研究人员称,三星(samsung)和斯坦福(stanford)的新型oled显示器每英寸可达到10000像素以上,这有助于研发先进的虚拟现实和增强现实显示器。
有机发光二极管(oled)显示器具有一层有机化合物薄膜,该薄膜响应电流发射光。一台商用大型oled电视的像素密度可能为每英寸100到200像素(ppi),而移动电话的oled显示屏可能达到400到500 ppi。
目前,红、绿、蓝(rgb) oled主要用于移动显示,并充分利用有益的腔效应,具有优越的设备性能。在这类oled中,fp腔被用来最小化发射光子到波导模式的非期望耦合,并利用珀塞尔效应来缩小发射有机物的固有发射光谱。目前制造分离rgb亚像素的方法依赖于通过精细金属掩模(fmm)的材料沉积,这对显示缩放提出了严重的实际挑战。由于沉积中的阴影效应,它不允许像素大小的缩小,而且由于大面积fmms的下垂,也排除了整体显示尺寸的扩大。
为了解决这些问题,大型显示器制造商已经开始使用带有滤色器的白色oled,这种技术目前在电视市场占据主导地位。然而,这并不是一个理想的解决方案,因为滤色器造成的巨大光学损耗(>70%)会使显示更加耗电,加速设备退化(例如,老化现象)。这些因素极大地阻碍了白色oled在高亮度增强现实显示器中的应用。为了满足下一代显示器对超高像素密度的不断增长的需求,显然需要一种全新的器件结构和制造方法。
在这项工作中,研究者提出了一种新颖的oled器件设计,它具有空间变化的偏光子fp腔(即元-oled),可以受益于微腔效应,而无需依赖基于fmm的制造。研究表明,通过精确设计的纳米颗粒上的ag反射镜形成元镜,元-oled像素的发射光谱是广泛可调的,并可以覆盖整个可见光谱。此外,证明了优化后的微腔效应在亮度效率和颜色纯度方面的改善。在产生的元-oled显示器中,不同的超表面模式定义了红色、绿色和蓝色像素,并确保从有机白光发射器中优化提取这些颜色。
最后,研究者实验验证了元-oled在超高密度显示应用中的像素可扩展性。这种新架构有助于创造超高像素密度的设备(> 10000像素/英寸),通过利用可伸缩的奈米压印光刻技术,这是新兴显示应用(例如,增强现实)所需要的。相对于标准的彩色过滤的白色oled,所制造的像素,提供了两倍的发光效率和优越的颜色纯度。
斯坦福大学光学工程师mark brongersma说:“这种新显示器的一个潜在应用是虚拟现实(vr)。由于vr耳机将显示器放置在用户的眼睛附近,高分辨率是帮助创造现实幻觉的关键。”
“根据我们的模拟结果,像素密度的理论缩放极限估计为每英寸20000像素,”这项研究的主要作者、韩国水原三星高级技术学院的纳米光子工程师won-jae joo说,“当像素尺寸低于一微米时,面临的挑战是亮度的权衡。”
其他研究小组已经开发出每英寸10000到30000像素的显示屏,通常使用微型led技术,比如中国的jade bird display和加拿大的vuereal。brongersma表示,就新的oled显示屏与其他显示器相比,“我们的颜色纯度非常高。未来,metasurfaces还可能在太阳能电池和光传感器等应用中发现捕捉光的用途。”
该研究成果的详细内容发表在了10月22日的《科学》杂志上。
原文标题:最新研发oled技术 每英寸实现10000像素
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