編者按：面板尺寸與性能的升級，本質(zhì)上是底層材料科學的突破，而中國OLED產(chǎn)業(yè)的真正強大，必須建立在關鍵材料自主可控的基礎之上?！吨袊娮訄蟆凡邉澩瞥龅摹陡呤来鶲LED浪潮下的發(fā)光材料革命》系列報道，以高世代OLED產(chǎn)業(yè)浪潮為宏觀背景，聚焦其最核心的上游環(huán)節(jié)——發(fā)光材料，通過“技術革新”與“供應鏈自主化”兩大核心視角，系統(tǒng)解構(gòu)這場正在發(fā)生的產(chǎn)業(yè)深層變革。

全球面板巨頭競相投建更高世代（如8.6代）OLED產(chǎn)線，面板顯示面積擴大的同時，對屏幕核心發(fā)光材料的效率、功耗、發(fā)光均勻性、使用壽命、抗衰減能力等方面提出了全方位升級要求。這一系列挑戰(zhàn)，最終指向OLED行業(yè)困擾多年的“不可能三角”難題——同時實現(xiàn)高發(fā)光效率、高色純度與長壽命。

圖為三月科技pTSF用綠光FGD材料樣品

隨著高世代OLED量產(chǎn)進程加速，這一行業(yè)共性難題亟待破解，發(fā)光材料技術迭代進程也隨之提速。日前，由清華大學與江蘇三月科技股份有限公司（以下簡稱“三月科技”）聯(lián)合研發(fā)的第四代OLED核心材料——pTSF（磷光輔助熱活化敏化熒光）技術已在維信諾面板上實現(xiàn)量產(chǎn)商用，將這一新技術推向大眾視野。OLED核心發(fā)光材料的技術突破或?qū)母旧现厮茱@示畫質(zhì)、壽命與成本規(guī)則的底層邏輯，讓“不可能”變?yōu)椤翱赡堋薄?/p>

逐高求好，對發(fā)光材料要求“倍增”

從主要生產(chǎn)手機屏幕的第6代（G6）產(chǎn)線，邁向瞄準平板、筆記本電腦和電視的第8.6代（G8.6）產(chǎn)線，高世代面板絕非簡單的尺寸放大。它像一面“放大鏡”，將此前可能被忽略的材料性能短板成倍地凸顯出來。

“隨著顯示面積大幅增加，OLED面板對發(fā)光效率的需求顯著提升，這不僅關系到終端產(chǎn)品的功耗控制，還將直接影響大尺寸面板的散熱效果?！鼻迦A大學化學系教授段煉在接受《中國電子報》記者采訪時指出，屏幕越大，發(fā)光時產(chǎn)生的熱量就越多，若材料效率低下，將導致嚴重的散熱難題和可靠性風險。

更大的挑戰(zhàn)來自“一致性”。當屏幕面積擴展數(shù)倍，如何確保屏幕中心與邊緣的色彩、亮度均勻如一？這對材料的成膜均勻性和批次穩(wěn)定性提出了毫米乃至納米級的精度要求?！懊姘灏l(fā)光均勻性是影響視覺體驗的關鍵，要求材料在不同區(qū)域的發(fā)光強度、色坐標保持高度一致?！比驴萍紕?chuàng)始人、技術負責人李崇向《中國電子報》記者強調(diào)。此外，用戶對大尺寸產(chǎn)品的使用壽命預期更高，倒逼材料的化學穩(wěn)定性和抗衰減能力同步升級，以應對更長的使用周期。

而OLED發(fā)光材料的“不可能三角”，即發(fā)光效率、色純度與器件壽命三者難以同時達理想水平，通常提升效率可能導致色純度下降或器件壽命縮短，追求高色純度和器件長壽命又可能犧牲效率，這一矛盾長期制約著OLED向更大尺寸、更高性能普及。

北京鼎材科技股份有限公司OLED事業(yè)部總經(jīng)理劉嵩在接受《中國電子報》記者采訪時強調(diào)，隨著高世代OLED量產(chǎn)進程加速，OLED發(fā)光材料打破“不可能三角”難題也需盡快提上日程。

圖為鼎材科技OLED發(fā)光材料

四代材料，漸進式破解“不可能三角”

回顧OLED發(fā)光材料的發(fā)展歷史，第一代熒光技術作為OLED發(fā)光材料技術的發(fā)端，其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本低，至今仍是藍光材料的主流方案。但受限于單線態(tài)激子發(fā)光原理，其理論內(nèi)量子效率上限僅62.5%，效率不足成為明顯短板。

為突破效率瓶頸，第二代磷光技術應運而生?！巴ㄟ^引入重金屬原子，讓單線態(tài)和三線態(tài)激子都能發(fā)光，理論內(nèi)量子效率接近100%?！眲⑨员硎荆亟饘俚氖褂猛聘吡顺杀?，且三線態(tài)激子輻射速率慢，導致藍光、寬色域綠光材料壽命受限。

第三代TADF（熱活化延遲熒光）技術通過精巧的分子設計（讓三重態(tài)激子轉(zhuǎn)化為單線態(tài)發(fā)光），同樣能實現(xiàn)100%理論效率，且無需依賴昂貴的重金屬元素，有望顯著降低材料成本。但這項技術產(chǎn)業(yè)化之路步履維艱，存在“高亮度時效率低、穩(wěn)定性差等缺點”。

在此背景下，第四代pTSF技術脫穎而出。據(jù)段煉介紹，pTSF技術核心在于構(gòu)建一個由“TADF特性主體材料+磷光敏化劑+窄譜熒光發(fā)光材料”組成的精密協(xié)作體系。在這個體系中，三者各司其職：TADF主體負責高效收集和傳遞能量；磷光敏化劑充當高效的“定向能量橋梁”；最終由窄譜熒光染料發(fā)出高純度的光。

“pTSF技術是融合了TADF材料和磷光材料敏化發(fā)光的新一代敏化發(fā)光技術，通過多通道的能量轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)主客體之間更加充分的能量傳遞?！眲⑨越忉尩?，這種“團隊協(xié)作”模式，巧妙結(jié)合了磷光的高能量利用率和熒光的高穩(wěn)定性與色純度優(yōu)勢，直指“不可能三角”的核心矛盾。

實測數(shù)據(jù)印證了其突破性。據(jù)了解，目前，基于pTSF技術所開發(fā)的綠光器件相比已經(jīng)實用化的磷光器件，在相同色度下效率提升20%以上、使用壽命提升50%以上；并且可實現(xiàn)磷光器件無法獲得的大于95%BT.2020色域范圍。

基于和清華的產(chǎn)學研合作，三月科技所開發(fā)的系列產(chǎn)業(yè)化材料驗證數(shù)據(jù)也顯示，其pTSF材料在效率、壽命和色彩表現(xiàn)上全面優(yōu)于第二代磷光材料，同時因減少對貴金屬的依賴，在成本控制上展現(xiàn)出顯著潛力。

后發(fā)先至，我國躋身發(fā)光材料競賽前列

在這場搶占未來顯示產(chǎn)業(yè)制高點的發(fā)光材料競賽中，全球主要科技強國依據(jù)自身優(yōu)勢，選擇了不同的切入路徑。

據(jù)李崇介紹，日本作為TADF技術的發(fā)源地，九州大學最早提出相關概念，后續(xù)日本企業(yè)側(cè)重純TADF材料的分子設計與工藝優(yōu)化，聚焦中小尺寸顯示應用，專利布局集中在早期核心分子結(jié)構(gòu)和基礎應用場景；韓國依托下游面板產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，在TADF材料的產(chǎn)業(yè)化適配、批量生產(chǎn)穩(wěn)定性控制方面進展較快，技術路線更傾向于“材料-器件-終端”協(xié)同開發(fā)，專利布局側(cè)重應用層面的工藝改進；德國等歐洲國家則聚焦基礎研究與特殊應用場景，在光物理機制研究、高端工業(yè)顯示材料研發(fā)方面有深厚積累，專利布局偏向細分場景創(chuàng)新。

“中國在該領域的發(fā)展呈現(xiàn)‘后發(fā)先至’的特點。”李崇分析道。早在2011年，清華大學便提出了TSF（熱活化敏化熒光）技術的原理，奠定了國內(nèi)自主創(chuàng)新的基礎。在后續(xù)與產(chǎn)業(yè)界的緊密合作中，研究團隊發(fā)現(xiàn)了更優(yōu)解?！霸赥SF的器件中，存在TADF材料亮態(tài)和暗態(tài)的循環(huán)，影響了器件的效率和壽命；而在發(fā)光層引入少量的磷光輔助敏化劑（p），可以打斷該循環(huán)，實現(xiàn)器件性能的大幅提升。2014年，我們申請了pTSF技術專利，相比國外方案結(jié)構(gòu)更簡單實用?！倍螣捊榻B說。

正是這種對技術的持續(xù)深耕和快速迭代能力，讓中國團隊在pTSF技術路線上抓住了時間窗口。目前，相關產(chǎn)學研聯(lián)合體在該領域已累計申請發(fā)明專利超過300項，形成較為完整的知識產(chǎn)權保護體系，有效突破海外企業(yè)在傳統(tǒng)磷光、純TADF領域的專利封鎖，構(gòu)建自主技術壁壘。

2025年年底，維信諾作為面板廠商代表宣布pTSF技術的突破與量產(chǎn)，也是全產(chǎn)業(yè)鏈共同推動的結(jié)果。

“伴隨著中國OLED顯示面板產(chǎn)能的不斷釋放，我國的OLED上游原材料得到了長足的發(fā)展……以有機發(fā)光材料為例，其國產(chǎn)配套比例由2020年不足10%，到現(xiàn)在已經(jīng)達到了40%左右?！眲⑨员硎?。

李崇指出，隨著pTSF等自主技術的成熟，中國材料企業(yè)已從“跟隨”進入“并跑”乃至“換道領跑”階段，并開始吸引國際頂級面板企業(yè)的關注與合作。

圖為三月科技綠光大尺寸pTSF器件樣片

跨越鴻溝，一旦量產(chǎn)應用前景無限

一項技術的真正價值，不在于實驗室里的漂亮數(shù)據(jù)，而在于能否穩(wěn)定量產(chǎn)、走進普通人的生活。pTSF技術的量產(chǎn)之路，曾遭遇雙重“攔路虎”。其產(chǎn)業(yè)化瓶頸不僅在于材料本身需要達到99.9%以上的超高純度，還涉及面板制造端的工藝適配。

“早期的pTSF技術成果需要面板客戶對現(xiàn)有的蒸鍍工藝進行一些改進，因此AMOLED面板廠商持觀望態(tài)度。”劉嵩坦言。

然而，隨著材料性能的持續(xù)迭代和以維信諾為代表的中國OLED面板廠商對“三源共蒸”等關鍵工藝的攻克，障礙被逐一掃清。成熟的材料生產(chǎn)體系和嚴格的品控，為規(guī)?；峁┝吮Ｕ稀?/p>

業(yè)內(nèi)人士普遍認為，一旦跨越量產(chǎn)門檻，pTSF等新一代材料的應用前景將豁然開朗，并將有力推動OLED向更多高端和嚴苛場景滲透：在高端電視領域，其高色純度特性可助力實現(xiàn)更廣的BT.2020色域標準，滿足專業(yè)影音和內(nèi)容創(chuàng)作的需求；在車載顯示領域，優(yōu)異的壽命、高溫穩(wěn)定性和全視角一致性，正契合智能座艙中控屏、儀表盤等對安全與可靠性的極致要求；在IT產(chǎn)品領域（如筆記本電腦），高效率與低功耗特性有助于打造更輕薄、續(xù)航更長的移動設備；此外，也為柔性、透明等創(chuàng)新顯示形態(tài)提供了更優(yōu)異的材料基礎。

展望未來，發(fā)光材料的技術競賽將進入更為復雜和深刻的階段。劉嵩認為，“未來OLED發(fā)光材料的競爭焦點仍然是知識產(chǎn)權的競爭”。這包括圍繞新發(fā)光原理的基礎專利布局，以及隨著器件結(jié)構(gòu)日益復雜而產(chǎn)生的海量材料組合與應用專利。

李崇進一步將未來3-5年的競爭焦點歸納為四個方面：在pTSF技術的深度優(yōu)化與規(guī)?；瘧梅矫?，將持續(xù)提升效率、壽命和色純度，并優(yōu)化量產(chǎn)工藝，鞏固先發(fā)優(yōu)勢；在無重金屬、低成本高效材料的研發(fā)方面，將順應環(huán)保趨勢，發(fā)展更綠色、更具成本競爭力的材料體系；在特殊應用場景的定制化開發(fā)方面，將針對車載、AR/VR等差異化需求，開發(fā)具有特定耐受性或性能表現(xiàn)的材料；在工藝適配性的提升方面，將開發(fā)能同時兼容蒸鍍、印刷等多種工藝的通用性或易轉(zhuǎn)換材料，為面板廠提供更大的生產(chǎn)柔性。

責任編輯：谷月