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物理学家成功制造出全球最小发光像素
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德国维尔茨堡尤利乌斯-马克西米利安大学的物理学家团队近期在微型显示技术领域取得重大突破,成功制造出迄今为止全球最小的发光像素。该团队利用“光学天线”技术,在极小的 300nm×300nm 面积上实现了可独立控制的亚波长 OLED 像素,并达到了 1% 的光电转换效率、3000 cd/m² 的峰值亮度和超越视频速率的响应速度。通过特殊设计的金属接触结构和绝缘层,解决了传统微缩 OLED 中电流分布不均导致损坏的难题,使得纳米像素在常温下能够稳定工作。这项技术有望为未来智能眼镜、AR/VR 设备以及其他超微型显示应用铺平道路,实现极高分辨率的显示效果。

🌟 **全球最小发光像素的诞生**:由德国维尔茨堡尤利乌斯-马克西米利安大学的物理学家团队成功研发,这项技术标志着在微显示领域取得了里程碑式的进展。他们利用“光学天线”技术,在 300nm×300nm 的超小面积上实现了可独立寻址的亚波长 OLED 像素,为未来超微型显示设备奠定了基础。

💡 **先进的“光学天线”技术与结构设计**:该团队的核心创新在于利用一种特殊的金属接触结构,能够放大并发射光线,从而在纳米级面积上实现与传统像素相当的亮度。通过引入一层专门设计的绝缘层,并在天线中央保留一个圆形开口,有效解决了传统微缩 OLED 中电流分布不均和因“细丝”形成导致短路损坏的问题,确保了纳米像素的稳定性和持久性,实验中制得的纳米像素在常温下可稳定工作长达两周。

🚀 **未来应用前景广阔**:这种纳米像素的尺寸极小,理论上可以将 1920×1080 分辨率的显示画面集成到仅一平方毫米的面积中。这意味着未来智能眼镜、AR/VR 设备将变得更加轻量化和集成化,图像可以直接投射至镜片上。此外,该技术还有望应用于投影仪等设备,实现几乎隐形地嵌入可穿戴设备中,如隐形眼镜等,应用前景十分广阔。

IT之家 10 月 24 日消息,德国维尔茨堡尤利乌斯-马克西米利安大学的物理学家成功造出了迄今全球最小的发光像素,为未来智能眼镜和超微型显示技术的发展迈出关键一步。

该团队由延斯・普夫劳姆(Jens Pflaum)和贝特・赫希特(Bert Hecht)教授领导。相关研究成果已于当地时间 10 月 22 日发表于《科学进展》(IT之家附 DOI: 10.1126 / sciadv.adz8579)。

研究人员利用“光学天线”技术,在 300nm×300nm 的面积上成功制造出了可独立寻址的亚波长 OLED 像素,实验获得 1% 的 EQE、3000 cd/m² 的峰值亮度,以及超越视频速率的快速响应时间。

赫希特解释说:“通过一种金属接触结构,使电流可以注入有机发光二极管(OLED),同时放大并发射光,我们在极小的面积上实现了与传统像素相同的亮度。”

像素缩小至纳米级

研究团队指出,1 纳米是 100 万分之一毫米,这意味着如果将这种像素用于显示器或投影仪,1920×1080 分辨率的显示画面理论上可装入仅一平方毫米的面积中。如此微小的显示组件未来有望嵌入眼镜镜腿中,再将图像投射至镜片上,从而开发出轻量化的 AR 和 VR 设备。

OLED 由多层超薄有机材料夹在两层电极之间构成。当电流通过时,电子与空穴结合并激发有机分子,进而释放光子。由于每个像素可独立发光,因此无需背光源,能呈现更深的黑色、更鲜艳的色彩,并具备更高能效 —— 这一特性对便携式显示设备尤为关键。

解决微缩 OLED 的物理难题

普夫劳姆指出,过去在进一步缩小像素时遇到的主要难题是电流分布不均。“如果直接缩小传统 OLED 结构,就像缩小避雷针一样,电流会主要集中在天线的角落。”研究中使用的金质天线呈长方体结构,边长约 300×300×50 纳米。

这种不均匀的电场会导致金原子迁移,逐渐渗入发光层,形成被称为“细丝”(filaments)的微结构,最终因短路而损坏像素。

为此,研究团队在新结构中引入了一层专门设计的绝缘层,仅在天线中央保留直径 200 纳米的圆形开口。此设计可阻断来自边缘和角落的电流注入,从而实现稳定、持久的纳米发光二极管运行。赫希特表示:“在这种条件下,我们制得的首批纳米像素在常温环境下可稳定工作长达两周。”

下一步目标:提高效率与色域

目前这种纳米像素的光电转换效率约为 1%。研究团队计划继续提升效率,并扩展至红、绿、蓝(RGB)全色域。赫希特表示,一旦实现这些改进,“新一代的超微型显示技术‘维尔茨堡制造’将近在眼前。”

未来,这项技术有望让显示器和投影仪变得极为微小,可几乎隐形地嵌入可穿戴设备中,从眼镜镜架到隐形眼镜,应用前景广阔。

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