北京理工在量子点微显示应用研究中取得重要进展

近日，北京理工大学智能光子学团队在量子点微显示应用研究中取得重要进展，提出了一种全彩色转换型Micro-QLED的技术路线，为破解微显示的难题提供了新思路，相关研究成果以“Photolithographic fabrication of high-resolution Micro-QLEDs towards color-conversion microdisplay” 为题发表于期刊《Light: Science & Applications》。

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。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，但其亮度较低（< 10 000 nit），在AR应用中存在挑战。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。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。

智能光子学团队长期从事量子点研究，自2020年来，专注QLED器件分析和量子点微显示应用研究。本研究工作中，他们提出了全彩色转换型Micro-QLED技术路线，开发了光刻模板辅助法制备Micro-QLED的新工艺，实现了像素尺寸为2~20 μm的单色Micro-QLED器件。

全彩色转换型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）。制备流程包括三步（图1）：（1）制备光刻模板，（2）QLED旋涂（3）制备红、绿量子点图案化色转换层。

使用上述工艺，首先，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。其次，通过与红、绿量子点图案化色转换层集成，制备了全彩色转换型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。

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图1.全彩色转换型Micro-QLED器件的结构示意图与制备流程示意图

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图2.全彩色转换型Micro-QLED器件的点亮效果

此外，智能光子学团队在QLED蓝光量子点材料开发（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进展（Nano Letters 2023, 23, 5738-5745；ACS Photonics, 2024, 11 , 2131-2137；J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 1777–1783）。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41377-025-02000-y