Philips erfindet "aufmalbare" LC-Displays

Frei formbare und flexible LCDs

In der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Nature beschreiben Wissenschaftler von Philips eine neue und einfache Herstellung von Flachbildschirmen. Sie ist mit dem Aufmalen von Farbe vergleichbar. Mit dieser Technologie sollen Displays zukünftig preiswerter und in dünnerer Ausführung produziert werden können. Darüber hinaus erhöhen sich die Möglichkeiten der Display-Gestaltung enorm, denn sie kann auf eine Vielzahl von Trägermaterialien einschließlich Kunststoffen aufgebracht werden. Damit ist beispielsweise auch die Herstellung großer Anzeigen auf Wänden oder die Integration flexibler Displays in Bekleidung möglich.

Artikel veröffentlicht am 6. Mai 2002, 9:36 Uhr, Andreas Donath

Der gegenwärtige Herstellungsprozess von Displays besteht aus vielen einzelnen komplizierten Schritten und ist sehr zeitaufwendig. Vor diesem Hintergrund schien es bisher unmöglich, dass komplette Displays einfach dadurch hergestellt werden können, indem eine Reihe von Schichten auf unterschiedlichste Trägermaterialien aufgemalt werden.

Bislang werden Liquid Crystal Displays (LCDs) nach der so genannten Zellentechnologie hergestellt, bei der zwei Elektroden, Schalter, Farbfilter usw. enthaltende Glasplatten unter Verwendung von so genannten Spacern sorgfältig miteinander verbunden werden, so dass eine Zelle mit einer ganz bestimmten Dicke entsteht. Die Zellen werden dann in einem zeitaufwendigen und teuren Vakuum-Einsaug-Prozess mit Flüssigkristall gefüllt. Bei der neuen Technologie werden die Displays demgegenüber komplett von unten nach oben auf einem einzigen Substrat (Trägermaterial) aufgebaut, indem alle Funktionsschichten in einem dem Aufmalen ähnlichen Verfahren Schicht für Schicht übereinander gebracht werden.

Philips zeigt ein gedrucktes LC-Display

Der entscheidende Schritt dieser Technologie ist die Herstellung von Flüssigkristallzellen ohne den umständlichen Vakuum-Einsaug-Prozess. Erreicht wird diese Schichtenbildung durch den so genannten PES-(Photo-Enforced-Stratification-)Prozess. Dabei wird als erstes eine komplexe Mischung, die ein Flüssigkristall und ein polymerbildendes Material enthält, in einem "Aufmalschritt" auf das Substrat aufgebracht. Danach wird diese Schicht einer UV-Bestrahlung ausgesetzt, wodurch sich die Mischung in zwei getrennte Bestandteile aufspaltet; einen Flüssigkristall-Teil und einen Polymer-Teil. Durch die Bestrahlung in zwei Schritten werden geschlossene Flüssigkristallzellen gebildet. Im ersten Schritt wird nur ein Teil der Schicht bestrahlt, wodurch feste aus Polymermaterial bestehende Wände entstehen, die die Seiten der Zellen bilden; im zweiten Schritt wird die komplette Schicht bestrahlt, so dass sich im unteren Bereich eine Flüssigkristallschicht und über den Zellen eine Polymerdeckschicht bildet.

Ein Abdecksubstrat wird nicht mehr benötigt, folglich entstehen nicht nur geringere Herstellungskosten, sondern die Displays sind auch sehr dünn. Die Auswahl an Trägermaterialien ist außerordentlich groß; mit einer Plastikfolie werden zum Beispiel auch flexible Displays möglich sein. Das Verfahren eignet sich hervorragend für die Herstellung von Displays in einem "Rolle-zu-Rolle-Verfahren", das eine äußerst preiswerte und großflächige Produktionslösung darstellt, bei der die Geräte auf großen Bogen hergestellt werden, die kontinuierlich den Prozess durchlaufen.

Im letzten Aufmalschritt wird die Polarisationsschicht aufgetragen. Nach Aufbringung der Antriebselektronik ist der fertig gestellte Teil des Displays sofort funktionsfähig.

Videos und eine detailliertere Erklärung der Technologie sind auf einer entsprechenden Philips-Seite abrufbar.