Nanoröhrchen-Netzwerk macht OLED-Display sparsamer

Der Stromverbrauch von Flachbildschirmen könnte mit organischen Leuchtdioden deutlich sinken.

Mit filigranen Netzwerken aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen kann der Stromverbrauch von Flachbildschirmen weiter gesenkt werden. Damit locken in Zukunft für Laptops und Mobiltelefone längere Akkulaufzeiten. Dieses Ziel im Blick entwickelten US-amerikanische Forscher rot, grün und blau strahlende Minidisplays aus organischen Leuchtdioden (OLED). Diese kontrollierten sie nicht mehr mit Transistoren aus Silizium, sondern mit Schaltmodulen aus einem Nanoröhrchen-Netzwerk. Dank der hohen Beweglichkeit der Elektronen in den Nanoröhrchen brauchten diese Transistoren etwa achtmal weniger Strom.

 

 Abb.: Ein blaues OLED-Testdisplay mit Transistoren aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Mit kleinen Schaltspannungen und geringem Stromverbrauch können Leuchtstärken von bis zu 500 Candela pro Quadratmeter erreicht werden. (Bild: Science, AAAS)

"Das hohe Niveau der Eigenschaften konnten wir mit organischen, Licht emittierenden Transistoren demonstrieren, die bei geringen Spannungen und geringen Stromverlusten in den drei Grundfarben leuchten", berichten Andrew Rinzler von der University of Florida in Gainesville und seine Kollegen vom Oak Ridge National Laboratory. Für die Kontrolle der einzelnen Bildpunkte nutzten die Forscher Transistoren auf der Basis von Nanoröhrchen-Netzwerken. Im Vergleich zu Schaltmodulen aus dem Halbleiter Silizium benötigen diese deutlich weniger Strom. Der Verbrauch ließ sich - je nach Farbe des Bildpunkts – von 50 auf bis zu sechs Prozent drücken. Dabei büßten die neuen Displays weder an Reaktionsgeschwindigkeit noch an Leuchtstärke gegenüber den heute verfügbaren Flachbildschirmen ein. Mit Schaltspannungen zwischen 4,9 und 6,8 Volt erzielten die Forscher eine Leuchtstärke von über 500 Candela pro Quadratmeter bei einem Kontrastverhältnis von 1 zu 10.000.

Zwar stecken bereits heute in vielen Smartphones hochauflösende Bildschirme aus organischen Leuchtdioden. Doch benötigen diese Schalteinheiten aus polykristallinem Silizium. Die Nanoröhrchen-Transistoren von Rinzler und Kollegen senkten im Vergleich nicht nur den Strombedarf, sondern könnten auch zu großflächigen Monitoren führen. Denn mit der bisherigen Silizium-Technologie ist die Größe kommerzieller OLED-Bildschirme etwa auf das Smartphone-Format begrenzt, größere Monitore zeigten schlicht zu viele Pixelfehler. Wegen der höheren Stabilität der Nanoröhrchen-Netzwerke könne dieses Problem gelöst werden, so dass bald auch Laptops oder sogar breite Fernseher mit den stromsparenden OLED-Modulen ausgestattet werden könnten.

In weiteren Arbeitsschritten werden die Display-Forscher ihre bisher einfarbig leuchtenden Module zu größeren Farbbildschirmen zusammensetzen. Parallel müssen Verfahren optimiert werden, um große Mengen an zuverlässigen Nanoröhrchen-Transistoren möglichst ohne Ausschuss produzieren zu können. Dann haben stromsparende OLED-Monitore eine gute Ausgangsposition, um die heute verbreiteten Flachbildschirme mit Flüssigkristall-Technologie ablösen zu können.

Jan Oliver Löfken

Weitere Literatur:

• C.-P. Chang, Y.-C. S. Wu: IEEE Electron Device Lett. 30 (2009)
• Y. J. Park, M. H. Jung, S. H. Park, O. Kim: Jpn. J. Appl. Phys. 49, 03CD01 (2010)
• M. A. McCarthy, B. Liu, A. G. Rinzler: Nano Lett. 10, 3467 (2010)

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