近日，《科学》杂志上刊登了斯坦福大学研究者与三星公司的一项研究成果，该项目利用看似不相关的超薄太阳能电池板电极设计技术，开发了一种新的OLED（有机发光二极管）显示器。

据称，这一OLED显示屏具有创纪录的像素密度，能用于每英寸分辨率高达10000像素的电视、智能手机、虚拟现实设备。同时，新的OLED屏幕还将更加明亮、色彩更还原，而且生产难度和成本也会更低。

这项研究的目的是提供一种替代目前市场常见的两种 OLED 显示器路线，有望推进整个显示屏产业更新换代。

一、创新“光学元面”，让光像声乐共振一样调和

太阳能电池板和这款 OLED 背后的关键创新点，是一个“光学元面”（optical metasurface）。这是一个金属反射层，带有纳米级褶皱。

这一光学元面可以操纵光的反射形态，从而允许不同的有色光在像素中共振。这些共振是促进提取所需OLED光的关键。据称，这类似于乐器利用声学共振产生优美且容易听见的音调。

而斯坦福和三星团队新研发的这款OLED有望弥补这两大技术的短板，实现降本增效。

目前，市面上常见的一种OLED技术路径被称为“RGB LED”。它具有单独的子像素，每个子像素只包含发射器的一种颜色。这种OLED是透过像超精细的筛子一样的金属网，向每层材料上喷涂色彩，从而控制像素。然而，这类产品只能小规模生产，常被用于智能手机。

另一种则是“白光OLED”，像电视这类大型设备一般用的是白光OLED。每个子像素都包含三种发射器组成的堆栈，然后依靠过滤器减少光的总输出。这类OLED的工艺会更简单，但是会更加费电。

二、比两种常见OLED成像更清晰明亮，更易生产

打个比方，红光发射器比蓝光发射器具有更长的光波波长，在传统的RGB-OLED中，它们会转换成高度不同的子像素。为了保证整个屏幕是平滑的，填充在发射器上方的材料必须也采取不同厚度。

相比之下，在新的OLED中，光学元面上的褶皱能使得每个像素具有相同的高度，从而就不需要发射器上方当的材料做得高低不平，从而大大降低工艺复杂度。

在实验室测试中，这一理念被成功验证。与白光OLED相比，这种OLED的像素色彩纯度更高，发光效率也提高了两倍。

▲光学元面OLED EL表征

三、太阳能电池与LED跨界碰撞出火花

这一进展是基于斯坦福大学材料科学家马克 · 布隆格斯马（Mark Brongersma）和三星高级技术研究所（SAIT）合作进行的研究。

2016年至2018年期间，SAIT 科学家 Won-Jae Joo 访问斯坦福大学时，他一直想着OLED显示器的研发。当 Joo 听取了斯坦福大学研究生 Majid Esfandyarpour关于超薄太阳能电池技术的报告，他意识到这项技术的应用不仅限于可再生能源。

“就像一颗隐藏的宝石”！这篇《Science》主要作者 Joo 感到非常兴奋。

目前，三星正在研究将这一成果用到全尺寸的显示屏中，布隆格斯玛正急切地等待结果，希望成为第一批看到这种 meta-OLED 显示器投入使用的人。

结语：创新OLED技术路径，降本增效

三星和斯坦福联合研究的OLED屏幕如果能快速进入市场，有望带动智能手机、超高清平板电视、智慧屏等多种智能终端行业降本增效。技术产业化的路途上，研发者往往能从不同的技术路径的交叉路口发现新的灵感，这也是科技的魅力。