Вчені розробили технологію вертикальних micro-LED

Традиційно червоні, зелені та сині субпікселі виготовляються пліч-о-пліч і зібрані в так звані RGB-тріади. Разом вони представляють один піксель кольорового зображення на екрані, який може приймати будь-який колір доступного спектру. Міжнародна група вчених придумала технологію виробництва дисплеїв micro-LED, де всі три субпікселі укладаються вертикально один на одного, що різко підвищує роздільну здатність екранів і якість картинки.

Результати роботи були опубліковані у журналі Nature. Дослідження провели вчені з Массачусетського технологічного інституту, а також співробітники Європейського технологічного інституту Джорджії, Університету Седжонг та кількох університетів США, Франції та Кореї.

Раніше група вчених із MIT розробила метод виготовлення чистих, ультратонких, високопродуктивних напівпровідникових мембран з метою створення більш компактної, тонкої, гнучкої та функціональної електроніки. Практично йдеться про створення двовимірних чи атомарно тонких матеріалів. Зокрема, група розробила метод вирощування та відшаровування ідеального двовимірного монокристалічного матеріалу від пластин кремнію та інших поверхонь. Цей підхід був названий перенесенням шару на основі двовимірного матеріалу – 2DLT.

У поточному дослідженні вчені використовували цей підхід для вирощування ультратонких мембран червоних, зелених і синіх світлодіодів. Потім вони відокремили цілі світлодіодні мембрани від базових пластин і склали їх разом, щоб одержати листковий пиріг із червоних, зелених та синіх мембран. Після цього багатошарова структура розрізалася на крихітні одиночні вертикальні пікселі, кожен з яких мав ширину всього 4 мікрони.

З пікселем подібної ширини можна створити повнокольоровий світлодіодний дисплей із щільністю 5000 пікселів на дюйм. Якби всі кольорові субпікселі розташовувалися поруч, а не вертикально один над одним, щільність одразу поменшала б. Експеримент показав, що якщо на червону мембрану подавати більший струм, а на синю менший, то в результаті стопка пікселів світиться рожевим – є змішання кольорів, як це відбувається в дисплеях з горизонтальним розміщенням субпікселів.

«Це найменший мікро-світлодіодний піксель та найвища щільність пікселів, про яку повідомлялося в журналах, — заявив провідний автор дослідження. — Ми показали, що вертикальна пікселізація — це шлях до дисплеїв із більшою роздільною здатністю за меншої площі».

Слід додати, що окремі виробники мікродисплеїв можуть серійно випускати дисплеї з більшою роздільною здатністю, наприклад, 12000 ppi. У той же час у дослідженні мова йде про дисплеї micro-LED і для них планка в 5000 ppi поки ніким не взята. Також необхідно враховувати складність вирівнювання субпікселів при складанні повнокольорових дисплеїв micro-LED. Червоні, зелені та сині масиви світлодіодів для них виготовляються окремо та поєднуються на фінальному етапі виробництва. Найменша неточність поєднання відправляє виріб у непотріб. Запропонована технологія вертикального суміщення у разі відбувається простіше і з вищою точністю.

На наступному етапі роботи вчені навчатимуться створювати масиви пікселів із вертикально складених субпікселів. Поки вони створили та випробували лише одиночний піксель, і шлях до дисплея займе якийсь час.