Vấn đề thất thoát ánh sáng trong OLED

OLED gồm nhiều lớp màng hữu cơ siêu mỏng xếp chồng lên nhau. Khi ánh sáng đi qua các lớp này, nó thường bị phản xạ hoặc hấp thụ, khiến hơn 80% lượng ánh sáng tạo ra bên trong bị mất dưới dạng nhiệt trước khi thoát ra ngoài. Để khắc phục, các cấu trúc hỗ trợ thoát sáng như thấu kính bán cầu hoặc mảng vi thấu kính (MLA) đã được sử dụng. Tuy nhiên, thấu kính bán cầu lại làm màn hình mất đi tính phẳng, còn MLA phải phủ diện tích lớn hơn nhiều so với kích thước từng điểm ảnh, gây khó khăn trong việc duy trì hiệu suất cao mà không ảnh hưởng đến các pixel lân cận.

Chiến lược thiết kế mới cho OLED sáng hơn

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Seunghyup Yoo (Trường Kỹ thuật Điện, KAIST) dẫn đầu đã đề xuất một chiến lược thiết kế OLED hoàn toàn mới, tập trung tối ưu khả năng thoát sáng ngay trong phạm vi từng pixel. Khác với các thiết kế truyền thống vốn giả định OLED có kích thước vô hạn, phương pháp này tính đến kích thước hữu hạn của pixel trong thực tế, giúp lượng ánh sáng phát ra bên ngoài nhiều hơn ngay cả khi pixel giữ nguyên kích thước.

Song song đó, nhóm đã phát triển cấu trúc thoát sáng gần-phẳng, cho phép ánh sáng thoát ra hiệu quả theo hướng thẳng mà không bị tán xạ quá rộng. Cấu trúc này có độ mỏng tương đương MLA nhưng đạt hiệu suất gần bằng thấu kính bán cầu cùng kích thước, đồng thời không ảnh hưởng đến thiết kế phẳng vốn là ưu điểm của OLED.

Kết quả và tiềm năng ứng dụng

Khi kết hợp thiết kế mới với cấu trúc thoát sáng gần-phẳng, nhóm nghiên cứu đã đạt được hiệu suất phát sáng tăng hơn gấp đôi ngay cả với pixel nhỏ. Công nghệ này mở ra khả năng tạo ra màn hình sáng hơn với cùng mức tiêu thụ điện năng, kéo dài tuổi thọ pin và giảm nhiệt lượng cho các thiết bị di động như smartphone, tablet. Tuổi thọ màn hình cũng được kỳ vọng cải thiện đáng kể.

Tác giả chính của nghiên cứu, MinJae Kim, chia sẻ: “Một ý tưởng nhỏ nảy ra trong lớp học đã được phát triển thành kết quả nghiên cứu thực sự thông qua chương trình Nghiên cứu Đại học (URP) của KAIST.”

Giáo sư Yoo nhấn mạnh: “Nhiều cấu trúc thoát sáng trước đây được thiết kế cho chiếu sáng diện tích lớn, khó áp dụng hiệu quả cho màn hình với hàng triệu pixel nhỏ. Cấu trúc gần-phẳng mà chúng tôi đề xuất được thiết kế dựa trên giới hạn kích thước nguồn sáng trong từng pixel, giảm nhiễu quang học giữa các pixel và tối đa hóa hiệu suất.”

Ông cũng cho biết, phương pháp này không chỉ áp dụng cho OLED mà còn có thể mở rộng sang các công nghệ màn hình thế hệ mới dựa trên vật liệu như perovskite và chấm lượng tử.