蘇楓
材料是現(xiàn)代工業(yè)文明的重要基石,誰掌握了材料誰就控制了技術。在過去的數(shù)次工業(yè)革命中,人類的日常生活方式發(fā)生了難以想象的變化。人類的首臺通用型計算機誕生于近80年前,從那一刻起,半導體工業(yè)的迅猛發(fā)展遠遠超出了大多數(shù)人的預期,這一切的基礎在于以硅為代表的無機半導體,材料科學和工藝的不斷完善。而有機半導體的發(fā)展歷史僅有40年左右,包括OLED材料在內(nèi)的有機半導體材料工業(yè),目前正在經(jīng)歷相似的技術變革。
十余年前,薄似紙張的柔性顯示屏幕還是只能出現(xiàn)在科幻或奇幻作品中的概念;但出生于2010年前后的這一代人,當他們在哈利·波特這樣的小說和電影中看到會活動的畫像和報紙時,對其的第一印象很可能并非魔法,而是某種非常現(xiàn)實的柔性屏技術。
浙江光昊光電科技有限公司(以下簡稱光昊光電)是2020年3月成立的高科技公司,坐落于浙江臺州永寧江科創(chuàng)帶的核心區(qū)域。光昊光電的使命是“材料改變生活”。公司主要從事新型有機半導體材料和技術,特別是具有自主IP的OLED材料的開發(fā)。目前公司的常規(guī)產(chǎn)品為高端中間體,主要研發(fā)產(chǎn)品為OLED中關鍵功能層材料——發(fā)光層材料(紅、綠、藍光),包括主體材料和客體材料,(特別是熱輔助延遲熒光(MR-TADF)材料)。產(chǎn)品直接銷售給國際上的OLED材料大廠及各大面板廠商,用于AMOLED顯示面板制造,目前聚焦蒸鍍型材料,同時積極布局下一代顯示技術和材料即印刷OLED顯示。
找到創(chuàng)業(yè)方向
作為國家級領軍人才、光昊光電的創(chuàng)始人,德國的留學及工作經(jīng)歷對潘君友影響非常大。在德國拿到博士學位后,潘君友先后在兩家世界500強企業(yè)工作,最后一家是顯示材料領域的“全球老大”,他在這家公司擔任材料研究中心實驗室主任10多年,學到了新材料開發(fā)的全套流程,積累了豐富的經(jīng)驗和人脈關系,特別是認識Klaus?Müllen院士并和他成為好朋友(Klaus?Müllen院士后來也成為了光昊光電的聯(lián)合創(chuàng)始人)。回國后,潘君友加入深圳的一家世界500強企業(yè),并為其創(chuàng)立了一家子公司,由此重新融入國內(nèi)的環(huán)境,建立了國內(nèi)的人脈關系,學習了很多公司管理經(jīng)驗,而這些對光昊光電的創(chuàng)立和運營至關重要。
很多人不禁要問:與其他材料相比,OLED的優(yōu)點是什么?它最新應用于哪些產(chǎn)品?
相比于上一代的液晶顯示技術(LCD技術,目前仍占有較大市場份額),OLED技術在圖像質(zhì)量(超高對比度、理想的色域表現(xiàn)、更快的像素響應)、輕便程度(超薄屏幕)、環(huán)境適應性、低能耗、耐沖擊等方面都有顯著優(yōu)勢。特別是,OLED在透明顯示、柔性顯示、折疊屏等領域具有LCD技術無法企及的獨特優(yōu)勢。目前,OLED顯示在國內(nèi)中小屏(智能手機、手表)占比一半以上,市場滲透率不斷提高;而在柔性屏、折疊屏等新概念顯示設備中,OLED占比幾乎達到100%。OLED顯示繼續(xù)發(fā)展的方向是往更大尺寸(中尺寸、大屏)和更小尺寸(微顯示)的消費市場發(fā)展。目前,華為、聯(lián)想、華碩、惠普、LG等消費電子企業(yè)已推出越來越多使用OLED屏幕特別是柔性屏/折疊屏的平板電腦和筆記本電腦產(chǎn)品,OLED大屏的工藝越來越成熟;在微顯示方面,蘋果推出的Apple?Vision?Pro設備就采用了micro-OLED方案。應該說,OLED顯示目前展現(xiàn)出很強的生命力,在顯示領域中置換已有市場份額的同時,也在不斷拓展全新的應用場景。
光昊光電正在參與科技部的最新項目,該項目由京東方和華星光電牽頭,由行業(yè)內(nèi)在光電材料領域有深入研究和亮眼技術表現(xiàn)的多家企業(yè)和高校參與。光昊光電在本項目中的主要任務是,基于前期在蒸鍍型高性能藍光OLED材料的良好開發(fā)基礎,開發(fā)自主IP高性能印刷型藍光OLED材料和印刷墨水,助力推動印刷OLED產(chǎn)業(yè)化。目前,該項目已成功獲批立項,各課題組正在按照考核指標規(guī)劃本年度研發(fā)計劃,并開展研發(fā)工作。
潘君友介紹,該項目有兩大特點。一是技術立項面向未來。溶液加工,特別是印刷OLED是公認的未來發(fā)展趨勢之一,相比于蒸鍍方案,印刷OLED是一種技術范式的轉(zhuǎn)變,它是一種綠色低能耗制造技術,可以推動廣義上的印刷電子發(fā)展。此外,它能夠極大提高材料利用率,在制備柔性、大尺寸顯示屏/照明器件的應用方面也有突出優(yōu)勢。但主要由于材料性能尚不足,目前國際上還沒有具有足夠競爭力的商業(yè)化量產(chǎn)方案。該項目和相關研發(fā)的推行,有助于推進我國在新型顯示產(chǎn)業(yè)從跟跑到趕超,甚至領跑的身份轉(zhuǎn)變,有機會在未來的印刷OLED產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)彎道超車。
二是執(zhí)行層面非常關注產(chǎn)業(yè)鏈資源整合。我國新型顯示領域相比歐美日韓起步晚,受到國外的技術和知識產(chǎn)權制約,產(chǎn)業(yè)鏈整合程度也較低,相關技術的開發(fā)面臨很多挑戰(zhàn)。本次的示范項目通過行業(yè)龍頭牽頭,在基礎材料和墨水開發(fā)、基板工藝、印刷工藝、面板生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)都由領域內(nèi)技術領先的企業(yè)和高校研究所負責技術攻關,能夠有效提高整體研發(fā)效率,特別是節(jié)省共性技術的研發(fā)成本,真正實現(xiàn)面向量產(chǎn)的技術研發(fā),避免各自閉門造車導致的低效率和浪費。
OLED顯示的生命力
潘君友向《小康》雜志、中國小康網(wǎng)記者介紹,OLED材料研發(fā)的難點分為幾個層面。
首先,從科學問題本身而言,高性能顯示器件對材料的要求越來越高;特別是在波長短、能量高的藍光OLED中,效率低、長期工作下亮度衰減帶來的“燒屏”問題一直是行業(yè)亟待克服的缺陷。高效率長壽命的藍光磷光材料和技術,既是一個科學問題,也是OLED產(chǎn)業(yè)中最后一個還沒有解決的技術“圣杯”。
其次,從知識產(chǎn)權角度看,相比于歐美日韓等新型顯示領域先發(fā)國家,我國OLED材料行業(yè)仍處于起步階段,國產(chǎn)自研OLED材料面對行業(yè)龍頭已經(jīng)形成并不斷完善的專利壁壘,在新材料的設計開發(fā)和相關知識產(chǎn)權保護方面面臨不小的挑戰(zhàn)。
最后,從研發(fā)成果落地轉(zhuǎn)化的角度看,OLED材料開發(fā)跟新藥的開發(fā)類似,開發(fā)周期長,加上驗證和導入產(chǎn)線的時間,通常一個新開發(fā)的自主IP材料需要3~5年時間生產(chǎn)銷售,這對于初創(chuàng)企業(yè)持續(xù)性的研發(fā)投入無疑形成了一定壓力。
盡管存在上述困難,但潘君友對未來充滿信心:“我們應當看到由于化學科學和精細化工工藝仍在不斷發(fā)展中,很多過去難以合成或難以經(jīng)濟合成的化學結構變得可行;基于對材料構效關系和器件物理過程的充分認識,我們相信在藍光OLED材料方向機遇和挑戰(zhàn)并存,專利空間仍然存在。同時,相比于已經(jīng)形成規(guī)模的行業(yè)龍頭,新興企業(yè)具有更高的策略靈活性,在特定的專精方向上仍有機會對其進行趕超、實現(xiàn)有效的知識產(chǎn)權布局。最后,通過與上下游企業(yè)的緊密合作和聯(lián)合開發(fā),可以有效提高研發(fā)成果落地轉(zhuǎn)化的效率,促進研發(fā)型企業(yè)快速成長、健康發(fā)展?!?/p>
潘君友認為,隨著全球產(chǎn)業(yè)鏈重組和我國產(chǎn)業(yè)升級過程的推進,OLED材料國產(chǎn)化需求不斷增長的前景是明確的。
在宏觀層面,目前我國主要面板企業(yè)出產(chǎn)OLED屏幕的市場占有率穩(wěn)步提高,未來很有可能實現(xiàn)對韓國企業(yè)的反超,成為全球第一;在OLED面板中,發(fā)光層材料成本占到15%~30%,部分材料毛利率可以達到70%甚至更高。在這一背景下,OLED材料國產(chǎn)化的實現(xiàn)意味著給國產(chǎn)OLED顯示行業(yè)帶來顯著降本增效的機會。首先,供應鏈的本地化將有效降低生產(chǎn)全流程中的運輸和時間成本;其次,供應鏈安全性的提高將使得我國OLED顯示行業(yè)發(fā)展的整體風險變得更加可控;最后,材料國產(chǎn)化將對現(xiàn)有國際材料龍頭企業(yè)形成壓力,使得我國OLED顯示行業(yè)在相關采購和技術轉(zhuǎn)讓活動的談判中處于更有利的地位。
在微觀層面,企業(yè)通過自主研發(fā)實現(xiàn)關鍵材料的國產(chǎn)替代首先意味著銷售和利潤的大幅增長;隨著關鍵材料在頭部面板企業(yè)的成功導入,企業(yè)的研發(fā)實力和產(chǎn)品品質(zhì)將得到最有力的背書,從而為進一步發(fā)展所需的擴大銷售、投融資、研發(fā)合作產(chǎn)生積極影響。
OLED材料國產(chǎn)化
潘君友回國后創(chuàng)立過幾個公司,目前為止最滿意的就是光昊光電這個團隊。
光昊光電目前共有員工80多人,研發(fā)人員(含生產(chǎn)研發(fā))占50%以上。核心研發(fā)成員包括世界頂級的科學家Klaus?Müllen院士和多位具有豐富的有機半導體器件和材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗的國家特聘專家和博士團隊。其中,國家特聘專家2名,浙江省千人計劃特聘專家1名,另有多位員工獲得了臺州市“500精英計劃”和“百名英才集聚工程”的榮譽。公司共有博士近10人,為了配合每位博士的研發(fā)方向,給每位博士配備了研發(fā)實驗室和研發(fā)小組,研發(fā)小組成員包括碩士10余名。
除了研發(fā)團隊,公司還包括由多名有豐富產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗的專家?guī)ьI的生產(chǎn)團隊、品質(zhì)部(包括一個完整的分析測試中心)、知識產(chǎn)權部門、采購部和銷售部。另外公司專門設立了人工智能部門,擁有一個領先的有機半導體材料開發(fā)平臺。此外,公司還跟國內(nèi)多個OLED領域或化學合成領域頂級的研究單位和頭部企業(yè)保持密切的合作關系,以充分利用其智力資源和科研資源。
三年的努力和磨合,宛如大浪淘沙。潘君友介紹,目前團隊整體處于一個較佳的狀態(tài),既有充滿激情的年輕人,能吃苦、敢于迎接高難度的挑戰(zhàn),又有經(jīng)驗豐富的資深專家。“有了這么高水平的平臺,我有信心實現(xiàn)自己的抱負,為有機半導體材料和技術做出較大的貢獻,讓中國在世界上的這個領域占有一席之地。另外,我感到很自豪的是,我們團隊用短短的3年時間就開發(fā)出5支具有自主IP的高性能OLED材料?!?/p>
隨著信息時代的到來,顯示將無處不在,OLED技術由于優(yōu)越的性能及日益成熟的生態(tài),將成為諸多顯示技術中最主流的技術。在今后的10~20年中,OLED顯示技術仍將有長足的進步。就更廣義的有機半導體技術來講,OLED是第一個商業(yè)化取得成功的有機半導體材料,隨著材料的進步,其他技術如有機光伏、有機傳感器、有機場效應管、有機存儲、有機自旋電子學等也有望達到商業(yè)化水平,其巨大的潛在市場將被打開,帶來對有機半導體材料的巨大需求。
目前,光昊光電初步建立了自主知識產(chǎn)權的體系,成功開發(fā)5支具有自主IP的高性能OLED材料,并在一項獨有的核心技術上取得了較大的突破,為市場開拓奠定了很好的基礎。預計再用一年左右的時間完成自主IP材料及技術的商業(yè)化導入,實現(xiàn)較大的銷售,爭取在3~5年內(nèi)成為OLED材料和技術方案的領導者。另外,光昊光電將繼續(xù)跟國際主流OLED材料公司合作,為它們提供高端中間體及OLED材料的代工服務,爭取在2~3年內(nèi)成為國內(nèi)最大的高端顯示材料生產(chǎn)平臺。長遠來看,公司會對有機半導體產(chǎn)業(yè)的其他新技術保持密切關注,并對其做前期的技術儲備。
潘君友總結說:“我們很難具體預測材料,尤其是有機半導體材料的發(fā)展未來會給日常生活帶來怎樣的變化,但可以確定的是材料科學的進步將切實改變?nèi)说娜粘I蠲婷?,改變?nèi)伺c人、人與自然的交互方式,甚至改變?nèi)说乃伎挤绞?。?/p>