Forscher entwickeln neue Materialien zur Herstellung organischer Leuchtdioden
Winzige Bildpunkte machen Displays farbig

Rote, gelbe, blaue Leuchtdioden sollen farbige Bilder auf die Bildschirme von Handys und Taschencomputern zaubern. Die Herstellung dieser Displays ist noch aufwendig und teuer. Neue Materialien könnten dies ändern.

DÜSSELDORF. Mit farbigen Displays werden Handys und Taschencomputer zu Multimediamaschinen für unterwegs. Dank Übertragungstechniken wie Multimedia Messaging können auf den Minibildschirmen Fotos von Freunden präsentiert oder Videos abgespielt werden. Doch die Technik ist noch nicht ausgereift: Die Bildschirme basieren heute noch auf Flüssigkristallanzeigen, bei denen die einzelnen Bildpunkte erst durch die Reflexion von Licht sichtbar werden. Außerdem schlucken diese Displays eine Menge Strom, so dass die Industrie händeringend nach Alternativen sucht.

Hoffnungsträger sind hier Leuchtdioden aus Kunststoff, so genannte OLED, die nicht nur sehr dünn und Strom sparend sind: Die Bildpunkte leuchten von alleine und erzeugen brillante Farben. Solche OLED gibt es bereits bei den einfarbigen Grafikdisplays von Autoradios oder Rasierapparaten. Weltweit arbeiten zahlreiche Forscher in Firmen und Instituten daran, Methoden zu entwickeln, mit denen farbige OLED in großen Mengen kostendeckend hergestellt werden können.

"Das ist bislang jedoch noch keinem Unternehmen gelungen", so die Einschätzung von Eric Maiser, Geschäftsführer des Deutschen Flachdisplay-Forums im VDMA, einem Zusammenschluss von 13 Firmen, der sich zum Ziel gesetzt hat, die Fertigung von konkurrenzfähigen Flachdisplays in Deutschland voranzutreiben.

Zurzeit werden einfarbige Displays durch aufwendiges Aufdampfen oder mit Tintenstrahl- sowie Siebdrucktechniken hergestellt. "Dabei stecken die Verfahren noch in den Kinderschuhen", erläutert Maiser. Das größte Problem sei, dass bei vakuumbasierten Techniken, die beispielsweise von dem taiwanesischen Unternehmen RIT Display angewandt werden, der Materialverbrauch noch so hoch sei, so dass eine kostendeckende Produktion nicht möglich sei.

"Hoffnungsträger für eine kostengünstige Produktion ist schon seit längerem die Photolithographie, die zur Herstellung von Mikrochips genutzt wird", sagt Wolfgang Ehrfeld, Mitbegründer des Flachdisplay-Forums. Der Charme dieser Technik liege darin, dass die Verfahren bewährt und bei Displayherstellern wie Siemens und Philips bereits eingesetzt werden. "Es kam bislang aber nicht zum Zuge, weil Materialien fehlten, die durch UV-Strahlung strukturiert werden konnten", erläutert der Professor für Mikrotechnik, der mit einer eigenen Firma Mikroreaktoren für die chemische Produktion entwickelt.

Das könnte sich mit den neuen fluoreszierenden Polymeren ändern, die Klaus Meerholz und David Müller vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Köln zusammen mit Wissenschaftlern der TU München und der Frankfurter Chemiefirma Covion entwickelt haben. Die neuen Materialien können Schicht für Schicht aus einer Lösung aufgetragen und die Bildpunkte durch UV-Belichtung über eine Lochmaske ausgehärtet werden.

Das überschüssige Material wird anschließend ausgespült. Zurück bleiben rote, gelbe und blaue Bildpunkte, die je nach angelegter Spannung farbige Bilder wiedergeben können. Im Labor seien so Strukturen in der Größe von 50 Mikrometer realisiert worden, berichten die Forscher in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature. Mit feineren Masken könnten künftig sogar Bildpunkte der Größe von bis zu 1 Mikrometer herstellt werden.

"Mit der Entwicklung der lichtempfindlichen Polymere ist Meerholz nun ein entscheidener Schritt gelungen, um der Photolithographie auch bei der Herstellung von Displays zum Durchbruch zu verhelfen", bringt Ehrfeld die Bedeutung der Innovation auf den Punkt. Bis das Verfahren jedoch für eine Massenfertigung tauge, sei noch eine Menge Entwicklungsarbeit nötig, warnt Ehrfeld vor zu hohen Erwartungen. "Der Teufel steckt oft im Detail. Obwohl das Know-how vorhanden ist, müssen nun die Prozesse in Kleinarbeit angepasst werden. Das kostet Zeit", so der Unternehmer.

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