Laut den neuesten Nachrichten der Universität Würzburg in Deutschland ist es einem Team von Physikern der Schule gelungen, das kleinste lichtemittierende Pixel der Welt zu entwickeln und damit den Durchbruch bei Ultraminiatur-Displays für tragbare Geräte wie Datenbrillen zu schaffen. Als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien, die digitale Informationen direkt in das Sichtfeld des Benutzers projizieren können, wird die Entwicklung von Datenbrillen durch Volumenbeschränkungen der Anzeigekomponenten und Engpässe bei der optischen Leistung eingeschränkt. Bisher war es schwierig, die effektive Emissionseffizienz von Licht zu durchbrechen, wenn die Pixelgröße auf nur eine Wellenlänge reduziert wurde.
Ein Forschungsteam der Universität Würzburg hat mithilfe optischer Antennentechnologie die kleinsten Leuchtpixel aller Zeiten geschaffen. Die Forschung wurde von den Professoren Jens Pflaum und Bert Hecht geleitet und in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht. Die Forscher sagten, dass sie durch die Kombination von Metallelektroden mit organischen Leuchtdioden erfolgreich ein orangefarbenes Lichtpixel auf einer Fläche von nur 300 Nanometern × 300 Nanometern zum Leuchten brachten, und seine Helligkeit war mit der von OLED-Pixeln herkömmlicher Größe (5 Mikrometer × 5 Mikrometer) vergleichbar. Beispielsweise kann ein Bildschirmmaterial mit einer Auflösung von 1920 x 1080 vollständig in eine Fläche von 1 Quadratmillimeter integriert und in Brillengestellen verwendet werden, um Licht zur Anzeige auf die Gläser zu projizieren.
Der Kern des OLED-Displays besteht aus mehreren Schichten ultradünner organischer Materialien, die zwischen zwei Elektroden angeordnet sind. Nachdem Strom angelegt wurde, rekombinieren Elektronen und Löcher in der aktiven Schicht und regen organische Moleküle an, Energie freizusetzen, um Photonen zu bilden. Jedes Pixel kann unabhängig Licht emittieren, ohne dass eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist, was dazu beiträgt, tiefere Schwarztöne, lebendige Farben und ein verbessertes Energieeffizienzmanagement tragbarer Geräte im Bereich Virtual-Reality- und Augmented-Reality-Geräte zu liefern.
Die Forscher wiesen darauf hin, dass eine bloße Verkleinerung herkömmlicher OLED-Pixel den technischen Engpass der Miniaturisierung nicht lösen könne. Aufgrund der ungleichmäßigen Stromverteilung bei extrem kleinen Größen, wie zum Beispiel dem Blitzableitereffekt, konzentriert sich der Strom hauptsächlich in den Ecken der Antenne, wodurch sich im optisch aktiven Material metallische „Filamente“ bilden, die mit der Zeit leicht zu Kurzschlussausfällen führen können.
Die vom Team entwickelte neue Struktur fügt der Oberseite der optischen Antenne eine spezielle Isolierschicht hinzu, so dass in der Mitte nur eine Öffnung mit einem Durchmesser von 200 Nanometern verbleibt. Auf diese Weise wird der Strom aus den Ecken wirksam abgeschirmt, was den zuverlässigen und stabilen Betrieb der Nanophotodiode gewährleistet und die Entstehung von Filamenten verhindert. Experimente zeigen, dass die erste Charge Nanopixel unter normalen Bedingungen zwei Wochen lang stabil funktionieren kann.
Im nächsten Schritt plant das Team, die Lichtausbeute der Pixel zu verbessern (derzeit 1 %), den Farbraum zu erweitern, um das gesamte RGB-Spektrum abzudecken, und eine groß angelegte Anwendung von Mikrodisplays anzustreben. Diese neue Technologie soll Displays und Projektionsgeräte extrem klein und unsichtbar machen und in verschiedene tragbare Geräte integrieren – darunter Brillen und sogar Kontaktlinsen.
Zusammengestellt von /ScitechDaily