Nanoscale OLEDs: Wissenschaftler verkleinern OLED-Pixel auf nur 300 Nanometer

Aktuell sind die kleinsten Pixel in kommerziell erhältlichen Displays etwa 5 x 5 Mikrometer groß. Das mag sich schon ziemlich klein anhören, doch wenn solche Displays in VR- oder AR-Brillen integriert werden, können manche Nutzer trotzdem einen sogenannten "Screen Door Effect" (SDE) wahrnehmen. Kleinere Pixel könnten hier Abhilfe schaffen, aber wie klein müssten diese sein? Könnten 300 x 300 Nanometer ausreichen, um den besagten SDE zu beseitigen?

VR-Headsets mit so kleinen Pixeln könnten tatsächlich bald Realität werden, denn einem Forscherteam der Julius-Maximilians-Universität Würzburg ist es bereits gelungen, die Größe von OLED-Pixeln auf nur 300 nm² zu reduzieren. Diese winzige Struktur würde es ermöglichen, 1080p-Displays auf einer Fläche von nur 1 x 1 mm unterzubringen, womit künftige VR- und AR-Headsets Displays mit Milliarden von Pixeln bieten könnten.

Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachjournal Science Advances. Darin wird berichtet, dass der 300 nm² große Pixel orangenes Licht abstrahlt und genauso hell leuchtet wie eine übliche 5 nm² große OLED. Nur das Verkleinern der Leuchtdiode würde jedoch keine höhere Effizienz gewährleisten. Daher mussten die Wissenschaftler eine goldene quaderförmige Antenne mit Abmessungen von 300 x 300 x 50 nm einsetzen. Gleichzeitig muss sichergestellt werden, dass die elektrischen Feldströme nicht dazu führen, dass Goldatome in das optisch aktive Material eindringen und letztendlich einen Kurzschluss auslösen. Deshalb haben die Forscher eine Isolationsschicht oberhalb der Antenne entwickelt, die in der Mitte eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von 200 nm lässt.

Die Pixel wurden bislang über einen Zeitraum von zwei Wochen ohne Probleme getestet. Das entspricht jedoch nur einem winzigen Bruchteil der Lebensdauer herkömmlicher OLEDs, die zwischen acht und dreizehn Jahren halten können. Außerdem ist der Farbumfang derzeit noch limitiert, da bislang nur die Farbe Orange wiedergegeben wird. Das Team arbeitet daran, den Farbraum auf das gesamte RGB-Spektrum zu erweitern. Auch die Steigerung der Effizienz hat Priorität, da diese aktuell bei eher mickrigen 1% liegt.

Es muss also noch diverse Fortschritte geben, bis Displays mit derart winzigen Pixeln frühestens in einigen Jahren auf den Markt kommen werden. Auch Beamer könnten von dieser Technik profitieren. Möglicherweise könnten bis zum Ende des aktuellen Jahrzehnts fast unsichtbare und hochauflösende Displays in Brillen oder sogar Kontaktlinsen verbaut werden.