211service.com
Grote en heldere flexibele displays
Organische lichtgevende diodes (OLED)-schermen zijn aantrekkelijk omdat ze helder, efficiënt en dun genoeg zijn om flexibel te zijn. Maar ze zijn momenteel beperkt tot gebruik in kleine schermen, zoals die in mobiele telefoons. Dat is gedeeltelijk te wijten aan de tekortkomingen van een stuk van het apparaat, een transparante elektrode die wordt gebruikt om het scherm te verlichten. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Michigan een nieuw type elektrode ontwikkeld die de weg kan vrijmaken voor grote, flexibele OLED-schermen.
Metalen gaas: Een raster van 200 nanometer dikke metalen draden zou kunnen worden gebruikt als een flexibele en robuuste transparante elektrode om platte beeldschermen en organische LED's te verlichten.
OLED's bestaan uit organische halfgeleiderlagen die zijn ingeklemd tussen twee elektroden, waarvan er één transparant moet zijn om licht te laten ontsnappen. De huidige displays gebruiken een transparante film van indiumtinoxide (ITO), maar dit materiaal is duur, breekbaar en inflexibel, waardoor het ongeschikt is voor flexibele displays met een groot oppervlak. Het kan ook de organische lichtemitterende lagen aantasten.
De nieuwe elektrode is een raster van sterk geleidende metaaldraden die zo dun zijn dat ze in wezen transparant zijn. Professor elektrotechniek en informatica L. Jay Guo zegt dat de elektrode flexibeler en goedkoper moet zijn dan ITO, terwijl de organische materialen niet worden aangetast. De onderzoekers verwerkten het raster in een OLED als de bovenste elektrode en zagen geen zichtbaar verschil in helderheid tussen de lichtemissie van hun LED en die van een conventionele OLED gemaakt met een ITO-elektrode, hoewel Guo zegt dat hij en zijn collega's meer zullen moeten doen: gedetailleerde optische metingen om te zien hoe de twee zich verhouden. Het werk wordt beschreven in een online paper in het tijdschrift Geavanceerde materialen .
De onderzoekers maakten roosters van koper, goud en zilver, met draden van 120 of 200 nanometer breed en gescheiden door gaten van ongeveer 500 nanometer in één richting en door gaten van 10 micrometer in de loodrechte richting. De uitstekende geleidbaarheid van deze metalen resulteert in een weerstand van slechts vijf ohm, wat minder is dan de weerstand van de gemiddelde ITO-laag.
De onderzoekers gebruiken een techniek genaamd nanoimprint-lithografie, waarmee ze een raster van draden kunnen maken dat op elk ander oppervlak kan worden overgebracht, inclusief een substraat voor een flexibel display. (Zie 10 opkomende technologieën die de wereld zullen veranderen.)
Door de breedte en hoogte van de draden te veranderen, kunnen de onderzoekers de transparantie en geleidbaarheid veranderen. Door de draden dunner te maken, wordt de elektrode transparanter, maar tegelijkertijd hebben de dunnere draden een hogere weerstand. Dus de onderzoekers verdubbelen de hoogte van de draden, wat de weerstand met een factor drie vermindert, maar de transparantie met slechts 5 procent, zegt Guo. Er is een groot potentieel om met deze parameters te spelen, voegt hij eraan toe. [Er is] veel ruimte om de structuur te optimaliseren.
Jorma Peltola, adviseur bij fabrikanten van platte beeldschermen, merkt op dat hoewel het vinden van een robuust, flexibel alternatief voor ITO een prioriteit is voor de OLED-beeldschermindustrie, er ook betere organische materialen en productiemethoden nodig zullen zijn voordat OLED's in de marktplaats voor grotere displays.
Ook staat de nieuwe techniek voor een taaie uitdager: koolstofnanobuisjes. Onderzoekers ontwikkelen koolstof-nanobuisfilms die ITO zouden kunnen vervangen. Nanobuisfilms hebben momenteel ongeveer drie keer hogere weerstand dan het nieuwe metalen rooster voor vergelijkbare transparantie, maar dat verschil is klein en krimpt met nieuwe ontwikkelingen, zegt Andrew Rinzler , een natuurkundeprofessor aan de Universiteit van Florida, die koolstof-nanobuisfilms bestudeert. Ook maken nanobuislagen, in tegenstelling tot het metalen rooster, contact met elk deel van de organische halfgeleiderlaag waarop ze zijn afgezet, wat de efficiëntie van het apparaat zou moeten verhogen.
Maar als een eerste demonstratie is het idee van een metalen rooster de moeite waard om na te streven, zegt Rinzler. Ondanks de mogelijke problemen en concurrerende technologieën, is dit een potentieel levensvatbare technologie die het onderzoeken waard is.