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    OLED发光材料TADF进展

    发布时间:2020-11-06发布部门:总裁办公室

    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。

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    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

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