受現(xiàn)有超薄太陽(yáng)能電池板電極設(shè)計(jì)技術(shù)的啟發(fā)，美國(guó)斯坦福大學(xué)、韓國(guó)三星先進(jìn)技術(shù)研究院（SAIT）和韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)合作開(kāi)發(fā)出了有機(jī)發(fā)光二極管OLED顯示器的新架構(gòu)，可使電視、手機(jī)等設(shè)備的分辨率達(dá)到每英寸10000像素（PPI），而現(xiàn)有手機(jī)屏幕的分辨率只有400-500PPI。
OLED的核心是有機(jī)發(fā)光材料。這些材料夾在高反射和半透明的電極之間，使電流流入設(shè)備。當(dāng)電流流過(guò)OLED時(shí)，發(fā)光體會(huì)發(fā)出紅光、綠光或藍(lán)光，OLED顯示屏中的每個(gè)像素都是由產(chǎn)生這些基本色彩的較小的子像素組成。當(dāng)分辨率足夠高時(shí)，人眼就會(huì)將這些像素視為一種顏色。
現(xiàn)有的OLED顯示器主要有兩種，其中一種被稱為紅綠藍(lán)OLED，具有獨(dú)立的子像素，每個(gè)子像素只包含一種顏色的發(fā)射器。這些OLED的制造方法是將每層材料通過(guò)細(xì)金屬網(wǎng)噴灑，以控制每個(gè)像素的組成。但這種OLED只能小尺寸生產(chǎn)，就像用于智能手機(jī)的那樣。
像電視這樣的大型設(shè)備采用的是白色OLED顯示屏。每一個(gè)子像素都包含三個(gè)發(fā)射器的堆疊，然后依靠濾光片來(lái)確定最終的子像素顏色，這在制造上比較簡(jiǎn)單。由于濾光片減少了整體光的輸出，所以白色OLED顯示屏比較耗電，容易在屏幕上成像。
超薄太陽(yáng)能電池板和新型OLED顯示屏背后的關(guān)鍵創(chuàng)新是一個(gè)帶有納米級(jí)波紋的金屬反射底層，稱為光學(xué)超表面。該超表面可以控制光的反射特性，從而使不同的顏色在像素中產(chǎn)生共振。這些共振是促進(jìn)OLED有效提取光線的關(guān)鍵。
主導(dǎo)這項(xiàng)研究的斯坦福大學(xué)教授Brongersma說(shuō)："這類似于樂(lè)器利用聲學(xué)共振發(fā)出優(yōu)美且容易聽(tīng)出的音色。" 例如，紅色發(fā)射器的光波長(zhǎng)比藍(lán)色發(fā)射器長(zhǎng)，在傳統(tǒng)的RGB-OLED中，紅色發(fā)射器轉(zhuǎn)化為不同高度的子像素。為了創(chuàng)造一個(gè)整體的平面屏幕，發(fā)射器上方沉積的材料必須以不等厚的方式鋪設(shè)。相比之下，在新型OLED中，基底層波紋使得每個(gè)像素的高度都是相同的，這有利于簡(jiǎn)化大規(guī)模以及微觀尺度的制造過(guò)程。
在實(shí)驗(yàn)室中，研究人員成功地制作了微型概念驗(yàn)證像素。與彩色濾光白色OLED（用于OLED電視）相比，這些像素具有更高的色彩純度，并且發(fā)光效率提高了兩倍，這是衡量屏幕亮度與能耗的標(biāo)準(zhǔn)。它們還可以實(shí)現(xiàn)每英寸10000個(gè)像素的超高像素密度。
除了具有創(chuàng)紀(jì)錄的像素密度之外，新型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(lái)也更加容易且具有成本效益。
這項(xiàng)研究成果后續(xù)將由三星將其整合到全尺寸顯示器中。我們也希望這項(xiàng)技術(shù)能早日產(chǎn)品化，讓我們盡快感受到科技創(chuàng)新帶給我們的視覺(jué)享受上的進(jìn)步！
該研究論文10月23日發(fā)表在Science上，論文標(biāo)題為《Metasurface-driven OLED displays beyond 10,000 pixels per inch》。
