Investigando el efecto de diafonía eléctrica entre píxeles en alta

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 14070 (2023) Citar este artículo

Detalles de métricas

Las micropantallas de diodos emisores de luz orgánicos (OLED) han recibido gran atención debido a su excelente rendimiento para aplicaciones de dispositivos de realidad aumentada/realidad virtual. Sin embargo, la alta densidad de píxeles de la micropantalla OLED provoca interferencias eléctricas, lo que provoca distorsión del color. Este estudio investigó la relación de diafonía actual y los cambios en la gama de colores causados por la diafonía eléctrica entre subpíxeles en micropantallas OLED a todo color de alta resolución. Para la simulación de diafonía eléctrica se utilizó una estructura de píxeles de 3147 píxeles por pulgada (PPI) con cuatro subpíxeles y un OLED blanco de una sola pila con filtros de color rojo, verde y azul. Los resultados mostraron que la resistencia laminar de los electrodos superior e inferior de los OLED rara vez afectaba la diafonía eléctrica. Sin embargo, la relación de diafonía actual aumentó dramáticamente y la gama de colores disminuyó a medida que disminuyó la resistencia laminar de la capa orgánica común. Además, la gama de colores de la micropantalla OLED disminuyó a medida que la densidad de píxeles del panel aumentó de 200 a 5000 PPI. Además, fabricamos un circuito de subpíxeles para medir la corriente de diafonía eléctrica utilizando una estructura de píxeles de varios dedos a escala de 3147 PPI y lo comparamos con el resultado de la simulación.

Los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) se utilizan en diversos dispositivos electrónicos y vehículos debido a su rápido tiempo de respuesta, alta relación de contraste, amplia gama de colores, así como factores de forma ultrafinos y flexibles1,2,3,4,5. Las pantallas OLED están disponibles en diferentes tamaños y se pueden aplicar a varios dispositivos, desde teléfonos móviles hasta televisores6,7. En los últimos años, se han fabricado y aplicado micropantallas OLED con un tamaño diagonal de 2 pulgadas o menos a dispositivos de realidad aumentada (AR)/realidad virtual (VR)8. Los píxeles de las micropantallas OLED se magnifican mediante sistemas ópticos en dispositivos AR/VR9,10. Por tanto, las micropantallas OLED deben tener una alta densidad de píxeles. La mayoría de las micropantallas OLED utilizan placas posteriores de silicio con circuitos complementarios basados en semiconductores de óxido metálico (CMOS) para alta resolución8. Por ejemplo, BOE en China informó sobre una micropantalla OLED de 5644 píxeles por pulgada (PPI) para vidrio AR11. Sony también informó de un tamaño de píxel pequeño de 6,3 μm12.

Sin embargo, a medida que disminuye el tamaño del píxel, la distancia entre píxeles también disminuye, lo que genera problemas13,14 que no ocurren en las pantallas OLED convencionales. Debido a que la distancia entre subpíxeles en la pantalla OLED normal es grande, aproximadamente decenas de micrómetros, los subpíxeles adyacentes no se ven afectados por la corriente de fuga lateral cuando un subpíxel es accionado eléctricamente debido a la muy alta resistencia laminar de los materiales orgánicos. Sin embargo, la distancia entre subpíxeles en la micropantalla OLED es de aproximadamente cientos de nanómetros15,16. En consecuencia, el voltaje de conducción en el subpíxel verde (G) puede causar una corriente de diafonía en los subpíxeles rojo (R) y azul (B), llamada diafonía eléctrica, como se muestra en la Fig. 117,18.

Esquema de la corriente de diafonía en la micropantalla OLED a todo color con filtros de color R, G y B (C/F).

Aunque Liu et al. informaron que la corriente de difusión del orificio lateral mejora la eficiencia y la estabilidad operativa de los OLED19, la mayoría de las interferencias eléctricas causadas por la corriente de fuga lateral generalmente distorsionan los colores de los píxeles y disminuyen la gama de colores de los paneles de micropantallas OLED. Los OLED blancos con estructuras en tándem se utilizan debido a su alta luminancia, eficiencia y vida útil en micropantallas OLED20,21,22. La estructura en tándem requiere capas de generación de carga (CGL)23,24,25, que tienen una conductividad mayor que los materiales orgánicos normales, lo que da como resultado una diafonía eléctrica26. La diafonía eléctrica es un problema crítico en el campo de las micropantallas OLED y debe superarse para lograr una amplia gama de colores. Sin embargo, la medición y el análisis experimentales de la corriente de diafonía son muy difíciles considerando que el tamaño del subpíxel es muy pequeño y se requieren prácticos paneles de micropantalla OLED.

Este estudio investiga el efecto de la diafonía eléctrica utilizando una práctica estructura de píxeles de panel de micropantalla OLED. Realizamos una simulación eléctrica y calculamos la gama de colores dependiendo de los parámetros y estructuras de los píxeles, incluida la disposición de los filtros de color (C/F), la resistencia laminar de la capa orgánica común, los electrodos inferior y superior, y las densidades de píxeles. Además, desarrollamos un circuito de medición de corriente de fuga lateral y medimos la corriente de diafonía eléctrica en una práctica escala de píxeles de micropantalla OLED.

Se fabricó un OLED blanco de una sola pila para la simulación de diafonía eléctrica. La Figura 2a muestra una estructura detallada del OLED blanco: Si/Al (50 nm)/TiN (3 nm)/capa de transporte de orificios (HTL) dopada con P (7,5 nm) como capa de inyección de orificios (HIL)/HTL (35 nm)/capa emisora azul (EML) (5 nm)/huésped fosforescente (PH) (1 nm)/EML co-dopado con dopantes verdes y rojos fosforescentes (3 nm)/EML azul (5 nm)/capa de transporte de electrones (ETL) ) (30 nm)/Mg:LiF (1:1, 2 nm) como capa de inyección de electrones (EIL)/Ag:Mg (10:1, 15 nm) como cátodo semitransparente/CPL (80 nm) como una capa protectora/LiF (50 nm) como capa de pasivación/Al2O3 (60 nm) como capa de encapsulación de película delgada. Se utilizó NDP-9 como dopante tipo p24. Los niveles de energía de la mayoría de los materiales y los espectros de absorción y fotoluminiscencia (PL) de RD y BD se informaron en nuestro artículo publicado anteriormente27. Además, los espectros de absorción y PL de GD se proporcionaron en la Fig. S1 en la información complementaria. El material utilizado para CPL es el mismo que se utiliza para HTL. La Figura 2b muestra las características de densidad de corriente, voltaje y luminancia (J – V – L) del OLED blanco fabricado.

( a ) Estructura esquemática del dispositivo de OLED blanco para simulación (BH: anfitrión azul, BD: dopante azul fluorescente, GD: dopante verde fosforescente, RD: dopante rojo fosforescente) y (b) características J – V – L del dispositivo.

Para el cálculo de la diafonía eléctrica se utilizó el software comercial LAOSS (Fluxim), que utilizó un modelo de elementos finitos 2 + 1D basado en la conductividad de la capa común17,18 y las características J–V–L del OLED blanco fabricado.

Se diseñó una estructura de píxeles basada en un práctico panel de micropantalla OLED de 0,7 pulgadas en diagonal con una resolución de 1920 × 1080, como se muestra en la Fig. 3a. El píxel constaba de cuatro subpíxeles y la densidad de píxeles era de aproximadamente 3147 PPI. Cuando el subpíxel del subdominio 3 fue accionado eléctricamente, se calcularon las corrientes de diafonía eléctrica de los subdominios 1, 2 y 4. La relación de diafonía actual se calculó como:

(a) Estructura esquemática de píxeles (a: 8,1 μm, b: 8,1 μm, x: 3,4 μm, y: 3,4 μm, z: 0,65 μm) para simulación de diafonía eléctrica, (b) transmitancia de C/F rojos, verdes y azules y espectro EL normalizado de OLED blanco a 3,5 V, (c) espectros rojo, verde y azul del OLED blanco a través de C/F, y (d) coordenadas de color de la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) 1931 del estándar sRGB y el OLED blanco a través de C/Fs. La línea discontinua gris se refiere al espacio de color sRGB.

Los espectros de luminancia y electroluminiscencia blanca (EL) de cada subpíxel se calcularon utilizando la corriente de cada subpíxel. Dependiendo de la disposición del filtro de color superior, el espectro EL blanco de cada subpíxel se multiplicó por la transmitancia del filtro de color, como se muestra en la Fig. 3b, c, para calcular los espectros EL finales de cada subpíxel. Al superponer el espectro EL calculado de cada subpíxel, obtuvimos el espectro EL final y las coordenadas de color de un píxel. Al cambiar el subdominio de conducción, calculamos la gama de colores como:

donde (Rx, Ry), (Gx, Gy) y (Bx, By) son las coordenadas de color de los píxeles rojo, verde y azul accionados eléctricamente, respectivamente, y 0,1121 es el área del triángulo gris discontinuo que comprende el rojo. Coordenadas de color , verde y azul de sRGB como se muestra en la Fig. 3d. Supusimos que las resistencias laminares del electrodo inferior, la capa orgánica común y el electrodo superior eran 2, 120 × 109 y 20 Ω/□, respectivamente18.

Teniendo en cuenta que el píxel consta de cuatro subpíxeles, dos subpíxeles deben tener el mismo color en un píxel. Debido a que la emisión azul fluorescente comúnmente tiene una eficiencia y una vida útil bajas en comparación con la emisión verde o roja fosforescente en los OLED, seleccionamos dos subpíxeles azules y un subpíxel verde y uno rojo cada uno. Dependiendo de la disposición del filtro de color, estaban disponibles 12 combinaciones diferentes de subpíxeles. Entre estos, seleccionamos dos disposiciones de filtros de color diferentes, como se muestra en la Fig. 4a, ya que se usó un OLED blanco común en la capa inferior. Cuando se aplica voltaje a los subpíxeles rojo y verde en la simulación, se observa una relación de diafonía de corriente casi idéntica con el mismo voltaje, independientemente de la disposición del filtro de color, como se muestra en la Fig. S2a,b en la información complementaria. Sin embargo, cuando se aplica voltaje a los subpíxeles azules, se muestran diferentes relaciones de diafonía actual según la disposición del filtro de color, como se muestra en la Fig. S2c en la información complementaria. Por ejemplo, cuando se aplican 2,5 V a los subpíxeles azules, la disposición del filtro de color RBGB mostró una corriente de fuga lateral más alta en comparación con la disposición del filtro de color BRGB, como se muestra en la Fig. S2h,i en la información complementaria. Calculamos la gama de colores basada en sRGB utilizando la corriente de fuga calculada de cada subpíxel con diferentes voltajes de conducción, como se muestra en la Fig. 4b. La gama de colores cambió dependiendo de los voltajes de conducción debido a los cambios de coordenadas de color de la emisión de luz blanca que pasa a través de los filtros de color rojo, verde y azul del OLED blanco fabricado, como se muestra en la Fig. 4c. La gama de colores de los arreglos RBGB fue ligeramente superior a la de los arreglos BRGB de 2,5 a 3,0 V. Por ejemplo, la gama de colores de los arreglos RBGB y BRGB fue del 75,22 % y el 71,35 % a 2,7 V, respectivamente, debido a la mayor relación de diafonía actual de Disposición del filtro de color BRGB comparada con la disposición del filtro de color RBGB. Este resultado indica que la disposición horizontal o vertical de los subpíxeles azules es más ventajosa que la disposición diagonal de los subpíxeles azules para proteger la disminución de la gama de colores debido a la corriente de diafonía eléctrica.

(a) Dos disposiciones de filtro de color diferentes, (b) gama de colores calculada dependiendo de las disposiciones de filtro de color con diferentes voltajes de activación, y (c) coordenadas de color CIE rojo, verde y azul calculadas en función del voltaje de activación de 2,1 a 3,9 V (dirección de la flecha: aumento de voltaje).

Las micropantallas OLED suelen utilizar una oblea de Si como sustrato, que es opaca. Por lo tanto, se debe utilizar la estructura de emisión superior para las micropantallas OLED. Cuando se utiliza una estructura de emisión superior para OLED, se utiliza una capa metálica delgada semitransparente como electrodo superior. El espesor del electrodo superior es muy importante. Una fina capa de metal aumenta la transmitancia del electrodo superior, lo que aumenta la resistencia de la lámina, lo que resulta en un aumento del voltaje de conducción. Por el contrario, una capa metálica gruesa disminuye la resistencia laminar del electrodo superior, lo que disminuye la transmitancia del electrodo superior, lo que da como resultado una luminancia y una eficiencia bajas. Por lo tanto, el grosor adecuado del electrodo superior es un factor importante para lograr OLED blancos de emisión superior eficientes. Para investigar el efecto de diafonía eléctrica dependiendo de la resistencia de la lámina del electrodo superior, la resistencia de la lámina del electrodo superior se cambió de 10–3 Ω/□ a 103 Ω/□. Las relaciones de diafonía actuales de los píxeles fueron casi las mismas independientemente de la resistencia de la lámina de los electrodos superiores, como se muestra en las figuras 5a a c. Se aplica voltaje de conducción al electrodo inferior modelado, mientras que el electrodo superior, que funciona como cátodo, está en estado de tierra y ubicado en la parte superior del OLED en esta simulación. Por lo tanto, se anticipa que la corriente de fuga lateral se producirá principalmente en la interfaz entre el electrodo inferior y la capa orgánica común. Además, la resistencia laminar del electrodo superior suele ser mucho menor en comparación con la de las capas orgánicas comunes. En consecuencia, las variaciones en la resistencia laminar del electrodo superior no afectan sustancialmente la relación de diafonía actual. Por lo tanto, las gamas de colores calculadas de los píxeles fueron las mismas para diferentes resistencias de lámina de los electrodos superiores, como se muestra en la Fig. 5d. El efecto de la diafonía eléctrica sobre la resistencia laminar del electrodo inferior fue insignificante, como se muestra en la Fig. S3 en la información complementaria, lo que indica que la resistencia laminar de los electrodos superior e inferior no afecta la diafonía eléctrica en pantallas de alta resolución.

Relación de diafonía actual de (a) subdominio 1 en condición, (b) subdominio 3 en condición, (c) subdominio 2 y 4 en condición (d) y gama de colores calculada con diferente resistencia de lámina (Ω/□) de la parte superior electrodos en función de los voltajes de conducción.

Un OLED comprende muchas capas orgánicas entre los electrodos y tiene una resistencia muy alta. Sin embargo, en los últimos años, la conductividad de las capas orgánicas en OLED se ha incrementado para voltajes de conducción bajos mediante el desarrollo de nuevos materiales orgánicos y el uso de un método de dopaje de tipo n y tipo p28,29,30,31. Por lo tanto, para investigar el efecto de la resistencia de las capas orgánicas, mientras consideramos la diafonía eléctrica entre píxeles, calculamos las relaciones de diafonía actuales y la gama de colores cambiando la resistencia de la lámina de la capa orgánica común de 1 KΩ/□ a 1 TΩ/□ , como se muestra en la Fig. 6. La resistencia laminar de la capa orgánica afecta críticamente la diafonía eléctrica entre píxeles. Por ejemplo, la relación de diafonía actual del píxel es aproximadamente del 100 % cuando la resistencia de la lámina está entre 1 kΩ/□ y 1 MΩ/□; por lo tanto, la gama de colores es aproximadamente del 0%. Incluso una resistencia de lámina de 1 GΩ/□ da como resultado una gama de colores muy baja de 43,35 % a 4,0 V. Teniendo en cuenta que las capas orgánicas dopadas de tipo n y p se utilizan normalmente como CGL en una estructura OLED en tándem, la conductividad de CGL suele ser mayor que el de otras capas orgánicas. Medimos la resistencia de la lámina de las capas ETL dopadas de tipo n y HTL de tipo p/ETL de tipo n utilizando un método de sonda de 4 puntos, como se muestra en la Fig. S4 en la información complementaria. Las resistencias de las láminas de estas capas fueron 5,39 GΩ/□ y 8,72 GΩ/□, respectivamente, lo que puede causar diafonía eléctrica en OLED en tándem, disminuyendo así la gama de colores. A medida que aumentó la resistencia laminar de la capa orgánica, la relación de diafonía actual disminuyó y la gama de colores aumentó, lo que indica que la conductividad de la capa orgánica común en un OLED es crucial para determinar la diafonía eléctrica en estructuras de píxeles de alta resolución.

Relación de diafonía actual de (a) subdominio 1 en condición, (b) subdominio 3 en condición, (c) subdominio 2 y 4 en condición, y (d) gama de colores calculada con diferente resistencia de lámina (Ω/□) de la capa orgánica común en función de los voltajes impulsores.

Fijamos la forma del píxel, la resolución del panel y la relación de apertura al 68,6%, que es lo mismo que el panel práctico de 3147 PPI, y cambiamos el tamaño y el espacio del píxel para diseñar estructuras de píxeles con diferentes densidades de píxeles: 200 PPI, 500 PPI. , 1000 PPI, 2000 PPI, 3000 PPI, 4000 PPI y 5000 PPI. Los espacios entre los subpíxeles fueron 10,18 μm, 4,06 μm, 2,04 μm, 1,02 μm, 0,68 μm, 0,52 μm y 0,41 μm, respectivamente. Calculamos las relaciones de diafonía actuales y la gama de colores en función de las densidades de píxeles. A medida que aumentó la densidad de píxeles, aumentó la relación de diafonía actual, disminuyendo así la gama de colores, como se muestra en las figuras 7a, b. Además, se debe aumentar la resistencia laminar de la capa orgánica común para reducir la disminución en la gama de colores debido a la diafonía eléctrica causada por el aumento en la densidad de píxeles, como se muestra en la Fig. 7c. Por ejemplo, se requieren aproximadamente 7 × 109 Ω/□ de la resistencia laminar de la capa orgánica común para aproximadamente el 100 % de la gama de colores con una densidad de píxeles de 1000 PPI, mientras que se requieren aproximadamente 4 × 1011 Ω/□ de la resistencia laminar de la capa orgánica común para aproximadamente el 100% de la gama de colores con una densidad de píxeles de 5000 PPI. Por lo tanto, se debe considerar el efecto de diafonía eléctrica para una gama de colores alta al diseñar píxeles de pantalla OLED de alta resolución.

(a) Relación de diafonía actual con diferentes densidades de píxeles a 2,5 V, (b) dependencia del voltaje de conducción y (c) dependencia de la resistencia de la lámina de la capa orgánica común a 3,5 V de la gama de colores calculada con diferentes densidades de píxeles.

Para medir la corriente de diafonía eléctrica y compararla con los resultados de la simulación, fabricamos un circuito de subpíxeles en la oblea de Si, como se muestra en la Fig. 8a. El electrodo inferior del subpíxel era Ti (2 nm)/Al (50 nm)/óxido de indio y estaño (ITO) (5 nm). La estructura OLED blanca era la misma que se muestra en la Fig. 2a. Para la simulación se utilizaron las características J – V – L del dispositivo, como se muestra en la Figura S5 en la información complementaria. El electrodo inferior se diseñó como una estructura tipo varios dedos para examinar la fuga lateral entre subpíxeles adyacentes, como se muestra en la Fig. 8b. Se utilizó una capa definida de subpíxeles de SiO2 de 30 nm de espesor con un área de abertura metálica de aproximadamente 3,4 µm × 3,4 µm, como se muestra en la Fig. 8c, d.

(a) Oblea de Si fabricada con imagen de circuito de píxeles para medir la corriente de diafonía eléctrica, (b) estructura esquemática del circuito con electrodos para los dedos, (c) imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de electrodos para los dedos con subpíxeles, (d) dimensión de subpíxeles, (e) estructura transversal esquemática de electrodos de dedo con diferentes condiciones de conducción, (f) características J – V – L de OLED blanco de pila única con diferentes condiciones de conducción, y (g) relaciones de diafonía de corriente simuladas y medidas dependiendo en los voltajes de conducción.

Se utilizaron tres condiciones de conducción, como se muestra en la Fig. 8e. En la condición de conducción "OLED", el voltaje de conducción aplicado a los electrodos F1 y F2 estaba en estado flotante mientras que el cátodo superior estaba en estado de tierra. En la condición de conducción "lateral", el voltaje de conducción aplicado a los electrodos F1 y F2 estaba en el estado fundamental y el cátodo superior estaba en el estado flotante. En la condición de conducción "OLED + Lateral", se aplicó voltaje de conducción a los electrodos F1 y F2 y el cátodo superior estaba en estado de tierra. La Figura 8f muestra las características de J – V – L dependiendo de las condiciones de conducción. En la condición de conducción "lateral", OLED no emite luz porque la corriente fluye desde el electrodo F1 al electrodo F2. La condición de conducción "OLED + Lateral" mostró una mayor densidad de corriente en comparación con la condición de conducción "OLED" en la región de bajo voltaje de conducción. La diferencia de densidad de corriente entre las condiciones de conducción “OLED + Lateral” y “OLED” fue similar en términos de la condición de conducción “Lateral”, lo que indica que existe una corriente de fuga lateral entre subpíxeles en micropantallas OLED de alta resolución. Para investigar la propiedad de transporte de una corriente de fuga lateral, se fabricaron dispositivos de solo orificios (HOD) con las siguientes estructuras: ITO (150 nm)/HTL dopado con P (15 %, 160 nm)/Al (100 nm) e ITO. (150 nm) / 1,4,5,8,9,11-hexaazatrifenileno hexacarbonitrilo (HAT-CN) (10 nm) / HTL (150 nm) / Al (100 nm) como se muestra en la Fig. S6a en la información complementaria . El HOD con HTL dopado con P muestra una densidad de corriente mucho mayor en comparación con la del HOD con HTL prístino, como se muestra en la Fig. S6b en la información complementaria. Por ejemplo, la densidad de corriente del HOD con HTL dopado con P es de 1,14 A/cm2, que es aproximadamente un valor 419 veces mayor en comparación con la del HOD con HTL prístino. Al calcular la conductividad de HTL dopado con P utilizando la ecuación J = σE, la conductividad es de aproximadamente 6,2 × 10–6 S/cm. Por lo tanto, el HTL dopado con P, que sirve como HIL, contribuye más a la conducción actual en la condición de conducción "lateral". La luminancia de la condición de conducción "OLED" es ligeramente mayor en comparación con la de la condición de conducción "OLED + Lateral" con el mismo voltaje debido a la corriente de fuga lateral de la condición de conducción "OLED + Lateral". Las relaciones de diafonía de corriente calculadas utilizando las corrientes de fuga laterales medidas con diferentes voltajes de conducción y los resultados de la simulación se muestran en la Fig. 8g. La relación de diafonía actual disminuyó a medida que aumentó el voltaje de conducción y los resultados de la simulación coincidieron bien con los resultados del cálculo de los datos de medición.

Para reducir la corriente de fuga lateral, se informó una estructura de píxeles con un espaciador sobre un banco entre píxeles adyacentes26. En nuestra estructura de subpíxeles, el grosor de la capa definida de subpíxeles aumentó de 30 a 80 nm, como se muestra en las figuras S7a a d en la información complementaria. A medida que aumenta el grosor de la capa definida por el subpíxel, la densidad de corriente en la condición de conducción 'lateral' disminuye, como se muestra en la Fig. S7e en la Información complementaria, debido a la resistencia laminar reducida de las capas orgánicas comunes. En consecuencia, controlar la resistencia de los materiales orgánicos comunes y emplear varias estructuras de píxeles pueden ser enfoques eficaces para reducir la corriente de fuga lateral.

Investigamos el efecto de diafonía eléctrica en conjuntos de píxeles de micropantallas OLED de alta resolución calculando sus relaciones de diafonía actuales y su gama de colores. Se descubrió que la disposición horizontal o vertical de los subpíxeles azules era más ventajosa que la disposición diagonal de los subpíxeles azules a la hora de proteger la disminución de la gama de colores provocada por la corriente eléctrica de diafonía. La resistencia laminar de los electrodos superior e inferior no afectó la diafonía eléctrica, mientras que la de la capa orgánica común afectó drásticamente la diafonía eléctrica en micropantallas OLED de alta resolución. A medida que aumentaba la densidad de píxeles, aumentaba la relación de diafonía actual y disminuía la gama de colores. Además, fabricamos y medimos la corriente de fuga lateral en una práctica escala de píxeles de micropantalla OLED utilizando un circuito tipo multidedo. La relación de corriente cruzada de la corriente medida coincidió bien con los resultados de la simulación. Además, aumentar el grosor de la capa definida de subpíxeles redujo la corriente de fuga lateral. Por lo tanto, la resistencia laminar del material orgánico común y la estructura de píxeles son factores muy importantes para determinar el efecto de diafonía eléctrica. Creemos que estos resultados serán útiles para diseñar y mejorar el rendimiento de las micropantallas OLED de alta resolución a todo color.

Se utilizaron sustratos de Si basados en procesos CMOS para fabricar OLED blancos de una sola pila. El tamaño del sustrato fue de 2 cm x 2 cm y el área activa fue de aproximadamente 2 mm x 2 mm con un tamaño de píxel de 10,8 µm x 3,6 µm. El metal superior del sustrato de Si fue Al/TiN. Para la medición de la corriente de fuga lateral, se utilizaron sustratos de Si de 6 pulgadas con SiO2 cultivado térmicamente (500 nm). El área activa del OLED era de 1.215 mm × 1.215 mm. Para los HOD, se utilizaron sustratos de vidrio estampados ITO. Los sustratos se enjuagaron secuencialmente con acetona, metanol y agua desionizada durante 15 minutos cada uno y se secaron en una estufa de vacío a 80 °C. Posteriormente, las capas orgánica y metálica se depositaron utilizando un evaporador térmico al vacío para fabricar los OLED. Se depositó una capa de Al2O3 de 60 nm de espesor sobre los OLED mediante deposición de capa atómica (ALD) para proteger los OLED de la humedad y el oxígeno. La temperatura del proceso ALD se mantuvo a 95 °C. Los filtros de color rojo, verde y azul fueron suministrados por DONGJIN SEMICHEM Co., Ltd.

Las características J-V de los dispositivos se midieron en una habitación oscura a temperatura ambiente utilizando una unidad de medición de fuente (Keithley 238 y 2450). La luminancia (L), los espectros EL y las coordenadas de color CIE se midieron utilizando un espectrorradiómetro (Konica Minolta CS-2000). La transmitancia de los filtros de color se midió utilizando un espectrofotómetro UV-Vis-NIR (PerkinElmer LAMBDA 750). El espectro de absorción se midió utilizando un espectrofotómetro UV/Vis (UV-2550, Shimazu, Japón). Los espectros de PL se midieron utilizando una lámpara UV (VL-6.LC, VILBER, Francia) con una longitud de onda de excitación de 254 nm con 6 W y un espectrorradiómetro (CS-2000, Konica Minolta, Japón). Se utilizaron microscopios electrónicos de barrido de emisión de campo (JSM-7600F, Jeol, Japón y Sirion400, FEI, EE. UU.) para las imágenes SEM.

Los datos que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Buckley, A. Diodos orgánicos emisores de luz (OLED): materiales, dispositivos y aplicaciones (Woodhead Publishing Limited, 2013).

Reservar Google Académico

Gaspar, DJ y Polikarpov, E. Fundamentos de OLED: materiales, dispositivos y procesamiento de diodos emisores de luz orgánicos (Taylor & Francis Group, 2015).

Reservar Google Académico

Tsujimura, T. Fundamentos y aplicaciones de la pantalla OLED 4ª ed. (Wiley, 2017).

Reservar Google Académico

Lee, JH y cols. Diodos emisores de luz orgánicos azules: estado actual, desafíos y perspectivas futuras. J. Mater. Química. C 7, 5874–5888 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Jang, HJ, Lee, JY, Baek, GW, Kwak, J. y Park, J.-H. Progreso en el desarrollo del rendimiento de visualización de dispositivos AR, VR, QLED y OLED en los últimos años. J.Inf. Disp. 23, 1-17 (2022).

Artículo de Google Scholar

Shin, H.-J. et al. Una novedosa pantalla OLED 8K de 88 pulgadas para televisores premium de gran tamaño. SID Int. Síntoma. Excavar. Tecnología. 52, 611–614 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Ke, T.-H. et al. Patrones fotolitográficos de OLED y OPD para la integración de sensores invisibles en pantallas móviles. SID Int. Síntoma. Excavar. Tecnología. (ICDT 2020) 52, 398–401 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Kang, C.-M. & Lee, H. Progreso reciente de micropantallas de diodos emisores de luz orgánicos para aplicaciones de realidad aumentada/realidad virtual. J.Inf. Disp. 23, 19–32 (2022).

Artículo de Google Scholar

Wartenberg, P. y col. Una nueva micropantalla OLED de 0,64” y 720p para su aplicación en AR HMD transparente industrial. SID Int. Síntoma. Excavar. Tecnología. 50, 717–720 (2019).

Artículo de Google Scholar

Hsiang, E.-L. et al. Motores ligeros AR/VR: perspectivas y desafíos. Adv. Optar. Fotónica 14, 783–861 (2022).

ADS del artículo Google Scholar

Lu, P. y col. El más alto PPI de pantalla micro-OLED mantiene para aplicaciones cercanas al ojo. SID Int. Síntoma. Excavar. Tecnología. 50, 725–726 (2019).

Artículo de Google Scholar

Fujii, T. y col. Micropantalla OLED de alta resolución de 4032 ppi. J. Soc. inf. Disp. 26, 178–186 (2018).

Artículo de Google Scholar

Lee, J.-K., Cho, S. y Kang, DW Análisis de la fuga de luz entre los píxeles adyacentes en una pantalla OLED blanca apilada con filtros de color. Muestra 45, 6-13 (2016).

Artículo de Google Scholar

Sim, S. y col. Cambio de gama de colores mediante diafonía óptica en micropantallas de diodos emisores de luz orgánicos de alta resolución. Optar. Expreso 30, 24155–24165 (2022).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Lee, H. y col. Características del dispositivo de diodos emisores de luz orgánicos de alta emisión según los materiales del ánodo para micropantallas OLED basadas en CMOS. IEEE Photonics J. 10, 8201809 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Kang, C.-M. et al. Micropantalla de alta relación de aspecto y componente óptico delgado para dispositivos AR con apariencia de vidrio. J.Inf. Disp. 22, 163-171 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Penninck, L. y col. Modelado de diafonía a través de capas semiconductoras comunes en pantallas AMOLED. J. Soc. inf. Disp. 26, 546–554 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Diethelm, M. y col. Análisis cuantitativo de la diafonía de píxeles en pantallas AMOLED. J.Inf. Disp. 19, 61–69 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Liu, S. y col. Difusión de huecos a escala centimétrica y su aplicación en diodos emisores de luz orgánicos. Ciencia. Adv. 8, eabm1999 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cho, H. y col. Micropantalla de diodo emisor de luz orgánico (OLED) de color blanco con estructura en tándem. J.Inf. Disp. 20, 249–255 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Hamer, J. y col. Micropantallas OLED de alto rendimiento fabricadas con formulaciones OLED de pila múltiple en placas posteriores CMOS. En Proc. SPIE Materiales y dispositivos emisores de luz orgánicos e híbridos XXIV, vol. 11473, 114730F (2020).

Jo, J. y col. Micropantallas OLED para aplicaciones AR/VR: enfoques técnicos para la realización de paneles a todo color de más de 10.000 nits. SID Int. Síntoma. Excavar. Tecnología. 53, 287–290 (2022).

Artículo de Google Scholar

Huseynova, G. et al. Diodo emisor de luz orgánico en tándem eficiente con capa de generación de carga de hexaazatrinaftileno fluorado. J.Inf. Disp. 23, 259–266 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Park, W.-H., Park, D.-P. & Kim, SS PHOLED en tándem altamente eficientes con TAPC dopado con BPhen/NDP-9 dopado con litio como capa de generación de carga. J.Inf. Disp. 23, 45–52 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Cho, H. y col. Diseño de diodos emisores de luz orgánicos en tándem blancos para micropantallas a todo color con alta eficiencia de corriente y alta gama de colores. ETRI J. 43, 1093–1102 (2021).

Artículo de Google Scholar

Yokoyama, K. y col. Pantallas OLED de 1058 ppp de resolución ultraalta con un tamaño de 2,78 pulgadas que utilizan FET CAAC-IGZO con un dispositivo OLED en tándem y un dispositivo OLED único. J. Soc. inf. Disp. 24, 159-167 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Lee, SJ y cols. Diodos emisores de luz orgánicos blancos de tres longitudes de onda sobre silicio para micropantallas de alta luminancia y gama de colores. J. Ind. Ing. Química. 105, 132-137 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, J. y col. Orificios dopados hemáticamente que transportan materiales con baja temperatura de reticulación y alta movilidad para PHOLED verdes/rojos procesados en solución. Química. Ing. J. 391, 123479 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Nagamura, N. y col. Robustos transportadores de orificios basados en núcleos de espirobifluoreno con alta movilidad para dispositivos emisores de luz orgánicos fosforescentes verdes de larga duración. Chem.-Eur. J. 29, e202202636 (2023).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Sakai, N. y col. Dopaje p basado en aductos de semiconductores orgánicos. Nat. Madre. 20, 1248-1254 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Smith, HL y cols. n-dopaje de un polímero de baja afinidad electrónica utilizado como capa de transporte de electrones en diodos orgánicos emisores de luz. Adv. Función. Madre. 30, 2000328 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Descargar referencias

Esta investigación fue financiada en parte por una subvención del Instituto de Evaluación de Tecnología Industrial de Corea (KEIT) financiada por el Ministerio de Comercio, Industria y Energía (MOTIE, Corea) (20015805, Desarrollo de piezas de materiales y tecnología de procesamiento para puntos cuánticos de fluorescencia post InP). una subvención de la Fundación Nacional de Investigación (NRF) financiada por el Ministerio de Ciencia y TIC (MSIT, Corea) (No. 2021R1F1A1045517) y (No. 2022R1A4A1028702), y una subvención del Instituto de Planificación y Evaluación de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (IITP) financiada por el MSIT (Nº 2022-0-00026).

Estos autores contribuyeron igualmente: Haneul Kang y Yeonsu Hwang.

Departamento de Ingeniería Eléctrica e Instituto de Materiales y Sistemas Avanzados, Universidad de Mujeres Sookmyung, Seúl, 04310, República de Corea

Haneul Kang, Yeonsu Hwang, Soobin Sim y Hyunkoo Lee

Sección de Investigación de Reality Display, Instituto de Investigación en Electrónica y Telecomunicaciones (ETRI), Daejeon, 34129, República de Corea

Chan-mo Kang, Joo Yeon Kim, Chul Woong Joo, Jin-Wook Shin, Hyunsu Cho, Dae Hyun Ahn, Nam Sung Cho y Chun-Won Byun

DONGJIN SEMICHEM CO., LTD, Hwaseong, 18635, República de Corea

Hyoc Min Youn, Young Jae An y Jin Sun Kim

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

HK e YH realizaron todas las simulaciones y analizaron los datos de la simulación. CK diseñó y dispuso la placa posterior del dispositivo. JYK y J.-WS fabricaron la placa posterior del dispositivo. SS diseñó las estructuras de píxeles para la simulación. CWJ y HC diseñaron la estructura OLED y fabricaron y analizaron las características de OLED. CK y DHA midieron y analizaron las características del dispositivo utilizando los datos de simulación. NSC y CWB guiaron la fabricación del dispositivo y ayudaron a analizar los datos. HL diseñó los experimentos, analizó los datos y redactó el manuscrito. Todos los autores han contribuido al manuscrito y aprobaron la versión enviada.

Correspondencia a Hyunkoo Lee.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado al autor(es) original(es) y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Kang, H., Hwang, Y., Kang, Cm. et al. Investigación del efecto de diafonía eléctrica entre píxeles en micropantallas de diodos emisores de luz orgánicos de alta resolución. Representante científico 13, 14070 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-41033-4

Descargar cita

Recibido: 10 de marzo de 2023

Aceptado: 21 de agosto de 2023

Publicado: 28 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-41033-4

Cualquier persona con la que comparta el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.