Gedruckte Elektronik im Auto: Animation eines geschwungenen Displays als Human Machine Interface. Foto: LEONHARD KURZ Stiftung & Co. KG / PolyIC

Rückseite einer Bedienblende mit einem gedruckten und 3D-verformten Sensor. Foto: LEONHARD KURZ Stiftung & Co. KG / PolyIC

Displays zum Falten und Rollen

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Neben neuen Materialien und Maschinen für den Druck von Elektrobauteilen rücken marktreife Anwendungen immer mehr in den Vordergrund. Vor allem flexible Displays verändern das Erscheinungsbild und die Funktion von elektronischen Geräten. Diese Anwendungen stehen im Fokus der LOPEC, der internationalen Fachmesse für gedruckte Elektronic vom 24. bis 26. März 2020 in München.

 

Kaum etwas inspiriert die Designer von Smartphones, Notebooks und Fernsehern, von Haushaltsgeräten und Fahrzeugen derzeit mehr als gebogene oder gar flexible Bildschirme. Auf Kunststoff-Folien gedruckt, revolutionieren sie nicht nur das Aussehen, sondern auch unseren Umgang mit elektronischen Geräten jeglicher Art. «Zukünftig wird fast jedes Display ein Touchscreen sein, und zwar ein dreidimensional geformtes», sagt Dr. Wolfgang Clemens von PolyIC aus Fürth. Auf der LOPEC zeigt PolyIC unter anderem geschwungene Displays und Bedienblenden mit Touchfunktion für Fahrzeuge, Waschmaschinen und andere Haushaltsgeräte. «Die gedruckten Touchscreens und Touchsensoren sind so dünn und flexibel, dass sie sich nahtlos in dreidimensional geformte Oberflächen integrieren lassen», betont Clemens. Auf Schalter, Knöpfe und starre Displays kann zukünftig verzichtet werden. Dem Design eröffnen sich ungeahnte Möglichkeiten.

Displays zum Falten und Rollen

Das vergangene Jahr markierte einen Meilenstein in der Display-Technik: Im September kam das erste faltbare Smartphone in den Handel, das sich durch Ausklappen in ein Tablet verwandelt. «Nach den geschwungenen Bildschirmen erobern jetzt falt- und rollbare Touchscreens den Mark», erläutert Dr. Klaus Hecker, Geschäftsführer des Branchenverbandes und LOPEC-Mitveranstalters OE-A (Organic and Printed Electronics Association). «Diese Aufbruchstimmung wird auf der LOPEC zu spüren sein», unterstreicht Hecker und ergänzt: «Bei den flexiblen Displays geht es mittlerweile weniger um Fragen der Entwicklung als vielmehr um die Überführung der Technik in die Produktion.» Die LOPEC lädt Unternehmen sowie Forscher aus aller Welt zum Austausch ein und treibt die Revolution im Elektronikmarkt an, die mit faltbaren Handys gerade erst begonnen hat.

Ebenfalls für Begeisterung sorgen TV-Geräte mit flexiblen Bildschirmen: Sie stehen im Mittelpunkt des Plenarvortrags «Flexible printed display technology: Opportunities & challenges», den Dr. Xiolin Yan, Chief Technology Officer und Senior Vice President des chinesischen Unternehmens TCL Corporation, am 25. März um 09:40 Uhr auf dem LOPEC Kongress hält. TCL präsentierte im Januar den Prototypen eines Fernsehers mit ausrollbarem Display. Der im Inkjet-Verfahren auf Kunststoff gedruckte Bildschirm basiert auf einer Kombination aus organischen Leuchtdioden (OLED) mit Quantenpunkten (QD von quantum dots). Die QD-OLED-Schicht befindet sich zwischen zwei Elektroden und leuchtet bei Stromfluss. Eine Hintergrundbeleuchtung wie bei Flüssigkristallbildschirmen ist nicht nötig. Das macht den innovativen Bildschirm so dünn, flexibel und energiesparend.

Mit der Session «Flexible and large-area displays», die am 25. März von 11:30 Uhr bis 12:50 Uhr stattfindet, widmet sich der LOPEC Kongress weiteren Facetten des Themas: Stefano Gottardi von Simbeyond aus den Niederlanden geht auf neue leuchtstarke OLED-Materialien ein, Professor Kei Hyodo von dem japanischen Unternehmen Yuasa System auf den mechanischen Stress, dem die Bildschirme beim Falten und Rollen unterliegen. Dr. Mike Renn von Optomec aus den USA wiederum stellt Wrap-around-Bildschirme vor, die komplett um die Hardware herumgewickelt werden. Alternativen zur OLED-Technik stehen ebenfalls auf dem Programm: Dr. Bernd Zimmermann vom deutschen Display-Hersteller Plastic Logic konzentriert sich in seinem Vortrag auf batteriefreie elektrophoretische Displays (EPD), die sich ebenfalls auf Folie drucken lassen.

Haptisches Feedback: Den Bildschirm ertasten

Nicht nur in der Unterhaltungsindustrie überwinden flexible Displays die Grenzen konventionellen Designs. Auch in manchen Fahrzeugen der Luxusklasse findet man schon Touchscreens, die sich perfekt in die Mittelkonsole oder das Armaturenbrett integrieren. Zukünftig werden sämtliche Drehknöpfe und Schalter aus dem Autocockpit verschwinden und durch Displays ersetzt. Ein haptisches Feedback soll die Bedienung erleichtern, damit der Fahrer den Verkehr im Blick behält, auch wenn er die Lüftung oder den Radiosender einstellt. Die virtuellen Schalter und Regler auf dem Touchscreen sollen sich über Vibrationen oder Erhebungen ertasten lassen und die erfolgreiche Eingabe mit einem Impuls an den Finger, zum Beispiel mit einem Klickgefühl, bestätigen.

In dünnen, flexiblen Bildschirmen lässt sich die haptische Rückmeldung am besten mit piezoaktiven Materialien realisieren. Sie wandeln den mechanischen Druck, der beim Berühren der Bildschirmoberfläche entsteht, in elektrische Spannung um. Das elektrische Signal löst dann ein spürbares Feedback aus. Da Piezomaterialien schnell reagieren und zudem gedruckt werden können, eignen sie sich ideal für innovative Bildschirme. Auf den Inkjet-Druck von piezoelektrischen Filmen geht Nicolas Godard vom Luxembourg Institute of Science and Technology in seinem Vortrag auf dem LOPEC-Kongress am 26. März um 16:20 Uhr in der Session «Human-Maschine Interfaces» ein.

Das haptische Feedback entlastet den visuellen Sinn, der im digitalen Zeitalter ohnehin überbeansprucht ist, und bietet sich damit auch für andere Bereiche an: In der Telemedizin oder der Bedienung von Industrieanlagen etwa ließe sich so das Risiko von Fehlsteuerungen senken. Spiele auf dem Handy oder Tablet wiederum könnten mit außergewöhnlichen haptischen Effekten ausgestattet werden.

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Bezugsquellenverzeichnis