211service.com
Stora och ljusa flexibla skärmar
Organiska lysdioder (OLED)-skärmar är attraktiva eftersom de är ljusa, effektiva och tillräckligt tunna för att vara flexibla. Men de är för närvarande begränsade till användning i små skärmar, som de i mobiltelefoner. Det beror delvis på bristerna i en del av enheten, en genomskinlig elektrod som används för att lysa upp skärmen. Nu har forskare vid University of Michigan utvecklat en ny typ av elektroder som kan hjälpa till att röja vägen för stora, flexibla OLED-skärmar.
Metallnät: Ett rutnät av 200 nanometer tjocka metalltrådar skulle kunna användas som en flexibel och robust genomskinlig elektrod för att lysa upp platta skärmar och organiska lysdioder.
OLED:er består av organiska halvledarskikt inklämda mellan två elektroder, varav en måste vara transparent för att tillåta ljus att strömma ut. Dagens skärmar använder en transparent film av indiumtennoxid (ITO), men detta material är dyrt, ömtåligt och oflexibelt, vilket gör det olämpligt för flexibla skärmar med stora ytor. Det kan också bryta ned de organiska ljusavgivande skikten.
Den nya elektroden är ett rutnät av starkt ledande metalltrådar så tunna att de är väsentligen genomskinliga. Professor i elektroteknik och datavetenskap L. Jay Guo säger att elektroden ska vara mer flexibel och billigare än ITO, samtidigt som den inte försämrar de organiska materialen. Forskarna inkorporerade nätet i en OLED som den översta elektroden och observerade ingen synlig skillnad i ljusstyrka mellan deras LED:s ljusemission och den för en konventionell OLED gjord med en ITO-elektrod, även om Guo säger att han och hans kollegor kommer att behöva göra mer- detaljerade optiska mätningar för att se hur de två jämförs. Arbetet beskrivs i en onlinetidning i tidskriften Avancerade material .
Forskarna gjorde rutnät av koppar, guld och silver, med ledningar som var 120 eller 200 nanometer breda och åtskilda av luckor på cirka 500 nanometer i en riktning och av luckor på 10 mikrometer i vinkelrät riktning. Den utmärkta konduktiviteten hos dessa metaller resulterar i ett motstånd så lite som fem ohm, vilket är mindre än det genomsnittliga ITO-skiktets motstånd.
Forskarna använder en teknik som kallas nanoimprint litografi, som gör att de kan göra ett rutnät av trådar som kan överföras till vilken annan yta som helst, inklusive ett substrat för en flexibel display. (Se 10 nya teknologier som kommer att förändra världen.)
Genom att ändra bredd och höjd på ledningarna kan forskarna ändra transparensen och konduktiviteten. Att göra ledningarna tunnare gör elektroden mer transparent, men samtidigt har de tunnare ledningarna högre motstånd. Så forskarna fördubblar ledningarnas höjd, vilket minskar motståndet med en faktor tre men minskar transparensen med bara 5 procent, säger Guo. Det finns stor potential [att] leka med dessa parametrar, tillägger han. [Det finns] mycket utrymme för att optimera strukturen.
Jorma Peltola, som är konsult hos tillverkare av plattskärmar, noterar att även om det är en prioritet för OLED-skärmsindustrin att hitta ett robust, flexibelt alternativ till ITO, kommer det också att krävas bättre organiska material och tillverkningsmetoder innan OLED kan flytta in i marknadsplatsen för större skärmar.
Den nya tekniken står också inför en tuff utmanare: kolnanorör. Forskare utvecklar kol-nanorörfilmer som kan ersätta ITO. Nanorörsfilmer har för närvarande ungefär tre gånger högre motstånd än det nya metallnätet för jämförbar transparens, men den skillnaden är liten och krymper med ny utveckling, säger Andrew Rinzler , en fysikprofessor vid University of Florida, som studerar kol-nanorörfilmer. Dessutom, till skillnad från metallnätet, kontaktar nanorörsskikt varje del av det organiska halvledarskiktet som de avsätts på, vilket borde öka enhetens effektivitet.
Men som en förstagångsdemonstration är idén med metallnät värd att fortsätta, säger Rinzler. Trots möjliga problem och konkurrerande teknologier är detta en potentiellt gångbar teknik som är väl värd att utforska.