Γερμανικό Πανεπιστήμιο Αναπτύσσει το Μικρότερο OLED Pixel στον Κόσμο

Οι φυσικοί στο Julius-Maximilians-Universitt Würzburg (JMU) στη Γερμανία ανέπτυξαν με επιτυχία το μικρότερο pixel OLED στον κόσμο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές μικρο-οθόνης. Τα σχετικά ερευνητικά αποτελέσματα έχουν δημοσιευθεί στο ακαδημαϊκό περιοδικό Science Advances.

Οι τεχνολογίες φορητών οθονών, όπως τα έξυπνα γυαλιά και οι αόρατες συσκευές οθόνης, θεωρούνται σημαντικές μελλοντικές εξελίξεις. Ωστόσο, λόγω των οπτικών περιορισμών και της φωτεινής απόδοσης, η κατασκευή της τεχνολογίας μικρο-οθόνης ήταν πάντα μια πρόκληση στη βιομηχανία. Οι παραδοσιακές οπτικές αρχές υπαγορεύουν ότι όταν το μέγεθος των pixel μειώνεται σε μια τάξη μεγέθους συγκρίσιμη με το μήκος κύματος του φωτός, η φωτεινή απόδοση θα μειωθεί σημαντικά, καθιστώντας δύσκολη τη διατήρηση της φωτεινότητας της οθόνης.

Για να αντιμετωπιστεί αυτό, η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Würzburg εισήγαγε καινοτόμα μια δομή "οπτικής κεραίας" και χρησιμοποίησε ένα ειδικό μεταλλικό στρώμα επαφής για να επιτύχει τις διπλές λειτουργίες της έγχυσης ρεύματος και της ενίσχυσης του φωτός. Αυτό τους επέτρεψε να δημιουργήσουν pixel που εκπέμπουν πορτοκαλί φως σε μια περιοχή μόλις 300 x 300 νανομέτρων, με φωτεινότητα συγκρίσιμη με αυτή των συμβατικών pixel OLED που μετρούν 5 x 5 μικρόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι μια οθόνη με ανάλυση 1920 x 1080 θα μπορούσε θεωρητικά να συμπιεστεί σε μια περιοχή μόλις ενός τετραγωνικού χιλιοστού.

Η ερευνητική ομάδα σημείωσε ότι το κλειδί για αυτό το επίτευγμα βρίσκεται σε μια ανακάλυψη στον δομικό σχεδιασμό. Τα OLED αποτελούνται από πολλαπλά στρώματα οργανικών λεπτών φιλμ που είναι τοποθετημένα ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια. Όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτά, τα ηλεκτρόνια και οι οπές ανασυνδυάζονται, διεγείροντας τα οργανικά μόρια να εκπέμπουν φως. Επειδή κάθε pixel είναι αυτοφωτιζόμενο, εξαλείφοντας την ανάγκη για οπίσθιο φωτισμό, επιτυγχάνουν υψηλή αντίθεση, ζωντανά χρώματα και υψηλή ενεργειακή απόδοση, καθιστώντας τα ιδανικά για συσκευές AR και VR.

Ωστόσο, τα παραδοσιακά OLED υποφέρουν από ανομοιόμορφη κατανομή ρεύματος κατά τη διαδικασία της μικροποίησης. Εάν η δομή μειωθεί άμεσα, το ρεύμα θα συγκεντρωθεί στις γωνίες του pixel, γεγονός που όχι μόνο οδηγεί σε ανομοιόμορφη εκπομπή φωτός, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει τη μετανάστευση των ατόμων χρυσού λόγω του ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου, σχηματίζοντας μια δομή νημάτων και προκαλώντας βραχυκύκλωμα, καταστρέφοντας τελικά το pixel.

Για να αντιμετωπιστεί αυτό το ζήτημα, η ερευνητική ομάδα πρόσθεσε ένα ειδικό μονωτικό στρώμα πάνω από την οπτική κεραία, αφήνοντας μόνο μια κυκλική τρύπα με διάμετρο περίπου 200 νανομέτρων στο κέντρο, αποτρέποντας αποτελεσματικά την έγχυση ρεύματος από τις άκρες. Αυτός ο σχεδιασμός βελτίωσε σημαντικά τη σταθερότητα του pixel, επιτρέποντάς του να λειτουργεί σταθερά για περισσότερο από δύο εβδομάδες σε φυσικά περιβάλλοντα.

Η ερευνητική ομάδα δήλωσε ότι η τρέχουσα φωτεινή απόδοση αυτού του νανο-OLED pixel είναι περίπου 1%. Η ομάδα θα επικεντρωθεί στη συνέχεια στην περαιτέρω βελτίωση αυτής της απόδοσης και στην επέκταση του φωτεινού εύρους ώστε να συμπεριλάβει ολόκληρο το φάσμα των χρωμάτων κόκκινο, πράσινο και μπλε. Εάν η έρευνα προχωρήσει με επιτυχία, αναμένεται ότι ένα σύστημα μικρο-οθόνης με μια πλήρη έγχρωμη οθόνη θα πραγματοποιηθεί στο μέλλον.