Wissenschaftler lernen, OLED-Bildschirme mittels Photolithographie wie Mikrochips herzustellen

Wissenschaftler der ETH Zürich haben eine neue Art von organischem lichtemittierendem Material entwickelt, das mit der Photolithographie kompatibel ist – einer Technologie, die in der modernen Mikrochip-Herstellung weit verbreitet ist. Laut Ixbt.com könnte diese Entdeckung den Prozess zur Erstellung ultrakleiner und hochauflösender OLED-Displays für zukünftige Augmented-Reality-Brillen, Kamerasucher, Sensoren und medizinische Geräte erheblich vereinfachen. Dies berichtet Ixbt.com berichtet.

Die OLED-Technologie eignet sich hervorragend für die Miniaturisierung, da ihre organischen Materialien auch bei sehr kleinen Lichtelementen eine hohe Helligkeit beibehalten. Die Herstellung mikroskopischer Pixelelemente mit hoher Präzision bleibt jedoch eine komplexe Aufgabe. Das Standard-Photolithographieverfahren ist für diesen Zweck weniger geeignet, da die verwendeten Lösungsmittel und andere Chemikalien die empfindlichen organischen Komponenten beschädigen können.

Neues Material und Funktionsprinzip

Um dieses Problem zu lösen, schlugen die Forscher der ETH Zürich ein Material vor, das gleichzeitig als Photoresist und lichtemittierendes Element fungiert und den chemischen Prozessen der Photolithographie standhalten kann. Dieses Material hat eine „Kern-Schale“-Struktur, bei der sich ein vor äußeren Einflüssen geschütztes lichtemittierendes Molekül im Kern befindet und reaktionsfähige Gruppen an der Oberfläche vorhanden sind.

Nach der Einwirkung von ultraviolettem Licht bilden diese Gruppen Querverbindungen, wodurch die bestrahlten Bereiche unlöslich werden. Dies ermöglicht es, mikroskopische Strukturen aus dem lichtemittierenden Material zu formen, ähnlich wie bei der Halbleiterfertigung.

Experimentelle Ergebnisse und Perspektiven

Die Wissenschaftler demonstrierten das Potenzial ihrer Technologie anhand eines mehrfarbigen fluoreszierenden Papageienbildes mit einer Größe von nur 300 × 430 μm. Es besteht aus 250 × 350 Pixeln, also 87.500 einzelnen Punkten. Die Forscher betonen, dass dieses Bild die höchste Auflösung unter den mittels Photolithographie erstellten mehrfarbigen fluoreszierenden Bildern aufweist.

Dennoch handelt es sich bei diesem Beispiel noch nicht um ein vollwertiges Display, da die Pixel bei Anlegen eines elektrischen Signals kein Bild selbstständig erzeugen, sondern unter externem Lichteinfluss leuchten. Gleichzeitig zeigten die Experten, dass das entwickelte Material auch im Elektrolumineszenz-Modus arbeiten kann. Hierfür erstellten sie ein lichtemittierendes ETH-Logo mit einer Größe von 1 × 2,4 mm auf Basis organischer Leuchtdioden.

Um die Technologie in vollwertigen Displays einzusetzen, sind im nächsten Schritt eine weitere Miniaturisierung der Lichtelemente sowie die Entwicklung einer Elektronik erforderlich, die einzelne mikroskopische Pixel unabhängig steuern kann. Erst wenn diese Aufgaben gelöst sind, wird eine praktische Anwendung möglich sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass der Anwendungsbereich dieser Entwicklung nicht auf Bildschirme beschränkt ist. Steuerbare mikroskopische Lichtquellen können für biologische und medizinische Forschung, Mikroskopie und Sensoren direkt auf dem Chip platziert werden. Solche Elemente könnten beispielsweise zur Beleuchtung einzelner Zellen oder zur gezielten Lichtstimulation von Nervenzellen verwendet werden.