Німецькі вчені з Вюрцбурзького університету ім. Юліуса-Максіміліана створили найменший у світі світловипромінюючий піксель, що являє значне досягнення на шляху до розробки максимально компактних дисплеїв , смартокулярів та інших пристроїв, що носяться.
Досі процес створення компактних смартокулярів стримували громіздкі елементи та оптичні обмеження, які перешкоджали ефективному випроміненню світла за зменшення розмірів пікселів до однієї довжини хвилі. Дослідники використали оптичні антени та створили найменший з коли-небудь створених світловипромінюючих пікселів. Розробку очолили професори Єнс Пфлаум та Берт Хехт.
“За допомогою металевого контакту, що дозволяє інжектувати струм в органічний світлодіод, одночасно посилюючи та випромінюючи світло, що генерується, ми створили піксель помаранчевого кольору на площі всього 300 на 300 нанометрів. Цей піксель за яскравістю такий самий, як і звичайний OLED-піксель розміром 5 на 5 мікрометрів”,— зазначає Берт Хехт.
Це означає, що дисплей або проєктор з роздільною здатністю 1920 x 1080 пікселів легко уміщуватиметься на площі усього в 1 мм². Це дозволить інтегрувати подібні крихітні дисплеї у дужки окулярів, звідки генероване світло подаватиметься на лінзи.
OLED складається з кількох надтонких органічних шарів, розміщених між двома електродами. Під час протікання струму через цей шар електрони та дірки рекомбінують та збуджують органічні молекули в активному шарі, які потім вивільняють цю енергію у вигляді світла.
Оскільки кожен піксель самостійно випромінює світло, необхідності у підсвітці не виникає. Це забезпечує надзвичайно глибокий чорний та яскраві інші кольори, а також ефективне керування енергоспоживанням для пристроїв, що носяться, а також AR та VR-гарнітур. Ключовою проблемою з подальшим зменшенням розмірів пікселів став нерівномірний розподіл струмів у таких малих масштабах.
“Як і у випадку з громовідведенням, просте зменшення розміру усталеної концепції OLED призвело б до того, що струми стали б виходити переважно з кутів антени. Ця антена, виготовлена із золота, мала б форму прямокутного паралелепіпеда з довжиною ребра 300х300х50 нанометрів. Утворювані електричні поля генеруватимуть настільки потужні струми, що атоми золота, стаючи рухливими, поступово перетворяться на оптично активний матеріал. Ці надтонкі структури продовжуватимуть зростати, поки піксель не буде знищений внаслідок короткого замикання”, — пояснює Єнс Пфлаум.
Створена німецькими дослідниками структура містить спеціально виготовлений ізоляційний шар поверх оптичної антени, який залишає тільки круглий отвір діаметром 200 нанометрів у центрі. Ця конструкція блокує струми, які виникають з країв та кутів, забезпечуючи тривалу та надійну роботу світлодіода.
На наступних етапах фізики планують ще більше підвищити ефективність із нинішнього рівня в один відсоток та розширити колірне охоплення до RGB-спектрального діапазону. Тоді практично ніщо не перешкоджатиме появі нового покоління мініатюрних дисплеїв .
Результати дослідження опубліковані у журналі Science Advances
Джерело: SciTechDaily
