In einem großen Sprung nach vorn für die Display-Technologie haben Forscher der Zhejiang-Universität das kleinste LED-Pixel der Welt vorgestellt – mit einer Größe von nur90 Nanometer (nm)— setzt einen neuen Maßstab in Auflösung und Effizienz für Displays der nächsten Generation.

Unter der Leitung von Professor David Di und Professor Baodan Zhao veröffentlichte das Forschungsteam seine Ergebnisse inNaturunter dem Titel„Downscaling von Mikro- und Nano-Perowskit-LEDs.“Ihre Arbeit stellt ein ultrahochauflösendes LED-Array vor, das in der Lage ist,127.000 Pixel pro Zoll (PPI)– die höchste jemals in der LED-Displaytechnologie erreichte Auflösung.

Warum dieser Durchbruch wichtig ist

Herkömmliche Micro-LED-Displays auf Basis von III-V-Halbleitern unterliegen erheblichen Einschränkungen:

• Hohe Herstellungskosten

• Starker Effizienzabfall bei einer Skalierung unter ~10 Mikrometer

Die neue Lösung? Perowskit-LEDs (PeLEDs), die mehrere entscheidende Vorteile bieten:

• Niedrigere Produktionskosten

• Hervorragende Leistung im Nanobereich

• Externe Quanteneffizienzen (EQE) von 20–30 %, vergleichbar mit OLEDs

• Längere Betriebslebensdauer, die dem OLED-Standard nahekommt

Diese Innovation öffnet die Tür zu leistungsstarken und kostengünstigen Displays, die mit der herkömmlichen Micro-LED-Technologie bisher nicht erreichbar waren.

Die Innovation hinter dem rekordverdächtigen Pixel

Das Herzstück dieser Leistung ist eine neuartige Fertigungstechnik, bekannt alslokalisierter KontaktprozessBei dieser Methode wird eine Isolierschicht mit gemusterten Fenstern verwendet, um die direkte Einwirkung von Perowskit-Materialien auf Elektroden zu verhindern und so den nicht-radiativen Energieverlust deutlich zu reduzieren.

Dadurch behalten PeLEDs auch bei ultrakleinen Größen ihre hohe Effizienz – ein entscheidender Meilenstein für zukünftige hochauflösende Anwendungen.

Leistungsvergleich: PeLED vs. herkömmliche Micro-LED

PeLEDs übertreffen herkömmliche Micro-LEDs in puncto Skalierbarkeit und Effizienz bei kleineren Maßstäben deutlich und sind daher ideale Kandidaten für visuelle Technologien der nächsten Generation.

Prototyp eines Aktivmatrix-Mikro-PeLED-Displays

Das Team demonstrierte außerdem einen funktionierenden Prototyp eines Aktivmatrix-Mikro-PeLED-Displays unter Verwendung kommerzieller TFT-Backplanes (Dünnschichttransistoren) und bewies damit seine Eignung für praktische Anwendungen mit hoher Auflösung.

Mögliche Anwendungsfälle sind:

• Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR)– Klarheit auf Retina-Niveau mit ultrahohem PPI

• Tragbare Displays– Leicht und energieeffizient

• Smart Glasses und Head-Up-Displays (HUDs)– Hohe Helligkeit bei geringem Stromverbrauch

Herausforderungen und der Weg in die Zukunft

Trotz dieses Durchbruchs bleiben noch einige Herausforderungen zu bewältigen, bevor PeLEDs in die Massenproduktion gelangen:

1. Lebensdauer und Stabilität: Während aktuelle PeLEDs eine Lebensdauer ähnlich der von OLEDs erreichen, sind für den kommerziellen Einsatz weitere Verbesserungen erforderlich.

2. Skalierbarkeit: Der Übergang von Prototypen im Labormaßstab zur Massenproduktion erfordert Innovationen wie Tintenstrahldruck und Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung.

3. Wettbewerb: Auch die Micro-OLED- und die durch Quantenpunkte verbesserten Micro-LED-Technologien entwickeln sich rasant weiter.

Die beispiellose Pixeldichte der PeLEDs verschafft ihnen jedoch einen einzigartigen Vorteil in Nischenmärkten mit hoher Auflösung.

Branchenausblick: Wachstum bei Dünnschicht-Mikro-LEDs

Angetrieben von der Nachfrage nach ultrahochauflösenden Displays und Fortschritten in der Hybrid-LED-Technologie steht der globale Markt für Dünnschicht-Mikro-LEDs vor starkem Wachstum. Zu den wichtigsten Wachstumstreibern zählen:

• AR/VR-Headsets

• Automobil-HUDs

• Intelligente Wearables

Einer aktuellen Branchenanalyse zufolge werden diese Trends Investitionen sowie Forschung und Entwicklung im Bereich Perowskit und verwandte Displaytechnologien beschleunigen.

Fazit: Eine neue Ära für Micro-LED-Displays

Die Entwicklung einer90-nm-PeLED-Pixelmarkiert einen Wendepunkt in der Entwicklung der Displaytechnologie. Mit:

• Beispiellose Pixeldichte (127.000 PPI)

• Geringere Herstellungskosten im Vergleich zu III-V-Mikro-LEDs

• Dauerhafte Effizienz im Nanobereich

Auf Perowskit basierende Micro-LED-Displays sind gut positioniert, um die nächste Innovationswelle anzuführen – insbesondere in den Bereichen AR/VR, tragbare Geräte und andere High-End-Visual-Anwendungen.

Mit fortschreitender Forschung und ausgereifteren Produktionstechniken könnten PeLEDs schon bald branchenübergreifend zum Standard für Ultra-High-Definition-Displays werden.