Maailman pienin pikseli

Würzburgin yliopiston fyysikot ovat kehittäneet erittäin pieniä pikseleitä optisten antennien ja nerokkaan suunnittelun avulla.

Älylasit, jotka näyttävät tietoa suoraan näkökentässä, pidetään tulevaisuuden keskeisenä teknologiana – mutta tähän asti niiden käyttö on usein epäonnistunut kömpelön teknologian vuoksi. Klassinen optiikka sulkee pois tehokkaat valoa emittoivat pikselit, jos niiden koko pienennetään emittoidun valon aallonpituuteen.

Nyt Julius-Maximilians-Universität Würzburgin (JMU) fyysikot ovat ottaneet ratkaisevan askeleen kohti valaisevia miniatyyrinäyttöjä ja optisten antennien avulla luoneet tähän mennessä maailman pienimmän pikselin.

”Metallisen kontaktin avulla, joka mahdollistaa virran injektoinnin orgaaniseen valoa emittoivaan diodiin ja samanaikaisesti vahvistaa ja emittoi syntynyttä valoa, olemme luoneet oranssin valopikselin alueelle, jonka koko on vain 300 x 300 nanometriä. Tämä pikseli on yhtä kirkas kuin perinteinen OLED-pikseli, jonka normaalit mitat ovat 5 x 5 mikrometriä”, Bert Hecht kuvailee tutkimuksen keskeistä löydöstä.

OLED koostuu useista erittäin ohuista orgaanisista kerroksista, jotka on upotettu kahden elektrodin väliin. Kun virta kulkee tämän pinon läpi, elektronit ja aukot yhdistyvät uudelleen ja virittävät sähköisesti aktiivisen kerroksen orgaanisia molekyylejä, jotka sitten vapauttavat tämän energian valokvantteina. Koska jokainen pikseli hohtaa yksinään, taustavaloa ei tarvita, mikä mahdollistaa erityisen syvät mustan sävyt, elävät värit ja tehokkaan energianhallinnan kannettavissa laitteissa lisätyn ja virtuaalitodellisuuden alalla.

Keskeinen ongelma aiheen parissa oli virtojen epätasainen jakautuminen näin pienissä mitoissa: ”Kuten ukkosenjohdattimen tapauksessa, vakiintuneen OLED-konseptin koon pienentäminen saisi virrat lähtemään pääasiassa antennin kulmista. Tuloksena olevat sähkökentät tuottaisivat niin vahvoja voimia, että liikkuviksi muuttuvat kulta-atomit kasvaisivat vähitellen oikosulkeviksi filamenteiksi, Jens Pflaum kuvailee fyysistä taustaa.

Nyt kehitetty rakenne sisältää uudenlaisen eristekerroksen optisen antennin päällä, joka jättää antennin keskelle halkaisijaltaan vain 200 nanometrisen pyöreän aukon. Tämä järjestely estää reunoista ja kulmista tulevan virrat – mikä mahdollistaa nanovalodiodin luotettavan ja pitkäkestoisen toiminnan.

Seuraavissa vaiheissa fyysikot haluavat nostaa hyötysuhdetta nykyisestä yhden prosentin tasosta entisestään ja laajentaa väriskaalan RGB-spektrialueelle. Tämän teknologian avulla näytöistä ja projektoreista voi tulevaisuudessa tulla niin pieniä, että ne voidaan integroida lähes näkymättömästi keholla käytettäviin laitteisiin – silmälasikehyksistä piilolinsseihin.

Aiheesta aiemmin:

OLED-näyttöjen kehitysnäkymiä

Valon ja aineen hybriditilat voivat parantaa OLED-kirkkautta

Valon ja materiaalin yhdistäminen optimoi näytön kirkkauden