高世代OLED浪潮下，發光材料迎來新一輪技術革命

　　編者按：面板尺寸與性能的升級，本質上是底層材料科學的突破，而中國OLED產業的真正強大，必須建立在關鍵材料自主可控的基礎之上。《中國電子報》策劃推出的《高世代OLED浪潮下的發光材料革命》系列報道，以高世代OLED產業浪潮為宏觀背景，聚焦其最核心的上游環節——發光材料，通過“技術革新”與“供應鏈自主化”兩大核心視角，系統解構這場正在發生的產業深層變革。

　　全球面板巨頭競相投建更高世代(如8.6代)OLED產線，面板顯示面積擴大的同時，對屏幕核心發光材料的效率、功耗、發光均勻性、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，最終指向OLED行業困擾多年的“不可能三角”難題——同時實現高發光效率、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量產進程加速，這一行業共性難題亟待破解，發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”)聯合研發的第四代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量產商用，將這一新技術推向大眾視野。OLED核心發光材料的技術突破或將從根本上重塑顯示畫質、壽命與成本規則的底層邏輯，讓“不可能”變為“可能”。

　　逐高求好，對發光材料要求“倍增”

　　從主要生產手機屏幕的第6代(G6)產線，邁向瞄準平板、筆記本電腦和電視的第8.6代(G8.6)產線，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面板對發光效率的需求顯著提升，這不僅關系到終端產品的功耗控制，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，發光時產生的熱量就越多，若材料效率低下，將導致嚴重的散熱難題和可靠性風險。

　　更大的挑戰來自“一致性”。當屏幕面積擴展數倍，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定性提出了毫米乃至納米級的精度要求。“面板發光均勻性是影響視覺體驗的關鍵，要求材料在不同區域的發光強度、色坐標保持高度一致。”三月科技創始人、技術負責人李崇向《中國電子報》記者強調。此外，用戶對大尺寸產品的使用壽命預期更高，倒逼材料的化學穩定性和抗衰減能力同步升級，以應對更長的使用周期。

　　而OLED發光材料的“不可能三角”，即發光效率、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事業部總經理劉嵩在接受《中國電子報》記者采訪時強調，隨著高世代OLED量產進程加速，OLED發光材料打破“不可能三角”難題也需盡快提上日程。

　　圖為鼎材科技OLED發光材料

　　四代材料，漸進式破解“不可能三角”

　　回顧OLED發光材料的發展歷史，第一代熒光技術作為OLED發光材料技術的發端，其分子結構穩定、成本低，至今仍是藍光材料的主流方案。但受限于單線態激子發光原理，其理論內量子效率上限僅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。“通過引入重金屬原子，讓單線態和三線態激子都能發光，理論內量子效率接近100%。”劉嵩表示，但重金屬的使用推高了成本，且三線態激子輻射速率慢，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(讓三重態激子轉化為單線態發光)，同樣能實現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。但這項技術產業化之路步履維艱，存在“高亮度時效率低、穩定性差等缺點”。

　　在此背景下，第四代pTSF技術脫穎而出。據段煉介紹，pTSF技術核心在于構建一個由“TADF特性主體材料+磷光敏化劑+窄譜熒光發光材料”組成的精密協作體系。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出高純度的光。

　　“pTSF技術是融合了TADF材料和磷光材料敏化發光的新一代敏化發光技術，通過多通道的能量轉移，實現主客體之間更加充分的能量傳遞。”劉嵩解釋道，這種“團隊協作”模式，巧妙結合了磷光的高能量利用率和熒光的高穩定性與色純度優勢，直指“不可能三角”的核心矛盾。

　　實測數據印證了其突破性。據了解，目前，基于pTSF技術所開發的綠光器件相比已經實用化的磷光器件，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。

　　基于和清華的產學研合作，三月科技所開發的系列產業化材料驗證數據也顯示，其pTSF材料在效率、壽命和色彩表現上全面優于第二代磷光材料，同時因減少對貴金屬的依賴，在成本控制上展現出顯著潛力。

　　后發先至，我國躋身發光材料競賽前列

　　在這場搶占未來顯示產業制高點的發光材料競賽中，全球主要科技強國依據自身優勢，選擇了不同的切入路徑。

　　據李崇介紹，日本作為TADF技術的發源地，九州大學最早提出相關概念，后續日本企業側重純TADF材料的分子設計與工藝優化，聚焦中小尺寸顯示應用，專利布局集中在早期核心分子結構和基礎應用場景;韓國依托下游面板產業優勢，在TADF材料的產業化適配、批量生產穩定性控制方面進展較快，技術路線更傾向于“材料-器件-終端”協同開發，專利布局側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、高端工業顯示材料研發方面有深厚積累，專利布局偏向細分場景創新。

　　“中國在該領域的發展呈現‘后發先至’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，奠定了國內自主創新的基礎。在后續與產業界的緊密合作中，研究團隊發現了更優解。“在TSF的器件中，存在TADF材料亮態和暗態的循環，影響了器件的效率和壽命;而在發光層引入少量的磷光輔助敏化劑(p)，可以打斷該循環，實現器件性能的大幅提升。2014年，我們申請了pTSF技術專利，相比國外方案結構更簡單實用。”段煉介紹說。

　　正是這種對技術的持續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，相關產學研聯合體在該領域已累計申請發明專利超過300項，形成較為完整的知識產權保護體系，有效突破海外企業在傳統磷光、純TADF領域的專利封鎖，構建自主技術壁壘。

　　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，也是全產業鏈共同推動的結果。

　　“伴隨著中國OLED顯示面板產能的不斷釋放，我國的OLED上游原材料得到了長足的發展……以有機發光材料為例，其國產配套比例由2020年不足10%，到現在已經達到了40%左右。”劉嵩表示。

　　李崇指出，隨著pTSF等自主技術的成熟，中國材料企業已從“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據，而在于能否穩定量產、走進普通人的生活。pTSF技術的量產之路，曾遭遇雙重“攔路虎”。其產業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有的蒸鍍工藝進行一些改進，因此AMOLED面板廠商持觀望態度。”劉嵩坦言。

　　然而，隨著材料性能的持續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。成熟的材料生產體系和嚴格的品控，為規模化供應提供了保障。

　　業內人士普遍認為，一旦跨越量產門檻，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更廣的BT.2020色域標準，滿足專業影音和內容創作的需求;在車載顯示領域，優異的壽命、高溫穩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、續航更長的移動設備;此外，也為柔性、透明等創新顯示形態提供了更優異的材料基礎。

　　展望未來，發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發光材料的競爭焦點仍然是知識產權的競爭”。這包括圍繞新發光原理的基礎專利布局，以及隨著器件結構日益復雜而產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技術的深度優化與規模化應用方面，將持續提升效率、壽命和色純度，并優化量產工藝，鞏固先發優勢;在無重金屬、低成本高效材料的研發方面，將順應環保趨勢，發展更綠色、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方面，將針對車載、AR/VR等差異化需求，開發具有特定耐受性或性能表現的材料;在工藝適配性的提升方面，將開發能同時兼容蒸鍍、印刷等多種工藝的通用性或易轉換材料，為面板廠提供更大的生產柔性。