Assim como os transistores que formam os processadores, os LEDs também estão atingindo um limite físico de miniaturização, o que inibe a criação de telas de resolução cada vez melhor. Os LEDs usados em telas já estão tão pequenos que são chamados de microLEDs, para diferenciá-los dos LEDs usados em iluminação.
Segundo a publicação de Jennifer Chu, para o MIT News, agora os engenheiros do MIT desenvolveram uma nova maneira de fazer telas mais nítidas e sem defeitos. Em vez de substituir os diodos emissores de luz vermelha, verde e azul lado a lado em uma colcha de retalhos horizontal, a equipe inventou uma maneira de empilhar os diodos para criar pixels multicoloridos verticais.
Cada pixel empilhado pode gerar toda a gama comercial de cores e mede cerca de 4 mícrons de largura. Os pixels microscópicos, ou “micro-LEDs”, podem ser compactados em uma densidade de 5.000 pixels por polegada.
“Este é o menor pixel de micro-LED e a maior densidade de pixels relatada nas revistas”, diz Jeehwan Kim, professor associado de engenharia mecânica do MIT. “Mostramos que a pixelização vertical é o caminho a seguir para telas de alta resolução em um espaço menor”.
“Para a realidade virtual, agora há um limite para o quão real eles podem parecer”, acrescenta Jiho Shin, um pós-doutorando no grupo de pesquisa de Kim. “Com nossos micro-LEDs verticais, você pode ter uma experiência completamente imersiva e não conseguir distinguir o virtual da realidade”.
Nova técnica para telas de alta resolução
A equipe do MIT criou uma maneira potencialmente menos dispendiosa de fabricar micro-LEDs que não requer alinhamento preciso pixel a pixel. A técnica é uma abordagem de LED vertical totalmente diferente, em contraste com o arranjo de pixel horizontal convencional.
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O grupo de Kim é especializado no desenvolvimento de técnicas para fabricar membranas puras, ultrafinas e de alto desempenho, com vistas à engenharia de eletrônicos menores, mais finos, mais flexíveis e funcionais. A equipe desenvolveu anteriormente um método para crescer e remover material bidimensional perfeito e monocristalino de pastilhas de silício e outras superfícies – uma abordagem que eles chamam de transferência de camada baseada em material 2D, ou 2DLT.
No estudo atual, os pesquisadores empregaram essa mesma abordagem para cultivar membranas ultrafinas de LEDs vermelhos, verdes e azuis. Eles então retiraram todas as membranas de LED de seus wafers de base e as empilharam para fazer um bolo de camada de membranas vermelhas, verdes e azuis. Eles poderiam então esculpir o bolo em padrões de minúsculos pixels verticais, cada um com apenas 4 mícrons de largura.
“Em exibições convencionais, cada pixel R, G e B é organizado lateralmente, o que limita o quão pequeno você pode criar cada pixel”, observa Shin. “Como estamos empilhando todos os três pixels verticalmente, em teoria poderíamos reduzir a área do pixel em um terço”.
Como demonstração, a equipe fabricou um pixel de LED vertical e mostrou que, alterando a voltagem aplicada a cada uma das membranas vermelha, verde e azul do pixel, eles poderiam produzir várias cores em um único pixel.
“Se você tiver uma corrente maior para o vermelho e mais fraca para o azul, o pixel aparecerá rosa e assim por diante”, diz Shin. “Somos capazes de criar todas as cores misturadas, e nossa tela pode cobrir quase todo o espaço de cores comercial disponível”.
A equipe planeja melhorar o funcionamento dos pixels verticais. Até agora, eles mostraram que podem estimular uma estrutura individual para produzir todo o espectro de cores. Eles trabalharão para criar uma matriz de muitos pixels verticais de micro-LED.
“Você precisa de um sistema para controlar 25 milhões de LEDs separadamente”, diz Shin. “Aqui, demonstramos isso apenas parcialmente. A operação da matriz ativa é algo que precisaremos desenvolver ainda mais”.
“Por enquanto, mostramos à comunidade que podemos cultivar, descascar e empilhar LEDs ultrafinos”, diz Kim. “Esta é a solução definitiva para telas pequenas, como relógios inteligentes e dispositivos de realidade virtual, onde você deseja pixels altamente densificados para criar imagens vivas”.
