Μια κοινή μελέτη μεταξύ της Samsung και του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ απεικονίζει μια νέα τεχνολογία OLED για τη δημιουργία οθονών με πυκνότητα 10.000 PPI και πάνω. Αυτές οι λύσεις θα μπορούσαν να ενισχύσουν στο έπακρο τις εμπειρίες επαυξημένης πραγματικότητας, εικονικής πραγματικότητας και πολλές άλλες, σε ένα νέο πιο βελτιστοποιημένο επίπεδο που θα ωφελήσει πρωτίστως τους χρήστες που τα χρησιμοποιούν.
Ερευνητές του Στάνφορντ και της Samsung συνεργάζονται στο ινστιτούτο Advanced Institute of Technology (SAIT) όπου κατάφεραν να αναπτύξουν μια νέα αρχιτεκτονική για οθόνες OLED (οργανική δίοδος εκπομπής φωτός) που θα μπορούσε να επιτρέψει τη δημιουργία τηλεόρασης, smartphone και tablet για εικονική και επαυξημένη πραγματικότητα με πυκνότητα έως 10.000 pixel ανά ίντσα (PPI), μια απίστευτα υψηλή τιμή αν αναλογιστούμε ότι οι οθόνες smartphone φτάνουν σε τιμές μεταξύ 400 και 500 PPI.
Η κοινή μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «science», βασίζεται στην έρευνα του Mark Brongersma, ενός επιστήμονα από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, ο οποίος άρχισε να εργάζεται πάνω σε αυτή τη λύση, δηλαδή να δημιουργήσει ένα εξαιρετικά λεπτό πάνελ με περισσότερες δυνατότητες. «Επωφεληθήκαμε από το γεγονός ότι, στη νανοκλίμακα, το φως μπορεί να ρέει γύρω από τα αντικείμενα, όπως για παράδειγμα συμβαίνει με το νερό», εξήγησε ο Brongersma. «Το πεδίο της φωτονικής νανοκλίμακας συνεχίζει να εκπλήσσει, και πλέον φτάσαμε στο σημείο που μπορούμε να το εκμεταλλευτούμε. Εκτός από την επίτευξη πυκνότητας ρεκόρ, η νέα οθόνη OLED θα είναι επίσης πιο φωτεινή και ισχυρή από τις καλύτερες υπάρχουσες λύσεις που διατίθενται σήμερα στο εμπόριο, καθώς θα είναι και ευκολότερη στη παραγωγή και λιγότερο ακριβή για αγορά από το ευρύ καταναλωτικό κοινό.
10.000 PPI; Πως το έκαναν;
Η καρδιά ενός πάνελ OLED είναι οργανικά υλικά που εκπέμπουν φως, ανάμεσα σε ημιδιάφανα και εξαιρετικά ανακλαστικά ηλεκτρόδια που επιτρέπουν την έγχυση ρεύματος στη συσκευή. Όταν η ηλεκτρική ενέργεια ρέει στο OLED, οι εκπομπές φωτός επιστρέφουν σε κόκκινο, πράσινο ή μπλε χρώμα. Κάθε pixel σε μια οθόνη OLED αποτελείται από μικρότερα δευτερεύοντα pixel που παράγουν αυτά τα κύρια χρώματα. Όταν η ανάλυση είναι αρκετά υψηλή, τα pixel θεωρούνται από το ανθρώπινο μάτι ως χρώμα. Τα OLED είναι λεπτά, ελαφριά και ευέλικτα και παράγουν φωτεινότερες και πιο πολύχρωμες εικόνες από άλλους τύπους οθονών, οπότε δικαίως χαρακτηρίζονται από τις καλύτερες οθόνες στην αγορά.
Η μελέτη των Samsung και Στάνφορντ προσφέρει μια εναλλακτική λύση στους δύο τύπους οθονών OLED που διατίθενται σήμερα στην αγορά. Στην πραγματικότητα υπάρχουν τα OLED RGB (κόκκινο, πράσινο, μπλε), όπου το κάθε υπο-pixel περιέχει μόνο ένα χρώμα που πρέπει να εκπέμπεται. Αυτά τα OLED κατασκευάζονται με «ψεκασμό» για κάθε στρώση υλικού μέσω λεπτού μεταλλικού πλέγματος για έλεγχο της σύνθεσης κάθε εικονοστοιχείου. Το πρόβλημα είναι ότι προς το παρόν μπορούν να παραχθούν μόνο σε μικρή κλίμακα, όπως το μέγεθος μιας οθόνης smartphone.
Οι τηλεοράσεις χρησιμοποιούν λευκά πάνελ με βάση το OLED. Κάθε ένα από αυτά τα δευτερεύοντα εικονοστοιχεία περιέχει ένα σύνολο και των τριών πομπών και στη συνέχεια βασίζεται σε φίλτρα για να προσδιορίσει το τελικό χρώμα του υποεικονοστοιχείου. Αυτή είναι μια ευκολότερη τεχνολογία παραγωγής, ωστόσο, καθώς τα φίλτρα μειώνουν τη συνολική απόδοση φωτός, τα λευκά OLED καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια και είναι επιρρεπή στην εμφάνιση του λεγόμενου burn-in, το οποίο είναι ένα είδος φαινομένου «φάντασμα» στην οθόνη.
Η βασική καινοτομία πίσω από το πλαίσιο στο νέο OLED που προτείνονται από το Stanford και τη Samsung είναι ένα ανακλαστικό μεταλλικό στρώμα βάσης με κυματοειδείς νανοκλίμακες, που ονομάζονται οπτικές μετα-επιφάνειες (Metasurfaces). Το Metasurfaces μπορεί να χειριστεί τις ανακλαστικές ιδιότητες του φωτός και έτσι να επιτρέψει στα διαφορετικά χρώματα να «εκπέμπουν στα pixel». Αυτοί οι συντονισμοί είναι κρίσιμοι για τη διευκόλυνση της αποτελεσματικής εξαγωγής φωτός από OLED. «Είναι παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο τα μουσικά όργανα χρησιμοποιούν ακουστικούς συντονισμούς για να παράγουν όμορφους ακουστικούς ήχους» εξήγησε ο Brongersma.
Για παράδειγμα, οι κόκκινοι πομποί έχουν μεγαλύτερο μήκος κύματος φωτός από τους μπλε πομπούς, και αυτό, σε ένα συμβατικό RGB OLED, οδηγεί σε υπο pixel διαφορετικών μεγεθών και ύψους. Για να δημιουργηθεί μια συνολική επίπεδη οθόνη, τα υλικά που εναποτίθενται πάνω από τους πομπούς πρέπει να έχουν άνισο πάχος. Από την άλλη πλευρά, στα OLED που προτείνονται από αυτήν τη μελέτη, οι αυλακώσεις του βασικού στρώματος επιτρέπουν σε κάθε pixel να έχει το ίδιο ύψος και αυτό διευκολύνει την παραγωγή.
Σε εργαστηριακές δοκιμές, οι ερευνητές παρήγαγαν επιτυχώς δοκιμαστικά εικονοστοιχεία, το λεγόμενο «proof of concept». Σε σύγκριση με τα λευκά OLED που χρησιμοποιούνται στις τηλεοράσεις, αυτά τα εικονοστοιχεία έχουν δείξει ανώτερη καθαρότητα χρώματος και διπλασιασμό της αποδοτικότητας στη φωτεινότητα. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την υψηλή πυκνότητα εικονοστοιχείων 10.000 PPI και άνω.
Η Samsung εργάζεται ήδη για τον τρόπο ενσωμάτωσης αυτής της τεχνολογίας σε πραγματική οθόνη, αλλά προς το παρόν δεν υπάρχουν περαιτέρω πληροφορίες σχετικά με το χρονοδιάγραμμα διάθεσης αυτών των οθονών στο εμπόριο.
