OLED發光材料TADF進展

OLED因逐漸克服早期被詬病的材料壽命問題，才能成功進入商品化，然材料特性及成本仍有很大的改善空間，如藍光材料的效率、壽命仍需提升或需開發更低成本的新材料等，本文主要介紹近幾年OLED材料研發中較受關注的TADF（熱活化延遲熒光）材料的進展。

熱活化延遲熒光(Thermally Activated Delayed Fluorescence; TADF)材料的優勢為內部量子效率接近100%，遠高于第一代熒光材料的25%，又沒有第二代磷光材料需使用重金屬而有成本較高的問題，因此TADF材料被譽為OLED的第三代材料，其發展沿革可參考《工業材料》雜志378期〈熱活化延遲熒光材料之最新發展〉文章。TADF材料一般采用具有高扭曲角度的施體-受體結構來達到小的ΔEST，但也因此導致強ICT (Intramolecular Charge Transfer)特性，造成放光半波寬(FWHM)變寬。

為克服此問題，日本關西學院大學Takuji Hatakeyama教授團隊提出含B及N原子的DABNA藍光TADF材料，其ΔEST小、效率高，但無施體-受體結構，因此半波寬較小。此團隊後來提出改良版材料ν-DABNA，半波寬僅為14nm，分子結構主要由兩個硼、四個氮原子和兩個二苯氨基取代基連接的五個苯環組成，硼和氮原子的多重共振效應引起HOMO和LUMO在不同原子上的明顯定位，不僅使基態(S0)和單重激發態(S1)之間的振動耦合最小化，也使S1狀態和三重激發態(T1)之間的能隙達最小化。此材料的電激發光波長為469nm，半波寬為18nm，最大外部量子效率為34.4%，在1,000nits時的外部量子效率為26.0%。日本JNC公司于2019年8月發表與關西學院大學合作、成功開發出之色純度比QD、LED好的OLED顯示器用藍色發光材料，即是前述的ν-DABNA材料。

出光興產擁有相當多藍色OLED發光材料的國際專利，與東麗(Toray)在2017年9月簽署OLED材料技術合作，在2019年11月底發表利用TADF發光材料制作的第三代OLED樣品，采用出光的TADF材料結合東麗的紅光熒光Dopant材料，其紅光材料發光效率達46cd/A，而且半波寬比其他現有材料更窄、光色純度更高，相關成果發表于IDW 2019（如下圖），預計2022年可將此技術商品化。出光與東麗的下一個目標為研發TADF綠色OLED材料，另外，出光因中國大陸政策投資OLED面板廠，在中國建OLED材料生產廠，預定2020年完工并開始生產。

出光與東麗發表的TADF結合熒光Dopant紅光OLED材料，應用于上發光元件的光電特性

總括來說，TADF材料雖然效率高且不需要用到重金屬，但缺點為半波寬太寬及壽命不好，將TADF與熒光Dopant材料結合（稱為超熒光材料）可同時達到高效率、窄半波寬需求，超熒光材料已成為TADF材料商品化較可行的材料組合，因此成為TADF材料研發的新方向。黃光、紅光、綠光商品化時間可望較早，TADF藍光及Hyperfluorescence藍光材料效能整理如表四，目前不是光色不夠藍就是壽命不夠好，具可商品目標仍有一段路要走。藍光OLED材料非常重要，不管是三星的QDOLED TV或是LGD的OLED TV都會用到藍光材料，這就不難想像三星及LGD為何都投資CYNORA及Kyulux這兩家公司了。

來源：材料世界網