德国维尔茨堡朱利叶斯·马克西米利安大学的物理学家团队最近取得了重大技术突破，成功构建了迄今为止世界上最小的发光像素。这一成果将为未来超微显示技术在智能眼镜、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）领域的发展开辟新的道路。相关研究成果于当地时间10月22日发表在国际权威期刊《科学进展》上。据了解，该研究团队由 Jens Pflaum 和 Bert Hecht 教授共同领导。该团队创新性地利用“光学天线”技术，在仅300纳米×300纳米（约300nm2）的小面积内成功打造出可独立寻址的亚长有机发光二极管（OLED）像素。实验数据表明，这种纳米级像素的外量子效率（EQE）为1%，峰值亮度高达3000坎德拉秒每平方米 (CD/m2)。它还具有超越视频速率的快速响应能力，性能可与传统像素相媲美。 “我们通过特殊的金属接触结构实现了电流在OLED中的有效注入，同时完成了光的放大和发射，最终在很小的面积内实现了与传统像素相媲美的亮度水平。”赫克特教授解释道。从尺寸上来说，1纳米等于百万分之一毫米，这意味着如果将这种纳米像素应用到显示设备上，分辨率为1920×1080的显示器理论上可以被压缩到只有1平方毫米的面积。这一特性为显示组件的小型化提供了可能。未来有望嵌入智能眼镜镜腿等狭小空间，将图像投影到镜片上，帮助打造更轻的AR和VR设备。 OLED技术本身具有的显着优势。其结构由夹在两层电极之间的多层超薄有机材料组成。当电流通过时，电子与空穴结合并激发有机分子释放光子。由于每个像素都可以独立发光，无需额外的背光，因此不仅可以显示更深的黑色和更明亮的颜色，而且还具有更高的能源效率，这对于依赖电池供电的便携式显示设备来说非常重要。然而，OLED像素进一步缩小到纳米级别却长期面临着物理上的困难。 Pflaum教授指出，当传统OLED结构直接缩小时，会出现类似“避雷针收缩”的问题——电流集中在天线的角落，导致电场分布不均匀。本研究中使用的金天线具有长方体结构，边长约为300×300× 50 纳米。不均匀的电场会导致金原子迁移并穿透发光层，形成称为“细丝”的微结构，最终会导致像素短路并造成损坏。为了解决这一关键问题，研究团队做出了创新结构，并在新设计中引入了专门开发的绝缘层，在天线中心仅留下一个直径为200纳米的圆形开口。这种设计可以有效防止棱角处的电流注入，保证电流分布均匀，从而实现纳米发光二极管的稳定、长期工作。 “在这种优化的结构下，我们开发的第一批纳米像素能够在常温环境下稳定工作长达两周。”赫克特教授说道。目前，这种纳米像素的光电转换效率约为1%。该团队确定了下一步的研究方向：继续提高像素效率并扩展红、绿、蓝 (RGB) 全色域。赫克特教授表示，当这些改进目标实现后，“‘维尔茨堡制造’的新一代超微型显示技术将很快从实验室走向实际应用。”从应用前景来看，该技术有望推动显示器件向“极致小型化”和“隐形嵌入”方向发展。未来，超微型显示器和投影仪可以几乎不占空间地集成到各种可穿戴设备中。除了智能眼镜外，它们还有望应用于隐形眼镜等更精密的载体，为可穿戴电子设备的创新发展注入新动能。