Группа южнокорейских ученых под руководством профессора КИМ Дэ Хёна из Центра исследований наночастиц Института фундаментальных наук разработала новый подход к растягиваемым дисплеям. Команда объявила о первой разработке растягивающихся светодиодов с квантовыми точками (QLED).
Результаты опубликованы в журнале Nature Electronics.
В быстро развивающемся мире дисплейных технологий поиски создания растягивающихся дисплеев продолжаются. Традиционные дисплеи, ограниченные жесткими и негибкими компонентами, изо всех сил пытались выйти за рамки гибких. Существует очевидная потребность в новых материалах и конструкциях устройств, которые могут выдерживать значительные растяжения, сохраняя при этом свою функциональность, что важно для приложений, включая носимые и адаптируемые интерфейсные технологии.
В большинстве гибких дисплеев, представленных на рынке, используется технология органических светодиодов (OLED), в которой в качестве светоизлучающих компонентов используются органические материалы. Однако OLED часто имеет недостатки, такие как ограниченная яркость и проблемы с чистотой цвета. С другой стороны, дисплеи QLED обеспечивают превосходную цветопередачу, яркость и долговечность, что делает их привлекательным выбором для потребителей, которые отдают предпочтение этим факторам.
Однако основная проблема разработки гибких QLED-дисплеев заключается в природе самих квантовых точек (КТ); как 0-D неорганические наночастицы, они не обладают присущей им растяжимостью. Было предпринято несколько попыток внедрить КТ в эластичные материалы для создания светоизлучающего и эластичного композитного материала.
Существенным препятствием, с которым столкнулся этот подход, были изолирующие свойства эластомеров, которые препятствуют эффективной инжекции электронов и дырок в КТ, тем самым снижая электролюминесцентную эффективность устройства.
Следовательно, исследователям IBS пришлось придумать инновации, чтобы преодолеть эти ограничения. Их работа продемонстрировала включение третьего материала в композит для улучшения доставки носителей к КТ. Полупроводниковый полимер p-типа , TFB, использовался для повышения как растяжимости устройства, так и эффективности инжекции дырок. Добавление TFB также улучшило баланс между инжекциями электронов и дырок.
Интригующим аспектом тройной нанокомпозитной пленки была отличительная внутренняя структура, демонстрирующая фазовое разделение, где богатые TFB «островки» образуются в основании, а КТ, внедренные в матрицу SEBS-g-MA, лежат поверх этих островков. Эта уникальная структурная конструкция сводит к минимуму места тушения экситонов и повышает эффективность инжекции дырок, что приводит к оптимальной производительности устройства.
После тщательного выбора и разработки этих материалов исследователи IBS добились QLED с высокой яркостью (15 170 кд м -2 ), которая является самой высокой среди растягивающихся светодиодов, в дополнение к низкому пороговому напряжению (3,2 В). Устройство не повредилось даже при приложении значительной силы для растягивания материала.
Даже при растяжении в 1,5 раза не произошло существенного изменения расстояния между квантовыми точками внутри устройства. Например, если на основе этого устройства изготовлен 20-дюймовый QLED-телевизор, это означает, что производительность дисплея останется прежней даже при увеличении размера до 30 дюймов.
Соавтор исследования, профессор Ким Дон Чан, пояснил: «Наша исследовательская группа также разработала технологию формирования рисунков с высоким разрешением, которую можно применять к растягивающимся слоям светоизлучающих квантовых точек. Объединив светоизлучающие материалы и технологию нанесения рисунков, мы продемонстрировали потенциал нашего устройства для RGB-светодиодов и сложных приложений, таких как массивы пассивных матриц».
Это исследование не только демонстрирует превосходные характеристики квантовых точек в растягивающихся дисплеях, но и устанавливает новое направление для дальнейшего повышения производительности устройств. Будущие исследования будут сосредоточены на оптимизации эффективности введения носителей и растяжимости на всех уровнях устройства . Это открытие закладывает прочную основу для следующего поколения технологии QLED, обещая будущее, в котором технологии отображения будут не просто гибкими, но и по-настоящему расширяемыми, что позволит создавать новые формы носимой электроники и не только.
