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一项卡脖子技术的突破:抹去高端显示屏上的阴

  然而,在OLED生产的关键设备上,成熟厂商○▲-•■□极少。以核心设备蒸镀机为例,日本

  “蒸镀是OLED制造工艺的关键,直接影响着OLED屏幕显示,蒸镀机的工作就是把OLED有机发光材料精准、均匀、可控地蒸镀到基板上。”中☆△◆▲■国科学院院士、苏州大学功能纳米与软物质研究院院长李述汤在接受记者采访时说,蒸镀设备之于OLED产业,如同厨具之于餐营业。

  李述汤表示,我国在OLED生产装备上存在非常明显的“卡脖子”状态,国内19条OLED生产线使用的蒸镀机均为进口。

  今年9月,从苏州吴江汾湖高新区传出的一则消息表明,我国已具备开发和制造中小尺寸OLED生产线的能力。

  根据这则消息,江苏集萃有机光电技术研究所有限公司(以下简称:集萃光电)联合苏州方昇光电股份有限公司(以下简称:方昇光电)、苏州大学李述汤院士团队,历经三年协作,从设计、加工、组装到调试,成功打造了国内首条自主设计的OLED照明G2.5代量产线代量产线中的蒸镀设备。

  “实际上,从1995年开始,我就在做OLED设备相关的课▲●…△题,不过当时因为各◁☆●•○△种原因没有做下去。”10月底,李述汤在苏州大学独墅湖校区一栋灰白相间的办公楼内告诉记者。

  2008年,李述汤应时任苏州大学校长朱秀林之邀,将研究室从香港城市大学搬到了苏州大学。同年6月,苏州大学功能纳米与软物质研究院组建。此后十余年,李述汤及团队致力于OLED材料、设备的研发。“OLED产品的制造成本中,生产设备占50%,如果设备由我们自己来生产,整个面板行业的利润空间非常可观。”李述汤说。

  所有的故事都一样,有着开端、经过、结局。中国OLED照明的故事始于2006年8月7日,香港“白光有机固体光源研究的现状和机遇”座谈会上,一群有机光电领域的佼佼者联名写信给科技部,呼吁科技部重视白光OLED固体光源研究。

  2006年8月6日至10日,国际著名OLED系列会议——第六届国际分子材料及相关显示技术会议(ICEL-6)在香港召开,一群来自国内外相关领域的专家们齐聚香港。“会议第一天,跟有机光电领域的其他同仁商量后,我写了一封信,我们共同签名后准备在第二天的座谈会上给科技部领导看。”李述汤说,“联名信”签名者包括OLED之父邓青云、中国科学院院士曹◇…=▲镛、中国科学院院士佟振合,以及后来当选中国科学院院士的万立骏、邱勇、黄维◆▼等十三人。

  8月7日,ICEL会议同期论坛“白光有机固体光源研究的现状和机遇”座谈会举行,与会者做完报告后,李述汤向在座的科技部领导展示了联名信。“我们确信,在科技部的支持和引导下,通过不同领域科研工作者的通力合作,经过‘十一五’的努力,我们可◇•■★▼以进一步强化和集中现有的研究队伍,促进研究目标的开展,形成国际上具有较强竞争力的白光OLED固体光源研究基地,并最终促进我国照明△▪▲□△与显示产业的重点跨越和健康发展,形成我国自主创新的一个典范。”“联名信”如是说。

  “当时科技部参加会议的一位领导,对会议上的报告和建议进行了及时反馈。”十三年后,面对记者,当年还在美国柯达公司工作并亲身经历了“联名信”事件,现已是苏州大学功能纳米与软物质研究院教授的廖良生仍然会想起那次特殊的座谈会:“可以说那次呼吁是我国从产业化角度考虑有机白光照明研发的起点,科技部之后的一系列动作都跟它有关。”

  ICEL会议结束二十多天以后,科技部主持的“◆●△▼●有机/聚合物白光照明(WOLED)”研讨会在长春召开,对白光OLED固•●体光源项目开展的重要性等问题进行了讨论。

  同年9月,“十一五”“863”计划新材料技术领域“新型平板显示技术”重大项目实施方案征求意见会在北京召开。

  随后,OLED照明作为半导体照明工程的一项被写进“863”计划,划拨经费300万元。

  2009年3月,廖良生辞去▪…□▷▷•美国公司工作,应邀加入苏州大学李述汤团队。当时,他提出:做OLED,设备必须先行。这与李述汤的观点不谋而合。

  2011年,国家“十二五”“863”计划启动,其中一个课题是“大面积高效长寿命的白光OLED器件及照明器具研究”。

  “当时国内很多团队申请,最后是苏州大学李述汤院士团队、清华大学邱勇院士团队、华南理工大学曹镛院士团队等6个团队合作提交的课题申请获得批准,我是这个课题的负责人。”廖良生介绍说,历经三年,苏州大学团队造出了一个简易的中试装备,并用该设备做出了300mm×300mm的OLED屏。

  还未来得及为阶段性成功庆祝,李述汤团队得知“十三五”规划中的国家重点研发计划中没有将OLED照明项目考虑进去,而是将其中的部分内容与石墨烯、碳化硅等基础材料放在一起。“当时我很纳闷,我们已经开了一个很好的头,完全有必要再做下去。”廖良生说。

  之后,李述汤进入了“说服”模式。很长一段时间,李述汤多次向科技部领导、总体专家组成员解释了三个问题:为什么要做?为什么给我们做?我们要怎么做?

  庆幸的是,李述汤的“说服”产生了效果,随后,科技部在一周之内两次前往苏州大学了解情况。“科技部领导考察完之后觉得这个东西很重要,应该单独立一个项,而不是放在基础材料里面,这才有了后面的故事。”廖良生说。

  2016年7月,“十三五”规划中国家重点研发计划—战略性先进电子材料重点专项启动,“高效大面积OLED照明器件制备的关键技术及生产示范”被正式单独立项。由苏州大学牵头,清华大学、华南★▽…◇理工大学、西安交通大学等单位参与的合作申请正式获批。

  启动项目,钱是必要条件,划拨的经费中,分配到该项目的只有3000万,其中只有1000万用于开发国际市场售价1亿元◆◁•以上的OLED装备,这个经费数目远远不够。

  在此背景下,集萃光电诞生。工商信息显示,集萃光电的大股东是方昇光电,占70%股份,吴江汾湖科技创业投资发展有限公司与江苏省产业技术研究院有限公司持剩余股份。“当★-●=•▽时李院士也是多方奔走寻找资源,十分幸运,我们遇到了富有创新战略眼光的苏州市吴江区领导,集萃光电因此成功落户于汾湖高新区。当地政府给我们三亿,其中一亿用作分析检测中心的建立,另外两亿用作人才引进、科研创新等。”廖良生介▪▲□◁绍说。

  10月末的一个午后,在苏、浙、沪三省市交界处的吴江汾湖高新区,廖良生指着全新的生产线笑着说:“这个东西从设计到成型,我们靠的是‘想象’。”“我们拥有的东西只是Tokki等国外厂商设备的公开图片,没有机会也不可能有机会亲眼看一下它们设备的内部是什么样,设计的过程基本上就是凭经验和概念了。”廖良生说。

  作为项目核心人员之一,方昇光电技术副总监武启飞见证了这套设备的从无到有,并具体负责了设计、制造和组装的全过程。在他看来,整个过程中,压力最大的部分当属设计方案的确定。

  “确定整个设计方案花了将近半年时间,设计是整个项目的起步阶段,如果这部分没做好,后面的部分就没法进行。我们当时提出了4组方案,最后确定用‘回转结构’的那组。”武启飞说。

  整个设备总周长超过50米,由几十个单独的真空腔体构成,组装的过程就是把这些腔体单独安装完后,再将它们拼起来。因而,与前期阶段★◇▽▼•相比,最后组装阶段需要更多耐心与细心。

  2018年12月到2019年5月的这段时间,武启飞的记忆是单调的,每天的日常就是吃饭、睡觉、开会、拧螺丝。“整套设▼▲备有几十万个螺丝,平均到每个人头上就是几万个。干活时,要注意用在每个螺丝上的力气是平均的,一旦力度不一样,组装成的单个腔体就会有误差,这样一来,几十个腔体拼接在一起后误差就是几十倍。”

  今年9月中旬,历时3年,整个项目走到了最后一步——抽真空,“点火”运行。

  “点火之前都睡不好觉,压力很大,万一不行,耗时•□▼◁▼耗力不说,还浪费了国家的钱。”廖良生说,幸好一次成功,提着的心也放下了。

  截至2019年9月23日,该条蒸镀线实现红光、绿光、蓝光和白光OLED照明面板的制造并成功点亮,发光面板各项性能达到项目预期结果。

  这条OLED照明G2.5代线mm的基板上根据需要制备多种类型的OLED照明器件。

  中国OLED剩下的故事还未讲完,吴江汾湖高新技术开发区的OLED装备创新也只开了一个头。

  “我们下一步的计划是实现G6代真空蒸镀线设备的国产化,即突破‘卡脖子’技术,实现G6代真空蒸镀线的自主设计和制造。”李述汤说。

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