นับเป็นก้าวกระโดดครั้งยิ่งใหญ่สำหรับเทคโนโลยีการแสดงผล นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเจ้อเจียงได้เปิดตัวพิกเซล LED ที่เล็กที่สุดในโลก โดยมีขนาดเพียง90 นาโนเมตร (nm)— กำหนดมาตรฐานใหม่ด้านความละเอียดและประสิทธิภาพสำหรับจอภาพรุ่นถัดไป

ทีมวิจัยซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ David Di และศาสตราจารย์ Baodan Zhao ได้เผยแพร่ผลการวิจัยของพวกเขาในธรรมชาติภายใต้ชื่อเรื่อง"การลดขนาด LED แบบไมโครและนาโนเพอรอฟสไกต์"งานของพวกเขานำเสนอ LED ที่มีความละเอียดสูงพิเศษซึ่งสามารถทำได้127,000 พิกเซลต่อนิ้ว (PPI)— ความละเอียดสูงสุดที่เคยบันทึกไว้ในเทคโนโลยีจอแสดงผล LED

เหตุใดความก้าวหน้าครั้งนี้จึงมีความสำคัญ

จอแสดงผล Micro LED ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ III-V แบบดั้งเดิมเผชิญกับข้อจำกัดที่สำคัญ:

• ต้นทุนการผลิตสูง

• ประสิทธิภาพลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อปรับขนาดต่ำกว่า ~10 ไมครอน

โซลูชันใหม่? Perovskite LED (PeLED) ซึ่งมีข้อดีสำคัญหลายประการ:

• ต้นทุนการผลิตต่ำลง

• ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในขนาดระดับนาโน

• ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก (EQE) 20–30% เทียบเท่ากับ OLED

• อายุการใช้งานยาวนานขึ้นจนใกล้เคียงกับมาตรฐาน OLED

นวัตกรรมนี้เปิดประตูสู่จอภาพประสิทธิภาพสูงและคุ้มต้นทุนที่ไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยี Micro LED ทั่วไปมาก่อน

นวัตกรรมเบื้องหลังพิกเซลที่ทำลายสถิติ

หัวใจสำคัญของความสำเร็จนี้คือเทคนิคการผลิตแบบใหม่ที่เรียกว่ากระบวนการติดต่อเฉพาะพื้นที่วิธีนี้ใช้ชั้นฉนวนที่มีหน้าต่างลวดลายเพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุเพอรอฟสไกต์สัมผัสกับอิเล็กโทรดโดยตรง ทำให้สูญเสียพลังงานที่ไม่แผ่รังสีลดลงอย่างมาก

ด้วยเหตุนี้ PeLED จึงคงประสิทธิภาพสูงแม้จะมีขนาดเล็กมาก ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับการใช้งานความละเอียดสูงในอนาคต

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ: PeLED กับ Micro LED แบบดั้งเดิม

PeLED มีประสิทธิภาพเหนือกว่า Micro LED แบบเดิมอย่างชัดเจนทั้งในด้านความสามารถในการปรับขนาดและประสิทธิภาพในระดับที่เล็กกว่า ทำให้เหมาะเป็นตัวเลือกสำหรับเทคโนโลยีภาพรุ่นถัดไป

ต้นแบบจอแสดงผล Micro PeLED แบบ Active-Matrix

ทีมยังได้สาธิตต้นแบบการทำงานของจอแสดงผล micro-PeLED แบบเมทริกซ์แอ็คทีฟที่ใช้แบ็คเพลนทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT) เชิงพาณิชย์ ซึ่งพิสูจน์ถึงความสามารถใช้งานได้จริงในแอพพลิเคชั่นความละเอียดสูง

กรณีการใช้งานที่เป็นไปได้ ได้แก่:

• ความจริงเสริม (AR) และความจริงเสมือน (VR)– ความคมชัดระดับเรตินาพร้อม PPI ที่สูงเป็นพิเศษ

• จอแสดงผลแบบสวมใส่ได้– น้ำหนักเบาและประหยัดพลังงาน

• แว่นตาอัจฉริยะและจอแสดงผลบนกระจกหน้า (HUD)– ความสว่างสูงพร้อมการกินไฟต่ำ

ความท้าทายและเส้นทางข้างหน้า

แม้จะมีความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้ แต่ยังคงมีปัญหาท้าทายอีกหลายประการก่อนที่ PeLED จะเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก:

1. อายุการใช้งานและความเสถียรแม้ว่า PeLED ในปัจจุบันจะมีอายุการใช้งานใกล้เคียงกับ OLED แต่ก็ยังต้องการการปรับปรุงเพิ่มเติมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์

2. ความสามารถในการปรับขนาดการเปลี่ยนจากต้นแบบในระดับห้องปฏิบัติการไปสู่การผลิตปริมาณมากจะต้องใช้นวัตกรรม เช่น การพิมพ์อิงค์เจ็ทและการประมวลผลแบบม้วนต่อม้วน

3. การแข่งขัน:เทคโนโลยี Micro OLED และ Micro LED ที่ได้รับการปรับปรุงด้วยจุดควอนตัมก็ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นพิกเซลที่ไม่เคยมีมาก่อนของ PeLED ทำให้มีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ในตลาดเฉพาะที่มีความละเอียดสูง

แนวโน้มอุตสาหกรรม: การเติบโตของไมโคร LED แบบฟิล์มบาง

ตลาด Micro LED แบบฟิล์มบางทั่วโลกมีแนวโน้มเติบโตอย่างแข็งแกร่ง โดยได้รับแรงผลักดันจากความต้องการจอแสดงผลความละเอียดสูงพิเศษและความก้าวหน้าของเทคโนโลยี LED ไฮบริด โดยภาคส่วนสำคัญที่ส่งเสริมการขยายตัวนี้ ได้แก่:

• ชุดหูฟัง AR/VR

• HUD ยานยนต์

• อุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ

ตามการวิเคราะห์อุตสาหกรรมล่าสุด พบว่าแนวโน้มเหล่านี้จะเร่งการลงทุนและการวิจัยและพัฒนาในเพอรอฟสไกต์และเทคโนโลยีการแสดงผลที่เกี่ยวข้อง

บทสรุป: ยุคใหม่ของจอแสดงผล Micro LED

การพัฒนาของพิกเซล PeLED 90nmถือเป็นจุดเปลี่ยนในวิวัฒนาการของเทคโนโลยีการแสดงผล ด้วย:

• ความหนาแน่นของพิกเซลที่ไม่เคยมีมาก่อน (127,000 PPI)

• ต้นทุนการผลิตต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ Micro LED III-V

• ประสิทธิภาพที่ยั่งยืนในขนาดระดับนาโน

จอแสดงผล Micro LED ที่ใช้ Perovskite ได้รับการออกแบบมาเป็นอย่างดีเพื่อเป็นผู้นำนวัตกรรมรูปแบบใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้าน AR/VR อุปกรณ์สวมใส่ และแอพพลิเคชั่นภาพระดับไฮเอนด์อื่นๆ

เมื่อการวิจัยยังคงดำเนินต่อไป และเทคนิคการผลิตมีความสมบูรณ์แบบมากขึ้น PeLED อาจกลายเป็นมาตรฐานสำหรับจอแสดงผลความละเอียดสูงพิเศษในทุกอุตสาหกรรมในไม่ช้านี้