在科技部公布的2016年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)立項(xiàng)結(jié)果中，華南理工大學(xué)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(jī)電致發(fā)光材料與器件”項(xiàng)目榜上有名，獲批“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)立項(xiàng)。
華南理工大學(xué)研發(fā)的柔性顯示屏
2017年5月，一則題為《彎的更美，彩電拼顏值看曲面》的報(bào)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
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(jì)提供了更大空間，它讓產(chǎn)品更加美觀的同時(shí)，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(bào)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(jī)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(shí)現(xiàn)的生活，而這種未來生活的實(shí)現(xiàn)要依賴于新一代有機(jī)發(fā)光材料及其器件的發(fā)展。
蘇仕健教授率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正是開展著此方向的研究。他們的項(xiàng)目劍指戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料，屬于新型顯示領(lǐng)域，研究新一代高性能純有機(jī)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(jī)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(jī)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(diǎn)。但是，OLED在價(jià)格、壽命上卻也存在著短板，尤其是較大顯示面板在價(jià)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(jī)、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(lán)光材料壽命短、色純度差的缺點(diǎn)。目前市場上商用的OLED顯示器正是前兩種材料的結(jié)合，藍(lán)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(jī)發(fā)光材料，它不含貴重金屬、純有機(jī)，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(tuán)隊(duì)所需要做的就是把這樣的傳統(tǒng)材料替換為新一代有機(jī)發(fā)光材料，揚(yáng)長避短，發(fā)揮新一代有機(jī)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(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2015年，世界的OLED材料需求約為10噸，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值約10億美元；預(yù)計(jì)到2020年，世界需求為28噸，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值近30億美元；屆時(shí)，中國國內(nèi)市場需求約10噸，經(jīng)濟(jì)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(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目則有望使中國在此行業(yè)實(shí)現(xiàn)“彎道超車”，直達(dá)國際先進(jìn)甚至領(lǐng)先水平。
新一代有機(jī)電致發(fā)光材料與器件這一項(xiàng)目，為中國的顯示器件產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“彎道超車”裝上了“超級發(fā)動機(jī)”。課題的背后，又是什么“誘惑”著科研團(tuán)隊(duì)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(qiáng)大的追求”，蘇仕健表示，新一代有機(jī)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(hù)價(jià)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(hù)的難題。而純有機(jī)發(fā)光材料不但取材來源更加廣泛且成本低廉，更因?yàn)椴缓亟饘俪煞郑瑥U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(xiàng)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(xiàng)目的最重要的意義，是將實(shí)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(jī)會真正做強(qiáng)。
蘇仕健表示，目前我國OLED顯示面板的核心材料主要靠進(jìn)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?yàn)槿斯さ瘸杀据^低而具有一定的價(jià)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(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)彎道超車、后發(fā)制人。
作為“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)的組成部分，新一代有機(jī)電致發(fā)光材料與器件項(xiàng)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(jìn)水平的新一代高效率低成本有機(jī)發(fā)光材料及顯示器件。
目前，在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(jī)發(fā)光材料，取得了目前文獻(xiàn)報(bào)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(diǎn)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。
個(gè)人簡介
蘇仕健，工學(xué)博士，教授，現(xiàn)任華南理工大學(xué)博士生導(dǎo)師。華南理工大學(xué)“百人計(jì)劃”“杰出青年教師”。主要從事應(yīng)用于高性能有機(jī)電致發(fā)光器件的新型有機(jī)/高分子半導(dǎo)體材料的開發(fā)和研究，在具有高電荷遷移率和三線態(tài)能級的電荷傳輸材料的分子設(shè)計(jì)、合成、物性表征以及電致發(fā)光器件制作和性能評價(jià)上開展了大量的工作。
成功開發(fā)出一系列具有迄今非晶態(tài)電子傳輸材料中最高電子遷移率的新型電子傳輸材料，即使不采用高活性堿金屬摻雜電子注入層仍實(shí)現(xiàn)了比采用堿金屬摻雜電子注入層的器件更低的驅(qū)動電壓和更高的發(fā)光效率，使器件結(jié)構(gòu)的簡約化和高效率化成為可能。突破了藍(lán)色磷光有機(jī)電致發(fā)光器件的效率瓶頸，首次成功地將器件外部量子效率提高到理論值極限。即使不采用提高器件光取出效率的技術(shù)，仍達(dá)成了迄今藍(lán)色和白色磷光有機(jī)電致發(fā)光器件能量效率的紀(jì)錄。首次用實(shí)驗(yàn)證明，基于ITO基板的有機(jī)電致發(fā)光器件的光取出效率并不是理論計(jì)算值的20%，而是30%左右。在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Chem. Mater., Org. Lett.和Macromolecules等國際著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文20余篇，發(fā)表論文被引用400余次，最高單篇引用次數(shù)超過100次。申請日本發(fā)明專利12項(xiàng)。
來源：《新視點(diǎn)》第31期
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