Naukowcy stworzyli ultramałe diody OLED z pikselami drukowanymi techniką UV, podobnie jak w przypadku mikrochipów

Naukowcy z ETH w Zurychu opracowali nową klasę organicznych materiałów emitujących światło, które można przetwarzać za pomocą fotolitografii – podstawowej techniki stosowanej w produkcji chipów do tworzenia mikroskopijnych struktur na płytkach półprzewodnikowych. To przełomowe odkrycie może ostatecznie umożliwić tworzenie niezwykle małych wyświetlaczy OLED o wysokiej rozdzielczości do okularów AR, wizjerów aparatów fotograficznych, czujników oraz urządzeń biomedycznych.

Diody OLED nadają się szczególnie dobrze do bardzo małych wyświetlaczy, ponieważ ich organiczne materiały emitujące światło zachowują jasność nawet przy niewielkich rozmiarach. Wyzwaniem było dotychczas wytwarzanie ich z wystarczającą precyzją. Fotolitografia, proces stosowany do produkcji chipów półprzewodnikowych, mogłaby pomóc w rozwiązaniu tego problemu, jednak standardowe metody wykorzystują rozpuszczalniki i substancje chemiczne, które powodują degradację wrażliwych cząsteczek organicznych w konwencjonalnych materiałach OLED.

Zespół z ETH Zurich rozwiązał ten problem, opracowując polimery luminescencyjne, które mogą pełnić rolę fotorezystów, a jednocześnie są odporne na działanie agresywnych substancji chemicznych podczas litografii. Materiał ten ma strukturę typu „rdzeń-powłoka”: cząsteczka emitująca światło jest chroniona wewnątrz, natomiast grupy reaktywne znajdują się na zewnątrz. Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego grupy te ulegają sieciowaniu, sprawiając, że oświetlone obszary stają się nierozpuszczalne i umożliwiając tworzenie w materiale precyzyjnych struktur, podobnie jak w przypadku konwencjonalnych fotorezystów stosowanych w produkcji półprzewodników.

Aby zademonstrować tę technologię, naukowcy stworzyli wielobarwny obraz ary o wymiarach zaledwie 300 × 430 mikrometrów, zawierający 250 × 350 pikseli. Obraz ten nie jest działającym wyświetlaczem: jego piksele świecą fluorescencyjnie pod wpływem zewnętrznego oświetlenia, a nie wytwarzają światło w wyniku działania prądu elektrycznego. Naukowcy twierdzą, że jest to dotychczasowy obraz wielobarwny o najwyższej rozdzielczości, wytworzony przy użyciu fotolitografii.

W ramach odrębnego eksperymentu zespół zademonstrował również działanie diod elektroluminescencyjnych zasilanych elektrycznie, tworząc świecące logo ETH o wymiarach 1 × 2,4 mm. Kolejnym krokiem jest dalsze zmniejszenie rozmiaru pikseli. Jednak zanim technologia ta będzie mogła stać się funkcjonalnym wyświetlaczem, naukowcy muszą jeszcze opracować układ elektroniczny zdolny do niezależnego sterowania poszczególnymi pikselami.

Naukowcy dostrzegają potencjalne zastosowania wykraczające poza miniaturowe ekrany do okularów AR i elektronicznych wizjerów. Maleńkie, precyzyjnie sterowane źródła światła mogłyby ostatecznie zostać zintegrowane bezpośrednio z układami scalonymi na potrzeby badań medycznych i biologicznych, mikroskopii oraz czujników. Mogłyby one na przykład oświetlać pojedyncze komórki biologiczne lub stymulować komórki nerwowe za pomocą światła. Artykuł pt. „Fotorezysty elektroluminescencyjne rozszerzające skalowanie litograficzne na diody OLED” został opublikowany w czasopiśmie „Nature” 16 września 2026 r.