下一代OLED显示屏的关键技术——TADF材料及代表企业

OLED在智能手机、平板、电视与照明中皆可看到其身影。

其中，在智能手机的应用市场上，2017年有苹果iPhone X领军，提升了OLED在智能手机的应用比例，预期在2018年将从2017年的28%提升至33%。

除此之外，近年来，OLED电视也是相当有竞争力的领域，预计在2018年，高端电视的市场占有率将成长到60%以上，出货量也将由2017年的150万台增加到2018年的240万台。

由此可见，OLED广泛地被应用在消费电子领域，但OLED的发展同时也需要发光材料的加持。

根据DSCC（Display Supply Chain Consultants）数据统计，2017年OLED材料收入增长43%，达8.69亿美元。

DSCC预计，2022年前OLED材料市场将以24%的复合年增长率增长，2022年达到25.6亿美元。因此，如何有效提升OLED的发光效率以及寿命也是目前开发的主要重心。

相较于第一代的荧光材料以及第二代的磷光材料，第三代热活化延迟荧光（TADF）材料的发光效率表现较第一代材料要高，且可与第二代材料相抗衡。

同时，TADF材料不含价格高昂的铱或铂等贵金属，因此成本比第二代磷光材料低。

除了上述优点外，其合成步骤较少、容易快速生产，未来若能顺利量产且寿命表现验证良好，将成为及有竞争力的OLED材料。

著名的TADF材料

最早发现热活化延迟荧光现象也要追溯到1960年代，相关文献报导的材料包含有机材料、富勒烯（Fullerene）与有机金属错合物。最早被报道的纯有机TADF材料为伊红（Eosin），此材料接着被成为E-type延迟荧光材料。

但由于伊红的单重激发态与三重激发态能阶差(ΔEST)较大（0.37eV），使其无法有效展现TADF性质，再加上当时并没有明确的分子设计方向去设计TADF材料，因此TADF的发展收到很大限制。

直到2009年，日本九州大学的安达千波矢（Chihaya Adachi）教授与其研究团队发表了中心含有锡（Sn）的紫质（Porphyrin）错合物，此错合物具有TADF性质并成功应用在OLED中。

在2012年安达千波矢教授与其研究团队发表了一系列以 Carbazolyl Dicyanobenzene（CDCB） 为主体的高效率TADF材料，其光色分布则从天空蓝到橘光。

其中绿光材料4CzIPN在OLED元件中可表现出19.3%的EQE，而橘光与天空蓝元件则可分别表现出11.2%与8.0%de EQE。

同样在2012年，安达千波矢教授与其研究团队利用电子予体（Donor）与电子受体（Acceptor）两分子形成Exciplex可具有TADF的现象，将其制备成OLED原件后可表现出10.0%的EQE。

TADF材料的商业化进程

TADF材料除了在学术界是热门的研究领域外，业界也致力将其商业化。

在蓝光，绿光与红光材料中具有高效率与长寿命的蓝光材料开发难度极高，这也是目前OLED材料开发的瓶颈之一。

而TADF蓝光材料为OLED蓝光材料带来一线曙光，未来若将高效率的TADF蓝光材料商业化并应用到显示器或智能手机上，可降低其功率损耗，延长电池寿命。

TADF材料商用化进度最快的两家公司为：Kyulux和Cynora。

之前，Kyulux与量子点材料商Nanoco宣布，两家公司将达成合作致力于OLED/QLED混合显示技术，该技术包含了Kyulux的超荧光技术和Nanoco的无重金属量子点技术。

Kyulux与Nanoco相信，结合了他们最先进技术的未来显示形态将会远远优于目前的显示器，因为他们的技术具有更高的亮度、效率、色纯度和更低的成本。

德国的CYNORA公司在2017年的SPIE研讨会上提出，他们在TADF蓝光材料上有所突破。新型蓝色发光材料制作成的器件，在1000 cd/m2的亮度下达到了15％的外量子效率（EQE），而且发光峰值小于470nm，LT90大于90小时（700 cd/m2条件下）。

Cynora声称，这款材料的开发使他们对年底推出商用高效率蓝色TADF发光材料充满信心，目前研发团队正努力将蓝光的峰值做进460nm。

Cynora还计划在2018年开发TADF绿色发光材料，在2019年开发TADF红色发光材料。

另外，美国的UDC和日本的出光兴产也致力于TADF材料的研发。

2017年7月2日，UDC获得了一项新专利（USPTO＃20170186976），该专利描述了电致发光高效率TADF OLED发射器以及基于苯并三唑的主体（host）材料。

而出光兴产自2013年开始，就在自主研究TADF技术，并于2017年1月在瑞士成立了研究中心。出光兴产认为，TADF是未来主要的OLED技术之一，并打算专注于TADF。

相比国外，国内在OLED发光材料起步较晚，技术稍显薄弱，为打破国外垄断，国内也有企业积极进入发光材料领域。

日前，三月科技首席技术官李崇博士透露，三月科技将研究重心立足于下一代OLED材料技术，即TADF材料技术，主要在于TADF蓝光和TADF绿光方面的研究。

来源： 光链

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