物理学家打造出迄今全球最小像素

能将信息直接投射到视野中的智能眼镜被视为未来关键技术，但至今其应用常因设备笨重而受限。当发光像素尺寸缩小至发射光波长级别时，经典光学原理排除了高效发光像素的可能性。近日，维尔茨堡大学的物理学家利用光学天线创造出迄今全球最小像素，为微型发光显示器的发展迈出关键一步。

由Jens Pflaum和Bert Hecht教授领导的研究团队完成了这项突破性工作，研究成果已发表于《科学进展》期刊。

图片:the-smallest-pixel-in.jpg

具有可单独寻址底部纳米电极的纳米OLED像素的概念设计

平方毫米上的显示器

Hecht教授解释道："通过采用特殊金属触点，在向有机发光二极管注入电流的同时放大并发射生成的光线，我们成功在300x300纳米区域创建了橙色发光像素。这种像素的亮度与传统5x5微米尺寸的OLED像素相当。" 纳米是毫米的百万分之一，这意味着1920x1080像素的显示器或投影仪可轻松集成于1平方毫米面积，例如将显示模块嵌入眼镜臂，并将生成的光线投射至镜片。

特殊结构突破局限

OLED由多层超薄有机材料夹置于两电极之间构成。当电流通过时，电子与空穴复合激发有机分子，使其以光量子形式释放能量。由于每个像素自主发光，无需背光模组，可实现极致黑色、鲜艳色彩，并为增强现实（AR）和虚拟现实（VR）设备带来高效能耗管理。

维尔茨堡研究人员在像素微型化过程中面临的核心难题是电流分布不均。Pflaum教授阐释："就像避雷针原理，简单缩小传统OLED结构会导致电流主要从天线边角发射。" 这种50纳米厚的立方体金质天线会使电场强度激增，导致金原子迁移至发光材料内部形成"丝状结构"，最终引发像素短路损毁。

创新绝缘层解决方案

研究团队在光学天线上方设计了特殊绝缘层，仅保留中心直径200纳米的圆形开口。这种结构有效阻断了边缘电流注入，确保纳米发光二极管实现稳定长效运行。Hecht证实："首批纳米像素在环境条件下已稳定工作两周。"

下一步，研究团队计划将当前1%的光效进一步提升，并将色域扩展至RGB光谱范围。届时，维尔茨堡研发的新一代微型显示器将再无技术障碍。这项技术有望让显示器与投影仪缩小至可无缝集成于眼镜架、隐形眼镜等可穿戴设备中。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.adz8579