【導讀】麻省理工學院的工程師們已經開發出一種新方法來製作更清晰、無缺陷的顯示器。該團隊並沒有在水平拚湊中並排更換紅色
、綠色和藍色發光二極管，而是發明了一種堆疊二極管以創建垂直、多色像素的方法
，可以實現完全身臨其境的虛擬現實顯示和更高分辨率的數字屏幕。

拆開您的筆記本電腦屏幕，您會發現在它的中心有一個帶有紅色、綠色和藍色 LED 像素圖案的板，首尾相連，就像一個細致的 Lite Brite 顯示屏。當通電時，LED 一yi起qi可ke以yi產chan生sheng彩cai虹hong中zhong的de每mei個ge陰yin影ying，從cong而er產chan生sheng全quan彩cai色se顯xian示shi。多duo年nian來lai，單dan個ge像xiang素su的de尺chi寸cun已yi經jing縮suo小xiao，使shi得de更geng多duo的de像xiang素su能neng夠gou被bei封feng裝zhuang到dao設she備bei中zhong以yi產chan生sheng更geng清qing晰xi、更高分辨率的數字顯示。

但是，就像計算機晶體管一樣
，LED在發揮有效性能的同時，也達到了其體積小的極限。

這種限製在近距離顯示器（如增強型和虛擬現實設備）中尤其明顯，在近距離顯示中，有限的像素密度會導致“屏幕門效應”，從而用戶可以感知像素之間的條紋。

現在，麻省理工學院的工程師們已經開發出一種新方法來製作更清晰、無缺陷的顯示器。該團隊並沒有在水平拚湊中並排更換紅色
、綠色和藍色發光二極管
，而是發明了一種堆疊二極管以創建垂直
、多色像素的方法。

每個堆疊像素都可以生成完整的商業顏色範圍，寬度約為 4 微米。微型像素或“micro LED”可以封裝到每英寸 5,000 像素的密度。

“這是最小的微型 LED 像素，也是期刊中報道的最高像素密度，”麻省理工學院機械工程副教授 Jeehwan Kim 說。“我們發現，垂直像素化是在更小的空間內實現更高分辨率顯示的方式。”

“對於虛擬現實，目前它們看起來的真實程度是有限度的，”Kim 研究小組的博士後 Jiho Shin 補充道。“使用我們的垂直micro LED
，您可以獲得完全身臨其境的體驗
，並且無法區分虛擬與現實。”

該團隊的成果發表在《自然》雜誌上。Kim 和 Shin 的合著者包括 Kim 實驗室的成員、麻省理工學院的研究人員，以及來自佐治亞理工學院歐洲分校
、世宗大學以及美國、法國和韓國多所大學的合作者。

目前的數字顯示器是通過有機發光二極管(OLED) 點亮的——有機發光二極管是一種響應電流而發光的塑料二極管。

OLED 是shi領ling先xian的de數shu字zi顯xian示shi技ji術shu
，但dan二er極ji管guan會hui隨sui著zhe時shi間jian的de推tui移yi而er退tui化hua
，從cong而er導dao致zhi屏ping幕mu永yong久jiu老lao化hua。該gai技ji術shu也ye達da到dao了le二er極ji管guan可ke縮suo小xiao尺chi寸cun的de極ji限xian
，從cong而er限xian製zhi了le它ta們men的de清qing晰xi度du和he分fen辨bian率lv。

對於下一代顯示技術，研究人員正在探索無機微型 LED——尺寸僅為傳統 LED 百分之一的二極管，由無機單晶半導體材料製成。與 OLED 相比
，Micro-LED 性能更好、耗能更少且使用壽命更長。

但是微型 LED 製造需要極高的精度，因為紅色、lvsehelansedeweixingxiangsuxuyaoshouxianzaijingyuanshangdandushengchang，ranhoujingquedifangzhizaibanshang

，bicijingqueduiqi，yibianzhengquefanshehechanshenggezhongyanseheyinying。shixianzhezhongweiguanjingdushiyixiangjianjuderenwu，ruguofaxianxiangsubuheshi
，zexuyaobaofeizhenggeshebei。

“這種拾取和放置製造很可能會在非常小的範圍內錯位像素，”Kim 說。“如果你有一個錯位，你必須扔掉那些材料，否則它會毀掉一個顯示器。”

麻省理工學院的團隊想出了一種可能減少浪費的方法來製造不需要精確的逐像素對齊的微型 LED。與傳統的水平像素排列相比，該技術是一種完全不同的垂直 LED 方法。

Kim 的團隊專注於開發製造純淨
、超薄、高性能膜的技術，以期設計出更小、更薄
、更靈活和更實用的電子產品。該團隊之前開發了一種方法
，可以從矽晶圓和其他表麵上生長和剝離完美的二維單晶材料——他們稱之為基於二維材料的層轉移或 2DLT 的方法。

在當前的研究中，研究人員采用相同的方法來生長紅色
、綠色和藍色 LED 的超薄膜。然後
，他們將整個 LED 薄膜從其基礎晶圓上剝離，並將它們堆疊在一起，製成由紅色、綠色和藍色薄膜組成的層蛋糕。然後他們可以將蛋糕雕刻成微小的垂直像素圖案，每個像素隻有 4 微米寬。

“在傳統顯示器中，每個 R
、G 和 B 像素都是橫向排列的，這限製了您可以創建每個像素的大小，”Shin 指出。“因為我們垂直堆疊所有三個像素，理論上我們可以將像素麵積減少三分之一。”

作為演示
，該團隊製造了一個垂直 LED 像素
，並展示了通過改變施加到每個像素的紅色、綠色和藍色膜上的電壓，他們可以在單個像素中產生各種顏色。

“如果你有更高的紅色電流和更弱的藍色電流，像素就會呈現粉紅色
，等等
，”Shin 說。“我們能夠創建所有混合顏色，我們的顯示器可以覆蓋接近可用的商業色彩空間。”

該(gai)團(tuan)隊(dui)計(ji)劃(hua)改(gai)進(jin)垂(chui)直(zhi)像(xiang)素(su)的(de)操(cao)作(zuo)。到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)，他(ta)們(men)已(yi)經(jing)證(zheng)明(ming)他(ta)們(men)可(ke)以(yi)刺(ci)激(ji)一(yi)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)結(jie)構(gou)來(lai)產(chan)生(sheng)全(quan)光(guang)譜(pu)的(de)顏(yan)色(se)。他(ta)們(men)將(jiang)致(zhi)力(li)於(yu)製(zhi)造(zao)許(xu)多(duo)垂(chui)直(zhi)微(wei)型(xing) LED 像素的陣列。

“你需要一個係統來分別控製 2500 萬個 LED，”Shin 說。“在這裏
，我們隻是部分地證明了這一點。有源矩陣操作是我們需要進一步開發的東西。”

“目前，我們已經向社區展示了我們可以生長
、剝離和堆疊超薄 LED
，”Kim 說。“這是智能手表和虛擬現實設備等小型顯示器的終極解決方案
，您需要高密度像素來製作生動
、生動的圖像。”

參考鏈接：Engineers invent vertical, full-color microscopic LEDs;Demi Xia編譯

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