1 福州大学光电显示技术研究所，福建 福州 350108
2 福建省光电信息科技创新实验室，福建 福州 350108
由于量子点优异的材料特性，包括可调的能带间隙、高量子产率、高稳定性和可低成本地溶液加工等，其在显示领域引发了浓厚的兴趣和研究热潮。近年来，随着全世界对高质量显示的需求日益增长，特别是随着虚拟/增强现实（VR/AR）等近眼显示技术的兴起，对高亮度、高分辨率、高效率以及低功耗的显示技术提出了更高的要求。本文全面探讨了高分辨率量子点图案化技术，深入解析它们的工艺流程，并详细阐述它们在量子点显示器件中的各种应用。此外，还概述了高分辨率量子点图案化技术在实际应用中所面临的主要挑战。我们认为，要将高分辨率量子点图案化技术真正地应用到实际设备中，必须全面考虑各种因素，不仅包括从图案化技术出发，同时还涉及到从材料选择和器件结构设计等多个角度的深入思考和策划。本综述可为高分辨率量子点图案化技术行业的发展和研究提供有价值的参考。
显示技术 量子点 高分辨率 图案化技术
1 华东理工大学 材料科学与工程学院，上海 200237
2 华东理工大学 物理学院，上海 200237
宾主液晶器件能够在保持视野清晰的前提下实现对光透过率的调节，已被广泛应用于透明显示领域。但由于其系统复杂，在一定程度上限制了实际应用。本文通过采用区域化聚合物模板技术，制备了一种分子平行组装和螺旋组装共存的图案化宾主液晶器件。基于两区域对外界刺激响应的差异性，调节电场和偏振方向可实现图案多灰度动态显示。结果表明：在电场控制模式下，染料液晶平行组装区域的光透过率从3.28%上升到63.22%，两区域的透过率对比度从0.41提高到5.12。在偏振方向控制模式下，平行组装区域的光透过率从3.28%升至65.45%，两区域的对比度从0.41升至4.54。所制备的宾主液晶器件具备结构简单、易于调谐等特点，可适应于不同场景下的图案显示，进一步推动了液晶器件在透明显示领域及光学防伪领域的应用和发展。
宾主液晶 聚合物模板 图案化组装 动态显示 guest-host liquid crystal polymer template patterned assembly dynamic display
1 长春理工大学 国家纳米操纵与制造国际联合研究中心，吉林长春30022
2 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院，广东佛山585
为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备，基于液相下激光烧蚀技术，以硅片为衬底，将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中，采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响，分析了图案化铜微纳结构的形成机制，并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明，随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加，图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧，光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大，光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域，大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加，样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时，表面平均粗糙度为（1.3±0.11）μm，纯净水接触角可达（155.2±1.5）°，食用油接触角达（100.0±1.3）°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速，无粉尘污染，在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。
激光烧蚀 图案化铜微纳结构 浸润特性 二元结构 laser ablation patterned Cu micro-nano structure wetting characteristic binary structure 光学 精密工程
2023, 31(15): 2248
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 江苏三月科技股份有限公司，江苏 无锡 214112
使用正性光敏聚酰亚胺（PSPI）和光刻技术制备了一系列不同图案化的有机发光二极管（OLED）器件，以铂八乙基卟啉（PtOEP）作为分子温度探针探究不同图案化OLED所产生的热效应，并进一步研究不同热效应对OLED器件的影响。结果表明，像素尺寸在500 μm以下时，器件工作中产生的热效应与像素尺寸呈正相关，且与线宽和总开口面积无关；而像素尺寸达到500 μm以上时，器件中产生的热效应没有进一步增长。其中5 μm孔径的像素在室温10 mA/cm2电流密度下工作时，器件的温度为303.29 K，而相同条件下像素尺寸为 2 000 μm时，器件温度可高达314.65 K；当环境温度升至323.15 K时，器件所产生的热效应呈现相同的趋势。具有不同热效应器件的外量子效率曲线表明，器件温度的升高导致外量子效率降低，其原因是温度升高导致载流子迁移速率加快，但同时也使三线态激子之间及激子与极化子之间的碰撞概率升高，从而加剧激子猝灭，导致效率下降。
图案化OLED PtOEP 分子温度探针 结温 patterned OLED PtOEP molecular temperature probe junction temperature
1 华南理工大学 半导体显示与光通信器件研发国家地方联合工程研究中心，广东 广州 510641
2 佛山市国星光电股份有限公司 广东省半导体微显示企业重点实验室，广东 佛山 528000
3 深圳TCL新技术有限公司 研发中心，广东 深圳 518052
量子点（Quantum Dot，QD）作为一种新型发光材料，具有发光光谱窄、激发光谱宽、量子产率高及可溶液制备等优点，其制成的发光二极管（Light-emitting diode，LED）器件通过色转换过程可实现红、蓝及绿波段较窄的发射半波峰（<20 nm），色域范围超过120% NTSC，被视为下一代最有潜力的显示技术之一。然而，量子点材料的发光不稳定性、低出光效率与全彩化技术难题严重限制了量子点材料在高性能显示设备方面的应用。如何解决这些难题，实现稳定高效的量子点全彩化新型显示仍需进一步探索。本文总结了国内外对量子点材料改性、量子点材料封装方法、量子点涂层出光增强策略以及量子点图案化显示应用4个方面的研究进展，为进一步提升量子点LED显示技术提供有价值的参考。
量子点 LED 显示技术 图案化 quantum dots LED display technology patterning
北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
介绍了一种通过单层光学介电微球阵列对激光进行调制进而对微球表面的金膜进行加工的工艺方法，采用该方法可以高速地对大面积微球阵列上的金膜进行微米量级分辨率的图案化加工。针对介电微球阵列通过光学近场实现突破衍射极限的聚光进行了分析，然后采用软件模拟了微球对光场的调控，讨论了微球直径以及激光波长对加工精度的影响。通过改变工艺参数，分别研究了激光波长、介电微球直径、离子溅射镀膜厚度及激光照射的能量密度对加工出的金微纳结构的影响，得到了最佳的加工工艺参数。在此最佳工艺条件下能加工出直径约为100 nm的金膜单孔洞结构。通过改变激光的入射角度，研究了适合图案化加工的步进和线宽，最终加工出了线宽为280 nm的简单图案。
激光技术 介电微球 微结构阵列 图案化微加工
中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川 广汉618307
从超疏水理论出发，基于三种典型的基本润湿性模型揭示了材料表面粗糙度与固液接触面积对于制备超疏水表面的重要性。在此基础上，综述了直接激光写入（DLW）、直接激光干涉图案化（DLIP）以及激光诱导周期性表面结构（LIPSS）方法各自的优缺点。其中：DLW方法利用高能激光束对材料表面进行烧蚀，具备较高的自由度，能在各种材料表面构建任意三维结构，但其表面加工精度较差，难以建立多层次结构；DLIP方法利用多个相干激光形成的干涉图案对材料表面进行有选择的去除，能形成更精细的周期性三维微纳米分级结构；LIPSS方法可在材料表面获得大量空间周期在数百纳米的波纹结构，但加工时间较长。最后，从制备参数、表面结构形貌以及疏水性能等方面对不同的超疏水表面制造方法进行了归纳，并对其研究现状及发展方向进行了分析和探讨。
激光技术 超疏水 激光结构化 直接激光写入 直接激光干涉图案化 激光诱导周期性表面结构 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1900008
1 华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430074
纳米材料具备小尺寸和大比表面积的特点，在能源器件、集成电路和生物医学等领域中具有众多独特的优势。目前，研究人员通过固相、液相或者气相沉积等方法实现了各类纳米材料的高质量制备，但这些方法主要聚焦于纳米材料的生长过程，通常需要后续多步工艺配合才能实现微纳器件的制备。因此，对纳米材料的直接图案化制备将有效提高器件的集成度，并将充分发挥纳米材料的尺寸优势。尽管已有部分方法能够实现原位免转移的纳米材料图案化制备，如紫外光刻、电子束光刻、溶液直接成型以及连续/长脉冲激光选择性诱导生长等，但仍难以满足纳米材料的图案定制化、精密化以及在热敏、柔性和曲面衬底上原位异质集成的需求。飞秒激光作为一种具有高峰值功率的“冷加工”手段，在实现纳米材料的原位图案化生长方面具有独特的优势。回顾了现有的纳米材料的原位图案化制备方法，总结了这些方法存在的问题，并重点介绍了飞秒激光诱导纳米材料的图案化生长方面的研究进展，包括金属、金属氧化物、金属硫化物以及碳基纳米材料的图案化生长及其应用。最后探讨了飞秒激光诱导纳米材料图案化生长需要解决的问题以及其在未来微纳功能器件制造中的应用前景和发展潜力。
纳米材料 飞秒激光 图案化生长 非线性多光子吸收 热影响区 中国激光
2022, 49(12): 1202001
1 西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院，陕西 西安 710049
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
3 陕西省信息光子技术重点实验室，陕西 西安 710049
4 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049
随着科技的发展，柔性电子器件在医疗健康、柔性机器人以及人机交互领域中的应用越来越广泛。柔性电子器件的关键在于柔性电极材料，传统柔性电极材料如结构化的金属薄膜、金属纳米颗粒/线以及导电聚合物等存在高延展性与高导电性无法同时满足的问题。镓基液态金属作为一种室温下呈现液态的金属材料，具备金属高导电性的同时也具有无限延展性，是一种理想的柔性电极材料，是近年来的研究热点。对液态金属进行图案化处理是制备液态金属基柔性电子器件的必要环节。重点介绍了以浸润性调控的方法实现液态金属图案化的工艺。激光作为一种精密加工方式，被常用来制备各种功能表面，同时也是调控液体浸润性的主要手段之一。结合激光的高精密加工能力与液态金属优异的电学性能，能够实现高分辨率、多功能以及高集成度的液态金属电子器件制备。综述了近年来国内外在激光制备液态金属柔性电子器件方面的主要工作，并展望了未来激光制备高性能液态金属电子器件的前景。
激光技术 液态金属 激光 浸润性 图案化 柔性电子器件 中国激光
2022, 49(10): 1002505
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室, 江苏 南京 210023
聚合物分散液晶(PDLC)在投影显示和智能窗户等领域具有广泛的应用, 将器件实现图案化和柔性化能够进一步拓展其应用场景。本文提出了一种采用单步紫外曝光的方式制备图案化的PDLC柔性智能窗户。采用PET-ITO作为柔性基板制备液晶盒, 并于器件上表面放置一层有特定紫外衰减率的图案化掩膜板进行紫外固化, 线宽为120 μm的图案能够清晰分辨。本文对图案化器件的不同区域的电光特性进行了研究, 实验结果表明: 采用高紫外光固化区域的PDLC具有较高的阈值电压和饱和电压。高紫外固化区域和低紫外固化区域上升时间分别为4.1 ms和15.4 ms, 下降时间分别为14.1 ms和33.7 ms, 满足智能窗户应用需求。通过施加不同的外加电场, 该图案化智能窗户能够呈现全散射态、全透明态和图案化透明展示态3种模式。最后本文展示了器件处于平面状态和弯曲状态下施加不同驱动电压时该柔性智能窗户的展示效果。本研究表明采用上述单步紫外曝光方式制备的图案化PDLC柔性器件具有工艺简单、成本低、精度高等优势, 有利于其在定制化图案的柔性智能窗户领域的广泛应用。
聚合物分散液晶 智能窗户 图案化 柔性 polymer dispersed liquid crystal smart window patterning flexible
