隨著LED尺寸不斷微縮,Mini LED、Micro LED技術發展,更清晰、更高解析度的顯示器油然而生。然而,LED發揮性能的同時,體積也達到極限,這種限制在AR、VR等近距離顯示尤其明顯,並造成「紗窗效應」(Screen Door Effect),即用戶感覺像素間出現空隙和條紋。
傳統顯示器每個像素由紅、綠、藍三個並排排列的子像素組成,Micro LED顯示器也如此。科學家推測,雖然Micro LED無法像OLED像素緊密,若每個Micro LED像素跟一個子像素寬(而非三個),就能在一定數量的螢幕空間擠出三倍像素,大幅提高圖像解析度。麻省理工學院(MIT)團隊開發獨特方法,通過超薄膜製程垂直堆棧Micro LED,而非橫向排列,讓封裝更緊密。
科學家先將紅、綠、藍Micro LED薄膜一層層堆棧,類似層蛋糕排列,再細細切成網格狀,分割成許多獨立像素。每個堆棧像素可產生全部商業色彩範圍,寬度約4微米,這些Micro LED可封裝成5,000ppi,即每英寸5千個像素密度。
麻省理工學院機械工程副教授Jeehwan Kim指「這是最小Micro LED像素,也是期刊報道的最高像素密度」,垂直像素化能在較小範圍有更高解析度。研究論文最近發布於《自然》雜誌(Nature)。
研究人員指出,傳統顯示器每個紅、綠、藍像素都是橫向排列,限制創建每個像素的大小。不過麻省理工學院是垂直堆棧所有三個像素,理論可將像素麵積減少三分之一。
隨後,團隊展示通過改變施加到每個紅、綠、藍色膜的電壓,可在單像素產生各種顏色。舉例如果紅色電流強、藍色電流弱一點,像素就會呈粉色,有助創建所有混合顏色,使顯示器有接近所有可用商業色彩。
團隊正在研究可同時控制數百萬個Micro LED像素的方法,研究人員透露「有源矩陣」(active matrix)將是需進一步開發的東西。
Micro LED矩陣有效解析度為5,000ppi,這是文獻最高像素密度,相比之下,三星最新OELD顯示螢幕約500ppi,目前最清晰VR設備也低於1,000ppi。如果Micro LED商業化,垂直像素能大幅提升解析度,尤其VR和AR應用,不過要為這種顯示器供電又是完全不同的挑戰。
(首圖來源:MIT)