دانشگاه آلمان کوچکترین پیکسل OLED جهان را توسعه می دهد

فیزیکدانان در دانشگاه یولیوس-ماکسیمیلیانز وورتسبورگ (JMU) در آلمان با موفقیت کوچکترین پیکسل OLED ساطع کننده نور جهان را توسعه داده‌اند که می‌تواند در کاربردهای ریزنمایشگر استفاده شود. نتایج تحقیقات مربوطه در مجله علمی Science Advances منتشر شده است.

فناوری‌های نمایشگر پوشیدنی، مانند عینک‌های هوشمند و دستگاه‌های نمایشگر نامرئی، به عنوان پیشرفت‌های مهم آینده در نظر گرفته می‌شوند. با این حال، به دلیل محدودیت‌های نوری و راندمان نوردهی، ساخت فناوری ریزنمایشگر همیشه یک چالش در صنعت بوده است. اصول نوری سنتی حکم می‌کند که وقتی اندازه پیکسل به مرتبه‌ای قابل مقایسه با طول موج نور کاهش یابد، راندمان نوردهی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و حفظ روشنایی نمایشگر را دشوار می‌کند.

برای رفع این مشکل، تیم تحقیقاتی دانشگاه وورتسبورگ به طور نوآورانه ساختار "آنتن نوری" را معرفی کرد و از یک لایه تماس فلزی ویژه برای دستیابی به عملکردهای دوگانه تزریق جریان و تقویت نور استفاده کرد. این امر به آنها اجازه داد تا پیکسل‌هایی را ایجاد کنند که نور نارنجی را در ناحیه‌ای به مساحت تنها 300 در 300 نانومتر ساطع می‌کنند، با روشنایی قابل مقایسه با پیکسل‌های OLED معمولی با اندازه 5 در 5 میکرومتر. این بدان معناست که یک نمایشگر با وضوح 1920 در 1080 به طور نظری می‌تواند در ناحیه‌ای به مساحت تنها یک میلی‌متر مربع فشرده شود.

تیم تحقیقاتی خاطرنشان کرد که کلید این موفقیت در یک پیشرفت در طراحی ساختاری نهفته است. OLEDها از چندین لایه فیلم‌های نازک آلی تشکیل شده‌اند که بین دو الکترود قرار گرفته‌اند. هنگامی که جریان از آنها عبور می‌کند، الکترون‌ها و حفره‌ها دوباره ترکیب می‌شوند و مولکول‌های آلی را برای ساطع نور تحریک می‌کنند. از آنجایی که هر پیکسل خود نوردهی است، نیازی به نور پس‌زمینه نیست، آنها به کنتراست بالا، رنگ‌های زنده و راندمان انرژی بالا دست می‌یابند و آنها را برای دستگاه‌های AR و VR ایده‌آل می‌کند.

با این حال، OLEDهای سنتی در طول فرآیند مینیاتوری‌سازی از توزیع جریان ناهموار رنج می‌برند. اگر ساختار مستقیماً کاهش یابد، جریان در گوشه‌های پیکسل متمرکز می‌شود، که نه تنها منجر به انتشار نور ناهموار می‌شود، بلکه ممکن است باعث مهاجرت اتم‌های طلا به دلیل میدان الکتریکی قوی شود، و یک ساختار رشته‌ای ایجاد کند و باعث اتصال کوتاه شود و در نهایت پیکسل را از بین ببرد.

برای حل این مشکل، تیم تحقیقاتی یک لایه عایق ویژه را در بالای آنتن نوری اضافه کرد و تنها یک سوراخ دایره‌ای با قطر تقریباً 200 نانومتر را در مرکز باقی گذاشت و به طور موثر از تزریق جریان از لبه‌ها جلوگیری کرد. این طراحی به طور قابل توجهی پایداری پیکسل را بهبود بخشید و به آن اجازه داد تا بیش از دو هفته در محیط‌های طبیعی به طور پایدار کار کند.

تیم تحقیقاتی اعلام کرد که راندمان نوردهی فعلی این پیکسل نانو-OLED تقریباً 1٪ است. این تیم در مرحله بعد بر بهبود بیشتر این راندمان و گسترش محدوده نوردهی برای شامل کل محدوده رنگ قرمز، سبز و آبی تمرکز خواهد کرد. اگر تحقیقات با موفقیت پیش برود، انتظار می‌رود که یک سیستم ریزنمایشگر با یک نمایشگر تمام رنگی کامل در آینده محقق شود.