
【立异故事】《科技日报》记者 杨 雪
色彩壮丽的手机屏、多功效触摸的车载屏、卷成一卷的超薄屏、科幻片里的透明屏……日前,,,,,,,,在清华大学pTSF(磷光辅助热活化敏化荧光)手艺论坛上,,,,,,,,形形色色的显示屏引来众人围观。。。。。。。
这些壮丽多彩的屏幕背后,,,,,,,,是科研职员十多年如一日的艰辛攻坚。。。。。。。清华大学团结维信诺科技股份有限公司(以下简称“维信诺”)等海内企业,,,,,,,,先后破解手艺蹊径、性能验证、工艺刷新等难题,,,,,,,,最终实现第四代pTSF手艺量产商用,,,,,,,,完成我国OLED(有机发光二极管)要害质料从恒久跟跑到自主引领的跨越,,,,,,,,把屏幕之“光”牢牢抓在自己手中。。。。。。。
“今天,,,,,,,,显示手艺正加速向超高清、全场景、低碳化转型,,,,,,,,而驱动这场视觉升级的有机发光质料,,,,,,,,曾恒久被外洋企业垄断。。。。。。。”清华大学化学系教授段炼告诉科技日报记者,,,,,,,,pTSF手艺的突破,,,,,,,,有力推动我国OLED工业实现换道超车。。。。。。。
确定手艺蹊径
“高效率、长寿命和高色纯度,,,,,,,,一直是显示工业恒久追求的目的。。。。。。。”但段炼说,,,,,,,,在OLED质料领域,,,,,,,,要想同时实现这三方面要求,,,,,,,,却是业界公认的“不可能三角”。。。。。。。
高效率与长寿命往往是相互制约的,,,,,,,,实现二者的协同提升自己就很难,,,,,,,,在此条件下,,,,,,,,要包管高色纯度更是难上加难。。。。。。。
此前,,,,,,,,OLED手艺已生长至第三代,,,,,,,,但始终未解决这一难题。。。。。。。第一代使用荧光质料,,,,,,,,色纯度高,,,,,,,,但发光效率低;;;;;;第二代接纳磷光质料,,,,,,,,发光效率高,,,,,,,,但色纯度缺乏且依赖贵金属;;;;;;第三代应用热活化延迟荧光(TADF)质料,,,,,,,,发光效率高,,,,,,,,稳固性和色纯度又欠佳。。。。。。。
“2011年,,,,,,,,当在文献中看到外洋第三代TADF质料取得新突破时,,,,,,,,我们一度以为手艺差别又被拉大了。。。。。。。”段炼回忆,,,,,,,,但他仔细研究文献后发明,,,,,,,,外洋TADF质料光谱宽,,,,,,,,色纯度不高,,,,,,,,色彩不敷鲜艳。。。。。。。
“其时,,,,,,,,我就想是否可以不必TADF质料发光,,,,,,,,而是让其作为敏化剂,,,,,,,,将光能量转达给高色纯度荧光染料,,,,,,,,解决这些问题。。。。。。。”段炼说干就干,,,,,,,,连忙着手研发热活化敏化荧光(TSF)手艺。。。。。。。
“PT视讯(中国区)官网计划是接纳接力的方法转达能量,,,,,,,,就像田径接力赛。。。。。。。”清华大学化学系副研究员张东东诠释,,,,,,,,第一棒是“TADF运发动”,,,,,,,,认真快速转换能量转达给下一棒;;;;;;第二棒是“高色纯度荧光运发动”,,,,,,,,认真接过能量发出纯净的光。。。。。。。
然而这条路并欠好走,,,,,,,,经由3年多的起劲,,,,,,,,希望依然缓慢。。。。。。。
“段先生带着我们仔细剖析实验效果,,,,,,,,从原理上找出问题所在。。。。。。。我们发明,,,,,,,,第一棒'TADF运发动'有时往前跑,,,,,,,,有时往后跑,,,,,,,,既影响快速交接棒,,,,,,,,又降低总体发光效率。。。。。。。得找到约束'TADF运发动'的方法,,,,,,,,控制它们的走向。。。。。。。”张东东说。。。。。。。
重复钻研,,,,,,,,思绪逐渐清晰,,,,,,,,团队最先实验在发光层中添加少量磷光敏化剂的计划,,,,,,,,阻挡反向奔驰的“TADF运发动”。。。。。。。实验效果很是好!TADF和磷光敏化剂在发光层构建出多条并行转达通道,,,,,,,,让能量以纳秒级速率,,,,,,,,100%转达给“高色纯度荧光运发动”。。。。。。。
“该计划让器件效率高、寿命长、颜色更鲜艳。。。。。。。”段炼说,,,,,,,,“我们确定这是三者兼得的最优解。。。。。。。”
验证产品性能
找到最优路径,,,,,,,,只是万里长征第一步。。。。。。。“理论可行”和“现实执行”之间往往保存重大鸿沟。。。。。。。
“手艺计划只是回覆了在原理上、逻辑上能否走得通。。。。。。。”段炼说,,,,,,,,“现实中,,,,,,,,我们必需从无到有创造出适合pTSF机制的发光质料,,,,,,,,一直优化器件结构。。。。。。。”
这是一条历来没有人走过的路,,,,,,,,研制计划被重复推倒重来。。。。。。。
“我们先做的是pTSF红光,,,,,,,,器件寿命大幅提高,,,,,,,,各人很激动。。。。。。。”张东东说。。。。。。。但随后由于要害窄光谱红光质料始终没有取得突破希望,,,,,,,,项目又一度障碍。。。。。。。
“红光难度大,,,,,,,,先做绿光行不可???????”段炼坚决切换质料研发的主攻偏向。。。。。。。
转机泛起在2019年,,,,,,,,团队获得了窄光谱绿色荧光质料。。。。。。。“我们在国际上率先研发出一种颜色鲜艳的绿色荧光质料,,,,,,,,它解决了最焦点的'颜色鲜艳'与'高激子使用率'兼容难题,,,,,,,,使pTSF手艺从原理可行走向制造可行。。。。。。。”段炼先容。。。。。。。
从“书架”到“货架”,,,,,,,,仅靠高校的实力是不敷的,,,,,,,,接下来是多方深度相助研制制品。。。。。。。清华大学团队与江苏三月科技股份有限公司、合肥鼎材科技有限公司等质料厂商认真开发可量产、知足商用规格的窄光谱绿色荧光质料;;;;;;维信诺认真器件结构和工艺的优化,,,,,,,,将实验室手艺推向屏幕量产线。。。。。。。
这又是一段漫长历程。。。。。。。从小试到中试,,,,,,,,总会泛起一些意想不到的问题。。。。。。。好比,,,,,,,,有的质料在小试阶段性能很是好,,,,,,,,但热稳固性不敷好,,,,,,,,无法知足中试要求,,,,,,,,只能放弃。。。。。。。段炼说:“只管在研制历程中难题重重、失败和波折如影相随,,,,,,,,但这个历程能让海内企业完整掌握从原理、质推测器件、工艺的自主可控。。。。。。。再难,,,,,,,,也值!”
近3年的磨合,,,,,,,,让研发蹊径越走越顺。。。。。。。团队与质料厂商细密配合,,,,,,,,一直调解质料组合与配制计划;;;;;;维信诺投入大宗评测资源验证pTSF器件在屏幕内搭配效果,,,,,,,,实时反响评测效果,,,,,,,,提出刷新建议……
一直反响、一连迭代,,,,,,,,最终制品经测试显示,,,,,,,,与上一代屏幕相比,,,,,,,,搭载高效率pTSF器件的屏幕,,,,,,,,功耗降低超12%,,,,,,,,寿命提升15%;;;;;;宽色域pTSF器件在降低功耗提升寿命的同时,,,,,,,,更是将色域从古板的DCI-P3标准扩展至更广的BT.2020标准。。。。。。。这意味着,,,,,,,,消耗者手中的屏幕将续航更长期、耐用性更强、色彩更逼真。。。。。。。
优化生产工艺
pTSF手艺的性能优势,,,,,,,,让维信诺迅速决议立项推进量产研发。。。。。。。此时,,,,,,,,装备适配与工艺优化的难题接踵而来。。。。。。。
“上一代器件的发光层是两个组分,,,,,,,,接纳双源蒸镀工艺即可生产。。。。。。。”维信诺器件专家李国孟先容,,,,,,,,新器件则是三个组分,,,,,,,,包括TADF型主体、磷光敏化剂和窄光谱染料,,,,,,,,原有工艺无法胜任,,,,,,,,需要全新的三源共蒸工艺。。。。。。。
三源蒸镀与双源蒸镀相比,,,,,,,,难度不可同日而语,,,,,,,,工艺需要大宗详尽的调解及优化。。。。。。。实验室装备真空腔室小,,,,,,,,玻璃基板面积也小,,,,,,,,发光面积仅几平方毫米,,,,,,,,使用点蒸起源即可实现三源蒸镀。。。。。。。但产线上的玻璃基板面积往往很大,,,,,,,,需要使用线蒸起源举行蒸镀,,,,,,,,三源蒸镀质料浓度波动大。。。。。。。
“仅原有产线的腔室刷新,,,,,,,,我们就破费了大宗时间和精神。。。。。。。”OLED器件资深研究员蔡明翰说,,,,,,,,内部结构调解、温湿度控制、气流参数设置……稍有失慎就会直接影响工艺的稳固性、良率和本钱。。。。。。。
“虽然我们已经做了许多准备,,,,,,,,但pTSF量产体现仍是未知数。。。。。。。许多新手艺,,,,,,,,往往在实验室能做出很好性能,,,,,,,,量产验证时却会泛起许多问题。。。。。。。”李国孟至今清晰记得团队在产线上熬过的每一个不眠之夜。。。。。。。
数百次调解优化后,,,,,,,,团队再次群集在产线前。。。。。。。“从下昼一直到第二天清早,,,,,,,,我们疲劳不堪却又兴奋不已。。。。。。。”蔡明翰说,,,,,,,,各人都在焦虑地期待再次调优后的pTSF首片“新鲜出炉”。。。。。。。时针一分一秒转动,,,,,,,,到破晓5点多,,,,,,,,首片顺遂下线流转至测试环节。。。。。。。
“一个多小时的测试,,,,,,,,关于各人而言就是一种煎熬。。。。。。。”李国孟说,,,,,,,,现场阒寂无声,,,,,,,,甚至连呼吸声都清晰可辨。。。。。。。测试仪表屏幕上数据一直转变,,,,,,,,最终稳固在前所未见的新纪录上。。。。。。。“我们乐成了!”全场爆发出雷鸣般的欢呼。。。。。。。
2023年,,,,,,,,维信诺在业内率先完成基于pTSF手艺的G4.5代线线源三源共蒸中试屏体验证;;;;;;2024年,,,,,,,,维信诺进一步迭代pTSF手艺,,,,,,,,再次率先完成G6代线装备工艺刷新与量产验证,,,,,,,,良品率一直提升;;;;;;2025年第四序度,,,,,,,,基于pTSF手艺的屏幕实现量产,,,,,,,,并最先应用在最新款国产旗舰机型上。。。。。。。
pTSF手艺工业化牵引了海内有机质料、蒸镀装备等上下游工业的协同研发与验证,,,,,,,,是对海内显示工业供应链的一次整体提升,,,,,,,,增强了我国新型显示工业链的韧性与清静性。。。。。。。
面向未来,,,,,,,,段炼体现:“我们将进一步研发基于pTSF手艺的红光和蓝光OLED,,,,,,,,并一连提升绿光器件的效率、寿命和色纯度,,,,,,,,为后续产品迭代升级涤讪坚实基础,,,,,,,,一连擦亮'中国屏'。。。。。。。”
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