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范智勇教授:面向未来显示技术的先进光电子材料与器件

2024-10-24

 在由国家新型显示技术创新中心主办的“智能世界,光耀未来-2024新型显示技术展主题论坛”上,香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室范智勇教授发表了关于“面向未来显示技术的先进光电子材料与器件”主题演讲。范智勇教授介绍说,目前全球已形成以LCD显示技术为主,新型显示技术(OLED,Micro-LED, QLED)为辅的显示产业结构。我国现有G8.5及以上的高世代显示面板产业线19条,LCD显示面板年产能达2.48亿平方米,有新型显示相关企业1.9万余家,产业规模在过去10年持续增加,规模已超万亿元级别。但我国新型显示产业还存在“大而不强“的问题,许多核心材料和知识产权还掌握在欧美日韩手中。我国高度重视显示与光电子产业的发展,十四五期间,原材料工业发展规划、国家信息化规划、可再生能源发展规划等均出台相关政策支持显示与光电子产业的发展。


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 范智勇教授表示,显示技术研究是一门多学科的研究,结合了光学和电子学的发展前沿。香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室(简称“国重室”)是香港科技大学获国家科学技术部批准设立的国家重点实验室伙伴实验室,推动国家级“绿色显示”技术研究。该实验室在2013年7月获批成立,2018年由国家科技部部长王志刚与香港特区行政长官共同授牌及宣传。国重室是世界上少数几个能够基于新开发的技术设计和制造显示原型设备的研究实验室之一。


 范智勇教授介绍说,国重视已建立二十多年,建立之初主要专注于液晶显示器(LCD)和薄膜晶体管(TFT)的研究。在20世纪90年代末和21世纪初,它们是使得有源矩阵高清晰度液晶显示器爆发式发展的关键技术。之后的研究又拓展到了有机发光二极管(OLED)和量子技术领域。然而,不论是光发射模式还是光调制模式,TFT仍然是现代电子显示器的支柱。TFT提供了有源矩阵控制,对于高分辨率和高对比度是必不可少的。起初,TFTs的材料主要来源于非晶硅(a-Si),之后又发展到多晶硅材料。事实上,如今大型平板显示器的生产仍在使用低温多晶硅(LTPS)和非晶硅。范智勇教授认为金属氧化物(MO)TFT终将取代它们。


 范智勇教授表示,目前国重室的主要研究方向有液晶显示材料与器件、OLED显示材料与器件、量子材料和钙钛矿光电材料与器件、仿生传感器与系统、薄膜晶体管阵列技术,以及新型电子器件。其中液晶显示材料与器件的代表成果有超高清晰度节能快速液晶显示技术、新型光配向材料与生产技术、可涂布的薄膜偏光片,开发出世界上最快刷新速率的铁电LCD显示屏,其解析度提升3倍,能耗降低70%。在OLED显示材料与器件方面,开发出了世界最大面积(3’’)的3000ppi氮化硅掩模板及超小尺寸OLED器件和世界最大面积半透明OLED显示器。在量子材料和钙钛矿光电材料与器件方面,开发出了世界最低开路电压损耗的高效稳定钙钛矿太阳能电池、最大面积和首个三维球型钙钛矿量子线发光二极管和首个基于半导体量子棒的高效稳定显示器件。在仿生传感器和系统方面,开发出了世界首款具有三维视网膜的球状人造眼、首款基于高密度气体传感器阵列的仿生嗅觉芯片,以及超宽视场角(220o)的针孔仿生复眼。在薄膜晶体管阵列技术方面,开发出了强太阳光下清晰度不受影响的新型电子屏,以及基于金属氧化物薄膜晶体管阵列的Micro-LEDs显示应用。在新型电子器件方面,开发出了世界首个宽禁带半导体氮化镓基互补型逻辑电路,以及超灵敏柔性压力传感芯片。


 范智勇教授最后表示,未来国重室将继续聚焦于开发以人为中心,显示技术为基础,面向未来的光电信息交互技术。




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