近日，麻省理工学院的一个研究项目小组宣布开发出一种新方法，通过将发光二极管堆叠成垂直的彩色像素，来实现更清晰的无缺陷显示器。
据悉，他们打造的全彩垂直堆叠微型LED实现了迄今为止报道的最高阵列密度（每英寸5100像素）和最小尺寸（4微米）。目前，该成果已发表在《自然》杂志上。
该研究小组称，尽管近年来传统LED像素的尺寸一直在减小，但同时这种小尺寸的特点会削弱和影响其本身的性能。而众所周知，在设计眼睛附近的显示器（例如AR和VR设备中的显示器）时，有限的像素密度会对图像的感知质量产生不利影响。
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（图片来源：MIT）
打破极限，像素面积减少三分之一
麻省理工学院的项目发明了一种将红、绿、蓝发光二极管堆叠成垂直像素的方法，而不是将它们并排放置在水平网格中。根据项目团队的说法，每个堆叠的像素都可以生成完整的可商用颜色范围。垂直堆叠的像素对于创造沉浸式视觉体验特别有价值，可以实现以假乱真让用户“无法区分虚拟与现实”。
麻省理工学院的研究人员Jeehwan Kim表示：“这是期刊上报道的最小的微型LED像素和最高的像素密度。”“我们的研究表明，垂直像素化（pixelation）是在更小面积上实现更高分辨率显示器的方法。”
另一位Jiho Shin则表示：“在传统显示器中，每个R、G和B像素都是横向排列的，这限制了每个像素的大小。”“因为我们将三个像素垂直堆叠，理论上我们可以将像素面积减少三分之一。”
该项目的制造技术建立在麻省理工学院之前的研究基础上，该研究旨在从硅晶片和其他表面上生长和剥离完美的二维单晶材料，这种方法被称为基于二维材料的层转移（2DLT）。
研究人员用同样的方法培育出红色、绿色和蓝色LED的超薄薄膜。然后，他们将整个LED薄膜从基片上剥离，并将它们堆叠在一起，制成红色、绿色和蓝色薄膜的层饼。然后将其雕刻成微小的垂直像素图案，每个像素只有4微米宽。
小型显示器的终极解决方案
该团队在其发表的论文中指出：“最近垂直微型LED显示屏的演示试图通过堆叠独立的RGB LED膜和自上而下的制造来解决像素密度问题，但最小化堆叠微型LED的横向尺寸一直很困难。”“据我们所知，我们报道的全彩垂直堆叠微型LED实现了迄今为止报道的最高阵列密度（每英寸5100像素）和最小尺寸（4微米）。”
在试验中，该项目制作了垂直的LED像素，并表明通过改变施加在红色、绿色和蓝色膜上的电压，一个像素就可以产生各种不同的颜色光。例如，大电流流经红色、小电流经过蓝色，最终产生粉红色的输出颜色。麻省理工学院表示，这项技术几乎可以以这种方式覆盖整个商业色彩范围。
在展示了全光谱的可能性之后，该项目现在打算研究由几个垂直微型LED像素组成的阵列。根据麻省理工学院的说法，一个完整的操作系统可能需要单独控制2500万个LED，因此有源矩阵操作将需要进一步的开发。
“目前，我们已经证明了我们可以生长、剥离和堆叠超薄LED，”Jeehwan Kim评论称，“这是智能手表和虚拟现实设备等小型显示器的终极解决方案。在这些设备上，你需要高度密集的像素来制作生动、生动的图像。”
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