O menor pixel OLED do mundo pode revolucionar óculos inteligentes

Um Display Full HD em Um Milímetro Quadrado

Físicos da Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) superaram essa barreira. Usando antenas ópticas projetadas especialmente, a equipe construiu o que descrevem como o menor pixel já criado. O grupo de pesquisa, liderado pelos Professores Jens Pflaum e Bert Hecht, relatou o avanço na revista Science Advances.

“Com a ajuda de um contato metálico que permite a injeção de corrente em um diodo orgânico emissor de luz, ao mesmo tempo amplificando e emitindo a luz gerada, criamos um pixel para luz laranja em uma área que mede apenas 300 por 300 nanômetros. Este pixel é tão brilhante quanto um pixel OLED convencional com dimensões normais de 5 por 5 micrômetros”, diz Bert Hecht, descrevendo a descoberta principal do estudo.

Para dar uma ideia de escala, um nanômetro é um milionésimo de milímetro. Com 300 por 300 nanômetros, esses pixels são extraordinariamente pequenos. Na verdade, um projetor ou display com uma resolução de 1920 x 1080 pixels poderia caber em uma área de apenas um milímetro quadrado. Essas dimensões compactas poderiam permitir a construção de um display diretamente nos braços de um par de óculos, com a luz projetada direcionada para as lentes.

A tecnologia OLED depende de múltiplas camadas orgânicas ultra finas posicionadas entre dois eletrodos. Quando a eletricidade passa, os elétrons e lacunas se recombinam dentro da camada ativa. Esse processo excita as moléculas orgânicas, que então liberam energia na forma de quanta de luz. Como cada pixel produz sua própria luz, não é necessário um retroiluminador separado. Esse design permite pretos profundos, cores vibrantes e desempenho energeticamente eficiente para dispositivos de realidade aumentada e virtual (AR e VR).

Por Que Reduzir Pixels OLED É Tão Difícil

Simplesmente redimensionar designs OLED existentes não funciona em escala nanos. A equipe de Würzburg descobriu que a corrente elétrica não se espalha uniformemente quando a estrutura se torna extremamente pequena. “Assim como em um para-raios, simplesmente reduzir o tamanho do conceito OLED estabelecido faria com que as correntes se emitisse principalmente das extremidades da antena”, diz Jens Pflaum, explicando a física subjacente. A antena de ouro utilizada no dispositivo tem a forma de um cubo que mede 300 por 300 por 50 nanômetros.

“Os campos elétricos resultantes gerariam forças tão fortes que os átomos de ouro se tornariam móveis e crescessem gradualmente no material opticamente ativo”, continua Pflaum. Esses crescimentos em forma de fio, conhecidos como filamentos, continuariam a se estender até criar um curto-circuito e destruir o pixel.

Camada de Isolamento Prevê Curto-Circuitos

Para resolver esse problema, os pesquisadores introduziram uma camada isolante precisamente projetada acima da antena óptica. Esta camada deixa apenas uma abertura circular com diâmetro de 200 nanômetros no centro. Ao bloquear a corrente de fluir nas bordas e cantos, o design garante operação estável e confiável do diodo emissor de luz nano. Sob essas condições, a formação de filamentos é prevenida. “Até os primeiros nanopixels foram estáveis por duas semanas em condições ambientes”, diz Bert Hecht, descrevendo o resultado.

O próximo objetivo da equipe é aumentar a eficiência além do nível atual de um por cento e expandir a gama de cores para cobrir todo o espectro RGB. Alcançar esses marcos abriria caminho para uma nova geração de displays miniaturizados “feitos em Würzburg”. No futuro, displays e projetores baseados nessa tecnologia poderiam se tornar tão compactos que seriam praticamente invisíveis quando integrados a dispositivos vestíveis, desde armações de óculos até lentes de contato.