Немецкий университет разработал самый маленький в мире OLED-пиксель

Физики из Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) в Германии успешно разработали самый маленький в мире OLED-пиксель, который может использоваться в микродисплейных приложениях. Соответствующие результаты исследований были опубликованы в научном журнале Science Advances.

Носимые дисплейные технологии, такие как умные очки и невидимые дисплейные устройства, считаются важными разработками будущего. Однако из-за оптических ограничений и световой эффективности производство микродисплейных технологий всегда было сложной задачей в отрасли. Традиционные оптические принципы диктуют, что при уменьшении размера пикселя до порядка величины, сопоставимого с длиной волны света, световая эффективность значительно снизится, что затрудняет поддержание яркости дисплея.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа из Университета Вюрцбурга инновационно внедрила структуру «оптической антенны» и использовала специальный металлический контактный слой для достижения двойных функций инжекции тока и усиления света. Это позволило им создать пиксели, излучающие оранжевый свет на площади всего 300 x 300 нанометров, с яркостью, сопоставимой с яркостью обычных OLED-пикселей размером 5 x 5 микрометров. Это означает, что дисплей с разрешением 1920 x 1080 теоретически может быть сжат до площади всего один квадратный миллиметр.

Исследовательская группа отметила, что ключ к этому достижению заключается в прорыве в структурном дизайне. OLED-дисплеи состоят из нескольких слоев органических тонких пленок, зажатых между двумя электродами. Когда через них проходит ток, электроны и дырки рекомбинируют, стимулируя органические молекулы к излучению света. Поскольку каждый пиксель самосветящийся, отпадает необходимость в подсветке, что позволяет достичь высокой контрастности, ярких цветов и высокой энергоэффективности, что делает их идеальными для устройств AR и VR.

Однако традиционные OLED-дисплеи страдают от неравномерного распределения тока в процессе миниатюризации. Если структура будет непосредственно уменьшена, ток будет концентрироваться в углах пикселя, что не только приводит к неравномерному излучению света, но и может вызвать миграцию атомов золота из-за сильного электрического поля, образуя нитевидную структуру и вызывая короткое замыкание, в конечном итоге разрушая пиксель.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа добавила специальный изолирующий слой поверх оптической антенны, оставив только круглое отверстие диаметром примерно 200 нанометров в центре, эффективно предотвращая инжекцию тока с краев. Эта конструкция значительно улучшила стабильность пикселя, позволяя ему стабильно работать более двух недель в естественных условиях.

Исследовательская группа заявила, что текущая световая эффективность этого нано-OLED-пикселя составляет примерно 1%. Далее команда сосредоточится на дальнейшем повышении этой эффективности и расширении диапазона свечения, включив в него полный диапазон красного, зеленого и синего цветов. Если исследования пройдут успешно, ожидается, что в будущем будет реализована микродисплейная система с полноценным полноцветным дисплеем.