Neue Display-Technologie: Ultra-dünn und leuchtend

Die Bildschirme der Zukunft werden extrem flach sein. Wie Papier werden sie sich verbiegen lassen. Möglich wird dies durch Polymertechnologie.

Prestigeobjekt von geringer Haltbarkeit: OLED-Fernseher von Sony. Bild: dpa

Neben den geschilderten komplexen Anwendungsbereichen als Bildschirm bestechen OLEDs zunächst durch eine banale Eigenschaft: Sie leuchten, wenn eine Spannung induziert wird. Das heißt: Man kann die ultradünnen Polymerfolien auch schlicht als Lichtquelle einsetzen. Forscher des Instituts für Angewandte Photophysik (IAPP) an der TU Dresden arbeiten daher bereits an der leuchtenden Tapete, die die Raumbeleuchtung komplett übernehmen kann. Damit könnte ein natürlicheres Raumlicht erzeugt werden, da die Streuung des Lichtes diffuser ist als bei einer Glühbirne, die von einem einzelnen Punkt aus einen ganzen Raum ausleuchtet. Die Farbe des Lichtes wäre beliebig variierbar, es könnten gar leuchtende Bilder an den Wohnzimmerwänden erzeugt werden.

Die Bildschirme der Zukunft sind ultradünn und lassen sich bei Bedarf biegen. Möglich wird dies durch die sogenannte Polymertechnologie. Der Energieverbrauch der neuen Monitore soll zudem nur noch einen Bruchteil im Vergleich zu heutigen LCD-Monitoren ausmachen.

Herkömmliche LCD-Displays bestehen aus mehreren Schichten. Unter der Kunststoffabdeckung befindet sich außer den Flüssigkristallen noch eine Glasplatte mit der Steuerelektronik. Künftig kann das Trägerelement aus Glas durch eine Kunststofffolie aus Polymermaterial ersetzt werden. Dieses ist für die Bildschirmherstellung besonders gut geeignet, da einige Polymere leitend oder halb leitend sind. Auch sind sie kostengünstig herzustellen.

Auf das ungleich teurere Silizium, das bislang in der Elektronik eine zentrale Rolle spielt, kann verzichtet werden. Das Philips-Tochterunternehmen Polymer Visions hat unlängst ein erstes Mobiltelefon mit ausrollbarem Display vorgestellt, das auf dieser Polymertechnologie basiert. Bereits seit 2006 ist der iLiad von iRex erhältlich, ein E-Paper-Lesegerät, das stehende Bilder mit sehr hohem Kontrast wiedergeben kann.

Unter strahlender Sonne ist die Bildschirmdarstellung genauso erkennbar wie in einem dunklen Innenraum. Ermöglicht wird dies durch ein elektromechanisches Verfahren, das mit extrem wenig Energieverbrauch auskommt: Unter der Oberfläche liegen statt der herkömmlichen Flüssigkristallpixel kleine Kügelchen, die sich drehen, wenn eine Spannung angesetzt wird. In dieser veränderten Position verharren die Kügelchen anschließend. Texte können dauerhaft angezeigt werden, ohne dass Strom verbraucht wird.

Erst beim virtuellen Umblättern der elektronischen Zeitung wird erneut Strom verbraucht. Allerdings gibt es keine farbigen Darstellungen, sondern nur 16 Graustufen. Damit ist auch keine Wiedergabe von Filmen oder beweglichen Bildern möglich.

Einige Polymere leuchten, wenn man an ihnen eine Spannung ansetzt. Aus ihnen sind die organic light emitting diodes (OLEDs) entwickelt worden, die im Gegensatz zu LCDs keine Hintergrundbeleuchtung mehr brauchen: In den allseits bekannten TFT-LCD-Bildschirmen verändern Flüssigkristalle dank der dahinter liegenden Steuerelektronik lediglich ihre Farbigkeit, sie haben aber keine Leuchtkraft. Ohne Hintergrundbeleuchtung ist wenig zu erkennen. Beispiel: Handydisplays im Ruhezustand. An den Seiten des LCD-Bildschirmes befinden sich daher Kaltkathodenröhren oder Leuchtdioden (LEDs). Ein Großteil der Leuchtenergie wird jedoch von den farbigen Flüssigkristallen absorbiert. "Nur sechs Prozent der Leuchtenergie kommen auf dem Bildschirm an", sagt Roland Nolte, Physiker am Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT) in Berlin. Effizient sei das nicht.

Einige Hersteller arbeiten derzeit an Technologien, die diese Innovationen mit dem Ziel zusammenführen, Tageszeitungen künftig auf flexible dünne Displays direkt in die Hände der Abonnenten zu "beamen" - und den Leser im Idealfall vergessen zu lassen, dass er es mit einem Gerät zu tun hat.

Noltes Kollege Christian Kamburow vom IZT erforscht die Möglichkeiten dieser E-Paper-Technologien bereits seit 2004. Eine Studie des Ingenieurs war die erste, in der die Umweltauswirkungen von Papierzeitung, Onlineausgabe und E-Paper gegenübergestellt wurden. Kamburows Schluss: E-Paper kann deutlich energieeffizienter als herkömmliche Tageszeitungen oder auch deren Onlinependants sein, wenn beim Nutzerverhalten bestimmte Kriterien erfüllt werden.

Wer häufig im Verlauf des Tages und an vielen verschiedenen Orten seine "Zeitung" über das Mobilfunknetz aktualisieren will, der trägt zu einer Verschlechterung der Energiebilanz bei. Wer hingegen einmal täglich seine Zeitung zu Hause mit Inhalten bestückt, um im Laufe des Tages wiederholt darauf zuzugreifen, der verbraucht am Ende weniger Energie als der Leser einer gedruckten Zeitung.

Die organischen Moleküle der OLED-Technologie sind besonders empfindlich gegen Sauerstoff und Wasser. Sie brauchen daher eine langzeitstabile Kapselung, was noch Probleme birgt: "Im Labormaßstab kann man sicherlich schon jetzt ein gut gekapseltes Display herstellen. Die Frage ist aber: Wie überträgt man das auf die Massenproduktion?" So gebe es beispielsweise eine hohe Ausschussquote wie zu Beginn der LCD-Produktion. Damals waren einzelne Pixel in einem Bildschirm häufig nicht funktionsfähig, was ein komplettes neu produziertes Gerät zu Elektroschrott machte. Das ließ die Kosten in astronomische Höhen schnellen.

Die Lebensdauer von OLEDs ist derzeit noch begrenzt und in keiner Weise mit der von LCD-Displays zu vergleichen. OLEDs verlieren relativ schnell ihre Leuchtfähigkeit. Bei Handybildschirmen ist das Kamburow zufolge zu verschmerzen, weil diese ohnehin nur für kurze Zeiträume benutzt werden, sodass sie im Normalfall gar nicht bis an das Ende ihrer Lebensdauer gebraucht würden. Für den dauerhaften Einsatz, beispielsweise bei Fernsehern oder PC-Bildschirmen, ist dies aber ein Problem.

Dennoch hat Sony im Dezember ein kleines OLED-Fernsehgerät vorgestellt. Sony, Polymer Visions und iRex bauen auf die zahlungskräftigen first adapters - auf jene Kunden, denen kein elektronisches Spielzeug zu kostspielig ist, wenn es nur den Charme des Innovativen hat und dem Nutzer ein gewisses Prestige verspricht.

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