Erstes biegsames Display aus Graphen

Flexibler Fortschritt: Forscher haben erstmals ein biegsames Display aus dem Nanomaterial Graphen entwickelt. Der Prototyp dieses ultradünnen, flexiblen Bildschirms ist zwar noch schwarzweiß und hat eine relativ geringe Auflösung. Doch farbige und besser aufgelöste Modelle sind schon in Arbeit. Damit rücken zahlreiche neue Anwendungen in greifbare Nähe – und bis zur Massenproduktion soll es nicht mehr lange dauern, versprechen die Forscher.

Graphen gilt als „Wundermaterial“: Es besteht aus Schichten mit einer Dicke von nur wenigen Kohlenstoffatomen, im Idealfall sogar nur einer einzigen Atomschicht. Dieser „zweidimensionale Kristall“ gehört zu den stabilsten und gleichzeitig leichtesten bekannten Materialien. Seine interessantesten Eigenschaften für die Mikroelektronik aber sind: Graphen ist elektrisch leitfähig und hochgradig biegsam. Seit der Entdeckung des Graphens haben sich Wissenschaftler daher revolutionäre Neuentwicklungen erhofft, von der elektronischen Zeitung auf „e-Papier“ bis zum faltbaren Smartphone.

Verbiegen ohne Bildstörung

Das erste elektronische, biegsame Display auf der Basis von Graphen haben nun Wissenschaftler um Andrea Ferrari von der University of Cambridge zusammen mit dem Spin-Off Unternehmen Plastic Logic präsentiert. Die verwendete Technologie ähnelt den Displays der verbreiteten e-Reader, allerdings besteht der neue Prototyp aus Plastik und nicht aus Glas: Der Bildschirm lässt sich ohne Sprünge in der Scheibe verbiegen, nicht einmal Bildstörungen treten auf. Im Moment ziehen sich auf dem relativ kleinen Display mit einer Auflösung von 150 Pixel pro Zoll noch einige schwarze Streifen durch das Bild. Die Entwickler versichern aber, dass dies bei der industriellen Herstellung nicht mehr auftreten wird.

Bis jetzt ist die Anzeige nur in Schwarz-Weiß. Flüssigkristalle oder organische Leuchtdioden sollen jedoch in zukünftigen Modellen bald auch Farbe hinzufügen. Plastic Logic hat bereits mehrere Prototypen von flexiblen Displays mit diesen Technologien entwickelt, bis hin zum aufrollbaren „e-Papier“. Nun kommen noch die Vorteile des Graphens hinzu: Es ist leichter und flexibler als andere Materialien wie Indium-Zinn-Oxid und dabei transparenter als dünne Metallfilme. Daher eignet es sich besser für die Elektrode, die gewissermaßen das Rückgrat des Displays darstellt.

Aus den Laboratorien in die Industrie

„Dies ist ein wichtiger Schritt, um wirklich tragbare und flexible Geräte zu ermöglichen“, so Ferrari. Die dünnen und biegsamen Bildschirme sollen sich auch mit verschiedenen Sensoren kombinieren lassen. Den Forschern zufolge bieten sich so völlig neue Möglichkeiten für etwa bildgebende Verfahren in der Medizin an – verschiedene Anwendungen dieser Art befinden sich ebenfalls bereits im Entwicklungsstadium. Elektronische Zeitungen und Etiketten oder flexible Sensor-Armbänder sind damit keine bloße Zukunftsvision mehr.

Die Entwickler haben die Massenfertigung bereits im Blick: Das flexible Graphen-Display lässt sich leicht und vor allem günstig produzieren. Die Graphen-Elektrode entsteht durch Abscheidung aus einer Lösung, dabei sind keine hohen Temperaturen erforderlich. Der Energiebedarf ist dadurch niedriger als bei anderen Verfahren.

„Das Potenzial von Graphen ist allgemein bekannt“, sagt Indro Mukerjee von Plastic Logic, „aber nun muss die Verfahrenstechnik das Graphen aus den Laboratorien in die Industrie bringen.“ Das flexible Graphen-Display soll dabei als Ausgangspunkt für ein voll funktionsfähiges Video-Display dienen – in Farbe. Innerhalb der nächsten zwölf Monate wollen die Wissenschaftler diesen fortgeschrittenen Prototypen fertigstellen.

(University of Cambridge, 11.09.2014 – AKR)