本文转自：中国新闻出版广电报
林立华
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随着AR（增强现实）和VR（虚拟现实）技术的快速发展，显示系统正朝着超高分辨率、高色彩还原度及长寿命的方向加速演进。然而，当显示像素尺寸不断缩小至微米乃至亚微米尺度，传统制备方法的局限性逐渐显现，诸如图案精度不足、颜色串扰严重，以及器件发光效率与运行稳定性显著下降等问题，已成为制约高端显示技术向更高水平突破的瓶颈，亟须全新的纳米制造技术打破这一困局。
由福州大学李福山、林立华提出，刊发于国际顶级期刊《自然》的研究成果，正是围绕一项被称为纳米图案化制造策略展开，为解决上述瓶颈提供了创新性解决方案。该研究团队提出的全新纳米制造方法，核心目标是亚微米尺度可控排布与印刷，通过构建高精度的红、绿、蓝三色像素阵列，实现图案几乎无缺陷的制备效果，有效抑制了传统技术中像素间颜色干扰的行业难题，为高端显示技术的发展注入了新的活力。
突破传统技术瓶颈
在这项新技术出现之前，科研界在纳米尺度发光材料图案化制备中，多采用类似“软印章”的转印技术。这类软模具通常由柔性材料制成，在微纳尺度的精细操作中极易发生形变，不仅会导致印刷图案的边缘模糊不清，影响像素的精准度，还容易出现转印残缺、材料残留等问题。这些缺陷直接影响显示器件的色彩呈现与整体显示效果，难以满足超高分辨率显示的需求。尽管科研人员曾尝试优化软模具的材料与结构，但始终无法从根本上解决柔性模具形变带来的一系列问题，这成为阻碍纳米级显示制备技术发展的重要障碍。
福州大学研究团队经过长期攻关，设计出一种全新的纳米级印刷技术，即硬质纳米压印—整体倒置转印技术。简单来说，这项技术的创新点是将传统的“软印章”升级为坚硬且可重复使用的硅模板，这种硅模板具有极高的硬度和尺寸稳定性，相当于用一个高精度的纳米级模具在基底上进行精准“盖章”，从源头上保证了印刷图案的形态稳定，彻底解决了软模具形变导致的精度不足问题。
但仅仅拥有硬模具还远远不够。要实现高质量的显示效果，发光材料必须在纳米级的微孔中填充得既致密又均匀，才能保证每个像素的发光强度一致、性能稳定。为此，研究团队深入研究了压印和释放过程中的力学变化规律，巧妙利用这一过程中的微小作用力变化，引导发光材料在微孔中自动“挤紧”“排齐”，就像将松散的颗粒通过外力压实并整理整齐一样，从而实现了发光材料在纳米微孔中致密、均匀的填充效果，有效避免了因填充不均导致的像素发光不稳定问题。
通过这套创新的制备方法，研究团队成功将红、绿、蓝三种发光材料精准放置在各自的预设位置，在9072到25400 PPI的超高分辨率范围内，实现了接近无缺陷的像素排列，大幅提升了显示精度，让显示画面的细节呈现达到了全新高度。这种超高精度的像素制备能力，不仅超越了传统技术的局限，也为后续高端显示器件的研发奠定了坚实基础。
适配多元场景应用
值得一提的是，这项纳米精准印刷技术还具有极强的环境适应能力和材料兼容性。即使在可弯曲的柔性基底上，该技术也能精准完成高精度图案的转印，并且能够保持稳定的发光性能，这为柔性显示设备的研发提供了有力支撑。
同时，整个制备过程无需高温环境和复杂的光刻工艺，不仅降低了生产能耗和成本，还可以兼容对环境敏感的钙钛矿材料。钙钛矿材料作为一种具有优异发光性能的新型材料，在显示领域具有广阔的应用前景，但因其对温度、环境等条件敏感，传统制备工艺难以实现其高质量图案化，而这项新技术的出现，成功破解了这一难题，为钙钛矿显示器件的产业化应用开辟了道路。这些独特的优势，为该技术未来的大规模生产和广泛应用打下了基础。
这项兼具原创性与实用性的纳米制造技术突破，不仅在学术领域具有重要意义，更加快从实验室走向产业前沿，为超高清显示领域带来全方位的变革，推动相关产业实现高质量发展。例如在微显示芯片领域，该技术可直接与现有芯片电路结合，实现对每一个像素的独立驱动控制。在安防监控、医疗显微镜、车载显示等对集成度要求极高的领域，这项技术能打造出更小、更高效、更低功耗的微显示芯片。
除此之外，该工艺强大的跨材料适配性，还为新型显示技术的探索开辟了更多可能。无论是钙钛矿量子点、有机发光材料，还是其他对环境敏感的新型发光材料，都能通过这套纳米精准印刷工艺实现高质量的图案化制备，打破了传统工艺对材料的限制，为下一代显示技术的研发提供了广阔的探索空间。
（作者单位：福州大学）
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