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OLED材料、颜色和寿命之间有怎样的关系?

CINNO · 2018-08-16

编译:山海观

来源:Oled-info

德国TADF研发厂商Cynora于2018年5月推出了其最新的蓝色TADF材料—CIE y为0.14,外量子效率(EQE)为20%,亮度700nit情况下LT97寿命为20小时。Cynora预计将在2020年批量生产该蓝色有机发光材料。


Cynora的首席市场官AndreasHaldi博士针对TADF有机发光材料及下一代发光技术、寿命和色点等的一些问题给出了解答。

Q: Cynora总是提材料的LT97寿命,您能解释为什么选择LT97,LT97的寿命曲线图又是如何工作的?另外,我们是否可以将寿命外推到较低的亮度水平(即LT97至LT95或LT70或LT50)?

A:有机发光材料的寿命测试通常需要在向OLED器件施加某个恒定电流后,测量出其亮度随时间变化的曲线,然后我们根据亮度降低目标值对其寿命进行区分。从初始亮度(100%)降低到97%的时间被称为LT97,降低到95%则被称为LT95,其他依此类推。寿命曲线遵循多指数衰减模型,我们可以据此推估寿命,但业界为求准确通常还是喜欢实际测量的结果。但曲线的指数性质还是可以给出一些粗略的估计,例如,LT97大约是LT95寿命的一半。

实际应用(显示或照明面板)通常认可衰减到初始亮度80%,70%甚至50%的寿命时间(分别为LT80,LT70和LT50)。然而,就现在的OLED材料寿命看,这些测量方式在开发阶段会需要很长时间。因此,使用LT97或LT95表征材料的寿命会更合适。从历史上看,这些方式测量的寿命也很重要,因为它们定义了OLED显示器件的老化(Burn-in)时间。与此同时,大多数OLED器件都有额外的补偿过程,因此OLED像素(材料)的LT97不再对应于整个面板的LT97。


Q:我们知道色点对寿命有显著影响,例如从470nm的蓝色移动到更深的460nm蓝色,你能帮忙解释一下这背后的机制吗?

A:这与OLED器件中的光能量有关。OLED领域的一般规则是光的能量越高,寿命越短。这意味着红色的寿命最长,绿色较短,蓝色则是最短的,该规则适用于荧光和磷光。例如,应用到OLED显示器中的绿色磷光像素的开发时间远比红色的开发时间更长,因为绿色磷光像素的寿命更难达到客户规格要求。

在更大层面看到的同样适用于较小层面,这个一般规则也适用于蓝色光谱:颜色越深蓝的有机发光材料,通常寿命也越短。在5到10年前,这个问题时不时会被荧光材料公司观察和报道。甚至一些极富经验的荧光材料开发人员也不能在蓝光波长降低10~15nm的前提下,还能保证其寿命下降不到10倍。当然,这些公司后来在发现深蓝色发光材料的寿命限制因素后,再次延长了它们的使用寿命。这些专有技术帮助他们弥补了上述因为波长调整带来的一些材料寿命的损失。

在Cynora,我们去年年底已经能够实现蓝光颜色(CIE y≤0.16,~460nm发射峰值)和对其效率的要求(亮度为1000 nits时,外部量子效率EQE> 20%)。这是一项巨大的成就,它让我们能够完全专注于延长材料的使用寿命,而无需担心进一步的颜色变化对整体性能的影响。与此同时,我们已经能够理清楚深蓝色发光材料寿命较短的一些问题,现在我们正在将这些技术转移到下一代有机发光材料中。

Q:我们怎么简单理解表征颜色的光波长与CIE y之间的差异?

A:的确,这不是一个简单的话题。原则上对于显示面板来说,CIE坐标是最重要的数值,因为它们定义了用户看到的颜色。CIE坐标可以从OLED的光谱计算出,它们既取决于峰值发射波长,也取决于光谱的宽度和形状。仅仅峰值发射波长并不能提供足够的信息来判断器件发出的颜色,仅具有固定峰值发射波长的光谱还可以实现其他很多颜色。要判断显示的颜色是否合适,还需要一个或两个附加参数。对于蓝色来说,我们通常还会关注CIE y坐标,因为CIE x坐标通常不会发生太大变化。

Q:类似地,材料的发光亮度也会影响其寿命。你能解释500nits LT97和1000nits LT97之间的区别吗?

A:亮度和寿命在双对数图中通常显示出线性关系。如果知道这条线的斜率,我们就可以计算或者推算出不同亮度下的寿命。在非常粗略的估计中,500 nits时的寿命大约是1,000 nits时寿命的3倍。

Q:关于色纯度和窄发射光谱的讨论有很多,Cynora对此的看法是什么?荧光、磷光、TADF和超荧光(Hyperfluorescence,HF)系统下又如何比较?

A:颜色纯度或发射光谱宽度对于深色是很重要的。颜色纯度部分地由发光材料的发射光谱决定,但也会受整个AMOLED面板(顶部发射,滤色器CF等)的结构影响。通常,荧光发光材料具有相当窄的发射光谱,而磷光和TADF发射器具有较宽的发射光谱。超荧光使用荧光发射,因此也显示出相当窄的发射光谱。

但是,我们必须考虑到TADF发射光谱的宽度也取决于颜色,尽管其他颜色较宽,但是蓝色TADF材料的发光光谱通常较窄。因此,我们的深蓝色TADF发光材料当前的光谱宽度实际上也没有给我们的客户带来问题,另外,我们去年也有专门针对降低该发射光谱宽度的开发。

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