Đột phá công nghệ mở đường cho kỷ nguyên điện thoại 3D

Các nhà khoa học đã kết hợp công nghệ màn hình OLED với lớp màn metasurfaces để trình chiếu ảnh 3D, mở ra hướng đi mới trong phát triển màn hình nhỏ gọn, dễ chế tạo và tiết kiệm chi phí.

Ảnh: Pinterest.

Trước đây, ảnh 3D thường được tạo ra bằng cách sử dụng laser. Tuy nhiên, trong công bố trên Tạp chí Light: Science and Applications, các nhà khoa học thuộc Khoa Vật lý và Thiên văn học, Trường Đại học St Andrews đã chế tạo thành công thiết bị quang điện tử mới kết hợp Siêu bề mặt ảnh 3D (Holographic Metasurfaces - HMs) và Đi-ốt phát quang hữu cơ (Organic Light-Emitting Diodes - OLEDs).

Phương pháp mới không chỉ đơn giản hơn, mà còn tiết kiệm chi phí, giúp giải quyết rào cản lớn nhất ngăn cản công nghệ ảnh 3D trở nên phổ biến. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong điện thoại thông minh, truyền thông, trò chơi điện tử và giải trí.

Đi-ốt phát quang hữu cơ (OLED)

OLED là các thiết bị dạng màng mỏng, đã được sử dụng phổ biến trong màn hình điện thoại di động và một số loại tivi để tạo ra điểm ảnh màu.

Nhờ có cấu trúc phẳng và khả năng phát sáng trên toàn bề mặt, OLED còn nhiều tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực mới nổi như truyền thông quang không dây, quang sinh học và cảm biến.

Siêu bề mặt ảnh ba chiều (HM)

HM là một lớp phẳng, mỏng được cấu tạo từ các cấu trúc siêu nhỏ gọi là “meta-atom”, có kích thước chỉ bằng khoảng một phần nghìn sợi tóc người.

Các cấu trúc này được thiết kế đặc biệt để điều khiển ánh sáng một cách chính xác; từ đó tạo ra ảnh 3D và tiềm năng ứng dụng trong lưu trữ dữ liệu, công nghệ chống làm giả, màn hình quang học, kính hiển vi độ phân giải cao và các hệ thống cảm biến.

Cơ chế tạo ảnh 3D

Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng, khi được thiết kế với hình dạng phù hợp để kiểm soát đặc tính của chùm sáng đi qua, meta-atom sẽ hoạt động như một điểm ảnh (pixel) của HM. Khi ánh sáng truyền qua HM, tại mỗi điểm ảnh, các đặc tính của ánh sáng được điều chỉnh một cách tinh vi.

Ảnh: Đại học St Andrews.

Chính nhờ sự biến đổi này, có thể tạo ra hình ảnh đã được thiết kế sẵn ở phía bên kia, dựa trên nguyên lý giao thoa ánh sáng - các sóng ánh sáng khi gặp nhau sẽ tạo nên những hoa văn phức tạp.

Góc nhìn chuyên gia và triển vọng ứng dụng

GS. Andrea Di Falco, chuyên ngành Quang tử nano, Khoa Vật lý và Thiên văn học khẳng định: Siêu bề mặt ảnh 3D là một trong những nền tảng vật liệu linh hoạt nhất để điều khiển ánh sáng. Với nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ được rào cản công nghệ vốn cản trở việc ứng dụng vật liệu biến hóa (metamaterials) trong đời sống hàng ngày.

Bước đột phá này sẽ mở ra sự thay đổi lớn trong kiến trúc của các màn hình ảnh ba chiều, phục vụ cho những ứng dụng mới nổi như thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR)”.

GS. Graham Turnbull cho biết: Các màn hình OLED thông thường cần đến hàng nghìn điểm ảnh để tạo ra một hình ảnh đơn giản. Trong khi phương pháp mới này cho phép chiếu toàn bộ hình ảnh chỉ từ một điểm ảnh OLED duy nhất.

Trước đây, các nhà nghiên cứu chỉ có thể tạo ra hình ảnh đơn giản với OLED, điều này hạn chế việc ứng dụng trong một số lĩnh vực. Tuy nhiên, bước đột phá này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển màn hình siêu bề mặt thu nhỏ và tích hợp cao./.