ETH-Forscher entwickeln effizientere QLED-Technologie für Bildschirme

Seit wenigen Jahren gibt es QLED-​Bildschirme zu kaufen. Sie sind bekannt für ihre hellen, intensiven Farben, welche mit der sogenannten Quantenpunkt-​Technologie erzeugt werden. QLED steht für Quantenpunkt-​Leuchtdiode. Forschende der ETH Zürich haben nun eine Technologie entwickelt, welche die Energieeffizienz der QLEDs erhöht. Die Wissenschaftler erreichten dies, indem sie die Streuverluste des Lichts im Innern der Dioden minimierten. Damit tritt ein grösserer Anteil des erzeugten Lichts nach aussen.

Konventionelle QLEDs bestehen aus einer Vielzahl von kugelförmigen Halbleiter-​Nanokristallen, die auch Quantenpunkte genannt werden. In einem Bildschirm werden diese Nanokristalle von hinten mit UV-​Licht angeregt. Die Kristalle wandeln dieses in farbiges Licht im sichtbaren Bereich um. Je nach Materialzusammensetzung des Nanokristalls entsteht eine andere Farbe.

Allerdings streuen diese kugelförmigen Nanokristalle das erzeugte Licht im Innern des Bildschirms auf alle Seiten. Nur rund ein Fünftel des erzeugten Lichts tritt aus und ist für den Betrachter sichtbar. Um die Energieeffizienz der Technologie zu erhöhen, versuchen Wissenschaftler seit Jahren, Nanokristalle zu entwickeln, die Licht nur in eine Richtung (nach vorne, zum Betrachter hin) abgeben. Die ersten solchen Lichtquellen existieren auch bereits. Sie bestehen nicht aus kugelförmigen Kristallen, sondern aus ultradünnen Nanoplättchen. Diese emittierten Licht nur in eine Richtung – rechtwinklig zur Plättchenebene.

Werden diese Nanoplättchen nebeneinander in einer Schicht angeordnet, erzeugen sie ein verhältnismässig schwaches Licht, das für Bildschirme nicht ausreicht. Um die Lichtintensität zu erhöhen, verfolgen Wissenschaftler den Ansatz, mehrere Schichten solcher Plättchen übereinander zu legen. Dabei beginnen die Plättchen jedoch miteinander zu wechselwirken, und das Licht wird wiederum nicht nur in eine Richtung, sondern auf alle Seiten ausgesandt.