I ett stort språng framåt för displaytekniken har forskare från Zhejiang University avslöjat världens minsta LED-pixel – som bara mäter90 nanometer (nm)— sätter en ny standard för upplösning och effektivitet för nästa generations skärmar.

Under ledning av professor David Di och professor Baodan Zhao publicerade forskargruppen sina resultat iNaturunder titeln"Nedskalning av mikro- och nano-perovskit-LED."Deras arbete introducerar en ultrahögupplöst LED-uppsättning som kan uppnå127 000 pixlar per tum (PPI)— den högsta upplösningen som någonsin uppmätts inom LED-displayteknik.

Varför detta genombrott är viktigt

Traditionella III-V halvledarbaserade Micro LED-skärmar har betydande begränsningar:

• Höga tillverkningskostnader

• Kraftigt effektivitetsfall vid skalning under ~10 mikron

Den nya lösningen? Perovskit-LED (PeLED), som erbjuder flera viktiga fördelar:

• Lägre produktionskostnader

• Utmärkt prestanda vid nanoskaladimensioner

• Extern kvanteffektivitet (EQE) på 20–30 %, jämförbar med OLED-skärmar

• Längre driftstid som närmar sig OLED-standarder

Denna innovation öppnar dörren för högpresterande, kostnadseffektiva skärmar som tidigare var ouppnåeliga med konventionell Micro LED-teknik.

Innovationen bakom den rekordbrytande pixeln

Kärnan i denna prestation är en ny tillverkningsteknik som kallaslokaliserad kontaktprocessMetoden använder ett isolerande lager med mönstrade fönster för att förhindra direkt exponering av perovskitmaterial för elektroder, vilket avsevärt minskar icke-strålande energiförlust.

Som ett resultat bibehåller PeLED-lampor hög effektivitet även i ultrasmå storlekar – en kritisk milstolpe för framtida högupplösta tillämpningar.

Prestandajämförelse: PeLED vs traditionell Micro LED

PeLED-lampor överträffar klart traditionella Micro-LED-lampor både vad gäller skalbarhet och effektivitet i mindre skalor, vilket gör dem till idealiska kandidater för nästa generations visuella tekniker.

Prototyp av aktiv matrismikro-PeLED-skärm

Teamet demonstrerade också en fungerande prototyp av en mikro-PeLED-skärm med aktiv matris med hjälp av kommersiella TFT-bakplan (tunnfilmstransistorer), vilket bevisade dess användbarhet för praktiska tillämpningar med hög upplösning.

Potentiella användningsfall inkluderar:

• Förstärkt verklighet (AR) och virtuell verklighet (VR)– Retina-nivå skärpa med ultrahög PPI

• Bärbara skärmar– Lätt och energieffektiv

• Smarta glasögon och head-up-displayer (HUD)– Hög ljusstyrka med låg strömförbrukning

Utmaningar och vägen framåt

Trots detta genombrott kvarstår flera utmaningar innan PeLEDs når massproduktion:

1. Livslängd och stabilitetMedan nuvarande PeLED-lampor närmar sig OLED-liknande livslängder, behövs ytterligare förbättringar för kommersiell implementering.

2. SkalbarhetÖvergången från prototyper i laboratorieskala till tillverkning i stor volym kommer att kräva innovationer som bläckstråleutskrift och rulle-till-rulle-bearbetning.

3. KonkurrensMicro OLED och kvantpunktsförstärkta Micro LED-tekniker utvecklas också snabbt.

Den oöverträffade pixeltätheten hos PeLED-lampor ger dem dock en unik fördel på nischmarknader med hög upplösning.

Branschutsikter: Tillväxt inom tunnfilmsmikro-LED

Driven av efterfrågan på ultrahögupplösta skärmar och framsteg inom hybrid-LED-teknik är den globala marknaden för tunnfilms-Micro-LED redo för stark tillväxt. Viktiga sektorer som driver denna expansion inkluderar:

• AR/VR-headset

• HUD-system för fordon

• Smarta bärbara enheter

Enligt aktuell branschanalys kommer dessa trender att accelerera investeringar samt FoU inom perovskit och relaterade displaytekniker.

Slutsats: En ny era för mikro-LED-skärmar

Utvecklingen av en90nm PeLED-pixelmarkerar en vändpunkt i utvecklingen av displayteknik. Med:

• Oöverträffad pixeltäthet (127 000 PPI)

• Lägre tillverkningskostnader jämfört med III-V Micro LED-lampor

• Hållbar effektivitet vid nanoskalastorlekar

Perovskitbaserade Micro LED-skärmar är väl positionerade för att leda nästa innovationsvåg – särskilt inom AR/VR, bärbara enheter och andra avancerade visuella applikationer.

I takt med att forskningen fortsätter och produktionsteknikerna mognar kan PeLED-skärmar snart bli standarden för ultra-HD-skärmar inom olika branscher.