Aufrollbare Fernseh-Bildschirme

Aufrollbare Fernseh-Bildschirme

Author D.Selzer-McKenzie

Video: https://youtu.be/jZKMLaxNPJ0

Smartphones sind heute in der Regel flache, starre Geräte mit einer Glasscheibe, die leicht zerbricht, wenn man sie fallen lässt. Damit könnte es bald vorbei sein: Alle einschlägigen Firmen basteln in ihren Entwicklungslabors an flexiblen Dis¬plays aus Kunststofffolien, die leichter und robuster sind als heutige Lösungen. Da gibt es die unterschiedlichsten Techno¬logien, fast jedes Unternehmen hat seine Geheimformel und versucht sie so weit zu entwickeln, dass sie für die Massen¬produktion geeignet ist. Was aber bisher noch fehlt, sind technologische Lösungen, um derartige flexible Displays mit einem Touchscreen zu versehen. Für künftige Geräte wäre das unabdingbar, denn der Verbraucher ist es mittlerweile gewöhnt, dass er sich per Fingerdruck mit seinem Handy verständigen kann, und darauf will er nicht mehr verzichten.

Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg haben nun ein Material entwickelt, das genau diese Lücke schließt. In dem EU-Projekt »FLASHED« arbeiten sie an einer Paste, mit deren Hilfe sich druckempfindliche Sensoren herstellen lassen. Der Name des Projekts steht für »Flexible Large Area Sensors for Highly En-hanced Displays«, zu deutsch »flexible großflächige Sensoren für stark verbesserte Displays«. Getreu diesem Motto haben ISC-Wissenschaftler gemeinsam mit ihren Projektpartnern Jo-anneum Research Forschungsgesellschaft, Media Interaction Lab der Hochschule FH Oberösterreich, FlexEnable (vormals Plastic Logic) und Microsoft Research bereits einen Prototyp vorgestellt: Sie zeigten im Februar 2015 eine FLEX SENSE genannte Folie der Öffentlichkeit. Es handelt sich dabei um ein biegsames, durchsichtiges, etwa 200 Mikrometer dickes Blatt, das jede Verformung selbst misst. Verantwortlich dafür sind gedruckte quasi transparente Piezosensoren, die die Ver¬formung registrieren. Ende 2015 wollen die Wissenschaftler einen weiteren praxisnahen Demonstrator vorstellen.

Druckempfindliche Paste

»Abgesehen von immer neuen Softwarelösungen sind bei heutigen Innovationen optimierte und neuartige Materialien wesentliche Technologietreiber«, sagt Gerhard Domann,

 

Leiter Optik und Elektronik und am ISC verantwortlich für das FLASHED-Projekt. In diesem Fall handelt es sich um innova¬tive piezoelektrische polymere Druckpasten, die elektrische Spannung aufbauen, wenn man darauf Druck ausübt. Die Paste wird in feinen Punkten auf dem Bildschirm aufgetragen und über Leiterbahnen mit dem Display verbunden. So lässt sich feststellen, an welcher Stelle auf das Display gedrückt wurde. Weiterer Vorteil: Mit diesen neuartigen Sensoren lässt sich sogar registrieren, wie stark die Fläche sich verformt —die piezoelektrischen Punkte agieren als Biegesensoren.

»Diese Technologie läutet einen Paradigmenwechsel in der Bedienung von Smartphones, eBooks, Tablets und anderen digitalen Medien ein«, betont Domann. »Man kann die Displays auf gebogenen Flächen anbringen, sie rollen oder umblättern.« Über diese Interaktionen lassen sich aber auch die Anzeige und die Bedienung eines flexiblen Tablets steu¬ern. Die aktuellen kapazitiven Touchscreenlösungen auf der Basis von Indium sind dafür nicht geeignet.

Sensoren im Siebdruck auftragen

Die Würzburger Forscher verfügen auf diesem Gebiet der Materialentwicklung über ein Know-how, das ziemlich einzigartig ist auf der Welt. In langen Versuchsreihen haben sie erprobt, wie sich die Grundpolymere so umformulieren lassen, dass sie keine toxischen Lösungsmittel benötigen. Das Besondere an dem neuen Material ist außerdem, dass es für den Siebdruck geeignet ist. So lassen sich die Sensoren mit simplen Printverfahren auf PET-Folien auftragen. Das ist entscheidend für die industrielle Anwendung, denn künftig werden flexible Displays als Massenprodukt gedruckt werden.

Die kostengünstig herstellbaren Sensoren haben noch eine weitere Eigenschaft: Sie registrieren außer den Veränderun¬gen des mechanischen Drucks beim Biegen und Bewegen des flexiblen Displays auch den Wechsel der Temperatur. Damit lassen sie sich für die Näherungssensorik einsetzen: Schon eine kleine Temperaturänderung, etwa wenn sich eine Hand dem Sensor nähert, löst ein entsprechendes Signal aus.

Die Entwickler haben auch, falls gewünscht, inzwischen eine Möglichkeit gefunden, wie man die Temperaturempfindlich¬keit unterdrücken kann: Sie mischen bleihaltige Nanopartikel zu. Dies ist allerdings noch nicht die Ideallösung, denn ein wichtiges Ziel für die ISC-Forscher ist es, bei der neuen Ma¬terialentwicklung das umweltschädliche Blei zu vermeiden. Deshalb untersuchen sie nun, wie man mit Hilfe von neuarti¬gen piezokeramischen Partikel-Matrix-Systemen den gleichen Effekt erreichen und auch diese Kombinationen für gängige Siebdruckverfahren anpassen kann. Der Druckvorgang wird am Ende aus drei Schritten bestehen: Erst wird das Muster gedruckt, danach werden in einem elektrischen Feld zunächst die piezokeramischen Partikel und dann die Polymermatrix ausgerichtet, damit sie die gewünschten drucksensitiven Eigenschaften haben.

Die am ISC entwickelten Drucksensoren lassen sich auch als Aktoren nutzen — sie können ein akustisches oder haptisches Feedback geben. »Es wäre vorteilhaft, wenn ein Druckknopf ein akustisches Signal gibt, wenn man ihn einschaltet«, sagt Gerhard Domann. »Oder man könnte sich vorstellen, dass

 

ein Punkt auf dem Display sich leicht hervorwölbt und damit anzeigt, dass man als nächstes auf ihn drücken sollte.«

Das ist allerdings noch Zukunftsmusik. Momentan arbeiten die Experten daran, ihre Erfindung praxistauglich zu machen. Zugute kommt ihnen, dass die drucksensitiven Touchscreens auch hinter dem Display platziert werden können. »Dadurch kann auf eine 100-prozentige Transparenz verzichtet wer¬den«, meint Gerhard Domann. »In Kombination mit einem elektrophoretischen Display — wie es etwa in elektronischen Readern angewandt wird — lassen sich schnell interessante Anwendungen bauen.« So gibt es beim Partner FlexEna-hie bereits die Vision eines Displays in der Größe DIN A3, das biegsam und druckempfindlich ist, ebenso wie kleine, flexible Scheckkarten oder gebogene, reaktive Bedienungs-elemente für Kioske.

Dass dies alles nicht nur Spielereien sind, sondern Projek¬te mit guten Zukunftsaussichten, zeigt schon allein die Tatsache, dass Microsoft Research an dem FLASHED-Projekt teilnimmt, obwohl es selbst keine Fördergelder bekommt. ■