An der Herstellung transparenter Displays basteln Entwickler schon seit einiger Zeit. Doch mit herkömmlichen Technologien ließen sich bisher keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielen. Die Flüssigkristall-Technologie eröffnet zwar bereits Wege für die Umsetzung des Ziels, erweist sich aber als problematisch, erklären Tae-Hoon Yoon von der Pusan National University in South Korea und seine Kollegen. Prinzipiell bietet die Technologie bereits die Möglichkeit, von transparent zu undurchsichtig zu wechseln – entweder durch schaltbare Lichtstreuung oder Absorption. Streuungseffekte können allerdings keine ganz schwarze Farbe vermitteln und Konzepte, die auf Absorption des Lichts basieren, erreichen keine komplette Undurchsichtigkeit, sagen die Forscher.
Per Knopfdruck von transparent zu undurchsichtig
Die bisherigen Systeme zum Umschalten von transparent auf undurchsichtig sind außerdem Stromfresser, betonen Yoon und seine Kollegen: Sie erfordern einen kontinuierlichen Energiefluss, um den transparenten Fenster-Zustand zu erhalten. Und zu guter Letzt sind sie auch noch ausgesprochen reaktionsträge: Der Wechsel zwischen dem durchsichtigen und undurchsichtigen Modus braucht Zeit.
All diese Probleme soll das neue System nun lösen können, wie die Forscher berichten: Es erreicht schaltbare Undurchsichtigkeit durch eine Kombination von Lichtstreuung und -absorption, reagiert schnell und ist energieeffizient. Möglich macht dies ein spezielles Polymer-Verbundmaterial, in das Flüssigkristalle und sogenannte dichroitische Farbstoffe integriert sind. Bei ihrem Konzept streut die Polymernetzstruktur bei entsprechender Ausrichtung das einfallende Licht und anschließend schlucken es die dichroitischen Farbstoffe.
Schritt zu futuristischen Anwendungen
Gesteuert wird der Effekt durch Elektroden: Wenn sie ein elektrisches Feld erzeugen, wird das System auf das einfallende Licht eingestellt, so dass optimale Streuung und Absorption gewährleistet ist. Dadurch wird das von der Rückseite einfallende Licht blockiert – das Fenster oder Display wird undurchsichtig und kann auf seiner Innenoberfläche Bilder anzeigen. Im Ruhezustand ist das Display (oder Fenster) durchsichtig – das bedeutet: Nur wenn es als Bildschirm dienen soll, verbraucht es Energie. Dieser Wechsel klappt bei dem System von Yoon und seinen Kollegen nun auch ausgesprochen schnell: In einer Millisekunde wird das Display transparent beziehungsweise undurchsichtig, berichten die Tüftler.
Die Forscher arbeiten nun daran, ihr Konzept weiter zu optimieren – das heißt, sie wollen das Material im transparenten Zustand noch durchscheinender und im undurchsichtigen Modus noch Licht-blockierender machen. Sie sind überzeugt: Ihr Konzept ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Entwicklung von Technologien, die bisher erst Sciencefiction Filmen einen Wow-Effekt verleihen.
