Nanopartikel als Reflexionshilfe
Hsu und seine Kollegen haben daher nach einer Lösung gesucht, um transparente Displays für projizierte Bilder zu optimieren. Fündig wurden sie dabei im Reich der Nanoteilchen. Denn viele dieser winzigen Partikel haben einen extrem engen optischen Resonanzbereich, sie werfen Licht nur einer bestimmten Wellenlänge oder eines sehr engen Wellenbereichs zurück und lassen das Restlicht nahezu unverändert. Theoretisch, so die Überlegung der Forscher, könnte man daher Glas mit einer Beschichtung überziehen, die solche Nanopartikel enthält. Projiziert man dann darauf ein Bild oder einen Text mit genau der Wellenlänge, die diese Teilchen reflektieren, dann müsste ein sehr viel besserer Kontrast zu erreichen sein als bei stärker streuenden Materialien wie Glas.
Den Praxistest ihrer Theorie haben die Forscher bereits durchgeführt: Dafür rührten sie Silberpartikel mit einem Durchmesser von rund 62 Nanometern in Wasser ein, so dass eine Lösung mit 0,01 Milligramm pro Liter Nanosilber entstand. Diese Lösung vermischten sie mit Polyvinyl-Alkohol, einem handelsüblichen, transparenten Polymer. Damit war die Beschichtungsmasse bereits komplett. Diese Flüssigkeit gossen die Forscher dann auf eine normale Glasscheibe und ließen das Ganze bei Raumtemperatur unter einem Abzug trocknen. “Nach rund 40 Stunden erstarrt die Mischung zu einer rund 0,5 Millimeter dünnen transparenten Polymerschicht”, berichten die Wissenschaftler. “Dieser transparente Dünnfilm ist unser eigentlicher Bildschirm.”
Die winzigen Nanosilber-Partikel reflektieren selektiv Licht der Wellenlänge von 458 Nanometern – das entspricht blauem Licht. Als die Forscher daher mit blauem Laserlicht Bilder und Muster auf die beschichtete Glasplatte projizierten, waren diese auf dem Display deutlich sichtbar – auch aus schrägen Blickwinkeln. Das Bild war sogar kontraststärker als eine Vergleichsprojektion auf weißem Papier, wie Hsu und seine Kollegen berichten. Gleichzeitig blieb der Rest des Displays transparent genug, um problemlos hindurchsehen zu können. “Projizierten wir dagegen das gleiche Bild auf normales Glas, konnten wir es vor Streulicht kaum erkennen”, so die Wissenschaftler.
Es geht auch bunt
Nach Ansicht der Forscher zeigt dies, dass sich solche Nanopartikel-Beschichtungen sehr gut für transparente Displays eignen. Der Prototyp konnte zwar nur monochromatische – blaue – Inhalte darstellen. Aber kombiniere man drei verschiedene Sorten von Nanopartikeln, dann könne die Projektion auch für farbige Bilder optimiert werden, erklären die Wissenschaftler. So lassen sich beispielsweise durch Siliziumpartikel mit einer jeweils unterschiedlich dicken Silberhülle die drei Bildschirm-Grundfarben rot, blau grün erzeugen. Verzichtet man auf das Glas und nutzt nur eine etwas dickere Polymerfolie, dann können auf diese Weise sogar flexible und aufrollbare Displays produziert werden.
