Gjennombrudd innen mikro-LED-skjerm: Verdens minste LED-piksel på bare 90 nm

I et stort sprang fremover for skjermteknologi har forskere fra Zhejiang University avduket verdens minste LED-piksel – som måler bare90 nanometer (nm)– setter en ny standard for oppløsning og effektivitet for neste generasjons skjermer.

Ledet av professor David Di og professor Baodan Zhao publiserte forskerteamet funnene sine iNaturunder tittelen"Nedskalering av mikro- og nano-perovskitt-LED-er."Arbeidet deres introduserer et LED-array med ultrahøy oppløsning som er i stand til å oppnå127 000 piksler per tomme (PPI)– den høyeste oppløsningen som noen gang er registrert innen LED-skjermteknologi.

Hvorfor dette gjennombruddet er viktig

Tradisjonelle III-V halvlederbaserte Micro LED-skjermer står overfor betydelige begrensninger:

• Høye produksjonskostnader

• Skarpt effektivitetsfall ved skalering under ~10 mikron

Den nye løsningen? Perovskitt-LED-er (PeLED-er), som tilbyr flere viktige fordeler:

• Lavere produksjonskostnader

• Utmerket ytelse på nanoskaladimensjoner

• Ekstern kvanteeffektivitet (EQE) på 20–30 %, sammenlignbar med OLED-er

• Lengre driftslevetid som nærmer seg OLED-standarder

Denne innovasjonen åpner døren for høytytende og kostnadseffektive skjermer som tidligere var uoppnåelige med konvensjonell Micro LED-teknologi.

Innovasjonen bak den rekordbrytende pikselen

Kjernen i denne bragden er en ny fabrikasjonsteknikk kjent somlokalisert kontaktprosessMetoden bruker et isolerende lag med mønstrede vinduer for å forhindre direkte eksponering av perovskittmaterialer for elektroder, noe som reduserer ikke-strålende energitap betydelig.

Som et resultat opprettholder PeLED-er høy effektivitet selv i ultrasmå størrelser – en kritisk milepæl for fremtidige applikasjoner med høy oppløsning.

Ytelsessammenligning: PeLED vs. tradisjonell mikro-LED

PeLED-er overgår tradisjonelle mikro-LED-er klart både når det gjelder skalerbarhet og effektivitet i mindre skalaer, noe som gjør dem til ideelle kandidater for neste generasjons visuelle teknologier.

Prototype av aktivmatrise-mikro-PeLED-skjerm

Teamet demonstrerte også en fungerende prototype av en mikro-PeLED-skjerm med aktiv matrise ved bruk av kommersielle tynnfilmtransistor-bakplaner (TFT) – noe som beviste dens levedyktighet for praktiske applikasjoner med høy oppløsning.

Potensielle brukstilfeller inkluderer:

• Utvidet virkelighet (AR) og virtuell virkelighet (VR)– Klarhet på netthinnenivå med ultrahøy PPI

• Bærbare skjermer– Lett og energieffektiv

• Smarte briller og head-up-skjermer (HUD-er)– Høy lysstyrke med lavt strømforbruk

Utfordringer og veien videre

Til tross for dette gjennombruddet, gjenstår det flere utfordringer før PeLED-er når masseproduksjon:

1. Levetid og stabilitetSelv om dagens PeLED-er nærmer seg OLED-lignende levetid, er det behov for ytterligere forbedringer for kommersiell distribusjon.

2. SkalerbarhetOvergangen fra prototyper i laboratorieskala til storvolumproduksjon vil kreve innovasjoner som blekkskriver og rull-til-rull-prosessering.

3. KonkurranseMicro OLED og kvantepunktforbedrede Micro LED-teknologier er også i rask utvikling.

Den enestående pikseltettheten til PeLED-er gir dem imidlertid et unikt fortrinn i nisjemarkeder med høy oppløsning.

Bransjeutsikter: Vekst i tynnfilmsmikro-LED

Drevet av etterspørselen etter skjermer med ultrahøy oppløsning og fremskritt innen hybrid LED-teknologi, er det globale markedet for tynnfilm-mikro-LED klar for sterk vekst. Viktige sektorer som driver denne ekspansjonen inkluderer:

• AR/VR-hodesett

• HUD-er for biler

• Smarte bærbare enheter

Ifølge nylige bransjeanalyser vil disse trendene akselerere investeringer og FoU innen perovskitt og relaterte displayteknologier.

Konklusjon: En ny æra for mikro-LED-skjermer

Utviklingen av en90nm PeLED-pikselmarkerer et vendepunkt i utviklingen av skjermteknologi. Med:

• Enestående pikseltetthet (127 000 PPI)

• Lavere produksjonskostnader sammenlignet med III-V Micro LED-er

• Vedvarende effektivitet i nanoskalastørrelser

Perovskittbaserte Micro LED-skjermer er godt posisjonert til å lede den neste bølgen av innovasjon – spesielt innen AR/VR, bærbare enheter og andre avanserte visuelle applikasjoner.

Etter hvert som forskningen fortsetter og produksjonsteknikkene modnes, kan PeLED-er snart bli standarden for ultra-HD-skjermer på tvers av bransjer.