Kunststoffe für Schlüsseltechnologie der Zukunft

In der trendstarken Welt der Displaytechnologien sind innovative Materialien und Technologien entscheidend, um das Seherlebnis beispielsweise durch erhöhte Pixeldichte, besseren Kontrast, größere Formate und nutzerfreundliches Design zu steigern. Das Fraunhofer ISC bietet mit seinen neuen Materialentwicklungen im Bereich Optik und Elektronik ganz neue Anwendungsmöglichkeiten für die Displays der Zukunft. 

Um progressive Display-Technologien für die Massenproduktion tauglich zu machen, müssen kostengünstige, einfache Prozessverfahren unter Verwendung adaptierbarer, preiswerter Materialien entwickelt werden. Für wichtige Schlüsseldetails in der Display-Technologie fehlten jedoch bisher die geeigneten Lösungen. Herkömmliche, oft teure oder wenig flexible Materialien können nun durch Entwicklungen von Fraunhofer ISC ersetzt werden. Die anorganisch-organischen Hybridpolymere und Sol-Gel-Materialien des Fraunhofer ISC lassen sich mit nasschemischen Druckverfahren und Rolle-zu-Rolle-Verfahren unkompliziert und kostengünstig verarbeiten. Eine Verbesserung der optischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften eröffnen außerdem neue Anwendungen und Designmöglichkeiten im Bereich der flexiblen, transparenten und 3D Displays.

Bisher fehlte für flexible Displays die Technologie, um das dazugehörige Touchscreen mit entsprechender Elektronik zu verwirklichen. Mit gedruckten quasi transparenten polymeren Piezosensoren von Fraunhofer ISC steht nun eine geeignete Technologie bereit, die im EU-Projekt »Flashed!« entwickelt wurde. Die Sensoren messen Verformungen beispielsweise beim Verbiegen flexibler Displays oder den Druck eines Fingers sowie, falls gewünscht, Temperaturunterschiede. Sie sind nahezu beliebig skalierbar und damit auch für große Formate einsetzbar. Herkömmliche Touch-Screens auf Basis von ITO können bei flexiblen Displays aus Stabilitätsgründen nicht verwendet werden. Über einfachen Siebdruck können die Sensorpasten auf PET-Folien oder andere Substrate aufgetragen werden.

Neben Touchscreens lassen sich Passivierungsschichten und Isolatoren für Backplanes mit flexiblen und transparenten Materialien von Fraunhofer ISC herstellen, ebenso leitende und halbleitende Schichten. Als Alternative zu vakuumprozessierten Indiumzinnoxid (ITO) oder halbleitenden Metalloxiden können nasschemisch verarbeitbare Sol-Gel Materialien per Tauchen, Sprühen oder appliziert werden.

Das Fraunhofer ISC kann auch im Zwischenaufbau, beispielsweise von OLED-Panels, geeignete Materialien bereitstellen. OLEDs sind zwar kostengünstig herzustellen und sparsam im Verbrauch, doch ein erheblicher Anteil des Lichts geht durch interne Streuverluste an zu rauen Grenzflächen mit Brechzahlhub zwischen leitfähiger Schicht und Substrat/Schutzschicht verloren. Mit einer auf Sol-Gel basierten glatten Schicht mit integrierten Streuzentren kann die Streuwirkung gezielt gesteuert und damit die Auskopplung des Lichts aus den OLED verbessert werden. So lässt sich die nutzbare Lichtausbeute je nach Aufbau deutlich auf über 50% erhöhen. Weitere Anwendungen zum besseren Lichtmanagement in Displays sind ebenfalls möglich.

Im Bereich 3D und Virtual Reality gibt es noch viel Entwicklungspotenzial. Um die Technologie der holographischen, also möglichst lebensechten, dreidimensionalen Darstellungen voranzutreiben, setzen Hersteller auf neue Materialien und Verfahren. Das Fraunhofer ISC bietet Entwicklungen im Bereich der diffraktiven und holographischen optischen Elemente und 3D-Strukturierung mittels 2-Photon-Polymerisation. Das Laserdirektschreibverfahren auf Basis der 2-Photonen-Absorption (TPA) erlaubt eine nahezu willkürliche Mikrostrukturierung von Oberflächen und ist im Vergleich zu konventionellen 3D-Strukturierungsmethoden schnell, einfach und günstig. Poröse Schichten für Flüssigkristalle ermöglichen schaltbare optische Elemente in variabler Dicke für 3D Displays. Mit beiden Technologien könnte eine wirklichkeitsnahe, dreidimensionale Darstellung realisiert werden.

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