Farbdisplay aus Quantenpunkten

Aufgedruckte Halbleiter-Strukturen ermöglichen sparsamen und flexiblen Bildschirm

Bildschirm mit leuchtenden Quantenpunkten
Bildschirm mit leuchtenden Quantenpunkten

Yongin (Südkorea) - Günstige und biegsame Bildschirme, die in hoher Auflösung brillante Farben wiedergeben: Nicht nur organische Leuchtdioden, auch strahlende Quantenpunkte machen dies möglich. So bauten nun koreanische Wissenschaftler einen ersten Prototyp eines extrem flachen Quantenpunkt-Displays. Wie sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Photonics" berichten, konnten sie die filigranen Bildpunkte mit einem relativ einfachen Druckverfahren auf eine Oberfläche setzen.

"Der leuchtende Bereich jedes Bildpunkts ist klein genug, um eine Auflösung für HDTV zu erreichen", erläutern Tae-Ho Kim vom Samsung Advanced Institute of Technology in Yongin und seine Kollegen von der Seoul National University. Auf dem etwa zehn Zentimeter großen Prototyp verteilten die Forscher 320 x 240 Bildpunkte. Jeder einzelne bestand im Prinzip aus drei winzigen Leuchtdioden, die maximal einen Zehntel Millimeter breit waren. Jede dieser Leuchtdioden wiederum setzte sich aus einigen hundert Quantenpunkten zusammen. Für diese stehen verschiedene Werkstoffe wie beispielsweise der Verbindungshalbleiter Cadmiumselenid zur Verfügung. Je nach ihrer Größe können die Quantenpunkte Licht in verschiedenen Farben aussenden.

Ließen sich bisher nur einfarbige Quantenpunkt-Displays herstellen, so kombinierten Kim und Kollegen jetzt mehrere etablierte Verfahren, um Pixel für alle drei Grundfarben herzustellen. Auf einer rotierenden Oberfläche verteilten sie zuerst die Partikel für rotes Licht. Mit einem Stempel aus Kunststoff hoben sie diese Quantenpunkte an und setzten sie streng geordnet auf eine leitfähige Oberfläche. Den gleichen Vorgang wiederholten die Forscher für Quantenpunkte, die grünes und blaues Licht emittieren konnten. Alle drei Streifen zusammen ergaben dann einen Vollfarb-Bildpunkt.

Mit dieser Stempeltechnik ließen sich RGB-Pixel sowohl auf starren als auch flexiblen Trägermaterialien deponieren. Versorgt mit Spannungspulsen von etwa drei Volt ließ sich jeder Bildpunkt selektiv zum Leuchten in der gewünschten Mischfarbe anregen. Diese Quantenpunkt-Displays sind selbst hell genug, um ohne eine zusätzliche Hintergrundbeleuchtung wie bei heute im Handel verfügbaren Flachbildschirmen auszukommen. Doch bis zur Marktreife müssen noch einige Hürden genommen werden. Dazu zählt die Reaktionsgeschwindigkeit der winzigen Leuchtdioden, die für eine flüssige Videodarstellung mindestens im Millisekundenbereich liegen muss. Danach sind Herstellungsverfahren vorstellbar, die leuchtende Quantenpunkte schnell auch auf große Flächen setzen können.