量子點(diǎn)原位光刻

高志遠(yuǎn)

想要進(jìn)入“元宇宙”，感受到接近于現(xiàn)實(shí)的虛擬效果，需要極為苛刻的顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、渲染技術(shù)和計(jì)算處理能力。

目前，用戶體驗(yàn)VR一般都需要佩戴VR頭盔，VR顯示器件是VR頭盔的重要組成部分，在諸多顯示器件中，微型發(fā)光二極管（Micro-LED）是一種由微米級(jí)半導(dǎo)體發(fā)光單元陣列組成，能將電能轉(zhuǎn)化為光能的電致發(fā)光器件。與傳統(tǒng)的液晶顯示器（LCD）、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）相比，具有分辨率和對(duì)比度更高、響應(yīng)速度更快，功耗更低，以及可拼接等特點(diǎn)，是目前頭戴式顯示最具有潛力的技術(shù)。

但當(dāng)前其大規(guī)模商業(yè)化面臨著技術(shù)不成熟、成本高等難題，技術(shù)瓶頸之一是如何實(shí)現(xiàn)Micro-LED的全彩化。針對(duì)這一問題，目前主要有兩種解決方案，一是通過巨量轉(zhuǎn)移，如精準(zhǔn)抓取技術(shù)、自組裝技術(shù)、轉(zhuǎn)印技術(shù)等，但此技術(shù)路線存在小尺寸紅光芯片效率低、巨量轉(zhuǎn)移涉及復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等問題；二是采用藍(lán)光Micro-LED結(jié)合量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換陣列的技術(shù)。藍(lán)光Micro-LED制備工藝成熟、成本相對(duì)較低。量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換技術(shù)只需要整體地制造具有極高像素密度的藍(lán)光Micro-LED顯示器，通過圖案化的量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換陣列將其部分藍(lán)色像素分別轉(zhuǎn)換成紅色和綠色，即可實(shí)現(xiàn)全彩顯示。

量子點(diǎn)圖案化技術(shù)有很多，比如光刻、轉(zhuǎn)印、噴墨打印、激光直寫、電泳沉積等。在諸多圖案化技術(shù)中，光刻技術(shù)具有分辨率更高、可規(guī)?；a(chǎn)、技術(shù)成熟度高等優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)有的光刻工藝存在量子點(diǎn)在光刻過程中被破壞的風(fēng)險(xiǎn)，比如加工溶劑來溶解破壞鈣鈦礦量子點(diǎn)，高能紫外光直接對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行曝光致使光學(xué)性能大幅下降。

2016年，我們智能光子學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了鈣鈦礦量子點(diǎn)的原位制備技術(shù)，只需要將含有鈣鈦礦前驅(qū)體的聚合物涂膜，就可以制備出高效率發(fā)光的量子點(diǎn)光學(xué)膜，目前已經(jīng)在液晶顯示技術(shù)上得到應(yīng)用。2022年，針對(duì)微顯示的圖案化應(yīng)用，我們又發(fā)明了鈣鈦礦量子點(diǎn)的光刻原位制備技術(shù)，通過將鈣鈦礦前驅(qū)體與光刻膠混合，再通過掩模板進(jìn)行紫外曝光，制備出高分辨率鈣鈦礦量子點(diǎn)圖案。這種量子點(diǎn)原位光刻技術(shù)，規(guī)避了在光刻過程中量子點(diǎn)的破壞風(fēng)險(xiǎn)，更具產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。最近，我們正在積極推動(dòng)AR顯示樣機(jī)的開發(fā)。

突破了全彩化等關(guān)鍵技術(shù)，Micro-LED極有可能成為具有顛覆性和變革性的下一代主流顯示技術(shù)，帶來新一輪顯示技術(shù)升級(jí)換代。

責(zé)任編輯：刁雅琴