继续说4层堆叠面板一代结构改进,上次说到4层堆叠其实是第5代WOLED结构。

四层堆叠一代面板参数:

四层堆叠效率相比三层WOLED(WOLED IV)提高了60%,。尽管堆叠层数增加,但电压仅增2.3V。红色、绿色和蓝色子像素的效率分别提高了110%、105%和40%。对于蓝色子像素,有效效率(效率(cd/A)除以1931CIEy色坐标)提高了65%。

技术改进:
四层堆叠WOLED采用底部发射,光线向下穿过透明ITO阳极和玻璃基板射出。在无细金属掩膜的ITO阳极上制造,依次堆叠红、第一层蓝、绿、第二层蓝发光层,制造出四层堆叠串联器件,实现了WOLED的电流效率高达
134cd/A(10mA/cm^2)。
如图2A所示,与三层WOLED(WOLEDIV)相比,总光学长度基本相似,且阴极到第一层蓝位置保持平行。原有的光学设计框架,生产设备的工艺参数依然适用。

图2B 展示了四层堆叠WOLED的“发射率”等高线图,其中横坐标轴表示发光波长(nm),纵坐标轴表示发光层在OLED结构中产生光线的位置。
图片讲的是弱微腔效应。OLED发光层发出的光线,在阴极阳极之间来回反射时,会发生干涉叠加,当波峰对波峰发生建设性干涉时,光就会变强,图表现为高亮发白/发红的区域。并且干涉能过滤掉杂色光,使光谱变窄。
采用薄ITO阳极,其厚度是三层WOLED厚度的一半,为新增的红色发光层省出来的空间,又正好让两个蓝发光层精确对准高效发光点,有效提升了蓝光的效率!
绿光效率:新的绿色掺杂剂在发光色纯度没有下降前提下,向红光方向偏移 6 nm,降低能量,延长寿命。
新型掺杂剂具有高稳定性配体(包裹在核心发光金属外面的保护壳),提高对 “极化子-三线态(polaron-triplet,电子或空穴和激子撞了)”和“三线态-三线态(triplet-triplet,俩激子撞了)”相互作用破坏的抵抗(防止分子的有机化学键撞断,无法再发光,OLED寿命衰减),绿发光层寿命直接提升3 倍!
针对承载发光剂的“主体材料”采用氘代化的混合(p型,n型)主体。最终,寿命提升了 4 倍,和以前黄绿(YG)发光层寿命一样。
蓝光效率:之前,在2016首次引入多谐振型热激活延迟荧光(MR‑TADF)蓝掺杂剂。采用硼氮骨架MR‑TADF器件的外部量子效率与传统荧光蓝掺杂剂相似,但考虑到其色坐标,有效效率提高了20%。
现在,在4层堆叠上采用厚度可最大化蓝光波长相长干涉的薄氧化铟阴极,至少提高10%蓝光效率。
新的蓝色荧光掺杂剂经过分子结构设计,改善跃迁偶极子(transition dipole)的面内取向排列(让发光分子躺平,光垂直向外发射,增加直出光量)。开发高玻璃化转变温度(Tg)蓝色主体材料,优化生产蒸镀环境,使其在高温下也具有热稳健性。
使用双发光层结构来最大化三线态-三线态融合(TTF)。其中第一层蓝色使用芘(pyrene)主体,第二层使用蒽(anthracene)主体。让蓝色荧光材料75%不发光的暗激子撞在一起(T+T),有机会融成一个发光激子,使荧光的理论效率极限可以从 25% 提升到 62.5%。
同时高能级芘主体的三线态能量能通过Dexter能量转移(DET)转移到低能级蒽主体,使第二层蒽主体中暗激子浓度激增,提高了TTF效率。
双蓝色发光层结构还通过缓解空穴传输层(HTL)与 发光层界面附近的激子压力,将发光区和暗激子碰撞区(TTF 发生地)在空间上拉开距离,弥补了因使用新型高效率蓝光掺杂剂而导致的寿命折损。最终,四层 WOLED 的蓝光效率提升了 45%,且没有牺牲寿命。
出自:LG Display,Kim J-K, Kim B-S,Jang J-H, Choi H-S, Ahn B-G, Han M-Y, et al. The latest milestone in WOLED technology for OLED TV and IT displays: Enhancing efficiency, color gamut,and longevity. J Soc Inf Display. 2025.
https://doi.org/10.1002/jsid.2066