MicroLED на квантовых точках – меньше и краснее

Качество изображения на миниатюрных дисплеях, находящихся прямо перед глазами пользователя, – едва ли не главный фактор, определяющий успешность развития такого перспективного ИТ-сегмента, как виртуальная, дополненная и смешанная реальности (VR/AR/XR). В нашумевшей недавно гарнитуре Apple Vision Pro установлены экраны с микроскопическими органическими светодиодами (MicroOLED), обеспечивающие разрешение около 3700 пикселов на дюйм – при том, что каждый из пары этих экранов сам по площади меньше одного квадратного дюйма. Неудивительно, что эти дисплеи относятся к наиболее дорогим компонентам гаджета (розничная цена которого на момент официального старта продаж ожидается в районе 3,5 тыс. долл.), и именно неспособность партнеров Apple быстро нарастить поставки MicroOLED-экранов в требуемых заказчиком объемах и с должным качеством привела к значительному сокращению ранних планов реализации Vision Pro – менее 400 тыс. единиц до конца текущего года по всему миру вместо намеченного прежде миллиона.

Удачной альтернативой MicroOLED-дисплеям может стать технология миниатюрных светодиодов MicroLED, в составе которых нет органических соединений. Однако есть нюанс: пикселы таких экранов в целом крупнее, чем построенных на базе органических светодиодов, что долгое время препятствовало применению MicroLED в гарнитурах VR/AR/XR. Характерный поперечник пиксела серийного MicroLED – около 30 мкм, тогда как для формирования визуально гладких линий на микроэкране прямо перед глазами пользователя необходимы базовые элементы изображения с размерами не более 3–4 мкм. Все дело в том, что на пластинах-заготовках для будущих экранов в массовом порядке формируют синие светодиоды (обычно на базе нитрида галлия; с пиковой длиной волны излучения около 450 нм), а красный и зеленый цвета получают, покрывая часть их соответствующими светофильтрами, чаще всего на основе микрочастиц фосфора, которые как раз и обладают характерными размерами около 30 мкм.

Некоторое время назад инженеры предложили использовать вместо фосфорных микросветофильтров квантовые точки – наноразмерные полупроводниковые структуры, переизлучающие свет в отличном от исходного диапазоне длин волн. Главное достоинство этой технологии – возможность формировать слой квантовых точек поверх слоя микросветодиодов прямо на той же пластине-заготовке с применением того же производственного оборудования. Правда, до самого недавнего времени дисплеи MicroLED с квантовыми точками, хотя и демонстрировали отличную плотность изображения (с характерным поперечником отдельного пиксела не более 4 мкм), страдали от невысокого качества цветопередачи: для зеленых субпикселов сразу удалось найти подходящую химическую композицию, тогда как «красные» квантовые точки, преобразуя исходное синее излучение,  давали скорее густо-оранжевый оттенок.

Но вот теперь американская компания Mojo Vision заявила о получении первого в мире MicroLED-дисплея по-настоящему высокого разрешения (около 14 тыс. точек на дюйм) с красными субпикселами, излучающими свет с пиковой длиной волны 620 нм – что в полной мере имеет право называться красным. Поперечник таких субпикселов в созданном Mojo Vision прототипе не превышает 1,37 мкм; расстояние между соседними субпикселами (pitch) на дисплейной матрице – 1,87 мкм. При этом субпикселы всех трех базовых цветов по-прежнему изготавливаются на едином субстрате внутри одной установки, что позволяет в перспективе серийно производить монолитные MicroLED-панели для гарнитур VR/AR/XR с высокой долей выхода годных образцов – что безусловно удешевит производство сверхминиатюрных дисплеев и, соответственно, построенных на них гаджетов.