通过扩展超薄太阳能电池板电极的现有设计，斯坦福大学的研究人员和韩国的合作者开发了一种用于OLED(有机发光二极管)显示器的新架构，可以实现电视、智能手机以及分辨率高达每英寸10,000像素(PPI)的虚拟或增强现实设备。(相比之下，新款智能手机的分辨率约为400至500 ppi。)
这样的高像素密度显示器，将能够提供更加逼真、令人惊叹的图像，这对于设计头戴显示器来说将更加重要。
这一进展是基于斯坦福大学材料科学家马克·布朗格斯马(Mark Brongersma)与三星尖端技术研究所(SAIT)合作进行的研究。布朗格斯马最初之所以走上这条研究道路，是因为他想创造一种超薄的太阳能电池板设计。
“我们利用了这样一个事实，即在纳米尺度上，光可以在水等物体周围流动，”布朗格斯马说。他是材料科学与工程教授，也是10月22日发表在“科学”杂志上详细介绍这项研究的论文的资深作者。“纳米光子学领域不断带来新的惊喜，现在我们开始影响真正的技术。该设计对太阳能电池非常有效，现在我们有机会影响下一代显示器。”
除了拥有创纪录的像素密度外，新的“超光子学”OLED显示屏也将比现有版本更亮，色彩精确度更好，而且生产起来也更容易，成本效益也更高。
OLED的核心是有机发光材料。这些电极夹在高反射和半透明电极之间，可以将电流注入到设备中。当电流通过OLED时，发射器发出红色、绿色或蓝色光。OLED显示器中的每个像素由产生这些原色的较小的子像素组成。当分辨率足够高时，人眼会将像素视为一种颜色。有机发光二极管是一项有吸引力的技术，因为它们薄、轻、灵活，比其他类型的显示器能产生更明亮、更丰富多彩的图像。
这项研究旨在为目前商用的两种类型的OLED显示器提供一种替代方案:一种类型称为红绿蓝OLED，它有单独的子像素，每个子像素只包含一种颜色的发射器。这些OLED是通过喷洒每一层材料通过精细的金属网来控制每个像素的组成来制造的。然而，它们只能小规模生产。
电视等较大的设备采用白色OLED显示屏。这些子像素中的每一个都包含所有三个发射器的堆栈，然后依靠滤光片来确定最终的子像素颜色，这更容易制造。由于滤光片减少了总的光输出，白色OLED显示器更耗电，而且容易将图像烧到屏幕上。
太阳能电池板和新型OLED背后的关键创新是一层具有纳米级(小于微观)波纹的反射金属基层，称为光学准表面。该表面可以操纵光的反射属性，从而允许不同的颜色在像素中共振。这些共振是促进从有机发光二极管中有效提取光的关键。
为了创造一个整体的平面屏幕，沉积在发射器上方的材料必须以不相等的厚度铺设。相比之下，在所提出的OLED中，基层波纹允许每个像素具有相同的高度，这便于大规模和微尺度制造的更简单的工艺。
在实验室测试中，研究人员成功地制造出微型概念验证像素。与滤色的白光OLED(用于OLED电视)相比，这些像素具有更高的颜色纯度和两倍的发光效率，这是衡量屏幕亮度与能耗的指标。它们还允许每英寸10000像素的超高像素密度。
将这项工作整合到全尺寸显示器中的下一步工作是三星正在推进的，布朗格斯马热切地等待着结果，希望成为第一批看到meta-OLED显示屏投入使用的人之一。