德国维尔茨堡大学研发出“全球最小像素”

智能眼镜被普遍视为未来关键技术之一，但其推广一直受限于笨重的技术设备——尤其是头戴装置。此外，当发光像素的尺寸缩小至发射光波长级别时，其效能也会受到光学原理的限制。

近日，德国维尔茨堡大学的物理学家宣布，他们在微型发光显示技术领域取得突破，借助光学天线成功研制出“迄今全球最小像素”。这项研究成果由Jens Pflaum教授和Bert Hecht教授带领的研究团队完成。他们的研究成果已经刊登在《科学进展》专业期刊上。

维尔茨堡研发的纳米发光二极管显微图像
 

在一平方毫米上的显示
Bert Hecht教授这样描述该研究的关键发现：通过采用一种金属接触点，在将电流注入有机发光二极管的同时，还能放大并发射生成的光线，我们成功在300nm×300nm的区域上创建了橙色发光像素。这种像素的亮度与传统尺寸为5μm×5μm的普通OLED像素相当。

这意味着，一个1920×1080像素的显示器或投影仪可以轻松嵌入仅一平方毫米的面积。例如，这将使得显示屏能够集成到眼镜臂中，由此产生的光线可投射至镜片上。

维尔茨堡研究人员在进一步微型化像素时面临的关键问题是：在如此微小的尺寸中电流分布不均。Jens Pflaum教授解释道：就像避雷针一样，单纯缩小传统OLED结构的尺寸会导致电流主要从天线角落发射。这种由黄金制成的天线呈长方体形状，边缘尺寸为300nm×300nm×50nm。

Jens Pflaum教授表示：由此产生的电场会形成极强作用力，使金原子变得可移动，逐渐向光学活性材料内部生长。这些被称为细丝的超微结构会持续生长，最终导致像素因短路而损毁。

维尔茨堡团队研发的新型结构在光学天线上方增设了绝缘层，仅在天线中央保留一个直径200nm的圆形开口。这种设计能阻断从边缘和角落注入的电流，从而确保纳米发光二极管实现稳定持久的运行。在这种结构下，细丝便无法形成。Bert Hecht教授表示：首批纳米像素在环境条件下已能稳定工作两周。

展望未来，物理学家计划将当前仅1%的能效进一步提升，并将色域扩展至RGB光谱范围。他们表示，届时维尔茨堡制造的新一代微型显示器将几乎不存在技术障碍。据官方声明，这项技术可使未来显示屏和投影仪实现微型化突破，甚至能隐形集成于可穿戴设备——从眼镜架到隐形眼镜都将成为可能。