Universidade Alemã Desenvolve o Menor Pixel OLED do Mundo

Físicos da Julius-Maximilians-Universitt Würzburg (JMU) na Alemanha desenvolveram com sucesso o menor pixel OLED emissor de luz do mundo, que pode ser usado em aplicações de micro-display. Os resultados relevantes da pesquisa foram publicados na revista acadêmica Science Advances.

Tecnologias de display vestíveis, como óculos inteligentes e dispositivos de display invisíveis, são consideradas importantes desenvolvimentos futuros. No entanto, devido às limitações ópticas e à eficiência luminosa, a fabricação de tecnologia de micro-display sempre foi um desafio na indústria. Os princípios ópticos tradicionais ditam que, quando o tamanho do pixel é reduzido a uma ordem de magnitude comparável ao comprimento de onda da luz, a eficiência luminosa diminuirá significativamente, tornando difícil manter o brilho da tela.

Para resolver isso, a equipe de pesquisa da Universidade de Würzburg introduziu inovadoramente uma estrutura de "antena óptica" e utilizou uma camada de contato metálico especial para alcançar as funções duplas de injeção de corrente e amplificação de luz. Isso permitiu que eles criassem pixels emitindo luz laranja em uma área de apenas 300 x 300 nanômetros, com um brilho comparável ao de pixels OLED convencionais medindo 5 x 5 micrômetros. Isso significa que uma tela com resolução de 1920 x 1080 poderia, teoricamente, ser comprimida em uma área de apenas um milímetro quadrado.

A equipe de pesquisa observou que a chave para essa conquista reside em uma descoberta no design estrutural. Os OLEDs consistem em múltiplas camadas de filmes finos orgânicos intercalados entre dois eletrodos. Quando a corrente flui através deles, elétrons e lacunas se recombinam, estimulando as moléculas orgânicas a emitir luz. Como cada pixel é autoluminoso, eliminando a necessidade de uma luz de fundo, eles alcançam alto contraste, cores vibrantes e alta eficiência energética, tornando-os ideais para dispositivos AR e VR.

No entanto, os OLEDs tradicionais sofrem de distribuição de corrente desigual durante o processo de miniaturização. Se a estrutura for diretamente reduzida, a corrente será concentrada nos cantos do pixel, o que não apenas leva à emissão de luz desigual, mas também pode causar a migração de átomos de ouro devido ao forte campo elétrico, formando uma estrutura de filamento e causando um curto-circuito, destruindo, em última análise, o pixel.

Para resolver esse problema, a equipe de pesquisa adicionou uma camada isolante especial no topo da antena óptica, deixando apenas um buraco circular com um diâmetro de aproximadamente 200 nanômetros no centro, efetivamente impedindo que a corrente seja injetada pelas bordas. Este design melhorou significativamente a estabilidade do pixel, permitindo que ele operasse de forma estável por mais de duas semanas em ambientes naturais.

A equipe de pesquisa afirmou que a atual eficiência luminosa deste pixel nano-OLED é de aproximadamente 1%. A equipe se concentrará em seguida em melhorar ainda mais essa eficiência e expandir a faixa luminosa para incluir a gama completa de cores vermelho, verde e azul. Se a pesquisa prosseguir com sucesso, espera-se que um sistema de micro-display com uma tela colorida completa seja realizado no futuro.