Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie, Biotechnologie und Umwelt

Dr. Amitabh Banerji
Bergische Universität Wuppertal
Fantastic Plastic - vom Plexiglas® zum AMOLED-Display

Organische Leuchtdioden (OLEDs) erobern den Markt und werden heutzutage z. B. in Displays von modernen Smart Phones verbaut, wie jeder Schüler sie kennt. Damit sind sie zur Behandlung im Schulunterricht ideal, denn die Verknüpfung zum Alltag der Schüler ist hier optimal gegeben. Dr. Amitabh Banerji zeigte in seinem Vortrag, wie man chemische Experimente zu dieser Hightech-Anwendung im Schulunterricht mit Low-Cost-Materialien realisieren kann.

Institutsleiter Wolfgang Flad würdigte Dr. Amitabh Banerji als einen führenden Vertreter des modernen "Edutainments" (Mischung aus Education und Entertainment), der nicht von ungefähr 2011 den begehrten Manfred und Wolfgang Flad-Preis erhalten hat. Amitabh Banerji schilderte denn auch in einem kurzen Exkurs die Bedeutung des Preises für seine Karriere: "Der Manfred und Wolfgang Flad-Preis war der Höhepunkt in meinem bisherigen Berufsleben und hat sich nachhaltig auf meine berufliche Laufbahn ausgewirkt."

Nach einer das Interesse für das hochaktuelle Thema weckenden Einleitung baute Amitabh Banerji während des Vortrags unter den Augen des Publikums eine funktionierende OLED mit beeindruckend einfachen Mitteln. Besonders erstaunlich für die Zuschauer war die experimentelle Kreativität beim Bau der OLED. Dazu zählt der Aufbau der "Leuchtzelle" mit Hilfe von Klebeband ebenso wie die Beschichtung des ITO-Glases durch "spin-coating" mit Hilfe eines einfachen Winkelschleifers und eines Spritzschutzes. So konnte der Emitter mit einer dünnen Schicht (ein Tausendstel des menschlichen Haares) aufgetragen werden.

Beeindruckt haben auch die selbst erstellten Animationen, mit denen anschaulich gezeigt wurde, welche chemischen Vorgänge sich beim Leitungsvorgang auf mikroskopischer Ebene beim Betrieb einer solchen OLED abspielen. So wurden im Vortrag die theoretischen Grundlagen zur Elektrolumineszenz eindrucksvoll visualisiert. Dabei wurde auch auf die Besonderheit der verwendeten Polymere eingegangen, die aufgrund eines durchkonjugierten ?-Elektronensystems über Halbleitereigenschaften verfügen. Konjugierte Polymere, wie z. B. Parapolyphenyle (PPV), sind Grenzgänger zwischen Halbleiter und Kunststoff und dienen so der Erschließung neuer Anwendungsgebiete, wie hier im Bereich OLED gezeigt. Amitabh Banerji erläuterte dabei den Prozess von der Ladungsträgerinjektion bis zum Strahlungsvorgang, bei dem das Licht über eine Anode nach draußen transportiert wird.

Danach überführte er die chemischen Grundlagen in die produktionstechnische Praxis. Amitabh Banerji führte aus, wie die Fertigung von Displays in der Praxis unter Vakuum- und Reinraumbedingungen erfolgt und somit Lebenszeiten von Jahren erzielt werden können - statt, wie beim vorgeführten Versuchsmodell, von wenigen Stunden.

Zudem zeigte er ein Handydisplay unterm Mikroskop und erklärte den technischen Aufbau eines Displays. So bekamen die Zuschauer auch das Funktionsprinzip von Displays grundsätzlich vor Augen geführt und erkannten, dass jedes Display aus vielen kleinen OLEDs zusammengesetzt ist, die im Fachjargon "Pixel" genannt werden. Bei einer Display-Größe von 906 px mal 640 px, kommt man hier auf über eine halbe Mio. Pixel und damit kleiner LED-Punkte, womit Subpixel aber noch nicht mitgerechnet sind. Damit nicht genug: Diese LED-Punkte müssen in einem modernen Farbdisplay unterschiedliche Farben abbilden können. Diese werden im RGB-Farbraum mit bestimmten Werten erzeugt. So bekamen die Schüler auch noch einen Crash-Kurs im Bereich RGB-Farbraum, der auf der Dreifarbentheorie basiert. Im digitalen Bereich bei Monitoren, Displays, Bildschirmen oder Projektoren und Beamern werden alle Farben aus je 3 Pixeln mit den Farben R = Rot, G = Grün und B = Blau zusammengemischt. Dabei muss technisch gewährleistet sein, dass ein Pixel leuchtet und ein anderes nicht. Amitabh Banerji zeigte den Schülern, wie alle Pixel mit einer Leitungs-Matrix vernetzt sind. Bei den modernen Displays bekommt jedes Pixel ein eigenes Leitungspaar, so dass es deaktiviert und aktiviert werden kann. Das bezeichnet man als "aktive Matrix" und das gesamte Prinzip daher als AMOLED = Active Matrix Organic Light Emitting Diode.

Am Ende seines Vortrags spannte Amitabh Banerji den Bogen in die nahe Zukunft. Schon heute ist es möglich, so genannte Flexi-OLEDs zu produzieren. Statt mit einem Glas-Display werden die OLEDs mit flexiblen Materialien hergestellt, zum Beispiel PET-Folie. Das Handy mit einem Flexi-Display ist bereits Realität, wie der Hersteller Samsung gezeigt hat. Das aber, so der Ausblick von Amitabh Banerji, ist erst der Anfang einer neuen Entwicklung. Künftig wird es darum gehen, das Grundprinzip der OLEDs auf viele weitere Materialien zu übertragen, z. B. auch auf ganze Häuserfassaden. Hier ist die Kreativität der Forschung und Entwicklung gefragt. Amitabh Banerji hat dafür mit diesem Vortrag und dem daran anschließenden Workshop wichtige Grundlagen für den Forschungs-Nachwuchs gelegt.

Christian Born

Dr. Amitabh Banerji

Gebürtiger Inder, studierte in Berlin Chemie und Informatik für das Lehramt an Gymnasien, wiss. Mitarbeiter im Arbeitskreis von Prof. Tausch (Bergische Universität Wuppertal), Dozent und Fachkoordinator an der Junior Uni gGmbH Wuppertal, Manfred und Wolfgang Flad-Preis 2011, mehrmals erster Platz bei Science Slams.