三星開發出一種新型MR-TADF OLED發光材料的合成工藝與器件集成方案

CINNO Research產業資訊，在智能手機、電視、AR/VR 設備日益普及的今天，人們對顯示效果的追求從未停止。從高清到超高清（UHD），再到對極致色彩還原的渴望，顯示技術正面臨著一場全新的升級挑戰。近日，三星先進技術研究院聯合慶尚國立大學、慶熙大學的科研團隊，在國際期刊《Advanced Materials》上發表了一項重磅成果 —— 成功研發出一種名為 DBF-v-DABNA 的新型純綠色發光材料，將有機發光二極管（OLED）的色彩純度、發光效率和穩定性提升至一個新的水平，契合 BT.2020（Rec.2020）超高清色彩標準，為下一代顯示技術的發展鋪平了道路。

超高清顯示時代的“綠色難題”

近年來，OLED 技術憑借自發光、高對比度、廣視角、柔性化等優勢，已成為高端顯示領域的主流選擇。從旗艦智能手機的柔性屏幕，到超大尺寸的家庭影院電視，再到沉浸式 AR/VR 頭顯設備，OLED 技術正在重塑人們與數字世界交互的方式。隨著 5G、8K 視頻、元宇宙等技術的快速發展，市場對超高清顯示的需求呈現爆發式增長，用戶不僅追求更高的分辨率，更渴望屏幕能還原出更真實、更細膩的色彩 —— 就像親眼所見的自然景色一般。

為了規范超高清顯示的色彩表現，國際電信聯盟（ITU）制定了 BT.2020（Rec.2020）標準，這一標準被業內視為超高清顯示的 “色彩圣經”。它對紅、綠、藍三原色的純度提出了極為嚴苛的要求，其中綠色作為畫面中最具視覺沖擊力的色彩，更是成為了技術突破的關鍵。根據 BT.2020 標準，理想的純綠色需要滿足特定的色彩坐標（CIE y≈0.797），發光峰值集中在 525-530nm 的理想波段，且發光譜線的半高寬（FWHM）需控制在 30nm 以內 —— 這意味著發光必須高度集中，不能出現明顯的色彩擴散。

圖1. 發光材料的分子設計策略與化學結構（其中電子活性MR核以綠色高亮標注）

盡管 OLED 技術在藍色、紅色發光材料上已取得諸多突破，但綠色發光材料卻長期面臨著 “三重困境”：一是色彩純度難以達標，要么發光波段偏離理想范圍，要么譜線過寬導致色彩 “發灰”；二是高亮度下效率大幅下降，通俗來說，就是屏幕調得越亮，發光效率越低，不僅更耗電，還可能影響顯示效果；三是穩定性不足，長期使用后容易出現亮度衰減、色彩偏移等問題。

之所以綠色成為難題，核心原因在于 BT.2020 標準對綠色的色彩純度要求遠高于其他顏色。此前行業內廣泛使用的多共振熱激活延遲熒光（MR-TADF）技術，雖然能實現窄帶發光，但綠色版本的分子結構設計一直難以平衡 “色彩純”“效率高”“穩定性強” 三大需求。例如，部分材料雖然色彩純度接近要求，但在高亮度下效率會驟降；有些材料效率尚可，卻存在分子容易 “抱團” 聚集的問題，導致發光效果變差、壽命縮短。這些瓶頸嚴重制約了超高清 OLED 顯示技術的落地，成為行業亟待解決的痛點。

研究方案：創新分子設計、架構優化以實現性能提升

面對綠色 OLED 的技術困境，三星聯合高校的科研團隊經過長期攻關，從分子結構設計到器件架構優化，提出了一套全方位的創新解決方案，成功研發出 DBF-v-DABNA 這一突破性材料。

（一）分子結構創新：給發光核心搭起“穩固框架” 與 “防護盾”

發光材料的性能，本質上由其分子結構決定。團隊的首要創新的是重構了分子的核心骨架，為發光提供了前所未有的穩定性和集中性。

此前的綠色 MR-TADF 材料，分子結構多存在 “柔性” 過高的問題，就像一根容易彎曲的繩子，發光時分子振動劇烈，導致能量分散，發光譜線變寬，色彩純度下降。為解決這一問題，團隊采用了剛性的二苯并呋喃（DBF）框架作為分子核心，這種結構如同一個堅固的 “支架”，能牢牢固定發光區域，最大限度減少分子振動和結構變形，讓發光能量高度集中，從而實現窄帶純綠色發射。

同時，團隊還為發光核心設計了一層 “防護盾”—— 在分子的關鍵位置引入了苯基、甲苯基和二甲苯等取代基。這些取代基如同圍繞在發光核心周圍的 “衛士”，一方面能有效阻擋分子之間的相互作用，避免因分子 “抱團” 聚集導致的發光淬滅；另一方面能抑制一種名為 “德克斯特能量轉移（DET）” 的能量損耗過程，讓更多能量用于發光，而非白白浪費。

這種 “穩固框架 + 防護盾” 的設計，不僅解決了此前材料的聚集問題，還大幅提升了分子的熱穩定性。實驗顯示，DBF-v-DABNA 的熱分解溫度超過 400℃，完全滿足 OLED 制造中真空沉積的工藝要求，為量產奠定了基礎。

圖2. (a) 基態（S?）的優化結構；(b) 所計算的第一單重激發態（S?）、第一三重激發態（T?）、第二三重激發態（T?）及第三三重激發態（T?）的能量，以及對應的自旋 - 軌道耦合（SOC）矩陣；(c) 單重激發態 S?與基態 S?間躍遷的重組能（λ）；(d) 激發態的模擬自然躍遷軌道分布

（二）架構優化：引入“能量傳遞助手”，攻克效率滾降難題

即使分子結構再出色，若不能讓能量高效傳遞到發光過程，也難以發揮其最大潛力。此前綠色 OLED 在高亮度下效率下降（即 “效率滾降”）的核心原因，是發光過程中產生的 “三重態激子” 無法有效轉化為光能量，反而會積累起來導致能量損耗。

為解決這一問題，團隊創新性地采用了 “超熒光（HF）” 器件架構，在發光層中引入了一種名為 Ir (ppy)?的磷光材料作為“能量傳遞助手”。這種材料的作用如同一個 “能量轉換器”，能高效捕獲發光過程中產生的三重態激子，將其轉化為可發光的 “單重態激子”，再通過福斯特共振能量轉移（FRET）機制，快速傳遞給 DBF-v-DABNA 發光核心，最終轉化為純綠色光。

這種 “助手 + 核心” 的協同機制，徹底改變了傳統器件中能量浪費的局面。一方面，“能量傳遞助手” 高效回收了原本會損耗的能量，大幅提升了整體發光效率；另一方面，快速的能量傳遞避免了激子在發光層中的積累，從根源上解決了高亮度下的效率滾降問題。

（三）精準合成與工藝適配：確保性能穩定量產可行

一項技術要從實驗室走向市場，必須具備量產可行性。團隊在合成 DBF-v-DABNA 的過程中，采用了分步偶聯和硼化反應的策略，通過精準控制反應條件，實現了高收率合成，且沒有產生無用的異構體雜質。通過核磁共振（NMR）和高分辨質譜（HRMS）等技術的嚴格表征，確保了每一批次材料的結構一致性和性能穩定性。

在器件制備上，團隊優化了整個 OLED 的層狀結構，從空穴注入層、空穴傳輸層到電子傳輸層、電子注入層，均選用了與 DBF-v-DABNA 能量水平匹配的材料，形成了順暢的 “能量通道”，避免了電荷在器件中的積累和損耗。這種全方位的工藝適配，讓材料的優異性能得以完整呈現。

圖3. (a) 稀溶液中的紫外-可見吸收光譜、室溫光致發光光譜及低溫磷光光譜；(b) 不同摻雜劑濃度下BBP-CBz基摻雜薄膜的發射光譜，摻雜體系為BBP-CBz:x質量分數DBF-v-DABNA；(c) 不同摻雜條件下BBP-CBz薄膜的瞬態光致發光光譜，摻雜條件分別為1質量分數DBF-v-DABNA、2質量分數DBF-v-DABNA、1質量分數DBF-v-DABNA與10質量分數Ir (ppy)?共摻雜、2質量分數DBF-v-DABNA與10質量分數Ir (ppy)?共摻雜

（四）設計巧思：兼顧色彩純度與發光方向

除了穩定性和效率，團隊還關注到一個容易被忽視的細節 —— 發光的 “方向”。OLED 的發光效率不僅取決于材料本身，還與發光分子的偶極取向密切相關。如果發光分子的偶極方向能更多地平行于屏幕表面，那么更多的光就能被有效提取出來，提升器件的實際亮度。

DBF-v-DABNA 的分子結構設計恰好實現了這一點。其準平面的分子結構傾向于平行于基板排列，使得水平偶極子比例高達 94%。這意味著，材料發出的光中有 94% 能以理想的方向傳播，從而在不增加能耗的情況下，大幅提升了器件的實際發光亮度和出光效率。

OLED樣品制備：多項參數指標大幅提升，色坐標達成BT2020

經過實驗驗證，基于 DBF-v-DABNA 的 OLED 器件在色彩純度、發光效率、穩定性和亮度等關鍵指標上，均實現了突破性提升，多項數據刷新行業紀錄，基本達成BT.2020 超高清標準。

（一）色彩純度：無限接近BT.2020 標準，畫面還原更真實

色彩純度是綠色 OLED 的核心指標，也是 DBF-v-DABNA 最亮眼的優勢之一。實驗顯示，該材料在溶液中的發光譜線半高寬（FWHM）僅為 16nm，在器件中的半高寬也僅為 19nm，遠低于 BT.2020 標準要求的 30nm 上限，是目前已知最窄的綠色發光譜線之一。

對應的色彩坐標方面，底部發射型 OLED 器件的 CIE y 值達到 0.74-0.75，而頂部發射型器件的 CIE y 值更是高達 0.79，無限接近 BT.2020 標準規定的 0.797。這意味著，基于該材料的屏幕，能夠還原出自然界中最純正的綠色 —— 無論是春天的嫩葉、茂密的森林，還是草原的青草，都能呈現出細膩、逼真的色彩層次，徹底擺脫了此前綠色顯示 “偏黃”“偏藍” 或 “發灰” 的問題。

對于用戶而言，這種高色彩純度帶來的直觀感受是畫面更具沉浸感和真實感。在觀看自然紀錄片時，能感受到仿佛置身于真實場景之中；在進行設計、攝影等專業工作時，能精準還原作品的色彩意圖；在使用 AR/VR 設備時，虛擬世界的綠色元素也能與現實環境無縫融合，提升沉浸體驗。

圖4. (a) 有機電致發光器件的器件結構與能級圖；(b) 本工作中器件在1000cd/m2亮度下的外量子效率與電致發光光譜半高全寬的對比，并與已報道的色坐標CIEy值> 0.65的非HF型（方形）和HF型（圓形）純綠光OLEDs相關性能進行對比；(c) 電流密度與亮度隨電壓的變化特性；(d) 歸一化電致發光光譜；(e) 外量子效率隨亮度的變化特性；(f) 初始亮度為5000cd/m2時的器件壽命

（二）發光效率：省電又明亮，突破行業天花板

發光效率直接關系到 OLED 的功耗和續航能力，是消費電子領域的核心需求之一。基于 DBF-v-DABNA 的超熒光 OLED 器件，在效率方面實現了質的飛躍。

數據顯示，該器件的最大外部量子效率（EQE）超過 35%，這一指標意味著，輸入的電能中有超過三分之一能轉化為光能量，遠高于此前傳統綠色 OLED 的效率水平。其中，頂部發射型器件的電流效率更是達到了 233cd/A，創下了綠色 OLED 電流效率的紀錄。

更值得稱道的是，該器件幾乎解決了 “效率滾降” 這一行業頑疾。在 1000cd/m2 的常用亮度下，EQE 仍能保持在 32%-34%，即使在 10000cd/m2 的高亮度下，EQE 依然維持在 30% 以上，遠超此前同類器件在高亮度下效率大幅下滑的表現。

這一性能帶來的實際意義極為顯著：對于智能手機等移動設備，相同亮度下功耗更低，續航時間大幅延長；對于電視等大屏設備，不僅能降低耗電量，還能減少發熱，提升設備的長期穩定性；對于 AR/VR 設備，低功耗意味著更長的使用時間，高亮度則能確保在強光環境下依然清晰可見。

（三）穩定性：耐用性大幅提升，滿足長期使用需求

材料的穩定性直接決定了 OLED 屏幕的使用壽命。此前部分高性能綠色 OLED 材料，雖然短期性能出色，但長期使用后容易出現亮度衰減、色彩偏移等問題，限制了其應用場景。

DBF-v-DABNA 憑借其堅固的分子結構和有效的防護設計，在穩定性上實現了突破性提升。實驗顯示，在 5000cd/m2 的初始亮度下，基于該材料的超熒光 OLED 器件壽命超過 600 小時；若換算到日常使用的 1000cd/m2 亮度下，預計壽命可超過 5000 小時，達到了商用化要求的高水平。

這種穩定性的提升，源于多重機制的協同作用：剛性分子框架減少了結構老化；“防護盾” 設計抑制了分子聚集和能量損耗；超熒光架構減少了激子積累對材料的損傷。對于用戶而言，這意味著屏幕在長期使用后，依然能保持鮮艷的色彩和穩定的亮度，不會出現“用久了變黃、變暗” 的問題，大幅提升了產品的使用價值。

（四）亮度表現：峰值亮度創紀錄，適配多元場景

除了色彩和效率，亮度是 OLED 適應不同使用場景的關鍵指標。尤其是在戶外使用或搭配 AR/VR 設備時，高亮度能確保畫面清晰可見。實驗數據顯示，DBF-v-DABNA 基 OLED 器件的峰值亮度超過 7.2×105cd/m2，這是目前已知綠色 OLED 的最高亮度紀錄。即使在如此高的亮度下，器件依然能保持出色的色彩純度和效率，不會出現色彩失真或效率驟降的情況。

這一亮度水平讓 OLED 屏幕能夠輕松應對各種復雜場景：在陽光直射的戶外，手機或平板屏幕依然清晰可辨；在 AR/VR 設備中，高亮度能與現實環境形成良好的亮度匹配，提升沉浸感；在專業顯示領域，高亮度結合高色彩純度，能滿足醫療影像、影視后期制作等對顯示精度要求極高的場景需求。

圖5. (a) 透明電極有機電致發光器件的電流效率-亮度曲線及電致發光光譜；(b) 本工作中窄光譜OLED的CIE色坐標，并與NTSC、BT2020標準綠光的色坐標對比

創新方案賦能全場景應用前景，推動超高清方案落地

DBF-v-DABNA 的突破性性能，不僅解決了綠色 OLED 的長期技術瓶頸，更將為整個顯示行業帶來深遠影響，賦能從消費電子到專業領域的全場景應用。

在消費電子領域，下一代智能手機、電視、平板電腦將率先受益于這一技術。搭載該材料的超高清電視，將能完美呈現 8K 甚至更高分辨率的內容，色彩還原度堪比影院級水準；柔性 OLED 手機屏幕不僅能實現更鮮艷的顯示效果，還能因低功耗延長續航；AR/VR 設備則將憑借高亮度、高色彩純度和低功耗的優勢，解決當前設備 “續航短、沉浸感不足” 的痛點，推動元宇宙產業的發展。

在專業顯示領域，醫療影像、工業設計、影視制作等行業對色彩精度和亮度的要求極為苛刻。DBF-v-DABNA 基 OLED 顯示器將能精準還原人體組織的細微色彩差異、工業產品的設計細節以及影視畫面的原始色調，為專業人士提供更可靠的視覺參考，提升工作效率和成果質量。

研究人員表示，這種DBF-v-DABNA材料的研發成功，是超高清顯示技術領域的一個重要研究成果。這一材料將很快實現產業化應用，讓消費者在日常生活中體驗到更逼真、更高效、更耐用的顯示效果。未來，研究人員還將繼續優化材料性能，探索紅、藍兩色的進一步升級，推動全色系 OLED 向 BT.2020 標準全面邁進。

中國AMOLED顯示材料市場分析報告（大綱）

第一章 OLED顯示行業發展概述

一、 OLED顯示行業基本介紹

1. OLED產品分類

2. OLED基本結構

3. OLED發光原理

4. OLED發展歷程

二、 AMOLED顯示行業產業鏈分析

1. AMOLED顯示面板整體材料結構分析

2. AMOLED顯示面板制造生產工藝流程分析

第二章 全球中小尺寸AMOLED顯示材料市場發展現狀及趨勢

一、 全球中小尺寸AMOLED顯示面板市場發展綜述

1. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED顯示面板市場需求分析

1.1 智能手機

1.2 筆記本電腦

1.3 車載顯示

1.4 可穿戴

1.5 其他

2. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED顯示面板市場供應分析

2.1 韓國

2.2 中國大陸

2.3 其他

3. 全球AMOLED顯示面板重點企業分析

3.1 三星顯示SDC

3.2 樂金顯示LGD

3.3 京東方BOE

3.4 TCL華星CSOT

3.5 天馬集團Tianma

3.6 維信諾Visionox

3.7 和輝光電Everdisplay

3.8 信利Truly

3.9 友達光電AUO

3.10 日本顯示器JDI

3.11 夏普Sharp

二、 全球中小尺寸AMOLED顯示材料市場發展現狀和趨勢

1. 全球中小尺寸AMOLED發光層材料市場規模分析

1.1 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED發光層材料市場規模預測

1.2 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED發光層材料供應商出貨量排名

1.3 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED發光層材料供應商營收規模排名

2. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED共通層材料市場規模預測

2.1 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED共通層材料市場規模預測

2.2 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED共通層材料供應商出貨量排名

2.3 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED共通層材料供應商營收規模排名

第三章 中國AMOLED顯示材料市場競爭格局分析

一、 中國AMOLED顯示材料廠商市場競爭格局分析

1. 中國AMOLED發光層材料廠商市場規模分析

1.2 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED發光層材料供應商出貨量排名

1.3 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED發光層材料供應商營收規模排名

2. 中國AMOLED共通層材料廠商市場規模分析

2.2 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED共通層材料供應商出貨量排名

2.3 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED共通層材料供應商營收規模排名

3. 中國AMOLED顯示材料供應商市場競爭格局分析（司南理論分析模型框架）

3.1 市場滲透力分析

3.2 產品競爭力分析

3.3 技術延展力分析

3.4 資源整合力分析

3.5 綜合運營力分析

二、 中國AMOLED顯示材料供應商產業地圖

1. 華東地區

2. 華北地區

3. 華中地區

4. 華南地區

第四章 總結和建議

一、 產業機遇與相關建議

二、 產業挑戰與相關建議

三、 其他

馬女士 Ms. Ceres

TEL：（+86）137-7604-9049

Email：CeresMa@cinno.com.cn

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