【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，北京理工大學(xué)智能光子學(xué)團(tuán)隊(duì)在量子點(diǎn)微顯示應(yīng)用研究中取得重要進(jìn)展，提出了一種全彩色轉(zhuǎn)換型Micro-QLED的技術(shù)路線，為破解微顯示的難題提供了新思路，相關(guān)研究成果以“Photolithographic fabrication of high-resolution Micro-QLEDs towards color-conversion microdisplay” 為題發(fā)表于期刊《Light: Science & Applications》。
 

　　AR眼鏡是構(gòu)建元宇宙的基礎(chǔ)硬件之一，微顯示屏是AR眼鏡的重要組件。目前，微顯示的主要技術(shù)路線包括：硅基液晶(LCos)、硅基有機(jī)發(fā)光二極管(Micro-OLED)和微型GaN發(fā)光二極管(Micro-LED)和微型量子點(diǎn)發(fā)光二極管(Micro-QLED)。LCos技術(shù)是早期主流技術(shù)，成本低但對(duì)比度(<1000:1)、響應(yīng)速度(>10ms)不足；Micro-OLED對(duì)比度高、功耗低，是當(dāng)前高端VR設(shè)備的主流選擇，但其亮度較低(< 10 000 nit)，在AR應(yīng)用中存在挑戰(zhàn)。Micro-LED具有超高亮度、長(zhǎng)壽命，正在快速發(fā)展，但實(shí)現(xiàn)全彩化的工藝復(fù)雜，開(kāi)發(fā)難度大。Micro-QLED作為新興的微顯示技術(shù)路線，具有發(fā)光亮度范圍大、容易實(shí)現(xiàn)高分辨和全彩化等特點(diǎn)，是最具潛力的AR顯示技術(shù)路線。因此，發(fā)展工藝簡(jiǎn)單的高分辨全彩化制備技術(shù)，是Micro-QLED微顯示技術(shù)發(fā)展的迫切需求。
 

　　智能光子學(xué)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事量子點(diǎn)研究，自2020年來(lái)，專注QLED器件分析和量子點(diǎn)微顯示應(yīng)用研究。本研究工作中，他們提出了全彩色轉(zhuǎn)換型Micro-QLED技術(shù)路線，開(kāi)發(fā)了光刻模板輔助法制備Micro-QLED的新工藝，實(shí)現(xiàn)了像素尺寸為2~20 μm的單色Micro-QLED器件。
 

　　全彩色轉(zhuǎn)換型Micro-QLED的結(jié)構(gòu)包含兩部分：圖案化的藍(lán)光Micro-QLED器件和紅、綠量子點(diǎn)圖案化的色轉(zhuǎn)換層(QDCC)。制備流程包括三步(圖1)：(1)制備光刻模板，(2)QLED旋涂(3)制備紅、綠量子點(diǎn)圖案化色轉(zhuǎn)換層。
 

　　使用上述工藝，首先，實(shí)現(xiàn)了高分辨藍(lán)光Micro-QLED器件(圖2)，電致發(fā)光整面均勻，像素尺寸范圍為2~20 μm。其次，通過(guò)與紅、綠量子點(diǎn)圖案化色轉(zhuǎn)換層集成，制備了全彩色轉(zhuǎn)換型Micro-QLED微顯示樣機(jī)，最高分辨率為1184 ppi。
 

　　這一技術(shù)的分辨率與商業(yè)光刻機(jī)與光刻膠的分辨能力相關(guān)，使用更加成熟的光刻技術(shù)，全彩Micro-QLED微顯示的分辨率能夠進(jìn)一步提升，滿足微顯示>10 000 ppi的需求。
 

圖1 全彩色轉(zhuǎn)換型Micro-QLED器件的結(jié)構(gòu)示意圖與制備流程示意圖
 

圖2 全彩色轉(zhuǎn)換型Micro-QLED器件的點(diǎn)亮效果
 

　　此外，智能光子學(xué)團(tuán)隊(duì)在QLED藍(lán)光量子點(diǎn)材料開(kāi)發(fā)(Nature Synthesis 2023, 2, 296-304; Nano Research 2024, 17, 7020–702; Nano Research 2025, 18, 94907267)和QLED器件分析方面也取得了系列進(jìn)展(Nano Letters 2023, 23, 5738-5745；ACS Photonics, 2024, 11 , 2131-2137；J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 1777–1783)。