Investigando o efeito de crosstalk elétrico entre pixels em alta

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14070 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

Microdisplays de diodo orgânico emissor de luz (OLED) têm recebido grande atenção devido ao seu excelente desempenho para aplicações em dispositivos de realidade aumentada/realidade virtual. No entanto, a alta densidade de pixels do microdisplay OLED causa diafonia elétrica, resultando em distorção de cor. Este estudo investigou a taxa de crosstalk atual e as mudanças na gama de cores causadas por crosstalk elétrico entre subpixels em microdisplays OLED coloridos de alta resolução. Uma estrutura de pixels de 3147 pixels por polegada (PPI) com quatro subpixels e um OLED branco de pilha única com filtros de cores vermelho, verde e azul foram usados ​​para a simulação de diafonia elétrica. Os resultados mostraram que a resistência da folha dos eletrodos superior e inferior dos OLEDs raramente afetava a diafonia elétrica. No entanto, a taxa de diafonia atual aumentou dramaticamente e a gama de cores diminuiu à medida que a resistência da folha da camada orgânica comum diminuiu. Além disso, a gama de cores do microdisplay OLED diminuiu à medida que a densidade de pixels do painel aumentou de 200 para 5.000 PPI. Além disso, fabricamos um circuito sub-pixel para medir a corrente de diafonia elétrica usando uma estrutura de pixel do tipo multi-dedo em escala 3147 PPI e comparamos com o resultado da simulação.

Os diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) são usados ​​em vários dispositivos eletrônicos e veículos devido ao seu rápido tempo de resposta, alta taxa de contraste, ampla gama de cores, bem como fatores de forma ultrafinos e flexíveis1,2,3,4,5. Os displays OLED estão disponíveis em diversos tamanhos e podem ser aplicados em diversos dispositivos, desde celulares até TVs6,7. Nos últimos anos, microdisplays OLED com tamanho diagonal de 2 polegadas ou menos foram fabricados e aplicados em dispositivos de realidade aumentada (AR)/realidade virtual (VR)8. Os pixels em microdisplays OLED são ampliados por sistemas ópticos em dispositivos AR/VR9,10. Portanto, os microdisplays OLED devem ter alta densidade de pixels. A maioria dos microdisplays OLED usa backplanes de silício com circuitos baseados em semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS) para alta resolução8. Por exemplo, o BOE na China relatou um microdisplay OLED de 5.644 pixels por polegada (PPI) para vidro AR11. A Sony também relatou uma pequena densidade de pixels de 6,3 μm12.

Porém, à medida que o tamanho do pixel pitch diminui, a distância entre os pixels também diminui, resultando em problemas13,14 que não ocorrem em displays OLED convencionais. Como a distância entre os subpixels na tela OLED normal é grande, aproximadamente dezenas de micrômetros, os subpixels adjacentes não são afetados pela corrente de fuga lateral quando um subpixel é acionado eletricamente devido à resistência muito alta da folha de materiais orgânicos. Entretanto, a distância entre subpixels no microdisplay OLED é de aproximadamente centenas de nanômetros15,16. Conseqüentemente, a tensão de acionamento no subpixel verde (G) pode causar uma corrente de diafonia nos subpixels vermelho (R) e azul (B), chamada diafonia elétrica, conforme mostrado na Fig.

Esquema da corrente de diafonia no microdisplay OLED colorido com filtros de cores R, G e B (C/Fs).

Embora Liu et al. relataram que a corrente de difusão do furo lateral melhora a eficiência e a estabilidade de operação dos OLEDs , a maior parte da diafonia elétrica causada pela corrente de fuga lateral normalmente distorce as cores dos pixels e diminui a gama de cores dos painéis de microdisplay OLED. OLEDs brancos com estruturas tandem são usados ​​devido à sua alta luminância, eficiência e vida útil em microdisplays OLED20,21,22. A estrutura em tandem requer camadas de geração de carga (CGLs) 23,24,25, que possuem maior condutividade que os materiais orgânicos normais, resultando em diafonia elétrica . A diafonia elétrica é um problema crítico no campo de microdisplays OLED e deve ser superada para obter uma ampla gama de cores. No entanto, a medição e análise experimental da corrente de diafonia são muito difíceis, considerando que o tamanho do subpixel é muito pequeno e são necessários painéis práticos de microdisplay OLED.