科协代表之家丨廖良生：归国10年破解卡脖子难题，大洋彼岸至今仍有他的传说
发布日期：2024-07-29
来源：光电产业网
作者：吴江光电产业科协
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有机发光二极管（OLED）发明人邓青云60岁退休时，美国柯达公司部门高管给了他这样的评价：“邓青云为柯达做了两件好事，一件是发明了OLED，另一件是从中国招聘了Larry。”OLED给全球显示技术带来了狂欢，可Larry又是谁？Larry的中文名是廖良生。虽然他在2009年离开柯达加入苏州大学功能纳米与软物质研究院，但在柯达同事中一直留有他的传说。
时值苏州大学功能纳米与软物质研究院建院15周年之际，往事如昔，浮上廖良生心头。
廖良生在OLED发光面板产品老化测试车间。受访者供图
邓青云在1982年发明了OLED，但始终没有很好解决OLED亮度与寿命对冲的难题。本世纪初，OLED屏至多只能做到2个手机屏（5.5英寸）大小，且屏幕连续点亮50多个小时后，亮度就会明显下降，难以满足应用要求。柯达花了10多年攻关，始终无法破解这一难题。一次国际会议上的一番长谈后，邓青云邀请廖良生加入柯达。此前廖良生从复旦大学到香港城市大学做特邀研究员，跟着邓青云的前同事、中国科学院院士李述汤做OLED相关研究。廖良生没有留过学，一直用勤奋吃苦的方式往前追赶。在柯达，美国人朝八晚五，他朝七晚七，周六也不休息，努力将OLED技术往前推进。在研究中，他发现：“大家的注意力始终集中在如何把一个发光层做好，为什么不把多个发光层叠在一起？”他想，这样亮度高、寿命长、尺寸大的显示屏就可以实现了。“这就好比一个人挑100斤粮食，走到半路就累了，我让两个人各挑50斤，岂不走得更远？”能够另辟蹊径，廖良生认为离不开专业背景和思维模式——半导体物理专业出身，而破解难题的关键点，正是半导体物理和电子学知识的结合。此外，发散性思维也很重要。小时候他出于好奇，用触电方式捕杀过老鼠、偷摘别人家的酸橘子喂猫，却偶然在初中全年级数学考试中拔得头筹，由此引发了对数理化的兴趣。当没有被约束过的思维与浓厚的兴趣、扎实的学术功底相遇，一切都刚刚好。可是，当他兴奋地把这个想法报告给邓青云时，两人却争得面红耳赤。“用你的方式，两个发光单元中间蒸镀一层金属就够了。”最后，几经周折，廖良生的实验终于成功了。邓青云也大大方方承认：“Larry你是对的。”叠层发光二极管解决了OLED的“卡脖子”难题，一项引爆千亿级市场的技术就要在柯达实施。然而，一纸传票又将柯达与日本某公司推向了风口浪尖。39天——柯达比日本公司的专利申请只早了39天。眼看着千亿级市场中的重要知识产权就要落空，日本公司再也坐不住了，他们认为是公司的科研人员无意中在学术会议上泄密，才使得柯达抢先一步实现技术突破，于是一纸传票将柯达告上法庭。“当时的氛围严肃紧张，如果败诉，柯达OLED的商业化道路不仅会受阻，还要赔偿日方5000万美元。”廖良生将所有研究资料封存起来送到公司法务部门，再由他们转交日方的专利代理人审核。“看了我提交的资料，日方竟主动撤诉了。”柯达赢了。廖良生攻克了OLED高亮度、长寿命、大尺寸发光的“卡脖子”难题，将OLED器件的寿命从50小时提高到10万多小时。世界上所有的OLED电视、OLED照明、OLED汽车尾灯，从此由样机变为了现实。继邓青云发明的OLED之后，叠层OLED成为柯达第二项最重要的OLED相关发明。2020年在柯达市场价值最高的OLED专利排名中，廖良生作为第一发明人的专利包揽了第一名、第二名、第五名、第十名。
罗切斯特城位于美国纽约州，其北面是安大略湖，开车一小时可达水牛城，举世闻名的尼亚加拉瀑布就位于此。每年11月到次年4月是雪季，廖良生家的车道旁堆满了战壕一般高的白雪。春天，这里是紫丁香的花海，世界各地各个品种的紫丁香在他家后院一网之隔的公园中争妍斗奇。舒适的生活条件，让朋友们一度以为廖良生此生将定居美国。那是2008年，廖良生在家中接到了一通李述汤打来的电话。李述汤在苏州大学前校长朱秀林的邀请下，计划前往该校创建功能纳米与软物质研究院。他希望廖良生回国一起创建该研究院。就廖良生回国的问题，邓青云与李述汤这对相识几十年的老友发生了激烈争吵。“Larry留在柯达没有任何问题，裁员不会从顶层刷人，只会从底层开始，怎么裁员也轮不到Larry。”“Larry回到中国，可以在科研上有更多的发展空间。中国人要在中国的土地上，做出令人骄傲的事情来。”李述汤的话直击廖良生内心深处。虽然在柯达有较好的位置，也深受大家尊重，但他做事非常谨慎。“就像坐在汽车的副驾驶位上，你没有能力掌握人生的方向盘，说不定哪一天，连坐副驾驶位的资格都没有了。”廖良生说。回国报效、发挥所长，是赴美多年的廖良生的夙愿，也是熨平他心中不踏实感的最佳选择。李述汤和廖良生发现，柯达在OLED上的收益有限，但基于柯达OLED技术做装备的日本公司早已赚了10多年。他俩把目光对准了真空蒸镀装备，并在苏州市成立了方昇光电装备有限公司。“柯达的经验告诉我，要做有用的研究。尽管暂时看不到经济效益，公司也会支持具有市场前景的创新研究。”廖良生告诉《中国科学报》，“我们提倡做从基础到应用的全链条研究，出发点是希望研究成果在5至15年后能对国家的发展产生经济、社会效益。”10年后，廖良生没有辜负李述汤的期许，又在国内解决了一个“卡脖子”难题。由廖良生主持设计制造的我国首条OLED蒸镀生产线，填补了OLED装备的国产化空白。真空蒸镀机是OLED生产线的“心脏”，也是我国“卡脖子”技术之一。此前，我国逾3000亿元的20多条OLED生产线装备全部依赖进口，因其重要，韩国拟限制OLED装备出口。它像一个“回”字形，全长50米。370毫米×470毫米的玻璃基板依次进入真空腔体，连续自动进行叠层OLED的制造，装备可连续运转144小时，每150秒完成一块发光面板的制造。“6个发光单元的叠层OLED的有机层总厚度约1微米，是一根头发直径的1/70。每一层薄膜的厚度误差不超过3%，其难度犹如在850平方米的地面上刷一层1毫米的涂料，厚度误差不能超过30微米。”廖良生介绍道。用国产材料和自主装备制造的OLED汽车尾灯，没有闪烁的刺眼感，安全可视距离增加，使用时长达50万小时，远超10万小时的使用要求；OLED照明面板的光谱接近大自然光线，蓝光含量低，不会对眼睛中的黄斑区产生不可逆转的伤害，演员试装、化妆不会因为光线产生视觉偏差，博物馆文保也不会因蓝光过多导致文物被漂白；自主设计制造的硅基OLED微显示器如指甲盖大小，却在国防安全、VR/AR设备上大有用途。
“你想要做一个东西，就要认认真真去完成它，即便半途有更吸引人的东西出现，也不能轻易转头追逐热点。”这是廖良生的行事风格，而集成OLED材料、器件和装备的创新成果，实现OLED自主产业化，正是他始终坚持的主要方向。
我国首条国产OLED 蒸镀生产线。受访者供图
“如果你抑郁，要去红光环境中调节自己。红光能够照射到人体皮肤和眼球更深处，容易让人血液循环加快，产生兴奋感。”“穿一身红，不如6分主色、3分辅色、1分点缀色，不然很容易产生审美疲劳。”在苏州大学，廖良生主动要求开设的新生研讨课《影响情绪与视觉的多彩光源》，吸引了艺术、音乐、建筑学院的学生前来听物理老师讲光与情绪、美学、健康的关系。学生们说：“廖老师的课融入了他多年来对光学、色彩心理学、艺术、医学等的思考，别的课上轻易听不到。”很难说清楚，是哪个契机激发了他源源不断的跨学科思考，也许是因为发散性思维，也许是因为他对健康的特别关注。幼时患过的小儿麻痹症，给廖良生带来了永久残疾。出生在江西省遂川县钨矿上，“挑担子挑不赢人家”，廖良生只能好好学习。好在他争气，成绩总是名列前茅。因腿脚问题，上山下乡没有他的份儿，别人哭着不去，廖良生闹着要去。月光下摸黑收稻谷，带头挑回168斤重的柴火……他这个知青队长成了全省“扎根农村干革命”的典型。“很多人觉得这段经历是浪费时间，我却从不这样认为，它对我的意志磨炼非常重要。”1977年恢复高考，廖良生被江西大学（南昌大学前身）正式录取前，县招生办认为他不够格，“大学生的身体要像当兵的人一般健康”。一位领导站出来为他说话：“他坚持4年在农村种田，去的又不是地质、矿产等专业，为什么不行？”开学体检，廖良生没通过。他苦苦哀求，据理力争。争论到学院里，书记让他走几步路看看。“走路没问题呀！”书记很开明地“放行”了。一次次被险些“退货”而压抑的情绪，终于在入学后爆发。从大学第一天起，为了学习，廖良生成了“玩命之徒”，凌晨1点睡、早晨6点前起，同寝室舍友说“大学四年就没见过他晚上入睡的样子”。人生的每一步都不会白走，坚韧与努力伴随着廖良生的一生，对健康的关注也渗透到他的日常与科研中。如今，光源对健康的影响正是廖良生的科研方向之一。同行多把光转化为电，而他把电转化为光。2022年，廖良生团队与合作者率先获得发光峰达1000纳米的有机电致发光。《自然-光子学》的审稿人评价认为，该研究是有机电致发光进入近红外II区（1000至1700纳米）的里程碑。不久前，在光泵浦条件下，他们又率先获得波长为860纳米的有机微纳晶体激光。这让廖良生团队很兴奋，因为这些突破让光通信、红外探测、光动力治疗、生物探针等有了更多想象的空间。不只是科研，生活中他也是一名“绿色爱好者”。他让大家尽量远离塑料的食品容器。每天中午，他都会拿出夫人为他精心搭配的健康营养餐，里面是芹菜、胡萝卜、鸡肉等。学生觉得太清淡，可他却总是津津有味地咀嚼着，不知道的人还以为里面盛满了怎样的珍馐佳肴。
