Bei Displays für elektronische Geräte gab es in den letzten Jahren zahlreiche Innovationen, die uns unter anderem ultradünne Fernseher oder Smartphones mit faltbaren Touchscreens bescherten. Und nun scheint die nächste Evolutionsstufe vor der Tür zu stehen. Denn Forscher:innen von der Stanford University haben ein neues Display entwickelt, das sich nicht nur verbiegen lässt, ohne kaputt zu gehen, sondern sich auch auf das Doppelte seiner Länge strecken lässt.
Zentrales Element ist das gelb gefärbte, lichtemittierende Polymer namens "SuperYellow". Es ist nicht nur weich und biegsam, sondern strahlt auch helleres Licht aus, wenn es mit einer Art Polyurethan, einem dehnbaren Kunststoff, gemischt wird. Das ermöglicht bei Displays völlig neue Anwendungsmöglichkeiten wie etwa das einfache Kleben auf einen Arm oder Finger. Da das Display trotz der flexiblen Unterlage (Haut) nicht reißt, können beispielsweise Smartwatches oder andere mobile Elektronik ohne Armband befestigt werden, berichtet das Team um Forschungsleiter Zhenan Bao.
Stromfluss wird nicht unterbrochen
"Wenn wir Polyurethan hinzufügen, sehen wir, dass SuperYellow Nanostrukturen bildet. Diese sind wirklich wichtig. Sie machen das spröde Polymer dehnbar, und sie lassen das Polymer helleres Licht emittieren, weil die Nanostrukturen wie ein Fischernetz miteinander verbunden sind", sagt Baos Kollege Zhitao Zhang. Im Gegensatz zum Hinzufügen von Gummi, das andere Forscher:innen versucht haben, um flexible Displays herzustellen, hemme das Netz aus nanoskaligen Fasern, die SuperYellow dehnbar machen, nicht den Stromfluss - was der Schlüssel zur Entwicklung eines hell leuchtenden Displays sei.
Nach dieser Entdeckung hat das Team auch elastische rote, grüne und blaue lichtemittierende Polymere geschaffen.
Als nächsten Schritt galt es, diese Polymere so zu kombinieren, dass sie zu einem Farbdisplay wurden. "Es war wirklich eine Herausforderung, die richtigen Materialien zu finden. Elektronisch müssen sie zueinander passen, um uns eine hohe Helligkeit zu geben. Aber dann müssen sie auch ähnlich gute mechanische Eigenschaften haben, damit das Display dehnbar ist", unterstreicht Bao. Und schließlich mussten die Wissenschaftler:innen für die Herstellung einen Weg finden, die Schichten so zu stapeln, dass die Strahlkraft nicht darunter litt.
Display mit sieben Schichten
Der Aufbau des Displays ist relativ komplex - es besteht aus sieben Schichten. Die beiden äußeren verkapseln das Display. Es folgen zwei Elektrodenschichten, gefolgt von ladungstransportierenden Schichten. Die lichtemittierende Schicht ist in der Mitte eingeklemmt. Fließt Strom durch das Display, injiziert eine Elektrode positive Ladungen, sogenannte Löcher, in die lichtemittierende Schicht, während die andere negativ geladene Elektronen in sie injiziert. Wenn sich die beiden Arten von Ladungen treffen, verbinden sie sich und gehen in einen energetisch angeregten Zustand über. Fast unmittelbar danach kehrt der Zustand zur Normalität zurück, indem er ein Photon (Lichtteilchen) erzeugt, sodass der jeweilige Punkt leuchtet.
Wann die ersten Produkte mit solchen Displays auf den Markt kommen, können die Forscher:innen noch nicht sagen. Die Entwicklung ist aber bereits ziemlich weit fortgeschritten, weshalb ein Einsatz in absehbarer Zeit nicht ausgeschlossen ist. (ts/pte)
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