Las revolucionarias metasuperficies OLED buscan redefinir las imágenes 3D

Una nueva investigación ha logrado un avance innovador en la proyección de imágenes holográficas, con posibles aplicaciones en entretenimiento, juegos, comunicación y dispositivos inteligentes.

La holografía ha sido durante mucho tiempo un elemento básico de la ciencia ficción, con películas como Star Wars y Blade Runner 2049 que utilizan hologramas para transmitir tecnología avanzada y elementos futuristas. 

Esta tecnología para creación de imágenes 3D interactivas Ha intrigado durante mucho tiempo a ingenieros y científicos, pero hacerlo realidad no ha sido fácil.

La holografía permite registrar un frente de onda y luego reconstruirlo, proporcionando un medio para crear una imagen fotográfica 3D única sin el uso de una lente.

Sin embargo, los proyectores holográficos convencionales requieren configuraciones ópticas voluminosas y una fuente externa de luz coherente, lo que limita su uso. Por ello, investigadores de la Universidad de St. Andrews han presentado un enfoque revolucionario en la intersección de la nanofotónica y la tecnología de visualización, donde los OLED se integran directamente con metasuperficies.

Las metasuperficies holográficas son una de las plataformas materiales más versátiles para controlar la luz. Con este trabajo, hemos eliminado una de las barreras tecnológicas que impiden la adopción de metamateriales en aplicaciones cotidianas. Este avance permitirá un cambio radical en la arquitectura de las pantallas holográficas para aplicaciones emergentes, por ejemplo, en realidad virtual y aumentada.

– Andrea Di Falco, profesor de nanofotónica en la Escuela de Física y Astronomía

El estudio titulado “Metasuperficies iluminadas OLED para proyección de imágenes holográficas¹”, que detalla la tecnología, fue publicado en Light: Science & Applications.

Los diodos orgánicos emisores de luz u OLED son dispositivos optoelectrónicos de película delgada que se caracterizan por su amplia capacidad de ajuste, peso ligero y fabricación sencilla, lo que hace que sean ampliamente utilizados en los teléfonos móviles y las pantallas de televisión actuales. 

El tamaño del mercado mundial de OLED is proyectado Crecerá a una tasa compuesta anual del 19.4 % entre 2024 y 2030 y internacional 152.83 mil millones.

Al ser una fuente de luz de superficie, los OLED también son siendo utilizado en detección, biofotónica y comunicaciones inalámbricas, donde la capacidad de integrarlos con otras tecnologías hace que los OLED sean buenos candidatos para plataformas fotónicas miniaturizadas.

Tanto para las pantallas como para las aplicaciones emergentes, el control de la emisión de campo lejano OLED es muy importante, pero como señalan las últimas investigaciones, el foco de los estudios actuales se centra principalmente en ajustar el espectro de electroluminiscencia (EL) y la direccionalidad de la emisión. 

El problema es que es especialmente difícil ajustar la emisión de campo lejano y es limitada por la baja coherencia espacial de los OLED.

Pero el último estudio ha demostrado que es posible que un solo OLED proyecte una imagen de alta resolución al combinarse con una metasuperficie holográfica. Este proyector OLED de metasuperficie permite a los investigadores Para manipular directamente la emisión de campo lejano, mostrando así imágenes holográficas en una pantalla. 

La nueva plataforma ofrece un control inigualable sobre pantallas holográficas, ampliando los límites de la ingeniería óptica y la experiencia visual. Los investigadores creen que su demostración puede proporcionar una forma de lograr pantallas de metasuperficie altamente integradas y miniaturizadas.

OLED para proyección de imágenes holográficas

Un esencial componente de dispositivos electrónicos, semiconductores han permitido avances en todo de comunicaciones, atención sanitaria, y transporte regional a informática, energía limpia, sistemas militares y innumerables otras aplicaciones.

Al permitir el control preciso de la corriente eléctrica, los semiconductores posibilitan la funcionalidad de los dispositivos electrónicos modernos.

Un semiconductor es un material con una conductividad eléctrica entre la de un conductor y la de un aislante. Y Las propiedades de un semiconductor se pueden controlar a través de un proceso llamado dopaje. 

Actualmente, existen distintos tipos de semiconductores, clasificados según su composición material, estructura y cómo conducen la electricidad.

Para empezar, los semiconductores intrínsecos son puros sin impurezas significativas como el silicio (Si) y el germanio (Ge), mientras que los semiconductores extrínsecos están dopados con impurezas para controlar la conductividad. Tipos N están dopados con elementos que añaden electrones adicionales, mientras que los tipos p están dopados con elementos que crean 'agujeros' o portadores de carga positiva.
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Según la estructura, existen semiconductores amorfos con una disposición atómica desordenada, semiconductores policristalinos formados por múltiples cristales pequeños y semiconductores monocristalinos con unaEstructura cristalina perfecta.

En cuanto a la composición del material, los semiconductores pueden ser inorgánicos, típicamente sólidos cristalinos como el arseniuro de galio (GaAs) y el fosfuro de indio, u orgánicos, compuestos de moléculas o polímeros basados ​​en carbono. Los semiconductores híbridos combinan materiales orgánicos e inorgánicos para mejorar el rendimiento, como se observa en las perovskitas utilizadas en los sistemas solares de nueva generación.Células ar y fotodetectores.

Las notables propiedades optoelectrónicas de los semiconductores orgánicos los hacen muy adecuados para pantallas, sistemas fotovoltaicos y láser. Su uso en pantallas OLED es la aplicación más desarrollada.

Los OLED son conocidos por su formato flexible y su calidad de imagen superior. Sin embargo, en comparación con los láseres, su densidad de potencia de salida es menor, lo que resulta en una imagen holográfica con bajo brillo. 

Sin embargo, las ventajas de la flexibilidad, la fabricación sencilla y la capacidad de crear grandes cantidades de píxeles de diferentes colores uno al lado del otro en el mismo sustrato hacen que los OLED sean adecuados para aplicaciones de visualización holográfica avanzadas.

OLED es una fuente de luz incoherente con un perfil de emisión divergente. Manipular esta emisión para generar imágenes detalladas no solo es un desafío, sino que además está en gran parte inexplorado.

Una forma de hacerlo es utilizando una metasuperficie holográfica (HM), que es una estructura de película ultrafina llamada metaátomo con la capacidad de manipular el comportamiento de la luz de manera precisa. Aunque usado ampliamente en aplicaciones como Detección de imágenes, almacenamiento de datos, realidad aumentada (RA), lucha contra la falsificación y cifrado de seguridad: la mayoría de las metasuperficies holográficas informadas están diseñadas para fuentes de luz coherentes (láseres) y no son adecuadas para su uso con fuentes de luz incoherentes (OLED).

Sólo un puñado de metasuperficies que utilizan fuentes de luz incoherentes han sido reportado Hasta ahora, e incluso entonces, la mayoría de ellos implican configuraciones complicadas, lo que limita su implementación en aplicaciones cotidianas.

Así, en el último estudio los investigadores desarrollaron un nuevo tipo de dispositivo optoelectrónico que combina lo mejor de los OLED y las metasuperficies.

Nos entusiasma demostrar esta nueva dirección para los OLED. Al combinarlos con metasuperficies, también abrimos una nueva vía para generar hologramas y modelar la luz.

– Profesor Ifor Samuel de la Escuela de Física y Astronomía

El sistema compacto de nuevo desarrollo está formado por of un OLED, un filtro de paso de banda y una metasuperficie holográfica (HM), lo cual es especialmente diseñado para fuentes de luz coherentes. 

Al dar forma cuidadosamente a cada metaátomo para modificar las propiedades del haz de luz que pasa a través del HM, fue posible crear una imagen prediseñada en el otro lado de la pantalla. Esta potentially hace que las pantallas holográficas sean más rentables, energéticamente eficientes y compatibles con sustratos flexibles.

Cómo funcionan las pantallas OLED-Metasuperficie (y por qué son importantes)

Investigadores de SUPA, Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews (Reino Unido), desarrollaron un método innovador que fusiona perfectamente OLED y metasuperficies en una estructura monolítica. 

La fusión permite que el propio OLED actúe como fuente de iluminación y también como modulador para la conformación del frente de onda holográfico. Esta Elimina la necesidad de láseres externos o un dispositivo como un modulador de luz espacial, que controla la intensidad de la luz.

El núcleo de esta nueva tecnología está en las metasuperficies, que son conjuntos planos de nanoestructuras diseñados para dar forma a las ondas electromagnéticas de una manera seleccionada, a menudo controlando la polarización, la amplitud o la fase con una resolución espacial extraordinaria.

Mientras que los láseres externos tienen Se ha utilizado previamente Para iluminar metasuperficies, fusionarlas con OLED crea una fuente de luz intrínseca diseñada a microescala, lo que ofrece una plataforma impulsada eléctricamente que es estable y se puede escalar en diferentes longitudes de onda con la capacidad de proyectar imágenes holográficas con gran claridad.

Esta Marca un gran salto respecto a los voluminosos sistemas convencionales.

Si bien la emisión incoherente y de banda ancha de la capa OLED ha sido durante mucho tiempo un desafío para la holografía, los investigadores diseñaron metasuperficies para que coincidan con el espectro de emisión del OLED, así como con sus propiedades de coherencia espacial.

El equipo adaptó nanoestructuras para utilizar y ajustar la luz parcialmente coherente para formar imágenes holográficas de alta resolución sin tener que depender de láseres.

Para conseguir una nanoarquitectura precisa, que Se requiere Para crear metasuperficies funcionales directamente en los OLED, el equipo utilizó métodos de litografía avanzados.

Utilizando un sistema especial de litografía por haz de electrones (EBL), diseñaron nanoestructuras metálicas y dieléctricas sobre la superficie del OLED, garantizando una modulación de fase efectiva y manteniendo al mismo tiempo el rendimiento y la longevidad del OLED. 

Esta exitosa integración enfatiza la compatibilidad de las tecnologías de nanofabricación con dispositivos electrónicos orgánicos, lo que abre las puertas a plataformas fotónicas multifuncionales.

Al probar el dispositivo, el equipo mostró proyecciones holográficas nítidas de formas simples y geométricas con intrincadas señales de profundidad. El equipo logró obtener imágenes holográficas de alta calidad a una distancia de tan solo 3 cm. 

Las imágenes reconstruidas muestran niveles de brillo y robustez angular que normalmente no son posibles con una iluminación incoherente. 

La capacidad del sistema para modular dinámicamente el frente de onda, lo que se consigue Al controlar las regiones de metasuperficie pixeladas en sincronía con la emisión OLED, indica la posibilidad de crear videos holográficos en tiempo real.

Las pantallas OLED normalmente necesitan miles de píxeles para crear una imagen simple. Este nuevo enfoque permite obtener una imagen completa. ser proyectado ¡de un solo píxel OLED!”

– Profesor Graham Turnbull, de la Escuela de Física y Astronomía

El estudio señaló que el proyector holográfico iluminado con OLED podría usarse en aplicaciones como interacciones entre humanos y computadoras y en auriculares AR y VR.

Una gran ventaja de esta plataforma de metasuperficie OLED es su versatilidad y escalabilidad. 

Dado que la fabricación de OLED ya se utiliza ampliamente en la fabricación de pantallas comerciales, las metasuperficies pueden estar integrado en líneas de producción existentes, que puede acelerar su desarrollo hacia hologramas portátiles y productos electrónicos de consumo.

Además, la compacidad, flexibilidad y bajo consumo de energía de la tecnología la posicionan para pantallas inmersivas de próxima generación.

La plataforma también se puede utilizar para sistemas de iluminación adaptativa, imágenes biomédicas y cifrado óptico seguro.

Con esta prueba de concepto, el equipo utilizó un filtro óptico de paso de banda para estrechar el espectro de emisión del OLED, mejorando la coherencia espacial que la metasuperficie necesita para reconstruir hologramas nítidos. Pero los investigadores observaron que también se podría utilizar un filtro de polaritón o de película fina. con el OLED o la metasuperficie para construir un sistema más compacto.

Cuando hablamos de la metasuperficieEl equipo señaló que su sistema también puede funcionar con otros tipos de metasuperficies, lo que ofrece potencial para la producción en masa de estos dispositivos, facilitando así su despliegue para la proyección de imágenes.

Si bien el uso comercial del dispositivo enfrenta desafíos en términos de minimizar pérdidas, maximizar el brillo y optimizar la eficiencia de la modulación de la metasuperficie, el equipo ha demostrado un avance tecnológico.que adopta un enfoque creativo para diseñar sistemas fotónicos holísticos.

A diferencia de los diseños tradicionales, donde los moduladores y emisores son considerados De forma independiente, el equipo utilizó un enfoque integrado con la optimización simultánea de las propiedades de emisión de los OLED y la respuesta de fase y amplitud de las metasuperficies.

Así, al combinar las ventajas de la optoelectrónica orgánica y la nanofotónica, el equipo ha creado un nuevo estándar para pantallas holográficas. Imagina un futuro en el que las pantallas holográficas a todo color con una resolución ultraalta se integrarán directamente en ventanas transparentes, dispositivos portátiles de tela o superficies curvas de vehículos y elementos arquitectónicos.

Invertir en OLED holográficos

Ahora, si observamos una empresa que sea avanzando en este campo, Corning Incorporated (GLW ) destaca por estar muy involucrado en tecnologías de visualización avanzadas y materiales críticos para paneles OLED y pantallas flexibles, proporcionando infraestructura para la integración holográfica.

Opera a través de algunos segmentos clave, entre ellos:

• Comunicaciones ópticas
• Tecnologías de pantalla
• Materiales especiales
• Tecnologías Ambientales
• Ciencias de la vida

Corning, empresa principalmente dedicada a la ciencia de los materiales, se especializa en fibra óptica, un tipo de vidrio que transmite luz y desempeña un papel fundamental en las redes de telecomunicaciones modernas. También se utiliza en centros de datos. 

Corning también produce una amplia gama de otros productos de vidrio y cerámica. Cabe destacar que la empresa fabrica Gorilla Glass, que... se utiliza en las pantallas de iPhone y otros dispositivos electrónicos. 

A principios de este año, Samsung Electronics anunció que su Galaxy S25 Edge incorporará la nueva tecnología de vitrocerámica de Corning, Gorilla Glass Ceramic 2, que ofrece protección avanzada en un formato extremadamente delgado. Este nuevo producto incorpora cristales implantados en la matriz de vidrio para aumentar la resistencia de la cubierta de la pantalla.

“El Galaxy S25 Edge establecerá un nuevo estándar de fabricación y rendimiento como nuestro dispositivo más delgado de la serie Galaxy S hasta la fecha”, afirmó Kwangjin Bae, vicepresidente ejecutivo y jefe del equipo de I+D mecánico. de MX en Samsung Electronics. “Para respaldar este diseño innovador, era esencial desarrollar un material de pantalla que fuera excepcionalmente delgado y confiablemente resistente, un desafío que unió a Corning y Samsung, unidos por una visión compartida de ingeniería con propósito y nosotrosinnovación centrada en el usuario. Esa visión está incrustado en cada detalle del Galaxy S25 Edge”.

Con una capitalización bursátil de 67.4 millones de dólares, las acciones de GLW cotizan actualmente a 78.67 dólares, un 65.6 % más en lo que va de año. Esta semana, GLW alcanzó un máximo de 52 semanas de 78.81 dólares. La compañía tiene Realmente lo he estado disfrutando a masivo rally en los últimos dos años.

Tiene un BPA (TTM) de 0.94 y un PER (TTM) de 83.55. La compañía también ofrece a sus accionistas una rentabilidad por dividendo del 1.42 %.