Учёные из Вюрцбургского университета имени Юлиуса-Максимилиана в Германии разработали самый миниатюрный светоизлучающий пиксель в мире, что является важным шагом к созданию ультракомпактных дисплеев, смарт-очков и прочих носимых гаджетов.
Ранее разработка компактных смарт-очков ограничивалась крупными компонентами и оптическими недостатками, что мешало оптимальному излучению света при снижении размера пикселей до одной длины волны. Учёные применили оптические антенны и создали самый миниатюрный из известных светоизлучающих пикселей. Возглавили проект профессора Йенс Пфлаум и Берт Хехт.
«С помощью металлического контакта, который позволяет вводить ток в органический светодиод, одновременно усиливая и излучая созданный свет, мы разработали пиксель оранжевого цвета с площадью всего 300 на 300 нанометров. Этот пиксель по яркости сравим с традиционным OLED-пикселем размером 5 на 5 микрометров», — подчеркивает Берт Хехт.
Это означает, что дисплей или проектор с разрешением 1920 x 1080 пикселей может поместиться на площади всего 1 мм². Это создаст возможность интеграции таких крошечных дисплеев в дужки очков, где генерируемый свет будет направляться на линзы.
OLED состоит из нескольких тончайших органических слоев, размещенных между двумя электродами. При протекании тока электроны и дырки рекомбинируют и возбуждают органические молекулы в активном слое, которые затем выделяют эту энергию в виде света.
Поскольку каждый пиксель излучает свет самостоятельно, подсветка не требуется. Это обеспечивает глубокие черные тона и насыщенные цвета, а также эффективное управление энергопотреблением для носимых устройств, а также AR и VR-очков. Одна из ключевых проблем для дальнейшего уменьшения размеров пикселей заключается в неравномерном распределении токов на таком малом масштабе.
«Как и в случае с громоотводом, простое уменьшение размеров традиционного OLED может привести к тому, что токи будут выходить в основном из углов антенны. Эта антенна, изготовленная из золота, имеет форму прямоугольного параллелепипеда с размерами 300х300х50 нанометров. Сформировавшиеся электрические поля будут генерировать такие мощные токи, что атомы золота станут подвижными и постепенно превратятся в оптически активный материал. Эти тончайшие структуры будут продолжать развиваться, пока пиксель не выйдет из строя из-за короткого замыкания», — объясняет Йенс Пфлаум.
Созданная немецкими учеными структура включает специально изготовленный изоляционный слой над оптической антенной, который оставляет только круглое отверстие диаметром 200 нанометров в центре. Эта конструкция блокирует токи, возникающие с краев и углов, гарантируя долговечную и надежную работу светодиода.
В будущих этапах исследователи планируют еще более увеличить эффективность с текущего уровня в один процент и расширить цветовой спектр до RGB-диапазона. Это позволит практически устранить барьеры для появления нового поколения миниатюрных дисплеев.
Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances
Источник: SciTechDaily
