<p>拆開你的筆記本電腦屏幕，在它的中心，你會發(fā)現(xiàn)一個由紅色、綠色和藍(lán)色led像素組成的盤子，首尾相連，就像一個細(xì)致的Lite Brite顯示屏。當(dāng)電源供電時，led可以產(chǎn)生彩虹中的每一種顏色，從而產(chǎn)生全彩顯示器。多年來，單個像素的尺寸不斷縮小，這使得更多的像素可以裝入設(shè)備中，以產(chǎn)生更清晰、分辨率更高的數(shù)字顯示器。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但是，就像電腦晶體管一樣，led的體積越來越小，同時性能也越來越好。這種限制在增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實設(shè)備等近距離顯示中尤其明顯，在這些設(shè)備中，有限的像素密度會導(dǎo)致&ldquo;紗門效應(yīng)&rdquo;，這樣用戶就會在像素之間的空間中感知條紋。</p> <p>&nbsp;</p> <p>現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種新方法來制造更清晰、無缺陷的顯示器。該團(tuán)隊發(fā)明了一種方法，將這些發(fā)光二極管堆疊在一起，從而產(chǎn)生垂直的彩色像素，而不是將紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光二極管并排地替換為水平拼接。</p> <p>&nbsp;</p> <p>每個堆疊的像素可以產(chǎn)生完整的商業(yè)顏色范圍，寬度約為4微米。這種微型像素或&ldquo;微型led&rdquo;的密度可以達(dá)到每英寸5000個像素。</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學(xué)院機(jī)械工程副教授Jeehwan Kim說:&ldquo;這是最小的微型led像素，也是期刊中報道的最高像素密度。&rdquo;&ldquo;我們的研究表明，垂直像素是在更小的占地面積上實現(xiàn)更高分辨率顯示器的方法。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;對于虛擬現(xiàn)實來說，目前它們看起來的真實程度是有限的。&rdquo;Kim研究小組的博士后Jiho Shin補(bǔ)充道。&ldquo;通過我們的垂直微型led，你可以擁有完全沉浸式的體驗，而且無法區(qū)分虛擬和現(xiàn)實。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團(tuán)隊的研究結(jié)果今天發(fā)表在《自然》雜志上。Kim和Shin的共同作者包括Kim實驗室的成員，麻省理工學(xué)院的研究人員，以及來自喬治亞理工學(xué)院歐洲分校、世宗大學(xué)以及美國、法國和韓國多所大學(xué)的合作者。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>將像素</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>今天的數(shù)字顯示器是通過有機(jī)發(fā)光二極管(oled)發(fā)光的，這是一種塑料二極管，在電流的作用下發(fā)光。oled是領(lǐng)先的數(shù)字顯示技術(shù)，但隨著時間的推移，二極管會退化，導(dǎo)致屏幕永久老化。這項技術(shù)也達(dá)到了二極管尺寸的極限，限制了它們的清晰度和分辨率。</p> <p>&nbsp;</p> <p>對于下一代顯示技術(shù)，研究人員正在探索無機(jī)微型led，這種二極管的尺寸是傳統(tǒng)led的百分之一，由無機(jī)單晶半導(dǎo)體材料制成。與oled相比，微型led性能更好，能耗更低，壽命更長。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但是微型led的制造需要極高的精度，因為紅色、綠色和藍(lán)色的微觀像素需要首先分別生長在晶圓上，然后精確地放置在板上，彼此精確對齊，以便正確地反射和產(chǎn)生各種顏色和陰影。要達(dá)到這樣的微觀精度是一項艱巨的任務(wù)，如果發(fā)現(xiàn)像素不正確，整個設(shè)備都需要報廢。</p> <p>&nbsp;</p> <p>金姆說:&ldquo;這種拾取放置的制造方法很可能會在很小的范圍內(nèi)導(dǎo)致像素錯位。&rdquo;&ldquo;如果你有錯位，你必須扔掉這些材料，否則它可能會破壞展示。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>顏色堆棧</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊提出了一種可能更節(jié)省浪費的方法來制造微型led，這種方法不需要精確的逐像素對齊。該技術(shù)是一種完全不同的垂直LED方法，與傳統(tǒng)的水平像素排列形成鮮明對比。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Kim的團(tuán)隊專注于開發(fā)制造純超薄高性能薄膜的技術(shù)，以期制造更小、更薄、更靈活和功能更強(qiáng)的電子產(chǎn)品。該團(tuán)隊之前開發(fā)了一種方法，可以從硅片和其他表面上生長和剝離完美的二維單晶材料，他們稱之為二維材料層轉(zhuǎn)移(2D material based layer transfer，簡稱2DLT)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在目前的研究中，研究人員采用了同樣的方法來培養(yǎng)紅色、綠色和藍(lán)色led的超薄膜。然后，他們將整個LED薄膜從基片上剝離，并將它們堆疊在一起，制成紅色、綠色和藍(lán)色薄膜的層餅。然后，他們可以將蛋糕雕刻成微小的垂直像素圖案，每個像素只有4微米寬。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Shin指出:&ldquo;在傳統(tǒng)顯示器中，每個R、G和B像素都是橫向排列的，這限制了每個像素的大小。&ldquo;因為我們將三個像素垂直堆疊，理論上我們可以將像素面積減少三分之一。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>作為演示，該團(tuán)隊制作了一個垂直LED像素，并表明通過改變施加在每個像素的紅色、綠色和藍(lán)色膜上的電壓，他們可以在單個像素中產(chǎn)生各種顏色。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Shin說:&ldquo;如果你對紅色有更高的電流，對藍(lán)色有更弱的電流，像素就會呈現(xiàn)粉紅色，以此類推。&rdquo;&ldquo;我們能夠創(chuàng)造所有的混合顏色，我們的顯示器可以覆蓋接近可用的商業(yè)色彩空間。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團(tuán)隊計劃改進(jìn)垂直像素的操作。到目前為止，他們已經(jīng)證明他們可以刺激一個單獨的結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生全光譜的顏色。他們將致力于制作一個由許多垂直微型led像素組成的陣列。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Shin說:&ldquo;你需要一個單獨控制2500萬個led的系統(tǒng)。&rdquo;&ldquo;在這里，我們只是部分地證明了這一點。主動矩陣運算是我們需要進(jìn)一步發(fā)展的東西。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;目前，我們已經(jīng)向社區(qū)展示了我們可以種植、剝離和堆疊超薄led。&rdquo;Kim說。&ldquo;這是智能手表和虛擬現(xiàn)實設(shè)備等小型顯示器的終極解決方案，在這些設(shè)備上，你需要高度密集的像素來制作生動、生動的圖像。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>此次研究得到了美國國家科學(xué)基金會、美國國防高級研究計劃局(DARPA)、美國空軍研究實驗室、美國能源部、LG電子、羅姆半導(dǎo)體、法國國家研究機(jī)構(gòu)、韓國國家研究財團(tuán)的部分支持。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>