Инженерам компании Samsung, сотрудничавшим с исследователями из Стэнфордского университета, удалось разместить десять тысяч пикселей на дюйме дисплея. Такая плотность пикселей позволит создавать очки виртуальной реальности с высоким разрешением и разрабатывать новые экраны для портативных устройств.
Одним из ключевых параметров дисплеев является разрешение. Однако при одинаковом количестве пикселей по вертикали или горизонтали диагонали экранов могут значительно отличаться. Плотность пикселей, измеряемая как количество точек на дюйм ( PPI) определяет фактическую разрешающую способность любого устройства отображения. Если говорить о мониторах или экранах смартфонов, то современные технологии позволяют создавать дисплеи с высоким разрешением. Однако виртуальная реальность набирает обороты: в VR-для очков виртуальной реальности необходимо, чтобы они были очень компактными и невесомыми, при этом обладали повышенной плотностью пикселей.
Результат, полученный американскими учеными, значительно превышает все текущие требования. Дисплей, изготовленный с использованием этой технологии, даже при разрешении 32k, будет иметь всего шесть дюймов в длину и плотность пикселей приблизительно 6 000 ppi. В ходе лабораторных исследований был получен результат, равный 10 000 ppi, а теоретический максимум — в два раза выше. В опубликованной на портале IEEE Spectrum статье с описанием результатов разработки пока не указано, когда на рынке появятся подобные OLED-матрицы.
Для достижения столь высокого разрешения ученые изменили базовый принцип создания дисплея. В телевизионных экранах с матрицами, выполненными по OLED-в современных технологиях каждый пиксель генерирует белый свет, который затем фильтруется с помощью красного, синего или зеленого светофильтра. Полученное изображение состоит из множества светящихся точек, отличающихся по яркости и цвету. Человеческий глаз воспринимает усредненный цвет близлежащих пикселей, формируя тем самым полноценное изображение.
Использование данного подхода позволяет изготавливать панели с плотностью пикселей примерно от 100 до 200 единиц на дюйм, при этом затраты оказываются относительно невысокими ppi. Для смартфонов, которым требуется более высокая четкость изображения (в iPhone 12, например, — 460 ppi), используют альтернативный подход. В нем органический светоизлучающий слой помещен между тонкими металлическими пластинами, содержащими микроскопические отверстия, которые обеспечивают пропуск света заданного цвета. Данная технология более затратна и технологически сложна. К тому же, обе технологии имеют предел по плотности пикселей, который будет достигнут в скором времени.
Предложенный инженерами Samsung и учеными из Стэнфордского университета способ подразумевает сравнительно дешевую и более перспективную альтернативу. В их технологии излучающий белый свет слой органического материала с одной стороны закрыт серебряной фольгой, а с другой — метаповерхностью. Она состоит из огромного количества наностолбиков высотой 80 нанометров и диаметром 100 нанометров.
В этой структуре свет многократно отражается, изменяя свою длину волны. Серебряные наностолбики, расположенные на подложке с различной плотностью, отражают лишь определенные участки спектра. Наибольшая интенсивность приходится на красный цвет, умеренная – на зеленый, а в зонах с наименьшей концентрацией столбиков наблюдается синий цвет. Подложка дисплея разделена на секторы, каждый из которых состоит из четырех квадратов с различной плотностью наностолбиков, выполняющих функцию субпикселей. Результаты экспериментов показали, что данная технология позволяет создавать дисплеи с яркостью, превышающую показатели современных коммерческих телевизоров в два раза.
Ожидаемый выпуск подобных дисплеев не только даст возможность производителям устройств виртуальной реальности углубить эффект присутствия. Он также поставит перед ними задачу дальнейшего повышения вычислительной мощности. Не каждое компьютерное или мобильное устройство сможет создавать изображение с разрешением 8K и частотой обновления 120 кадров в секунду.