人物:他研制出全球首款“石墨烯电子显示屏”,如今率先实现了“彩色电子纸显示技术”的产业化

GrapNews2019-01-10 13:39:00


一直以来,电泳电子纸作为大量运用于电子书的显示技术,只能实现黑白显示,大家最常见的是kindle显示屏。而在广州南沙区,一家由广州人陈宇创办的企业奥翼电子,率先实现了“彩色电子纸显示技术”的产业化验证及布局,让这项技术从实验室走向了市场应用


陈宇一直从事电子纸显示材料和驱动技术的研究。


2003年,他研制出可自由卷折的电子显示屏,成果轰动业界,并受邀回到母校中山大学担任兼职教授。此后10多年,他带领团队从实验室走向市场,不仅成为与E-ink并肩的电泳显示屏生产企业领头人,研制出全球首款“石墨烯电子显示屏”,还将其独有的黑白电泳电子纸显示技术蜕变为彩色。据悉,彩色电子纸目前已到中试阶段,即将投入量产。


为梦归国:让孩子们都能用上电子显示设备


2003年,在《自然》杂志上发表的一篇文章轰动世界,一款薄如纸片、可自由卷折的电子显示屏正式面世,主持这项研究工作的,正是陈宇。


在中山大学物理系毕业后,陈宇漂洋过海,在美国普林斯顿大学学习半导体物理,完成了硕士和博士学位。博士毕业后,他一直在高科技公司从事柔性显示技术研究。


2003年,世界上第一款高分辨率的柔性显示屏在其手中诞生。



时任中山大学副校长的许宁生看到《自然》杂志的报道后,给陈宇写了一封电子邮件,诚邀他回到中山大学光电材料与技术国家重点实验室担任兼职教授,并进行电子纸显示材料和驱动技术的研究。


陈宇一直有一个梦想,就是让经济落后地区的孩子,也能用上成本低的电子显示设备,享受与城市儿童一样的先进教育方式。在受到邀请后,陈宇很快决定回到中国,帮助中国显示领域技术的发展。被这项新技术的经济前景与社会效益所吸引,跟随陈宇回国的还有另外5名中国研究人员。加上研究生与在社会上招聘的助手,一个新的电子显示研发团队就这样落户中山大学国家重点实验室。


2008年,陈宇带领团队走上创业之路,在南沙成立了广州奥翼电子科技股份有限公司。


量产突破:彩色电子纸的产业化验证


从2006年至今,陈宇带领团队在电子纸显示领域不断取得突破。微胶囊纳米电泳显示是目前唯一实现量产的电子纸显示技术。


“微胶囊”技术最早源于日本的NOK公司,其后又被美国的E-ink公司进一步开发利用,中国国内并未掌握。陈宇团队经过努力,开发出“微胶囊纳米电泳显示技术”的另一条技术路径,并分别在中国和国际上申请了专利。“原有的微胶囊显示技术,使用的是双带电粒子;而我们使用的是单带电粒子和中性粒子,这是最重大的区别。”


陈宇解释,由于粒子生产过程更为简单,对比竞争对手原来采用的方式,成本可以低30%以上。同时,奥翼的微胶囊使用的材料及电子纸的结构,也与竞争对手不同:奥翼使用的微胶囊用的是生物高分子膜,这种膜由可以被降解的有机物组成,陈宇将其称为“有机电子显示”,非常环保


由于技术上的原因,彩色电子纸一直难以从实验室走向量产。这一局面如今终于被打破。


今年4月,陈宇带领的奥翼电子研发团队和中山大学共同申请的国家863柔性彩色电子纸项目顺利通过国家科技部高技术中心验收。此后不久,奥翼电子研发团队又取得了材料方面的新突破,进一步提升了彩色电子纸的显示水平,并完成了产业化验证和布局。


陈宇透露,奥翼电子采用了创新性的颜料转移技术,并运用调色软件无数次模拟后进行试制,最终研发出高性能的彩色电子纸显示屏。同时,通过不断调整材料组合和驱动方式,使得色彩的饱和度大大提升。“目前,我们的彩色电子纸可显示4096种颜色,而电耗量仅为LED屏幕的三千分之一,仅靠太阳能电子板即可驱动。未来还将在色彩饱和度、丰富度等方面继续提升。”


陈宇感慨,所谓“十年磨一剑”,从“黑白屏”到“彩色屏”,自己整整花了7年时间才完成产业化验证,关键核心技术的突破来之不易。


电源创新:率先将石墨烯用于显示技术


一块电子显示屏的制造,还包括电源、驱动等技术,而陈宇也是首个将石墨烯用于为显示技术“提供电源”的人。


陈宇介绍,目前大量应用的平板显示,主要使用一种名为ITO(铟锡氧化物)的无机材料。这种材料有两个问题,一是在大幅度弯折时,容易出现裂缝,而且弯折的次数受到限制,难以满足现在人们对可弯曲显示屏的要求。另一方面,这种材料所用到的铟元素,是不可再生元素,未来必将出现资源紧缺。


相比之下,石墨烯这种新型材料的优点十分明显:石墨是一种储量丰富、取之不竭的资源。纳米级厚度10层以下的石墨层称为“石墨烯”,是世界上目前已知最薄的、韧度最高的、导电性能最强的材料之一。


2016年,奥翼在世界范围内,首次研发成功“石墨烯电子纸显示屏”,这种显示屏耐摔耐撞、透光率高,显示亮度佳,并且真的能像一张纸一样卷曲,非常适合用在穿戴式电子设备上。


陈宇表示,制造“石墨烯电子纸显示屏”的难度在于,微胶囊是微米级,而石墨烯是纳米级,要平铺在一起,工程技术上难度很高。目前,这项技术也已进入中试阶段。



陈宇


奥翼电子创始人及董事长,美国普林斯顿大学博士、“千人计划”国家特聘专家、广东省科技创新领军人才。研究方向为电子纸显示材料和驱动技术的研究。奥翼电子目前掌握了石墨烯电子纸、柔性电子纸、彩色电子纸等核心技术,国内外申请专利共282项,国内外已授权专利共136项。


【研究领域】

  电子纸显示材料和驱动技术


【创新感言】

掌握具有前瞻性的核心技术,是我国在国际尖端技术竞争中实现弯道超车的绝佳机会。但做关键核心技术的过程很艰苦,可以说“努力不一定会成功,不努力就一定不会成功”。做研发要有阿Q精神,要有勇气,也要耐得住孤独。科技日新月异,作为科技企业,更是要不停奔跑,才能保持领先地位。


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彩纸屏VS液晶屏

与液晶显示屏相比,电子纸的优势十分明显:

  • 电子纸只需反射外部光,本身不主动发光,所以不伤眼,看电子纸屏幕就像看纸质印刷品一样;

  • 电子纸靠太阳能就能驱动,阅读方便,特别省电;

  • 由于技术的特殊性,电子纸还能用于制作柔性显示产品。


集近零功耗、环保护眼、轻薄柔软等特点于一体,彩色电子纸未来至少可以应用到140类产品中,比如户内外大型广告牌、指示牌,彩色电子书等等。


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