Xavier Boyer Démontez l’écran de votre ordinateur transportable et vous trouverez en son cœur une plaque à motifs de pixels de LED rouges, vertes et bleues, disposées bout à bout comme un méticuleux écran Lite Brite. Lorsqu’elles sont alimentées électriquement, les LED peuvent produire ensemble toutes les nuances de l’arc-en-ciel pour générer des affichages en couleur. Au fil des ans, la taille des pixels individuels a diminué.
Mais tout comme les transistors informatiques, les LED atteignent une limite à leur taille tout en étant efficaces. où une densité de pixels limitée entraîne un « effet de porte d’écran » tel que les utilisateurs perçoivent des rayures dans l’espace entre les pixels.
Maintenant, les ingénieurs du MIT ont développé une nouvelle façon de créer des écrans moreover nets et sans défaut. Au lieu de remplacer les diodes électroluminescentes rouges, vertes et bleues côte à côte dans un patchwork horizontal, l’équipe a inventé un moyen d’empiler les diodes pour créer des pixels verticaux multicolores.
Chaque pixel empilé peut générer la gamme commerciale complète de couleurs et mesure environ 4 microns de large. Les pixels microscopiques, ou “micro-LED”, peuvent être emballés à une densité de 5 000 pixels par pouce.
“Il s’agit du additionally petit pixel micro-LED et de la densité de pixels la in addition élevée signalée dans les revues”, déclare Jeehwan Kim, professeur agrégé de génie mécanique au MIT. “Nous montrons que la pixellisation verticale est la voie à suivre pour des écrans à furthermore haute résolution dans un encombrement réduit.”
“Pour la réalité virtuelle. ajoute Jiho Shin, postdoctorant dans le groupe de recherche de Kim. “Avec nos micro-LED verticales, vous pourriez avoir une expérience complètement immersive et ne pourriez pas distinguer le virtuel de la réalité.”
Les résultats de l’équipe sont publiés dans la revue Character. Les co-auteurs de Kim et Shin comprennent des membres du laboratoire de Kim, des chercheurs du MIT et des collaborateurs de Georgia Tech Europe, de l’Université de Sejong et de plusieurs universités aux États-Unis, en France et en Corée.
Placer des pixels
Les écrans numériques d’aujourd’hui sont éclairés par des diodes électroluminescentes organiques (OLED) – des diodes en plastique qui émettent de la lumière en réponse à un courant électrique. Les OLED sont la principale technologie d’affichage numérique, mais les diodes peuvent se dégrader avec le temps, entraînant des effets permanents de rodage sur les écrans. La technologie atteint également une limite à la taille des diodes pouvant être réduites, limitant leur netteté et leur résolution.
Pour la technologie d’affichage de nouvelle génération, les chercheurs explorent les micro-LED inorganiques – des diodes qui font un centième de la taille des LED conventionnelles et sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs monocristallins inorganiques. Les micro-LED pourraient mieux fonctionner, nécessiter moins d’énergie et durer additionally longtemps que les OLED.
Mais la fabrication de micro-LED nécessite une précision extrême, auto les pixels microscopiques de rouge, de vert et de bleu doivent d’abord être cultivés séparément sur des plaquettes, puis placés avec précision sur une plaque, en alignement actual les uns avec les autres afin de refléter correctement et de produire différentes couleurs. et nuances. Atteindre une telle précision microscopique est une tâche difficile.
“Cette fabrication pick-and-location est très vulnerable de désaligner les pixels à très petite échelle”, déclare Kim. “Si vous avez un mauvais alignement, vous devez jeter ce matériau, sinon cela pourrait ruiner un affichage.”
Pile de couleurs
L’équipe du MIT a trouvé un moyen potentiellement moins coûteux de fabriquer des micro-LED qui ne nécessitent pas d’alignement précis pixel par pixel. contrairement à l’arrangement de pixels horizontal conventionnel.
Le groupe de Kim se spécialise dans le développement de strategies pour fabriquer des membranes pures, ultraminces et à haute general performance, en vue de concevoir une électronique plus petite, furthermore mince, as well as versatile et fonctionnelle. ou 2DLT.
Dans la présente étude. vertes et bleues. Ils ont ensuite décollé les membranes LED entières de leurs tranches de foundation et les ont empilées pour créer un gâteau en couches de membranes rouges, vertes et bleues. Ils pourraient ensuite découper le gâteau en motifs de minuscules pixels verticaux, chacun aussi petit que 4 microns de huge.
“Dans les écrans conventionnels, chaque pixel R, G et B est disposé latéralement, ce qui limite la taille de chaque pixel”, be aware Shin. “Parce que nous empilons les trois pixels verticalement, en théorie, nous pourrions réduire la zone de pixels d’un tiers.”
À titre de démonstration. verte et bleue du pixel, elle pouvait produire différentes couleurs dans un seul pixel.
“Si vous avez un courant moreover élevé vers le rouge et furthermore faible vers le bleu. et ainsi de suite”, explique Shin. “Nous sommes en mesure de créer toutes les couleurs mélangées, et notre écran peut couvrir près de l’espace colorimétrique professional disponible.”
L’équipe prévoit d’améliorer le fonctionnement des pixels verticaux. Jusqu’à présent, ils ont montré qu’ils pouvaient stimuler une structure individuelle pour produire le spectre complet des couleurs. Ils travailleront à la création d’un réseau de nombreux pixels micro-LED verticaux.
“Vous avez besoin d’un système pour contrôler 25 tens of millions de LED séparément”, déclare Shin. “Ici, nous n’avons que partiellement démontré cela. L’opération de matrice lively est quelque selected que nous devrons développer davantage.”
“Pour l’instant, nous avons montré à la communauté que nous pouvons faire pousser, décortiquer et empiler des LED ultra-minces”, déclare Kim. où vous voudriez des pixels hautement densifiés pour créer des images vivantes et éclatantes.”
Cette recherche a été financée en partie par la Nationwide Science Foundation, l’US Protection Highly developed Investigate Assignments Company (DARPA), le Air Power Research Laboratory, le Section of Electricity, LG Electronics, Rohm Semiconductor, l’Agence nationale de la recherche française et le Nationwide Analysis Projects Agency. Fondation en Corée.
