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做中国人自己的有机发光显示(OLED)技术

——记国家技术发明一等奖获得者清华大学邱勇创新团队

●记者 周襄楠

 图为在清华大学OLED项目产业化基地,温家宝总理听取邱勇教授汇报。 新华社记者 黄敬文

   邱勇,清华大学副校长、有机光电子与分子工程教育部重点实验室主任、化学系教授、国家杰出青年基金项目获得者、教育部长江学者奖励计划特聘教授。长期从事有机光电材料与器件研究,研究重点包括有机半导体材料、有机电子学基础理论、有机发光显示材料和器件等。已发表SCI论文200余篇,申请发明专利295项(国外发明专利39项),其中授权发明专利141项。

  自1983年考入清华,邱勇已在美丽的清华园学习工作了近30个春秋,从渴求知识的学子,到教书育人的教师、探索创新的研究者,再到教育部重点实验室的带头人,邱勇始终没有离开过清华,是一位名副其实的“清华人”。

  1996年,刚刚博士毕业两年、还是一名讲师的邱勇带着一名本科生凭借一台二手真空设备开始了他的OLED“追梦之旅”。通过十余年的不断探索,邱勇带领着他倾注大量心血培养的创新团队终于突破了影响OLED效率、寿命和可靠性的多项关键材料和器件技术问题,整体技术达到国际领先水平,并掌握了完整的生产工艺技术,成功实现大规模产业化。2012年2月14日,邱勇和他的团队喜获“国家技术发明奖一等奖”。

胸怀梦想 创新求变

   博士毕业后,邱勇就开始苦苦寻找未来的研究方向,“做国家需要、社会需要、真正有价值的东西”就是他最初始的想法。经过两年的思考和探索,邱勇选择了当时还只是初露端倪的新兴显示技术—OLED作为未来努力的方向。

 图为邱勇教授。实习记者 御彦捷

  选择OLED是经过深思熟虑的,邱勇认识到显像管(CRT)和LCD等传统显示产业一直走技术引进的道路,使我们长期被限制于产业链的末端,国际竞争力不强。而OLED是一个刚刚兴起的技术,是一个涉及多学科交叉的前沿研究课题,孕育着巨大的创新空间。

  邱勇很快制定了自己的目标,追寻学术与产业的双赢,走以产业化为目标的学术研究之路,做中国人自己的OLED技术,改变中国显示产业从CRT到LCD依靠技术引进而受制于人的状况。

  邱勇认为,作为“清华人”就要立志高远,要有一种锐意进取、积极向上的精神,保持昂扬的斗志和不懈的追求。现在看来,当初的“雄心壮志”也许就为今日的成就埋下了成功的种子。

  而在立志高远的另一面,则需要脚踏实地的作风,否则“梦想”很容易变成“空想”。 “定下一个很高的目标后,所要经历的路程一定是很艰难曲折的。要做成事情,行胜于言,务实是最重要的保证。”邱勇在回顾过去的发展历程时表示,“自主创新要取得成功,最大的困难并不是技术创新本身,更重要的是机制创新和模式创新,需要用创新意识和果敢精神去开辟新的路径。”

  创新道路上面临的第一个障碍就是学科交叉问题。由于OLED技术是一门涉及化学、电子、材料、物理、光学等多种学科的新型交叉学科,而我国传统的技术创新工作主要是由大学、研究所承担,研究团队往往由一批同样专业背景的人员组成,无法有效解决基础研究中的学科交叉问题。1996年,清华大学OLED项目组在成立之初也面临相同的难题。不同于传统上以学科为中心组织队伍,邱勇以项目目标为中心组织队伍。邱勇通过实验室培养和社会人才引进,组建了一支多学科的人才团队。不同学科人才的交融大大推进了OLED项目的进展,迅速解决了OLED材料和器件的基本问题。

  成果转化难一直是高校科研工作的一个难题。“按照传统的学校科研机制,科研成果难以实现有效的产业转化。”邱勇这一认识得到了当时清华校领导的支持。2001年年底,邱勇创建了北京维信诺公司,并筹资建设了中国大陆第一条OLED中试生产线。

  在邱勇看来这是迈向产业化极其关键的一步,“将企业的研发平台和学校实验室整合起来,可以快速地推动技术研发,同时确保了技术成果的顺利应用。”如此一来,通过研发机制的创新打通了学校科研通向产业化的路径,提前解决了今后技术成果的转化问题。

  从此,邱勇拥有了两支完整的创新团队。在紧密合作的同时,企业研发团队与实验室研究团队又保持着各自的独立性,企业研发团队以市场应用和产业化为目标进行技术开发。实验室研发团队则偏向于基础理论和前沿技术的研究,并适时地拓宽研究领域,后来实验室的研究内容已经超出了OLED范围,涉足到有机太阳能电池、有机晶体管等方面。

  为了在发展项目的同时推动学科的发展,2003年清华大学成立了教育部有机光电子与分子工程重点实验室。从那时起,邱勇既是重点实验室主任,又是维信诺的首席科学家。

突破关键技术  实现产业化

  理顺机制之后,邱勇团队让OLED的技术研发和产业化发展驶入了快车道,创新之树开始开花结果。

  在OLED材料和器件研究方面,邱勇团队在关键材料、器件结构、工艺技术等方面完成了多项发明创新。针对从金属阴极向有机层注入电子难的问题,发明了新型电子注入材料,突破了国外核心专利,使器件发光效率和寿命显著提高;针对电子迁移率低、稳定性差的问题,发明了新型的双极性有机分子,大大降低了器件的工作电压和功耗;发明了新型的器件结构,大大提高了器件工作温度上限,延长了产品寿命。

  在OLED产品开发方面,维信诺2003年就实现了小批量生产,产品应用于消费电子、医疗设备和工控仪表等领域。2008年9月,清华大学和维信诺合作成功将OLED产品应用于“神七”宇航员舱外航天服,这是国际上首次将OLED技术应用于航天领域。“神七”航天员系统舱外航天服分系统主任刘向阳表示,“神七”舱外航天服的OLED显示屏有效地解决了普通显示屏在太空复杂环境下难以应用的国际难题,更能耐受高低温,防静电、抗震动,满足了航天员在太空使用的苛刻要求。

  在OLED产业化方面,2008年自主设计的中国大陆第一条OLED大规模生产线在昆山投产,成为我国在显示产业领域第一次没有引进国外技术,而是依靠自主技术建成的大规模生产线,实现了我国OLED产业的从无到有。该生产线的投产被《科技导报》评选为2008年中国重大技术进展,认为“OLED大规模生产线的投产,标志着中国新型平板显示技术领域 通过多年自主创新已取得重大突破,显示产业由‘中国制造’开始走向‘中国创造’!”

  项目成果实现产业化以来,已成功开发出30多个系列,300余款OLED显示产品。产品广泛应用于航天国防、消费电子、工控仪表、医疗器械、网络通讯和金融安全等领域,远销欧洲、日本、韩国等海外市场。2011年,维信诺公司已拥有国内外客户逾千家,产品出货量位居全球第二、国内第一,其中国内市场占有率已超过50%。

  在邱勇看来,OLED的技术创新和应用创新还只是处于一个初级阶段。大尺寸OLED显示、OLED照明和柔性OLED显示等技术仍有大量的基础研究和技术创新空间。如今邱勇和他的创新团队已经站在一个更高的起点上,借助已形成的创新机制和团队,将不断演绎从创新思想到创新技术再到创新产业的传奇故事。

最大的心愿是培养人才

  尽管已担任清华大学副校长,成为了学校的管理者,还兼有国际信息显示学会中国分会(SID Beijing Chapter)副理事长、中国材料学会副理事长、中国感光学会副理事长等多项社会职务,但邱勇自身的定位仍然是一位学者和教师,追求创新的同时,最大的心愿还是培养人才。2007年,邱勇曾被评为教育部“全国模范教师”。

  2008年10月6日,原人大副委员长、原中科院院长周光召院士在视察昆山OLED产业基地时,对邱勇团队取得的创新成就给予了高度评价,他认为邱勇非常好地处理了基础研究和应用研究之间的关系。

  在邱勇看来,基础研究是技术创新的基础,是高科技产业持续发展的后盾;而发展基础研究,培养有学术兴趣的年轻人才则是大学应该肩负的重要职责。不论有多忙,邱勇都始终没有离开科研和教学一线。现在,邱勇还在给本科生上《有机电子学》课程,并且在教学方法上作了很多新尝试,比如摆脱以课本为中心的教学方式,更注重将知识形成的过程传授给学生,以激发同学对科研的兴趣。邱勇认为持续的创新需要有爱好作为支撑,他希望给予学生自由思考的空间,用启发式的教学培养学生的创新意识和创新能力。

  与很多教师的想法一样,邱勇也认为教师最大的成就莫过于看到学生能够很好的成长并超越自己。他说作为清华大学的教师,很引以为豪的事情是清华的学生都很优秀,把他们培养好,是每个清华教师的责任和使命。

  谈到此次获奖,邱勇表示,这是对整个OLED创新团队的巨大鼓舞,获奖不是终点,而是新的起点。“多年的观察和思考让我深切感受到,自主创新的最大障碍并不是技术难题本身,而是创新机制的不完善,是创新勇气和信心的缺失,”说到最后,邱勇的语气有些凝重:“我们更希望以此次获奖为契机,通过分享我们的创新历程和经验,让更多的人树立起自主创新的勇气和信心。”

编辑:襄 桦

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2012-02-15 16:33:50]
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