TU Braunschweig arbeitet an durchsichtigen Displays

Forscher bringen durchsichtigen Pixel zum Leuchten

Forscher der Technischen Universität Braunschweig haben auf einer transparenten Schicht einen ebenfalls durchsichtigen Bildpunkt zum Leuchten gebracht. Das Verfahren soll den Weg zu einer neuen Generation von durchscheinenden Bildschirmen ebnen, denn auf klaren Fensterscheiben oder flexiblen, durchsichtigen Folien können dadurch in Zukunft farbige Bilder und elektronische Informationen erscheinen.

Die Wissenschaftler der TU Braunschweig haben dabei einen durchsichtigen OLED-Pixel mit Hilfe von transparenten Dünnschichttransistoren (TFTs) angesteuert. In Zukunft könnten auf diesem Weg große und hochauflösende durchsichtige Displays aus Millionen dieser Pixel aufgebaut werden, so die Forscher.

Als einen wesentlichen Vorteil der organischen Schichten in OLEDs nennt Thomas Riedl, Leiter der Arbeitsgruppe "Organische und Anorganische Laser" am Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig, ihre Transparenz im sichtbaren Spektralbereich. Verwendet man für die Kontakte zur Stromzufuhr keine Metallschichten, sondern transparente leitfähige Metalloxide, z.B. Indium-Zinn-Oxid oder Zinkoxid, dann können auch völlig transparente OLEDs realisiert werden.

Analog zu etablierten Flüssigkristalldisplays müssen auch in OLED-Displays die einzelnen Bildpunkte mit einer Treiberelektronik aus Dünnschichttransistoren angesteuert werden. Als Halbleitermaterial für die Herstellung von TFTs in konventionellen AM-Displays wird aber heute überwiegend Silizium eingesetzt, das im sichtbaren Spektralbereich sehr stark absorbiert, also nicht transparent ist.

Pixel im ausgeschalteten Zustand (links) und grün leuchtend (rechts)

Die Braunschweiger Wissenschaftler nutzen daher durchsichtige TFTs, die anstelle von Silizium aus einer etwa 100 Nanometer dicken Metalloxidschicht aus Zink-Zinn-Oxid besteht. Diese lässt mehr als 90 Prozent des sichtbaren Lichtes hindurch, so dass die anzusteuernde OLED direkt auf die jeweilige Treiberelektronik platziert werden kann, ohne dass die Durchsicht beeinträchtigt wird. Die auf diese Weise hergestellten transparenten aktiven Pixel haben eine Transparenz von mehr als 70 Prozent.

Die Hauptkomponente der transparenten TFTs, das Zinkoxid, ist ein in großen Mengen billig verfügbarer Rohstoff und wird beispielsweise auch in Sonnencremes eingesetzt. Die für die Transistoren verwendeten dünnen Schichten lassen sich mittels etablierter Abscheideverfahren auch auf große Flächen aufbringen. Die dabei benötigten Prozesstemperaturen von unter 200 °C erlauben sogar die Verwendung von billigen und flexiblen Kunststoffsubstraten.

In den präsentierten Bauteilen konnte mit dem Transistor die Helligkeit eines OLED-Pixels von 0 bis 700 cd/qm stufenlos geregelt werden. Im nächsten Schritt wollen die Forscher mehr über die Grundlagen der transparenten TFTs lernen und diese weiter optimieren. Erste Prototypen transparenter OLED-Displays sollen dann in den nächsten zwei Jahren entstehen.

"Wenn man diese Technologie erst in den Händen hält, fallen einem zwangsläufig Dutzende neuer Anwendungen ein. In kritischen Situationen, wie z.B. im Straßenverkehr, kann die dringend benötigte Information schneller in den Blick des Betrachters gebracht werden. Neuartige schicke Designelemente für die Unterhaltungselektronik werden ebenfalls möglich", prognostiziert Riedl.