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華工助力中國OLED行業“彎道超車”

時間:2017-06-23單位:黨委宣傳部瀏覽量:3261

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  在科技部公佈的2016年國家重點研發計劃專項立項結果中,華南理工大學獲批牽頭項目4項,其中材料科學與工程學院蘇仕健教授負責的“新一代有機電致發光材料與器件”項目榜上有名,獲批“戰略性先進電子材料”國家重點研發計劃重點專項立項。

華南理工大學研發的柔性顯示屏


  説起“有機電致發光材料”“戰略性先進電子材料”……對這些陌生的名詞,也許很多人感覺很遙遠,但正是這些不易被察覺的科技進步在悄然改變着我們的生活。2017年5月,一則題為《彎的更美,彩電拼顏值看曲面》的報道中寫道:“目前雖然整體彩電市場表現欠佳,但是曲面電視市場表現卻十分搶眼。”OLED作為柔性超薄彩色顯示的代表,為顯示終端的多樣化創造了更多的可能。

曲面電視(網絡圖片)


改變你我生活的OLED技術

  曲面屏幕給電子產品的造型設計提供了更大空間,它讓產品更加美觀的同時,還暗藏着健康的祕密。北京協和醫院發佈的《曲面/平面電視人眼觀看疲勞度差異測試課題研究報告》指出,曲面電視更符合人眼生理構造,能緩解觀看者的視覺疲勞感。

  未來,電視、手機和照明設備將更加健康,不再傷害我們的眼睛;電子產品的顯示屏可以卷在小小的筆裏隨身攜帶;房屋不再用燈泡而是用玻璃窗或者牆面來照明……這些不只是我們的想象,而是可能實現的生活,而這種未來生活的實現要依賴於新一代有機發光材料及其器件的發展。

  蘇仕健教授率領團隊正是開展着此方向的研究。他們的項目劍指戰略性先進電子材料,屬於新型顯示領域,研究新一代高性能純有機發光材料/主體材料及其器件,發展具有顯示器件應用潛力的、具有自主知識產權的高性能、長壽命、低成本的材料和器件體系。

蘇仕健教授(前排左一)及其研究小組成員

  從1960年第一台CRT彩色電視機問世,到1991年第一條TFT-LCD生產線,再到2009年OLED開始應用於手機和電視,以及2015年量產可彎曲OLED顯示器。OLED顯示器以其節能、大面積、高分辨、超輕薄柔性、健康等優勢在市場上一路披荊斬棘,取得節節勝利。

  OLED與傳統的液晶顯示(LCD)相比,有着不同的發光原理,更有着不可比擬的優勢。OLED顯示技術具有自發光、廣視角、幾乎無窮高的對比度、較低耗電、極高反應速度等優點。但是,OLED在價格、壽命上卻也存在着短板,尤其是較大顯示面板在價格上沒有競爭力。

  目前OLED顯示材料有三種。其一是1987年研發的第一代傳統熒光材料,這種材料不含貴重金屬、純有機、成本低,但是效率低。其二是1998年研發的第二代磷光材料,磷光材料效率是熒光材料的四倍,但是因其含貴重金屬而成本高,此外這種材料還存在着藍光材料壽命短、色純度差的缺點。目前市場上商用的OLED顯示器正是前兩種材料的結合,藍光為熒光,紅光和綠光為磷光。

  2012年出現了第三種OLED顯示材料——新一代有機發光材料,它不含貴重金屬、純有機,與磷光材料有着旗鼓相當的高效率,但急需解決穩定性問題。蘇仕健團隊所需要做的就是把這樣的傳統材料替換為新一代有機發光材料,揚長避短,發揮新一代有機發光材料的優勢,又克服其穩定性欠佳的短板。

“彎道超車”打破國外壟斷

  據瞭解,在顯示面板行業中,OLED顯示面板的材料成本約佔30%。而國內權威機構統計,2015年,世界的OLED材料需求約為10噸,經濟產值約10億美元;預計到2020年,世界需求為28噸,經濟產值近30億美元;屆時,中國國內市場需求約10噸,經濟產值約50億元人民幣。這是一塊非常大的“蛋糕”,中國如何在其中分得一杯羹?

  如此大的市場體量,OLED材料在中國的發展卻不容樂觀。目前已應用於商品化OLED產品的關鍵材料和技術被美國UDC、德國Merk、日本出光等外國公司壟斷,中國亟需具有自主知識產權的低成本、高性能材料和簡約器件及低成本製備工藝來改變現狀,而蘇仕健團隊的項目則有望使中國在此行業實現“彎道超車”,直達國際先進甚至領先水平。

  新一代有機電致發光材料與器件這一項目,為中國的顯示器件產業實現“彎道超車”裝上了“超級發動機”。課題的背後,又是什麼“誘惑”着科研團隊孜孜以求、全力以赴?

  “是我們科研工作者必須承擔的社會責任,以及對國家科技強大的追求”,蘇仕健表示,新一代有機電致發光材料取代當前廣泛商用的磷光材料,將帶來巨大的產業成本下降和環境保護價值。磷光材料中含有貴重金屬,不僅成本高,更使得廢棄電子產品垃圾成為環境保護的難題。而純有機發光材料不但取材來源更加廣泛且成本低廉,更因為不含重金屬成分,廢棄後也易於處理,不會污染環境。

新一代OLED在照明上的應用

  除了低廉環保的材料研發,該項目還注重發光器件的結構和製備工藝的簡約化,這使得新一代OLED顯示技術廣泛深入人們的生活成為了可能。“沒有做不到,只有想不到”,蘇仕健表示,OLED輕薄便攜且可捲曲的特性,可以為產品的應用帶來更多的想象與可能,除了卷軸式顯示屏、牆體照明、發光工藝品外,在新一代OLED的可應用範圍面前,反而顯得人們的想象力有些不足。

  然而,這一項目的最重要的意義,是將實現未來顯示器件的核心組成部分以及核心專利技術,都將掌握在我們國人自己手中,產業發展將不再受制於人,我國的顯示器件行業不但可以做得更大,而且有機會真正做強。

  蘇仕健表示,目前我國OLED顯示面板的核心材料主要靠進口,相關產品也普遍以中、低端產品為主。中國相關產品雖然因為人工等成本較低而具有一定的價格優勢,但是利潤水平也相對處於低位。未來,隨着新一代自主知識產權有機電致發光材料與器件的成功,中國相關產業不但實現利潤水平大幅提高,更可以通過高端產品的研發,真正參與到世界競爭中,掌握主動權,實現彎道超車、後發制人。

  作為“戰略性先進電子材料”國家重點研發計劃重點專項的組成部分,新一代有機電致發光材料與器件項目有效服務於國家科技產業重大戰略,從合成化學、材料、器件、物理、工藝及顯示系統集成等開展全鏈條協同創新研究,並將最終研發出具有國際先進水平的新一代高效率低成本有機發光材料及顯示器件。

  目前,在項目團隊的共同努力下,已成功開發了覆蓋全部可見光區域的純有機發光材料,取得了目前文獻報道中的最高效率水平,申請了一批發明專利。接下來將重點圍繞其中更具潛力的關鍵材料,着重解決穩定性的問題,深度挖掘其顯示器件的應用潛力。


《新視點》第31期

文 字:王雲昀 趙春旭

圖 片:受訪者提供

編 審:孫宏志 柯 寧 

總策劃:張鍋紅

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