Vallankumoukselliset OLED-metapinnat pyrkivät määrittelemään 3D-visuaalit uudelleen

Uusi tutkimus on tehnyt uraauurtavan edistysaskeleen holografisessa kuvan projisoinnissa, ja sillä on potentiaalisia sovelluksia viihteessä, pelaamisessa, viestinnässä ja älylaitteissa.

Holografia on pitkään ollut tieteiskirjallisuuden peruspilari, ja elokuvissa, kuten Tähtien sota ja Blade Runner 2049, hologrammeja käytetään välittämään edistynyttä teknologiaa ja futuristisia elementtejä. 

Tämä teknologia on tarkoitettu interaktiivisten 3D-visuaalien luominen on pitkään kiehtonut insinöörejä ja tiedemiehiä, mutta sen toteuttaminen ei ole ollut helppoa.

Holografia mahdollistaa aaltorintaman tallentamisen ja myöhemmin rekonstruoinnin, mikä tarjoaa keinon luoda ainutlaatuinen valokuvamainen 3D-kuva ilman linssiä.

Perinteiset holografiset projektorit tarvitsevat kuitenkin tilaa vieviä optisia järjestelmiä ja ulkoisen koherentin valon lähteen, mikä rajoittaa niiden käyttöä. Niinpä St Andrewsin yliopiston tutkijat ovat esitelleet mullistavan lähestymistavan nanofotoniikan ja näyttöteknologian yhtymäkohdassa, jossa OLEDit integroidaan suoraan metapintoihin.

”Holografiset metapinnat ovat yksi monipuolisimmista materiaalialustoista valon ohjaamiseen. Tämän työn avulla olemme poistaneet yhden teknologisista esteistä, jotka estävät metamateriaalien käyttöönoton jokapäiväisissä sovelluksissa. Tämä läpimurto mahdollistaa holografisten näyttöjen arkkitehtuurin muutoksen uusissa sovelluksissa, esimerkiksi virtuaali- ja lisätyssä todellisuudessa.”

– Andrea Di Falco, nanofotoniikan professori fysiikan ja tähtitieteen tiedekunnassa

Tutkimus nimeltä "OLED-valaistut metapinnat holografiseen kuvan projisointiin¹”, jossa yksityiskohtaisesti kuvataan tekniikkaa, julkaistiin Light: Science & Applications -lehdessä.

Orgaaniset valoa emittoivat diodit eli OLEDit ovat ohutkalvoisia optoelektronisia laitteita, joilla on laaja viritettävyys, keveys ja yksinkertainen valmistus, minkä vuoksi niitä käytetään laajalti nykypäivän matkapuhelimissa ja televisioiden näytöissä. 

Globaalien OLED-markkinoiden koko is todella ennustetaan kasvaa 19.4 prosentin CAGR:llä vuodesta 2024 vuoteen 2030 ja tavoittaa 152.83 miljardia.

Pintavalonlähteenä OLEDit ovat myös käytetään sensoritekniikassa, biofotoniikassa ja langattomassa viestinnässä, joissa kyky integroida ne muihin teknologioihin tekee OLED-levyistä hyviä ehdokkaita miniatyrisoiduille fotonisille alustoille.

Sekä näytöissä että uusissa sovelluksissa OLED-kaukokentän säteilyn hallinta on hyvin tärkeä, mutta kuten viimeisin tutkimus totesi, nykyisten tutkimusten painopiste on ensisijaisesti elektroluminesenssispektrin (EL) ja emissiosuunnan säätämisessä. 

Asia on niin, että kaukokentän säteilyn hienosäätö on erityisen haastavaa ja on rajoitettu OLEDien alhaisen spatiaalisen koherenssin vuoksi.

Mutta viimeisin tutkimus on osoittanut, että yksi ainoa OLED-näyttö voi itse asiassa projisoida korkean resoluution kuvan yhdistettynä holografiseen metapintaan. Tämä metapinta-OLED-projektori mahdollistaa tutkijoiden manipuloimaan suoraan kaukokentän emissiota, näyttäen siten holografisia kuvia näytöllä. 

Uusi alusta tarjoaa vertaansa vailla olevan hallinnan holografisiin näyttöihin, laajentaen optisen suunnittelun ja visuaalisen kokemuksen rajoja. Tutkijat uskovat, että heidän demonstraationsa voi tarjota keinon toteuttaa erittäin integroituja ja miniatyyrikokoisia metapintanäyttöjä.

OLEDit holografiseen kuvan projisointiin

Olennainen elektronisten laitteiden komponentti, puolijohteet ovat mahdollistaneet edistysaskeleita kaikkea viestintä, terveydenhuolto, ja kuljetus että tietojenkäsittely, puhdas energia, sotilasjärjestelmät ja lukemattomia muita sovelluksia.

Mahdollistamalla sähkövirran tarkan hallinnan puolijohteet mahdollistavat nykyaikaisten elektronisten laitteiden toimivuuden.

Puolijohde on materiaali, jonka sähkönjohtavuus on johtimen ja eristeen välillä. Ja puolijohteen ominaisuuksia voidaan kontrolloida dopingiksi kutsutun prosessin kautta. 

Nykyään on olemassa erityyppisiä puolijohteita, jotka luokitellaan niiden materiaalikoostumuksen, rakenteen ja sähkönjohtavuuden perusteella.

Ensinnäkin luontaiset puolijohteet ovat puhtaita ilman merkittäviä epäpuhtauksia, kuten piitä (Si) ja germaniumia (Ge), kun taas ulkoiset puolijohteet ovat dopattuja epäpuhtauksilla johtavuuden säätelemiseksi. N-tyypit ovat dopattuja elementeillä, jotka lisäävät ylimääräisiä elektroneja, kun taas p-tyypit ovat dopattuja elementeillä, jotka luovat 'reikiä' tai positiivisia varauksenkuljettajia.
Pyyhkäise vierittääksesi →

Rakenteen perusteella on olemassa amorfisia puolijohteita, joissa on epäjärjestynyt atomien järjestys, monikiteisiä puolijohteita, jotka koostuvat useista pienistä kiteistä, ja yksikiteisiä puolijohteita, joilla on pertäydellinen kiteinen rakenne.

Materiaalikoostumuksen suhteen puolijohteet voivat olla epäorgaanisia, tyypillisesti kiteisiä kiinteitä aineita, kuten galliumarsenidia (GaAs) ja indiumfosfidia, tai orgaanisia, jotka on valmistettu hiilipohjaisista molekyyleistä tai polymeereistä. Hybridipuolijohteet yhdistävät orgaanisia ja epäorgaanisia materiaaleja suorituskyvyn parantamiseksi, kuten on nähty seuraavan sukupolven aurinkokennoissa käytetyissä perovskiiteissa.ar-solut ja fotodetektorit.

Orgaanisten puolijohteiden merkittävät optoelektroniset ominaisuudet tekevät niistä erittäin sopivia näyttöihin, aurinkosähköön ja laserointiin. Niiden käyttö OLED-näytöissä on kehittynein sovellus.

OLEDit tunnetaan joustavasta muotoilustaan ​​ja erinomaisesta kuvanlaadustaan. Lasereihin verrattuna OLEDien tehotiheys on kuitenkin pienempi, mikä johtaa holografiseen kuvaan, jonka kirkkaus on alhainen. 

Joustavuuden, yksinkertaisen valmistuksen ja kyvyn luoda suuri määrä eri värisiä pikseleitä vierekkäin samalle alustalle edut tekevät OLED-näytöistä sopivia edistyneisiin holografisiin näyttösovelluksiin.

OLED on epäkoherentti valonlähde, jolla on hajautuva emissioprofiili. Tämän emission manipulointi yksityiskohtaisten kuvien luomiseksi on paitsi haastavaa myös suurelta osin tutkimatonta.

Yksi tapa tehdä tämä on käyttää holografista metapintaa (HM), joka on erittäin ohut kalvorakenne, jota kutsutaan metaatomiksi ja joka pystyy manipuloimaan valon käyttäytymistä tarkasti. Vaikka käytetty laajasti sovelluksissa pitää Kuvantunnistus, tiedon tallennus, lisätty todellisuus (AR), väärentämisen esto ja salaus, useimmat raportoidut holografiset metapinnat on suunniteltu koherenteille valonlähteille (lasereille) eivätkä sovellu käytettäväksi epäkoherenttien valonlähteiden (OLED) kanssa.

Vain kourallinen epäkoherensseja valonlähteitä käyttäviä metapintoja on on raportoitu Tähän mennessä, ja jopa silloin, useimmat niistä ovat vaatineet monimutkaisia ​​asennuksia, mikä rajoittaa niiden käyttöönottoa jokapäiväisissä sovelluksissa.

Niinpä tutkijat kehittivät uusimmassa tutkimuksessaan uudentyyppisen optoelektronisen laitteen, joka yhdistää OLEDien ja metapintojen parhaat puolet.

”Olemme innoissamme voidessamme esitellä tätä uutta suuntaa OLED-teknologioille. Yhdistämällä OLED-teknologioita metapintoihin avaamme myös uuden tavan luoda hologrammeja ja muokata valoa.”

– Professori Ifor Samuel Fysiikan ja tähtitieteen laitokselta

Uusi kompakti järjestelmä on keksitty of OLED, kaistanpäästösuodatin ja holografinen metapinta (HM), joka on erityisesti suunniteltu koherenteille valonlähteille. 

Muotoilemalla huolellisesti kutakin metaatomia HM:n läpi kulkevan valonsäteen ominaisuuksien muuttamiseksi, oli mahdollista luoda ennalta suunniteltu kuva näytön toiselle puolelle. Tämä mahdollisesti tekee holografisista näytöistä kustannustehokkaampia, energiatehokkaampia ja yhteensopivampia joustavien alustojen kanssa.

Miten OLED-Metasurface-näytöt toimivat (ja miksi ne ovat tärkeitä)

Iso-Britannian St Andrewsin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitoksen SUPA:n tutkijat kehittivät innovatiivisen menetelmän, joka yhdistää saumattomasti OLED-näytöt ja metapinnat monoliittiseksi rakenteeksi. 

Fuusio mahdollistaa OLEDin itsensä toiminnan sekä valaistuksen lähteenä että holografisen aaltorintaman muotoilun modulaattorina. Tämä poistaa tarpeen ulkoisille lasereille tai laitteelle, kuten spatiaaliselle valomodulaattorille, joka säätelee valon voimakkuutta.

Tämän uuden teknologian ydin on metapinnat, jotka ovat tasomaisia ​​nanorakenteiden ryhmiä, jotka on suunniteltu muokkaamaan sähkömagneettisia aaltoja valitulla tavalla, usein kontrolloimalla polarisaatiota, amplitudia tai vaihetta poikkeuksellisella spatiaalisella resoluutiolla.

Vaikka ulkoisilla lasereilla on on aiemmin käytetty Metapintojen valaisemiseksi niiden yhdistäminen OLED-näyttöihin luo mikroskooppisen kuvion omaavan valonlähteen, joka tarjoaa sähköisesti ohjatun alustan, joka on vakaa ja skaalattavissa eri aallonpituuksille ja jolla on kyky projisoida holografisia kuvia erittäin selkeästi.

Tämä merkitsee merkittävää harppausta perinteisiin, kömpelöihin järjestelmiin verrattuna.

Vaikka OLED-kerroksen epäjohdonmukainen, laajakaistainen emissio on pitkään ollut haaste holografialle, tutkijat suunnittelivat metapintoja vastaamaan OLEDin emissiospektriä sekä sen spatiaalisia koherenssiominaisuuksia.

Tiimi räätälöi nanorakenteita hyödyntämään ja säätämään osittain koherenttia valoa muodostaen korkean resoluution holografisia kuvia ilman lasereita.

Tarkan nanoarkkitehtuurin saamiseksi, joka tarvitaan OLED-levyjen toiminnallisten metapintojen osalta tiimi käytti edistyneitä litografiamenetelmiä.

Käyttämällä erityistä elektronisuihkulitografiaa (EBL) he kuvioivat metallisia ja dielektrisiä nanorakenteita OLED-pinnan päälle varmistaen tehokkaan vaihemodulaation samalla, kun OLEDin suorituskyky ja pitkäikäisyys säilyivät. 

Tämä onnistunut integrointi korostaa nanovalmistusteknologioiden yhteensopivuutta orgaanisten elektronisten laitteiden kanssa, mikä avaa ovia monitoimisille fotonisille alustoille.

Laitetta testatessaan tiimi esitteli selkeitä holografisia projektioita sekä yksinkertaisista että geometrisista muodoista ja monimutkaisista syvyysviivoista. Tiimi pystyi saamaan korkealaatuisia holografisia kuvia vain 3 cm:n etäisyydeltä. 

Rekonstruoidut kuvat näyttävät sekä kirkkaustasot että kulmalujuuden, mikä ei yleensä ole mahdollista epäkoherentin valaistuksen kanssa. 

Järjestelmän kyky moduloida aaltorintamaa dynaamisesti, mikä on saavutettu ohjaamalla pikselöityjä metapinta-alueita synkronoidusti OLED-emission kanssa, viittaa reaaliaikaisten holografisten videoiden mahdollisuuteen.

”OLED-näytöt tarvitsevat normaalisti tuhansia pikseleitä yksinkertaisen kuvan luomiseen. Tämä uusi lähestymistapa mahdollistaa koko kuvan…” projisoitua yhdestä OLED-pikselistä!”

– Professori Graham Turnbull, fysiikan ja tähtitieteen tiedekunnasta

Tutkimuksessa todettiin, että OLED-valaistua holografista projektoria voitaisiin käyttää sovelluksissa, kuten ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksessa sekä AR- ja VR-laseissa.

Tämän OLED-metasurface-alustan suuri etu on sen monipuolisuus ja skaalautuvuus. 

Koska OLED-materiaalien valmistusta käytetään jo laajalti kaupallisten näyttöjen valmistuksessa, metapinnat voivat olla integroitu olemassa oleviin tuotantolinjoihin, joka voi kiihdyttää niiden kehittäminen puettaviksi hologrammeiksi ja kulutuselektroniikaksi.

Lisäksi teknologian kompaktius, joustavuus ja alhainen virrankulutus mahdollistavat seuraavan sukupolven immersiivisten näyttöjen käytön.

Alustaa voidaan käyttää edelleen mukautuviin valaistusjärjestelmiin, biolääketieteelliseen kuvantamiseen ja turvalliseen optiseen salaukseen.

Tämän konseptitodistuksen avulla tiimi käytti kaistanpäästösuodatinta OLEDin emissiospektrin kaventamiseen – parantaen metapinnan tarvitsemaa spatiaalista koherenssia terävien hologrammien rekonstruoimiseksi. Mutta tutkijat huomauttivat, että polariton- tai ohutkalvosuodatinta voitaisiin käyttää myös OLEDin tai metapinnan avulla kompaktimman järjestelmän rakentamiseksi.

Kun se tulee metapintatiimi totesi, että heidän järjestelmänsä voi toimia myös muuntyyppisten metapintojen kanssa, mikä tarjoaa potentiaalia massatuotantoon näitä laitteita, mikä helpottaa niiden käyttöönottoa kuvan projisointia varten.

Vaikka laitteen kaupallinen käyttö kohtaa haasteita häviöiden minimoimisen, kirkkauden maksimoimisen ja metasurface-modulaation tehokkuuden optimoinnin suhteen, tiimi on osoittanut teknologista edistystä.t joka lähestyy luovasti kokonaisvaltaisten fotonisten järjestelmien suunnittelua.

Toisin kuin perinteisissä malleissa, joissa modulaattorit ja emitterit on otettu huomioon itsenäisesti tiimi käytti integroitua lähestymistapaa optimoimalla samanaikaisesti OLEDien emissio-ominaisuudet ja metapintojen vaihe- ja amplitudivasteen.

Yhdistämällä orgaanisen optoelektroniikan ja nanofotoniikan edut tiimi on luonut uuden standardin holografisille näytöille. He visioivat tulevaisuutta, jossa täysväriset, erittäin tarkat holografiset näytöt upotetaan suoraan läpinäkyviin ikkunoihin, kangaspuettaviin laitteisiin tai kaareviin pintoihin ajoneuvoissa ja arkkitehtonisissa elementeissä.

Holografisiin OLED-näyttöihin investoiminen

Jos nyt katsomme yritystä , joka on edistämällä tätä alaa, Corning sisällytetty (GLW ) erottuu joukosta vahvasti mukana kehittyneissä näyttöteknologioissa ja -materiaaleissa, jotka ovat kriittisiä OLED-paneeleille ja joustaville näytöille, tarjoten infrastruktuurin holografiselle integraatiolle.

Se toimii muutamien keskeisten segmenttien kautta, mukaan lukien:

• Optinen viestintä
• Näyttötekniikat
• Erikoismateriaalit
• Ympäristöteknologiat
• Life Sciences

Corning on pääasiassa materiaalitieteisiin keskittynyt yritys, joka on erikoistunut optiseen kuituun, joka on lasityyppi, joka läpäisee valoa ja jolla on keskeinen rooli nykyaikaisissa tietoliikenneverkoissa. käytetään myös datakeskuksissa. 

Corning valmistaa myös laajan valikoiman muita lasi- ja keramiikkatuotteita. Erityisesti yritys valmistaa Gorilla Glassia, joka käytetään iPhonen näytöissä ja muussa elektroniikassa. 

Samsung Electronics ilmoitti aiemmin tänä vuonna, että sen Galaxy S25 Edge -puhelimessa on Corningin uusi lasikeraaminen Gorilla Glass Ceramic 2, joka tarjoaa edistynyttä suojaa erittäin ohuessa laitteessa. Uusimmassa tuotteessa on lasimatriisiin istutettuja kiteitä näytön kuoren lujuuden lisäämiseksi.

”Galaxy S25 Edge asettaa uuden standardin viimeistelylle ja suorituskyvylle tähän mennessä ohuimpana Galaxy S -sarjan laitteenamme”, sanoi Kwangjin Bae, mekaanisen tutkimus- ja kehitystiimin johtaja ja varatoimitusjohtaja. MX:stä Samsung Electronicsilla. ”Tämän läpimurtoisen suunnittelun tukemiseksi oli tärkeää kehittää näyttömateriaali, joka oli sekä poikkeuksellisen ohut että luotettavan vahva – haaste, joka toi Corningin ja Samsungin yhteen, ja heitä yhdisti yhteinen visio tarkoituksenmukaisesta suunnittelusta ja meistä.”er-keskeinen innovaatio. Tuo visio on upotettu Galaxy S25 Edgen jokaisessa yksityiskohdassa.”

GLW:n osakkeiden markkina-arvo on 67.4 miljardia dollaria, ja niiden hinta on tällä hetkellä 78.67 dollaria, mikä on 65.6 % enemmän kuin vuoden alusta. Tällä viikolla GLW saavutti 52 viikon huippunsa 78.81 dollarissa. Yhtiöllä on on itse asiassa nauttinut a massiivinen ralli kahden viime vuoden aikana.

Sen osakekohtainen tulos (TTM) on 0.94 ja P/E (TTM) 83.55. Yhtiö tarjoaa osakkeenomistajilleen myös 1.42 prosentin osinkotuottoa.