Умные очки и другие носимые дисплеи долгое время оставались мечтой инженеров: технологии не позволяли сделать экраны достаточно маленькими и яркими одновременно. Но теперь физики из Университета Вюрцбурга (Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU) создали светящийся пиксель, размер которого меньше человеческого волоса. Это достижение может привести к появлению полноценных дисплеев с высоким разрешением, которые поместятся даже на дужке очков.
Как работает нано-пиксель
Традиционные OLED-дисплеи излучают свет, когда электроны и «дырки» соединяются в органическом слое. Каждый пиксель — это самостоятельный источник света, что делает изображение ярким и контрастным без подсветки. Однако у технологии есть предел: пиксели нельзя сделать меньше длины волны света, который они излучают. При попытке сделать их меньше яркость падает, а сама конструкция становится нестабильной.
Учёные из Вюрцбурга смогли обойти это ограничение. Они применили оптические антенны — миниатюрные металлические структуры, усиливающие световое излучение. С их помощью удалось создать пиксель размером всего 300 на 300 нанометров — примерно миллионную часть миллиметра.
«Благодаря металлическому контакту, который одновременно вводит ток в органический слой и усиливает излучение, нам удалось получить пиксель для оранжевого света с яркостью, сопоставимой с обычным OLED-пикселем размером 5×5 микрометров», — объясняет руководитель исследования Берт Хехт.
Чтобы пиксель работал стабильно, команда добавила изоляционный слой поверх золотой антенны, оставив открытым лишь центральное отверстие диаметром 200 нанометров. Это предотвратило токи по краям и позволило устройству работать без коротких замыканий. Первые образцы оказались удивительно надёжными — они стабильно светились две недели при обычных условиях.
Зачем это нужно
Миниатюризация открывает впечатляющие перспективы. По расчётам исследователей, всего на одном квадратном миллиметре можно разместить дисплей с разрешением 1080p. Это значит, что дисплей можно встроить прямо в оправу очков или даже в контактные линзы — изображения будут проецироваться прямо на линзы или сетчатку глаза.
В будущем команда планирует улучшить эффективность (сейчас она около 1%) и расширить цветовую гамму до полного набора RGB. Это позволит создавать полноцветные нано-OLED-экраны для очков дополненной и виртуальной реальности, медицинских приборов и других носимых устройств.
«Дисплеи и проекторы станут настолько миниатюрными, что их можно будет почти незаметно встроить в одежду или аксессуары», — говорит Хехт.
Разработка вюрцбургских физиков — важный шаг к новым поколениям микро-дисплеев и умных очков, способных сочетать высокое разрешение, энергоэффективность и миниатюрные размеры. Исследование опубликовано в журнале Science Advances и уже привлекло внимание специалистов по нанофотонике и оптоэлектронике.
