OLED-Metasurface Revolusioner Bertujuan Mendefinisikan Ulang Visual 3D

Penelitian baru telah membuat kemajuan terobosan dalam proyeksi gambar holografik, dengan potensi aplikasi di bidang hiburan, permainan, komunikasi, dan perangkat pintar.

Holografi telah lama menjadi elemen utama dalam fiksi ilmiah, dengan film seperti Star Wars dan Blade Runner 2049 menggunakan hologram untuk menyampaikan teknologi canggih dan elemen futuristik.

Teknologi ini untuk membuat visual 3D interaktif telah lama memikat insinyur dan ilmuwan, tetapi mewujudkannya tidaklah mudah.

Holografi memungkinkan gelombang depan (wavefront) direkam dan kemudian direkonstruksi, menyediakan cara untuk membuat gambar 3D fotografis yang unik tanpa penggunaan lensa.

Proyektor holografik konvensional, bagaimanapun, memerlukan pengaturan optik yang besar dan sumber cahaya koheren eksternal, yang membatasi penggunaannya. Jadi, peneliti dari University of St Andrews telah mengungkapkan pendekatan revolusioner di persimpangan nanofotonik dan teknologi tampilan, di mana OLED diintegrasikan langsung dengan metasurface.

“Metasurface holografik adalah salah satu platform material paling serbaguna untuk mengendalikan cahaya. Dengan pekerjaan ini, kami telah menghilangkan salah satu hambatan teknologi yang mencegah adopsi metamaterial dalam aplikasi sehari-hari. Terobosan ini akan memungkinkan perubahan signifikan dalam arsitektur tampilan holografik untuk aplikasi baru, misalnya, dalam realitas virtual dan augmentasi.”

– Andrea Di Falco, profesor nano-fotonik di School of Physics and Astronomy

Studi berjudul “Metasurface OLED yang diterangi untuk proyeksi gambar holografik¹“, yang merinci teknologi tersebut, dipublikasikan di Light: Science & Applications.

Organic light-emitting diodes atau OLED adalah perangkat optoelektronik film tipis yang memiliki kemampuan penyesuaian luas, ringan, dan fabrikasi sederhana, yang membuatnya banyak digunakan dalam ponsel dan tampilan TV masa kini.

Ukuran pasar OLED global diproyeksikan akan tumbuh pada CAGR 19,4% dari 2024 hingga 2030 dan mencapai 152,83 miliar.

Sebagai sumber cahaya permukaan, OLED juga digunakan dalam sensor, biophotonik, dan komunikasi nirkabel, di mana kemampuan mengintegrasikannya dengan teknologi lain menjadikan OLED kandidat yang baik untuk platform fotonik miniatur.

Untuk tampilan dan aplikasi baru, kontrol emisi far-field OLED sangat penting, tetapi sebagaimana dicatat dalam penelitian terbaru, fokus studi saat ini terutama pada penyesuaian spektrum elektroluminesensi (EL) dan arah emisi.

Masalahnya, sangat menantang untuk menyetel halus emisi far-field dan dibatasi oleh koherensi spasial rendah OLED.

Namun studi terbaru menunjukkan bahwa sebenarnya mungkin bagi satu OLED untuk memproyeksikan gambar beresolusi tinggi ketika digabungkan dengan metasurface holografik. Proyektor metasurface-OLED ini memungkinkan peneliti untuk secara langsung memanipulasi emisi far-field, sehingga menampilkan gambar holografik pada layar.

Platform baru ini menawarkan kontrol tak tertandingi atas tampilan holografik, memperluas batas rekayasa optik dan pengalaman visual. Peneliti percaya demonstrasi mereka dapat menyediakan cara untuk mewujudkan tampilan metasurface yang sangat terintegrasi dan miniatur.

OLED untuk Proyeksi Gambar Holografik

Komponen penting perangkat elektronik, semikonduktor telah memungkinkan kemajuan dalam segala hal mulai dari komunikasi, perawatan kesehatan, dan transportasi hingga komputasi, energi bersih, sistem militer, dan tak terhitung aplikasi lainnya.

Dengan memungkinkan kontrol presisi arus listrik, semikonduktor memungkinkan fungsionalitas perangkat elektronik modern.

Semikonduktor adalah material dengan konduktivitas listrik antara konduktor dan isolator. Dan sifat semikonduktor dapat dikontrol melalui proses yang disebut doping.

Sekarang, ada berbagai jenis semikonduktor, dikategorikan berdasarkan komposisi material, struktur, dan cara mereka menghantarkan listrik.

Untuk memulai, semikonduktor intrinsik adalah murni tanpa impuritas signifikan seperti silikon (Si) dan germanium (Ge), sementara semikonduktor ekstrinsik didoping dengan impuritas untuk mengontrol konduktivitas. Tipe N didoping dengan elemen yang menambah elektron ekstra, sementara tipe P didoping dengan elemen yang menciptakan ‘lubang’ atau pembawa muatan positif.
Swipe to scroll →

Berdasarkan struktur, terdapat semikonduktor amorf dengan susunan atom tidak teratur, semikonduktor polikristalin yang terdiri dari banyak kristal kecil, dan semikonduktor kristal tunggal dengan struktur kristal yang sempurna.

Dari segi komposisi material, semikonduktor dapat bersifat anorganik, biasanya padatan kristalin seperti gallium arsenide (GaAs) dan indium fosfor, atau organik, terbuat dari molekul atau polimer berbasis karbon. Semikonduktor hibrida menggabungkan material organik dan anorganik untuk meningkatkan kinerja, seperti yang terlihat pada perovskit yang digunakan dalam sel surya generasi berikutnya dan fotodetektor.

Sifat optoelektronik yang luar biasa dari semikonduktor organik membuatnya sangat cocok untuk tampilan, fotovoltaik, dan laser. Penggunaannya dalam tampilan OLED adalah aplikasi yang paling berkembang.

OLED dikenal karena faktor bentuk yang fleksibel dan kualitas gambar yang superior. Dibandingkan dengan laser, kepadatan daya keluaran OLED lebih rendah, yang menghasilkan gambar holografik dengan kecerahan rendah.

Namun, keunggulan fleksibilitas, fabrikasi sederhana, dan kemampuan menciptakan banyak piksel dalam warna berbeda berdampingan pada substrat yang sama membuat OLED cocok untuk aplikasi tampilan holografik canggih.

OLED adalah sumber cahaya tidak koheren dengan profil emisi yang menyebar. Memanipulasi emisi ini untuk menghasilkan gambar detail tidak hanya menantang tetapi juga sebagian besar belum dieksplorasi.

Salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan menggunakan holographic metasurface (HM), yang merupakan struktur film ultra-tipis disebut meta-atom dengan kemampuan memanipulasi perilaku cahaya secara presisi. Sementara digunakan secara luas dalam aplikasi seperti sensor gambar, penyimpanan data, realitas augmentasi (AR), anti-pemalsuan, dan enkripsi keamanan, sebagian besar metasurface holografik yang dilaporkan dirancang untuk sumber cahaya koheren (laser) dan tidak cocok untuk digunakan dengan sumber tidak koheren (OLED).

Hanya beberapa metasurface yang menggunakan sumber cahaya tidak koheren yang telah dilaporkan sejauh ini, dan bahkan begitu, mayoritasnya melibatkan pengaturan yang rumit, membatasi penerapannya dalam aplikasi sehari-hari.

Jadi, peneliti dalam studi terbaru mengembangkan jenis perangkat optoelektronik baru yang menggabungkan keunggulan OLED dan metasurface.

“Kami bersemangat untuk menunjukkan arah baru ini bagi OLED. Dengan menggabungkan OLED dengan metasurface, kami juga membuka cara baru untuk menghasilkan hologram dan membentuk cahaya.”

– Profesor Ifor Samuel dari School of Physics and Astronomy

Sistem kompak yang baru dikembangkan terdiri dari sebuah OLED, filter bandpass, dan holographic metasurface (HM), yang secara khusus dirancang untuk sumber cahaya koheren.

Dengan hati-hati membentuk setiap meta-atom untuk mengubah sifat sinar cahaya yang melewati HM, menjadi mungkin untuk menciptakan gambar yang telah dirancang sebelumnya di sisi lain layar. Ini berpotensi membuat tampilan holografik lebih hemat biaya, efisien energi, dan kompatibel dengan substrat fleksibel.

How OLED-Metasurface Displays Work (and Why They Matter)

Peneliti dari SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St Andrews, UK, mengembangkan metode inovatif yang menggabungkan OLED dan metasurface secara mulus menjadi struktur monolitik.

Penggabungan ini memungkinkan OLED itu sendiri berfungsi sebagai sumber cahaya sekaligus modulasi untuk pembentukan wavefront holografik. Ini menghilangkan kebutuhan akan laser eksternal atau perangkat seperti spatial light modulator, yang mengontrol intensitas cahaya.

Inti teknologi baru ini terletak pada metasurface, yang merupakan susunan planar nanostruktur yang dirancang untuk membentuk gelombang elektromagnetik secara selektif, seringkali dengan mengontrol polarisasi, amplitudo, atau fase dengan resolusi spasial luar biasa.

Sementara laser eksternal sebelumnya telah digunakan untuk menerangi metasurface, menggabungkannya dengan OLED menciptakan sumber cahaya intrinsik yang dipola pada skala mikrometer, menawarkan platform yang digerakkan secara listrik, stabil, dan dapat diskalakan pada berbagai panjang gelombang dengan kemampuan memproyeksikan gambar holografik dengan kejernihan tinggi.

Ini menandai lompatan besar dari sistem konvensional yang besar.

Meskipun emisi OLED yang tidak koheren dan broadband telah lama menjadi tantangan bagi holografi, peneliti merancang metasurface untuk menyesuaikan spektrum emisi OLED serta sifat koherensi spasialnya.

Tim menyesuaikan nanostruktur untuk memanfaatkan dan mengatur cahaya yang sebagian koheren guna membentuk gambar holografik beresolusi tinggi tanpa harus bergantung pada laser.

Untuk mendapatkan nano-arsitektur yang presisi, yang diperlukan untuk metasurface fungsional langsung pada OLED, tim menggunakan metode litografi canggih.

Dengan menggunakan sistem Electron Beam Lithography (EBL) khusus, mereka mempola nanostruktur logam dan dielektrik di atas permukaan OLED, memastikan modulasi fase yang efektif sambil mempertahankan kinerja dan umur panjang OLED.

Integrasi sukses ini menekankan kompatibilitas teknologi nanofabrikasi dengan perangkat elektronik organik, yang membuka pintu ke platform fotonik multifungsi.

Setelah menguji perangkat, tim menampilkan proyeksi holografik yang jelas dari bentuk sederhana maupun geometris dengan petunjuk kedalaman yang rumit. Tim berhasil memperoleh gambar holografik berkualitas tinggi pada jarak hanya 3 cm.

Gambar yang direkonstruksi menunjukkan tingkat kecerahan dan ketahanan sudut yang biasanya tidak mungkin dengan iluminasi tidak koheren.

Kemampuan sistem untuk memodulasi wavefront secara dinamis, yang dicapai dengan mengontrol wilayah metasurface berpixelasi selaras dengan emisi OLED, menunjukkan kemungkinan video holografik waktu nyata.

“Tampilan OLED biasanya membutuhkan ribuan piksel untuk membuat gambar sederhana. Pendekatan baru ini memungkinkan sebuah gambar lengkap diproyeksikan dari satu piksel OLED!”

– Profesor Graham Turnbull, dari School of Physics and Astronomy

Proyektor holografik yang diterangi OLED, menurut studi, dapat digunakan dalam aplikasi seperti interaksi manusia-komputer serta headset AR dan VR.

Keuntungan besar dari platform OLED-metasurface ini adalah fleksibilitas dan skalabilitasnya.

Dengan fabrikasi OLED yang sudah luas digunakan dalam produksi tampilan komersial, metasurface dapat diintegrasikan ke dalam jalur produksi yang ada, yang dapat mempercepat pengembangannya menjadi hologram yang dapat dipakai dan elektronik konsumen.

Selain itu, kekompakan, fleksibilitas, dan konsumsi daya rendah teknologi ini menempatkannya untuk tampilan imersif generasi berikutnya.

Platform ini juga dapat digunakan untuk sistem pencahayaan adaptif, pencitraan biomedis, dan enkripsi optik yang aman.

Dengan bukti konsep ini, tim menggunakan filter optik bandpass untuk mempersempit spektrum emisi OLED—meningkatkan koherensi spasial yang dibutuhkan metasurface untuk merekonstruksi hologram tajam. Namun peneliti mencatat bahwa polariton atau filter film tipis juga dapat digunakan dengan OLED atau metasurface untuk membangun sistem yang lebih kompak.

Mengenai metasurface, tim mencatat bahwa sistem mereka juga dapat bekerja dengan jenis metasurface lain, menawarkan potensi produksi massal perangkat ini, sehingga memudahkan penerapannya untuk proyeksi gambar.

Meskipun penggunaan komersial perangkat ini menghadapi tantangan dalam meminimalkan kerugian, memaksimalkan kecerahan, dan mengoptimalkan efisiensi modulasi metasurface, tim telah menunjukkan kemajuan teknologi yang mengambil pendekatan kreatif dalam merancang sistem fotonik holistik.

Berbeda dengan desain tradisional, di mana modulators dan pemancar dipertimbangkan secara terpisah, tim menggunakan pendekatan terintegrasi dengan optimasi simultan sifat emisi OLED dan respons fase serta amplitudo metasurface.

Jadi, dengan menggabungkan manfaat optoelektronik organik dan nanofotonik, tim telah menciptakan standar baru untuk tampilan holografik. Mereka membayangkan masa depan di mana tampilan holografik berwarna penuh dengan resolusi ultra-tinggi akan tertanam langsung ke dalam jendela transparan, pakaian berbahan kain, atau permukaan melengkung pada kendaraan dan elemen arsitektur.

Investing in Holographic OLEDs

Sekarang, jika kita melihat sebuah perusahaan yang memajukan bidang ini, Corning Incorporated (GLW ) menonjol karena sangat terlibat dalam teknologi tampilan canggih dan material penting untuk panel OLED dan layar fleksibel, menyediakan infrastruktur untuk integrasi holografik.

It operates through a few key segments, including:

• Komunikasi Optik
• Teknologi Tampilan
• Material Khusus
• Teknologi Lingkungan
• Ilmu Hayati

Sebagai perusahaan ilmu material, Corning mengkhususkan diri dalam serat optik, yang merupakan jenis kaca yang mentransmisikan cahaya dan memainkan peran integral dalam jaringan telekomunikasi modern. Itu juga digunakan di pusat data.

Corning juga memproduksi berbagai produk kaca dan keramik lainnya. Secara khusus, perusahaan memproduksi Gorilla Glass, yang digunakan pada layar iPhone dan elektronik lainnya.

Awal tahun ini, Samsung Electronics mengumumkan bahwa Galaxy S25 Edge-nya akan menampilkan penawaran kaca keramik baru Corning yang disebut Gorilla Glass Ceramic 2, yang memberikan perlindungan canggih dalam bentuk perangkat yang sangat tipis. Produk terbaru memiliki kristal yang ditanamkan dalam matriks kaca untuk meningkatkan kekuatan penutup tampilan.

“Galaxy S25 Edge akan menetapkan standar baru untuk kerajinan dan kinerja sebagai perangkat seri Galaxy S paling tipis kami sejauh ini,” kata Kwangjin Bae, EVP dan Kepala Tim R&D Mekanik MX di Samsung Electronics. “Untuk mendukung desain terobosan ini, penting untuk mengembangkan material tampilan yang sangat tipis sekaligus kuat secara andal – tantangan yang menyatukan Corning dan Samsung, bersatu oleh visi bersama untuk rekayasa yang bermakna dan inovasi berpusat pada pengguna. Visi itu tertanam dalam setiap detail Galaxy S25 Edge.”

Dengan kapitalisasi pasar $67,4 miliar, saham GLW saat ini diperdagangkan pada $78,67, naik 65,6% tahun ini. Minggu ini, GLW mencapai tertinggi 52 minggu sebesar $78,81. Perusahaan sebenarnya telah menikmati reli besar selama dua tahun terakhir.

Perusahaan memiliki EPS (TTM) sebesar 0,94 dan P/E (TTM) sebesar 83,55. Perusahaan juga menawarkan dividen sebesar 1,42% kepada pemegang sahamnya.