La Universidad Alemana Desarrolla el Píxel OLED Más Pequeño del Mundo

Físicos de la Universidad Julius-Maximilians de Würzburg (JMU) en Alemania han desarrollado con éxito el píxel OLED emisor de luz más pequeño del mundo, que puede utilizarse en aplicaciones de micro-pantallas. Los resultados de la investigación relevante se han publicado en la revista académica Science Advances.

Las tecnologías de visualización portátil, como las gafas inteligentes y los dispositivos de visualización invisibles, se consideran importantes desarrollos futuros. Sin embargo, debido a las limitaciones ópticas y a la eficiencia luminosa, la fabricación de tecnología de micro-pantallas siempre ha sido un desafío en la industria. Los principios ópticos tradicionales dictan que cuando el tamaño del píxel se reduce a un orden de magnitud comparable a la longitud de onda de la luz, la eficiencia luminosa disminuirá significativamente, lo que dificulta el mantenimiento del brillo de la pantalla.

Para abordar esto, el equipo de investigación de la Universidad de Würzburg introdujo de forma innovadora una estructura de "antena óptica" y utilizó una capa de contacto metálico especial para lograr las funciones duales de inyección de corriente y amplificación de la luz. Esto les permitió crear píxeles que emiten luz naranja en un área de solo 300 x 300 nanómetros, con un brillo comparable al de los píxeles OLED convencionales que miden 5 x 5 micrómetros. Esto significa que una pantalla con una resolución de 1920 x 1080 podría comprimirse teóricamente en un área de solo un milímetro cuadrado.

El equipo de investigación señaló que la clave de este logro reside en un avance en el diseño estructural. Los OLED constan de múltiples capas de películas orgánicas delgadas intercaladas entre dos electrodos. Cuando la corriente fluye a través de ellos, los electrones y los huecos se recombinan, estimulando a las moléculas orgánicas a emitir luz. Debido a que cada píxel es auto-luminoso, eliminando la necesidad de una retroiluminación, logran un alto contraste, colores vibrantes y alta eficiencia energética, lo que los hace ideales para dispositivos de RA y RV.

Sin embargo, los OLED tradicionales sufren de una distribución de corriente desigual durante el proceso de miniaturización. Si la estructura se reduce directamente, la corriente se concentrará en las esquinas del píxel, lo que no solo conduce a una emisión de luz desigual, sino que también puede causar la migración de átomos de oro debido al fuerte campo eléctrico, formando una estructura de filamento y causando un cortocircuito, destruyendo en última instancia el píxel.

Para abordar este problema, el equipo de investigación añadió una capa aislante especial en la parte superior de la antena óptica, dejando solo un agujero circular con un diámetro de aproximadamente 200 nanómetros en el centro, evitando eficazmente que la corriente se inyecte desde los bordes. Este diseño mejoró significativamente la estabilidad del píxel, permitiéndole funcionar de forma estable durante más de dos semanas en entornos naturales.

El equipo de investigación declaró que la eficiencia luminosa actual de este píxel nano-OLED es de aproximadamente el 1%. El equipo se centrará a continuación en mejorar aún más esta eficiencia y ampliar el rango luminoso para incluir la gama completa de colores rojo, verde y azul. Si la investigación avanza con éxito, se espera que en el futuro se realice un sistema de micro-pantalla con una pantalla a todo color completa.