Proveržis mikro LED ekranų srityje: mažiausias pasaulyje LED pikselis – vos 90 nm

Žengdami didelį šuolį ekranų technologijos srityje, Džedziango universiteto tyrėjai pristatė mažiausią pasaulyje LED pikselį, kurio matmenys vos...90 nanometrų (nm)— nustatant naują skiriamosios gebos ir efektyvumo standartą naujos kartos ekranams.

Profesoriaus Davido Di ir Baodano Zhao vadovaujama tyrimų komanda savo išvadas paskelbė žurnale „...Gamtapo pavadinimu"Mikro- ir nano-perovskito šviesos diodų mažinimas."Jų darbe pristatomas itin didelės skiriamosios gebos LED masyvas, galintis pasiekti127 000 pikselių colyje (PPI)– didžiausia kada nors užfiksuota LED ekranų technologijoje skiriamoji geba.

Kodėl šis proveržis svarbus

Tradiciniai III-V puslaidininkių pagrindu veikiantys mikro LED ekranai susiduria su dideliais apribojimais:

• Didelės gamybos sąnaudos

• Staigus efektyvumo sumažėjimas, kai mastelis mažesnis nei ~10 mikronų

Naujas sprendimas? Perovskito šviesos diodai (PeLED), kurie pasižymi keliais pagrindiniais privalumais:

• Mažesnės gamybos sąnaudos

• Puikus našumas nanoskalės matmenimis

• Išorinis kvantinis efektyvumas (EQE) siekia 20–30 %, palyginamas su OLED

• Ilgesnis eksploatavimo laikas, artėjantis prie OLED standartų

Ši inovacija atveria duris į didelio našumo, ekonomiškus ekranus, kurie anksčiau buvo nepasiekiami naudojant įprastą „Micro LED“ technologiją.

Rekordinį pikselių skaičių mušančio pikselio inovacija

Šio pasiekimo pagrindas yra nauja gamybos technika, žinoma kaiplokalizuotas kontaktų procesasŠis metodas naudoja izoliacinį sluoksnį su raštuotais langais, kad būtų išvengta tiesioginio perovskito medžiagų sąlyčio su elektrodais, taip žymiai sumažinant nespinduliuojančius energijos nuostolius.

Dėl to PeLED išlaiko didelį efektyvumą net ir esant itin mažiems dydžiams – tai labai svarbus etapas būsimoms didelės skiriamosios gebos programoms.

Našumo palyginimas: PeLED ir tradicinis mikro LED

PeLED diodai akivaizdžiai lenkia tradicinius mikro LED diodus tiek mastelio keitimo, tiek efektyvumo požiūriu mažesniu masteliu, todėl jie idealiai tinka naujos kartos vaizdo technologijoms.

Prototipo aktyviosios matricos „Micro PeLED“ ekranas

Komanda taip pat pademonstravo veikiantį aktyviosios matricos mikro-PeLED ekrano prototipą, naudodama komercines plonasluoksnes tranzistorių (TFT) plokštes, įrodydama jo tinkamumą praktinėms, didelės skiriamosios gebos programoms.

Galimi naudojimo atvejai:

• Papildytoji realybė (AR) ir virtuali realybė (VR)– Tinklainės lygio skaidrumas su itin aukštu PPI

• Nešiojamieji ekranai– Lengvas ir energiją taupantis

• Išmanieji akiniai ir projekciniai ekranai (HUD)– Didelis ryškumas ir mažas energijos suvartojimas

Iššūkiai ir kelias į priekį

Nepaisant šio proveržio, kol „PeLED“ pasieks masinę gamybą, vis dar kyla keletas iššūkių:

1. Tarnavimo laikas ir stabilumasNors dabartinių PeLED šviestuvų gyvavimo laikas artėja prie OLED, norint juos komerciškai diegti, reikia tolesnių patobulinimų.

2. Mastelio keitimasPereinant nuo laboratorinių prototipų prie didelio masto gamybos, reikės tokių inovacijų kaip rašalinis spausdinimas ir apdorojimas nuo ritinėlio prie ritinėlio.

3. KonkurencijaMikro OLED ir kvantinių taškų technologija sustiprintos mikro LED technologijos taip pat sparčiai tobulėja.

Tačiau precedento neturintis „PeLED“ pikselių tankis suteikia jiems unikalų pranašumą nišinėse, didelės raiškos rinkose.

Pramonės perspektyvos: plonasluoksnių mikro LED augimas

Dėl itin didelės skiriamosios gebos ekranų paklausos ir hibridinių LED technologijų pažangos pasaulinė plonasluoksnių mikro LED rinka yra pasirengusi stipriam augimui. Pagrindiniai sektoriai, skatinantys šią plėtrą:

• AR/VR ausinės

• Automobilių HUD ekranai

• Išmanieji nešiojamieji įrenginiai

Remiantis naujausia pramonės analize, šios tendencijos paspartins investicijas į perovskitą ir susijusias ekranų technologijas bei jų mokslinius tyrimus ir plėtrą.

Išvada: nauja mikro LED ekranų era

A kūrimas90 nm PeLED pikselisžymi lūžio tašką ekranų technologijos evoliucijoje. Su:

• Neįtikėtinas pikselių tankis (127 000 PPI)

• Mažesnės gamybos sąnaudos, palyginti su III-V mikro šviesos diodais

• Nuolatinis efektyvumas nanoskalės dydžiuose

Perovskito pagrindu sukurti mikro LED ekranai yra gerai pasirengę vesti kitą inovacijų bangą, ypač AR/VR, nešiojamų įrenginių ir kitų aukštos klasės vizualinių programų srityse.

Tęsiant tyrimus ir tobulėjant gamybos technologijoms, „PeLED“ ekranai netrukus gali tapti itin didelės raiškos ekranų standartu įvairiose pramonės šakose.