جامعة ألمانية تطور أصغر بكسل OLED في العالم

نجح الفيزيائيون في جامعة يوليوس ماكسيميليانز في فورتسبورغ (JMU) في ألمانيا في تطوير أصغر بكسل باعث للضوء OLED في العالم، والذي يمكن استخدامه في تطبيقات العرض المصغر. وقد نُشرت نتائج البحث ذات الصلة في المجلة الأكاديمية Science Advances.

تُعتبر تقنيات العرض القابلة للارتداء، مثل النظارات الذكية وأجهزة العرض غير المرئية، تطورات مهمة في المستقبل. ومع ذلك، نظرًا للقيود البصرية والكفاءة المضيئة، كانت صناعة تقنية العرض المصغر دائمًا تحديًا في الصناعة. تنص المبادئ البصرية التقليدية على أنه عندما يتم تقليل حجم البكسل إلى ترتيب من حيث الحجم يضاهي طول موجة الضوء، ستنخفض الكفاءة المضيئة بشكل كبير، مما يجعل من الصعب الحفاظ على سطوع العرض.

لمعالجة ذلك، قدم فريق البحث في جامعة فورتسبورغ بشكل مبتكر هيكل "هوائي بصري" واستخدم طبقة تلامس معدنية خاصة لتحقيق الوظائف المزدوجة لحقن التيار وتضخيم الضوء. سمح لهم هذا بإنشاء وحدات بكسل تنبعث منها ضوء برتقالي في مساحة تبلغ 300 × 300 نانومتر فقط، مع سطوع مماثل لسطوع وحدات بكسل OLED التقليدية التي يبلغ قياسها 5 × 5 ميكرومتر. هذا يعني أنه يمكن نظريًا ضغط شاشة بدقة 1920 × 1080 في مساحة تبلغ ملليمترًا مربعًا واحدًا فقط.

أشار فريق البحث إلى أن مفتاح هذا الإنجاز يكمن في تحقيق انفراجة في التصميم الهيكلي. تتكون OLEDs من طبقات متعددة من الأغشية العضوية الرقيقة المحصورة بين قطبين كهربائيين. عندما يتدفق التيار من خلالها، تتحد الإلكترونات والثقوب، مما يحفز الجزيئات العضوية على إصدار الضوء. نظرًا لأن كل بكسل مضيء ذاتيًا، مما يلغي الحاجة إلى الإضاءة الخلفية، فإنها تحقق تباينًا عاليًا وألوانًا نابضة بالحياة وكفاءة عالية في الطاقة، مما يجعلها مثالية لأجهزة الواقع المعزز والواقع الافتراضي.

ومع ذلك، تعاني OLEDs التقليدية من توزيع غير متساوٍ للتيار أثناء عملية التصغير. إذا تم تقليل الهيكل مباشرة، فسوف يتركز التيار في زوايا البكسل، مما لا يؤدي فقط إلى انبعاث ضوء غير متساوٍ، ولكن قد يتسبب أيضًا في هجرة ذرات الذهب بسبب المجال الكهربائي القوي، مما يشكل هيكل خيوط ويتسبب في حدوث ماس كهربائي، مما يؤدي في النهاية إلى تدمير البكسل.

لمعالجة هذه المشكلة، أضاف فريق البحث طبقة عازلة خاصة فوق الهوائي البصري، تاركًا فقط ثقبًا دائريًا بقطر حوالي 200 نانومتر في المنتصف، مما يمنع بشكل فعال التيار من الحقن من الحواف. أدى هذا التصميم إلى تحسين استقرار البكسل بشكل كبير، مما سمح له بالعمل بثبات لأكثر من أسبوعين في البيئات الطبيعية.

ذكر فريق البحث أن الكفاءة المضيئة الحالية لوحدة البكسل النانوية OLED هذه تبلغ حوالي 1٪. سيركز الفريق بعد ذلك على زيادة تحسين هذه الكفاءة وتوسيع نطاق الإضاءة ليشمل نطاق الألوان الأحمر والأخضر والأزرق بالكامل. إذا سار البحث بنجاح، فمن المتوقع أن يتم تحقيق نظام عرض مصغر مع شاشة ألوان كاملة في المستقبل.