一種新的OLED架構(gòu)-有機(jī)發(fā)光二極管顯示器

通過擴(kuò)展超薄太陽能電池板電極的現(xiàn)有設(shè)計(jì)，韓國斯坦福大學(xué)的研究人員和合作者開發(fā)了一種新的OLED架構(gòu)-有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，該顯示器可以使電視，智能手機(jī)以及分辨率為最高每英寸10，000像素（PPI）。（目前新智能手機(jī)的分辨率約為400至500 PPI。）

這種高像素密度的顯示器將能夠提供逼真的細(xì)節(jié)的驚人圖像，對于設(shè)計(jì)成距我們臉部僅幾厘米的頭戴式顯示器而言，這一點(diǎn)尤為重要。

這項(xiàng)進(jìn)步是基于斯坦福大學(xué)材料科學(xué)家Mark Brongersma與三星技術(shù)學(xué)院（SAIT）合作進(jìn)行的研究。Brongersma之所以最初走在這一研究道路上，是因?yàn)樗雱?chuàng)建超薄的太陽能電池板設(shè)計(jì)。

10月22日這篇論文登上了《科學(xué)》（Science），材料科學(xué)與工程學(xué)教授布隆格斯瑪（Brongersma）說：“我們利用了這樣一個(gè)事實(shí)，即在納米級，光可以在諸如水的物體周圍流動(dòng)。” “納米級光子學(xué)領(lǐng)域不斷帶來新的驚喜，現(xiàn)在我們開始影響實(shí)際技術(shù)。我們的設(shè)計(jì)在太陽能電池上確實(shí)表現(xiàn)良好，現(xiàn)在我們有機(jī)會(huì)影響下一代顯示器?！?/p>

除了具有創(chuàng)紀(jì)錄的像素密度之外，新型“元光子” OLED顯示器還將比現(xiàn)有版本更亮，具有更好的色彩精度，并且生產(chǎn)起來也更加容易且具有成本效益。

OLED的核心是有機(jī)發(fā)光材料。這些電極夾在高反射和半透明電極之間，可將電流注入器件。當(dāng)電流流過OLED時(shí)，發(fā)射器會(huì)發(fā)出紅色，綠色或藍(lán)色的光。OLED顯示器中的每個(gè)像素都由產(chǎn)生這些原色的較小子像素組成。當(dāng)分辨率足夠高時(shí)，人眼將像素視為一種顏色。OLED是一種有吸引力的技術(shù)，因?yàn)樗鼈儽绕渌愋偷娘@示器薄，輕且柔性，并且可以產(chǎn)生更明亮，更彩色的圖像。

這項(xiàng)研究旨在為目前市售的兩種類型的OLED顯示器提供替代方案。一種類型稱為紅綠藍(lán)OLED，具有單獨(dú)的子像素，每個(gè)子像素僅包含一種顏色的發(fā)射器。這些OLED的制造方法是，通過細(xì)金屬絲網(wǎng)將每一層材料噴涂以控制每個(gè)像素的成分。但是，只能像在智能手機(jī)上使用的那樣小規(guī)模生產(chǎn)。

電視等較大的設(shè)備采用白色OLED顯示器。這些子像素中的每一個(gè)都包含所有三個(gè)發(fā)射器的堆棧，然后依靠濾鏡確定最終的子像素顏色，該顏色更易于制造。由于濾光片會(huì)降低總的光輸出，因此白色OLED顯示器更耗電，并且容易將圖像燒入屏幕。

OLED顯示器是SAIT科學(xué)家Won-Jae Joo在2016年至2018年訪問斯坦福時(shí)的腦海。在此期間，Joo聆聽了斯坦福大學(xué)研究生Majid Esfandyarpour關(guān)于他正在開發(fā)的超薄太陽能電池技術(shù)的演講。 Brongersma的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了除可再生能源之外的應(yīng)用。

“ Brongersma教授的研究主題在學(xué)術(shù)上非常深刻，對我來說，就像三星電子的工程師和研究員一樣，對我來說就像是隱藏的寶石，”《科學(xué)》論文的主要作者Joo說。

演講結(jié)束后，Joo向Esfandyarpour提出了自己的想法，并促使斯坦福大學(xué)，SAI和韓國漢陽大學(xué)的研究人員進(jìn)行了合作。

Esfandyarpour說：“看到我們已經(jīng)在不同環(huán)境中考慮的問題可以對OLED顯示器產(chǎn)生如此重要的影響，這真是令人興奮。”

基本基礎(chǔ)

太陽能電池板和新型OLED背后的關(guān)鍵創(chuàng)新是反射金屬的基層，該基層具有納米級（小于微觀）波紋，稱為光學(xué)超表面。超穎表面可以操縱光的反射特性，從而允許不同的顏色在像素中產(chǎn)生共振。這些共振是促進(jìn)從OLED有效提取光的關(guān)鍵。

Brongersma說：“這類似于樂器利用共振產(chǎn)生美麗且易于聽見的音調(diào)的方式?！?Brongersma說，他是斯坦福大學(xué)高級材料Geballe實(shí)驗(yàn)室的一部分。

例如，紅色發(fā)射器具有比藍(lán)色發(fā)射器更長的光波長，在傳統(tǒng)的RGB-OLED中，紅色發(fā)射器轉(zhuǎn)換為不同高度的子像素。為了總體上形成平面屏幕，沉積在發(fā)射器上方的材料必須以不相等的厚度放置。相比之下，在所提出的OLED中，基層波紋使每個(gè)像素具有相同的高度，這有利于簡化大規(guī)模和微型制造過程。

在實(shí)驗(yàn)室測試中，研究人員成功地制作了微型概念驗(yàn)證像素。與彩色濾光的白色OLED（用于OLED電視中）相比，這些像素具有更高的色純度和發(fā)光效率的兩倍提高-衡量屏幕亮度與使用能量的比較。它們還允許每英寸10，000像素的超高像素密度。

三星正在追求將這項(xiàng)工作整合到全尺寸顯示器中的下一步，Brongersma迫切地等待著結(jié)果，希望成為最早看到meta-OLED顯示器的人之一。

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