摘要:10月20日,一项发表于国际顶尖光学期刊Light: Science & Applications的研究成果,Photolithographic fabrication of high-resolution Micro-QLEDs towards color-
10月20日,一项发表于国际顶尖光学期刊Light: Science & Applications的研究成果,Photolithographic fabrication of high-resolution Micro-QLEDs towards color-conversion Microdisplay,为下一代增强现实(AR)与虚拟现实(VR)设备的显示技术带来了突破性进展。由北京理工大学钟海政教授团队领衔,联合多家科研单位,成功开发出基于光刻工艺的高分辨率全彩色量子点发光二极管(Micro-QLED)微显示屏。该研究不仅实现了目前同类器件中最高的像素密度,还展示出优异的发光效率与亮度,为微显示技术的低成本、大规模制造提供了全新路径。
什么是微显示屏?为何如此重要?
微显示屏,是一种尺寸极小但像素密度极高的显示面板。它通常只有指甲盖大小,却可以呈现出极其细腻的图像。这类屏幕是AR/VR眼镜、头戴式显示器等沉浸式设备的核心部件,决定了用户所见画面的清晰度、色彩真实性与视觉舒适度。
目前市面上常见的微显示技术如液晶硅基(LCoS)、有机发光二极管(OLEDos)和微米发光二极管(Micro-LED)各有优劣,但在分辨率、亮度或色彩表现上仍存在局限。而量子点发光二极管(QLED)因其色彩纯、亮度高、可溶液加工等优势,被视为下一代微显示的理想候选。
“光刻模板法”:
像印芯片一样“印刷”发光像素
传统上,制作高分辨率QLED像素阵列面临工艺复杂、像素间漏电、效率下降等问题。北京理工大学团队创新地引入“光刻模板辅助工艺”,巧妙地解决了这一难题。
研究团队首先通过光刻技术(类似于制造集成电路的工艺)在基板上制作出微米级的“像素坑”模板,随后将发光材料逐层填充进去,形成一个个独立的发光像素。这种方法不仅实现了像素之间的物理隔离,有效防止电流泄漏,还保持了量子点材料的高发光效率。
利用这一方法,团队成功制备出像素尺寸小至2微米×2微米(约为一根头发丝直径的1/30)的蓝色Micro-QLED阵列,分辨率高达6350 PPI(每英寸像素数),创下当前QLED微显示领域的最高纪录。
性能卓越:高效、高亮、全彩色
在发光性能方面,该研究同样表现亮眼:
蓝色像素:最高效率达7.8%,最大亮度接近4万尼特(cd/m²),足以在强光环境下清晰显示;
红色像素:效率进一步提升至18%,亮度突破10万尼特;
全彩色显示:通过在蓝色QLED上覆盖红、绿两色量子点光转换层,团队成功制出分辨率达1184 PPI的全彩色微显示屏,色彩覆盖率达NTSC标准的95.8%,画面鲜艳逼真。
未来应用:从“元宇宙”到便携医疗显示
这项技术的突破,不仅仅停留在实验室阶段。它为实现轻薄、高清、低功耗的AR/VR显示设备奠定了工艺基础。未来能在:
轻便型AR眼镜中看到与现实无缝融合的数字信息;
VR头盔中体验更具沉浸感的虚拟世界;
便携式医疗成像设备中获得高解析度的体内影像;
车载抬头显示器(HUD)中看到更清晰的行车数据……
潜在应用:AR显示
“我们提供了一种非破坏性、易操作的高分辨率QLED制备方法,”论文通讯作者钟海政教授表示,“这项工艺兼容现有半导体生产线,可推动微显示面板的低成本、大规模制造。”
尽管量子点材料的光稳定性、蓝光器件效率等挑战仍需进一步攻克,但这项研究无疑为全彩色、高分辨率微显示技术的发展开辟了一条清晰可行的道路。
编辑:吴欧
论文信息
发布期刊Light: Science & Applications
发布时间2025年10月20日
论文标题 Photolithographic fabrication of high-resolution Micro-QLEDs towards color-conversion microdisplay
(DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-025-02000-y)
来源:我是科学家iScientist