Tạo ra điểm ảnh nhỏ nhất thế giới, có thể thu màn hình iPhone 17 Pro Max xuống 2 milimet vuông

5 giờ trướcBài gốc

Màn hình iPhone 17 Pro Max được đánh giá sắc nét cao với 3,7 triệu điểm ảnh

Sự kiện này đánh dấu một bước đột phá quan trọng hướng tới thế hệ màn hình siêu nhỏ gọn dành cho kính thông minh và các thiết bị đeo trên người trong tương lai.

Bước tiến mới trong công nghệ hiển thị siêu nhỏ

Kính thông minh – loại kính có khả năng trực tiếp chiếu thông tin kỹ thuật số vào tầm nhìn của người dùng – từ lâu đã được coi là nền tảng của công nghệ đeo trong tương lai. Tuy nhiên, sự phát triển của lĩnh vực này cho đến nay vẫn bị hạn chế bởi các linh kiện cồng kềnh và những rào cản quang học, khiến việc phát ra ánh sáng kém hiệu quả khi thu nhỏ điểm ảnh xuống kích thước tương đương một bước sóng ánh sáng.

Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Wurzburg đã đạt được bước đột phá lớn khi sử dụng ăng-ten quang học để tạo ra điểm ảnh phát sáng nhỏ nhất từng được chế tạo. Công trình do hai giáo sư Jens Pflaum và Bert Hecht dẫn dắt, vừa được công bố trên tạp chí Science Advances.

Một màn hình chỉ trên một milimet vuông

Giáo sư Bert Hecht cho biết: “Với sự hỗ trợ của một tiếp điểm kim loại cho phép bơm dòng điện vào đi-ốt phát sáng hữu cơ (OLED) đồng thời khuếch đại và phát ra ánh sáng được tạo ra, chúng tôi đã chế tạo thành công một điểm ảnh ánh sáng cam chỉ rộng 300 x 300 nanomet. Mặc dù cực nhỏ, nhưng điểm ảnh này sáng tương đương với một điểm ảnh OLED thông thường có kích thước 5 x 5 micromet”.

Để hình dung rõ hơn: một nanomet chỉ bằng một phần triệu của milimét. Với độ nhỏ như vậy, một màn hình hoặc máy chiếu có độ phân giải 1920 x 1080 pixel (Full HD) hoàn toàn có thể vừa gọn trên diện tích chỉ 2milimet vuông. Hay với màn hình iPhone 17 Pro Max gồm 2.868 × 1.320 pixel trên màn rộng 6,9 inch cũng có thể vừa gọn diện tích 2 milimet vuông. Điều này mở ra khả năng tích hợp màn hình hiển thị ngay trong gọng kính, từ đó chiếu hình ảnh trực tiếp lên tròng kính trước mắt người đeo.

Về nguyên lý, OLED gồm nhiều lớp vật liệu hữu cơ siêu mỏng nằm giữa hai điện cực. Khi có dòng điện đi qua, các điện tử và lỗ trống kết hợp, kích thích các phân tử hữu cơ phát sáng. Mỗi điểm ảnh tự phát sáng độc lập, không cần đèn nền, tạo nên màu sắc rực rỡ, độ tương phản cao và khả năng tiết kiệm năng lượng, đặc biệt hữu ích cho các thiết bị thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR).

Thách thức vật lý và hướng phát triển mới

Tuy nhiên, việc thu nhỏ điểm ảnh đến mức nano không hề dễ dàng. Theo Giáo sư Jens Pflaum, nếu chỉ giảm tỷ lệ điểm ảnh OLED thông thường thì dòng điện sẽ tập trung tại các góc cạnh như hiện tượng sét đánh vào cột thu lôi, khiến ánh sáng phát ra không đồng đều. Cấu trúc kim loại vàng của ăng-ten khi đó có kích thước 300 x 300 x 50 nanomet và các điện trường cực mạnh tạo ra sẽ khiến các nguyên tử vàng di chuyển, dần xâm nhập vào vật liệu quang học và hình thành “các sợi mảnh” (filament). Những sợi này phát triển cho đến khi gây ra đoản mạch và phá hủy điểm ảnh.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã bổ sung một lớp cách điện đặc biệt lên ăng-ten quang học, chỉ chừa lại một lỗ tròn đường kính 200 nanomet ở trung tâm. Cấu trúc này ngăn dòng điện chạy từ các cạnh và góc, giúp đi-ốt phát sáng nano hoạt động ổn định và bền lâu mà không hình thành sợi dẫn.

Giáo sư Hecht cho biết: “Ngay cả những điểm ảnh nano đầu tiên cũng đã duy trì hoạt động ổn định suốt hai tuần trong điều kiện môi trường bình thường”.

Bước tiếp theo, các nhà vật lý tại Wurzburg đặt mục tiêu nâng hiệu suất phát sáng từ mức hiện tại (1%) lên cao hơn và mở rộng phổ màu sang toàn bộ dải RGB. Khi đó, không còn rào cản nào đáng kể ngăn chặn thế hệ màn hình siêu nhỏ “Made in Wurzburg” ra đời.

Trong tương lai, công nghệ này có thể giúp màn hình và máy chiếu trở nên nhỏ đến mức gần như vô hình, dễ dàng tích hợp vào gọng kính, vòng tay, hoặc thậm chí là kính áp tròng, mở ra kỷ nguyên mới cho các thiết bị hiển thị cá nhân trong thế giới công nghệ đeo thông minh.

Pixel – viết tắt của “picture element”, tức “phần tử ảnh” – là đơn vị nhỏ nhất tạo nên mọi hình ảnh trên màn hình điện tử. Mỗi pixel là một chấm sáng gồm ba điểm phụ đỏ, xanh lá và xanh dương (RGB). Khi ba điểm này phát sáng với cường độ khác nhau, chúng tạo nên hàng triệu sắc màu khác biệt. Tập hợp hàng triệu pixel liền kề tạo thành hình ảnh hoàn chỉnh mà mắt người nhìn thấy.

Ví dụ, màn hình iPhone 17 Pro Max có độ phân giải 2.868 × 1.320 pixel, tức hơn 3,7 triệu điểm ảnh, cho hình ảnh cực kỳ sắc nét. Mật độ pixel càng cao, hình ảnh càng mịn và chi tiết. Trong công nghệ OLED, mỗi pixel tự phát sáng, giúp hiển thị màu đen sâu và tiết kiệm năng lượng hơn so với LCD cần đèn nền.

Ngày nay, các nhà khoa học đang thu nhỏ pixel xuống kích thước nano – nhỏ hơn hàng nghìn lần so với pixel điện thoại – mở ra kỷ nguyên của màn hình siêu nhỏ tích hợp trong kính, đồng hồ hay thậm chí là tròng mắt thông minh. Pixel vì thế chính là “viên gạch” cơ bản của thế giới hình ảnh số, nơi mọi chi tiết, sắc độ và ánh sáng đều bắt đầu từ một chấm nhỏ bé này.

Bùi Tú

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/tao-ra-diem-anh-nho-nhat-the-gioi-co-the-thu-man-hinh-iphone-17-pro-max-xuong-2-milimet-vuong-240326.html