Plastisch & elastisch

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Mit der DisplayWeek bietet die Society for Information Displays (SID) Herstellern aus aller Welt alljährlich ein Forum, auf der sie ihre neuesten Techniken vorstellen und sich über Forschungsergebnisse austauschen können. Diesmal traf sich die Branche im verregneten Seattle an der Westküste der USA.

Während sich die Vortragenden der Konferenz intensiv mit organischen Displays beschäftigten und Samsungs Vizepräsident Dr. Sang-Soo Kim prognostizierte, dass in fünf Jahren mindestens 600 Millionen große OLED-Fernseher verkauft werden – möglich sei sogar 1 Milliarde –, waren die Plastikdisplays in der begleitenden Ausstellung fast nur in Form kleinerer (Mobil-)Schirme vertreten. Einzig LG zeigte mit seinem 15-Zöller einen etwas größeren OLED-Schirm. Dabei handelte es sich um eine Variante mit weiß leuchtender Polymerschicht mit Farbfiltern an jedem Pixel. Vorteil der weißen (W)OLED: Wenn das Display mit der Zeit dunkler wird, verliert die organische Schicht gleichmäßig an Leuchtkraft. Farbstiche, wie sie durch die unterschiedliche Alterung der organischen Schichten für die Grundfarben Rot, Grün und Blau entstehen, treten so nicht auf.

OLEDs contra LCDs

Vor welchen Problemen die OLED-Gilde steht, wurde in Seattle einmal mehr deutlich: Es gibt extrem schlanke LCDs, die den Vergleich mit den als superdünn gelobten OLEDs nicht scheuen müssen. Flüssigkristallschirme mit einer lokal gedimmten Hintergrundbeleuchtung erzielen ähnlich schwindelerregende Kontraste wie man sie von OLEDs erwartet. Dank verbesserter Pixelstrukturen und LED-Backlight liegt der Energiebedarf aktueller LCDs derzeit deutlich unter dem größerer OLEDs. Die Produktionskosten für LCDs liegen aktuell sogar noch viel deutlicher unter denen für OLEDs – obgleich Plastikdisplays sehr einfach aufgebaut sind. Bleiben im Wesentlichen zwei Vorteile der OLED-Technik: Ihre Winkelunabhängigkeit – bei der die LCDs ebenfalls beachtliche Fortschritte erzielt haben – und ihre Flexibilität respektive Formbarkeit.

Obgleich Samsung gemeinhin als das Unternehmen gilt, was in Sachen OLED-Technik die Nase vorn hat, war es mit Sony die japanische Konkurrenz, die auf der DisplayWeek das bislang biegsamste OLED präsentierte: ein auf Bleistiftdicke zusammenrollbares Display, das während des Auf- und Abrollens Bewegtbilder zeigte. Das 4,1-zöllige papierdünne Display mit 432 x 240 Pixeln und 121 dpi (Bildpunkte pro Zoll) bietet laut Sony 16 Millionen Farben und erreicht 100 cd/m² der Biegeradius des Displays beträgt 4 mm. Die Pixel werden mit Plastiktransistoren auf einem 20 µm dünnen Substrat angesteuert, die Isolationsschichten sind ebenfalls organischer Natur.

Elektronisches Papier

LCDs lassen sich allenfalls leicht biegen, aber nicht aufrollen. Nur die E-Paper-Displays mit elektronischer Tinte stellen bislang eine vergleichbare Flexibilität unter Beweis. Der Antrieb für das elektronische Papier ist indes ihr geringer Energiebedarf: Weil die E-Paper-Displays gemeinhin rein reflektiv arbeiten, haben sie keine stromfressende Hintergrundbeleuchtung. Die meisten derzeitigen E-Paper-Displays nutzen die elektronische Tinte der Firma E-Ink. Auf der DisplayWeek präsentierte auch Reifenhersteller Bridgestone seine aktuellen E-Paper-Displays, darunter ein farbiges E-Paper in A3-Größe, das rein optisch einer Tageszeitung sehr nahe kommt. Eine besondere E-Paper-Anwendung zeigte Halation Photonics: Das chinesische Start-up nutzt sein E-Paper außer für E-Reader auch zur Fensterverdunklung und betreibt das „privacy glass“ dabei als Ein-Pixel-Display. Bei einem dimmbaren Modul sollen die mit Touch-Oberfläche versehenen Vorhang-Folien sogar in mehreren Stufen von durchlässig auf undurchsichtig wechseln können.

Alternativen zu den energieeffizienten und kostengünstigen E-Paper-Displays zeigten Liquavista und ADT. In ihren Electrowetting-Displays bewegen sich statt Flüssigkristallen oder Farbpigmenten kleine Öltröpfchen im elektrischen Feld und geben dabei die Sicht auf einen reflektierenden Untergrund frei. Die Öltröpfchen-Displays von Liquavista können auch transmissiv betrieben werden, dann fällt das Licht einer Hintergrundbeleuchtung durch die vom Öltröpfchen unbedeckte Pixelfläche. Weil keine Polarisatoren benötigt werden, sind die Displays praktisch blickwinkelunabhängig. Außerdem sind die Öltröpfchenschirme bei gleicher Auflösung deutlich heller oder erreichen alternativ bei gleicher Bildfläche eine höhere Auflösung als LCDs. Der Vorteil gegenüber elektronischer Tinte: Die Liquavista-Displays von sind videofähig und beliebig skalierbar, Grauabstufungen werden durch die Tröpfchenposition erzielt, Farbe entweder mit Farbfiltern oder mit eingefärbten Tröpfchen. Weil die Öltröpfchen sehr flink sind, können die Displays statt mit weißem auch nacheinander mit rotem, grünem und blauem Licht bestrahlt werden (Color Sequenzial). Auf der DisplayWeek stellt Liquavista eine 8,5-zöllige Variante seiner Öltröpfchen-Schirme vor.

So weit ist die Firma ADT noch nicht, sie beschränkt sich derzeit auf kleine Segmentanzeigen. Die Öltröpfchen-Displays D³ des Deutsch-Schweizer Gemeinschaftsunternehmens arbeiten ähnlich wie die Electrowetting-Displays von Liquavista, haben aber den Vorteil der Bistabilität – sie behalten ihren Zustand auch ohne angelegte Spannung. ADT färbt die Öltröpfchen selbst ein, um auch die im Druckbereich üblichen Farben Cyan, Magenta und Gelb direkt anzeigen und mischen zu können. Das Fernziel der ADT-Entwickler: ein elektronisches Plakat, das auch im Sonnenlicht nicht ausbleicht und seinen Inhalt auf Knopfdruck wechseln kann. In Planung ist der Bau einer Produktionsstätte für die Serienfertigung von D³-Displays in Dortmund.

Komplett auf Reflexionen setzt Sharp bei seinen PNLC-Displays (Polymer Dispersed Network): Bei dieser ohne Polarisatoren auskommenden LCD-Variante wurde der Flüssigkristall in einem Polymer gelöst, wodurch die Moleküle bereits bei einer sehr geringen Vorspannung partiell in geordneter Position verharren und so das einfallende Licht zur reflektierenden Backplane durch- und wieder zurücklassen. Graustufen sind so nicht möglich, es gibt nur an und aus, das aber sehr effizient. Das in Seattle gezeigtes 2,7-zöllige PNLCD besitzt im Betrieb eine Reflektivität von 47 Prozent und benötigt bei 400 x 240 Pixeln lediglich 50 Mikrowatt.

Touch me

Weil eine zusätzliche Beschichtung auf solchen reflexiven Displays zu viel Licht schlucken würde, nutzt man hier meist optische Touchscreens. Die Digital Waveguide-Technik von RPO breitet Infrarotlicht wie ein Netz über der Displayoberfläche aus. Ein IR-Sensor in einer Ecke des Displayrahmens erkennt Berührungspunkte als Störungen im Lichtfeld. Das Lichtraster erzeugen IR-Dioden im Displayrücken, deren Strahlen über eine besonders ausgestaltete Lichtleiterplatte zur Displayoberfläche geleitet und an zwei Seiten reflektiert werden. Die Berührung kann mit dem – auch behandschuhten – Finger oder einem beliebigen Gegenstand erfolgen, wobei mit nur einem IR-Detector mehrere Berührungspunkte gleichzeitig erkannt werden.

LG erläuterte die Möglichkeiten des In-Cell-Touch, bei dem die Sensorik direkt in den Pixeln steckt, anhand einer Scanner-Monitor-Kombination: Hält man auf das Monitordisplay Bilder oder 3D-Objekte und klickt auf den Scan-Button, erfassen die Sensoren in den einzelnen Pixeln die Helligkeitsabweichungen an der Displayoberfläche – heraus kommt die digitale Variante des aufgelegten Bildes. Das 15,4-zöllige LCD hat 1280 x 800 Pixel und löst mit 6 Bit auf (262 000 Farbnuancen). Die Scanauflösung liegt ebenfalls bei knapp 100 dpi.

Damit Berührungen nicht nur vom Display, sondern auch vom Benutzer einwandfrei erkannt werden, haben viele Mobilgeräte ein taktiles Feedback: Die Displays vibrieren beim Touchen, sie brummen oder wackeln. Die Firma Immersion löst dies mit kleinen Motoren aus, die eine winzige Exzenterscheibe drehen, die wiederum gegen das mit Gummipuffern befestigte LCD schlägt. Wenn der Platz unter der Touch-Oberfläche nicht ausreicht, kommt statt der Exzenterscheibe ein Piezostreifen zum Einsatz, der sich verbiegt und dabei gegen die Displayoberfläche drückt. Auch Artificial Muscle, eine Tochterfirma der Bayer AG, lässt Oberflächen kräftig erzittern: In den Aktoren verändert ein elektroaktives Polymer im Feld seine Form und verschiebt dadurch zwei Metallplättchen gegeneinander; diese Bewegung wird direkt auf den Touchscreen übertragen und schon wackelts.

Dreidimensional

Am LG-Stand zog die Besucher ein 3D-Riesendisplay in Bann. Der 84-zöllige Schirm mit 2,13 m Bilddiagonale beeindruckt außer mit seiner Größe mit der enormen Auflösung von 3840 x 2160 Pixeln – das Vierfache der Full-HD-Auflösung aktueller 3D-TVs. Dank dieser enormen Pixelanzahl zeigt der Riesenschirm mit Polarisationstechnik auch im 3D-Betrieb volle HD-Auflösung. Zuschauer benötigen für den 3D-Eindruck lediglich eine Polarisationsbrille, die wesentlich preiswerter und leichter ist, als die Shutterbrillen der meisten 3D-TVs. Zusätzlich hat LG dem Riesenschirm ein Direct-LED-Backlight mit lokal dimmbaren Dioden spendiert. Das in 1152 Segmente aufgeteilte LED-Raster sorgt ebenso wie die satten Farben für eine knackige 3D-Wiedergabe. Im Rahmen des berührungssensitiven Displays wurden Infrarot-Sensoren eingebaut, die die Fingerpositionen erkennen und an einen Touchcontroller im nur knapp 30 mm dicken LCD weitergeben. Eine 55-Zoll-Variante (rund 1,40 m) des Riesenschirms mit ebenfalls UHD-Auflösung soll bereits im kommenden Jahr auf den Markt kommen.

Eine interessante 3D-Variante zeigte Samsung mit seinem virtuellen Holografiedisplay, in dem sich wahlweise ein Würfel oder ein Zeppelin mit Samsung-Aufdruck drehte. Dahinter steckt in Wahrheit ein in den Boden des Schaufensters eingelassenes 3D-LCD mit Lenticularlinsenraster, dessen Bild über eine Brewster-Scheibe ins Blickfeld der Besucher projiziert wurde. Die Scheibe reflektiert nur eine Polarisationsrichtung und lässt die andere ungehindert passieren. Dem 3D-Display im Boden fehlt der obere Polarisator. Er wird durch die Brewster-Scheibe ersetzt, weil diese wie der Polfilter nur für eine Polarisationsrichtung transparent ist.

Samsung überraschte noch mit einer weiteren Schaufensterpräsentation: Ein transparentes LCD, das bei Berührungen Infos zu den hinter dem LCD alias Schaufensterscheibe liegenden Objekt – hier eine Weinflasche – preisgab. Auch LG wartete mit einer solchen Fensterinstallation auf, allerdings war das Display hier nur semitransparent mit deutlich erkennbarer Pixel- und Farbfilterstruktur. Durchsichtige Displays dieser Größe wurden bislang noch nie gezeigt.

Neu und ungewöhnlich war auch ein 3D-Display am Toshiba-Stand: Ein Integral Imaging Display, bei dem man die dargestellten Objekte von der Seite sieht, wenn man um das Display herumwandert. Es handelt sich um ein autostereoskopisches mithin brillenloses Display. Weil hier mehrere 2D-Ansichten statt 3D-Perspektiven rekonstruiert werden, sehen Objekte so aus, wie man sie auch in der Realität wahrnimmt. Damit kommt ein Integral Imaging Display dem optimalen 3D-Display ziemlich nah. (uk)