Fraunhofer macht das Fenster zum Display

Durch eine Fensterscheibe sieht man eine grüne Parklandschaft. Wenige Sekunden später leuchten auf dem Glas bunte Buchstaben und Bilder auf. Künftig könnten solche Szenarien auch im realen Leben Alltag werden. Grundlage für solche durchsichtigen Displays sind transparente lichtdurchlässige Schichten, die Strom leiten. Bisher ist ihre Herstellung allerdings noch kostenintensiv, und Kleinserien rentieren sich nicht, wie Fraunhofer mitteilte.

Das soll sich künftig ändern: Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig, das für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg, das für Silicatforschung ISC in Würzburg, das für Werkstoffmechanik IWM und das für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden bündeln ihre Kompetenzen. “Institute mit unterschiedlichen Kompetenzen im Bereich der Schichtherstellung haben sich zusammengetan, um der erste Ansprechpartner zu werden, wenn es um leitfähige transparente Schichten geht”, sagt Projektleiter Dr. Peer Löbmann vom ISC.

Dabei verfolgen die Forscher zwei Ansätze: Der erste besteht darin, die Strukturen direkt zu drucken. Bisher werden die Schichten über lithographische Prozesse strukturiert – ein aufwändiges und zudem kostenintensives Unterfangen. Zwar gibt es ein spezielles Verfahren, das Sol-Gel-Verfahren, mit dem sich die Schichten einfach aufdrucken lassen. Das Problem: Die Leitfähigkeit der so hergestellten Schichten reichte für transparente Displays bisher nicht aus. “Wir konnten die Leitfähigkeit der gedruckten Schichten bereits um das fünffache verbessern – so eignen sie sich auch für Dipslays. Wir gehen davon aus, dass wir diesen Wert noch weiter steigern können. Bisher beträgt sie ein zehntel derjenigen herkömmlicher Schichten”, sagt Löbmann.

Erste Demonstratoren haben die Forscher bereits hergestellt. Die gedruckten Schichten haben neben der einfachen Herstellung noch weitere Vorteile: Sie sind kostengünstiger als herkömmliche Verfahren – und das neue Verfahren ist um etwa eine Größenordnung schneller. Der zweite Ansatz, den die Forscher verfolgen: Sie entwickeln neuartige Schichten, die den Strom auf andere Art und Weise leiten als die herkömmlichen Beschichtungen. “Üblicherweise sind die transparenten Schichten n-Leiter, in diesen Halbleitern sorgen Elektronen für den Stromfluss”, erklärt Dr. Bernd Szyszka. Projektleiter am IST. “Wir entwickeln transparente Schichten aus p-leitenden Materialien – hier leiten statt den Elektronen bewegliche Elektronenlücken den Strom.”

Diese Materialien leiten den Strom zwar schlechter als n-Leiter und sind auch nicht so transparent. Kombiniert man n-Leiter mit den p-Leitern, lassen sich damit jedoch transparente Dioden, Transistoren und Solarzellen realisieren. Den ersten Erfolg konnten die Forscher bereits verzeichnen: Sie haben einen transparenten Leiter über das Sol-Gel-Verfahren hergestellt. In einem weiteren Schritt verbessern sie nun die Leitfähigkeit der Schichten.