八年磨一屏 让显示屏“卷”起来 记华南理工大学材料学院院长彭俊彪
彭俊彪，教授，华南理工大学材料学院院长。一直从事印刷型有机/高分子发光显示新材料和新工艺研究，合作完成了国际上第一块全印刷彩色OLED发光显示屏，引起了学界和业界的高度关注；发明了稀土掺杂氧化物薄膜晶体管（TFT）新型高迁移率、高稳定性半导体材料；利用自主材料技术，实现了全彩色、长寿命可弯折柔性AMOLED显示屏，取得了系列低成本制造技术成果。获国家自然科学二等奖、广东省科技发明一等奖；主持国家级科研项目10余项，包括科技部重大基础研究计划“973项目”1项（首席科学家）。
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（TFT）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。在获得2017年广东省技术发明一等奖后，彭俊彪有感而发：这是团队共同努力而“水到渠成”的结果。
带领团队让显示屏“卷”起来
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。彭俊彪对此表示：“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。”
据了解，彭俊彪带领的团队围绕柔性AMOLED显示关键技术，在氧化物TFT材料与薄膜制备技术、柔性AMOLED显示集成技术方面取得了重要研究成果：一是建设完成了完整的AMOLED技术中试研发平台。将源头创新的研究成果推向产业，为显示龙头企业提供了AMOLED关键材料、TFT基板关键技术等支持；二是研发了镧系稀土(钕)掺杂的新型氧化物材料(Ln-IZ0)，打破了国外对氧化物TFT技术的垄断，与日韩公司发明的IGZ0氧化物材料相比，Ln-IZ0材料具有迁移率高、稳定性好等性能优势；三是开发了基于纳米薄膜保护沟道的高性能BCE新结构的TFT技术，解决了高迁移率Ln-IZ0TFT工作稳定性的难题，并将光刻次数由6次减少为5次，简化了TFT背板制备工艺，有效降低了生产成本；四是开发了TFT阵列低温制程工艺，将整体工艺温度降低到350℃以下，比目前三星量产的低温多晶硅TFT技术低100℃，有利于实现国产塑料衬底的替代，提升了我国高端显示产业安全系数；五是开发了具有自主专利的全无机薄膜封装技术，并将TFT阵列与OLED显示面板进行了有效集成，于2013年7月在国内首先开发出全彩色柔性AMOLED显示屏，实现我国该领域零的突破。
该项目申请中国发明专利86件，申请国际PCT专利8件，已获授权的中国发明专利51件，涵盖与柔性AMOLED显示有关的新材料、新器件、新工艺等关键技术。发表SCI论文142篇，被引用3351次，其中关于0LED器件结构方面的论文，被国际知名期刊《NaturePhotonics》以Highlight形式进行了报道，在该领域产生了较高的国际影响力。
花费8年提高“迁移率”
据介绍，彭俊彪带领的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”。为了优化改善迁移率性能，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的有所提高，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。”彭俊彪坚信。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。
据介绍，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iPhoneX的分辨率高40%。
文/综合图/资料图片
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