51心理学
38.48MB · 2025-11-05
能够直接在视野中显示信息的智能眼镜被视为未来关键技术，但迄今为止，其应用常因技术笨重而受阻。然而，根据经典光学原理，当发光像素的尺寸缩小到与发射光的波长相当时，高效发光像素的实现便被排除在外。
如今，维尔茨堡大学的物理学家们在发光微型显示器的研发上迈出了决定性的一步。他们借助光学天线，成功制造出迄今为止世界上最小的像素。
这项研究由延斯·普夫劳姆教授和伯特·赫克特教授领导的研究团队完成，其研究成果已发表在《科学进展》杂志上。
平方毫米上的显示器
赫克特教授在描述该研究的关键发现时表示：”我们利用一种金属接触点，既能将电流注入有机发光二极管，同时又能放大并发射所产生的光，从而在一个仅300×300纳米的面积上创建了一个发射橙光的像素。这个像素的亮度与常规尺寸为5×5微米的传统OLED像素相当。”
为了更直观地理解，一纳米等于百万分之一毫米。这意味着，一个分辨率为1920 x 1080像素的显示器或投影仪，可以轻松地集成在仅一平方毫米的面积上。例如，这使得显示器可以集成到眼镜臂中，生成的光线可以从那里投射到镜片上。
OLED由嵌入两个电极之间的若干超薄有机层组成。当电流流经这些层叠结构时，电子和空穴复合，电激发活性层中的有机分子，随后这些分子以光量子的形式释放能量。
由于每个像素自行发光，无需背光，这使得设备能够呈现尤其深邃的黑色、鲜艳的色彩，并为增强现实和虚拟现实领域的便携设备实现高效的能耗管理。
简单的微型化行不通
维尔茨堡的研究人员在进一步微型化像素时面临的一个关键问题，是在如此小的尺度下电流分布不均匀。
普夫劳姆教授在解释其物理背景时说：”就像避雷针一样，简单地缩小既有的OLED结构会导致电流主要从天线结构的边角处发射。”这种由黄金制成的光学天线形状为长宽高分别为300x300x50纳米的长方体。
普夫劳姆教授进一步解释说：”由此产生的电场会产生非常强的力，导致可移动的金原子逐渐’长入’光学活性材料中。”这些被称为’灯丝’的超薄结构会持续生长，直到像素因短路而损坏。
下一步：提高效率
维尔茨堡团队目前开发的结构，在光学天线上方增加了一层新引入的特制绝缘层，该层仅在天线中心留下一个直径200纳米的圆形开口。这种设计阻止了从边缘和角落注入的电流，从而实现了纳米发光二极管的可靠、长效运行。
在这些条件下，灯丝状结构无法再形成。赫克特在描述结果时表示：”即使是首批制造的纳米像素，在环境条件下也能稳定工作两周。”
在接下来的步骤中，物理学家们希望将效率从目前的1%进一步提高，并将色域扩展到RGB光谱范围。届时，维尔茨堡制造的下一代微型显示器的发展道路将几乎畅通无阻。
凭借这项技术，未来的显示器和投影仪可以做得非常小，以至于能够几乎无形地集成到可穿戴设备中——从眼镜框到隐形眼镜。
文：phys.org
