Elektrisch leitfähiges Polymer in grün komplettiert die drei Grundfarben – auf dem Weg zum Kunststoff-Display?

Drei Farben reichen aus, um jeden beliebigen Farbeindruck zu erzeugen: die Grundfarben Rot, Blau und Grün. Rote und blaue elektrochrome Polythiophene – elektrisch leitfähige Polymere, die ihre Farbe in Abhängigkeit von der angelegten Spannung ändern – gab es schon, fehlte nur noch der Dritte im Bunde, die Farbe Grün. Amerikanische Forscher um Fred Wudl haben diese Lücke nun geschlossen – dies ist ein wichtiger Schritt für die Entwicklung optoelektronischer Komponenten auf Polymer-Basis, wie Kunststoff-Displays.

Auf dem Fernseh-Bildschirm oder Computer-Monitor entstehen farbige Bilder, weil jeder der winzigen Bildpunkte (Pixel) aus drei einzelnen, mit Farbfiltern ausgestatteten Arealen besteht, die getrennt angesteuert werden. Bei heutigen Flachbildschirmen funktioniert dieses Ansteuern, indem eine Spannung an eine mit Flüssigkristallen gefüllte Zelle angelegt wird, die wie eine Art schaltbares „Licht-Ventil“ transparent oder lichtundurchlässig sein kann. Die teuren Flüssigkristallzellen könnte man einsparen, wenn sich die Farbfilter direkt schalten ließen. Prinzipiell ist eine solche Lösung vorstellbar – mit Hife farbiger, elektrisch leitfähiger Kunststoffe, die Elektrochromie zeigen. Elektrochromie bedeutet, dass das Polymer die Farbe wechselt, wenn sich die elektrische Spannung ändert. Für eine Anwendung in Displays sollen die Polymere zwischen einer der drei Grundfarben und einem transparenten Zustand wechseln.

Während rote und blaue elektrochrome Polymere relativ leicht zugänglich sind, ist es schwierig, eine grüne Variante zu entwickeln. Warum? Die Farbe kommt zu Stande, weil ein Teil des sichtbaren Lichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich vom Elektronensystem der Polymermoleküle absorbiert wird. Die durch die Kunststoffschicht durchtretenden übrigen Lichtwellen addieren sich zu dem beobachteten Farbeindruck. Damit Rot oder Blau entsteht, muss das Polymer nur eine Absorptionsbande haben, für die Farbe Grün dagegen braucht es sowohl eine Bande im roten als auch im blauen Spektralbereich. Wird das Molekül durch Anlegen einer Spannung aus dem neutralen in einen oxidierten Zustand versetzt, soll es transparent werden, beide Banden müssen also in ein und dem selben Spannungsbereich verschwinden – fast ein Ding der Unmöglichkeit. Wudl und seine Kollegen griffen daher zu einem Trick: Sie konstruierten ein Polymermolekül, dessen Rückgrat zwei voneinander unabhängige farbgebende Elektronensysteme trägt, für jede der beiden benötigten Absorptionsbanden eines. Der neue Polythiophen-Abkömmling ist das erste elektrisch leitfähige Polymer, das im Neutralzustand grün ist, und komplettiert damit die Polythiophen-Farbtrilogie.

Kontakt:

Prof. F. Wudl
Department of Chemistry and Biochemistry and
Exotic Materials Institute
University of California
Los Angeles, CA 90095-1569
Fax: (+1) 310-8250767
E-mail: wudl@chem.ucla.edu