近日，麻省理工學院的一個研究項目小組宣布開發出一種新方法，通過將發光二極管堆疊成垂直的彩色像素，來實現更清晰的無缺陷顯示器。

據悉，他們打造的全彩垂直堆疊微型LED實現了迄今為止報道的最 高陣列密度（每英寸5100像素）和最小尺寸（4微米）。目前，該成果已發表在《自然》雜志上。

該研究小組稱，盡管近年來傳統LED像素的尺寸一直在減小，但同時這種小尺寸的特點會削弱和影響其本身的性能。而眾所周知，在設計眼睛附近的顯示器（例如AR和VR設備中的顯示器）時，有限的像素密度會對圖像的感知質量產生不利影響。

打破極限，像素面積減少三分之一

麻省理工學院的項目發明了一種將紅、綠、藍發光二極管堆疊成垂直像素的方法，而不是將它們并排放置在水平網格中。根據項目團隊的說法，每個堆疊的像素都可以生成完整的可商用顏色范圍。垂直堆疊的像素對于創造沉浸式視覺體驗特別有價值，可以實現以假亂真讓用戶“無法區分虛擬與現實”。

麻省理工學院的研究人員Jeehwan Kim表示：“這是期刊上報道的最小的微型LED像素和最 高的像素密度。”“我們的研究表明，垂直像素化（pixelation）是在更小面積上實現更高分辨率顯示器的方法。”

另一位Jiho Shin則表示：“在傳統顯示器中，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。”“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。”

該項目的制造技術建立在麻省理工學院之前的研究基礎上，該研究旨在從硅晶片和其他表面上生長和剝離完美的二維單晶材料，這種方法被稱為基于二維材料的層轉移（2DLT）。

研究人員用同樣的方法培育出紅色、綠色和藍色LED的超薄薄膜。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、綠色和藍色薄膜的層餅。然后將其雕刻成微小的垂直像素圖案，每個像素只有4微米寬。

小型顯示器的終極解決方案

該團隊在其發表的論文中指出：“最近垂直微型LED顯示屏的演示試圖通過堆疊獨立的RGB LED膜和自上而下的制造來解決像素密度問題，但最小化堆疊微型LED的橫向尺寸一直很困難。”“據我們所知，我們報道的全彩垂直堆疊微型LED實現了迄今為止報道的最 高陣列密度（每英寸5100像素）和最小尺寸（4微米）。”

在試驗中，該項目制作了垂直的LED像素，并表明通過改變施加在紅色、綠色和藍色膜上的電壓，一個像素就可以產生各種不同的顏色光。例如，大電流流經紅色、小電流經過藍色，最終產生粉紅色的輸出顏色。麻省理工學院表示，這項技術幾乎可以以這種方式覆蓋整個商業色彩范圍。

在展示了全光譜的可能性之后，該項目現在打算研究由幾個垂直微型LED像素組成的陣列。根據麻省理工學院的說法，一個完整的操作系統可能需要單獨控制2500萬個LED，因此有源矩陣操作將需要進一步的開發。

“目前，我們已經證明了我們可以生長、剝離和堆疊超薄LED，”Jeehwan Kim評論稱，“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。在這些設備上，你需要高度密集的像素來制作生動、生動的圖像。”