Des chercheurs conçoivent des LEDs de 90 nanomètres pour des écrans ultra haute résolution
Des avancées dans la technologie des LED montrent l’arrivée des nano-PeLEDs, des diodes de taille réduite basées sur des semi-conducteurs pérovskites. Avec une densité de pixels impressionnante et des performances constantes, ces nano-PeLEDs pourraient transformer le paysage des écrans haute résolution.
La réduction de taille a toujours été un moteur de progrès technologique – de l’augmentation de la puissance de calcul grâce à des transistors plus petits aux avancées en matière de technologie d’affichage avec les micro-LED. Désormais, des chercheurs de l’Université du Zhejiang et de l’Université de Cambridge franchissent de nouvelles étapes dans l’innovation LED en présentant les plus petites LED au monde : les nano-PeLEDs, basées sur des semi-conducteurs pérovskites.
Ces nano-PeLEDs ont des longueurs de pixels aussi petites que 90 nanomètres, permettant une densité de pixels sans précédent de 127,000 pixels par pouce (PPI). Pour mettre cela en perspective, un moniteur de jeu 27 pouces 4K classique a une densité de pixels de seulement 163 PPI.
« Réduire la taille des dispositifs électroniques est une quête perpétuelle pour les scientifiques et les ingénieurs », a déclaré le professeur Di Dawei, directeur adjoint du Centre de recherche international sur la photonique avancée à l’Université du Zhejiang.
Il a expliqué que, bien que les micro-LED basées sur les semi-conducteurs III-V soient considérées comme à la pointe de la technologie, leur efficacité chute brutalement lorsque les tailles de pixels descendent en dessous de 10 micromètres – une limitation qui a freiné leur utilisation dans les affichages ultra-haute résolution.
Contrairement aux micro-LED conventionnelles, les nano-PeLEDs présentent une dégradation de performance minimale même à des échelles microscopiques. Cette résistance est due à leur composition unique : des pérovskites halogénées – une classe de semi-conducteurs plus couramment associée aux cellules solaires. « Les pérovskites halogénées sont une nouvelle classe de semi-conducteurs », a noté le professeur Zhao Baodan de l’Université du Zhejiang.
Cependant, créer des nano-PeLEDs n’a pas été une tâche facile. Les matériaux pérovskites sont notoirement fragiles et sensibles aux dommages pendant les processus photolithographiques conventionnels utilisés pour modéliser les affichages LED. Pour surmonter cela, l’équipe de recherche a développé une nouvelle méthode de fabrication impliquant des fenêtres modélisées par lithographie dans une couche isolante. Cette technique protège le matériau pérovskite délicat tout en préservant une haute qualité d’image.
« Les processus photolithographiques conventionnels ne conviennent pas à la modélisation directe des couches pérovskites – ils endommageraient les matériaux », a déclaré Lian Yaxiao, premier auteur de l’étude publiée dans Nature. « Nous avons contourné ce problème grâce à ce schéma de fabrication par contact localisé. »
L’équipe a démontré que ses nano-PeLEDs vertes et proches infrarouges maintenaient des efficacités quantiques externes d’environ 20 % sur des tailles de pixels allant de plusieurs centaines de microns jusqu’à seulement 3,5 microns.
Même à une miniaturisation extrême – d’environ 180 nanomètres – la chute d’efficacité était significativement moins importante que celle observée avec les micro-LED traditionnelles. Cela indique que les nano-PeLEDs pourraient surpasser les micro-LED basées sur des semi-conducteurs III-V dans des applications nécessitant des pixels ultra-petits.
Bien que les nano-PeLEDs offrent un potentiel énorme pour des écrans haute résolution, leur mise en œuvre pratique nécessite une intégration avec des circuits programmables capables de livrer un contenu dynamique. À cette fin, l’Université du Zhejiang a collaboré avec LinkZill, une entreprise de Hangzhou spécialisée dans la technologie des transistors à film mince (TFT).
Ensemble, ils ont développé un prototype d’affichage micro-PeLED à matrice active entraîné par un dosseret TFT. Ce prototype est crucial pour la commercialisation de la technologie nano-PeLED et pour libérer son potentiel pour des images complexes et la lecture vidéo.
Tandis que les chercheurs continuent de perfectionner cette technologie, ses applications potentielles s’élargissent rapidement. L’ultra-haute résolution offerte par les nano-PeLEDs pourrait transformer les normes d’affichage dans diverses industries – des jeux et de la réalité augmentée à l’imagerie médicale.
