导读

AR眼镜是未来智能社会的核心硬件，微显示屏是AR眼镜的重要组件。目前，实现微显示的主要技术路线包括：硅基液晶（LCos）、硅基有机发光二极管（Micro-OLED）和微型GaN发光二极管（Micro-LED）和微型量子点发光二极管（Micro-QLED）。Micro-QLED具有发光亮度范围大、容易实现高分辨和全彩化等特点，是最具潜力的AR显示技术路线。受限于量子点光刻的繁琐工艺，高分辨全彩Micro-QLED器件的制备仍是重大挑战。

针对这一问题，北京理工大学智能光子学团队提出色转换型全彩化Micro-QLED技术路线，为实现全彩高分辨微显示提供了新的技术路线。

该成果以“Photolithographic fabrication of high-resolution Micro-QLEDs towards color-conversion microdisplay”为题发表在Light: Science & Applications。北京理工大学博士研究生景宇宇为本文的第一作者，钟海政教授为本文的通讯作者，北京理工大学姚明宇、丁贺教授、杨高岭副教授、李孟林博士、阳敏博士，以及北京航空航天大学刘欢教授、韩登宝博士、张荣建参与了本工作。

AR眼镜是构建元宇宙的基础硬件之一，微显示屏是AR眼镜的重要组件。（拓展：《新型平面光学器件助力下一代AR/VR显示》 ）。目前，微显示的主要技术路线包括：硅基液晶（LCos）、硅基有机发光二极管（Micro-OLED）和微型GaN发光二极管（Micro-LED）和微型量子点发光二极管（Micro-QLED）。LCos技术是早期主流技术，成本低但对比度（<1000:1）、响应速度（>10ms）不足；Micro-OLED对比度高、功耗低，是当前高端VR设备的主流选择（如苹果Vision Pro、索尼PS VR2），但其亮度较低（< 10 000 nit），无法满足AR应用。Micro-LED具有超高亮度、长寿命，正在快速发展，但实现全彩化的工艺复杂，开发难度大。Micro-QLED作为新兴的微显示技术路线，具有发光亮度范围大、容易实现高分辨和全彩化等特点，是最具潜力的AR显示技术路线。然而，高分辨全彩Micro-QLED器件的制备仍是重大挑战。

目前，Micro-QLED的制备主要依赖于量子点的图案化技术，包括转印、喷墨打印、量子点光刻等技术。目前产业界应用的喷墨打印技术可实现的分辨率较低（~500 ppi），电喷墨打印技术可以实现高分辨，存在高分辨全彩的挑战；转印技术可实现高分辨图案（>10000 ppi），存在图案不容易保形、全彩化困难等挑战；量子点光刻技术是实现高分辨全彩图案的理想路线，然而材料和工艺仍有较大的挑战。因此，发展工艺简单的高分辨全彩化制备技术，是Micro-QLED微显示技术发展的迫切需求。

色转换显示技术利用蓝色电致发光和红绿色的光致发光，是一种实现全彩化显示的简单工艺路线。（拓展：《Light | 综述：色转换显示技术》）

最近，北京理工大学智能光子学团队提出色转换型全彩化Micro-QLED技术路线，实现了高分辨的全彩样机。他们开发了光刻模板辅助法制备Micro-QLED的新工艺，制备出像素尺寸为2~20 μm的蓝光Micro-QLED器件；并通过与红绿量子点光刻胶集成，实现了色转换型全彩Micro-QLED微显示样机。

色转换型全彩Micro-QLED的结构包含两部分：图案化的蓝光Micro-QLED器件和红绿量子点图案化的色转换层（QDCC）。他们开发了光刻模板辅助制备Micro-QLED的工艺。制备流程包括三步：（1）光刻模板制备，（2）QLED旋涂制备，（3）红绿色转换阵列光刻制备。

图1：全彩色转换Micro-QLED器件的结构示意图与制备流程示意图

利用上述工艺，他们实现了高分辨蓝光Micro-QLED器件（图2），电致发光整面均匀，像素尺寸范围为2~20 μm。并通过与红绿量子点光刻胶集成，实现了色转换型全彩Micro-QLED微显示样机，最高分辨率为1184 ppi。这一技术的分辨率与商业光刻机与光刻胶的分辨能力相关，使用更加成熟的光刻技术，全彩Micro-QLED微显示的分辨率能够进一步提升，满足微显示>10 000 ppi的需求。

图2：色转换型Micro-QLED器件的点亮效果

其他

QLED是一种基于量子点的新型发光技术，具有发光亮度高、色域宽、可溶液加工等特点，通过适配光刻、喷墨打印等量产工艺，可分别满足中大尺寸和微显示屏的应用需求。TCL、三星、京东方、夏普等公司重点投入，相继开发了不同尺寸的QLED样机。与这些技术路线相比，该研究提出光刻模板制备技术，具有工艺简单、匹配现有产线、成本低等优势，未来发展潜力巨大。

总结与展望

该研究提出的色转换全彩Micro-QLED技术路线，为微显示提供了一种工艺简单、成本低的制造方法，有望加速微显示技术的发展。（来源：中国光学微信公众号）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41377-025-02000-y