OLED发光材料TADF进展

OLED因逐渐克服早期被诟病的材料寿命问题，才能成功进入商品化，然材料特性及成本仍有很大的改善空间，如蓝光材料的效率、寿命仍需提升或需开发更低成本的新材料等，本文主要介绍近几年OLED材料研发中较受关注的TADF（热活化延迟荧光）材料的进展。

热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence; TADF)材料的优势为内部量子效率接近100%，远高于第一代荧光材料的25%，又没有第二代磷光材料需使用重金属而有成本较高的问题，因此TADF材料被誉为OLED的第三代材料，其发展沿革可参考《工业材料》杂志378期〈热活化延迟荧光材料之最新发展〉文章。TADF材料一般采用具有高扭曲角度的施体-受体结构来达到小的ΔEST，但也因此导致强ICT (Intramolecular Charge Transfer)特性，造成放光半波宽(FWHM)变宽。

为克服此问题，日本关西学院大学Takuji Hatakeyama教授团队提出含B及N原子的DABNA蓝光TADF材料，其ΔEST小、效率高，但无施体-受体结构，因此半波宽较小。此团队後来提出改良版材料ν-DABNA，半波宽仅为14nm，分子结构主要由两个硼、四个氮原子和两个二苯氨基取代基连接的五个苯环组成，硼和氮原子的多重共振效应引起HOMO和LUMO在不同原子上的明显定位，不仅使基态(S0)和单重激发态(S1)之间的振动耦合最小化，也使S1状态和三重激发态(T1)之间的能隙达最小化。此材料的电激发光波长为469nm，半波宽为18nm，最大外部量子效率为34.4%，在1,000nits时的外部量子效率为26.0%。日本JNC公司于2019年8月发表与关西学院大学合作、成功开发出之色纯度比QD、LED好的OLED显示器用蓝色发光材料，即是前述的ν-DABNA材料。

出光兴产拥有相当多蓝色OLED发光材料的国际专利，与东丽(Toray)在2017年9月签署OLED材料技术合作，在2019年11月底发表利用TADF发光材料制作的第三代OLED样品，采用出光的TADF材料结合东丽的红光荧光Dopant材料，其红光材料发光效率达46cd/A，而且半波宽比其他现有材料更窄、光色纯度更高，相关成果发表于IDW 2019（如下图），预计2022年可将此技术商品化。出光与东丽的下一个目标为研发TADF绿色OLED材料，另外，出光因中国大陆政策投资OLED面板厂，在中国建OLED材料生产厂，预定2020年完工并开始生产。

出光与东丽发表的TADF结合荧光Dopant红光OLED材料，应用于上发光元件的光电特性

总括来说，TADF材料虽然效率高且不需要用到重金属，但缺点为半波宽太宽及寿命不好，将TADF与荧光Dopant材料结合（称为超荧光材料）可同时达到高效率、窄半波宽需求，超荧光材料已成为TADF材料商品化较可行的材料组合，因此成为TADF材料研发的新方向。黄光、红光、绿光商品化时间可望较早，TADF蓝光及Hyperfluorescence蓝光材料效能整理如表四，目前不是光色不够蓝就是寿命不够好，具可商品目标仍有一段路要走。蓝光OLED材料非常重要，不管是三星的QDOLED TV或是LGD的OLED TV都会用到蓝光材料，这就不难想像三星及LGD为何都投资CYNORA及Kyulux这两家公司了。

来源：材料世界网