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   根据韩媒Biotech Grid报道，近日，由韩国西江大学（Sogang University）与蔚山国立科学技术研究所（UNIST）联合团队开发的一项革命性微米级 RGB OLED 发光层间接光图案化技术，在《Light: Science & Applications》期刊（2025 年 14 卷 247 期）发表。这项技术突破了传统显示技术的分辨率瓶颈，为虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等下一代近眼显示设备的发展铺平了道路。

 显示技术的瓶颈与突破需求

 随着 VR/AR 技术的飞速发展，对超高分辨率微型 OLED 显示屏的需求日益迫切。有机发光二极管（OLED）作为主流显示技术，其发光层（EML）的红绿蓝（RGB）像素图案精度直接决定了显示效果。然而，目前行业广泛使用的基于热蒸发和阴影掩模的传统图案化方法，受限于掩模的几何约束，只能生产尺寸超过数十微米的像素图案，且在小尺寸特征上存在图案保真度差、掩模易变形等问题，无法满足微米级超高分辨率的需求。

 “光学串扰是高分辨率显示面临的另一大挑战，”研究团队负责人、西江大学化学与生物分子工程系 Moon Sung Kang 教授解释道，“当显示分辨率提升时，子像素间的光学串扰会愈发严重，而传统依赖滤色片或色转换结构的方案难以从根本上解决这一问题”。因此，开发一种能够直接在发光层实现微米级RGB图案化的新技术，成为行业突破的关键。

 创新技术：间接光图案化与单相网络结构的完美结合

 研究团队提出的间接光图案化方法，通过四个核心步骤实现了溶液处理 OLED 发光层的微米级图案化：首先形成牺牲性光刻胶（PR）图案；接着旋涂发光层薄膜；随后在低温下通过乙烯基苄基修饰的主体和掺杂分子的交联反应，将发光层转化为单相网络（SPN）结构；最后剥离预先形成的光刻胶图案。通过重复这一过程三次，即可形成 RGB 发光层图案。

 该技术的核心创新点在于牺牲性光刻胶的双重作用：一方面，它定义了发光层的图案尺寸，避免了发光层直接暴露于紫外辐射或蚀刻过程；另一方面，在重复图案化过程中，它作为保护层防止下层已形成的发光层图案在后续工艺中被溶液侵蚀。这一设计巧妙解决了传统光刻技术中有机发光材料易受溶剂溶解、紫外辐射降解的难题。

 与此同时，单相网络（SPN）结构的引入为技术实现提供了材料基础。研究团队合成了带有乙烯基苄基官能团的 RGB 发光分子（主体与掺杂剂），在低温（<120°C）下通过热交联反应形成稳定的化学网络。这种结构赋予发光层优异的化学抗性，使其在后续溶剂处理中保持稳定，同时低温工艺确保了牺牲性光刻胶能够被完整剥离。

 “SPN 结构的关键在于主体与掺杂分子共同形成单一网络，而非相互纠缠的两个独立网络，”UNIST 化学系 BongSoo Kim 教授强调，“这种结构设计既保证了材料的发光性能，又提供了必要的化学稳定性，是实现多次图案化的前提。”

 技术优势：从材料到工艺的全面革新

 a.材料创新：低温交联与化学抗性的平衡

 为解决传统高温交联导致光刻胶性能改变的问题，研究团队引入了低温热引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）。实验表明，在 110°C 下退火 10 分钟，即可在 AIBN 作用下实现乙烯基苄基的高效交联，同时保持光刻胶的可剥离性。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示，交联后乙烯基特征峰（989 和 915 cm⁻¹）几乎完全消失，证实了 SPN 结构的形成。

 紫外 - 可见光谱测试表明，交联后的 RGB 发光层薄膜在母溶剂（氯仿或氯苯）中浸泡后，光谱形状和强度无明显变化，证明其具备优异的化学抗性。原子力显微镜（AFM）图像显示，110°C 交联的薄膜表面粗糙度（RMS 1.5 nm）略低于 180°C 交联样品（RMS 1.8 nm），更有利于后续层的制备。

 b.性能保留：发光特性的优化与稳定

  光致发光（PL）测试显示，形成 SPN 结构后，绿色发光层的 PL 光谱仅发生 2 nm 红移，整体形状保持稳定，而光致发光量子产率（PLQY）从 9.2% 提升至 16.9%。时间分辨 PL 测试表明，激子平均寿命从 0.61 µs 延长至 0.95 µs，这可能与交联减少了非辐射复合中心有关。经过三次冲洗循环后，PL 性能无显著变化，证实了该技术在图案化过程中对发光特性的良好保留。

  电致发光（EL）测试进一步验证了技术的实用性。制备的 RGB OLED 器件表现出良好的发光性能：绿光器件开启电压 3.7 V，最大亮度 7581 cd/m²，最大外量子效率（EQE）4.8%；最大亮度 1866 cd/m²，EQE 1.6%。CIE坐标分别为蓝光（0.17, 0.17）、绿光（0.35, 0.61）和红光（0.64, 0.36），符合标准 RGB 色彩空间要求。

 c.工艺突破：超高分辨率与大规模制备的兼容

 利用传统光刻设备，研究团队成功制备出宽度3 µm的线图案和直径4 µm的圆形图案，RGB 图案密度超过3000组/英寸。荧光显微镜和 AFM 图像显示，图案边缘清晰，无明显残留，证明了技术的高保真度。通过三次重复图案化过程，团队在单一基板上实现了RGB发光层的并排图案化，为全彩显示应用奠定了基础。

 “我们的方法无需特殊设备，完全兼容现有光刻工艺，这意味着它可以快速被显示器行业采用，”团队成员Seunghan Lee博士表示，“这是一项真正具有工业化潜力的技术。”

 应用前景：开启微米级显示新纪元

 这项间接光图案化技术的突破，将对多个领域产生深远影响：在VR/AR 近眼显示领域，微米级 RGB 像素能够显著提升视觉清晰度和沉浸感，解决目前设备中存在的 “纱门效应” 和分辨率不足问题。研究表明，该技术可支持超过 3000 ppi 的显示分辨率，远超现有商用设备水平。

 在微型显示器领域，该技术实现了溶液处理与高分辨率的结合，相比传统真空蒸镀工艺，大幅降低了生产成本，同时提高了材料利用率。西江大学徽标形状的图案化 OLED 器件和多色图案化 OLED 的成功制备，证明了其在定制化显示领域的应用潜力。

 在柔性显示领域，低温工艺（<120°C）避免了高温对柔性基板的损伤，为柔性超高分辨率显示的开发提供了新途径。团队表示，下一步将探索该技术在柔性基板上的应用，进一步拓展其适用范围。

 从实验室到产业的跨越

 这项由韩国科研团队开发的微米级 RGB OLED 发光层间接光图案化技术，通过创新性的工艺设计和材料研发，成功突破了传统显示技术的分辨率瓶颈。其无需紫外直接照射、避免 harsh 蚀刻、兼容现有设备的特点，使其具备了快速产业化的潜力。随着 VR/AR 市场的持续增长，这项技术有望在未来几年内推动显示行业的新一轮革新，为用户带来前所未有的视觉体验。

 关于研究团队：该研究由西江大学 Moon Sung Kang 教授与蔚山国立科学技术研究所 BongSoo Kim 教授共同领导，联合了化学、材料科学、电子工程等多学科研究人员，得到了韩国国家研究基金会（NRF）的资金支持。

（来源：CINNO，转载请注明出处）