研究人员突破深蓝色MR-TADF OLED发光材料性能瓶颈，单分子替换实现效率与亮度双突破

CINNO Research产业资讯，近日，由华南理工大学、季华实验室、吉林大学联合组成的一个联合研究团队，在《FlexTech》期刊上发表一项重磅研究成果。据介绍，该联合研究团队针对有机发光二极管（OLED）纯蓝发光材料长期面临的 “效率 - 色纯度 - 稳定性” 难以兼顾的行业痛点，提出了一种 “细微取代基调控” 创新方案，通过在经典 t-DABNA 分子硼原子对位精准引入甲基取代基，成功开发出 Me-t-DABNA 多共振热激活延迟荧光（MR-TADF）材料。

研究人员基于该材料开发的敏化OLED器件，不仅实现了461nm纯蓝发射（CIE坐标 (0.137, 0.123)）、30nm窄半高宽的超高色纯度，更创下32.48% 的最大外部量子效率（EQE）纪录，同时在 1000 cd/m² 亮度下保持25.46%的EQE，大幅抑制效率滚降。这一突破为下一代超高清显示技术提供了核心材料解决方案，标志着我国在OLED发光材料领域跻身国际领先行列。

显示技术升级遇瓶颈，纯蓝MR-TADF 材料成关键

随着超高清显示、柔性屏、AR/VR等终端产品的快速发展，市场对OLED技术的性能要求持续提升。作为OLED的 “色彩核心”，纯蓝发光材料直接决定器件的色域范围、能耗与使用寿命 —— 根据国际电信联盟（ITU）BT.2020超高清标准，纯蓝发光需满足CIE y 坐标≤0.07、半高宽（FWHM）≤30nm，同时需具备高量子效率与长稳定性。然而，传统蓝光材料长期陷入 “两难困境”：

1，传统TADF材料：虽无需贵金属即可理论实现100%内量子效率（IQE），但激发态分子结构弛豫严重，导致发光光谱宽（FWHM常超50nm）、色纯度差，无法满足纯蓝标准；

2，磷光材料：依赖铱、铂等贵金属，成本高昂且存在效率滚降问题，难以大规模应用；

早期 MR-TADF 材料虽通过硼（B）、氮（N）交替嵌入刚性多环芳烃骨架，实现窄带发射与高量子产率，但优化过程中易出现发光红移 —— 例如扩大π共轭体系提升效率时，发射波长常从450nm 区间红移至470nm以上，脱离纯蓝范围。

“基于DABNA（二氮杂硼杂萘并蒽）骨架的MR-TADF材料，是目前最具潜力的纯蓝解决方案之一。” 研究共同通讯作者、华南理工大学彭俊彪教授解释，“但此前的分子设计策略，要么通过构建多 MR 核心提升效率，要么通过外围取代基修饰优化稳定性，始终难以在‘不红移’的前提下突破效率瓶颈。” 据了解，团队此前开发的t-DABNA母体材料，虽实现29.15%的EQE和458nm发射，但反向系间窜越（RISC）速率较慢，导致高亮度下效率衰减明显，无法满足高端显示需求。

分子设计破局：甲基取代实现“三重平衡”

为破解这一难题，该研究团队摒弃了传统的 “大结构改造” 思路，聚焦 “细微取代基调控”—— 在t-DABNA分子中与硼原子直接相连的中心苯环对位（即硼原子对位碳），分别引入甲基（Me）和苯基（Ph）两种基团，设计合成Me-t-DABNA与Ph-t-DABNA两种衍生物，并通过系统的光物理测试与理论计算，验证取代基对材料性能的调控机制。

1. 色纯度：甲基修饰杜绝发光红移

实验显示，Me-t-DABNA在甲苯溶液中展现出与母体高度一致的发光特性：发射峰值457nm，仅比 t-DABNA（458nm）蓝移1nm，FWHM为22nm，甚至略窄于母体（23nm），完全符合纯蓝材料的色纯度要求。而 Ph-t-DABNA因苯基的π共轭效应，发射波长红移8nm至 466nm，虽仍属蓝光范围，但已偏离深蓝光标准。

“这一差异源于取代基与分子骨架的相互作用方式，”研究第一作者、华南理工大学的研究人员Lili Hou解释，“甲基通过σ-π超共轭效应与分子骨架作用，仅适度延伸最高占据分子轨道（HOMO），不破坏 BN骨架的刚性结构；而苯基通过π-π共轭与骨架融合，扩大了共轭体系，直接导致发光红移”。X 射线单晶衍射分析进一步证实，Me-t-DABNA的分子堆积结构与t-DABNA 高度相似，晶胞参数差异小于2%，确保了发光特性的稳定性。

2. 效率：RISC速率提升3倍

材料的光电性能测试更显突破价值。在5wt%掺杂的PhCzBCz薄膜中，Me-t-DABNA的延迟荧光寿命（τd）从t-DABNA的170.2μs 大幅缩短至 72.3μs，RISC 速率常数（kRISC）达到 9.8×10⁴ s⁻¹，是母体的3倍；同时，其单线态-三线态能量差（ΔEST）从0.20eV降至0.18eV，为三线态激子向单线态激子的转化提供了更优能量通道。

“ΔEST的缩小与kRISC的提升，是效率突破的核心，”季华实验室研究员补充，“MR-TADF材料的发光效率，本质上取决于 RISC 过程 —— 只有让三线态激子快速转化为单线态激子并辐射发光，才能减少激子湮灭损失。Me-t-DABNA的kRISC提升，直接将激子利用率从t-DABNA的78.3%提升至84.0%”。此外，Me-t-DABNA的光致发光量子产率（PLQY）达到97.8%，略高于t-DABNA（96.0%），进一步印证了其高效发光潜力。

3. 稳定性：满足器件制备需求

热稳定性测试显示，Me-t-DABNA的5%重量损失温度（Td）高达416℃，虽低于Ph-t-DABNA（447℃），但远高于OLED器件热蒸发制备所需的300℃工艺温度；同时，材料在氮气氛围下连续加热 10小时后，PLQY衰减不足3%，证明其具备良好的热稳定性。循环伏安法测试表明，三种材料的HOMO能级均在-5.00eV至-5.03eV之间，LUMO能级在- 2.15eV至-2.22eV之间，能级匹配性良好，可直接兼容现有OLED器件结构。

基于该方案所开发OLED器件性能刷新纪录：32.48% EQE + 低滚降

为验证材料的实际应用效果，团队构建了两种OLED器件结构：基础器件（仅掺杂目标发光材料）与敏化器件（引入4TCzBN作为TADF敏化剂）。其中，敏化器件通过 “福斯特能量转移” 机制，进一步解决MR-TADF材料延迟荧光寿命过长导致的效率滚降问题。

1. 效率突破32%，纯蓝特性不变

敏化器件测试结果显示，Me-t-DABNA基器件的最大EQE达到32.48%，较对比基础器件（25.55%）提升27%，较 t-DABNA敏化器件（29.15%）提升11%；同时，该OLED器件保持 461nm的发射峰值、30nm的FWHM和 (0.137, 0.123) 的CIE坐标，色纯度未因效率提升而受损。相比之下，Ph-t-DABNA敏化器件的EQE仅为26.19%，且发射波长红移至470nm，无法满足纯蓝需求。

“这是目前已报道的单硼核MR-TADF纯蓝器件中的最高EQE之一”该联合研究团队的研究人员强调，“更重要的是，我们在效率提升的同时，没有牺牲色纯度 —— 这正是行业长期追求的目标。”

2. 高亮度下效率滚降显著抑制

效率滚降是制约OLED在大尺寸显示、照明领域应用的关键问题。测试显示，Me-t-DABNA 敏化器件在100 cd/m²、1000 cd/m²亮度下的EQE分别为 31.05%、25.46%，滚降率仅为22%；而t-DABNA敏化器件在1000 cd/m²下的EQE为27.72%，滚降率达4.9%，Ph-t-DABNA器件滚降率则超过22%。

“滚降抑制的核心在于4TCzBN与Me-t-DABNA的协同作用，”研究员解释，“4TCzBN的延迟荧光寿命仅3.9μs，可快速收集单线态激子并转移给Me-t-DABNA，同时Me-t-DABNA自身的高kRISC速率加速三线态转化，双重机制减少了激子在高亮度下的湮灭损失。”

3. 稳定性满足商用需求

器件寿命测试显示，Me-t-DABNA敏化器件在1000 cd/m²初始亮度下的LT90（亮度衰减至 90% 的时间）达到320小时，较t-DABNA器件（256 时）提升25%；Ph-t-DABNA器件的 LT90虽达461小时，但因色纯度问题无法应用。这一寿命水平已接近商用OLED材料的要求，经进一步优化后可满足终端产品需求。

产业价值凸显，推动显示与照明升级

该研究的突破不仅具有重要科学意义，更为 OLED 产业带来切实的应用价值：

在显示领域，Me-t-DABNA 材料可直接应用于手机、电视、AR/VR 等产品的 OLED 屏幕，实现更高色域（接近 BT.2020 标准）、更低功耗（效率提升意味着同等亮度下电流降低）、更长寿命。据测算，基于该材料的 OLED屏幕，在相同显示效果下，功耗可降低 15%-20%，寿命延长 20% 以上。

在照明领域，窄带纯蓝发光材料是制备高显色指数白光 OLED 的关键。Me-t-DABNA 的高量子效率与色纯度，可与绿光、红光材料搭配，实现显色指数（CRI）≥95 的白光照明，满足医疗、博物馆等高端照明需求。

“我们的下一步计划，是拓展这一取代基策略的普适性，”该团队研究人员透露，“目前已尝试在其他 DABNA 衍生物中引入甲基，初步结果显示同样能提升效率且不红移。同时，我们正与企业合作推进材料的量产工艺开发，预计 2-3 年内可实现商业化应用。”

该研究通过 “细微调控” 实现 “重大突破”，为 MR-TADF 材料的分子设计提供了全新范式 —— 无需复杂结构改造，仅通过精准的取代基选择，即可平衡效率、色纯度与稳定性三大核心指标。这一思路不仅适用于蓝光材料，更可推广至绿光、红光 MR-TADF 材料的优化，有望推动整个 OLED 发光材料体系的性能升级，为我国在显示产业核心技术领域赢得更大话语权。

中国AMOLED显示材料市场分析报告（大纲）

第一章 OLED显示行业发展概述

一、 OLED显示行业基本介绍

1. OLED产品分类

2. OLED基本结构

3. OLED发光原理

4. OLED发展历程

二、 AMOLED显示行业产业链分析

1. AMOLED显示面板整体材料结构分析

2. AMOLED显示面板制造生产工艺流程分析

第二章 全球中小尺寸AMOLED显示材料市场发展现状及趋势

一、 全球中小尺寸AMOLED显示面板市场发展综述

1. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED显示面板市场需求分析

1.1 智能手机

1.2 笔记本电脑

1.3 车载显示

1.4 可穿戴

1.5 其他

2. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED显示面板市场供应分析

2.1 韩国

2.2 中国大陆

2.3 其他

3. 全球AMOLED显示面板重点企业分析

3.1 三星显示SDC

3.2 乐金显示LGD

3.3 京东方BOE

3.4 TCL华星CSOT

3.5 天马集团Tianma

3.6 维信诺Visionox

3.7 和辉光电Everdisplay

3.8 信利Truly

3.9 友达光电AUO

3.10 日本显示器JDI

3.11 夏普Sharp

二、 全球中小尺寸AMOLED显示材料市场发展现状和趋势

1. 全球中小尺寸AMOLED发光层材料市场规模分析

1.1 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED发光层材料市场规模预测

1.2 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED发光层材料供应商出货量排名

1.3 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED发光层材料供应商营收规模排名

2. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED共通层材料市场规模预测

2.1 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED共通层材料市场规模预测

2.2 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED共通层材料供应商出货量排名

2.3 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED共通层材料供应商营收规模排名

第三章 中国AMOLED显示材料市场竞争格局分析

一、 中国AMOLED显示材料厂商市场竞争格局分析

1. 中国AMOLED发光层材料厂商市场规模分析

1.2 2019-2020年中国中小尺寸AMOLED发光层材料供应商出货量排名

1.3 2019-2020年中国中小尺寸AMOLED发光层材料供应商营收规模排名

2. 中国AMOLED共通层材料厂商市场规模分析

2.2 2019-2020年中国中小尺寸AMOLED共通层材料供应商出货量排名

2.3 2019-2020年中国中小尺寸AMOLED共通层材料供应商营收规模排名

3. 中国AMOLED显示材料供应商市场竞争格局分析（司南理论分析模型框架）

3.1 市场渗透力分析

3.2 产品竞争力分析

3.3 技术延展力分析

3.4 资源整合力分析

3.5 综合运营力分析

二、 中国AMOLED显示材料供应商产业地图

1. 华东地区

2. 华北地区

3. 华中地区

4. 华南地区

第四章 总结和建议

一、 产业机遇与相关建议

二、 产业挑战与相关建议

三、 其他

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