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華工助力中國OLED行業(yè)“彎道超車”

時間:2017-06-23供稿單位:黨委宣傳部瀏覽量:3644

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  在科技部公布的2016年國家重點研發(fā)計劃專項立項結(jié)果中,華南理工大學(xué)獲批牽頭項目4項,其中材料科學(xué)與工程學(xué)院蘇仕健教授負(fù)責(zé)的“新一代有機電致發(fā)光材料與器件”項目榜上有名,獲批“戰(zhàn)略性先進電子材料”國家重點研發(fā)計劃重點專項立項。

華南理工大學(xué)研發(fā)的柔性顯示屏


  說起“有機電致發(fā)光材料”“戰(zhàn)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(yuǎn),但正是這些不易被察覺的科技進步在悄然改變著我們的生活。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(xiàn)欠佳,但是曲面電視市場表現(xiàn)卻十分搶眼?!監(jiān)LED作為柔性超薄彩色顯示的代表,為顯示終端的多樣化創(chuàng)造了更多的可能。

曲面電視(網(wǎng)絡(luò)圖片)


改變你我生活的OLED技術(shù)

  曲面屏幕給電子產(chǎn)品的造型設(shè)計提供了更大空間,它讓產(chǎn)品更加美觀的同時,還暗藏著健康的秘密。北京協(xié)和醫(yī)院發(fā)布的《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(gòu)造,能緩解觀看者的視覺疲勞感。

  未來,電視、手機和照明設(shè)備將更加健康,不再傷害我們的眼睛;電子產(chǎn)品的顯示屏可以卷在小小的筆里隨身攜帶;房屋不再用燈泡而是用玻璃窗或者墻面來照明……這些不只是我們的想象,而是可能實現(xiàn)的生活,而這種未來生活的實現(xiàn)要依賴于新一代有機發(fā)光材料及其器件的發(fā)展。

  蘇仕健教授率領(lǐng)團隊正是開展著此方向的研究。他們的項目劍指戰(zhàn)略性先進電子材料,屬于新型顯示領(lǐng)域,研究新一代高性能純有機發(fā)光材料/主體材料及其器件,發(fā)展具有顯示器件應(yīng)用潛力的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)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年第一臺CRT彩色電視機問世,到1991年第一條TFT-LCD生產(chǎn)線,再到2009年OLED開始應(yīng)用于手機和電視,以及2015年量產(chǎn)可彎曲OLED顯示器。OLED顯示器以其節(jié)能、大面積、高分辨、超輕薄柔性、健康等優(yōu)勢在市場上一路披荊斬棘,取得節(jié)節(jié)勝利。

  OLED與傳統(tǒng)的液晶顯示(LCD)相比,有著不同的發(fā)光原理,更有著不可比擬的優(yōu)勢。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光、廣視角、幾乎無窮高的對比度、較低耗電、極高反應(yīng)速度等優(yōu)點。但是,OLED在價格、壽命上卻也存在著短板,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(fā)的第一代傳統(tǒng)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(fā)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著藍光材料壽命短、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(jié)合,藍光為熒光,紅光和綠光為磷光。

  2012年出現(xiàn)了第三種OLED顯示材料——新一代有機發(fā)光材料,它不含貴重金屬、純有機,與磷光材料有著旗鼓相當(dāng)?shù)母咝?,但急需解決穩(wěn)定性問題。蘇仕健團隊所需要做的就是把這樣的傳統(tǒng)材料替換為新一代有機發(fā)光材料,揚長避短,發(fā)揮新一代有機發(fā)光材料的優(yōu)勢,又克服其穩(wěn)定性欠佳的短板。

“彎道超車”打破國外壟斷

  據(jù)了解,在顯示面板行業(yè)中,OLED顯示面板的材料成本約占30%。而國內(nèi)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計,2015年,世界的OLED材料需求約為10噸,經(jīng)濟產(chǎn)值約10億美元;預(yù)計到2020年,世界需求為28噸,經(jīng)濟產(chǎn)值近30億美元;屆時,中國國內(nèi)市場需求約10噸,經(jīng)濟產(chǎn)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(fā)展卻不容樂觀。目前已應(yīng)用于商品化OLED產(chǎn)品的關(guān)鍵材料和技術(shù)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(chǎn)權(quán)的低成本、高性能材料和簡約器件及低成本制備工藝來改變現(xiàn)狀,而蘇仕健團隊的項目則有望使中國在此行業(yè)實現(xiàn)“彎道超車”,直達國際先進甚至領(lǐng)先水平。

  新一代有機電致發(fā)光材料與器件這一項目,為中國的顯示器件產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“彎道超車”裝上了“超級發(fā)動機”。課題的背后,又是什么“誘惑”著科研團隊孜孜以求、全力以赴?

  “是我們科研工作者必須承擔(dān)的社會責(zé)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(fā)光材料取代當(dāng)前廣泛商用的磷光材料,將帶來巨大的產(chǎn)業(yè)成本下降和環(huán)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(chǎn)品垃圾成為環(huán)境保護的難題。而純有機發(fā)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,廢棄后也易于處理,不會污染環(huán)境。

新一代OLED在照明上的應(yīng)用

  除了低廉環(huán)保的材料研發(fā),該項目還注重發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)和制備工藝的簡約化,這使得新一代OLED顯示技術(shù)廣泛深入人們的生活成為了可能?!皼]有做不到,只有想不到”,蘇仕健表示,OLED輕薄便攜且可卷曲的特性,可以為產(chǎn)品的應(yīng)用帶來更多的想象與可能,除了卷軸式顯示屏、墻體照明、發(fā)光工藝品外,在新一代OLED的可應(yīng)用范圍面前,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(xiàn)未來顯示器件的核心組成部分以及核心專利技術(shù),都將掌握在我們國人自己手中,產(chǎn)業(yè)發(fā)展將不再受制于人,我國的顯示器件行業(yè)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(guān)產(chǎn)品也普遍以中、低端產(chǎn)品為主。中國相關(guān)產(chǎn)品雖然因為人工等成本較低而具有一定的價格優(yōu)勢,但是利潤水平也相對處于低位。未來,隨著新一代自主知識產(chǎn)權(quán)有機電致發(fā)光材料與器件的成功,中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)不但實現(xiàn)利潤水平大幅提高,更可以通過高端產(chǎn)品的研發(fā),真正參與到世界競爭中,掌握主動權(quán),實現(xiàn)彎道超車、后發(fā)制人。

  作為“戰(zhàn)略性先進電子材料”國家重點研發(fā)計劃重點專項的組成部分,新一代有機電致發(fā)光材料與器件項目有效服務(wù)于國家科技產(chǎn)業(yè)重大戰(zhàn)略,從合成化學(xué)、材料、器件、物理、工藝及顯示系統(tǒng)集成等開展全鏈條協(xié)同創(chuàng)新研究,并將最終研發(fā)出具有國際先進水平的新一代高效率低成本有機發(fā)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(fā)了覆蓋全部可見光區(qū)域的純有機發(fā)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(fā)明專利。接下來將重點圍繞其中更具潛力的關(guān)鍵材料,著重解決穩(wěn)定性的問題,深度挖掘其顯示器件的應(yīng)用潛力。


《新視點》第31期

文 字:王云昀 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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