Organische bunte Leuchtdioden für Moblitelefone

Neue Substanzklasse ermöglicht es, sehr flache Displays chemisch und dadurch einfach herzustellen

Eine Gruppe von Wissenschaftlern und Praktikern aus der Industrie C. David Müller von der Universität München und neun Kollegen, auch von Covion Organic Semiconductor GmbH und der Technischen Universität München hat ein einfaches und kostengünstiges Produktionsverfahren entwickelt, um farbige und hochaufgelöste Flachbildschirme aus Polymerlösungen herzustellen.

Organische Leuchtdioden (Englisch: Organic Light-Emitting Diodes, OLED) leuchten selbst bei sehr dünnen Bauformen kräftig in brillanten Farben. Als einfarbige Displays sind bereits einige OLEDs im Handel, sie eignen sich sehr gut für Anwendungen mit niedriger Betriebsspannung wie Handys oder Personal Organizers. Die bisher gängigen Kleinbildschirme für batteriebetriebene Geräte verwenden meist Flüssigkristalle, sind also LCDs ((liquid crystal displays, vgl. Aufmalbare Displays). Das Teammitglied Klaus Meerholz erläutert die Nachteile der üblichen Displays von Pocket Computern und Mobiltelefonen:

Sie basieren aber meist auf Flüssigkristallanzeigen, die erst durch die Reflexion von Licht eine Farbe zeigen. Im Dunkeln sind sie nicht zu sehen und werden erst durch eine Hintergrundbeleuchtung sichtbar.

Die neuen OLEDs sind energiesparender und zudem thermisch sowie mechanisch widerstandsfähiger. Die Methode ihrer Herstellung in den drei Grundfarben Rot-Grün-Blau (RGB) funktioniert durch nasschemische Beschichtung. Die Wissenschaftler entwickelten Bausteine aus einer neuen Substanzklasse und tragen die Schichten aus Lösung auf, die dann durch gezielte UV-Belichtung ausgehärtet werden. Das Herstellungsverfahren ähnelt also einem klassischen Druck von Farbe auf Papier.

Die Funktionsweise der OLEDs erklären die Forscher folgendermaßen:

Auf Glas oder auf durchsichtige, biegsame Trägerfolie wird ein transparenter, elektrischer Leiter aufgebracht. Diese Anode wird mit der Leuchtschicht hauchdünn überzogen. Abschließend wird noch eine Kathode aufgedampft. Insgesamt ist dieses Bauteil nicht dicker als 200 Nanometer (0,2 tausendstel Millimeter). Beim Anlegen einer elektrischen Spannung - zwischen drei und fünf Volt - wandern Elektronen aus der Kathode in den organischen Film. Von der Anode werden währenddessen Elektronen aus dem organischen Material entfernt, so dass insgesamt negative und positive Ladungsträger entstehen. Die Ladungen wandern dann in entgegen gesetzte Richtungen, also aufeinander zu. Treffen zwei ungleiche Ladungsträger in der Leuchtschicht aufeinander, gleichen sich ihre Ladungen aus, und die dabei freigesetzte Energie wird als Licht, so genannte Elektrolumineszenz, freigesetzt. Über chemische Veränderungen in der leitenden Schicht können alle Farben erzeugt werden.

Die neuen Organischen Leuchtdioden sind von ihrer Brillanz, Schärfe und Leuchtkraft her genauso gut wie klassische LCDs. Aber von ihren sonstigen Eigenschaften sind sie überlegen und ihre Herstellung mit dem neuen Verfahren macht sie deutlich billiger als herkömmliche OLEDs. Die Forscher sehen eine ganze Reihe potenzieller Anwendungsmöglichkeiten auch für größere Displays, z.B. für Laptops. Dazu muss das chemische Verfahren noch weiter entwickelt werden. Für Handydisplays sieht die interdisziplinäre Forschergruppe kommerzielle Umsetzungen in nächster Zukunft. Klaus Meerholz erklärt:

Ich glaube, dass unser Verfahren sehr schnell marktreif sein könnte, weil das von uns eingesetzte Verfahren, der Einsatz so genannter Photolacke, von allen einschlägigen Display-Herstellern für andere Prozessschritte eingesetzt wird. Unsere neue Technologie sollte also relativ schnell zu adaptieren sein.