Samsung Electronics và POSTECH ngày 23/4 cho biết hai bên đã phát triển thành công công nghệ màn hình metasurface có thể chuyển đổi giữa chế độ 2D và 3D chỉ bằng điều khiển điện áp. Nghiên cứu do Visual Technology Team thuộc Samsung Research phối hợp với phòng thí nghiệm Nanoscale Photonics & Integrated Manufacturing của POSTECH thực hiện, và đã được công bố trên tạp chí Nature.

Công nghệ này sử dụng một loại thấu kính siêu mỏng gồm các cấu trúc nano sắp xếp theo mảng, được gọi là metasurface lenticular lens (MLL). Bằng cách điều chỉnh hướng phân cực của ánh sáng, hệ thống có thể thay đổi đặc tính hội tụ, từ đó chuyển đổi linh hoạt giữa hiển thị 2D và 3D.

Theo Samsung Electronics, màn hình light field trước đây từng được nghiên cứu cho các lĩnh vực như AR, hình ảnh y tế và giải trí nhờ khả năng hiển thị 3D không cần kính. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn tồn tại nhiều hạn chế như thấu kính dày, góc nhìn 3D hẹp khoảng 15 độ, độ phân giải suy giảm và phải dùng thêm thiết bị theo dõi ánh nhìn. Nhóm nghiên cứu cho biết đã tự thiết kế meta lens điều khiển bằng phân cực để giải quyết những hạn chế này.

Về nguyên lý hoạt động, khi bộ điều chỉnh phân cực đặt phía trước màn hình được kích hoạt, meta lens chuyển sang trạng thái của một thấu kính lõm, qua đó triệt tiêu công suất khúc xạ của thấu kính lồi vốn có. Khi đó, ánh sáng truyền gần như theo đường thẳng như đi qua một tấm kính phẳng, giúp màn hình hiển thị hình ảnh 2D với độ phân giải cao.

Ngược lại, khi bộ điều chỉnh phân cực tắt, meta lens hoạt động như một thấu kính lồi. Kết hợp với thấu kính hiện có, hệ thống tăng khả năng khúc xạ ánh sáng và tạo hiệu ứng chiều sâu 3D rõ hơn.

Samsung Electronics cho biết metasurface lenticular lens được phát triển trong nghiên cứu này đạt góc nhìn 100 độ với độ dày 1,2 mm, lớn hơn hơn 6 lần so với mức 15 độ trước đây. Nhóm nghiên cứu áp dụng thiết kế khẩu độ số lớn (Numerical Aperture) để giảm kích thước hệ quang học mà vẫn duy trì góc nhìn rộng. Việc mở rộng góc nhìn cũng cho phép nhiều người cùng xem nội dung 3D một lúc.

Nhóm đã chế tạo một meta lens kích thước 50 x 50 mm, tương đương 25 cm², và tích hợp lên tấm nền OLED, loại đang được sử dụng phổ biến trên thị trường thiết bị di động, để kiểm chứng khả năng ứng dụng thực tế. Theo Samsung Electronics, kết quả cho thấy công nghệ này có thể tích hợp trực tiếp lên tấm nền, thay vì chỉ dừng ở cấp độ ý tưởng. Công ty cho biết công nghệ có thể được xem xét áp dụng cho smartphone, tablet, thiết bị điện tử tiêu dùng và các hệ thống màn hình thương mại.