Läbimurre mikro-LED-ekraanides: maailma väikseim LED-piksel, kõigest 90 nm

Zhejiangi ülikooli teadlased on ekraanitehnoloogia suure edasiminekuna avalikustanud maailma väikseima LED-piksli, mille mõõtmed on vaid ...90 nanomeetrit (nm)— uue standardi seadmine järgmise põlvkonna ekraanide eraldusvõime ja efektiivsuse osas.

Professor David Di ja professor Baodan Zhao juhtimisel avaldas uurimisrühm oma tulemused ajakirjasLooduspealkirja all"Mikro- ja nano-perovskiidi LED-ide vähendamine."Nende töö tutvustab ülikõrge eraldusvõimega LED-massiivi, mis on võimeline saavutama127 000 pikslit tolli kohta (PPI)— kõrgeim resolutsioon, mis LED-ekraanitehnoloogias kunagi salvestatud.

Miks see läbimurre on oluline

Traditsioonilistel III-V pooljuhtpõhistel mikro-LED-ekraanidel on olulisi piiranguid:

• Kõrged tootmiskulud

• Järsk efektiivsuse langus alla ~10 mikroni skaleerimisel

Uus lahendus? Perovskiidi LED-id (PeLED-id), millel on mitu olulist eelist:

• Madalamad tootmiskulud

• Suurepärane jõudlus nanoskaala mõõtmetes

• Väline kvantefektiivsus (EQE) 20–30%, võrreldav OLED-idega

• Pikem tööiga, mis läheneb OLED-standarditele

See innovatsioon avab ukse suure jõudlusega ja kulutõhusatele ekraanidele, mis olid tavapärase Micro LED-tehnoloogiaga varem kättesaamatud.

Rekordilise piksli taga peituv innovatsioon

Selle saavutuse keskmes on uudne valmistustehnika, mida tuntakse nime alllokaliseeritud kontaktprotsessMeetod kasutab perovskiidi materjalide otsese kokkupuute vältimiseks elektroodidega isoleerivat kihti mustriliste akendega, vähendades oluliselt mittekiirguslikku energiakadu.

Seetõttu säilitavad PeLED-id kõrge efektiivsuse isegi üliväikeste mõõtmete korral – see on tulevaste kõrgresolutsiooniliste rakenduste jaoks kriitiline verstapost.

Jõudluse võrdlus: PeLED vs traditsiooniline mikro-LED

PeLED-id ületavad traditsioonilisi Micro LED-e nii skaleeritavuse kui ka efektiivsuse poolest väiksemates mastaapides, muutes need ideaalseteks kandidaatideks järgmise põlvkonna visuaaltehnoloogiate jaoks.

Prototüüp aktiivmaatriksiga Micro PeLED-ekraan

Meeskond demonstreeris ka aktiivmaatriksiga mikro-PeLED-ekraani toimivat prototüüpi, mis kasutab kaubanduslikke õhukese kilega transistori (TFT) tagaplaate – tõestades selle elujõulisust praktilistes ja kõrge eraldusvõimega rakendustes.

Võimalike kasutusjuhtude hulka kuuluvad:

• Liitreaalsus (AR) ja virtuaalreaalsus (VR)– Võrkkesta tasemel selgus ülikõrge PPI-ga

• Kantavad ekraanid– Kerge ja energiasäästlik

• Nutiprillid ja esiklaasinäidikud (HUD-id)– Suur heledus madala energiatarbega

Väljakutsed ja eesolev tee

Vaatamata sellele läbimurdele on PeLED-ide masstootmisse jõudmiseks veel mitu väljakutset:

1. Eluiga ja stabiilsusKuigi praeguste PeLED-ide eluiga läheneb OLED-ide omale, on kommertskasutuseks vaja täiendavaid täiustusi.

2. SkaleeritavusLaborimõõtmetes prototüüpidelt suuremahulisele tootmisele üleminek nõuab uuendusi, nagu tindiprinter ja rull-rull-töötlus.

3. VõistlusMikro-OLED- ja kvantpunktidega täiustatud mikro-LED-tehnoloogiad arenevad samuti kiiresti.

Kuid PeLED-ide enneolematu pikslitihedus annab neile ainulaadse eelise niši- ja kõrglahutusega turgudel.

Tööstusharu väljavaated: õhukese kilega mikro-LED-ide kasv

Ülikõrge eraldusvõimega ekraanide nõudluse ja hübriid-LED-tehnoloogiate arengu tõttu on ülemaailmne õhukese kilega mikro-LED-turg tugeva kasvu ootuses. Peamised sektorid, mis seda laienemist soodustavad, on järgmised:

• AR/VR-peakomplektid

• Autotööstuse HUD-id

• Nutikad kantavad seadmed

Hiljutise tööstusharu analüüsi kohaselt kiirendavad need suundumused investeeringuid perovskiidi ja sellega seotud kuvaritehnoloogiate valdkonda ning teadus- ja arendustegevust.

Kokkuvõte: uus ajastu mikro-LED-ekraanidele

Areng90nm PeLED pikslitähistab pöördepunkti ekraanitehnoloogia arengus. Koos:

• Enneolematu pikslitihedus (127 000 PPI)

• Madalamad tootmiskulud võrreldes III-V mikro-LED-idega

• Püsiv efektiivsus nanoskaala suurustes

Perovskiidipõhised mikro-LED-ekraanid on heas positsioonis, et juhtida järgmist innovatsioonilaine – eriti AR/VR, kantavate seadmete ja muude tipptasemel visuaalsete rakenduste valdkonnas.

Uuringute jätkudes ja tootmistehnikate arenedes võivad PeLED-id peagi saada ülikõrglahutusega ekraanide standardiks kõikides tööstusharudes.