ドイツの大学が世界最小のOLEDピクセルを開発

ドイツのユリウス・マクシミリアン大学ヴュルツブルク（JMU）の物理学者は、マイクロディスプレイ用途に使用できる世界最小のOLED発光ピクセルを開発することに成功しました。関連する研究成果は、学術誌Science Advancesに掲載されました。

スマートグラスやインビジブルディスプレイデバイスなどのウェアラブルディスプレイ技術は、将来の重要な発展と見なされています。しかし、光学的な制限と発光効率のため、マイクロディスプレイ技術の製造は常に業界の課題でした。従来の光学原理では、ピクセルサイズが光の波長と同程度のオーダーに縮小されると、発光効率が大幅に低下し、ディスプレイの明るさを維持することが困難になります。

この問題に対処するため、ヴュルツブルク大学の研究チームは革新的に「光アンテナ」構造を導入し、特別な金属コンタクト層を利用して、電流注入と光増幅の二重の機能を達成しました。これにより、わずか300 x 300ナノメートルの面積でオレンジ色の光を発するピクセルを作成することができ、その明るさは、5 x 5マイクロメートルの従来のOLEDピクセルと同等です。これは、1920 x 1080の解像度のディスプレイが、理論的にはわずか1平方ミリメートルの面積に圧縮できることを意味します。

研究チームは、この成果の鍵は構造設計のブレークスルーにあると指摘しました。OLEDは、2つの電極の間に挟まれた複数の有機薄膜層で構成されています。電流がそれらを流れると、電子と正孔が再結合し、有機分子を刺激して光を放出します。各ピクセルは自己発光であるため、バックライトが不要になり、高コントラスト、鮮やかな色、高エネルギー効率を実現し、ARおよびVRデバイスに最適です。

しかし、従来のOLEDは、小型化プロセス中に電流分布が不均一になるという問題があります。構造を直接縮小すると、電流がピクセルの角に集中し、光の放出が不均一になるだけでなく、強い電界により金原子が移動し、フィラメント構造を形成して短絡を引き起こし、最終的にピクセルを破壊する可能性があります。

この問題に対処するため、研究チームは光アンテナの上に特別な絶縁層を追加し、中央に直径約200ナノメートルの円形の穴だけを残し、電流が端から注入されるのを効果的に防ぎました。この設計により、ピクセルの安定性が大幅に向上し、自然環境下で2週間以上安定して動作できるようになりました。

研究チームは、このナノOLEDピクセルの現在の発光効率は約1％であると述べています。チームは次に、この効率をさらに向上させ、発光範囲を赤、緑、青のフルカラー範囲に拡大することに焦点を当てます。研究が成功すれば、将来的に完全なフルカラーディスプレイを備えたマイクロディスプレイシステムが実現されることが期待されます。