Leuchtdioden aus organischen Materialien steht eine große Zukunft bevor. Die extrem dünnen und flexiblen sowie recht hellen Lichtquellen eignen sich besonders für den Bau flacher Displays. Diese verbrauchen deutlich weniger Energie, bieten brillantere Farben sowie eine stärkere Leuchtkraft als die herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigen (LCDs) und erlauben zudem einen Betrachtungswinkel von fast 180 Grad. Seit kurzem werden die ersten Radios, Mobiltelefone und Organizer mit einfarbigen organischen Anzeigen ausgerüstet. Für eine breite Anwendung, etwa für farbige Computer- oder Fernsehbildschirme, bedarf es noch einer Reihe technischer Verbesserungen. Forscher von der Universität Köln haben jetzt eine Möglichkeit gefunden, wie man Farbdisplays auf Basis organischer Leuchtdioden künftig einfacher und zugleich billiger herstellen kann.
Die organischen Leuchtdioden bestehen meist aus einer oder mehreren Schichten halbleitender Polymere, die von zwei Elektroden eingeschlossen sind. Legt man eine Spannung an, wandern Elektronen aus dem Polymer zur Anode, wobei positive Ladungsträger zurückbleiben. Treffen diese mit Elektronen von der Kathode zusammen, entsteht Licht einer bestimmten Farbe. Eine Hintergrundbeleuchtung wie bei Flüssigkristall-Anzeigen sowie zusätzliche Farbfilter benötigt man deshalb nicht.
Polymerlösung wie im Tintendrucker
Viele halbleitende Polymere lösen sich recht gut in Flüssigkeiten und können deshalb in einfacher Weise verarbeitet werden. So läßt sich eine Polymerlösung ähnlich wie die Tinte eines Tintenstrahl-Druckers Bildpunkt für Bildpunkt auf ein Trägermaterial sprühen. Farbige Displays können auf diese Weise bislang nur mit großen Schwierigkeiten hergestellt werden. Zudem ist die Drucktechnik für eine Massenfertigung noch zu langsam.
Die Kölner Wissenschaftler haben deshalb einen anderen Weg eingeschlagen, wobei sie sich von der sogenannten Photolithographie - einem Verfahren, das man zur Herstellung von Halbleiterchips verwendet - inspirieren ließen. Hierbei wird ein Siliziumwafer mit einem lichtempfindlichen Film überzogen und mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Bereiche, die nicht belichtet werden sollen, deckt man zuvor mit einer Maske ab. Anschließend werden die belichteten Stellen weggeätzt und die Siliziumflächen freigelegt.
Spezielle Kunststoffe fluoreszieren
Die Forscher um Klaus Meerholz verwendeten als Ausgangsmaterialien spezielle Kunststoffe, die sogenannte Oxetan-Seitengruppen enthalten und deshalb aushärten, wenn man sie mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Je nach Struktur fluoreszieren die Kettenmoleküle in den drei Grundfarben Rot, Grün oder Blau. Im ersten Schritt tropften Meerholz und seine Kollegen ein Polymer einer bestimmten "Farbe" auf ein rotierendes Trägermaterial. Nachdem der Kunststoff sich gleichmäßig als dünner Film über das ganze Substrat verteilt hatte, wurden bestimmte Stellen - die späteren Bildpunkte - belichtet. Durch das Licht reagierten die Oxetan-Gruppen miteinander und bildeten starre Netzwerke. Mit einer Säure ließ sich der Kunststoff an den unbelichteten Stellen entfernen. Die Prozedur wiederholten die Forscher für die anderen Kunststoffe, überzogen das Ganze mit einer dünnen Elektrode, und fertig war das dreifarbige Display ("Nature", Bd. 421, S. 829).
Die rot, grün und blau leuchtenden Bildpunkte des Prototyps haben bereits einen Durchmesser von etwa 120 Mikrometern. Damit ist nach Ansicht der Forscher eine Bildauflösung möglich, die schon mit handelsüblichen kleineren Anzeigen konkurrieren kann. Mit kleineren Bildpunkten ließen sich sogar Bildschirme von Laptops und Fernsehgeräten bauen. Das neuartige Display muß allerdings erst noch beweisen, daß es ununterbrochen mindestens zehntausend Stunden lang seine Leuchtkraft behält.
