Billige Bildschirme

Der Chemiekonzern DuPont hat ein neues Druckverfahren entwickelt, das die bislang noch viel zu teure OLED-Technik deutlich vergünstigen könnte.

Displays auf Basis organischer Leuchtdioden, OLED-Bildschirme genannt, scheinen auf den ersten Blick nur Vorteile zu haben: Sie sind energieeffizient, zeigen ein schönes Bild mit kräftigen Farben und bieten zudem hohe Bildwechselfrequenzen, was gute Schärfe verspricht. Das Problem: Bislang war es schwierig, entsprechende Geräte in hohen Stückzahlen und vor allem größeren Dimensionen zu produzieren. Aus diesem Grund boten die wenigen auf dem Markt vorhandenen OLED-Fernseher nie mehr als 15 Zoll Bilddiagonale – bei gleichzeitig hohen Preisen.

Die Bildschirm-Tochter des Chemiekonzerns DuPont hat nun einen neuen Herstellungsprozess entwickelt, der es erlauben soll, große OLED-Fernseher in hohen Stückzahlen zu produzieren – mit einem neuartigen Druckprozess. Dabei kommen speziell hergestellte Maschinen des japanischen Display-Spezialisten Dainippon Screen zum Einsatz. Ein 50 Zoll großer Bildschirm soll sich so in weniger als zwei Minuten drucken lassen – bei hoher Fertigungsqualität, wie erste Tests zeigten. 15 Jahre soll ein solches OLED-Display beim Kunden halten.

Die neue Technik soll bisherige Probleme der Industrie lösen. "Die Frage, die sich bislang stets stellte, war die nach den Kosten pro Quadratzoll in der Massenproduktion", meint William Feehery, Präsident von DuPont Displays. Bei den alten Verfahren seien die nämlich keineswegs immer gesunken.

Aktuell auf dem Markt befindliche OLEDs nutzen deshalb teure Kleinserienprozesse. Dabei wird ein Maskenbedampfungsverfahren genutzt, um lichtemittierende organische Moleküle, aus denen die einzelnen Bildpunkte des Bildschirms bestehen, in das korrekte Muster zu bringen. Der OLED-Fernseher von LG, mit 15 Zoll aktuell der größte auf dem Markt, wird in den USA denn auch 2725 Dollar kosten. Bei diesen Preisen kann die Technik nicht mit den viel billigeren Flüssigkristallbildschirmen (LCDs) mithalten, die in großen Stückzahlen produziert werden.

Als eine der besten Alternativen zu Maskenbedampfungsverfahren gelten Druckprozesse, die sich zudem für die Herstellung großer Bildschirmdiagonalen eignen. Allerdings gab es dabei bislang immer Qualitätsprobleme. Farbstoffe neigten zum Verschmieren oder hatten nicht die notwendigen elektrischen und optischen Eigenschaften, um dem Kunden lange Zeit Freude zu bereiten.

OLED-Bildschirme bestehen derzeit aus 12 bis 15 Materialschichten. Für jeden Bildpunkt sind rote, grüne und blaue Elemente nebeneinander positioniert und stecken zwischen verschiedenen Stoffen, die Strom durchleiten oder das Licht durchlassen können. Gehen diese Schichten beim Druck zu stark ineinander über, leiden Bildqualität und Haltbarkeit.

DuPont behob das Problem, indem aktive Moleküle in die Farbstoffe eingebracht wurden, die diese in den jeweils nächsten Schichten unlösbar machen. Das sei komplexer gewesen, als es klingt, meint Feehery. "Jedes dieser Materialien war für sich genommen ein enormer Entwicklungsaufwand. Hinzu kam, dass die einzelnen Stoffe zueinanderpassen mussten, was weitere große Einschränkungen mit sich brachte."

Die Firma arbeitete mit Dainippon Screen zusammen, um einen neuartigen Tintelstrahldrucker mit mehreren Düsen für die neuen Farbstoffe herzustellen. "Das System arbeitet wie ein Gartenschlauch", erläutert Feehery. Dabei wird ein kontinuierlicher Farbstrom generiert, der sich mit einer Geschwindigkeit von vier bis fünf Metern pro Sekunde über die Fläche bewegt und diese mit einem Muster überzieht. Tröpfchen kommen nicht zum Einsatz. DuPont zufolge kann das rote, grüne und blaue OLED-Material das Display äußerst haltbar machen.

Feehery glaubt, dass der DuPont-Prozess einfach genug ist, um kostenseitig mit der LCD-Produktion konkurrieren zu können. "Nun wissen wir, das es funktioniert und es sich lohnt, das Verfahren hochzuskalieren." Erste Lizenzen für das Produktionsverfahren sollen bald an Bildschirmhersteller vergeben werden. DuPont wird außerdem die Farbstoffe selbst verkaufen.

Ganz konkurrenzlos ist die Idee allerdings nicht. Diverse andere Firmen arbeiten an neuartigen OLED-Farben, darunter die Universal Display Corporation aus den USA, Merck in Deutschland und Sumitomo Chemical in Japan. Das Start-up Kateeva aus Kalifornien will unterdessen OLED-Drucksystemen schaffen, die die Geschwindigkeit von Tintenstrahl-Verfahren mit der Langlebigkeit von Maskenbedampfungsprozessen kombinieren sollen. (bsc)