一种新的OLED架构-有机发光二极管显示器

通过扩展超薄太阳能电池板电极的现有设计，韩国斯坦福大学的研究人员和合作者开发了一种新的OLED架构-有机发光二极管显示器，该显示器可以使电视，智能手机以及分辨率为最高每英寸10，000像素（PPI）。（目前新智能手机的分辨率约为400至500 PPI。）

这种高像素密度的显示器将能够提供逼真的细节的惊人图像，对于设计成距我们脸部仅几厘米的头戴式显示器而言，这一点尤为重要。

这项进步是基于斯坦福大学材料科学家Mark Brongersma与三星技术学院（SAIT）合作进行的研究。Brongersma之所以最初走在这一研究道路上，是因为他想创建超薄的太阳能电池板设计。

10月22日这篇论文登上了《科学》（Science），材料科学与工程学教授布隆格斯玛（Brongersma）说：“我们利用了这样一个事实，即在纳米级，光可以在诸如水的物体周围流动。” “纳米级光子学领域不断带来新的惊喜，现在我们开始影响实际技术。我们的设计在太阳能电池上确实表现良好，现在我们有机会影响下一代显示器。”

除了具有创纪录的像素密度之外，新型“元光子” OLED显示器还将比现有版本更亮，具有更好的色彩精度，并且生产起来也更加容易且具有成本效益。

OLED的核心是有机发光材料。这些电极夹在高反射和半透明电极之间，可将电流注入器件。当电流流过OLED时，发射器会发出红色，绿色或蓝色的光。OLED显示器中的每个像素都由产生这些原色的较小子像素组成。当分辨率足够高时，人眼将像素视为一种颜色。OLED是一种有吸引力的技术，因为它们比其他类型的显示器薄，轻且柔性，并且可以产生更明亮，更彩色的图像。

这项研究旨在为目前市售的两种类型的OLED显示器提供替代方案。一种类型称为红绿蓝OLED，具有单独的子像素，每个子像素仅包含一种颜色的发射器。这些OLED的制造方法是，通过细金属丝网将每一层材料喷涂以控制每个像素的成分。但是，只能像在智能手机上使用的那样小规模生产。

电视等较大的设备采用白色OLED显示器。这些子像素中的每一个都包含所有三个发射器的堆栈，然后依靠滤镜确定最终的子像素颜色，该颜色更易于制造。由于滤光片会降低总的光输出，因此白色OLED显示器更耗电，并且容易将图像烧入屏幕。

OLED显示器是SAIT科学家Won-Jae Joo在2016年至2018年访问斯坦福时的脑海。在此期间，Joo聆听了斯坦福大学研究生Majid Esfandyarpour关于他正在开发的超薄太阳能电池技术的演讲。 Brongersma的实验室实现了除可再生能源之外的应用。

“ Brongersma教授的研究主题在学术上非常深刻，对我来说，就像三星电子的工程师和研究员一样，对我来说就像是隐藏的宝石，”《科学》论文的主要作者Joo说。

演讲结束后，Joo向Esfandyarpour提出了自己的想法，并促使斯坦福大学，SAI和韩国汉阳大学的研究人员进行了合作。

Esfandyarpour说：“看到我们已经在不同环境中考虑的问题可以对OLED显示器产生如此重要的影响，这真是令人兴奋。”

基本基础

太阳能电池板和新型OLED背后的关键创新是反射金属的基层，该基层具有纳米级（小于微观）波纹，称为光学超表面。超颖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产生共振。这些共振是促进从OLED有效提取光的关键。

Brongersma说：“这类似于乐器利用共振产生美丽且易于听见的音调的方式。” Brongersma说，他是斯坦福大学高级材料Geballe实验室的一部分。

例如，红色发射器具有比蓝色发射器更长的光波长，在传统的RGB-OLED中，红色发射器转换为不同高度的子像素。为了总体上形成平面屏幕，沉积在发射器上方的材料必须以不相等的厚度放置。相比之下，在所提出的OLED中，基层波纹使每个像素具有相同的高度，这有利于简化大规模和微型制造过程。

在实验室测试中，研究人员成功地制作了微型概念验证像素。与彩色滤光的白色OLED（用于OLED电视中）相比，这些像素具有更高的色纯度和发光效率的两倍提高-衡量屏幕亮度与使用能量的比较。它们还允许每英寸10，000像素的超高像素密度。

三星正在追求将这项工作整合到全尺寸显示器中的下一步，Brongersma迫切地等待着结果，希望成为最早看到meta-OLED显示器的人之一。

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