編者按：面板尺寸與性能的升級(jí)，本質(zhì)上是底層材料科學(xué)的突破，而中國(guó)OLED產(chǎn)業(yè)的真正強(qiáng)大，必須建立在關(guān)鍵材料自主可控的基礎(chǔ)之上。《中國(guó)電子報(bào)》策劃推出的《高世代OLED浪潮下的發(fā)光材料革命》系列報(bào)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(guò)“技術(shù)革新”與“供應(yīng)鏈自主化”兩大核心視角，系統(tǒng)解構(gòu)這場(chǎng)正在發(fā)生的產(chǎn)業(yè)深層變革。

全球面板巨頭競(jìng)相投建更高世代（如8.6代）OLED產(chǎn)線，面板顯示面積擴(kuò)大的同時(shí)，對(duì)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(jí)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(shí)實(shí)現(xiàn)高發(fā)光效率、高色純度與長(zhǎng)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(jìn)程加速，這一行業(yè)共性難題亟待破解，發(fā)光材料技術(shù)迭代進(jìn)程也隨之提速。日前，由清華大學(xué)與江蘇三月科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)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(shù)已在維信諾面板上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)商用，將這一新技術(shù)推向大眾視野。OLED核心發(fā)光材料的技術(shù)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(duì)發(fā)光材料要求“倍增”

從主要生產(chǎn)手機(jī)屏幕的第6代（G6）產(chǎn)線，邁向瞄準(zhǔn)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(jiǎn)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(lái)。

“隨著顯示面積大幅增加，OLED面板對(duì)發(fā)光效率的需求顯著提升，這不僅關(guān)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。”清華大學(xué)化學(xué)系教授段煉在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)指出，屏幕越大，發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的熱量就越多，若材料效率低下，將導(dǎo)致嚴(yán)重的散熱難題和可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

更大的挑戰(zhàn)來(lái)自“一致性”。當(dāng)屏幕面積擴(kuò)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(duì)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(jí)的精度要求。“面板發(fā)光均勻性是影響視覺體驗(yàn)的關(guān)鍵，要求材料在不同區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度、色坐標(biāo)保持高度一致?！比驴萍紕?chuàng)始人、技術(shù)負(fù)責(zé)人李崇向《中國(guó)電子報(bào)》記者強(qiáng)調(diào)。此外，用戶對(duì)大尺寸產(chǎn)品的使用壽命預(yù)期更高，倒逼材料的化學(xué)穩(wěn)定性和抗衰減能力同步升級(jí)，以應(yīng)對(duì)更長(zhǎng)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(shí)達(dá)理想水平，通常提升效率可能導(dǎo)致色純度下降或器件壽命縮短，追求高色純度和器件長(zhǎng)壽命又可能犧牲效率，這一矛盾長(zhǎng)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(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)強(qiáng)調(diào)，隨著高世代OLED量產(chǎn)進(jìn)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(jìn)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(shù)作為OLED發(fā)光材料技術(shù)的發(fā)端，其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本低，至今仍是藍(lán)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(shù)應(yīng)運(yùn)而生。“通過(guò)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(dǎo)致藍(lán)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(shù)通過(guò)精巧的分子設(shè)計(jì)（讓三重態(tài)激子轉(zhuǎn)化為單線態(tài)發(fā)光），同樣能實(shí)現(xiàn)100%理論效率，且無(wú)需依賴昂貴的重金屬元素，有望顯著降低材料成本。但這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化之路步履維艱，存在“高亮度時(shí)效率低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)”。

在此背景下，第四代pTSF技術(shù)脫穎而出。據(jù)段煉介紹，pTSF技術(shù)核心在于構(gòu)建一個(gè)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(gè)體系中，三者各司其職：TADF主體負(fù)責(zé)高效收集和傳遞能量；磷光敏化劑充當(dāng)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(shù)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(shù)，通過(guò)多通道的能量轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)主客體之間更加充分的能量傳遞?！眲⑨越忉尩?，這種“團(tuán)隊(duì)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(shì)，直指“不可能三角”的核心矛盾。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)印證了其突破性。據(jù)了解，目前，基于pTSF技術(shù)所開發(fā)的綠光器件相比已經(jīng)實(shí)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(shí)現(xiàn)磷光器件無(wú)法獲得的大于95%BT.2020色域范圍。

基于和清華的產(chǎn)學(xué)研合作，三月科技所開發(fā)的系列產(chǎn)業(yè)化材料驗(yàn)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(shí)因減少對(duì)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(guó)躋身發(fā)光材料競(jìng)賽前列

在這場(chǎng)搶占未來(lái)顯示產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的發(fā)光材料競(jìng)賽中，全球主要科技強(qiáng)國(guó)依據(jù)自身優(yōu)勢(shì)，選擇了不同的切入路徑。

據(jù)李崇介紹，日本作為TADF技術(shù)的發(fā)源地，九州大學(xué)最早提出相關(guān)概念，后續(xù)日本企業(yè)側(cè)重純TADF材料的分子設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化，聚焦中小尺寸顯示應(yīng)用，專利布局集中在早期核心分子結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景；韓國(guó)依托下游面板產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，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(jìn)展較快，技術(shù)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(yīng)用層面的工藝改進(jìn)；德國(guó)等歐洲國(guó)家則聚焦基礎(chǔ)研究與特殊應(yīng)用場(chǎng)景，在光物理機(jī)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(xì)分場(chǎng)景創(chuàng)新。

“中國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)‘后發(fā)先至’的特點(diǎn)?！崩畛绶治龅馈Ｔ缭?011年，清華大學(xué)便提出了TSF（熱活化敏化熒光）技術(shù)的原理，奠定了國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)。在后續(xù)與產(chǎn)業(yè)界的緊密合作中，研究團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)器件性能的大幅提升。2014年，我們申請(qǐng)了pTSF技術(shù)專利，相比國(guó)外方案結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單實(shí)用?！倍螣捊榻B說(shuō)。

正是這種對(duì)技術(shù)的持續(xù)深耕和快速迭代能力，讓中國(guó)團(tuán)隊(duì)在pTSF技術(shù)路線上抓住了時(shí)間窗口。目前，相關(guān)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體在該領(lǐng)域已累計(jì)申請(qǐng)發(fā)明專利超過(guò)300項(xiàng)，形成較為完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系，有效突破海外企業(yè)在傳統(tǒng)磷光、純TADF領(lǐng)域的專利封鎖，構(gòu)建自主技術(shù)壁壘。

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

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

李崇指出，隨著pTSF等自主技術(shù)的成熟，中國(guó)材料企業(yè)已從“跟隨”進(jìn)入“并跑”乃至“換道領(lǐng)跑”階段，并開始吸引國(guó)際頂級(jí)面板企業(yè)的關(guān)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(yīng)用前景無(wú)限

一項(xiàng)技術(shù)的真正價(jià)值，不在于實(shí)驗(yàn)室里的漂亮數(shù)據(jù)，而在于能否穩(wěn)定量產(chǎn)、走進(jìn)普通人的生活。pTSF技術(shù)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(dá)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(shù)成果需要面板客戶對(duì)現(xiàn)有的蒸鍍工藝進(jìn)行一些改進(jìn)，因此AMOLED面板廠商持觀望態(tài)度?！眲⑨蕴寡?。

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(guó)OLED面板廠商對(duì)“三源共蒸”等關(guān)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(yán)格的品控，為規(guī)?；?yīng)提供了保障。

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，一旦跨越量產(chǎn)門檻，pTSF等新一代材料的應(yīng)用前景將豁然開朗，并將有力推動(dòng)OLED向更多高端和嚴(yán)苛場(chǎng)景滲透：在高端電視領(lǐng)域，其高色純度特性可助力實(shí)現(xiàn)更廣的BT.2020色域標(biāo)準(zhǔn)，滿足專業(yè)影音和內(nèi)容創(chuàng)作的需求；在車載顯示領(lǐng)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(duì)安全與可靠性的極致要求；在IT產(chǎn)品領(lǐng)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(zhǎng)的移動(dòng)設(shè)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(chǔ)。

展望未來(lái)，發(fā)光材料的技術(shù)競(jìng)賽將進(jìn)入更為復(fù)雜和深刻的階段。劉嵩認(rèn)為，“未來(lái)OLED發(fā)光材料的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)仍然是知識(shí)產(chǎn)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)”。這包括圍繞新發(fā)光原理的基礎(chǔ)專利布局，以及隨著器件結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜而產(chǎn)生的海量材料組合與應(yīng)用專利。

李崇進(jìn)一步將未來(lái)3-5年的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)歸納為四個(gè)方面：在pTSF技術(shù)的深度優(yōu)化與規(guī)?；瘧?yīng)用方面，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(shì)；在無(wú)重金屬、低成本高效材料的研發(fā)方面，將順應(yīng)環(huán)保趨勢(shì)，發(fā)展更綠色、更具成本競(jìng)爭(zhēng)力的材料體系；在特殊應(yīng)用場(chǎng)景的定制化開發(fā)方面，將針對(duì)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(shí)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(zé)任編輯：谷月