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10000PPI的OLED屏诞生!三星联手斯坦福设计,新型架构可用于VR

文章出处:十大靠谱网投平台 人气:发表时间:2022-11-10 00:38
本文摘要:谈及OLED,有人时常会冒出一句:LCD永不为奴。不过就在最近,OLED技术再次获得了新突破:PPI达到10000!韩国三星电子三星综合技术院(SamsungAdvancedInstituteofTechnology)联合美国斯坦福大学Geballe先进材料实验室、韩国汉阳大学物理系,设计出了每英寸10000像素的全彩色、高亮度OLED显示器,这一成果有望在VR、AR中得以应用。

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谈及OLED,有人时常会冒出一句:LCD永不为奴。不过就在最近,OLED技术再次获得了新突破:PPI达到10000!韩国三星电子三星综合技术院(SamsungAdvancedInstituteofTechnology)联合美国斯坦福大学Geballe先进材料实验室、韩国汉阳大学物理系,设计出了每英寸10000像素的全彩色、高亮度OLED显示器,这一成果有望在VR、AR中得以应用。

2020年10月23日,相关论文发表于知名学术期刊Science,题为Metasurface-drivenOLEDdisplaysbeyond10,000pixelsperinch(超表面驱动OLED显示器每英寸像素超10000)。LCD与继任者OLEDOLED,全称OrganicLight-EmittingDiode,即「有机发光二级管」,是LCD(LiquidCrystaldisplay,液晶显示)技术公认的继任者。

LCD的原理大致是:将一个液晶盒放在平行的2块玻璃基板中间,下基板设置了薄膜晶体管,上基板设置了彩色滤光片。薄膜晶体管上的信号、电压变化可以控制液晶分子的转动,由此控制每个像素点偏振光出射与否,显示的目的也便达到了。而OLED技术是由电场驱动——采用的是有机材料涂层和玻璃基板,当电流通过时,有机材料就会发光。

OLED的每个像素点自身都能独立发光,而每个像素点是由红绿蓝3个次像素组成的。每个子像素点都可以看作是一颗LED灯,像素组成的阵列就是OLED面板了。说到红绿蓝次像素,很多人可能还记得之前上过热搜的一个词:「周冬雨排列」。「周冬雨排列」到底是什么,就连周冬雨本人都搞不明白,还跑到知乎提问。

据网友解释,「周冬雨排列」长下面这样,神似一个个“周冬雨的凝视”。实际上它是指京东方(BOE)的TriangularPenTile排列,是一种屏幕次像素的排列方式。从专业角度来看,OLED屏不同颜色像素点的材质不同,蓝色像素点寿命较短。

为解决这个问题,像素点可以有多种排列方式,排列方式直接影响着屏幕清晰度,而京东方的这种排列在某些方向实际分辨率会下降,使用了京东方OLED屏的华为Mate20Pro还曾爆出了屏幕边缘出现绿色调的光晕,因此外界对其的吐槽也不少。相比于这种排列,世界级面板产商三星的「钻石排列」清晰度更佳。简单总结一下,LCD的光源层和显示层分离,OLED光源层和显示层合二为一。

基于此,OLED显示屏相比之下有不少优势,比如轻薄、可视角度大、能耗低、亮度高,还可以显示纯黑色、可以弯曲,能够满足曲屏电子设备的制造。但OLED并不是完全吊打LCD,LCD党的论据在于,OLED寿命较短不耐用、烧屏频闪易伤眼。PPI达到10000实际上,在OLED显示屏领域,三星(以及LG)可谓是遥遥领先的巨头,不仅在竞争激烈的市场中积极地进行战略部署,技术上也总是快人一步。

正如IEEE所说,OLED屏实现了商业成功,但自然还有提升空间。目前,当屏幕和眼睛保持一定距离时,每英寸像素数大约在几百左右,智能手机屏幕每英寸只能容纳400-500像素(iPhone12Pro的超视网膜XDR显示屏为460PPI),电视屏幕每英寸仅100-200像素。

而对于VR、AR设备,所需的像素密度为每英寸几千个像素,而当前的显示技术还无法满足要求。基于此,研究团队设计了全彩色、高亮度的新型OLED显示器,利用OLED薄膜在两层反射层之间发射白光:一层由银薄膜构成;另一层是作为可调后向反射器(tunableback-reflector)的“超表面”,就像由一个个80纳米高、100纳米宽的柱子组成的森林,每一根柱子的间距小于光的波长。

研究人员表示:每英寸10000像素的超高密度,轻松满足了在眼镜或隐形眼镜上制造下一代微型显示器的需求。具体来讲,显示器超表面的每个像素都被分成了4个大小相同的亚像素。

原则上,OLED薄膜可以指定它们照射的亚像素,亚像素中的纳米柱可以操纵落在它们上面的白光。这样一来,每个亚像素可以反射特定颜色的光,而这是由纳米柱之间的间距决定的——在每个像素中:纳米柱排列最密集的亚像素产生红光;纳米柱密度适中的亚像素产生绿光;纳米柱密度最小的亚像素产生蓝光。上图是扫描电子显微镜下的「纳米柱森林」。发出的光在OLED显示器的反射层之间来回反射,直到最终通过银薄膜从显示器表面逃逸。

据了解,这种光线在显示器内部积聚的方式,将使其发光效率成为标准颜色过滤白色OLED显示器的2倍,且颜色纯度也更高。斯坦福大学光学工程师、论文合著者之一MarkBrongersma表示:乐器要想发出声音,常常需要一种共鸣腔,它能产生优美的纯音。光线也是同样的道理,不同颜色的光会在这些像素上产生“共鸣”。

另外,论文第一作者、三星综合技术院(三星电子的中央研究所)的纳米光子工程师Won-JaeJoo还透露:每英寸达到10000像素的结果振奋人心,根据我们的模拟结果,像素密度的理论缩放极限估计是每英寸20000像素。就潜在应用而言,MarkBrongersma认为短期而言团队的关注点在于VR设备——由于VR显示器离用户的眼睛很近,高分辨率是创造幻觉的关键;在未来,超表面还可能在太阳能电池和光传感器等应用中用于捕获光线。由此可见,这一研究对于OLED领域来讲是一次不小的突破。三星连发Nature、Science实际上,作为显示屏霸主,仅仅是在科研方面,三星的成果有目共睹。

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早在2016年,三星就联合哈佛大学、MIT,筛选出了超过1000个用于OLED的蓝光分子,一个主要的目的就是大幅降低生产成本,并提升OLED屏的性能。这项研究在当时的意义就在于,不少人认为OLED取代LCD只是时间的问题,但主要的问题之一就是OLED的制造成本过高,与LCD的价差降低,才会更能显示出OLED的优势。

2019年11月27日,三星在Nature上发布了QLED(QuantumDotLightEmittingDiodes,量子点发光二极管)的潜在商业化研究。在这项研究中,团队通过改善量子点的结构,将量子效率提高了21.4%,并将QLED寿命延长至一百万小时。前不久的10月14日,三星再次在Nature上发表有关QD-LED技术的论文。团队实现了20.2%的发光效率提升、88900尼特的最大亮度和16000个小时的QLED寿命。

前后不到10天,三星就又发表了OLED屏的重要突破。一般而言,OLED被认为是下一代智能手机显示屏的最佳方案,今年4月三星也宣布关闭中国、韩国的LCD面板生产线。

未来OLED技术将会有怎样的飞跃,我们拭目以待。引用来源:https://spectrum.ieee.org/tech-talk/consumer-electronics/audiovideo/metasurface-oled-displayhttps://science.sciencemag.org/content/370/6515/459https://www.leiphone.com/news/202003/cijOxdWFlVjH0CEE.html原创文章,未经授权禁止转载。

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