Исследование эффекта электрических перекрестных помех между пикселями в высоких

Том 13 научных докладов, номер статьи: 14070 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Микродисплеи на органических светодиодах (OLED) привлекли большое внимание благодаря своим превосходным характеристикам для приложений дополненной и виртуальной реальности. Однако высокая плотность пикселей микродисплея OLED вызывает электрические перекрестные помехи, приводящие к искажению цвета. В этом исследовании изучались текущий коэффициент перекрестных помех и изменения цветовой гаммы, вызванные электрическими перекрестными помехами между субпикселями в полноцветных OLED-микродисплеях высокого разрешения. Для моделирования электрических перекрестных помех использовалась структура пикселей 3147 пикселей на дюйм (PPI) с четырьмя субпикселями и однослойный белый OLED с красными, зелеными и синими цветными фильтрами. Результаты показали, что поверхностное сопротивление верхнего и нижнего электродов органических светодиодов редко влияет на электрические перекрестные помехи. Однако текущий коэффициент перекрестных помех резко увеличился, а цветовая гамма уменьшилась по мере уменьшения поверхностного сопротивления общего органического слоя. Кроме того, цветовая гамма OLED-микродисплея уменьшилась по мере увеличения плотности пикселей панели с 200 до 5000 PPI. Кроме того, мы изготовили субпиксельную схему для измерения электрического тока перекрестных помех, используя многопальцевую пиксельную структуру с масштабом 3147 PPI, и сравнили ее с результатом моделирования.

Органические светодиоды (OLED) используются в различных электронных устройствах и транспортных средствах благодаря их быстрому времени отклика, высокой контрастности, широкой цветовой гамме, а также сверхтонким и гибким форм-факторам1,2,3,4,5. OLED-дисплеи доступны в разных размерах и могут использоваться на различных устройствах: от мобильных телефонов до телевизоров6,7. В последние годы производятся OLED-микродисплеи с размером диагонали 2 дюйма или менее, которые применяются в устройствах дополненной реальности (AR)/виртуальной реальности (VR)8. Пиксели OLED-микродисплеев увеличиваются оптическими системами устройств AR/VR9,10. Поэтому микродисплеи OLED должны иметь высокую плотность пикселей. В большинстве микродисплеев OLED используются кремниевые объединительные платы с комплементарными схемами на основе металл-оксид-полупроводник (КМОП) для обеспечения высокого разрешения8. Например, BOE в Китае сообщила о микродисплее OLED с разрешением 5644 пикселей на дюйм (PPI) для стекла AR11. Sony также сообщила о небольшом шаге пикселя — 6,3 мкм12.

Однако по мере уменьшения размера шага пикселя расстояние между пикселями также уменьшается, что приводит к проблемам13,14, которые не возникают в обычных OLED-дисплеях. Поскольку расстояние между субпикселями в обычном OLED-дисплее велико, примерно десятки микрометров, соседние субпиксели не подвергаются воздействию бокового тока утечки, когда субпиксель приводится в действие электрически, из-за очень высокого поверхностного сопротивления органических материалов. Однако расстояние между субпикселями в OLED-микродисплее составляет примерно сотни нанометров15,16. Следовательно, напряжение возбуждения в зеленом (G) субпикселе может вызвать ток перекрестных помех в красном (R) и синем (B) субпикселях, называемый электрическими перекрестными помехами, как показано на рис. 117,18.

Схема перекрестных токов на полноцветном OLED-микродисплее с цветными фильтрами R, G и B (C/F).

Хотя Лю и др. сообщили, что ток диффузии боковых отверстий повышает эффективность и стабильность работы OLED19, большая часть электрических перекрестных помех, вызванных токами боковой утечки, обычно искажает цвета пикселей и уменьшает цветовую гамму OLED-панелей с микродисплеями. Белые OLED с тандемной структурой используются в OLED-микродисплеях из-за их высокой яркости, эффективности и срока службы20,21,22. Тандемная структура требует слоев генерации заряда (CGL)23,24,25, которые имеют более высокую проводимость, чем обычные органические материалы, что приводит к электрическим перекрестным помехам26. Электрические перекрестные помехи являются критической проблемой в области OLED-микродисплеев, и их необходимо преодолевать для достижения широкой цветовой гаммы. Однако экспериментальное измерение и анализ тока перекрестных помех очень затруднено, учитывая, что размер субпикселя очень мал, и требуются практичные микродисплеи OLED.