Zhejiangin yliopiston tutkijat ovat ottaneet merkittävän harppauksen näyttöteknologiassa, kun he ovat paljastaneet maailman pienimmän LED-pikselin – kooltaan vain ...90 nanometriä (nm)— asettaa uuden standardin seuraavan sukupolven näyttöjen resoluutiolle ja tehokkuudelle.

Professori David Din ja professori Baodan Zhaon johtama tutkimusryhmä julkaisi löydöksensäLuontootsikon alla"Mikro- ja nanoperovskiitti-LEDien pienentäminen."Heidän työnsä esittelee erittäin korkean resoluution LED-ryhmän, joka pystyy saavuttamaan127 000 pikseliä tuumalla (PPI)— korkein koskaan LED-näyttötekniikassa tallennettu resoluutio.

Miksi tämä läpimurto on tärkeä

Perinteisillä III-V-puolijohdepohjaisilla mikro-LED-näytöillä on merkittäviä rajoituksia:

• Korkeat valmistuskustannukset

• Tehokkuus laskee jyrkästi skaalattaessa alle ~10 mikronin

Uusi ratkaisu? Perovskiitti-LEDit (PeLED), joilla on useita keskeisiä etuja:

• Alemmat tuotantokustannukset

• Erinomainen suorituskyky nanomittakaavan mitoissa

• Ulkoinen kvanttihyötysuhde (EQE) 20–30 %, verrattavissa OLED-näyttöihin

• Pidempi käyttöikä, joka lähestyy OLED-standardeja

Tämä innovaatio avaa oven tehokkaille ja kustannustehokkaille näytöille, jotka olivat aiemmin saavuttamattomissa perinteisellä Micro LED -tekniikalla.

Ennätyksellisen pikselin taustalla oleva innovaatio

Tämän saavutuksen ytimessä on uudenlainen valmistustekniikka, joka tunnetaan ns.paikallinen yhteydenottoprosessiMenetelmässä käytetään kuvioitujen ikkunoiden sisältävää eristävää kerrosta estämään perovskiittimateriaalien suora altistuminen elektrodeille, mikä vähentää merkittävästi ei-säteilevää energiahäviötä.

Tämän seurauksena PeLEDit säilyttävät korkean hyötysuhteen jopa erittäin pienissä kokoluokissa – tärkeä virstanpylväs tulevaisuuden korkean resoluution sovelluksille.

Suorituskyvyn vertailu: PeLED vs. perinteinen mikro-LED

PeLEDit ovat selkeästi perinteisiä Micro LEDejä parempia sekä skaalautuvuuden että tehokkuuden suhteen pienemmässä mittakaavassa, mikä tekee niistä ihanteellisia ehdokkaita seuraavan sukupolven visuaalisiin teknologioihin.

Prototyyppi aktiivimatriisimikro PeLED-näyttö

Tiimi esitteli myös toimivan prototyypin aktiivimatriisi-mikro-PeLED-näytöstä, jossa käytettiin kaupallisia ohutkalvotransistori (TFT) -taustalevyjä – osoittaen sen soveltuvuuden käytännön, korkean resoluution sovelluksiin.

Mahdollisia käyttötapauksia ovat:

• Lisätty todellisuus (AR) ja virtuaalitodellisuus (VR)– Retina-tason selkeys ja erittäin korkea PPI

• Puettavat näytöt– Kevyt ja energiatehokas

• Älylasit ja head-up-näytöt (HUD)– Korkea kirkkaus ja alhainen virrankulutus

Haasteet ja edessä oleva tie

Tästä läpimurrosta huolimatta useita haasteita on vielä edessä ennen kuin PeLEDit pääsevät massatuotantoon:

1. Elinikä ja vakausVaikka nykyisten PeLED-näyttöjen käyttöikä lähestyy OLED-näyttöjen kaltaista, kaupallista käyttöönottoa varten tarvitaan lisäparannuksia.

2. SkaalautuvuusSiirtyminen laboratoriomittakaavan prototyypeistä laajamittaiseen valmistukseen edellyttää innovaatioita, kuten mustesuihkutulostusta ja rullalta rullalle -prosessointia.

3. KilpailuMyös mikro-OLED- ja kvanttipisteillä tehostetut mikro-LED-teknologiat kehittyvät nopeasti.

PeLED-näyttöjen ennennäkemätön pikselitiheys antaa niille kuitenkin ainutlaatuisen edun kapealla, korkean resoluution markkinoilla.

Alan näkymät: Kasvua ohutkalvoisissa mikro-LEDeissä

Erittäin korkean resoluution näyttöjen kysynnän ja hybridi-LED-teknologioiden kehityksen vetämänä maailmanlaajuiset ohutkalvoisten mikro-LED-markkinat ovat valmiita vahvaan kasvuun. Keskeisiä kasvua vauhdittavia sektoreita ovat:

• AR/VR-lasit

• Autoteollisuuden HUD-näytöt

• Älykkäät puettavat laitteet

Viimeaikaisen toimiala-analyysin mukaan nämä trendit kiihdyttävät investointeja perovskiittiin ja siihen liittyviin näyttöteknologioihin sekä tutkimus- ja kehitystyötä.

Johtopäätös: Uusi aikakausi mikro-LED-näytöille

Kehitys a90 nm:n PeLED-pikselimerkitsee käännekohtaa näyttöteknologian kehityksessä. Kanssa:

• Ennennäkemätön pikselitiheys (127 000 PPI)

• Alhaisemmat valmistuskustannukset verrattuna III-V Micro LEDeihin

• Jatkuva tehokkuus nanomittakaavan kokoluokissa

Perovskiittipohjaiset mikro-LED-näytöt ovat hyvässä asemassa johtamaan seuraavaa innovaatioaaltoa – erityisesti AR/VR-laitteissa, puetuissa laitteissa ja muissa huippuluokan visuaalisissa sovelluksissa.

Tutkimuksen jatkuessa ja tuotantotekniikoiden kehittyessä PeLED-näytöistä voi pian tulla standardi ultra-teräväpiirtonäytöille eri toimialoilla.