L'Università tedesca sviluppa il pixel OLED più piccolo al mondo

I fisici dell'Università Julius-Maximilians di Würzburg (JMU) in Germania hanno sviluppato con successo il pixel OLED emettitore di luce più piccolo al mondo, che può essere utilizzato in applicazioni micro-display. I risultati della ricerca pertinente sono stati pubblicati sulla rivista accademica Science Advances.

Le tecnologie di visualizzazione indossabili, come gli occhiali intelligenti e i dispositivi di visualizzazione invisibili, sono considerate importanti sviluppi futuri. Tuttavia, a causa delle limitazioni ottiche e dell'efficienza luminosa, la produzione di tecnologia micro-display è sempre stata una sfida nel settore. I principi ottici tradizionali dettano che quando la dimensione dei pixel viene ridotta a un ordine di grandezza paragonabile alla lunghezza d'onda della luce, l'efficienza luminosa diminuirà significativamente, rendendo difficile mantenere la luminosità del display.

Per affrontare questo problema, il team di ricerca dell'Università di Würzburg ha introdotto in modo innovativo una struttura "antenna ottica" e ha utilizzato uno speciale strato di contatto metallico per ottenere le doppie funzioni di iniezione di corrente e amplificazione della luce. Ciò ha permesso loro di creare pixel che emettono luce arancione in un'area di soli 300 x 300 nanometri, con una luminosità paragonabile a quella dei pixel OLED convenzionali che misurano 5 x 5 micrometri. Ciò significa che un display con una risoluzione di 1920 x 1080 potrebbe teoricamente essere compresso in un'area di solo un millimetro quadrato.

Il team di ricerca ha osservato che la chiave di questo successo risiede in una svolta nella progettazione strutturale. Gli OLED sono costituiti da più strati di film sottili organici inseriti tra due elettrodi. Quando la corrente li attraversa, elettroni e lacune si ricombinano, stimolando le molecole organiche a emettere luce. Poiché ogni pixel è auto-luminoso, eliminando la necessità di una retroilluminazione, si ottengono contrasto elevato, colori vivaci ed elevata efficienza energetica, rendendoli ideali per i dispositivi AR e VR.

Tuttavia, gli OLED tradizionali soffrono di una distribuzione non uniforme della corrente durante il processo di miniaturizzazione. Se la struttura viene ridotta direttamente, la corrente si concentrerà negli angoli del pixel, il che non solo porta a un'emissione di luce non uniforme, ma può anche causare la migrazione degli atomi d'oro a causa del forte campo elettrico, formando una struttura a filamento e causando un cortocircuito, distruggendo in definitiva il pixel.

Per risolvere questo problema, il team di ricerca ha aggiunto uno speciale strato isolante sopra l'antenna ottica, lasciando solo un foro circolare con un diametro di circa 200 nanometri al centro, impedendo efficacemente l'iniezione di corrente dai bordi. Questo design ha migliorato significativamente la stabilità del pixel, consentendogli di funzionare stabilmente per più di due settimane in ambienti naturali.

Il team di ricerca ha dichiarato che l'attuale efficienza luminosa di questo nano-OLED pixel è di circa l'1%. Il team si concentrerà quindi sull'ulteriore miglioramento di questa efficienza e sull'espansione della gamma luminosa per includere l'intera gamma di colori rosso, verde e blu. Se la ricerca procede con successo, si prevede che in futuro verrà realizzato un sistema micro-display con un display a colori completo.