北京時(shí)間11月13日消息，中國(guó)觸摸屏網(wǎng)訊，OLED新材料實(shí)現(xiàn)量產(chǎn) 發(fā)光材料成本有望大幅下降。早在五年前，作為顯示的主流技術(shù)，LCD(液晶)技術(shù)的發(fā)展就顯露出疲態(tài)，OLED是公認(rèn)的下一代的顯示技術(shù)，將會(huì)在手機(jī)、穿戴設(shè)備、電視、電腦等領(lǐng)域得到普及。然而，五年后的現(xiàn)在，基于LCD技術(shù)的產(chǎn)品仍然是不少用戶的首選，OLED目前主要出現(xiàn)在手機(jī)、電視的高端產(chǎn)品上，應(yīng)用程度不如預(yù)期。原因是OLED產(chǎn)品的售價(jià)居高不下，同樣尺寸的電視，OLED電視的價(jià)格是液晶電視的2~3倍，這讓大部分用戶望而卻步。不論概念多么動(dòng)聽，現(xiàn)實(shí)情況是，消費(fèi)者只會(huì)購(gòu)買物有所值、物超所值的產(chǎn)品。OLED技術(shù)要全面成為顯示技術(shù)的主流，關(guān)鍵是在確保效能、使用壽命的前提下，將成本降低下來(lái)。
OLED新材料實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)
發(fā)光材料成本有望大幅下降
5G時(shí)代的到來(lái)，為人們勾勒出“萬(wàn)物互聯(lián)”的美好前景。而“萬(wàn)物互聯(lián)”有一個(gè)大前提，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的“萬(wàn)物”需要有個(gè)用于交互的窗口。通俗點(diǎn)說(shuō)，就是要一塊“屏”，而這塊“屏”就具有以千億美元為單位的巨大商機(jī)。然而，由于不同區(qū)域、不同用途對(duì)顯示技術(shù)要求有所不同，從手機(jī)到電視，從穿戴設(shè)備到各類家電產(chǎn)品，這塊“屏”有著涵蓋OLED、LED，甚至電子紙等多種顯示技術(shù)的產(chǎn)品矩陣。
而在這個(gè)矩陣中，OLED近來(lái)成為主角。OLED又被稱為有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體，因其具有自發(fā)光、無(wú)窮高對(duì)比度、寬視角、低功耗、響應(yīng)速度極快等特性，被普遍認(rèn)為是下一代的主流顯示技術(shù)。值得一提的是，OLED在擁有出色的畫質(zhì)優(yōu)勢(shì)外，還可以實(shí)現(xiàn)卷曲、透明、折疊、輕薄的柔性外觀設(shè)計(jì)。截至2018年，中國(guó)OLED行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了290億美元。預(yù)測(cè)全球OLED面板2019年的出貨量達(dá)7.68億片。
針對(duì)這個(gè)巨大的市場(chǎng)，廣州有個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在深耕OLED領(lǐng)域的研發(fā)。“我們專注在新一代的有機(jī)發(fā)光材料和器件的研發(fā)，包括具有可調(diào)激發(fā)態(tài)的發(fā)光有機(jī)分子的設(shè)計(jì)、合成和表征以及它們的結(jié)構(gòu)、電學(xué)和光物理性質(zhì)和相應(yīng)的器件。”這是華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蘇仕健教授與他的團(tuán)隊(duì)研究的課題。聽不懂？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，他們正在著手研究新材料，用以替代現(xiàn)有采用稀有金屬配體為主的磷光OLED材料，并能繞開歐美企業(yè)在這一領(lǐng)域的專利“護(hù)城河”，從而達(dá)到大幅度降低OLED生產(chǎn)成本的目的。
據(jù)了解，OLED材料成本占OLED屏幕總成本約30%，而OLED屏幕又只是整件商品眾多部件中的一個(gè)?！耙坏┯行虏牧闲阅苋〉猛黄疲瑢?shí)現(xiàn)量產(chǎn)，便有望將OLED發(fā)光材料的成本降到只有現(xiàn)在的10%。這對(duì)降低OLED屏手機(jī)售價(jià)的影響也許不太大，但對(duì)電視機(jī)行業(yè)的影響會(huì)比較明顯?！碧K仕健教授表示。
記者在廣州一家電市場(chǎng)先后采訪20位購(gòu)買電視的市民。無(wú)一例外，OLED電視是他們的首選。市民馬女士告訴記者，如果OLED電視能打個(gè)七折，她就會(huì)出手購(gòu)買。以一臺(tái)65英寸、售價(jià)15499元的進(jìn)口OLED電視計(jì)算，而同一品牌65英寸的LCD電視的售價(jià)是7999元。記者小范圍調(diào)查發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)者愿意接受的OLED技術(shù)的溢價(jià)幅度是在20%~30%之間。
由于這一基于新材料的全新技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線，還需要經(jīng)歷繁復(fù)蕪雜的流程，需要“產(chǎn)學(xué)研”三方的緊密配合，還存在許多不確定因素。所以，現(xiàn)在還難以評(píng)估該技術(shù)投產(chǎn)之后，會(huì)對(duì)OLED電視帶來(lái)多大的降幅。但有一點(diǎn)可以肯定，OLED電視的售價(jià)不會(huì)像現(xiàn)在這么高，會(huì)以更加親民的價(jià)格出現(xiàn)在消費(fèi)者面前。
期望五年內(nèi)
實(shí)現(xiàn)材料創(chuàng)新的突破
愛(ài)迪生發(fā)明電燈的故事大伙耳熟能詳，他先后分類試驗(yàn)了1600多種不同耐熱的材料。其實(shí)，發(fā)明沒(méi)有什么捷徑，就是不斷地試錯(cuò)。通過(guò)一次次的試錯(cuò)，將不合適的材料排除掉，最后剩下的就是合適的。某種程度上，蘇仕健教授和他的團(tuán)隊(duì)也是在做愛(ài)迪生當(dāng)年做的事情。不同之處在于，OLED材料的驗(yàn)證過(guò)程更加繁瑣、冗長(zhǎng)，也更加嚴(yán)苛。
蘇仕健教授告訴記者，有機(jī)發(fā)光器件的單位內(nèi)量子效率已經(jīng)能很容易地通過(guò)無(wú)稀有金屬純有機(jī)發(fā)光體實(shí)現(xiàn)，效能與稀有金屬一樣。“現(xiàn)在最大的挑戰(zhàn)就是在使用壽命上，只有使用壽命達(dá)到與稀有金屬發(fā)光體一樣，真正地推向市場(chǎng)，也才能為消費(fèi)者所接受。”
目前，團(tuán)隊(duì)正在對(duì)20余種純有機(jī)發(fā)光材料進(jìn)行測(cè)試、調(diào)試，并嘗試不同的新方法。什么時(shí)候能夠取得突破？回答這一問(wèn)題時(shí)，蘇仕健思考了接近十秒，才給出他認(rèn)為比較負(fù)責(zé)任的預(yù)測(cè)：希望在五年之內(nèi)，有一兩種新材料能夠脫穎而出，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。這可以理解，任何一種研發(fā)創(chuàng)新可能在下一秒取得突破，但也可能是10年后或20年后。
TADF-OLED
是OLED的熱門候選
據(jù)了解，在提升有機(jī)發(fā)光器件高效率性能的研發(fā)上，研究團(tuán)隊(duì)取得不少成果。像研發(fā)人員全力研發(fā)出蒸鍍和溶液加工可行的熱活化延遲熒光材料(TADF)及其高效OLED器件。研究人員成功將噻蒽氧化物應(yīng)用到有機(jī)光電領(lǐng)域并作為電子受體，以苯環(huán)為連接橋，分別以吖啶和吩噁嗪為電子給體，設(shè)計(jì)并開發(fā)出了可同時(shí)適用于蒸鍍和溶液加工工藝的新型熱活化延遲熒光(TADF)材料ACRDSO2和PXZDSO2?；贏CRDSO2的綠光蒸鍍型器件的最大外量子效率達(dá)到19.2%，而不使用空穴傳輸層的溶液加工器件也可實(shí)現(xiàn)17.5%的外量子效率，與經(jīng)典的綠光TADF材料4CzIPN相比，溶液加工器件無(wú)論是驅(qū)動(dòng)電壓還是外量子效率均得到了較大幅度的改善。
據(jù)介紹，相比目前在商業(yè)化OLED面板中主要使用的含稀有金屬的磷光材料，具有熱活化延遲熒光(TADF)特性的純有機(jī)發(fā)光材料是一個(gè)潛在的既能實(shí)現(xiàn)100%激子利用率又兼具低成本優(yōu)勢(shì)的材料。目前，TADF-OLED已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)和基于磷光材料的OLED相當(dāng)?shù)碾娭掳l(fā)光性能，成為實(shí)現(xiàn)低成本高效率OLED技術(shù)應(yīng)用的熱門候選。
與此同時(shí)，研發(fā)組設(shè)計(jì)了新型的三螺環(huán)式供體單元，并搭配經(jīng)典的三嗪受體，成功制備了一種兼具高效率和多功能的藍(lán)光TADF材料TspiroS-TRZ。相比于非螺式和雙螺式結(jié)構(gòu)的吖啶受體單元，長(zhǎng)棒狀、強(qiáng)剛性、大立體空間位阻的三螺式單元可以形成更長(zhǎng)的分子骨架，并形成一個(gè)雙螺式的非共軛結(jié)構(gòu)。該工作提供了一種高效率且兼具多功能性的藍(lán)光TADF材料設(shè)計(jì)思路。
發(fā)光材料的測(cè)試材料
嘗試采用虛擬仿真技術(shù)
在新材料開發(fā)過(guò)程中，效能和使用壽命測(cè)試耗時(shí)最多的環(huán)節(jié)，兩者缺一不可。由于新材料要有器件配合，而器件的結(jié)構(gòu)形式多樣，因此需要在不同器件上再做適應(yīng)性測(cè)試。這個(gè)測(cè)試工作看起來(lái)好像不復(fù)雜，但溫度、負(fù)荷、結(jié)構(gòu)、電學(xué)等，都需要測(cè)試，每一項(xiàng)都像繡花一樣，是一個(gè)非常細(xì)致、耗時(shí)的工作，工作量很大。
為提升研發(fā)速率，今年10月10日，蘇仕健所在實(shí)驗(yàn)室與荷蘭仿真軟件公司Simbeyond合作，建立OLED仿真建模合作伙伴關(guān)系。Simbeyond公司擁有一套名為Bumblebee軟件，該軟件能為無(wú)序系統(tǒng)(例如OLED有機(jī)發(fā)光器件、OPV有機(jī)光伏器件和OFET有機(jī)晶體管等)中的分子尺度光電過(guò)程模擬進(jìn)行特別優(yōu)化。
Bumblebee直觀的用戶界面使得客戶可以快速地準(zhǔn)備并定制他們的虛擬實(shí)驗(yàn)，僅依靠普通的桌面電腦或者移動(dòng)設(shè)備即可進(jìn)行數(shù)十種材料或器件的模擬。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬仿真，得到以往冗長(zhǎng)試驗(yàn)才能得到的結(jié)果。一方面能夠降低試驗(yàn)成本，另外一方面能夠節(jié)省大量的時(shí)間。
根據(jù)規(guī)劃，雙方第一步合作將聚焦于器件模擬，這是Bumblebee所擅長(zhǎng)的。第二步，雙方計(jì)劃將合作領(lǐng)域擴(kuò)展到發(fā)光材料的研究，對(duì)發(fā)光材料進(jìn)行虛擬仿真測(cè)試，可以借助計(jì)算機(jī)分析、預(yù)測(cè)并改善材料性能。其中，第二步甚至是Simbeyond從未涉及的領(lǐng)域。
事實(shí)上，在OLED上使用有機(jī)發(fā)光材料這條跑道上，并非只有蘇仕健和他的團(tuán)隊(duì)，在全世界范圍內(nèi)，還有其他機(jī)構(gòu)在進(jìn)行相似的研發(fā)，“我們是跑在世界第一陣營(yíng)當(dāng)中，不管最后誰(shuí)最先‘撞線’，但這一技術(shù)我們(中國(guó))必須得有，因?yàn)閾碛袑＠拍芴嵘约旱暮诵母?jìng)爭(zhēng)力”。被征收高專利費(fèi)用的“痛”，中國(guó)企業(yè)不止遇到一次。這其實(shí)是對(duì)行業(yè)的一次警醒——誰(shuí)忽略了基礎(chǔ)創(chuàng)新，誰(shuí)就會(huì)在顯示技術(shù)新時(shí)代還沒(méi)有完全到來(lái)之前就已經(jīng)被淘汰了。
OLED下一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：汽車照明
相比于LCD，OLED在實(shí)現(xiàn)大面積高質(zhì)量顯示與照明、超高分辨率、超快響應(yīng)速度和柔性電子應(yīng)用等方面表現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)。OLED是對(duì)電子的控制，反應(yīng)速度快。LCD則需要背光源，因此經(jīng)常有漏光，難以呈現(xiàn)純正的黑，并且反應(yīng)速度也慢一些。OLED技術(shù)最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是激光顯示。激光顯示技術(shù)具有色域范圍廣、壽命長(zhǎng)、效率高、功耗低、節(jié)能環(huán)保、輕量化等優(yōu)點(diǎn)，因此也備受關(guān)注。
盡管售價(jià)仍較為“土豪”，但OLED已經(jīng)在手機(jī)、電視、穿戴設(shè)備上得到應(yīng)用。只有這些，顯然是不夠的。那么，OLED下一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)是什么？蘇仕健認(rèn)為是照明，不僅可以用于家居照明，還可以用于汽車照明，尤其是汽車尾燈。
OLED曲面基于屏幕柔性，“先天”就彎，因此在厚度、重量、可視角度、亮度、對(duì)比度等方面具有優(yōu)勢(shì)。以55英寸OLED電視為例，其厚度僅為7.5mm，相當(dāng)于一部iPhone手機(jī)的厚度，重量也較輕，為10公斤，約為普通液晶電視的50%。
而在使用效果方面，以汽車尾燈為例，汽車尾燈主要顯示是紅光和黃光，要求辨識(shí)度高，穿透力強(qiáng)，色彩鮮艷、飽滿，這同樣是OLED優(yōu)于傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸牡胤剿?。?dāng)下，率先向智能化、電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的中國(guó)汽車行業(yè)領(lǐng)跑全球，科技成為中國(guó)汽車最大的標(biāo)簽之一，而OLED的加入，無(wú)疑能夠賦能中國(guó)汽車創(chuàng)新。
據(jù)中國(guó)汽車流通協(xié)會(huì)汽車市場(chǎng)研究分會(huì)(乘聯(lián)會(huì))最新綜合銷量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，今年10月，國(guó)內(nèi)狹義乘用車市場(chǎng)銷量達(dá)184.3萬(wàn)輛，1~10月累計(jì)銷量達(dá)1662.6萬(wàn)輛。這還只是新車銷量，還未算上龐大的汽車后裝市場(chǎng)。中國(guó)車企從來(lái)都是“敢闖敢試”，他們會(huì)像當(dāng)年敢于嘗鮮LED大燈、車載互聯(lián)一樣，敢于嘗試OLED尾燈。
記者觀察
基礎(chǔ)創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)，沒(méi)有什么捷徑，只能持之以恒。未來(lái)的技術(shù)路線到底是什么？可以爭(zhēng)論，更多需要有自己堅(jiān)定的看法和態(tài)度。作為一個(gè)搞技術(shù)的人和團(tuán)隊(duì)，歸根結(jié)底，還是要用能力和產(chǎn)品來(lái)贏得市場(chǎng)。近些年，中國(guó)OLED領(lǐng)域頗有建樹，有些人認(rèn)為是運(yùn)氣好，方向蒙對(duì)了。但事實(shí)卻是，在中國(guó)OLED成功的背后，其實(shí)是有堅(jiān)實(shí)的研發(fā)成果在支撐。
