Der neue Zeitungsdruck

Hewlett-Packard tut sich mit einem Hersteller für druckbare Elektronik zusammen, um kostengünstige biegsame Farbdisplays für die neuen elektronischen Lesegeräte von morgen zu entwickeln.

In Ebooks und elektronische Zeitungen setzen die in vielen Ländern schwächelnden Verlage derzeit große Hoffnungen: Sie sollen ihnen endlich die Kunden bringen, die mit den guten alten „Papiermedien“ nicht mehr viel anfangen können. Allerdings haben die Displays bislang Schönheitsfehler: Entweder benötigen sie keine Hintergrund-Beleuchtung, sind dann aber nur schwarz-weiß; liefern sie hingegen farbige Bilder, arbeiten sie mit einer Lichtquelle, die viel Strom verbraucht.

Ein neuer Ansatz der Forschungsabteilung von Hewlett-Packard soll dieses Problem nun endlich lösen und das beste aus beiden Welten vereinigen: brillante farbige Bilder, die nur mit Umgebungslicht auskommen – und auch noch auf einem dünnen, biegsamen Plastikuntergrund. In dem Prototyp, den das Information Surfaces Lab (ISL) in Palo Alto entwickelt hat, steuern aufgedruckte Transistoren die einzelnen Pixel.

„Unser Ziel ist eine Farbsättigung, die es mit der heutigen Qualität im Zeitungsdruck aufnehmen kann“, sagt Carl Taussig, Direktor des ISL. Die Herstellungskosten sollen am Ende bei nicht mehr als 100 Dollar pro Quadratmeter liegen (was 6,70 Dollar pro Din-A4-Blatt entspräche). Bei diesen Kosten könnten reflektierende Farb-Displays zunächst mit bisherigen Schildern und Anzeigetafeln aus Papier konkurrieren, so Taussig. Bis dahin seien aber noch ein bis zwei Jahre Entwicklungsarbeit notwendig.

Hewlett-Packard arbeitet bei dieser Technologie mit der Firma Phicot zusammen, die zu Powerfilm gehört, einem Hersteller von leistungsfähiger Druckelektronik. Über Anzeigetafeln hinaus peilt HP aber auch elektronische Lesegeräte und sogar Tablet-PCs an.

Bei den elektronischen Lesegeräten hat derzeit die Firma E-Ink die Nase vorn. Ihre Displays bestehen aus winzigen Kapseln, in denen schwarze und weiße Pigmentkörnchen schwimmen. Die Steuerelektronik zieht überall dort die elektrisch geladenen schwarzen Körnchen nach oben, wo Buchstaben und Grafik erscheinen sollen. Das Display hat eine Papier-ähnliche Qualität und verbraucht wenig Strom, weil die Pigmente nach einem Schaltvorgang ihre Position beibehalten, das Schriftbild also nicht erneuert werden muss. Zudem ist keine Hintergrundbeleuchtung nötig. Der Nachteil: E-Ink-Displays sind zu langsam für Videos und können bislang keine Farben darstellen.

Tablet PCs wie das neue iPad von Apple verwenden hingegen einen herkömmlichen Flüssigkristallbildschirm. Trotz der leuchtenden Farben haben die gleich mehrere Nachteile: Die Flüssigkristalle sind immer noch teuer, die Beleuchtung verbraucht zu viel Strom, je nach Blickwinkel können Reflexionen das Bild stören, und der Glasuntergrund kann leicht kaputt gehen. Umso aufmerksamer beobachten Display-Hersteller nun, wie das iPad bei den Verbrauchern ankommt.

Viele von ihnen forschen bereits an stromsparenden, das Umgebungslicht reflektierenden Displays. „Die stehen und fallen mit einer Farbdarstellung“, sagt Nick Colaneri von der Arizona State University, dessen Flexible Display Center mit vielen industriellen Forschungsabteilungen zusammenarbeitet. Ohne Farbe würden reflektierende Displays ein Nischenmarkt bleiben, ist sich Colaneri sicher. Um sie haltbarer zu machen, seien außerdem Plastik-Transistoren unverzichtbar.

„Das erste Unternehmen, das diese Probleme löst, hat natürlich eine hervorragende Ausgangsposition“, sagt der Physiker. Entscheidend seien aber am Ende die Kosten. „Im Moment gibt es mehrere äußerst unterschiedlich Ansätze für solche Displays. Welche am billigsten zu produzieren sind, kann man jetzt noch nicht absehen“, so Colaneri.

Auch E-Ink arbeitet an eine Farbvariante seiner Technologie. Nebeneinander platzierte rote, grüne und blaue Filter sollen die Pixel bunt machen. Das bedeutet aber auch, dass jedes Pixel zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Drittel des Umgebungslichts reflektieren kann. Besonders hell dürfte das Bild dann nicht sein.

Hewlett-Packard will dieses Problem umgehen, indem überall rote, grüne und blaue Pixel aufeinander geschichtet werden. „Sie können damit die gesamte Fläche rot einfärben“, erklärt HP-Forscher Taussig.

Der Nachteil einer solchen Konstruktion ist, dass auch hier Umgebungslicht verloren geht, weil es – je nach Farbe – in tiefere Schichten eindringen und die wieder verlassen muss. „Der Gesamtverlust dabei ist enorm, deshalb optimieren wir jetzt den Weg des Lichts“, sagt Taussig. Das sieht derzeit so aus: Zwischen jede Farbpixelschicht legen die HP-Forscher eine Schicht aus elektrisch gesteuerten Spiegeln, die Licht passieren lassen oder zurückwerfen können.

„Das ist aber noch zu kompliziert“, räumt Taussig ein. Und jede Schicht birgt neue Fehlerquellen. Eine Lösung, an der die HP Labs deshalb arbeiten, sind Einzelschichten, die pixelweise mehrere Farben annehmen können. Gelingen soll dies mit lumineszenten Materialien, die vom Umgebungslicht angeregt werden und dann eine ganz bestimmte Farbe abstrahlen. Wie dies genau funktioniert, will Taussig nicht verraten. Die Transistoren in der aufgedruckten Schicht würden aber dazu dienen, eine Art "Lichtventile", wie er es nennt, zu steuern.

In der Fertigung gibt es ebenfalls unterschiedliche Ansätze. Druckbare Elektronik beherrschen auch die Displayhersteller LG aus Korea und Prime View International. Beide Unternehmen haben für 2011 biegsame Farbdisplays angekündigt.

„Die Technologie von Phicot ist aber ganz anders“, sagt Nick Colaneri. Zwar fertigen die drei Unternehmen ihre Transistorfolien bereits im Rotationsdruck. Während aber die Konkurrenz die Schaltkreise in mehreren Durchgängen aufs Plastik bringt, setzt Phicot eine einstufige, dreidimensionale Lithographie-Technik ein – ähnlich wie herkömmlicherweise Zeitungen gedruckt werden.

Je weniger Durchläufe, desto weniger Fehler können passieren: Denn wenn die Plastikfolien irgendwo einen Knick bekommen, passen die Folgeschichen nicht mehr exakt auf die vorigen. Hier könnte die Zusammenarbeit mit Phicot Hewlett-Packard den entscheidenden Vorteil bringen. Bis Leser biegsame elektronische Magazine in Farbe in der Hand halten können, werden wohl noch ein paar Jahre vergehen. (nbo)