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寻找新材料代替物 打开显示屏的“新视界”

导读: 2个月前,由香港永宁控股有限公司总投资80亿元的高世代氧化物TFT电子纸项目签约仪式在浙江省宁波市鄞州区举行,标志着我国首条基于氧化物TFT背板技术的电子纸产业化生产线正式落地。

寻找新材料代替物 打开显示屏的“新视界”

国内首块采用氧化物TFT技术的全彩色柔性AMOLED显示屏出自新视界受访者供图

一则消息最近在业界引起不小轰动。

2个月前,由香港永宁控股有限公司(以下简称永宁)总投资80亿元的高世代氧化物TFT电子纸项目签约仪式在浙江省宁波市鄞州区举行,标志着我国首条基于氧化物TFT背板技术的电子纸产业化生产线正式落地。具有突破性意义的是,此TFT背板将采用华南理工大学自主研发的稀土氧化物TFT技术。“该技术拥有完全自主知识产权,不受国外技术、材料限制,自由度高。”永宁董事长杜伟杰说。

早在2011年,广州新视界光电科技有限公司(以下简称新视界)就开发出了国内首个基于氧化物TFT驱动的AMOLED显示;2013年开发出国内首个柔性全彩色AMOLED显示屏,并在透明显示、印刷显示、Micro-LED显示等领域形成了深厚的技术积累。从实验室到产业化的“最后一公里”常常令人烦恼,华南理工大学及新视界,通过转变思路,搭建起了实验室到产业化的对接平台。

事实也证明了该路径的可行性。

寻找新材料代替物,突破国外技术垄断

全球显示产业规模高达几千亿元乃至上万亿元,可与IC、能源产业媲美。中国是显示产业大国,2017年我国平板显示产业规模超3000亿元,已跃居全球第一,预计2019年左右将成为全球最大的TFT-LCD平板显示生产基地。然而,“第一”的背后是大而不强,显示屏生产仍缺乏自主核心关键技术和原材料,被欧美日国家“卡脖子”。TFT技术就是其中之一。

TFT即薄膜晶体管,主要用途是控制OLED显示屏的发光像素。“所有的显示屏,由像素构成。每一个像素必须用开关来调节工作状态,调节的精细程度将影响到显示屏的质量优劣、分辨率、响应速度等。TFT相当于一个控制像素发光的开关。”新视界总经理王磊介绍说。

为了最优的TFT的性能,我国科学家一直在坚持探索。2009年,曹镛院士团队成员、华南理工大学材料科学与工程学院彭俊彪教授承担国家科技部“863”平板显示重大专项,专门攻克OLED显示的核心关键TFT背板技术。曹镛院士的学生王磊也参与其中,他说:“TFT材料与技术有多种,但我们重点研发的是氧化物材料。”

为何选中氧化物材料呢?“电子通过薄膜晶体管器件半导体材料的速率,业内称之为电子迁移率,是关键重要技术指标。国内现有的平板显示生产线中占主流的非晶硅材料电子迁移率低,已无法满足新型显示屏的生产需求,将会被逐步淘汰。但如果采用国外发明的商用氧化物半导体的材料,性能较低,而且我国缺少自主知识产权,也难掌握核心技术。”彭俊彪认为,创新材料体系是自我发展的唯一办法。他结合我国丰富的稀土资源,带领团队从稀土氧化物入手,寻找新材料的代替物。

从2008年到2016年,经历过无数次的实验和失败,研究人员终于在众多稀土氧化物中找到了镧系稀土掺杂氧化物的新材料体系。与日韩公司的IGZO氧化物材料相比,新材料体系具有迁移率高、稳定性好、制造成本低等优势。使用新材料的TFT器件实现了超高分辨率OLED显示,该技术获得了2017年度广东省科学技术奖一等奖。

成立公司推动转化,改变思维迸发活力

“全套引进国外的薄膜晶体管技术,投一条生产线可能高达上百亿元,如果采用我们自主研发的技术进行产业化,可大大降低成本。”为了推动该自主技术的产业化,2010年,在华南理工大学的积极推动下,团队与创维集团合资成立了新视界。博士毕业、一直参与相关课题研究的王磊成为公司负责人的最佳人选。

彭俊彪表示,实验室技术通常留在理论和基础层面,如果进一步发展,必须在实际应用中进行中试和产业化转化,从技术层面来验证该技术的可靠性、稳定性,才能确定技术是否“有用”,从而推动其产业化。

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