Micro LED 'Stacked': la nuova frontiera dai ricercatori del MIT

I display che abbiamo sotto gli occhi tutti i giorni generalmente sono composti di una matrice di pixel, a loro volta divisi in sub-pixel, ognuno di una precisa componente colore. Dal bilanciamento tra l'emissione dei sub-pixel vengono creati i diversi colori (e il bianco sommando tutte le componenti).

Questa struttura a sub-pixel rappresenta la più grande sfida tecnologica nella miniaturizzazione dei pixel (e quindi dell'aumento ella risoluzione) ed è alla base di uno dei motivi per cui oggi è difficile e costoso produrre schermi 8K.

Per alcune tecnologie (come per i pannelli OLED, siano essi di tipo W-OLED o Ink-Jet OLED) è più facile oggi diminuire la dimensione dei sub-pixel, mentre rappresenta l'attuale sfida più grande per i pannelli Micro LED, in cui ogni sub-pixel è rappresentato da un LED di dimensioni microscopiche che emette una certa componente dello spettro.

Con questa struttura è difficile far crescere la densità di pixel, in quanto a ogni area che emette luce si accompagna una zona 'nera' in cui c'è la circuiteria che sovraintende all'emissione luminosa. Il problema, con le tecnologie di produzione attuali, non è evidente nei display che vengono osservati da una certa distanza, ma è responsabile del cosiddetto “screen door effect” dei visori per la realtà virtuale, nei quali l'occhio umano riesce a percepire la matrice di pixel e le zone nere fa essi, diminuendo così l'immersività e la realtà delle immagini proiettate.

Micro LED 'Stacked': il progetto di ricerca del MIT

Gli ingegneri del MIT hanno però sviluppato una situazione al problema con una struttura 'stacked' (impilata) dei pixel e non formata da sub-pixel affiancati. I risultati sono incoraggianti, coi i pixel di tipo stacked in grado di generare un intervallo di colori utile per display commerciali, con dimensioni di appena 4 micron e con la possibilità di arrivare, in teoria, a una densità di 5.000 ppi (pixel per inch).

Il gruppo di ricercatori che ha sviluppato la soluzione è guidato dal professor Jeehwan Kim del MIT e vede la collaborazione di altri team della Georgia Tech Europe, Sejong University e diverse università di USA, Francia e Corea del Sud.

Il processo di fabbricazione dei pixel, inoltre, potrebbe risolvere un altro dei problemi che attualmente sta frenando la diffusione dei display Micro LED, ossia la difficoltà di trasferire in modo perfettamente controllato i singoli sub-pixel sulla matrice del pannello, con il risultato di basse rese e alti costi.

La tecnica costruttiva del nuovo tipo di Micro LED stacked non chiede un allineamento così preciso e dovrebbe semplificare anche i processi produttivi. Al momento i ricercatori hanno costruito un pixel RGB con struttura verticale formato da membrane rossa, verde e blu impilate e dimostrato che alterando il voltaggio applicato a ognuno dei livelli è possibile produrre diversi colori da un singolo pixel, con una copertura abbastanza buona degli spazi colore utilizzati in ambito commerciale.

Al momento, però, siamo ancora abbastanza lontani dalla produzione commerciale di questo tipo di pannelli. I ricercatori sono infatti riusciti a costruire singoli pixel e a controllarli individualmente, ora il lavoro è quello di costruire delle matrici attive in modo da poter controllare più pixel in modo coordinato.

Per avere un'idea, un display con risoluzione commerciale dovrà arrivare ad avere una matrice attiva di almeno 25 milioni di pixel, quindi c'è ancora molto lavoro da fare, anche se la strada tracciata è sicuramente molto promettente.