【儀表網 研發快訊】近日，北京理工大學智能光子學團隊在量子點微顯示應用研究中取得重要進展，提出了一種全彩色轉換型Micro-QLED的技術路線，為破解微顯示的難題提供了新思路，相關研究成果以“Photolithographic fabrication of high-resolution Micro-QLEDs towards color-conversion microdisplay” 為題發表于期刊《Light: Science & Applications》。
AR眼鏡是構建元宇宙的基礎硬件之一，微顯示屏是AR眼鏡的重要組件。目前，微顯示的主要技術路線包括：硅基液晶(LCos)、硅基有機發光二極管(Micro-OLED)和微型GaN發光二極管(Micro-LED)和微型量子點發光二極管(Micro-QLED)。LCos技術是早期主流技術，成本低但對比度(<1000:1)、響應速度(>10ms)不足；Micro-OLED對比度高、功耗低，是當前高端VR設備的主流選擇，但其亮度較低(< 10 000 nit)，在AR應用中存在挑戰。Micro-LED具有超高亮度、長壽命，正在快速發展，但實現全彩化的工藝復雜，開發難度大。Micro-QLED作為新興的微顯示技術路線，具有發光亮度范圍大、容易實現高分辨和全彩化等特點，是最具潛力的AR顯示技術路線。因此，發展工藝簡單的高分辨全彩化制備技術，是Micro-QLED微顯示技術發展的迫切需求。
智能光子學團隊長期從事量子點研究，自2020年來，專注QLED器件分析和量子點微顯示應用研究。本研究工作中，他們提出了全彩色轉換型Micro-QLED技術路線，開發了光刻模板輔助法制備Micro-QLED的新工藝，實現了像素尺寸為2~20 μm的單色Micro-QLED器件。
全彩色轉換型Micro-QLED的結構包含兩部分：圖案化的藍光Micro-QLED器件和紅、綠量子點圖案化的色轉換層(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、綠量子點圖案化色轉換層。
使用上述工藝，首先，實現了高分辨藍光Micro-QLED器件(圖2)，電致發光整面均勻，像素尺寸范圍為2~20 μm。其次，通過與紅、綠量子點圖案化色轉換層集成，制備了全彩色轉換型Micro-QLED微顯示樣機，最高分辨率為1184 ppi。
這一技術的分辨率與商業光刻機與光刻膠的分辨能力相關，使用更加成熟的光刻技術，全彩Micro-QLED微顯示的分辨率能夠進一步提升，滿足微顯示>10 000 ppi的需求。
圖1 全彩色轉換型Micro-QLED器件的結構示意圖與制備流程示意圖
圖2 全彩色轉換型Micro-QLED器件的點亮效果
此外，智能光子學團隊在QLED藍光量子點材料開發(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展(Nano Letters 2023, 23, 5738-5745；ACS Photonics, 2024, 11 , 2131-2137；J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 1777–1783)。
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