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

這種高像素密度的顯示器將能夠提供逼真的細節的驚人圖像，對于設計成距我們臉部僅幾厘米的頭戴式顯示器而言，這一點尤為重要。

這項進步是基于斯坦福大學材料科學家Mark Brongersma與三星技術學院（SAIT）合作進行的研究。Brongersma之所以最初走在這一研究道路上，是因為他想創建超薄的太陽能電池板設計。

10月22日這篇論文登上了《科學》（Science），材料科學與工程學教授布隆格斯瑪（Brongersma）說：“我們利用了這樣一個事實，即在納米級，光可以在諸如水的物體周圍流動。” “納米級光子學領域不斷帶來新的驚喜，現在我們開始影響實際技術。我們的設計在太陽能電池上確實表現良好，現在我們有機會影響下一代顯示器。”

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

OLED的核心是有機發光材料。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。當電流流過OLED時，發射器會發出紅色，綠色或藍色的光。OLED顯示器中的每個像素都由產生這些原色的較小子像素組成。當分辨率足夠高時，人眼將像素視為一種顏色。OLED是一種有吸引力的技術，因為它們比其他類型的顯示器薄，輕且柔性，并且可以產生更明亮，更彩色的圖像。

這項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OLED，具有單獨的子像素，每個子像素僅包含一種顏色的發射器。這些OLED的制造方法是，通過細金屬絲網將每一層材料噴涂以控制每個像素的成分。但是，只能像在智能手機上使用的那樣小規模生產。

電視等較大的設備采用白色OLED顯示器。這些子像素中的每一個都包含所有三個發射器的堆棧，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科學家Won-Jae Joo在2016年至2018年訪問斯坦福時的腦海。在此期間，Joo聆聽了斯坦福大學研究生Majid Esfandyarpour關于他正在開發的超薄太陽能電池技術的演講。 Brongersma的實驗室實現了除可再生能源之外的應用。

“ Brongersma教授的研究主題在學術上非常深刻，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》論文的主要作者Joo說。

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

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

基本基礎

太陽能電池板和新型OLED背后的關鍵創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生共振。這些共振是促進從OLED有效提取光的關鍵。

Brongersma說：“這類似于樂器利用共振產生美麗且易于聽見的音調的方式。” Brongersma說，他是斯坦福大學高級材料Geballe實驗室的一部分。

例如，紅色發射器具有比藍色發射器更長的光波長，在傳統的RGB-OLED中，紅色發射器轉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，基層波紋使每個像素具有相同的高度，這有利于簡化大規模和微型制造過程。

在實驗室測試中，研究人員成功地制作了微型概念驗證像素。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工作整合到全尺寸顯示器中的下一步，Brongersma迫切地等待著結果，希望成為最早看到meta-OLED顯示器的人之一。

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