10天！三星發完Nature發Science

上個星期我們還在感概惠普、三星接連在Nature上發表重要成果，沒想到現在才過去十天，三星又在Science上發文章了。這速度，大寫的服！以下是本次文章介紹：

▲第一作者：Won-Jae Joo

通訊作者：Won-Jae Joo & Mark L. Brongersma

通訊單位：Samsung Electronics & Stanford University

DOI：10.1126/science.abc8530

背景介紹

迄今為止，精細金屬掩膜（FMM）和彩色濾光片已在有機發光二極體（OLED）顯示器的開發中發揮了重要作用，並且已成為這些應用在商業上取得成功的關鍵。但用於增強現實應用的下一代微型顯示器需要比當前產品（例如手機或電視）中的顯示器高得多的亮度（> 10,000 cd / m2）和像素密度（> 5000 PPI）。為了滿足所有這些要求，OLED現在必須克服技術限制、與FMM相關的低像素密度以及由於使用吸收性彩色濾光片而導致的低發光效率。

超構表面（metasurface簡稱超表面）自2011年被capasso教授一經提出即引起了學術界的廣泛興趣，超表面由於其表面特殊的周期微結構排列使得其可以與光發生強烈的耦合相互作用。超表面具備增強和操縱光波的發射、調製、動態整形和檢測等一系列有關光特性調控的能力。

由此，通過引入並建立納米圖案的超構鏡（metamirrors）OLED體系結構的新一代實用型顯示器的設想應運而生。

本文亮點

1、證明並提出一種新的超光子技術（metaphotonic technology）為在OLED中實現高效RGB像素提供了新的可能性，且無需依賴FMM和彩色濾光片。

2、與彩色濾光白光OLED相比，超光子OLED可獲得兩倍發光效率的提高和更高的色純度，以及10,000 PPI的超高像素密度。

3、超光子技術的提出有助於創建和擴展納米壓印光刻技術的新興顯示應用（例如增強現實）所需的超高像素密度（每英寸> 10,000像素）的設備。

4、突破傳統OLED顯示領域的超光子OLED或將成為下一代微顯示器的領先技術，並成為超光子技術最實際的應用之一。

圖文解析

▲圖1. meta-OLED像素的EL表徵

要點：

1、超光子OLED器件具有在空間上變化的超光子法布裡-珀羅（FP）腔（即meta-OLED），受益於微腔效應，該器件可在不依賴基於FMM的情況下製造。

2、在製造的meta-OLED顯示器中，對不同的超表面圖案定義了紅色、綠色和藍色像素，並確保從有機白色發光體中優化提取這些顏色。

▲圖2. meta-OLED和彩色濾光白色OLED之間的EL性能比較

要點：

相對於傳統標準的彩色濾光白色OLED，所製造的meta-OLED具有兩倍的發光效率和非常出色的色純度。

▲圖3. 由圓柱納米柱矩形陣列組成超反射鏡的反射行為和超高密度RGB像素化的meta-OLED

要點：

1、RGB子像素為正方形、具有交替的RGB圖案，隔行掃描RGB腔實驗評估meta-OLED的像素可擴展性表明：像素尺寸可從移動顯示級別[400像素/英寸（PPI）]減小到超高密度的微米顯示器級別（10,000 PPI）。

2、通過設計超構鏡波長的相關相位響應，可以人為地操縱空腔的自由光譜範圍，將其用於抑制紅色像素（第二階紅色）中不希望的藍色邊帶（第三階藍色），從而進一步改善色純度。通過設計超構鏡反射相位的角度依賴性，還可顯著降低常規微腔OLED的典型角色偏移。

3、此外，超構鏡的作用還可以進一步拓展，以解決傳統微腔的其他固有問題。

原文連結：

https://science.sciencemag.org/content/370/6515/459