微显|厦门大学：喷墨打印原理及其在AR/VR微显示器中的应用

CINNO Research产业资讯，随着人工智能、图像识别和5G通信技术的快速发展，增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术正以惊人的速度发展。在新冠肺炎的背景下，当前远程办公和消费互动市场正在增加。目前，越来越多的市场参与者将注意力转向AR/VR技术，并不断增加对该技术应用的投资。

图1. 各种解决方案的喷墨打印产生的技术路线布局。图片来源：Compuscript有限公司

根据外媒web3byts报道，实际上，这部分市场爆炸性增长的主要原因，其中之一是具有优异性能的新显示技术的进步。作为AR/VR应用和设备的核心部件，显示器件必须具有超高像素密度和快速刷新率，另外结构上还要体积小和重量轻。目前，液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）这两种主要显示技术已被广泛应用于近眼显示器（NED，Near-Eye Display）和头戴式显示器（HMD，Helmet Display）。不过，由于转换效率和色彩饱和度低、老化快、寿命短，这些方案还存在很多亟待改善的地方，实际上这也是新型显示技术发展加快的原因之一。

Micro-LED显示器件具有优异的光学性能和非常长的寿命，一直被认为是下一代和最新的显示技术。该技术可支持最小像素尺寸达几十微米的设计，这样尺寸对应的高像素密度使其非常适合AR/VR应用。除了高像素密度外，全彩色显示也是Micro-LED技术用于实现AR/VR应用的关键点之一，目前来看，颜色转换方案是实现全彩色Micro-LED方案的一种有效方法。

使用喷墨打印技术在紫外或蓝色Micro-LED芯片上沉积量子点，以实现三色全彩色发光目标，可以很好的规避巨量转移瓶颈。近年来，喷墨打印技术以其数字化、图案制作、增材制造、低材料浪费和大面积印刷等优点，已经在微制造领域显示出了巨大的应用潜力。特别是超级喷墨（SIJ，Super Inkjet）印刷技术的出现，它可以在亚微米层面以最小的打印线宽实现超高分辨率像素印刷。它为Micro-LED实现全彩显示，特别是增强/虚拟现实用高分辨率颜色转换层的制造提供了方向。

最近，厦门大学的研究人员在《光电子学》期刊上发表了一篇论文，综述了喷墨印刷技术的原理及其在AR/VR微型显示器中的应用。该文首先介绍了AR/VR技术的进展，然后讨论了Micro-LED显示技术在AR/VR中的适应性，以及使用喷墨打印技术为Micro-LED印刷颜色转换层的优势。接着，该论文还讨论了无辐射能量传递机理以及颜色转换层厚度对颜色转换效率的影响，以及超级喷墨印刷技术SIJ与其他印刷技术相比，在分辨率呈现方面的优势。

论文第二部分介绍了各种喷墨打印技术的打印原理，以及两个关键问题：油墨流变参数的优化和咖啡环效应的改善。这部分内容中，作者先介绍了适合各种印刷工艺的油墨流变参数以及流变参数对印刷效果的影响。然后综述了咖啡因环效应的两种解决方案和具体的增强方法。最后，作者单独提出了与颜色转换层相关的一些潜在问题，包括光串扰、蓝光吸收和自吸收效应。该期刊论文对喷墨印刷技术、Micro-LED全彩色化及其在AR/VR中的应用提供了参考。

图2. SIJ印刷的厦门大学字母和徽章 图片来源：Compuscript有限公司

图3. 抑制咖啡环效应的研究 图片来源：Compuscript有限公司

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