Valon aaltoja pienimpiä valodiodeja

ETH Zürichin kemianinsinöörit ovat onnistuneet pienentämään orgaanisten valodiodien (OLED) kokoa useilla kertaluokilla.

"Tähän mennessä kehittämiemme pienimpien OLED-pikselien halkaisija on noin 100 nanometriä, mikä tarkoittaa, että ne ovat noin 50 kertaa pienempiä kuin nykytekniikka", selittää Jiwoo Oh, tohtoriopiskelija, joka työskentelee ETH:n professori Chih-Jen Shihin johtamassa nanomateriaalitekniikan tutkimusryhmässä.

Oh kehitti uusien nano-OLED-näyttöjen valmistusprosessin yhdessä postdoc Tommaso Marcaton kanssa. "Vain yhdessä vaiheessa maksimipikselitiheys on nyt noin 2500 kertaa suurempi kuin ennen", lisää Marcato.

Kehitetyt 100–200 nanometrin kokoiset pikselit muodostavat perustan erittäin tarkoille näytöille, jotka voivat esittää teräviä kuvia esimerkiksi silmää lähellä pidettävissä laseissa.

Valonlähteinä ne ovat nyt myös pienempiä kuin säteilevän valon aallonpituus (200–400 nm), mikä mahdollistaa valon suunnan ja polarisaation tarkan hallinnan.

Alustavien kokeiden aikana Shihin tiimi pystyi hyödyntämään tällaisia vuorovaikutuksia manipuloidakseen emittoidun valon suuntaa kohdennetusti. "Tulevaisuudessa on myös mahdollista niputtaa nano-OLED-matriisin valo yhteen suuntaan ja valjastaa se tehokkaiden minilasereiden rakentamiseen", Marcato odottaa.

Keraamisia kalvoja käyttäen tutkijat pystyivät tuottamaan noin 3 000 kertaa ohuempia nano-OLED-pikselien sijoittelumalleja kuin nykytekniikan metallimaskeilla. "Menetelmällämme on myös se etu, että se voidaan integroida suoraan tietokonesirujen tuotannon standardilitografiaprosesseihin", kuten Oh korostaa.

Uudet orgaaniset nanoledit avaavat ovia myös uusille teknologioille.

"Tavoitteenamme on yhdistää OLEDit siten, että voimme ohjata niitä erikseen", Shih kertoo. Tämä on välttämätöntä, jotta valopikselien välisten vuorovaikutusten täysi potentiaali voidaan hyödyntää. Muun muassa tarkasti ohjattavat nanopikselit voisivat avata oven vaiheistetun matriisioptiikan uusille sovelluksille, jotka voivat ohjata ja kohdistaa valoaaltoja elektronisesti.

1990-luvulla oletettiin, että vaiheistettu optiikka mahdollistaisi holografiset projektiot kaksiulotteisilta näytöiltä. Mutta Shih ajattelee jo askeleen eteenpäin: tulevaisuudessa vuorovaikutuksessa olevien OLED-näyttöjen ryhmät voitaisiin niputtaa metapikseleiksi ja sijoittaa tarkasti avaruuteen. "Tämä mahdollistaisi 3D-kuvien toteuttamisen katsojien ympärille", kemisti visioi tulevaisuuteen katsoen.

Aiheesta aiemmin

Maailman pienin pikseli

Oikein sinisiä ja ohuita ledejä

OLED-näyttöjen kehitysnäkymiä