng chế cho công nghệ OLED phát quang màu xanh lam tại cả Hàn Quốc và Mỹ.
Bước đột phá này đến khoảng 8 tháng sau khi LG Display hợp tác với Universal Display Corporation (UDC) để phát triển công nghệ phát quang màu xanh lam (blue phosphorescence), được coi là bước cuối cùng trong việc tạo ra thứ mà ngành công nghiệp gọi là "OLED trong mơ" (dream OLED) - màn hình đạt được phát quang cho cả ba màu cơ bản của ánh sáng.
Giải pháp của LG Display sử dụng cấu trúc Tandem OLED hai lớp lai, kết hợp huỳnh quang xanh lam ở lớp dưới với phát quang xanh lam ở lớp trên. Phương pháp này tiêu thụ ít hơn khoảng 15% điện năng trong khi vẫn duy trì độ ổn định tương đương với các tấm nền OLED hiện có.
Việc phát triển OLED màu xanh lam đạt được cả độ ổn định và hiệu suất cao đã đặt ra thách thức to lớn cho ngành công nghiệp màn hình. Có rất nhiều cơ chế suy giảm hoạt động trong cấu trúc phức tạp của các thiết bị OLED, và việc đạt được sự cân bằng chính xác giữa các thông số thiết bị cần thiết để phát xạ ánh sáng xanh lam tối ưu đã được chứng minh là đặc biệt khó khăn. Do đó, OLED xanh lam trước đây có tuổi thọ hoạt động ngắn hơn so với các loại OLED màu đỏ và xanh lục. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tuổi thọ của OLED xanh lam có thể ngắn hơn đáng kể so với các loại OLED đỏ hoặc xanh lục, có khả năng ảnh hưởng đến tuổi thọ tổng thể màu sắc của màn hình OLED. Vấn đề này thường được người tiêu dùng đề cập, với trải nghiệm sắc trắng bị suy giảm theo thời gian trên màn hình OLED, một vấn đề được cho là do sự suy giảm nhanh hơn của thành phần OLED màu xanh lam.
Nguyên nhân cơ bản gây ra sự bất ổn định của OLED xanh lam nằm ở năng lượng photon cao liên quan đến phát xạ ánh sáng xanh lam đậm. Năng lượng cao này khiến các vật liệu hữu cơ được sử dụng trong các loại OLED xanh lam dễ bị mất ổn định quang hóa, dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng của thiết bị theo thời gian. Hiệu suất dưới mức tối ưu của OLED xanh lam không chỉ ảnh hưởng đến độ ổn định của chúng mà còn tác động trực tiếp đến hiệu suất năng lượng tổng thể của màn hình.
Hơn nữa, OLED xanh lam thường thể hiện giá trị FWHM (toàn chiều rộng ở nửa cực đại) rộng hơn trong phổ phát xạ của chúng so với các loại OLED đỏ và xanh lục. Phổ phát xạ rộng hơn này cản trở việc đạt được độ tinh khiết màu cao, một yêu cầu quan trọng đối với màn hình điện tử cao cấp.
Các cơ chế chính xác khiến OLED xanh lam bị suy giảm rất phức tạp và chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn, điều này hạn chế khả năng triển khai các chiến lược hiệu quả để cải thiện độ ổn định của chúng. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã xác định sự suy giảm hóa học xảy ra tại giao diện giữa lớp phát xạ và lớp vận chuyển điện tử, đặc biệt là sự mất oxy trong các phân tử, là một yếu tố quan trọng góp phần vào sự suy giảm của OLED xanh lam.
Một thách thức quan trọng khác nằm ở sự hạn chế về nguồn vật liệu nền phù hợp cho các bộ phát ánh sáng màu xanh lam. Các vật liệu nền này cần phải sở hữu năng lượng bộ ba đủ cao và khoảng cách dải rộng để cho phép truyền năng lượng hiệu quả đến bộ phát xanh lam và ngăn ngừa tổn thất năng lượng.
Ngành công nghiệp màn hình OLED thường phải tìm đến giải pháp thỏa hiệp bằng cách sử dụng bộ phát lân quang đỏ và xanh lá cây, mang lại hiệu suất cao và độ ổn định, trong khi sử dụng bộ phát huỳnh quang xanh lam, có hiệu suất thấp hơn, thường kết hợp với các kỹ thuật chuyển đổi cao như triệt tiêu ba-ba (TTA-UC). Tuy nhiên, việc đạt được hiệu suất cao với các thiết bị TTA-UC rất khó khăn về mặt kỹ thuật do liên quan đến chất nhạy sáng, vốn có thể gây ra một loạt vấn đề riêng.
Đèn PHOLED của UDC tận dụng nguyên lý phát quang để đạt hiệu suất bên trong cao hơn đáng kể so với đèn huỳnh quang. Đèn OLED huỳnh quang truyền thống bị hạn chế về hiệu suất vì chúng chủ yếu chỉ sử dụng các exciton đơn, chiếm khoảng 25% tổng số exciton được tạo ra trong thiết bị. 75% exciton ba còn lại thường phân rã không bức xạ, dẫn đến tổn thất năng lượng và giảm hiệu suất tổng thể. Ngược lại, đèn PHOLED được thiết kế để khai thác cả exciton đơn và exciton ba để phát xạ ánh sáng, cho phép chúng có khả năng đạt hiệu suất lượng tử bên trong (IQE) gần 100%. Khả năng này có thể mang lại hiệu suất cao hơn gấp bốn lần so với đèn OLED huỳnh quang.
Quá trình phát quang bao gồm một giai đoạn chuyển tiếp dài hơn để các electron bị kích thích trở về trạng thái cơ bản. Quá trình chuyển đổi này được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách kết hợp các phức chất organometallic chứa các nguyên tử kim loại nặng, chẳng hạn như iridi hoặc bạch kim, vào lớp phát xạ. Sự hiện diện của các nguyên tử kim loại nặng này làm tăng cường liên kết bên trong phân tử, từ đó đẩy nhanh quá trình giao thoa giữa các hệ thống (ISC) từ trạng thái kích thích đơn sang trạng thái kích thích ba và thúc đẩy quá trình phân rã bức xạ (lân quang) từ trạng thái ba sang trạng thái cơ bản. Nhờ hiệu suất và độ ổn định cao vốn có, các bộ phát lân quang thường được sử dụng cho OLED đỏ và xanh lá cây trong các màn hình thương mại.
Công nghệ PHOLED mang lại một số lợi thế quan trọng, bao gồm mức tiêu thụ điện năng thấp hơn đáng kể do hiệu suất chuyển đổi năng lượng điện thành ánh sáng cao hơn. Mặc dù việc đạt được tuổi thọ dài cho PHOLED xanh lam vẫn là một thách thức dai dẳng, nhưng hiệu suất vốn có của công nghệ này có tiềm năng kéo dài tuổi thọ hoạt động so với OLED xanh lam huỳnh quang. Hơn nữa, hiệu suất tăng lên của PHOLED có thể chuyển thành màn hình sáng hơn, nâng cao trải nghiệm xem, đặc biệt là trong điều kiện ánh sáng môi trường cao.
Soo-young Yoon, Giám đốc Công nghệ kiêm Phó Chủ tịch Điều hành của LG Display, gọi sự phát triển này là "một cột mốc đổi mới hướng tới thế hệ OLED tiếp theo".
LG đã giới thiệu tấm nền OLED phát quang màu xanh lam với công nghệ Tandem hai lớp tại Tuần lễ màn hình SID 2025 ở San Jose, California vào tháng 5. LG Display cũng đã nộp bằng sáng chế cho công nghệ OLED phát quang màu xanh lam tại cả Hàn Quốc và Mỹ.
Nguồn: Display Daily
