10000ppi ！斯坦福大学、三星联手研发超高分辨率OLED显示技术

作者刘源 · 分类论文 · 2020年10月26日 08:32:17

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更高的颜色纯度和两倍的发光效率，以及每英寸10000像素的超高像素密度

（映维网 2020年10月26日）重新设计的太阳能电池板研究有望成为超高分辨率微型显示器的基础。因其产生的新型mega-OLED显示器将能实现更为明亮的图像，更为纯正的颜色，以及每英寸超过10000的像素数量。

通过对超薄太阳能电池板电极的现有设计进行扩展，由斯坦福大学、三星综合技术院和汉阳大学研究人员组成的团队开发出了一种全新的OLED显示器架构。据介绍，这种结构可以帮助电视、智能手机、虚拟现实和增强现实设备的分辨率达到每英寸10000像素（PPI）。相比之下，目前新款智能手机的分辨率平均约为400 PPI至500 PPI。

mega-OLED显示器和底层亚光子层的图示。它提高了显示器的整体亮度和颜色，同时又能够维持细薄和节能。

这样的高像素密度显示器将能够提供逼真细节的惊人图像，并且对于近眼显示器的发展而言非常重要。

所述项目由斯坦福大学、三星综合技术院和汉阳大学研究人员合作开展，并且是基于斯坦福大学材料科学家马克·布朗格斯玛（Mark Brongersma）的研究。布朗格斯玛最初之所以走上这条研究道路，是因为他希望设计一种超薄太阳能电池板。

材料科学与工程教授布朗格斯玛表示：“我们利用了这样一个事实：在纳米尺度上，光可以像水一样围绕物体流动。纳米光子学领域不断带来新的惊喜，而现在我们正开始影响真正的技术。我们的设计非常适合太阳能电池，但现在我们有机会影响下一代显示器。”

除了拥有创纪录的像素密度外，全新的“亚光子”OLED显示器可以变得更明亮、颜色精度更优秀、并且生产起来也更容易且更具成本效益。

1. 缘由开始

OLED的核心是有机发光材料。它们夹在高反射和半透明电极之间，从而允许电流注入组件。当电流通过发光二极管时，发光器就会发出红色，绿色或蓝色光。OLED显示器中的每个像素都由产生红绿蓝原色的小型子像素组成。当分辨率足够高时，人眼会将像素视为一种颜色。OLED是一种非常具有吸引力的技术，因为它们轻薄、灵活、并且比其他类型的显示器产生更明亮和更丰富的图像。

团队的研究旨在为目前市面的两种主流OLED显示器提供一种替代方案：一种叫做红绿蓝OLED。它们拥有单独的子像素，每个子像素只包含一种颜色的发射器。这种OLED是通过一个精细的金属网喷涂每一层材料来控制每个像素的组成。然而，它们只能小规模生产。

像电视这样的大型设备采用白色OLED显示器。子像素中的每一个子像素都包含三个发射器的堆栈，然后依靠滤光片来确定最终的子像素颜色。这种显示器更容易制造。但由于滤光片降低了光的整体输出，所以白色OLED显示器更耗能，而且容易出现烧屏现象。

朱元宰（音译）在2016年至2018年访问斯坦福期间就一直有考虑OLED显示器。在这段时间里，他听讲了斯坦福大学研究生马吉德·埃斯凡德阿普尔（Majid Esfandyarpour）关于自己在布朗格斯玛实验室开发的一项超薄太阳能电池技术的演讲。朱元宰（音译）马上意识到这项技术的应用远远超出了可再生能源领域。

朱元宰（音译）表示：“布朗格斯玛教授的研究主题在学术方面都非常深刻，对于我这样的三星电子工程师和研究员来说，这就像隐藏的宝石一样。”

在演讲结束后，他向埃斯凡德阿普尔提出了自己的想法，并促成了斯坦福大学、三星综合技术院和韩国汉阳大学的合作。

埃斯凡德阿普尔指出：“对于我们在不同背景下考虑的问题居然会对OLED显示器产生如此重要的影响，我们感到非常兴奋。”

2. 重要的基础

对于所述的太阳能电池板和新型OLED，背后的关键创新是一种反射金属的基底层，它具有名为光学超表面的纳米级波纹。超表面可以操纵光的反射特性，从而允许不同的颜色在像素中共振。这种共振是促进OLED有效光提取的关键。

布朗格斯玛解释道：“这类似于乐器使用声音共振产生优美且容易听到的音调。”

例如，红色发光器的光波长比蓝色发光器长，在传统的RGB-OLED中，蓝色发光器可以转换成不同高度的子像素。为了创造一个整体的平板屏幕，沉积在发光器上方的材料必须以不等的厚度铺设。对于研究人员提出的新兴OLED架构，基底层波纹允许每个像素具有相同的高度，这有助于更简单地进行大规模生产和微型制造。