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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