في قفزة كبيرة إلى الأمام في تكنولوجيا العرض، كشف باحثون من جامعة تشجيانغ عن أصغر بكسل LED في العالم - يبلغ قياسه فقط90 نانومتر (نانومتر)- وضع معيار جديد في الدقة والكفاءة لشاشات الجيل التالي.

بقيادة البروفيسور ديفيد دي والبروفيسور باودان تشاو، نشر فريق البحث نتائجهم فيطبيعةتحت عنوان"تقليص حجم مصابيح LED المصنوعة من مادة البيروفسكايت الدقيقة والنانوية."يقدم عملهم مجموعة LED عالية الدقة قادرة على تحقيق127,000 بكسل لكل بوصة (PPI)- أعلى دقة تم تسجيلها على الإطلاق في تكنولوجيا شاشات LED.

لماذا هذا الاختراق مهم؟

تواجه شاشات Micro LED التقليدية القائمة على أشباه الموصلات III-V قيودًا كبيرة:

• تكاليف التصنيع المرتفعة

• انخفاض حاد في الكفاءة عند القياس أقل من ~10 ميكرون

الحل الجديد؟ مصابيح LED من البيروفسكايت (PeLEDs)، التي توفر العديد من المزايا الرئيسية:

• انخفاض تكاليف الإنتاج

• أداء ممتاز في أبعاد النانو

• كفاءة كمية خارجية (EQE) تتراوح بين 20% و30%، وهي مماثلة لشاشات OLED

• عمر تشغيلي أطول يقترب من معايير OLED

يفتح هذا الابتكار الباب أمام شاشات عالية الأداء وفعالة من حيث التكلفة والتي كان من غير الممكن الحصول عليها سابقًا باستخدام تقنية Micro LED التقليدية.

الابتكار وراء البكسل الذي حطم الأرقام القياسية

في قلب هذا الإنجاز توجد تقنية تصنيع جديدة تُعرف باسمعملية الاتصال المحليةتستخدم الطريقة طبقة عازلة ذات نوافذ منقوشة لمنع التعرض المباشر لمواد البيروفسكايت للأقطاب الكهربائية، مما يقلل بشكل كبير من فقدان الطاقة غير الإشعاعية.

ونتيجة لذلك، تحافظ مصابيح PeLED على كفاءتها العالية حتى في الأحجام الصغيرة للغاية - وهو إنجاز بالغ الأهمية لتطبيقات الدقة العالية في المستقبل.

مقارنة الأداء: PeLED مقابل Micro LED التقليدي

تتفوق PeLEDs بشكل واضح على Micro LEDs التقليدية من حيث قابلية التوسع والكفاءة على نطاقات أصغر، مما يجعلها مرشحة مثالية لتقنيات المرئيات من الجيل التالي.

نموذج أولي لشاشة عرض Micro PeLED ذات المصفوفة النشطة

كما أظهر الفريق نموذجًا أوليًا عمليًا لشاشة micro-PeLED ذات مصفوفة نشطة باستخدام لوحات خلفية من ترانزستور الأغشية الرقيقة (TFT) التجارية - مما يثبت جدواها للتطبيقات العملية عالية الدقة.

تشمل حالات الاستخدام المحتملة ما يلي:

• الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR)- وضوح بمستوى شبكية العين مع PPI عالي للغاية

• شاشات قابلة للارتداء- خفيف الوزن وموفر للطاقة

• النظارات الذكية وشاشات العرض الأمامية (HUDs)- سطوع عالي مع استهلاك منخفض للطاقة

التحديات والطريق إلى الأمام

وعلى الرغم من هذا الاختراق، لا تزال هناك العديد من التحديات قبل أن تصل أجهزة PeLED إلى مرحلة الإنتاج الضخم:

1. العمر والاستقرار:في حين أن عمر أجهزة PeLED الحالية يقترب من عمر أجهزة OLED، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من التحسينات من أجل النشر التجاري.

2. قابلية التوسع:إن التحول من النماذج الأولية على نطاق المختبر إلى التصنيع بكميات كبيرة سيتطلب ابتكارات مثل الطباعة بالحبر النفاث والمعالجة من لفة إلى لفة.

3. مسابقة:تشهد تقنيات Micro OLED وMicro LED المعززة بالنقاط الكمية تقدمًا سريعًا أيضًا.

ومع ذلك، فإن كثافة البكسل غير المسبوقة التي تتمتع بها شاشات PeLED تمنحها ميزة فريدة في الأسواق المتخصصة عالية الدقة.

توقعات الصناعة: نمو في صناعة شاشات LED الدقيقة ذات الأغشية الرقيقة

بفضل الطلب المتزايد على الشاشات فائقة الدقة والتطورات في تقنيات LED الهجينة، يُتوقع لسوق شاشات Micro LED الرقيقة العالمية نموٌّ قوي. وتشمل القطاعات الرئيسية التي تُغذّي هذا التوسع:

• سماعات الواقع المعزز والواقع الافتراضي

• شاشات عرض معلومات السيارات

• الأجهزة الذكية القابلة للارتداء

وبحسب تحليل صناعي حديث، فإن هذه الاتجاهات سوف تعمل على تسريع الاستثمار والبحث والتطوير في البيروفسكايت وتقنيات العرض ذات الصلة.

الاستنتاج: عصر جديد لشاشات Micro LED

تطويربكسل PeLED 90 نانومتريُمثل نقطة تحول في تطور تكنولوجيا العرض. مع:

• كثافة بكسل غير مسبوقة (127000 نقطة في البوصة)

• تكاليف تصنيع أقل مقارنة بمصابيح LED الصغيرة III-V

• كفاءة مستدامة في أحجام النانو

تتمتع شاشات Micro LED المصنوعة من البيروفسكايت بمكانة جيدة لقيادة الموجة التالية من الابتكار - خاصة في مجال الواقع المعزز والافتراضي، والأجهزة القابلة للارتداء، وغيرها من التطبيقات المرئية المتطورة.

ومع استمرار الأبحاث ونضوج تقنيات الإنتاج، قد تصبح شاشات PeLED قريبًا المعيار لشاشات العرض فائقة الدقة في مختلف الصناعات.