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Flexible Bildschirme

Elektronisches "Papier" mit vielen Graustufen

Von Rainer Scharf


Ein Wolf, in 256 Graustufen auf elektronisches Papier gebannt. Das Bild kann fünfzigmal in der Sekunde verändert werden. Foto Philips Research

Elektronisches Papier vereint die Vorzüge von bedrucktem Papier mit denen von Computerbildschirmen. Es ist flexibel, angenehm lesbar und preiswert. Doch zugleich läßt sich die dargestellte Information schnell verändern und aktualisieren. Inzwischen wurden flexible Displays in den Vereinigten Staaten entwickelt, die aus Papier bestehen, in das farbige Kügelchen eingebettet sind. Mit einer elektrischen Steuerspannung kann man die Kügelchen bewegen und dadurch die Papieroberfläche an der gewünschten Stelle hell oder dunkel erscheinen lassen. Nach einem völlig anderen Prinzip arbeitet ein Bildschirm aus Kunststoff und Flüssigkristallen, den jetzt Wissenschaftler von Philips Research in Eindhoven/Niederlande vorgestellt haben. Er ist die Grundlage für ein elektronisches "Papier", das schnell bewegte Bilder mit vielen Grauschattierungen wiedergeben kann.

Der von Edzer Huitema und seinen Kollegen entwickelte Bildschirm ist ein fünf Zentimeter großes Quadrat und ähnelt den Flüssigkristallanzeigen, wie man sie in Digitaluhren und an Kameras findet. Die 4096 Bildpunkte des schwarzweißen Displays sind schachbrettartig angeordnet. Sie sind kleiner als Stecknadelköpfe und können 256 verschiedene Graustufen darstellen, wie die Forscher in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift "Nature" (Bd. 414, S. 599) berichten. Der maximale Kontrast zwischen hellen und dunklen Bereichen ist dabei ungefähr so groß wie der von schwarzer Tinte auf weißem Papier. Das Display gibt bis zu 50 Bilder in der Sekunde wieder und ist somit videotauglich. Derzeit ist der Bildschirm noch nicht biegsam, da er zwischen zwei Glasplatten eingeschlossen ist. Doch das Glas soll in Kürze durch flexible Folien ersetzt werden. Das Innere des Bildschirms besteht schon jetzt aus biegsamen Materialien.

Jeder Bildpunkt enthält einen flexiblen Plastiktransistor und eine ebenfalls biegsame quadratische Elektrode, an der eine elektrische Spannung liegt. Über einen Golddraht erreicht den Transistor das Steuersignal, das die Helligkeitsinformation für den Bildpunkt enthält. Daraufhin verändert der Transistor die Spannung der Elektrode. Über der Elektrode befindet sich eine polymerhaltige Flüssigkristallschicht. Je höher die Spannung der Elektrode ist, um so stärker richten sich die stäbchenförmigen Flüssigkristallmoleküle über der Elektrode aus. Je nachdem, wie stark die Ausrichtung der Moleküle ist, wird ein mehr oder weniger großer Teil des von oben auf den Bildschirm einfallenden Sonnen- oder Kunstlichtes von der Flüssigkristallschicht durchgelassen und an der Unterseite des Bildschirms reflektiert. Das entsprechende Bildelement erscheint dann für den Betrachter mehr oder weniger hell. Sind die Flüssigkristallmoleküle völlig ungeordnet, so wird kein Licht hindurchgelassen, und der Bildpunkt bleibt dunkel.

Wie die herkömmlichen Flüssigkristallanzeigen verbraucht auch der neuartige Bildschirm nur wenig Energie. Im Gegensatz zu ihnen benutzt er jedoch unpolarisiertes Licht, dessen Schwingungsrichtung nicht festliegt. Dies hat zur Folge, daß der Kontrast des Bildschirms aus ganz unterschiedlichen Blickrichtungen gesehen gleich gut ist, während er bei Flüssigkristallanzeigen stark von der Blickrichtung abhängt.

Die Herstellung des Bildschirms ist vergleichsweise preiswert, da er Plastiktransistoren enthält statt der sonst bei Displays üblichen teuren Transistoren aus amorphem Silizium. Zudem erlaubt es das Herstellungsverfahren, bei dem mehrere Polymerschichten der Reihe nach auf eine Unterlage aufgeschleudert werden, auch großflächige Bildschirme zu produzieren. Die Forscher hoffen deshalb, auch sehr große Bögen von elektronischem "Papier" herstellen zu können, das man allerdings treffender als elektronische Plastikfolie bezeichnen sollte. Solch eine Folie könnte zum Beispiel als aufrollbares Display für ein internetfähiges Mobiltelefon verwendet werden. Doch es sind zahllose weitere Anwendungen denkbar: So wird man vielleicht eines Tages die Morgenzeitung im gewohnten Format mit kleinen Videos und stündlich wechselndem Inhalt auf einem aufrollbaren Bildschirm lesen können. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 06.12.2001, Nr. 284 / Seite 50

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