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突破国外垄断!他们在超清柔性显示领域打上“广东烙印”

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来源: 南方日报   发布者:南方日报
热度45票   时间:2018年4月11日 12:02
“经过两轮答辩,评审专家很认可我们的成果。很高兴能够获得这项殊荣。”华南理工大学教授彭俊彪在获得2017年广东省技术发明一等奖后有感而发:“这也是团队共同努力而水到渠成的结果。”

在彭俊彪团队核心科研成果的支撑下,华南理工大学联合广州新视界光电科技有限公司,研制出国内第一块氧化物薄膜晶体管技术的柔性新一代半导体(AMOLED)显示屏,在超清柔性显示领域打上广东“智造”的烙印。

科研往往走在技术应用的前沿,产业化的窗口期短而紧迫。近日,彭俊彪接受南方日报记者专访时表示,期待团队的核心技术早日实现落地实现量产,抢下先手棋,助力广东和中国创新驱动发展。

突破国外垄断,核心技术让显示屏“卷起来”

从显示器诞生之日起,人们就没有停止过对高分辨率、全彩色显示的追求。从上个世纪60年代的显像管真空技术、90年代的液晶技术,再到21世纪初超薄有机发光技术……显示产业的技术迭代日新月异。

2013年8月,一块厚度0.01毫米,重量不到1克的薄膜的问世引起了显示产业界的轰动。这是国内首块氧化物薄膜晶体管技术的全彩色柔性AMOLED显示屏,由华南理工大学联合新视界公司自主研发。彭俊彪说,没有哪个企业敢把柔性屏展示出来让观众把玩,但是我们有这个自信。

华南理工大学团队突破了柔性高清显示屏集成关键技术,采取了全新的薄膜封装制备技术,使得柔性屏耐弯不卷曲。这款柔性屏经过检测,弯折10万次以上,屏幕的亮度仅下降约4.5%。

显示屏是否能够发挥高分辨率、窄边框、集成度高等特性还有一个关键要素,那就是电子通过薄膜晶体管器件中的半导体材料的速度,这个指标在业内称为迁移率。

为了优化改善这个迁移率性能,华工的科研团队用了8年时间。彭俊彪在调研时发现,国内的半导体材料生产线中,非晶硅材料迁移率低已经不能满足AMOLED显示屏的需求。如果采用国外发明的商用氧化物半导体的材料,尽管迁移率较非晶硅材料有所提高,但是由于知识产权被国外垄断,设备和材料全部依赖进口。

“肯定还有更优的组合,实现更好的性能。”彭俊彪说。他带领团队,决定从氧化物里寻找替代材料。整个氧化物谱系中,各种配比的元素数不胜数。从2008年到2016年,他们经过理论计算、夜以继日地反复实验,经历无数失败的尝试,终于发明了镧系稀土掺杂氧化物的新材料体系,测出的稳定电子迁移率高达50.2cm2/Vs的稳定迁移率。

新材料体系的电子迁移率,比目前国际知名产商韩国LG公司的产品所使用材料的迁移率提高3倍,比夏普公司的提高5倍。使用新材料的器件实现了700PPI的超高分辨率显示,比iPhone X的分辨率高40%。


产学研互利互补,核心技术进入“国家队”考察

广东是显示产业大省,包括电视、手机、电脑等终端产品,全产业链生产产值将近2000亿元人民币。目前这个产业迅速更新,处于往技术引领方向发展的关键时期,下一个风口很可能就是AMOLED柔性显示屏。

2010年8月,为了推动科研成果更快更好地转化,华南理工大学与创维集团合资,孵化了广州新视界光电科技有限公司,形成一个与高校紧密协作的产学研合作平台。

“高校、实验室和企业形成了互补互利的局面。”彭俊彪说。公司依托华工发光材料与器件国家重点实验室建立,有强大的技术支撑。国内第一台氧化物薄膜晶体管技术的柔性AMOLED显示屏就是在公司的中试平台中诞生的,在业内打响第一炮。

每当华南理工大学的科研团队有成果出来,新视界公司就成为链接产业和科研的“桥头堡”。成果通过重复性和稳定性更高的工艺型设备制成样品,再推向市场。

彭俊彪告诉记者,虽然团队研发的新材料还未获得主流厂商的大规模应用,但是已经跻身“国家队”企业技术支撑名单。目前,京东方集团、信利半导体公司等都在对该项技术产生兴趣,并进行不同程度的量产论证。

科研三句话,谈近40年追“光”生涯

从1980年踏进大学校门,彭俊彪就和“光”结下了不解之缘。1990年,他在中国科学院长春物理研究所(现中科院长春光机与物理研究所)接触到了有机发光半导体(即OLED),成为国内首批接触前沿显示技术的科学家。

每当被问到某个成果的意义,某个技术实现了什么突破,彭俊彪总是思绪再三,不愿轻下断言。半辈子与“光”打交道,常年在看似单调的实验室中度过,彭俊彪谈到自己的科研经历,却少有地从眼中闪过一道光。

“解决实际应用问题就是一种乐趣。”在彭俊彪看来,科研或是解决前沿技术问题,或是对未来技术引领有所贡献。他把30多年的治学教学经验,概括成三句话。

第一句是“基础很重要”。必不可少的学科基础储备是科学的敲门砖。

“要有清晰的研究思路”是第二句话。彭俊彪勉励正在埋头攻关的学者和学生,做科研一定要围绕着问题,培养自主思考的能力。如果没有问题意识,就很难有一个明确的解决问题方案,很容易碰壁。

曾有一次,彭俊彪的学生做了一个印刷OLED器件的性能测试,测得的性能指标较低,没能达到预期,就将实验数据直接丢了。他知道后非常惋惜,这也引发了他的第三句话“看问题要全面深刻”。科研数据“好坏”只是一个表面现象,一定要深究背后的原因,往往科学的大发现可能就隐藏于此。

彭俊彪对未来有一个设想,中国有近30条非晶硅量产线,如果全部实现升级改造,采用新材料体系、实现全面国产化,不仅节约大量的购买专利的资金,而且显著提升产品性能。同时,运用他们团队的核心技术进行量产,工艺得到简化,制造成本也将降低15%以上。


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