研究人員稱，三星（Samsung）和斯坦福（Stanford）的新型OLED顯示器每英寸可達到10000像素以上，這有助于研發(fā)先進的虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實顯示器。

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

目前，紅、綠、藍(RGB) OLED主要用于移動顯示，并充分利用有益的腔效應，具有優(yōu)越的設備性能。在這類OLED中，F(xiàn)P腔被用來最小化發(fā)射光子到波導模式的非期望耦合，并利用珀塞爾效應來縮小發(fā)射有機物的固有發(fā)射光譜。目前制造分離RGB亞像素的方法依賴于通過精細金屬掩模(FMM)的材料沉積，這對顯示縮放提出了嚴重的實際挑戰(zhàn)。由于沉積中的陰影效應，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大。

為了解決這些問題，大型顯示器制造商已經開始使用帶有濾色器的白色OLED，這種技術目前在電視市場占據(jù)主導地位。然而，這并不是一個理想的解決方案，因為濾色器造成的巨大光學損耗(>70%)會使顯示更加耗電，加速設備退化(例如，老化現(xiàn)象)。這些因素極大地阻礙了白色OLED在高亮度增強現(xiàn)實顯示器中的應用。為了滿足下一代顯示器對超高像素密度的不斷增長的需求，顯然需要一種全新的器件結構和制造方法。

在這項工作中，研究者提出了一種新穎的OLED器件設計，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，而無需依賴基于FMM的制造。研究表明，通過精確設計的納米顆粒上的Ag反射鏡形成元鏡，元-OLED像素的發(fā)射光譜是廣泛可調的，并可以覆蓋整個可見光譜。此外，證明了優(yōu)化后的微腔效應在亮度效率和顏色純度方面的改善。在產生的元-OLED顯示器中，不同的超表面模式定義了紅色、綠色和藍色像素，并確保從有機白光發(fā)射器中優(yōu)化提取這些顏色。

最后，研究者實驗驗證了元-OLED在超高密度顯示應用中的像素可擴展性。這種新架構有助于創(chuàng)造超高像素密度的設備(> 10000像素/英寸)，通過利用可伸縮的奈米壓印光刻技術，這是新興顯示應用(例如，增強現(xiàn)實)所需要的。相對于標準的彩色過濾的白色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。

斯坦福大學光學工程師Mark Brongersma說：“這種新顯示器的一個潛在應用是虛擬現(xiàn)實（VR）。由于VR耳機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)實幻覺的關鍵?！?/p>

“根據(jù)我們的模擬結果，像素密度的理論縮放極限估計為每英寸20000像素，”這項研究的主要作者、韓國水原三星高級技術學院的納米光子工程師Won-Jae Joo說，“當像素尺寸低于一微米時，面臨的挑戰(zhàn)是亮度的權衡。”

其他研究小組已經開發(fā)出每英寸10000到30000像素的顯示屏，通常使用微型LED技術，比如中國的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，metasurfaces還可能在太陽能電池和光傳感器等應用中發(fā)現(xiàn)捕捉光的用途?！?/p>

該研究成果的詳細內容發(fā)表在了10月22日的《科學》雜志上。

原文標題：最新研發(fā)OLED技術 每英寸實現(xiàn)10000像素

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