Le rivoluzionarie metasuperfici OLED mirano a ridefinire le immagini 3D

Una nuova ricerca ha compiuto un passo avanti rivoluzionario nella proiezione di immagini olografiche, con potenziali applicazioni nell'intrattenimento, nei giochi, nelle comunicazioni e nei dispositivi intelligenti.

L'olografia è da tempo un elemento fondamentale della fantascienza: film come Star Wars e Blade Runner 2049 utilizzano gli ologrammi per trasmettere tecnologie avanzate ed elementi futuristici. 

Questa tecnologia per creazione di immagini 3D interattive ha da tempo affascinato ingegneri e scienziati, ma realizzarlo non è stato facile.

L'olografia consente di registrare un fronte d'onda e di ricostruirlo in seguito, fornendo un mezzo per creare un'immagine fotografica 3D unica senza l'uso di una lente.

I proiettori olografici convenzionali, tuttavia, necessitano di ingombranti configurazioni ottiche e di una fonte esterna di luce coerente, il che ne limita l'utilizzo. Per questo motivo, i ricercatori dell'Università di St Andrews hanno svelato un approccio rivoluzionario all'intersezione tra nanofotonica e tecnologia dei display, in cui gli OLED sono integrati direttamente con le metasuperfici.

"Le metasuperfici olografiche rappresentano una delle piattaforme materiali più versatili per il controllo della luce. Con questo lavoro, abbiamo rimosso una delle barriere tecnologiche che impediscono l'adozione dei metamateriali nelle applicazioni quotidiane. Questa svolta consentirà un cambiamento radicale nell'architettura dei display olografici per applicazioni emergenti, ad esempio nella realtà virtuale e aumentata."

– Andrea Di Falco, professore di nanofotonica presso la Facoltà di Fisica e Astronomia

Lo studio intitolato “Metasuperfici illuminate OLED per la proiezione di immagini olografiche¹,” che descrive in dettaglio la tecnologia, è stato pubblicato su Light: Science & Applications.

I diodi organici a emissione di luce (OLED) sono dispositivi optoelettronici a film sottile caratterizzati da ampia sintonizzabilità, leggerezza e semplicità di fabbricazione, caratteristiche che li rendono ampiamente utilizzati nei telefoni cellulari e nei display TV di oggi. 

Le dimensioni del mercato globale OLED is effettivamente proiettato crescere a un CAGR del 19.4% dal 2024 al 2030 e raggiungere 152.83 miliardi.

Essendo una sorgente luminosa di superficie, gli OLED sono anche in uso nei settori della rilevazione, della biofotonica e delle comunicazioni wireless, dove la possibilità di integrarli con altre tecnologie rende gli OLED dei buoni candidati per piattaforme fotoniche miniaturizzate.

Sia per i display che per le applicazioni emergenti, il controllo dell'emissione di campo lontano dell'OLED è molto importante, ma come hanno notato le ultime ricerche, l'attenzione degli studi attuali è rivolta principalmente alla regolazione dello spettro dell'elettroluminescenza (EL) e della direzionalità dell'emissione. 

Il fatto è che è particolarmente difficile mettere a punto l'emissione del campo lontano e è limitato dalla bassa coerenza spaziale degli OLED.

Ma l'ultimo studio ha dimostrato che è effettivamente possibile per un singolo OLED proiettare un'immagine ad alta risoluzione se combinato con una metasuperficie olografica. Questo proiettore OLED-metasuperficie consente ai ricercatori per manipolare direttamente l'emissione del campo lontano, visualizzando così immagini olografiche su uno schermo. 

La nuova piattaforma offre un controllo senza pari sui display olografici, ampliando i limiti dell'ingegneria ottica e dell'esperienza visiva. I ricercatori ritengono che la loro dimostrazione possa fornire un modo per realizzare display a metasuperficie altamente integrati e miniaturizzati.

OLED per la proiezione di immagini olografiche

Un essenziale componente di dispositivi elettronici, semiconduttori hanno consentito progressi in tutto da comunicazioni, sanità, e trasporti a informatica, energia pulita, sistemi militari e innumerevoli altre applicazioni.

Permettendo il controllo preciso della corrente elettrica, i semiconduttori rendono possibili le funzionalità dei moderni dispositivi elettronici.

Un semiconduttore è un materiale con conduttività elettrica compresa tra quella di un conduttore e quella di un isolante. le proprietà di un semiconduttore possono essere controllate attraverso un processo chiamato doping. 

Esistono diversi tipi di semiconduttori, classificati in base alla composizione del materiale, alla struttura e al modo in cui conducono l'elettricità.

Per cominciare, i semiconduttori intrinseci sono puri senza impurità significative come silicio (Si) e germanio (Ge), mentre i semiconduttori estrinseci sono drogati con impurità per controllare la conduttività. Tipi N sono drogati con elementi che aggiungono elettroni extra, mentre i tipi p sono drogati con elementi che creano "buchi" o portatori di carica positiva.
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In base alla struttura, esistono semiconduttori amorfi con una disposizione atomica disordinata, semiconduttori policristallini costituiti da più piccoli cristalli e semiconduttori monocristallini con una disposizione atomica disordinata.struttura cristallina perfetta.

In termini di composizione del materiale, i semiconduttori possono essere inorganici, tipicamente solidi cristallini come l'arseniuro di gallio (GaAs) e il fosfuro di indio, oppure organici, realizzati a partire da molecole o polimeri a base di carbonio. I semiconduttori ibridi combinano materiali organici e inorganici per migliorarne le prestazioni, come si vede nelle perovskiti utilizzate nei sol di nuova generazione.celle ar e fotodetector.

Le notevoli proprietà optoelettroniche dei semiconduttori organici li rendono particolarmente adatti per display, fotovoltaico e laser. Il loro utilizzo nei display OLED è l'applicazione più sviluppata.

Gli OLED sono noti per il loro fattore di forma flessibile e la qualità d'immagine superiore. Rispetto ai laser, tuttavia, la densità di potenza in uscita degli OLED è inferiore, il che si traduce in un'immagine olografica a bassa luminosità. 

Tuttavia, i vantaggi della flessibilità, della semplicità di fabbricazione e della capacità di creare un gran numero di pixel in diversi colori affiancati sullo stesso substrato rendono gli OLED adatti ad applicazioni di visualizzazione olografica avanzata.

L'OLED è una sorgente luminosa incoerente con un profilo di emissione divergente. Manipolare questa emissione per generare immagini dettagliate non è solo una sfida, ma anche un'attività in gran parte inesplorata.

Un modo per farlo è utilizzare una metasuperficie olografica (HM), ovvero una struttura a pellicola ultrasottile chiamata metaatomo, in grado di manipolare il comportamento della luce in modo preciso. Mentre utilizzato ampiamente nelle applicazioni piace rilevamento delle immagini, archiviazione dei dati, realtà aumentata (RA), anticontraffazione e crittografia di sicurezza: la maggior parte delle metasuperfici olografiche segnalate sono progettate per sorgenti luminose coerenti (laser) e non sono adatte all'uso con sorgenti luminose incoerenti (OLED).

Solo una manciata di metasuperfici che utilizzano sorgenti luminose incoerenti hanno stato segnalato finora, e anche in questo caso, la maggior parte di essi comporta configurazioni complesse, limitandone l'impiego nelle applicazioni quotidiane.

Pertanto, i ricercatori dell'ultimo studio hanno sviluppato un nuovo tipo di dispositivo optoelettronico che combina il meglio degli OLED e delle metasuperfici.

"Siamo entusiasti di illustrare questa nuova direzione per gli OLED. Combinando gli OLED con le metasuperfici, inauguriamo anche un nuovo modo di generare ologrammi e plasmare la luce."

– Professor Ifor Samuel della Facoltà di Fisica e Astronomia

Il sistema compatto di nuova concezione è composto of un OLED, un filtro passa-banda e una metasuperficie olografica (HM), quale è soprattutto progettato per sorgenti luminose coerenti. 

Modellando attentamente ogni meta-atomo per modificare le proprietà del fascio di luce che attraversa l'HM, è stato possibile creare un'immagine pre-progettata sull'altro lato dello schermo. Questo potenzialmente rende i display olografici più convenienti, efficienti dal punto di vista energetico e compatibili con substrati flessibili.

Come funzionano i display OLED-Metasurface (e perché sono importanti)

I ricercatori della SUPA, School of Physics and Astronomy, dell'Università di St Andrews, nel Regno Unito, hanno sviluppato un metodo innovativo che fonde perfettamente OLED e metasuperfici in una struttura monolitica. 

La fusione consente all'OLED stesso di fungere sia da sorgente di illuminazione sia da modulatore per la modellazione del fronte d'onda olografico. Questo elimina la necessità di laser esterni o di un dispositivo come un modulatore di luce spaziale, che controlla l'intensità della luce.

Il fulcro di questa nuova tecnologia risiede nelle metasuperfici, ovvero matrici planari di nanostrutture progettate per modellare le onde elettromagnetiche in un modo selezionato, spesso controllando la polarizzazione, l'ampiezza o la fase con una straordinaria risoluzione spaziale.

Mentre i laser esterni hanno è stato usato in precedenza per illuminare le metasuperfici, unendole agli OLED si crea una sorgente luminosa intrinseca modellata su scala microscopica, offrendo una piattaforma azionata elettricamente, stabile e scalabile su diverse lunghezze d'onda, con la capacità di proiettare immagini olografiche con elevata nitidezza.

Questo rappresenta un grande passo avanti rispetto ai sistemi ingombranti convenzionali.

Sebbene l'emissione incoerente a banda larga dello strato OLED abbia rappresentato a lungo una sfida per l'olografia, i ricercatori hanno progettato metasuperfici in modo che corrispondessero allo spettro di emissione dell'OLED e alle sue proprietà di coerenza spaziale.

Il team ha creato nanostrutture su misura per utilizzare e adattare la luce parzialmente coerente per formare immagini olografiche ad alta risoluzione senza dover ricorrere ai laser.

Per ottenere una nanoarchitettura precisa, che è necessario per realizzare metasuperfici funzionali direttamente sugli OLED, il team ha utilizzato metodi di litografia avanzati.

Utilizzando uno speciale sistema di litografia a fascio di elettroni (EBL), hanno modellato nanostrutture metalliche e dielettriche sulla superficie dell'OLED, garantendo un'efficace modulazione di fase e mantenendo al contempo le prestazioni e la longevità dell'OLED. 

Questa integrazione di successo sottolinea la compatibilità delle tecnologie di nanofabbricazione con i dispositivi elettronici organici, aprendo le porte a piattaforme fotoniche multifunzionali.

Dopo aver testato il dispositivo, il team ha ottenuto proiezioni olografiche nitide di forme semplici e geometriche con intricati indicatori di profondità. Il team è stato in grado di ottenere immagini olografiche di alta qualità a una distanza di soli 3 cm. 

Le immagini ricostruite mostrano sia livelli di luminosità che robustezza angolare che solitamente non sono possibili con un'illuminazione incoerente. 

La capacità del sistema di modulare dinamicamente il fronte d'onda, che è raggiunto controllando le regioni della metasuperficie pixelate in sincronia con l'emissione OLED, indica la possibilità di realizzare video olografici in tempo reale.

"I display OLED normalmente necessitano di migliaia di pixel per creare un'immagine semplice. Questo nuovo approccio consente di ottenere un'immagine completa essere proiettato da un singolo pixel OLED!”

– Professor Graham Turnbull, della Facoltà di Fisica e Astronomia

Lo studio ha evidenziato che il proiettore olografico illuminato da OLED potrebbe essere utilizzato in applicazioni quali interazioni uomo-computer e visori AR e VR.

Un grande vantaggio di questa piattaforma OLED-metasuperficie è la sua versatilità e scalabilità. 

Con la fabbricazione OLED già ampiamente utilizzata nella produzione di display commerciali, le metasuperfici possono essere integrato nelle linee di produzione esistenti, che può accelerare il loro sviluppo in ologrammi indossabili ed elettronica di consumo.

Inoltre, la compattezza, la flessibilità e il basso consumo energetico di questa tecnologia la posizionano come soluzione ideale per i display immersivi di prossima generazione.

La piattaforma può essere ulteriormente utilizzata per sistemi di illuminazione adattiva, imaging biomedico e crittografia ottica sicura.

Con questa dimostrazione di concetto, il team ha utilizzato un filtro ottico passa-banda per restringere lo spettro di emissione dell'OLED, migliorando la coerenza spaziale di cui la metasuperficie ha bisogno per ricostruire ologrammi nitidi. Ma i ricercatori hanno notato che potrebbe essere utilizzato anche un filtro polaritonico o a film sottile con l'OLED o la metasuperficie per costruire un sistema più compatto.

Quando si tratta di la metasuperficie, il team ha notato che il loro sistema può funzionare anche con altri tipi di metasuperfici, offrendo potenziale per la produzione di massa di questi dispositivi, facilitandone così l'impiego per la proiezione delle immagini.

Sebbene l'uso commerciale del dispositivo presenti delle sfide in termini di minimizzazione delle perdite, massimizzazione della luminosità e ottimizzazione dell'efficienza della modulazione della metasuperficie, il team ha dimostrato un progresso tecnologicoche adotta un approccio creativo alla progettazione di sistemi fotonici olistici.

A differenza dei progetti tradizionali, in cui modulatori ed emettitori sono considerati in modo indipendente, il team ha utilizzato un approccio integrato con l'ottimizzazione simultanea delle proprietà di emissione degli OLED e della risposta di fase e ampiezza delle metasuperfici.

Combinando i vantaggi dell'optoelettronica organica e della nanofotonica, il team ha creato un nuovo standard per i display olografici. Prevede un futuro in cui display olografici a colori ad altissima risoluzione saranno integrati direttamente in finestre trasparenti, dispositivi indossabili in tessuto o superfici curve di veicoli ed elementi architettonici.

Investire negli OLED olografici

Ora, se guardiamo un'azienda cioè avanzando in questo campo, Corning Incorporated (GLW -0.08%) si distingue per essendo fortemente coinvolto nelle tecnologie di visualizzazione avanzate e nei materiali essenziali per i pannelli OLED e gli schermi flessibili, fornendo infrastrutture per l'integrazione olografica.

Opera attraverso alcuni segmenti chiave, tra cui:

• Comunicazioni ottiche
• Tecnologie di visualizzazione
• Materiali speciali
• Tecnologie Ambientali
• Life Sciences

Corning, azienda principalmente specializzata in scienze dei materiali, è specializzata in fibra ottica, un tipo di vetro che trasmette la luce e svolge un ruolo fondamentale nelle moderne reti di telecomunicazione. viene anche utilizzato nei data center. 

Corning produce anche un'ampia gamma di altri prodotti in vetro e ceramica. In particolare, l'azienda produce il Gorilla Glass, che viene usato negli schermi degli iPhone e in altri dispositivi elettronici. 

All'inizio di quest'anno, Samsung Electronics ha annunciato che il suo Galaxy S25 Edge sarà dotato del nuovo vetroceramica di Corning, denominato Gorilla Glass Ceramic 2, che offre una protezione avanzata in un dispositivo estremamente sottile. Questo nuovo prodotto presenta cristalli impiantati all'interno della matrice di vetro per aumentare la resistenza della copertura del display.

"Galaxy S25 Edge stabilirà un nuovo standard per artigianalità e prestazioni come il nostro dispositivo più sottile della serie Galaxy S", ha affermato Kwangjin Bae, vicepresidente esecutivo e responsabile del team di ricerca e sviluppo meccanico. di MX presso Samsung Electronics. "Per supportare questo design rivoluzionario, era essenziale sviluppare un materiale per display che fosse allo stesso tempo eccezionalmente sottile e affidabile e resistente: una sfida che ha unito Corning e Samsung, unite da una visione condivisa per un'ingegneria mirata e da noiinnovazione incentrata sull'uomo. Quella visione è incorporato in ogni dettaglio del Galaxy S25 Edge."

Con una capitalizzazione di mercato di 67.4 miliardi di dollari, le azioni GLW sono attualmente scambiate a 78.67 dollari, in rialzo del 65.6% da inizio anno. Questa settimana, GLW ha raggiunto il massimo delle 52 settimane a 78.81 dollari. La compagnia ha mi sono davvero divertito a massiccio rally negli ultimi due anni.

Ha un EPS (TTM) di 0.94 e un P/E (TTM) di 83.55. La società offre inoltre ai suoi azionisti un rendimento da dividendi dell'1.42%.

Ora, nel suo trimestre più recente, ha registrato un fatturato GAAP di 3.86 miliardi di dollari. Il fatturato core è aumentato del 12% su base annua, raggiungendo i 4.05 miliardi di dollari. Nel frattempo, l'utile per azione GAAP è stato di 0.54 dollari e l'utile per azione core, in crescita del 28%, è stato di 0.60 dollari nel secondo trimestre del 2.

Parlando del trimestre "eccezionale", l'amministratore delegato Wendell P. Weeks ha affermato che si aspettano di vedere una performance solida e continuativa attraverso il piano Springboard, il cui obiettivo è catturare 4 miliardi di dollari in opportunità di vendita, puntando a un margine operativo del 20% entro la fine del prossimo anno e premiando gli azionisti con dividendi e riacquisti di azioni.

"Stiamo riscontrando una risposta straordinaria da parte dei clienti sia alla nostra nuova Gen AI sia ai prodotti solari realizzati negli Stati Uniti", ha osservato Week, aggiungendo: "Siamo nella posizione di garantire una crescita duratura che ci sarà utile fino al 2026 e oltre".

In questo periodo, Corning ha registrato un flusso di cassa operativo GAAP pari a 708 milioni di dollari, mentre il flusso di cassa libero rettificato è stato pari a 451 milioni di dollari.

"Per il terzo trimestre, prevediamo una performance solida e continuativa del nostro piano Springboard e una crescita a due cifre delle vendite e degli utili su base annua", ha affermato il direttore finanziario Ed Schlesinger, con vendite core previste pari a 4.2 miliardi di dollari e utili per azione core compresi tra 0.63 e 0.67 dollari. 

"Le nostre previsioni tengono conto di circa 0.01-0.02 dollari per l'impatto delle tariffe attualmente in vigore, insieme a 0.02-0.03 dollari di costi temporaneamente più elevati, mentre agiamo per soddisfare la crescente domanda della nostra nuova generazione di intelligenza artificiale e dei prodotti solari realizzati negli Stati Uniti", ha affermato Schlesinger.

Ultima Corning Incorporated (GLW) Notizie e sviluppi azionari

Conclusione

I progressi nelle tecnologie OLED e olografiche stanno rimodellando il nostro modo di interagire con i contenuti visivi. 

Gli OLED, con la loro leggerezza, sintonizzabilità e semplicità di fabbricazione, sono da tempo fondamentali per i display moderni, ma hanno incontrato difficoltà quando abbinati alle immagini olografiche a causa della loro emissione luminosa incoerente. Ma le ultime ricerche innovative hanno superato questo problema e stanno consentendo l'olograproiezioni ottiche fondendo OLED con metasuperfici in un design compatto, efficiente e scalabile.

L'integrazione offre prospettive entusiasmanti per l'intrattenimento immersivo, i dispositivi di comunicazione, l'assistenza sanitaria e i sistemi ottici sicuri. Può anche aprire la strada a un futuro dove l'olografia ad alta risoluzione, adattabile ed efficiente dal punto di vista energetico diventa parte della nostra quotidianità life.

Riferimenti:

1. Gong, J., Biabanifard, M., Yoshida, K., et al. (2025). Metasuperfici illuminate OLED per la proiezione di immagini olografiche. Luce: scienza e applicazioni, 14, 294. (Versione ufficiale), pubblicata il 27 agosto 2025. https://doi.org/10.1038/s41377-025-01912-z