Chytré brýle, které promítají digitální obraz přímo do zorného pole, jsou dlouho považovány za budoucnost osobní elektroniky. Zatím však narážely na jeden zásadní problém - velikost a účinnost zobrazovacích prvků.

Tento limit nyní posouvá výzkumný tým z Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), který vyvinul nejmenší světelný pixel na světě. Novinka využívá tzv. optické antény a představuje skutečný milník v miniaturizaci displejů. Projekt vedli profesoři Jens Pflaum a Bert Hecht, jejichž práce byla zveřejněna v prestižním vědeckém časopise Science Advances.

Displej na ploše jednoho milimetru

Nový pixel pro oranžové světlo má rozměry pouhých 300 × 300 nanometrů, tedy zhruba stokrát menší než průměr lidského vlasu. Přesto vyzařuje stejně jasné světlo jako běžný OLED pixel s rozměrem 5 × 5 mikrometrů. „Na ploše jednoho milimetru čtverečního by se tak mohl vejít celý displej s rozlišením Full HD,“ vysvětluje profesor Hecht. To by v praxi znamenalo, že projektor s miliony pixelů by se mohl ukrýt třeba přímo v nožičce brýlí, odkud by světlo promítal na skla.

Jak funguje takový nano-OLED

OLED diody (organic light-emitting diodes) tvoří několik tenkých vrstev organických materiálů, které mezi elektrodami vyzařují světlo při průchodu proudu. Protože každý pixel svítí sám o sobě, není potřeba žádné podsvícení, což umožňuje dokonalé černé tóny a nízkou spotřebu energie.

Zdroj: Shutterstock

Miniaturizace těchto struktur ale nebyla jednoduchá. Jak popisuje profesor Pflaum, zmenšení klasické OLED konstrukce nefungovalo - elektrický proud se koncentroval v rozích antény, podobně jako blesk do hromosvodu. Tím vznikaly silné elektrické pole, která deformovala materiál a nakonec pixel zničila.

Chytrá izolace, která zabránila zničení

Klíčem k úspěchu byla nově vyvinutá izolační vrstva, která zakrývá většinu zlaté antény a nechává otevřený pouze malý otvor o průměru 200 nanometrů uprostřed. Díky tomu proudy nevznikají na okrajích, ale přesně tam, kde mají, a struktura zůstává stabilní. 

„Naše první nanopixely vydržely v běžných podmínkách pracovat více než dva týdny,“ dodává Hecht. Tento princip umožňuje spolehlivou a trvanlivou emisi světla i v extrémně malém měřítku - něco, co dříve fyzika považovala za téměř nemožné.

Vědci nyní pracují na zvýšení účinnosti z jednoho procenta a rozšíření barevného spektra na celý RGB rozsah. Pokud se to podaří, nic nebude bránit výrobě miniaturních displejů nové generace. Ty by mohly být integrovány přímo do nositelných zařízení, od chytrých brýlí až po kontaktní čočky.