量子點原位光刻

高志遠

想要進入“元宇宙”，感受到接近于現實的虛擬效果，需要極為苛刻的顯示技術、網絡技術、渲染技術和計算處理能力。

目前，用戶體驗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，微型發光二極管（Micro-LED）是一種由微米級半導體發光單元陣列組成，能將電能轉化為光能的電致發光器件。與傳統的液晶顯示器（LCD）、有機發光二極管（OLED）相比，具有分辨率和對比度更高、響應速度更快，功耗更低，以及可拼接等特點，是目前頭戴式顯示最具有潛力的技術。

但當前其大規模商業化面臨著技術不成熟、成本高等難題，技術瓶頸之一是如何實現Micro-LED的全彩化。針對這一問題，目前主要有兩種解決方案，一是通過巨量轉移，如精準抓取技術、自組裝技術、轉印技術等，但此技術路線存在小尺寸紅光芯片效率低、巨量轉移涉及復雜的驅動電路設計等問題；二是采用藍光Micro-LED結合量子點色轉換陣列的技術。藍光Micro-LED制備工藝成熟、成本相對較低。量子點色轉換技術只需要整體地制造具有極高像素密度的藍光Micro-LED顯示器，通過圖案化的量子點色轉換陣列將其部分藍色像素分別轉換成紅色和綠色，即可實現全彩顯示。

量子點圖案化技術有很多，比如光刻、轉印、噴墨打印、激光直寫、電泳沉積等。在諸多圖案化技術中，光刻技術具有分辨率更高、可規模化生產、技術成熟度高等優勢。但現有的光刻工藝存在量子點在光刻過程中被破壞的風險，比如加工溶劑來溶解破壞鈣鈦礦量子點，高能紫外光直接對量子點進行曝光致使光學性能大幅下降。

2016年，我們智能光子學團隊發明了鈣鈦礦量子點的原位制備技術，只需要將含有鈣鈦礦前驅體的聚合物涂膜，就可以制備出高效率發光的量子點光學膜，目前已經在液晶顯示技術上得到應用。2022年，針對微顯示的圖案化應用，我們又發明了鈣鈦礦量子點的光刻原位制備技術，通過將鈣鈦礦前驅體與光刻膠混合，再通過掩模板進行紫外曝光，制備出高分辨率鈣鈦礦量子點圖案。這種量子點原位光刻技術，規避了在光刻過程中量子點的破壞風險，更具產業化價值。最近，我們正在積極推動AR顯示樣機的開發。

突破了全彩化等關鍵技術，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，帶來新一輪顯示技術升級換代。

責任編輯：刁雅琴