研究人員稱，三星（Samsung）和斯坦福（Stanford）的新型OLED顯示器每英寸可達(dá)到10000像素以上，這有助于研發(fā)先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器。

有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示器具有一層有機(jī)化合物薄膜，該薄膜響應(yīng)電流發(fā)射光。一臺(tái)商用大型OLED電視的像素密度可能為每英寸100到200像素（PPI），而移動(dòng)電話的OLED顯示屏可能達(dá)到400到500 PPI。

目前，紅、綠、藍(lán)(RGB) OLED主要用于移動(dòng)顯示，并充分利用有益的腔效應(yīng)，具有優(yōu)越的設(shè)備性能。在這類OLED中，F(xiàn)P腔被用來(lái)最小化發(fā)射光子到波導(dǎo)模式的非期望耦合，并利用珀塞爾效應(yīng)來(lái)縮小發(fā)射有機(jī)物的固有發(fā)射光譜。目前制造分離RGB亞像素的方法依賴于通過(guò)精細(xì)金屬掩模(FMM)的材料沉積，這對(duì)顯示縮放提出了嚴(yán)重的實(shí)際挑戰(zhàn)。由于沉積中的陰影效應(yīng)，它不允許像素大小的縮小，而且由于大面積FMMs的下垂，也排除了整體顯示尺寸的擴(kuò)大。

為了解決這些問(wèn)題，大型顯示器制造商已經(jīng)開(kāi)始使用帶有濾色器的白色OLED，這種技術(shù)目前在電視市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，這并不是一個(gè)理想的解決方案，因?yàn)闉V色器造成的巨大光學(xué)損耗(>70%)會(huì)使顯示更加耗電，加速設(shè)備退化(例如，老化現(xiàn)象)。這些因素極大地阻礙了白色OLED在高亮度增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器中的應(yīng)用。為了滿足下一代顯示器對(duì)超高像素密度的不斷增長(zhǎng)的需求，顯然需要一種全新的器件結(jié)構(gòu)和制造方法。

在這項(xiàng)工作中，研究者提出了一種新穎的OLED器件設(shè)計(jì)，它具有空間變化的偏光子FP腔(即元-OLED)，可以受益于微腔效應(yīng)，而無(wú)需依賴基于FMM的制造。研究表明，通過(guò)精確設(shè)計(jì)的納米顆粒上的Ag反射鏡形成元鏡，元-OLED像素的發(fā)射光譜是廣泛可調(diào)的，并可以覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光譜。此外，證明了優(yōu)化后的微腔效應(yīng)在亮度效率和顏色純度方面的改善。在產(chǎn)生的元-OLED顯示器中，不同的超表面模式定義了紅色、綠色和藍(lán)色像素，并確保從有機(jī)白光發(fā)射器中優(yōu)化提取這些顏色。

最后，研究者實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了元-OLED在超高密度顯示應(yīng)用中的像素可擴(kuò)展性。這種新架構(gòu)有助于創(chuàng)造超高像素密度的設(shè)備(> 10000像素/英寸)，通過(guò)利用可伸縮的奈米壓印光刻技術(shù)，這是新興顯示應(yīng)用(例如，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))所需要的。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的彩色過(guò)濾的白色OLED，所制造的像素，提供了兩倍的發(fā)光效率和優(yōu)越的顏色純度。

斯坦福大學(xué)光學(xué)工程師Mark Brongersma說(shuō)：“這種新顯示器的一個(gè)潛在應(yīng)用是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）。由于VR耳機(jī)將顯示器放置在用戶的眼睛附近，高分辨率是幫助創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)幻覺(jué)的關(guān)鍵?！?/p>

“根據(jù)我們的模擬結(jié)果，像素密度的理論縮放極限估計(jì)為每英寸20000像素，”這項(xiàng)研究的主要作者、韓國(guó)水原三星高級(jí)技術(shù)學(xué)院的納米光子工程師Won-Jae Joo說(shuō)，“當(dāng)像素尺寸低于一微米時(shí)，面臨的挑戰(zhàn)是亮度的權(quán)衡?！?/p>

其他研究小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)出每英寸10000到30000像素的顯示屏，通常使用微型LED技術(shù)，比如中國(guó)的Jade Bird Display和加拿大的VueReal。Brongersma表示，就新的OLED顯示屏與其他顯示器相比，“我們的顏色純度非常高。未來(lái)，metasurfaces還可能在太陽(yáng)能電池和光傳感器等應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)捕捉光的用途?！?/p>

該研究成果的詳細(xì)內(nèi)容發(fā)表在了10月22日的《科學(xué)》雜志上。

原文標(biāo)題：最新研發(fā)OLED技術(shù) 每英寸實(shí)現(xiàn)10000像素

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