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Forschung

Handy-Displays? Kannste knicken

19.10.2012 | 20:03 Uhr
Eine Lochmaske wird vor dem Bedampfen auf dem Transistor platziert.

Stuttgart.   Deutsche Forscher vom Max-Planck-Institut machen Computer biegbar. Sie entwickeln flexible Schaltkreise aus Kunsstoffen, die eines Tages als faltbare Bildschirme für Smartphones Anwendung finden könnten - oder als Sicherheitsmerkmal auf Geldscheinen.

Der rasante Erfolg von Computer, Internet und Unterhaltungselektronik liegt vor allem an einem einzigen Winzling: dem Transistor. Ohne dieses mikroskopisch kleine Schalterelement rechnet kein Mikrochip, leuchtet kein moderner Flachbildschirm. Seit 50 Jahren gibt es sie schon, dank Forschung und Entwicklung sind die Transistoren immer leistungsfähiger geworden. Sie schalten schneller, sind kleiner und verbrauchen immer weniger Strom. Nur eines konnten Forscher den Transistoren bis heute nicht abtrainieren: Die Grundsubstanz – das Silizium – ist fest und spröde. So ein Siliziumchip bricht beim Biegen.

Schaltkreise auf Plastikfolie

Materialforscher wie Hagen Klauk vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart schauen sich daher alternative Technologien an. Im Blick hat der promovierte Elektrotechniker flexible Schaltkreise aus Kunststoffen. Auf eine Plastikfolie baut das sechsköpfige Team seiner Forschergruppe „Organische Elektronik“ einen Transistor Schicht für Schicht auf. Da wären zum Beispiel die beiden elektrischen Kontakte des Transistors (im Fachjargon „Source“ und „Drain“) aus Gold. Darüber liegt die halbleitende Schicht eines organischen Moleküls. Eine hauchdünne Aluminiumelektrode darauf (das Gate) steuert nun den Stromfluss. Die drei Metallkontakte bleiben dabei mit nur wenigen Millionstel Millimetern Dicke flexibel und biegbar.

Millionen von Transistoren

Je ein Transistor kann die roten, grünen oder blauen Leuchtdioden eines Displaypixels ein- oder ausschalten. Millionen von Transistoren und Pixeln machen dann ein biegbares Display. Die Steigerung von biegbar ist knick- und faltbar. „In zehn Jahren haben wir das faltbare Display”, sagt Klauk. Seine Vision: Aus einem kleinen Smartphone-Gerät lässt sich ein großer Bildschirm herausfalten oder ausrollen. Die Technik wäre da. Wie so ein Handy dann ausschaut, wäre dann nur noch eine Frage des Designs. Doch bis dahin müssen die Grundlagenforscher um Klauk noch viel tüfteln.

Das ist das neue iPhone

Die Strukturen im organischen Transistor sind kleiner als Staubteilchen, so dass Hagen Klauk und seine Kollegin Ute Zschieschang in dichte, weiße Laborkleidung und Kopfhaube gewandet im „Reinraum“ arbeiten. Dort testen sie unterschiedliche Geometrien des Transistors, die Funktion verschiedener organischer Moleküle sowie die Herstellrezepte der Schaltkreise. Mit dem Chemieunternehmen BASF, Ludwigshafen, arbeitet Klauk bei der Suche nach immer besseren Substanzen zusammen. Gemeinsam mit dem Stuttgarter Forschungsinstitut IMS Chips überlegt man, in organische Displays weitere Funktionen wie etwa Sensoren einzubauen. Damit könnten Mittelständler besondere Display-Lösungen in ihre Maschinen einbauen.
Zwei Erfolge seiner Grundlagenforschung konnte Klauk jüngst verkünden. Zum einen funktionierten seine Transistoren für ein flexibles Display bei einer elektrischen Spannung von nur drei Volt – Rekord im Vergleich zu andern Forschergruppen. Zum anderen bedruckte er – teils zum Spaß, teils zur Demonstration des großen Anwendungsspektrums – einen 5-Euro-Schein mit organischen Transistoren. 90 Prozent davon funktionierten auf der rauen Baumwollunterlage des Geldscheins. Klauk: „Damit ließen sich beispielsweise Sicherheitsmerkmale auf den Geldschein bringen.”

Innovationen aus Deutschland

Doch wird es dieser biegsamen Entdeckung ähnlich ergehen wie anderen bahnbrechenden Forschungen in der Vergangenheit? Die Ideen entstehen in den westlichen Industriestaaten, doch die Produktion wandert ab nach Fernost? Hagen Klauk muss bei dieser Frage nicht lange nachdenken: „Sicher, die Großserienproduktion läuft dann vielleicht in Asien. Doch es kommt auch auf das Geschäftsmodell an, siehe Apple.” iPhones und iPads werden zwar in China produziert, von der Technik bis zum Marketing hält Apple aber alles in seiner Hand.

Ähnliches könne auch für die Industrie in Deutschland gelten: Die organische Elektronik biete mit Displays, und Schaltkreisen, Leuchtdioden und Solarzellen ein großes Potenzial für Innovationen und maßgeschneiderte Produkte deutscher Unternehmen. Grundlagenforschung lohne sich da allemal.

Martin Schäfer


Kommentare
22.10.2012
00:51
Den Artikel kannste knicken, denn er erzählt von Schnee von gestern
von Relativitaet_ist_relativierbar | #1

Sorry, aber das ist wirklich nicht neues, wenn auch interessant.
http://bit.ly/RfLI9y
oder meinetwegen auch als OLED
http://bit.ly/RfLNKh

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