北京時間11月13日消息，中國觸摸屏網(wǎng)訊，OLED新材料實現(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是公認的下一代的顯示技術(shù)，將會在手機、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、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)品的售價居高不下，同樣尺寸的電視，OLED電視的價格是液晶電視的2~3倍，這讓大部分用戶望而卻步。不論概念多么動聽，現(xiàn)實情況是，消費者只會購買物有所值、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。
OLED新材料實現(xiàn)量產(chǎn)
發(fā)光材料成本有望大幅下降
5G時代的到來，為人們勾勒出“萬物互聯(lián)”的美好前景。而“萬物互聯(lián)”有一個大前提，實現(xiàn)互聯(lián)的“萬物”需要有個用于交互的窗口。通俗點說，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。然而，由于不同區(qū)域、不同用途對顯示技術(shù)要求有所不同，從手機到電視，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。
而在這個矩陣中，OLED近來成為主角。OLED又被稱為有機發(fā)光半導體，因其具有自發(fā)光、無窮高對比度、寬視角、低功耗、響應(yīng)速度極快等特性，被普遍認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)勢外，還可以實現(xiàn)卷曲、透明、折疊、輕薄的柔性外觀設(shè)計。截至2018年，中國OLED行業(yè)市場規(guī)模達到了290億美元。預(yù)測全球OLED面板2019年的出貨量達7.68億片。
針對這個巨大的市場，廣州有個研究團隊正在深耕OLED領(lǐng)域的研發(fā)。“我們專注在新一代的有機發(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)光有機分子的設(shè)計、合成和表征以及它們的結(jié)構(gòu)、電學和光物理性質(zhì)和相應(yīng)的器件?！边@是華南理工大學發(fā)光材料與器件國家重點實驗室蘇仕健教授與他的團隊研究的課題。聽不懂？簡單來說，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“護城河”，從而達到大幅度降低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。“一旦有新材料性能取得突破，實現(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%。這對降低OLED屏手機售價的影響也許不太大，但對電視機行業(yè)的影響會比較明顯?！碧K仕健教授表示。
記者在廣州一家電市場先后采訪20位購買電視的市民。無一例外，OLED電視是他們的首選。市民馬女士告訴記者，如果OLED電視能打個七折，她就會出手購買。以一臺65英寸、售價15499元的進口OLED電視計算，而同一品牌65英寸的LCD電視的售價是7999元。記者小范圍調(diào)查發(fā)現(xiàn)，消費者愿意接受的OLED技術(shù)的溢價幅度是在20%~30%之間。
由于這一基于新材料的全新技術(shù)還處于實驗室階段，從實驗室到生產(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)在還難以評估該技術(shù)投產(chǎn)之后，會對OLED電視帶來多大的降幅。但有一點可以肯定，OLED電視的售價不會像現(xiàn)在這么高，會以更加親民的價格出現(xiàn)在消費者面前。
期望五年內(nèi)
實現(xiàn)材料創(chuàng)新的突破
愛迪生發(fā)明電燈的故事大伙耳熟能詳，他先后分類試驗了1600多種不同耐熱的材料。其實，發(fā)明沒有什么捷徑，就是不斷地試錯。通過一次次的試錯，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隊也是在做愛迪生當年做的事情。不同之處在于，OLED材料的驗證過程更加繁瑣、冗長，也更加嚴苛。
蘇仕健教授告訴記者，有機發(fā)光器件的單位內(nèi)量子效率已經(jīng)能很容易地通過無稀有金屬純有機發(fā)光體實現(xiàn)，效能與稀有金屬一樣?！艾F(xiàn)在最大的挑戰(zhàn)就是在使用壽命上，只有使用壽命達到與稀有金屬發(fā)光體一樣，真正地推向市場，也才能為消費者所接受?！?
目前，團隊正在對20余種純有機發(fā)光材料進行測試、調(diào)試，并嘗試不同的新方法。什么時候能夠取得突破？回答這一問題時，蘇仕健思考了接近十秒，才給出他認為比較負責任的預(yù)測：希望在五年之內(nèi)，有一兩種新材料能夠脫穎而出，實現(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，在提升有機發(fā)光器件高效率性能的研發(fā)上，研究團隊取得不少成果。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)計并開發(fā)出了可同時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。基于ACRDSO2的綠光蒸鍍型器件的最大外量子效率達到19.2%，而不使用空穴傳輸層的溶液加工器件也可實現(xiàn)17.5%的外量子效率，與經(jīng)典的綠光TADF材料4CzIPN相比，溶液加工器件無論是驅(qū)動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)特性的純有機發(fā)光材料是一個潛在的既能實現(xiàn)100%激子利用率又兼具低成本優(yōu)勢的材料。目前，TADF-OLED已經(jīng)能實現(xiàn)和基于磷光材料的OLED相當?shù)碾娭掳l(fā)光性能，成為實現(xiàn)低成本高效率OLED技術(shù)應(yīng)用的熱門候選。
與此同時，研發(fā)組設(shè)計了新型的三螺環(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，長棒狀、強剛性、大立體空間位阻的三螺式單元可以形成更長的分子骨架，并形成一個雙螺式的非共軛結(jié)構(gòu)。該工作提供了一種高效率且兼具多功能性的藍光TADF材料設(shè)計思路。
發(fā)光材料的測試材料
嘗試采用虛擬仿真技術(shù)
在新材料開發(fā)過程中，效能和使用壽命測試耗時最多的環(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)性測試。這個測試工作看起來好像不復(fù)雜，但溫度、負荷、結(jié)構(gòu)、電學等，都需要測試，每一項都像繡花一樣，是一個非常細致、耗時的工作，工作量很大。
為提升研發(fā)速率，今年10月10日，蘇仕健所在實驗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，該軟件能為無序系統(tǒng)(例如OLED有機發(fā)光器件、OPV有機光伏器件和OFET有機晶體管等)中的分子尺度光電過程模擬進行特別優(yōu)化。
Bumblebee直觀的用戶界面使得客戶可以快速地準備并定制他們的虛擬實驗，僅依靠普通的桌面電腦或者移動設(shè)備即可進行數(shù)十種材料或器件的模擬。簡單來說，就是能夠通過計算機模擬仿真，得到以往冗長試驗才能得到的結(jié)果。一方面能夠降低試驗成本，另外一方面能夠節(jié)省大量的時間。
根據(jù)規(guī)劃，雙方第一步合作將聚焦于器件模擬，這是Bumblebee所擅長的。第二步，雙方計劃將合作領(lǐng)域擴展到發(fā)光材料的研究，對發(fā)光材料進行虛擬仿真測試，可以借助計算機分析、預(yù)測并改善材料性能。其中，第二步甚至是Simbeyond從未涉及的領(lǐng)域。
事實上，在OLED上使用有機發(fā)光材料這條跑道上，并非只有蘇仕健和他的團隊，在全世界范圍內(nèi)，還有其他機構(gòu)在進行相似的研發(fā)，“我們是跑在世界第一陣營當中，不管最后誰最先‘撞線’，但這一技術(shù)我們(中國)必須得有，因為擁有專利才能提升自己的核心競爭力”。被征收高專利費用的“痛”，中國企業(yè)不止遇到一次。這其實是對行業(yè)的一次警醒——誰忽略了基礎(chǔ)創(chuàng)新，誰就會在顯示技術(shù)新時代還沒有完全到來之前就已經(jīng)被淘汰了。
OLED下一個應(yīng)用場景：汽車照明
相比于LCD，OLED在實現(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。OLED是對電子的控制，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)最大競爭對手是激光顯示。激光顯示技術(shù)具有色域范圍廣、壽命長、效率高、功耗低、節(jié)能環(huán)保、輕量化等優(yōu)點，因此也備受關(guān)注。
盡管售價仍較為“土豪”，但OLED已經(jīng)在手機、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下一個應(yīng)用場景會是什么？蘇仕健認為是照明，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、對比度等方面具有優(yōu)勢。以55英寸OLED電視為例，其厚度僅為7.5mm，相當于一部iPhone手機的厚度，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，要求辨識度高，穿透力強，色彩鮮艷、飽滿，這同樣是OLED優(yōu)于傳統(tǒng)鹵素燈泡的地方所在。當下，率先向智能化、電動化轉(zhuǎn)型的中國汽車行業(yè)領(lǐng)跑全球，科技成為中國汽車最大的標簽之一，而OLED的加入，無疑能夠賦能中國汽車創(chuàng)新。
據(jù)中國汽車流通協(xié)會汽車市場研究分會(乘聯(lián)會)最新綜合銷量數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，今年10月，國內(nèi)狹義乘用車市場銷量達184.3萬輛，1~10月累計銷量達1662.6萬輛。這還只是新車銷量，還未算上龐大的汽車后裝市場。中國車企從來都是“敢闖敢試”，他們會像當年敢于嘗鮮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)，沒有什么捷徑，只能持之以恒。未來的技術(shù)路線到底是什么？可以爭論，更多需要有自己堅定的看法和態(tài)度。作為一個搞技術(shù)的人和團隊，歸根結(jié)底，還是要用能力和產(chǎn)品來贏得市場。近些年，中國OLED領(lǐng)域頗有建樹，有些人認為是運氣好，方向蒙對了。但事實卻是，在中國OLED成功的背后，其實是有堅實的研發(fā)成果在支撐。
