För dagens bildskärmar anses pixeltäthet vara imponerande om den överstiger 500 pixlar per tum (pixels per inch, PPI) i mobila enheter. För telefoner och datorer ger pixeltäthet om 200 till 500 PPI en fullt tillräcklig eller till och med imponerande upplevelse. För VR-headsets är kraven dock annorlunda, och även om framsteg gjorts lider flaggskeppen i VR-världen fortfarande av att användaren kan urskilja rutnät av pixlar, den så kallade "screen door"-effekten.

Samsungs forskningsavdelning Advanced Institute of Technology (SAIT) och universitetet Stanford kan ha en lösning på problemet, då duon tillsammans presenterar forskning där bildpaneler av OLED-typ bestyckas med hela 10 000 PPI. Tekniken bygger på befintliga designkoncept för elektroder i solpaneler, och genombrottet har också sin grund i att forskaren Mark Brongersma ville utveckla en tunnare design för solpaneler.

We’ve taken advantage of the fact that, on the nanoscale, light can flow around objects like water. The field of nanoscale photonics keeps bringing new surprises and now we’re starting to impact real technologies. Our designs worked really well for solar cells and now we have a chance to impact next generation displays.

Forskarna bakom tekniken kallar den "metaphotonic OLED" och lyfter utöver hög pixeltäthet också fram fördelar som högre ljusstyrka och bättre färgåtergivning. Forskning i teknikens framkant tenderar att medföra komplicerad och dyr tillverkning, med resultatet att det tar flera år innan tekniken kan användas i konsumentled på bred front. Enligt gruppen bakom metaphotonic OLED är tekniken både lättare och billigare att tillverka ställt mot dagens OLED-teknik.

Samsung_Standford_10000dpi.jpg

Illustration av "metaphotonic OLED". Bildkälla: Samsung.

Dagens OLED-skärmar bygger på att små organiska ljusavgivande material kläms in mellan lager av reflektiva och semi-transparenta elektroder. Elektroderna applicerar ström på de organiska materialen, som då kan avge rött, grönt eller blått ljus. Varje pixel i en OLED-skärm består av flera sub-pixlar som kan avge dessa primära färger. OLED-paneler som erbjuder en äkta uppsättning subpixlar, så kallad RGB OLED, är dyra och avancerade att tillverka och används främst i små enheter som telefoner.

Den andra typen kallas vit OLED med fyra vita subpixlar där RGB filtreras fram och en vit subpixel behålls för ljusstyrka. Denna teknik är billigare och enklare att producera, och används därför i större skärmtyper som TV-apparater. Med metaphotonic OLED används istället ett grundläggande lager reflekterande metall på nanoskala, till skillnad från befintliga OLED-tekniker som implementerar lager på mikroskopisk skala.

This is akin to the way musical instruments use acoustic resonances to produce beautiful and easily audible tones

Lagret av metall veckas (eng. corrugation) vilket skapar vad Samsungs och Stanfords forskare kallar "optical metasurface". Det optiska lagret av veckad metall kan manipulera dess reflekterande egenskaper genom resonans, och på så sätt generera önskad färg på tillhörande pixel. Tekniken liknas vid hur musikinstrument använder resonans för att skapa olika typer av toner.

I traditionella OLED-paneler transporterar ljusvågor olika lätt fram genom lagren av subpixlar, varför de staplas på olika höjder i strukturen. Med metaphotonic OLED kan alla subpixlar monteras på samma höjd, vilket förenklar tillverkning på nanoskala, och även storskalig produktion. Stanfords forskare har skapat miniatyr-paneler i labbtester som uppvisar bättre färgåtergivning och dubbelt så effektiv belysning som traditionella OLED-tekniker.

According to our simulation results, the theoretical scaling limit of pixel density is estimated to be 20,000 pixels per inch

Pixeltäthet om 10 000 PPI kan låta som drömsiffror, men Samsung-forskaren Won-Jae Joo berättar i samtal med IEEE Spectrum att den teoretiska gränsen istället ligger på 20 000 PPI. Anledningen till att forskningen just nu riktas mot 10 000 PPI är att OLED-panelernas ljusstyrka avtar i takt med att pixelstorlekarna understiger en mikrometer (0,001 mm).

Enligt Stanfords rapport om tekniken har Samsung redan påbörjat nästa steg, vilket är att implementera metaphotonic OLED i fullstora skärmtyper. Någon tidslinje för när tekniken kan leta sig in i konsumentprodukter anges inte, men då tillverkning uppges vara både billigare och mindre komplicerad än befintliga OLED-varianter är det mer sannolikt att den når konsumentled än andra mer exotiska forskningsprojekt på området.

SweClockers skärmexpert Thomas Ytterberg konstaterar att alla lovande forskningsresultat påstår sig vara bättre än rådande standarder, och att han tror det när tekniken når marknaden i faktiska produkter.

Läs mer om skärmteknik: