Aktiv matrix organisk lysemitterende diode display på menneskelig hud
AMOLED-skærmen i fuld farve med MoS2-baseret bagside med stort område. (A) Skematisk illustration af den højtydende MoS2-baserede bagplade på et 4-tommers bæreglassubstrat, hvor et Al2O3-afdækningslag blev påført for n-doping-effekter på MoS2-filmen (øverst til venstre), en fuldfarveskærm med aktiv matrix blev påført det ultratynde polymersubstrat (øverst til højre), og fuldfarveskærmen med stort område blev testet på en menneskelig hånd (nederst til højre). (B) Skema for den aktive matrix fuldfarve pixel array integreret med MoS2 transistorer, hvor hver pixel var forbundet via en gate, data, og katodeforbindelse til linjeadresseringskontrol. (C) Digitalt fotografi af den aktive matrix-skærm på 4-tommers bæreglassubstrat, hvor det indsatte viser fuldfarvedisplayet, når det er tændt. (D) Digitalt fotografi af fuldfarvedisplayet med stort område på det ultratynde polymersubstrat, demonstrerer de fleksible mekaniske egenskaber på grund af den lave bøjningsstivhed af det ultratynde materiale. Billedkredit:Minwoo Choi, Yonsei Universitet. Kredit:Science Advances, doi:10.1126/sciadv.abb5898
Udviklingen af elektroniske applikationer kan antage mange nye former for at inkludere foldbare og bærbare skærme til at overvåge menneskers sundhed og fungere som medicinske robotter. Sådanne enheder er afhængige af organiske lysemitterende dioder (OLED'er) til optimering. Imidlertid, det er stadig udfordrende at udvikle halvledende materialer med høj mekanisk fleksibilitet på grund af deres begrænsede anvendelse i konventionelle elektroniske formater. I en ny rapport vedr Videnskabens fremskridt , Minwoo Choi og et team af forskere inden for elektronisk teknik og materialevidenskab i Republikken Korea, udviklet en bærbar, OLED-skærm i fuld farve ved hjælp af en todimensionel (2-D) materialebaseret bagplantransistor. De konstruerede en 18 x 18 tyndfilm transistor array på et tyndt molybdændisulfid (MoS 2 ) film og overførte den til et aluminiumoxid (Al 2 O 3 )/polyethylenterephthalat (PET) overflade. Choi et al. derefter deponeret rødt, grønne og blå OLED-pixel på enhedens overflade og observerede fremragende mekaniske og elektriske egenskaber af 2-D-materialet. Overfladen kunne drive kredsløb til at styre OLED-pixel for at danne en ultratynd, bærbar enhed.
Forskere og ingeniører skal udføre omfattende forskning inden for bærbar elektronik for at udvikle smarte elektroniske systemer fokuseret på fleksible enheder og ultratynde substrater. Iboende begrænsninger for sådanne materialer har motiveret brugen af alternative halvledermaterialer såsom MoS 2 til inklusion i tyndfilmstransistorer (TFT'er) og logiske kredsløb med relativt høj ydeevne. Disse materialer er kendt som overgangsmetal dichalcogenider, og de giver unikke elektriske, optisk, og mekaniske egenskaber for backplane-kredsløb af bærbar elektronik. Forskere havde for nylig udviklet MoS 2 transistorer med sofistikeret rød, grønne og blå (RGB) farver som et grundlæggende og væsentligt krav til praktiske displays. I dette arbejde, Choi et al. udviklet et stort område MoS 2 TFT-array til at betjene 324 pixels i en 2-tommer RGB OLED, hvor fuldfarvedisplayet demonstrerede en aktiv matrix-konfiguration. RGB OLED'erne var lavet af forskellige optoelektroniske egenskaber, Derfor har teamet designet backplane TFT'erne til at styre hver farvepixel. Den eksperimentelle opsætning var lovende som en bærbar skærm og fungerede stabilt på menneskelig hud uden negative virkninger. Holdet brugte heterogene materialedesign til at danne optoelektronik i det nuværende arbejde.
Enhedsegenskaber for MoS2-transistoren og RGB OLED'er. (A) Overførselskurve for MoS2-transistoren på 4-tommers bæreglassubstrat, hvor den gennemsnitlige mobilitet på 18 cm2 V−1 s−1 var tilstrækkelig til at betjene RGB OLED'erne. (B) I-V-karakteristika for MoS2-transistoren, da gate-bias blev øget fra +4 til 7 V, hvor det indsatte viser MoS2 transistoren. (C) Statistisk analyse af MoS2-transistormobiliteten på tværs af 324 prøver. (D til F) I-V karakteristika (venstre y-akse) og luminans (højre y-akse) af RGB OLED som funktion af anvendt bias, hvor indsætningerne visualiserer emissionen af hver OLED-farve. (G) EL-spektre for RGB OLED-pixel. Fotokredit:Sa-Rang Bae, Korea Universitet. Kredit:Science Advances, doi:10.1126/sciadv.abb5898 
Holdet designede en aktiv matrix OLED-skærm (AMOLED) med stort område med en MoS 2 backplane via en sekvens af processer. De dannede først en tynd-film-transistor (TFT) array på en tynd MoS 2 film, derefter afsatte en RGB OLED på drænelektroden på TFT'erne og pillede skærmen fra bæreren for at overføre den til den menneskelige hånd (målet). Under processen, de syntetiserede et dobbeltlags MoS 2 film på en 4-tommer SiO 2 /Si wafer via metal organisk kemisk dampaflejring (MOCVD). Derefter belagde de et polyethylenterephthalat (PET) substrat med aluminiumoxid ved hjælp af atomlagsaflejring og overførte MoS 2 film fra SiO 2 /Si-wafer til dette PET-substrat for at producere en MoS 2 transistorarray med en drivende backplane-konfiguration. Den resulterende struktur var unik og indkapslet med aluminiumoxid for forbedrede metalkontakter og bærermobilitet. Fuldfarve AMOLED-skærmen styrede ensartet RGB OLED-pixel, hvor hver pixel forbundet til en data- og en scanningslinje og hele displaykredsløbet fungerede i et aktivt matrix-design. Choi et al. styrede pixelstrømmen baseret på transistorens drain- og gatesignaler for at ændre lysstyrken på OLED'en. De kunne derefter transformere den ultratynde skærm fra bæreglassubstratet til en buet overflade uden enhedens nedbrydning.
Den dynamiske drift af det aktive matrix-display via ekstern kredsløbsstyring. Kredit:Science Advances, doi:10.1126/sciadv.abb5898 
Holdet undersøgte strøm-spændingsudgangskurverne for at bestemme drænkarakteristika for TFT'erne for at illustrere forholdet mellem drænstrømmen (I DS ) og forspændingerne (V DS og V GS ). Homogeniteten af det MOCVD-dyrkede MoS 2 film tillod høj ensartethed til stabile displayapplikationer. Enhedens egenskaber var konsistente på tværs af alle prøverne, tillader den enkelte pixel at fungere i fuldfarve AMOLED, mens effektiviteten ikke faldt. Holdet målte den højeste luminescens ved 460, 530, og 650 nm for den blå, grønne og røde OLED'er.
Ved en gentagen gate-pulsforspænding på +10 volt, OLED'en udviste en hurtig overgang mellem tændt og slukket tilstande, selvom responstiden var begrænset af målesystemet, forsinkelsestiden var kort. Gatemodulering forekom ikke under slukket tilstand, og pixeltilstanden forblev stabil, giver effektiv lækagesikker drift af TFT. Pixelstrømmen steg også dramatisk med stigende gate-bias (V G ) under tændt tilstand for at nå en tærskelspænding på 5 volt over RGB OLED'erne.
Egenskaberne for en enkelt pixel integreret med MoS2-transistoren og RGB OLED'er. (A) Skematisk illustration af RGB-enhedspixel integreret med MoS2-transistoren i en serieforbindelse til aktiv matrix-konfiguration. (B) Pixel-switching egenskaber kontrolleret ved hjælp af en gate bias på -10 og 10 V ved faste data bias på 4 V (rød) og 10 V (blå). (C) Digitalt fotografi af luminansændringen i RGB OLED'erne i et gate bias-område på 4 til 9 V, hvor lysstyrken af hver OLED var stabil og styret af gatesignalet fra MoS2 transistoren. (D til F) Pixelstrømmen (venstre y-akse) og luminans (højre y-akse) som en funktion af portsignalet. Fotokredit:Sa-Rang Bae, Korea Universitet. Kredit:Science Advances, doi:10.1126/sciadv.abb5898 
Holdet bekræftede ydeevnen af de individuelle RGB-pixels ved hjælp af transistorerne og integrerede et 18 x 18 array (324 pixels) til data- og gatelinjerne i transistor-bagplankredsløbet for at danne en fuldfarve AMOLED-skærm. De styrede hver pixel via matrixlinjen og opretholdt ensartet lysluminescens i hver enkelt pixel i OLED-skærmene. RGB OLED-pixel viste ensartet og ensartet lysstyrke på grund af den stabile kontrol af gate- og datasignalerne. Choi et al. kørte RGB-pixel-arrays sekventielt via et eksternt drevkredsløb konfigureret i en kommerciel strip-pixelstruktur, der repræsenterer tegnene 'R', 'G', og 'B'.
Den lave stivhed af den ultratynde enhed forhindrede forringelsen af optiske og elektriske egenskaber under betydelige mekaniske deformationsreflekser - efter dens overførsel til en menneskelig hånd. Baseret på strøm-spændingskarakteristika ( I-V ), det aktuelle niveau ændrede sig ikke under hudens krympning eller hudstrækningsøvelser, og on-tilstanden svingede heller ikke under aktiv matrix-visning. Mens enhedens stabilitet stadig er under udvikling, holdet sigter mod at udføre yderligere ingeniørarbejde for at forbedre MoS 2 film til praktiske anvendelser som en bærbar, fuldfarve AMOLED-skærm.
Bærbar fuldfarve AMOLED-skærm baseret på MoS2 backplane-kredsløb. Digitale fotografier af fuldfarve-displayet med aktiv matrix under (A) "alt tændt"-tilstand; (B) den dynamiske drift af den aktive matrix-skærm, hvor gate- og datasignaler blev individuelt styret ved hjælp af det eksterne kredsløb; og (C) anvendelsen af det ultratynde display på en menneskelig hånd, hvor skærmen blev deformeret af to mekaniske tilstande baseret på håndbevægelse, nemlig kompressionstilstand (i midten) og træktilstand (højre). (D) Plot af enhedspixelstrømmen som funktion af dataspænding ved VG-værdier på 4 V (off-tilstand), 6 V, og 9 V i kompressiv (blå), flad (rød), og trækstyrke (grøn) tilstand. Ved hver anvendt gate bias (VG), ubetydelig ændring i pixelstrøm observeres under forskellige deformationsformer, som muliggør stabil drift af AMOLED på menneskelig hånd. (E) Normaliseret on-state strømvariation af det ultratynde display på menneskelig hånd under mekanisk deformation. Billedkredit:Minwoo Choi, Yonsei Universitet. Kredit:Science Advances, doi:10.1126/sciadv.abb5898
På denne måde Minwoo Choi og kolleger udviklede en tynd (2-tommer), bærbar og fuldfarve AMOLED-skærm med 18 x 18 arrays ved hjælp af MoS 2 -baserede backplane TFT'er. De byggede transistor-arrayet direkte på en tolags MoS 2 film dyrket under anvendelse af MOCVD og observerede en høj bærermobilitet og tænd/sluk-forhold. Holdet kontrollerede lysudsendelsen af RGB OLED-pixel ved at anvende en gate-spænding mellem 4 og 9 volt. De brugte et ultratyndt plastiksubstrat (PET) kombineret med 2-D halvledende materialer til direkte at fremstille OLED'er til fremragende elektriske, optisk, og mekanisk ydeevne. Dette eksperimentelle system kan forbedres til integration i bærbare og elektroniske enheder ud over de eksisterende konventionelle og stive organiske materialer.
© 2020 Science X Network
Sidste artikelKunstige celler producerer dele af vira til sikre undersøgelser
Næste artikelSe og manipulere levende cellers funktioner
Varme artikler
-
Lovende brug af nanodiamanter til at dræbe kemoresistente kræftstamceller mere effektivtFigur 1:Skematisk model, der viser overflade og kemisk struktur af nanodiamant (ND) og Epirubicin (Epi), syntese og aggregering af Epirubicin-ND-kompleks (EPND). ND repræsenteret i trunkeret oktaeders -
Atomopdagelse åbner døren til grønnere, hurtigere, mindre elektroniske kredsløbUAlberta-fysiker Robert Wolkow og hans team har frigjort potentialet for grønnere, hurtigere, mindre elektroniske kredsløb. Kredit:John Ulan for UAlberta Et vigtigt skridt i at frigøre potentialet -
Nanospiraler, der dannes, når smeltede metaller størkner, kan være nøglen til nye materialer - o…Nanospiraler fanget af prof. Shahanis forskning. Kredit:University of Michigan Mennesker har kølet metalblandinger fra flydende til fast stof i tusinder af år. Men overraskende nok, Man ved ikke m -
Dielektrisk film har brydningsindeks tæt på luftVed at manipulere strukturen af aluminiumoxid, et dielektrisk materiale, forskere var i stand til at forbedre dets optiske og mekaniske egenskaber. Nøglen til filmens præstation er den højtordnede a
- Køleteknik hjælper forskere med at målrette en vigtig komponent til en ny kollider
- En undersøgelse af pollen rekonstruerer landskabet i Madrid i løbet af 400, 000 år
- Ny fidus har til formål at narre dig til at opgive dine mobiltelefonkontooplysninger
- Sådan laver du en 3D-plantecelle med husholdningsmaterialer
- Sociale medier og videnskab viser, hvordan skibe plastiklast spredtes fra Florida til Norge
- NASA opdager kortvarig tropisk depression 01W