OLED發光材料專利現況：材料世界網

發光原理與材料介紹
在有機發光二極體元件方面，材料是很重要的一環， OLED 材料分為陽極材料、電洞注入材料、電洞傳輸材料、主發光體材料(Host)、客發光體材料(Dopant)、電傳輸材料、電子注入材料及陰極材料等。而OLED 發光機制因電子與電洞再結合時，放光有螢光發光與磷光發光機制，分為單重激發態(Singlet State)激子與三重激發態(Triplet State)激子，比例為1:3 ，由單重激發態激子發出的光稱為螢光，由三重激發態激子發出的光稱為磷光。故螢光材料的內部量子效率極限為25% ，而磷光因具有75% 的三重態激子優勢，且單重激發態激子會經由Intersystem Crossing 變成三重態激子，因此磷光材料的內部量子效率可達100% ，故磷光元件效率通常較螢光元件效率高，磷光發光材料近來已成為OLED 發光材料極重要的發展方向。以下將探討OLED螢光發光材料與磷光發光材料的相關專利。
1. 螢光發光材料
螢光材料的發光機制為單重激發態激子，所以內部量子效率極限僅為25% ，但是螢光發光從激發態回到基態的速度非常快，一般而言，螢光材料的壽命比磷光材料長，特別是藍光材料，所以剛開始在PMOLED 顯示面板、早期AMOLED 面板與先前照明面板而言，發光層均是用RGB 螢光發光材料。

螢光材料屬於全有機的結構，所以在材料專利方面是屬於完全新穎結構，在世界螢光材料大廠方面，以日本的出光興產(Idemitsu Kosan)為最重要（圖二），螢光發光小分子材料在美國獲證37 篇專利，出光興產在RGB 三色螢光材料方面規格均為世界指標，紅光方面，元件效率為11.4 cd/A ，元件壽命為16 萬小時， CIE (0.67, 0.33)；綠光方面，元件效率為37 cd/A ，元件壽命為20 萬小時， CIE (0.29, 0.64)；藍光方面，元件效率為9.9 cd/A ，元件壽命為1.1 萬小時， CIE (0.14, 0.12)。

圖二、1976~2011 年全世界前十大螢光發光小分子材料專利公司與篇數整理

2. 磷光發光材料
磷光材料的發光機制為三重態激發態激子，所以內部量子效率可達100 % ，但磷光發光從激發態回到基態的速度比螢光慢，因此會造成三重態- 三重態淬熄，導致一般磷光材料的壽命比螢光材料短，到目前為止，綠色磷光材料與紅色磷光材料的壽命已有所突破，但是藍光材料，特別是正藍光材料，目前的壽命依然很短，所以現在AMOLED 面板與照明面板為了兼具長壽命與高效率，在發光層的設計大多是使用紅色、綠色磷光發光材料與藍色螢光混合成白光(Hybrid WOLED)，可以兼顧元件整體的效率，也可以維持較長的元件壽命。以日本Lumiotec 為例，在2010 年所推出的14.5 × 14.5 cm 白光照明面板，當時是使用全螢光發光材料，效率為11 lm/W ，元件壽命為3 萬小時；而在2011 年，將其中的紅光材料改為磷光材料，元件壽命不變之下，效率則提升為25 lm/W 。在2011 年日本出光也使用自行開發的藍色螢光材料搭配美國UDC (Universal Display Corp.)的紅色和綠色磷光材料製作Hybrid 白光OLED 元件，在10 mA/cm²下，元件效率達23 lm/W ，CIE (0.28, 0.30)，元件壽命在1,000 nits 下高達6 萬小時；而美國UDC 在2011 年所開發全磷光的白光OLED 元件，使用較穩定的Sky Blue 藍光，可得到兩種暖色系的白光，其中一個元件效率達58 lm/W ， CIE (0.47, 0.41)，元件壽命在1,000 nits 下高達3 萬小時，另一個元件效率達62 lm/W ， CIE(0.45, 0.42)，元件壽命在1,000 nits 下高達1.8 萬小時。

在台灣方面，磷光材料以大專院校與工研院較早投入開發……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文

圖八、PO-01 材料結構