AKTUELLE MELDUNG

Andreas Haldi über TADF, Lebensdauer, Farbpunkte und mehr

Unser CMO, Dr. Andreas Haldi, gab ein Interview über TADF-Materialien und erklärte die Unterschiede zwischen Emitter-Technologien der nächsten Generation, Lebensdauer, Farbpunkte und mehr.

CYNORAs Chief Marketing Officer, Dr. Andreas Haldi, war so freundlich, uns einige Fragen zu den TADF-Emittern, den Unterschieden zwischen den Emitter-Technologien der nächsten Generation, der Lebensdauer, den Farbpunkten und mehr zu beantworten.

OLED-INFO: Dr. Haldi, danke, dass Sie diesem kurzen Interview zugestimmt haben! Lassen Sie uns beginnen. CYNORA gibt immer die Lebensdauer seiner Materialien bei LT97 bekannt. Können Sie erklären, warum Sie sich für LT97 entschieden haben, wie die Lebensdauer-Kurve normalerweise beschrieben wird und ob wir die Lebensdauer auf niedrigere Helligkeitswerte extrapolieren können (d.h. LT97 auf LT95 oder LT70 oder LT50)?

Die Lebensdauer wird in der Regel durch Anlegen eines konstanten Stroms an das OLED-Bauelement und durch Überwachung der Helligkeit über die Zeit gemessen. Wir unterscheiden dann, wie stark die Helligkeit abnimmt. Eine Abnahme von 3% gegenüber der anfänglichen Helligkeit (100%) wird dann als LT97 bezeichnet, eine Abnahme von 5% als LT95 und so weiter. Lebensdauerkurven folgen einem multiexponentiellen Zerfall, der extrapoliert werden kann, aber die Industrie zieht die tatsächliche Messung normalerweise vor, um auf der sicheren Seite zu sein. Die exponentielle Natur der Kurve gibt uns jedoch einige grobe Schätzungen: LT97 beispielsweise entspricht etwa der Hälfte der Lebensdauer von LT95.

Bei tatsächlichen Anwendungen (Displays oder Beleuchtungspanels) wird in der Regel angegeben, wie lange es dauert, bis 80 %, 70 % oder sogar 50 % der anfänglichen Helligkeit erreicht sind (LT80, LT70 bzw. LT50). Bei der heutigen Qualität der OLED-Materialien dauern solche Messungen in der Entwicklungsphase jedoch einfach zu lange. Daher wird die typische Lebensdauer-Messung eher mit LT97 oder LT95 durchgeführt. Historisch gesehen waren diese Lebensdauern auch wichtig, da sie die Burn-In-Zeit der OLED-Displays bestimmen. Inzwischen laufen bei den meisten OLED-Displays zusätzliche Kompensationsprozesse ab, so dass die LT97 eines OLED-Pixels nicht mehr der LT97 eines Panels entspricht.

OLED-INFO: Wir verstehen, dass der Farbpunkt eine erhebliche Auswirkung auf die Lebensdauer hat, zum Beispiel der Wechsel von 470nm Blau zu einem tieferen 460nm Blau. Können Sie helfen, die Mechanismen dahinter zu erklären?

Das hat mit der Energie des Lichts in einem OLED-Bauelement zu tun. Die allgemeine Regel bei OLEDs lautet: Je höher die Energie des Lichts, desto kürzer die Lebensdauer. Das bedeutet, dass Rot die längste Lebensdauer hat, Grün ist bereits kürzer und Blau ist am kürzesten. Diese Regel gilt sowohl für Fluoreszenz als auch für Phosphoreszenz. Zum Beispiel dauerte es länger, grüne phosphoreszierende Pixel in OLED-Panels zu implementieren als ihr rotes Pendant, da es schwieriger war, die Kundenspezifikationen mit der grünen Lebensdauer zu erreichen.

Was Sie auf der großen Skala sehen, gilt auch für die kleine Skala, und die allgemeine Regel gilt auch nur für das blaue Spektrum: je tiefer die blaue Farbe, desto kürzer die Lebensdauer. Vor 5-10 Jahren wurde dieses Problem von Fluoreszenz-Unternehmen hin und wieder beobachtet und berichtet. Selbst einige der erfahrensten Entwickler von blauen fluoreszenten Emittern konnten einen Abfall der Lebensdauer um mehr als den Faktor 10 nicht vermeiden, wenn die Wellenlänge um 10 bis 15 nm reduziert wurde. Natürlich waren diese Firmen später in der Lage, die Lebensdauer für tiefblau wieder zu erhöhen, sobald sie die Lebensdauerbegrenzung dieser tiefblauen Emitter gefunden hatten. Dieses Know-how half ihnen, einen Teil der Lebensdauerverluste auszugleichen, die durch die Farbe entstanden waren.

Bei CYNORA waren wir in der Lage, die Farbe (≤0.16, ~460nm Emissionsspitze) und die Effizienzanforderung (>20% externe Quanteneffizienz bei 1.000 nits) am Ende des letzten Jahres zu erreichen. Das war eine gewaltige Leistung, die es uns ermöglichte, uns voll und ganz auf die Erhöhung der Lebensdauer zu konzentrieren, ohne uns über die Auswirkungen einer weiteren Farbänderung auf die Gesamtleistung Gedanken machen zu müssen. In der Zwischenzeit konnten wir einige der Probleme für die kürzere Lebensdauer in Tiefblau identifizieren, und wir übertragen dieses Know-how nun auf unsere nächste Generation von Emitter-Materialien.

OLED-INFO: Wie können wir den Unterschied in der Terminologie zwischen der nm-Farbskala und CIEy leicht erklären?

Leider ist dies kein einfaches Thema. Im Prinzip sind bei Display-Panels die CIE-Koordinaten der wichtigste Wert, da sie definieren, welche Farbe der Nutzer sieht. Die CIE-Koordinaten können aus einem OLED-Spektrum berechnet werden, und sie hängen von der Wellenlänge der maximalen Emission, aber auch von der Breite und Form des Spektrums ab. Allein die Peak-Emissionswellenlänge gibt leider nicht genügend Informationen, um die Farbe einer OLED zu beurteilen, da aus einem Spektrum mit nur einer festen Peak-Emissionswellenlänge ein recht großer Farbbereich erzielt werden kann. Ein oder zwei zusätzliche Parameter sind notwendig, um zu beurteilen, ob eine Farbe nun für Displays geeignet ist oder nicht. Bei Blau konzentrieren wir uns normalerweise nur auf die CIEy-Koordinate, da sich die CIEx-Koordinate normalerweise nicht viel ändert.

OLED-INFO: In ähnlicher Weise wirkt sich auch der Helligkeitsgrad auf die Lebensdauer aus. Können Sie den Unterschied z.B. zwischen 500nits LT97 und 1000nits LT97 erklären?

Die Helligkeit und die Lebensdauer zeigen normalerweise ein lineares Verhalten in einem doppellogarithmischen Plot. Wenn wir die Steigung dieser Linie kennen, können wir die Lebensdauer bei unterschiedlicher Helligkeit berechnen/abschätzen. In einer sehr groben Schätzung ist die Lebensdauer bei 500 nits ungefähr dreimal so lang wie die Lebensdauer bei 1.000 nits.

OLED-INFO: Es wird viel über Farbreinheit / enges Spektrum gesprochen. Wie steht CYNORA dazu, und wie verhalten sich Fluoreszenz-, Phosphoreszenz-, TADF- und HF-Systeme im Vergleich?

Die Farbreinheit oder das enge Spektrum ist wichtig für eine tiefe Farbe. Die Farbreinheit wird teilweise durch das Emissionsspektrum des Emitters bestimmt, aber auch durch die Architektur des gesamten AMOLED-Panels (Top-Emission, Farbfilter usw.). Im Allgemeinen haben fluoreszente Emitter eher schmale Spektren, während phosphoreszierende und TADF-Emitter eine breitere Emission haben. Hyperfluoreszenz verwendet Fluoreszenz-Emission und zeigt daher auch dieses eher schmale Emissionsspektrum.

Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Breite des TADF-Emissionsspektrums auch von der Farbe abhängt. Es ist typischerweise schmaler für die blaue Farbe und breiter für die anderen Farben. Daher scheint die aktuelle Breite unserer TADF-Emitter in Tiefblau für unsere Kunden eigentlich kein Problem darzustellen. Aber wir hatten im vergangenen Jahr auch eine spezielle Entwicklung, um diesen Wert zu reduzieren.

OLED-INFO: Wie ist die aktuelle Situation von TADF und Hyper-fluoreszenz Blau?

Mit dem Schwerpunkt auf blauen TADF-Emittern hatte CYNORA Ende letzten Jahres die tiefblaue Farbe und die Effizienzspezifikationen für industrielle Anwendungen erreicht. Dies ermöglichte es uns, uns voll auf die Lebensdauer zu konzentrieren und die Grenzen dieser TADF-OLEDs zu erkennen. Wir arbeiten nun daran, unsere Erkenntnisse in neue tiefblaue Emitter und Geräte umzusetzen, um die Lebensdauer in Richtung der Kundenspezifikationen zu erhöhen.

Kyulux arbeitet an hyper-fluoreszenz OLEDs, bei denen TADF-Emitter erforderlich sind, um die hohe Effizienz zu erreichen, das Licht aber von fluoreszierenden Materialien emittiert wird. Das Unternehmen hatte sich in der Vergangenheit mehr auf grüne und gelbe Emitter konzentriert, hauptsächlich auch für PMOLED. Vor ein paar Wochen kündigte Kyulux an, dass sie auch ein himmelblaues Hyper-fluoreszenz-System mit hoher Effizienz haben. Nach ihren Informationen scheinen sie bis zum nächsten Jahr eine tiefblaue Emission anzustreben.

Die Ergebnisse beider Firmen können derzeit nicht wirklich verglichen werden, da der Wert der Effizienz und der Lebensdauer erst dann eine Bedeutung haben, wenn Kyulux die tiefblaue Farbe erreicht hat. Aber die Ergebnisse zeigen, dass TADF-Blau der Kommerzialisierung näher rückt. Dies ist ein sehr wichtiges Zeichen für die AMOLED-Industrie, wo ein hocheffizienter blauer Emitter sehr dringend benötigt wird, um den Stromverbrauch dieser Displays noch weiter zu senken.

OLED-INFO: Warum ist CYNORA immer noch zuversichtlich, dass TADF-Blau gut genug für die Produktion sein kann?

Die Lebensdauer von blauen OLEDs war schon immer eine Herausforderung. Sogar für Fluoreszenz-Emitter. Aber wir wissen jetzt, dass die Lebensdauer von blauen Fluoreszenz-Emittern gut genug für aktuelle OLED-Displays ist. TADF-Emitter sind nur spezielle Fluoreszenz-Emitter, es gibt also keinen Grund, warum sie nicht so stabil sein können wie die aktuellen blauen Fluoreszenz-Emitter in der Produktion.

Wir sind zuversichtlich, dass unser Team von TADF-Experten eine Lösung finden wird, damit unsere TADF-Materialien eine ähnliche Lebensdauer wie fluoreszente Emitter erreichen. Sobald wir eine ähnliche Lebensdauer erreicht haben, werden wir in der Lage sein, den ersten tiefblauen TADF-Emitter für kommerzielle AMOLEDs auf den Markt zu bringen.

F: Gibt es seit der SID 2018 irgendwelche Aktualisierungen bezüglich der Materialien von CYNORA?

Wir konnten in der letzten Jahreshälfte die limitierenden Faktoren unserer tiefblauen TADF OLEDs definieren, und wir setzen diese Erkenntnisse nun in unseren neuesten Materialien um. Ich gehe davon aus, dass wir auf den nächsten Konferenzen, an denen wir mit Vorträgen teilnehmen, d.h. der SPIE Photonic & Optics in San Diego und der IMID in Busan, Korea, über unsere Fortschritte berichten werden.