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Jul 19, 2023

Studio dell'effetto di diafonia elettrica tra i pixel in alto

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 14070 (2023) Cita questo articolo Dettagli metrici I microdisplay a diodi organici a emissione di luce (OLED) hanno ricevuto grande attenzione grazie alla loro eccellente

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 14070 (2023) Citare questo articolo

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I microdisplay a diodi organici a emissione di luce (OLED) hanno ricevuto grande attenzione grazie alle loro eccellenti prestazioni per applicazioni di dispositivi di realtà aumentata/realtà virtuale. Tuttavia, l'elevata densità di pixel del microdisplay OLED provoca diafonia elettrica, con conseguente distorsione del colore. Questo studio ha analizzato l'attuale rapporto di diafonia e i cambiamenti nella gamma di colori causati dalla diafonia elettrica tra sub-pixel nei microdisplay OLED a colori ad alta risoluzione. Per la simulazione della diafonia elettrica è stata utilizzata una struttura pixel di 3147 pixel per pollice (PPI) con quattro sub-pixel e un OLED bianco a stack singolo con filtri colorati rosso, verde e blu. I risultati hanno mostrato che la resistenza del foglio degli elettrodi superiore e inferiore degli OLED raramente influenzava la diafonia elettrica. Tuttavia, l'attuale rapporto di diafonia è aumentato notevolmente e la gamma di colori è diminuita man mano che la resistenza del foglio dello strato organico comune diminuiva. Inoltre, la gamma cromatica del microdisplay OLED è diminuita man mano che la densità di pixel del pannello è aumentata da 200 a 5000 PPI. Inoltre, abbiamo fabbricato un circuito sub-pixel per misurare la corrente di diafonia elettrica utilizzando una struttura di pixel multi-finger su scala 3147 PPI e l'abbiamo confrontato con il risultato della simulazione.

I diodi organici a emissione di luce (OLED) sono utilizzati in vari dispositivi elettronici e veicoli grazie al loro tempo di risposta rapido, all'elevato rapporto di contrasto, all'ampia gamma di colori e ai fattori di forma ultrasottili e flessibili1,2,3,4,5. I display OLED sono disponibili in diverse dimensioni e possono essere applicati a diversi dispositivi, dai cellulari ai televisori6,7. Negli ultimi anni, microdisplay OLED con una diagonale pari o inferiore a 2 pollici sono stati prodotti e applicati a dispositivi di realtà aumentata (AR)/realtà virtuale (VR)8. I pixel nei microdisplay OLED sono ingranditi da sistemi ottici nei dispositivi AR/VR9,10. Pertanto, i microdisplay OLED devono avere un'elevata densità di pixel. La maggior parte dei microdisplay OLED utilizza backplane in silicio con circuiti CMOS (metallo-ossido-semiconduttore) complementari per un'alta risoluzione8. Ad esempio, BOE in Cina ha segnalato un microdisplay OLED da 5644 pixel per pollice (PPI) per vetro AR11. Sony ha anche riportato un pixel pitch ridotto di 6,3 μm12.

Tuttavia, man mano che la dimensione del pixel pitch diminuisce, diminuisce anche la distanza tra i pixel, causando problemi13,14 che non si verificano nei display OLED convenzionali. Poiché la distanza tra i sub-pixel nel normale display OLED è ampia, circa decine di micrometri, i sub-pixel adiacenti non sono influenzati dalla corrente di dispersione laterale quando un sub-pixel viene azionato elettricamente a causa dell'elevata resistenza del foglio dei materiali organici. Tuttavia, la distanza tra i subpixel nel microdisplay OLED è di circa centinaia di nanometri15,16. Di conseguenza, la tensione di pilotaggio nel sub-pixel verde (G) può causare una corrente di diafonia nei sub-pixel rosso (R) e blu (B), chiamata diafonia elettrica, come mostrato in Fig. 117,18.

Schema della corrente di diafonia nel microdisplay OLED a colori con filtri colorati R, G e B (C/F).

Sebbene Liu et al. hanno riferito che la corrente di diffusione dei fori laterali migliora l'efficienza e la stabilità operativa degli OLED19, la maggior parte della diafonia elettrica causata dalla corrente di dispersione laterale in genere distorce i colori dei pixel e diminuisce la gamma cromatica dei pannelli microdisplay OLED. Gli OLED bianchi con strutture tandem vengono utilizzati per la loro elevata luminanza, efficienza e durata nei microdisplay OLED20,21,22. La struttura tandem richiede strati di generazione di carica (CGL)23,24,25, che hanno una conduttività maggiore rispetto ai normali materiali organici, risultando in una diafonia elettrica26. La diafonia elettrica è un problema critico nel campo dei microdisplay OLED e dovrebbe essere superata per ottenere un'ampia gamma di colori. Tuttavia, la misurazione e l'analisi sperimentale della corrente di diafonia sono molto difficili considerando che la dimensione del sub-pixel è molto piccola e sono necessari pratici pannelli microdisplay OLED.