In een grote stap voorwaarts voor de displaytechnologie hebben onderzoekers van de Universiteit van Zhejiang de kleinste LED-pixel ter wereld onthuld, die slechts 1,5 mm groot is.90 nanometer (nm)— en zet een nieuwe maatstaf op het gebied van resolutie en efficiëntie voor beeldschermen van de volgende generatie.

Onder leiding van professor David Di en professor Baodan Zhao publiceerde het onderzoeksteam hun bevindingen inNatuuronder de titel"Het verkleinen van micro- en nano-perovskiet-LED's."Hun werk introduceert een LED-array met ultrahoge resolutie die in staat is om127.000 pixels per inch (PPI)— de hoogste resolutie ooit gemeten in LED-displaytechnologie.

Waarom deze doorbraak belangrijk is

Traditionele op III-V-halfgeleiders gebaseerde Micro LED-displays hebben te kampen met aanzienlijke beperkingen:

• Hoge productiekosten

• Scherpe efficiëntiedaling bij schaling onder ~10 micron

De nieuwe oplossing? Perovskiet-leds (PeLEDs), die verschillende belangrijke voordelen bieden:

• Lagere productiekosten

• Uitstekende prestaties bij nanoschaalafmetingen

• Externe kwantumrendementen (EQE) van 20-30%, vergelijkbaar met OLED's

• Langere operationele levensduur die de OLED-normen benadert

Deze innovatie maakt het mogelijk om hoogwaardige, kosteneffectieve displays te maken die voorheen niet haalbaar waren met de conventionele Micro LED-technologie.

De innovatie achter de recordbrekende pixel

De kern van deze prestatie is een nieuwe fabricagetechniek die bekend staat als degelokaliseerd contactprocesDe methode maakt gebruik van een isolatielaag met gepatroneerde vensters om directe blootstelling van perovskietmaterialen aan elektroden te voorkomen, waardoor het niet-stralinggerelateerde energieverlies aanzienlijk wordt verminderd.

Hierdoor behouden PeLEDs een hoge efficiëntie, zelfs bij ultrakleine formaten – een belangrijke mijlpaal voor toekomstige toepassingen met een hoge resolutie.

Prestatievergelijking: PeLED versus traditionele micro-LED

PeLED's presteren op kleinere schaal duidelijk beter dan traditionele micro-LED's, zowel qua schaalbaarheid als efficiëntie. Hierdoor zijn ze ideale kandidaten voor de volgende generatie visuele technologieën.

Prototype Actieve-Matrix Micro PeLED-scherm

Het team demonstreerde tevens een werkend prototype van een actieve-matrix micro-PeLED-scherm dat gebruikmaakt van commerciële dunnefilmtransistor (TFT)-backplanes. Daarmee werd de haalbaarheid ervan voor praktische toepassingen met een hoge resolutie bewezen.

Mogelijke toepassingsgevallen zijn onder meer:

• Augmented Reality (AR) en Virtual Reality (VR)– Helderheid op netvliesniveau met ultrahoge PPI

• Draagbare displays– Lichtgewicht en energiezuinig

• Slimme brillen en head-updisplays (HUD's)– Hoge helderheid met laag stroomverbruik

Uitdagingen en de weg vooruit

Ondanks deze doorbraak zijn er nog verschillende uitdagingen voordat PeLEDs massaproductie bereiken:

1. Levensduur en stabiliteit:Hoewel de huidige PeLED's een levensduur hebben die vergelijkbaar is met die van OLED's, zijn er verdere verbeteringen nodig voor commerciële toepassing.

2. Schaalbaarheid:De overgang van prototypes op laboratoriumschaal naar grootschalige productie vereist innovaties zoals inkjetprinten en rol-naar-rolverwerking.

3. Concurrentie:Micro OLED- en met quantumdots verbeterde Micro LED-technologieën ontwikkelen zich ook snel.

De ongekende pixeldichtheid van PeLEDs geeft ze echter een uniek voordeel in nichemarkten met een hoge resolutie.

Branchevooruitzichten: groei in dunne-film micro-LED

Gedreven door de vraag naar ultrahoge-resolutie displays en de vooruitgang in hybride ledtechnologieën, staat de wereldwijde markt voor dunnefilm microleds klaar voor een sterke groei. Belangrijke sectoren die deze expansie stimuleren zijn onder andere:

• AR/VR-headsets

• Automobiel-HUD's

• Slimme wearables

Volgens recente analyses van de sector zullen deze trends de investeringen en R&D in perovskiet en aanverwante displaytechnologieën versnellen.

Conclusie: een nieuw tijdperk voor micro-LED-schermen

De ontwikkeling van een90nm PeLED-pixelmarkeert een keerpunt in de evolutie van displaytechnologie. Met:

• Ongekende pixeldichtheid (127.000 PPI)

• Lagere productiekosten vergeleken met III-V Micro LED's

• Duurzame efficiëntie op nanoschaal

Op perovskiet gebaseerde micro-LED-schermen zijn goed gepositioneerd om de volgende golf van innovatie te leiden, met name op het gebied van AR/VR, draagbare apparaten en andere hoogwaardige visuele toepassingen.

Naarmate het onderzoek vordert en de productietechnieken zich ontwikkelen, zouden PeLED's binnenkort de standaard kunnen worden voor ultrahoge-definitiedisplays in diverse sectoren.