Ученые создали прорывной пиксель для голограмм на смартфонах

Исследователи из Университета Сент-Эндрюс представили технологию, которая может сделать голографические дисплеи обычным явлением для смартфонов, игр и систем связи.

Комбинация OLED и метаповерхностей приближает голографические дисплеи к повседневной реальности. Фото: Shutterstock

В исследовании, опубликованном в журнале Light: Science & Applications, ученые из Школы физики и астрономии создали новое оптоэлектронное устройство, объединив голографические метаповерхности (HMs) и органические светодиоды (OLED).

До сих пор голограммы создавались с помощью лазеров, однако исследователи обнаружили, что использование OLED и метаповерхностей предлагает более простой и компактный подход, который потенциально дешевле и проще в применении, преодолевая основные барьеры на пути широкого внедрения голографических технологий.

Органические светодиоды — это тонкопленочные устройства, широко используемые для создания цветных пикселей в дисплеях мобильных телефонов и некоторых телевизоров. Как плоский и поверхностно-излучающий источник света, OLED также используются в новых приложениях, таких как оптическая беспроводная связь, биофотоника и сенсорика, где способность интегрироваться с другими технологиями делает их хорошими кандидатами для создания миниатюрных световых платформ.

Голографическая метаповерхность — это тонкий, плоский массив крошечных структур, называемых мета-атомами (размером примерно в тысячу раз меньше ширины волоса), которые предназначены для управления свойствами света. Они могут создавать голограммы, и их применение охватывает различные области, такие как хранение данных, защита от подделок, оптические дисплеи, линзы с высокой числовой апертурой (например, для оптической микроскопии) и сенсорика.

Однако это первый случай, когда оба компонента были использованы вместе для создания базового строительного блока голографического дисплея.

Исследователи обнаружили, что когда каждый мета-атом тщательно сформирован для управления свойствами проходящего через него луча света, он ведет себя как пиксель метаповерхности. Когда свет проходит через метаповерхность, свойства света на каждом пикселе немного изменяются. Благодаря этим изменениям можно создать заранее спроектированное изображение на другой стороне, используя принцип интерференции света, когда световые волны создают сложные узоры при взаимодействии друг с другом.

«Мы рады продемонстрировать это новое направление для OLED. Комбинируя OLED с метаповерхностями, мы также открываем новый способ генерации голограмм и формирования света», — заявил профессор Ифор Сэмюэл из Школы физики и астрономии.

«Голографические метаповерхности являются одной из самых универсальных материальных платформ для управления светом. С этой работой мы устранили один из технологических барьеров, препятствующих внедрению метаматериалов в повседневные приложения. Этот прорыв позволит совершить скачок в архитектуре голографических дисплеев для новых применений, например, в виртуальной и дополненной реальности», — добавил профессор нанофотоники Андреа Ди Фалько.

«OLED-дисплеям обычно требуются тысячи пикселей для создания простого изображения. Этот новый подход позволяет проецировать полное изображение с одного пикселя OLED!» — отметил профессор Грэхем Тернбулл.

До сих пор исследователи могли создавать с помощью OLED только очень простые формы, что ограничивало их применимость в некоторых областях. Однако этот прорыв открывает путь к созданию миниатюрных и высокоинтегрированных дисплеев на основе метаповерхностей.

Источник: University of St Andrews

Junyi Gong, Mohammad Biabanifard, Kou Yoshida, Graham A. Turnbull, Andrea Di Falco, Ifor D. W. Samuel. OLED illuminated metasurfaces for holographic image projection. Light: Science, 2025; 14 (1) DOI: 10.1038/s41377-025-01912-z