Учёные создали OLED размером с амёбу — его пиксели «напечатали» ультрафиолетом, как чипы
- Учёные ETH Zurich создали светоизлучающие полимеры со свойствами фоторезистов для печати органических пикселей с помощью фотолитографии ультрафиолетом.
- Архитектура молекул «ядро — оболочка» защищает люминесцентный центр от агрессивных химикатов, позволяя формировать микроскопические структуры чиповыми методами.
- Исследователи продемонстрировали флуоресцентное изображение размером 300 × 430 мкм из 250 × 350 пикселей и светящийся логотип размером 1 × 2,4 мм.
Почему это важно: Разработка открывает путь к сверхмалым дисплеям для дополненной реальности, а также к использованию в биомедицинских системах и микроскопии для управления отдельными клетками.
Учёные Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) разработали технологию производства миниатюрных OLED-пикселей с использованием подходов, применяемых при производстве чипов. Новый метод позволяет формировать органические светящиеся структуры методом фотолитографии — тем же процессом, который используется при изготовлении микросхем. Разработка открывает путь к созданию сверхмалых дисплеев для устройств дополненной реальности и не только.
Источник изображений: ETH Zurich
Главная проблема миниатюризации OLED заключалась в несовместимости органических светоизлучающих материалов с традиционной литографией. При изготовлении микросхем фотолитография использует агрессивные растворители и химические реагенты, которые повреждают органические молекулы. Условно живое — органические соединения — плохо выдерживает жёсткую химию процессов, используемую при выпуске полупроводников.
Для этого учёные из Швейцарии создали новый класс светящихся полимеров, которые одновременно обладают свойствами OLED-материалов и фоторезистов. После нанесения на поверхность чипа эти соединения могут изменять структуру под воздействием ультрафиолетового излучения, формируя микроскопические светящиеся элементы заданной формы. Иными словами, ультрафиолетовым светом можно нарисовать OLED-пиксели заданного размера и формы, буквально создав весь массив пикселей микроскопического дисплея.
Ключевым решением разработки стала молекулярная архитектура OLED-материала по принципу «ядро — оболочка». В центре такой молекулы находится органический компонент, отвечающий за излучение определённого цвета, а вокруг него расположены звездообразные цепи с участками для химических реакций. При облучении ультрафиолетом внешние части молекул сшиваются между собой, превращая экспонируемые области в сплошные структуры. При этом защитный внутренний слой сохраняет люминесцентное ядро от воздействия химикатов во время обработки.
В качестве демонстрации технологии исследователи изготовили несколько тестовых образцов. Один из них представлял собой многоцветное флуоресцентное изображение попугая ара размером всего 300 × 430 мкм, состоящее из 250 × 350 пикселей. На сегодняшний день это изображение с самой высокой разрешающей способностью среди многоцветных структур, созданных методом фотолитографии, и по своим размерам оно сопоставимо с простейшими микроорганизмами.
Кроме того, команда изготовила миниатюрный светящийся логотип ETH Zurich размером 1 × 2,4 мм на основе электрически управляемых светодиодных элементов — это уже прообраз настоящего дисплея, тогда как изображение попугая инициировалось внешним облучением. Следующим этапом станет дальнейшее уменьшение размеров пикселей и интеграция управляющей электроники для создания полноценных микродисплеев. Помимо экранов, технология может найти применение в биомедицинских системах и микроскопии, где требуются сверхмалые источники света с точным управлением, например, отдельными клетками или нейронами.
© 3DNews
