高通量丝网印刷可溶液处理的胆固醇液晶材料，实现了全彩立体3D显示技术

《Matter》：High-throughput screen printing of solution-processable cholesteric liquid crystal materials enables full-color stereoscopic 3D displays

　　

进展与潜力

能够产生圆偏振光响应的手性光子材料在信息加密、可穿戴光子学和立体显示器领域具有很大吸引力，但其可扩展制造长期以来受到图案 fidelity（图案精度）、长程螺旋结构以及制造吞吐量之间权衡的限制。本研究通过建立一种高吞吐量的、可溶液处理的丝网印刷技术来应对这一挑战。在印刷过程中，介晶分子的剪切诱导排列随后通过蒸发诱导自组装，促进了高度有序的螺旋超结构的形成。通过精确控制油墨流变性和丝网模板几何形状，该平台能够在各种基板上实现任意高分辨率的手性光子图案，印刷分辨率最高可达 508 dpi。进一步将印刷出的胆固醇液晶（CLC）母体的光栅偏振（PBG）与荧光增亮染料匹配后，所得结构既展现出鲜艳的圆偏振结构色，又具有高达 1.72 的 |g_lum

要点

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提出了一种用于手性光子材料图案化的丝网印刷技术

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印刷出的胆固醇液晶可以增强圆偏振发光

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实现了高 |g_lum 值（1.72）的全彩圆偏振发光

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正交偏振微阵列实现了立体 3D 显示

总结

手性控制了许多光学现象。为光子材料赋予手性可以产生多样的手性光学特性，其中圆偏振发光（CPL）在先进的光电和显示应用中特别有价值。具有长程螺旋结构的胆固醇液晶（CLC）是生成 CPL 的理想模板。然而，实现具有高发光不对称性的任意图案化手性结构仍然具有挑战性。本文提出了一种适用于大面积的丝网印刷技术，可生成高保真度的 CLC 图案，并具有强烈的 CPL 发射。通过优化油墨粘度和丝网模板几何形状，在刚性和柔性基板上实现了均匀约 50 μm 的 CLC 图案。丝网印刷有助于液晶的预排列，而蒸发诱导的自组装则产生了高度取向的螺旋超结构。将荧光染料结合到这些手性模板中，可以实现 |g_lum 高达 1.72 的全彩 CPL。相反手性的像素微阵列通过正交偏振通道展示了立体 3D 显示概念。这一技术为信息加密和下一代 3D 显示提供了一种潜在的可扩展制造方法。

图形摘要