LEDs verticais farão telas que ultrapassam capacidade da visão humana

Em vez de uma superengenharia para colocar as três cores lado a lado, cada cor de LED é crescida separadamente e empilhada.
[Imagem: Younghee Lee]

MicroLEDs verticais

As telas dos computadores, celulares e TVs são formadas por matrizes de unidades de luz conhecidas como píxeis, sendo cada píxel formado por LEDs nas cores vermelha, verde e azul. Controlando-se o acendimento de cada um torna-se possível produzir todas as tonalidades do arco-íris para gerar as imagens em cores realistas.

Mas, assim como vem acontecendo com os transistores que formam os processadores, os LEDs estão atingindo um limite físico de miniaturização, inibindo a criação de telas de resolução cada vez melhor - os LEDs das telas já ficaram tão pequenos que eles hoje são chamados de microLEDs, para diferenciá-los dos LEDs usados em iluminação.

Jiho Shin e seus colegas do MIT, nos EUA, tiraram proveito dessa analogia e fizeram com os LEDs o mesmo que já vem sendo feito com os transistores: Eles criaram LEDs verticais.

Em vez de tentar diminuir o tamanho dos diodos emissores de luz para conseguir colocar mais deles lado a lado na matriz que forma a tela, Shin inventou uma maneira de empilhar os diodos, criando píxeis multicoloridos verticais.

Cada píxel empilhado, capaz de gerar toda a gama de cores das telas de última geração, mede cerca de 4 micrômetros de largura, permitindo alcançar a incrível densidade de 5.000 píxeis por polegada (ppi) - as telas da maioria dos celulares atuais têm por volta de 600 ppi, com os topo de linha alcançando a marca de 1.000 ppi.

"Para a realidade virtual, hoje há um limite para o quão real eles se parecem," disse Shin. "Com nossos microLEDs verticais, você pode ter uma experiência completamente imersiva e não conseguir distinguir o virtual da realidade."

Até mais do que isso, uma vez que, embora haja largas variações pessoais, a média dos seres humanos consegue detectar pouco mais de 2.000 ppi a uma distância de 10 centímetros.

Esquema da técnica de construção e micrografias dos protótipos.
[Imagem: Jiho Shin et al. - 10.1038/s41586-022-05612-1]

Empilhando LEDs

A fabricação de microLEDs hoje requer precisão extrema, uma vez que os píxeis microscópicos de vermelho, verde e azul precisam primeiro ser cultivados separadamente em bolachas de silício e, em seguida, colocados com precisão em uma placa, em alinhamento exato uns com os outros, a fim de refletir adequadamente e produzir várias cores e tons.

Alcançar essa precisão microscópica é uma tarefa difícil, e telas inteiras precisam ser descartadas se os píxeis ficarem fora do alinhamento.

A equipe criou uma técnica que dispensa essa precisão no alinhamento píxel a píxel. Essa técnica permite crescer e "descascar" o material monocristalino bidimensional perfeito das bolachas de silício - uma abordagem que eles chamam de transferência de camada baseada em material 2D, ou 2DLT.

Depois de cultivar membranas ultrafinas de LEDs vermelhos, verdes e azuis, os pesquisadores retiraram todas as membranas de LED de suas bolachas e as empilharam para formar um bolo de camadas de membranas vermelhas, verdes e azuis. Basta então usar as técnicas tradicionais de microeletrônica para esculpir esse bolo em padrões de minúsculos píxeis verticais, cada um com apenas 4 micrômetros de largura.

Mas ainda há trabalho a ser feito para que vejamos telas de múltiplos K nas lojas: Por enquanto a equipe confirmou que seus microLEDs verticais funcionam, mas um a um; agora será necessário controlá-los em conjunto para formar as imagens.

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