Китайские специалисты по фотонике из Чжэцзянского университета в Ханчжоу разработали самый маленький в мире светодиодный дисплей с пикселями размером с вирус — всего 90 нм в ширину. Плотность дисплея составила 127 000 пикселей на дюйм. Его невозможно рассмотреть даже в микроскоп. Однако это была лишь демонстрация возможностей, доказавшая эффективность даже таких крошечных светодиодов — они продолжали светиться под действием тока.

Источник изображения: Nature 2025

В работе также приняли участие учёные из Кембриджского университета. Статья об исследовании опубликована в журнале Nature. Особенностью проекта стало использование в качестве базового материала перовскита. Этот тип полупроводника уже активно применяется в производстве фотоэлектрических панелей и начинает проявлять свои лучшие качества при создании светодиодов. Ключевыми преимуществами перовскита остаются его относительная дешевизна и возможность нанесения на подложку методом струйной печати, что может значительно ускорить коммерциализацию технологии.

Прототип экрана на наноразмерных светодиодах из перовскита оставался ярким дольше, чем аналогичная продукция на основе традиционных полупроводников. При этом уменьшение размера пикселя до 90 нм не ухудшило характеристики светодиодов.

«Помимо нашего научного любопытства, такие эксперименты показывают, что даже при крайне малых размерах светодиоды из перовскита способны сохранять приемлемую эффективность», — отметили учёные.

Версия дисплея с пикселем 100 мкм

Представленное решение может оказаться революционным для дисплеев с высоким разрешением. После доработки новые сверхмаленькие, сверхяркие и энергоэффективные пиксели могут стать идеальным решением для экранов с ультравысоким разрешением в очках дополненной реальности (AR), гарнитурах виртуальной реальности (VR), а также в дисплеях смартфонов и носимых устройств следующего поколения. Кроме того, технология может значительно повысить разрешение крупных экранов, таких как телевизоры и компьютерные мониторы.

Однако на текущем этапе разработка имеет одно важное ограничение — все пиксели являются монохромными. Чтобы создать цветные пиксели нанометрового размера, учёным предстоит провести ещё немало исследований.

Кинотеатры по всему миру переходят с проекторов на светодиодные экраны. По оценке TrendForce ёмкость этого рынка в мировом масштабе в долгосрочной перспективе составит около 30 000 единиц, а текущий уровень проникновения светодиодных киноэкранов составляет всего 0,5 %, что говорит о высоком потенциале технологии. При поддержке правительства китайские компании по производству светодиодных экранов активно продвигают свою продукцию на мировом рынке.

Источник изображения: CFGDC

Только в Китае на сегодняшний день открыто более 50 кинотеатров со светодиодными экранами, из них 30 открылись в 2024 году. Теперь китайские компании, такие как China Film Global Technology Limited (CFGDC), HUAXIA LEYARD, QSTECH, Unilumin и LOPU, приступили к активной экспансии своих светодиодных киноэкранов на мировой рынок. По оценкам TrendForce, в этом году в кинотеатрах по всему миру будет инсталлировано 160 светодиодных экранов китайского производства.

Так, недавно China Film Group Corporation (CFGC) сообщила, что новый кинотеатр в немецком городе Динкельсбюле приобрёл 10 комплектов проекционных систем CINITY LED от CFGDC. CINITY LED — это светодиодный экран для кинотеатров, совместно разработанный AOTO и CFGDC. Он поддерживает разрешение 4K с частотой 120 кадров в секунду, соответствует стандарту цветового пространства DCI-P3 и обеспечивает максимальную яркость для 2D-контента 300 кд/м² и максимальную яркость для одного глаза при 3D-контенте в 60 кд/м².

В Европе, Северной Америке, Японии и Южной Корее на рынке светодиодных экранов для кинотеатров в настоящее время лидирующие позиции занимают Samsung и LG. Однако благодаря активным усилиям китайских компаний их решения активно выходят на мировой рынок и вступают в конкуренцию с международными игроками. Например, продукция китайской LEYARD уже установлена и используется в более чем 20 кинотеатрах за пределами Китая, включая объекты сетей Alcazar Cinema во Франции, CGV Buena Park в США и Odeon Multicines в Испании.

Источник изображения: LEYARD

В июле этого года Rio-tech в сотрудничестве с Timewaying объявили, что первый в Европе 10-метровый светодиодный экран HeyLED 2K был установлен в кинотеатре Inspire Cinema в Румынии. Экран прошёл сертификацию Hollywood DCI и может похвастаться высокой яркостью, отличной контрастностью и широким динамическим диапазоном. Использование такого экрана устраняет необходимость в проекторах и специализированных проекционных помещениях. Также сообщается, что экраны HeyLED установлены в недавно открытых кинотеатрах Европы, Америки и Ближнего Востока с момента их запуска.

Источник изображения: Rio-tech

Компания LOPU выпустила полностью прозрачный светодиодный экран для кинотеатров, интерес к которому проявили многочисленные зарубежные клиенты, заинтересованные в диверсификации кинотеатрального оборудования. Компания Cineappo отмечает большой интерес зарубежных операторов киноиндустрии к своим VLED-экранам для кинотеатров. Cineappo уверена, что они внесут революционные изменения в кинопрокат.

Благодаря усилиям китайских компаний светодиодные киноэкраны китайского производства выходят за пределы внутреннего рынка на более широкую мировую арену.

10 октября 2024 года Европейский объединенный патентный суд в Дюссельдорфе вынес решение в пользу компании Seoul Semiconductor и её дочки по крупному иску о нарушении патентных прав ритейлерами Expert e-Commerce и Expert Klein. Установлено, что ответчики нарушили европейский патент Seoul Semiconductor EP 3 926 698 B1, который распространяется на технологию светодиодов WICOP. Это повлечёт изъятие продукции со светодиодами в ЕС на миллиарды евро.

Источник изображений: Seoul Semiconductor

Южнокорейская компания Seoul Semiconductor заявляет, что вот уже два десятка лет каждый год вкладывает в разработки не менее 10 % выручки или по $100 млн в год. Это позволило ей создать самые передовые технологии производства высокоэффективных светодиодов, от дискретных элементов до интегрированных, включая светодиодные дисплеи. В этой сфере компании принадлежит 18 тыс. патентов.

Самой передовой на сегодня разработкой Seoul Semiconductor остаётся технология производства бескорпусных светодиодов с интегрированными электродами — WICOP. Такие светодиоды можно использовать как в качестве дискретных, например, во вспышках смартфонах или в фарах автомобилей. А можно, с небольшой модификацией, использовать в дисплеях с плотностью до 2000 точек на дюйм. Компания заявляет, что технологию WICOP недобросовестные конкуренты используют для выпуска собственной продукции и называют такие типы упаковок COB, MIP, CSP.

С 2018 года Seoul Semiconductor планомерно начала выигрывать в Европе патентные суды против конкурентов и, в первую очередь, против тайваньской компании Everlight Electronics, входящей в пятёрку лидеров в этом секторе. В августе 2024 года Апелляционный совет Европейского патентного ведомства (EPO) отклонил иск Everlight о признании недействительным патента Seoul Semiconductor на технологию светодиодов без проводов (WICOP). Это решение ещё раз подтвердило надёжность патентных портфелей Seoul Semiconductor, зарегистрированных в 18 европейских странах.

Октябрьское постановление Европейского объединенного патентного суда (который создан всего год назад) поставило точку в затянувшемся споре. Крупнейшего в Германии онлайн-ритейлера с оборотом до $14 млрд в год — компанию Expert e-Commerce — обязали не просто прекратить продавать нарушающую патенты Seoul Semiconductor продукцию, но также изъять всё непроданное и уничтожить.

Уточняющего перечня подлежащей уничтожению продукции нет. Прежде всего, речь идёт о вспышках для смартфонов. Однако под действие запрета потенциально попадают все осветительные приборы от гирлянд до прожекторов и автомобильных стоп-сигналов, а также светодиодные дисплеи. Объём уничтожения продукции может превзойти все мыслимые масштабы. Пока это распоряжение имеет силу в восьми европейских странах — Германии, Австрии, Бельгии, Франции, Италии, Люксембурге, Нидерландах и Швеции, но потенциально может быть распространено на другие.

Jade Bird Display объявила о создании красного светодиода MicroLED, обеспечивающего яркость более 1 млн кд/м². Компания заявила, что это достижение является рекордным и оно будет иметь большое значение для развития полноцветных AR-гарнитур, смарт-очков и микропроекторов.

Источник изображения: JBD

До этого момента красные светодиоды MicroLED были слабым звеном в полноцветных микропроекторах JBD Hummingbird, используемых в AR-устройствах. В 2021 году компания создала красный светодиод MicroLED с пиковой яркостью 300 тыс. кд/м², в 2022 году — более 500 тыс. кд/м², а в начале 2023 года — 750 тыс. кд/м². Теперь же разработчики сообщили о создании красного светодиода MicroLED с пиковой яркостью 1 млн кд/м², что соответствует показателю лучшего синего светодиода, но всё же уступает зелёному MicroLED с яркостью 5 млн кд/м².

Тем не менее, новые красные светодиоды MicroLED позволяют миниатюрному проектору JBD Hummingbird объёмом всего 0,4 см³ и весом 1 г выдавать до 5 люмен при энергопотреблении 200 мВт. За счёт оптических волноводных линз цветной проекционный дисплей с разрешение 640 × 480 пикселей может достигать яркости на уровне глаз выше 1000 кд/м².

В пресс-релизе китайского производителя сказано, что свои плоды принесло решение использовать для создания красных светодиодов MicroLED фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Отмечается, что этот материал стал ключом к созданию высокоэффективного красного светодиода. «Он имеет полосу пропускания, которая наилучшим образом соответствует красному свету, и является наиболее зрелым полупроводниковым материалом, используемым в отрасли для изготовления красных светодиодов», — сказано в сообщении JBD.

Также отмечается, что работа компании над вспомогательными технологиями, такими как эпитаксия кристаллов и пассивация чипов, сыграла важную роль в повышении уровня яркости красного светодиода. Важно и то, что прирост яркости был достигнут при сохранении «нормального энергопотребления», благодаря чему не требуется дополнительное питание.

Учёные из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (штат Миссури) разработали чернила для шариковых ручек, которыми можно рисовать светодиоды на любой поверхности и, прежде всего, на гибкой. Нарисованные светодиоды могут растягиваться и предназначены для носимых устройств и одежды. Особенно ценно изобретение для любителей мастерить: светящиеся изображения и надписи — это просто, красиво и привлекательно.

Многоцветные LED-чернила, пример использования. Источник изображения: Chuan Wang

Исследователи доцент Чуан Ванг (Chuan Wang) и аспирант Цзюньи Чжао (Junyi Zhao) ранее разработали специальные чернила для струйных принтеров, которые позволяли печать светодиоды. Для использования в шариковых ручках такие чернила не подходят. Необходимо было так подобрать состав чернил для рукописного письма, чтобы они не растекались на любой поверхности, не смачивали её, не смешивались и хорошо держались на основе. И такой состав был подобран.

Строго говоря, чтобы нарисовать светодиоды или сделать с их помощью надписи, необходимы три вида чернил: для анода, излучающего слоя и катода, которые наносятся друг на друга, как в процессе приготовления бутерброда. В разработке учёных эти роли играют три краски, которые наносятся друг на друга без смешивания. Одна краска содержит проводящие полимеры, другая — металлические нанопроволоки, третья — кристаллические материалы в лице перовскитов.

Достаточно последовательно нарисовать светодиодную ленту, подключить к ней источник питания — и она начнёт светиться в широком диапазоне цветов. Более того, рисунок можно растягивать, он не повредится и не перестанет светиться. Подобное свойство, считают разработчики, поможет в медицине, для нанесения индикации на повязки и много где ещё, например, при оформлении подарков и поздравительных надписей на открытках, в складском деле и так далее. Наверняка новинка получит горячую поддержку в среде любителей самоделок.

Статья о работе опубликована в журнале Nature Photonics. По заявлению учёных, нарисованные таким образом светодиоды выдерживают не менее 10 000 включений, работают при 2,4 В и обладают яркостью 15 225 кд/м². Ждём на AliExpress?

Учёные проекта SMART (Singapore-MIT Alliance for Research and Technology) разработали самый маленький в мире кремниевый светодиод и смогли построить на его основе самый маленький голографический микроскоп, который можно будет установить, например, на смартфон.

Источник изображения: Konstantin Kolosov / pixabay.com

Светодиод производит излучение в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны 1100 нм), а его излучающая площадь составляет 0,14 мкм² при диаметре 400 нм, то есть меньше длины волны. Появление такого компонента может означать прорыв в фотонике — технологической области, связанной с передачей и свойствами фотонов. Эта сфера, в частности, охватывает оптическую передачу данных, технологии визуализации, освещения и дисплеев. Важнейшей проблемой в этой области долгое время было отсутствие достаточно компактных излучателей, из-за чего приходилось использовать внешние источники света с низкой энергоэффективностью, а фотонные чипы было сложно масштабировать.

Авторы изобретения решили испытать рекордно маленький светодиод, изготовив на его основе безлинзовый голографический микроскоп. Такие микроскопы меньше и дешевле обычных, поскольку они не требуют сложной и точной системы линз — её заменяет источник света, освещающий исследуемый образец, а свет попадает на КМОП-матрицу. В результате создаётся цифровая голограмма, которая после компьютерной обработки преобразуется в читаемое изображение. Последнему этапу обычно сопутствуют определённые сложности: необходимо точно знать значение апертуры, длину волны на источнике света и расстояние от образца до сенсора. Преодолеть эту трудность помог алгоритм искусственного интеллекта.

Как оказалось, построенный на этих компонентах микроскоп обеспечивает достаточно высокое разрешение — примерно 20 мкм. Для сравнения, клетка человеческой кожи имеет размер от 20 до 40 мкм, а лейкоцит — 30 мкм. Учёные утверждают, что такой микроскоп можно встроить в смартфон, чтобы изучать при помощи гаджетов, например, человеческие ткани или семена растений. Голографический микроскоп сможет служить для биологической визуализации, создания различных биосенсоров и имплантируемых компонентов.