<p>拆開(kāi)你的筆記本電腦屏幕，在它的中心，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)由紅色、綠色和藍(lán)色led像素組成的盤(pán)子，首尾相連，就像一個(gè)細(xì)致的Lite Brite顯示屏。當(dāng)電源供電時(shí)，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(lái)，單個(gè)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(lái)越小，同時(shí)性能也越來(lái)越好。這種限制在增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)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(huì)導(dǎo)致&ldquo;紗門(mén)效應(yīng)&rdquo;，這樣用戶就會(huì)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(kāi)發(fā)出一種新方法來(lái)制造更清晰、無(wú)缺陷的顯示器。該團(tuán)隊(duì)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(gè)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(gè)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(shuō):&ldquo;這是最小的微型led像素，也是期刊中報(bào)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(shí)現(xiàn)更高分辨率顯示器的方法。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō)，目前它們看起來(lái)的真實(shí)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(guò)我們的垂直微型led，你可以擁有完全沉浸式的體驗(yàn)，而且無(wú)法區(qū)分虛擬和現(xiàn)實(shí)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)室的成員，麻省理工學(xué)院的研究人員，以及來(lái)自喬治亞理工學(xué)院歐洲分校、世宗大學(xué)以及美國(guó)、法國(guó)和韓國(guó)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(guò)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(shí)間的推移，二極管會(huì)退化，導(dǎo)致屏幕永久老化。這項(xiàng)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(duì)于下一代顯示技術(shù)，研究人員正在探索無(wú)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(wú)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(zhǎng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但是微型led的制造需要極高的精度，因?yàn)榧t色、綠色和藍(lán)色的微觀像素需要首先分別生長(zhǎng)在晶圓上，然后精確地放置在板上，彼此精確對(duì)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(xiàng)艱巨的任務(wù)，如果發(fā)現(xiàn)像素不正確，整個(gè)設(shè)備都需要報(bào)廢。</p> <p>&nbsp;</p> <p>金姆說(shuō):&ldquo;這種拾取放置的制造方法很可能會(huì)在很小的范圍內(nèi)導(dǎo)致像素錯(cuò)位。&rdquo;&ldquo;如果你有錯(cuò)位，你必須扔掉這些材料，否則它可能會(huì)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(duì)提出了一種可能更節(jié)省浪費(fèi)的方法來(lái)制造微型led，這種方法不需要精確的逐像素對(duì)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(duì)比。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Kim的團(tuán)隊(duì)專注于開(kāi)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(duì)之前開(kāi)發(fā)了一種方法，可以從硅片和其他表面上生長(zhǎng)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(jiǎn)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(lái)培養(yǎng)紅色、綠色和藍(lán)色led的超薄膜。然后，他們將整個(gè)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(gè)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(gè)R、G和B像素都是橫向排列的，這限制了每個(gè)像素的大小。&ldquo;因?yàn)槲覀儗⑷齻€(gè)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(duì)制作了一個(gè)垂直LED像素，并表明通過(guò)改變施加在每個(gè)像素的紅色、綠色和藍(lán)色膜上的電壓，他們可以在單個(gè)像素中產(chǎn)生各種顏色。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Shin說(shuō):&ldquo;如果你對(duì)紅色有更高的電流，對(duì)藍(lán)色有更弱的電流，像素就會(huì)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(duì)計(jì)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(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生全光譜的顏色。他們將致力于制作一個(gè)由許多垂直微型led像素組成的陣列。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Shin說(shuō):&ldquo;你需要一個(gè)單獨(dú)控制2500萬(wàn)個(gè)led的系統(tǒng)。&rdquo;&ldquo;在這里，我們只是部分地證明了這一點(diǎn)。主動(dòng)矩陣運(yùn)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(shuō)。&ldquo;這是智能手表和虛擬現(xiàn)實(shí)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(lái)制作生動(dòng)、生動(dòng)的圖像。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>此次研究得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)、美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)能源部、LG電子、羅姆半導(dǎo)體、法國(guó)國(guó)家研究機(jī)構(gòu)、韓國(guó)國(guó)家研究財(cái)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(diǎn)。</p> </blockquote>