Große LCDs auf Kunststoff-Substrat Biegsame Flüssigkristalle

Flüssigkristalle-Displays
Flüssigkristalle-Displays

Flüssigkristall-Displays haben einen gravierenden Nachteil: Sie sind mechanisch starr und schränken damit den Produktentwickler ein. Mittlerweile gibt es Fertigungsprozesse, um sie großflächig auf Kunststoff-Substraten zu produzieren. Die LCD-Technik wird flexibel – zum Vorteil des Entwicklers.

Biegsame (mechanisch verformbare) Displays in verschiedenen Formen gibt es bereits seit mehreren Jahren. Welche Möglichkeiten sich dadurch für die Produktentwicklung ergeben, wird aber erst jetzt deutlich. Bisher beschränken sich die Anwendungsbereiche für biegsame Displays auf Smartwatches und einige wenige Smartphone-Modelle. In der Regel werden dafür OLED-Displays auf Kunststoffsubstraten eingesetzt. Bei den Smartwatches liegt ihr Vorteil für den Systementwickler weniger in ihrer Biegsamkeit, sondern in der Schlankheit der OLED-Displays. Sie ermöglichen einen flacheren Systemaufbau der gesamten Uhr oder alternativ den Einsatz einer größeren Batterie bei gleicher Systemgröße. Im Smartphone nutzt bisher nur Samsung die Biegsamkeit von flexiblen OLED-Displays aus. In Modellen mit Edge-to-Edge-Anzeigen verläuft die Oberfläche großteils flach, ist aber entlang zweier parallel verlaufender Kanten abgerundet. Angeblich wird bald auch Apple auf diesen Zug aufspringen und ein Freiform-Display im nächsten iPhone verwenden.

Jedes dieser Beispiele macht sich eine andere Eigenschaft von Aktiv-Matrix-Displays auf Kunststoff zu Nutze, und es ist anzunehmen, dass sich auf diesem Gebiet innerhalb der nächsten Jahre noch eine Vielzahl neuer Anwendungsbereiche erschließen wird. Biegsame Displays auf Kunststoff-Substraten können in Anwendungen quer über die verschiedensten Branchen hinweg sinnvoll genutzt werden. Konkrete Anwendungsbeispiele ergeben sich im Automobilbereich, in der Unterhaltungselektronik und der digitalen Beschilderung (Digital Signage).

Automobilbereich

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface, HMI) im Automobil verändert sich aktuell aus Sicht des Anwenders sehr stark, denn Fahrzeuginnenräume werden zunehmend zur Markendifferenzierung genutzt. Diese Entwicklung geht auch mit der immer stärker ausgeprägten Vernetzung des Automobils einher. Im Zuge des graduellen Übergangs zu autonom fahrenden Autos durchläuft auch das HMI einen Wandlungsprozess, sowohl in Bezug auf ihr Erscheinungsbild als auch auf ihre Funktion. Displays spielen bei der Schaffung eines individuell konfigurierbaren, personalisierten Fahrzeuginnenraums eine tragende Rolle. Prognosen von IHS Markit zufolge, wird sich das weltweite jährliche Umsatzvolumen aus Display-Systemen im Automobilbereich bis 2022 verdoppeln und sich bis dahin auf 21 Mrd. US-Dollar belaufen [1].

Aktuell sind Displays in Fahrzeugen beinahe die einzige flache Oberfläche. Damit schränken sie die Interieurdesigner in ihren Gestaltungsmöglichkeiten stark ein. Entsprechend hoch sind die Einsatzchancen für biegsame Displays. Sie können das Design-Konzept für Fahrzeuginnenräume stark verändern – und das nicht nur in Bezug auf das Armaturenbrett und die Mittelkonsole. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen für die sehr flache, lichtstarke und bruchsichere Displays in Frage kommen, die sich an verschiedene Oberflächenformen anpassen.

Ein System aus Kamera und gebogenem Display auf der A-Säule könnte zum Beispiel den Rückspiegel ersetzen – aerodynamisch gesehen eine Verbesserung – oder dem Fahrer anzeigen, was hinter der Säule passiert („unsichtbare A-Säule“, siehe Bild 1). Eine ähnliche Anwendung wurde von Yanfeng Automotive Interiors bereits präsentiert. Das Innenraumkonzept für das autonome Fahrzeug XiM17 sieht ein flexibles organisches 12,1“-LCD (OLCD) in der A-Säule des Wagens vor, um den Sichtbereich für den Fahrer zu erhöhen. Das OLCD wurde von FlexEnable für die erstmalige Präsentation des XiM17-Konzepts bei der North American Auto Show 2017 entwickelt, die in Detroit stattfand.

All diese Anwendungsbereiche benötigen großflächige, mechanisch flexible Displays, die auch die Anforderung der vom Automobilbereich geforderten langen Lebensdauer erfüllen und eine hohe Helligkeit aufweisen, um eine gute Ablesbarkeit bei Tageslicht zu gewährleisten.

Unterhaltungselektronik

OLCDs eröffnen auch im Bereich Unterhaltungselektronik innovative Gestaltungsmöglichkeiten. Auf diesem umkämpften Markt buhlen Marken ständig um die Aufmerksamkeit der Konsumenten. Produktinnovation und Produkt-Differenzierung sind daher grundlegende Konzepte.

Smart-Home-Geräte wie sprachunterstützte, digitale Assistenten und webunterstützte Haushaltsgeräte erfreuen sich zunehmender Beliebtheit [2]. Und sie bieten eine Reihe von Möglichkeiten zur Integration von Displays, die Nutzern visuelle und funktionelle Vorteile verschaffen. Häufig muss der Produktentwickler dafür die Oberfläche des Geräts neu definieren oder zumindest abflachen. Biegsame Displays aus Kunststoff können diese Aufgabe erleichtern. Mit ihnen lassen sich auch interaktive Oberflächen auf natürlichere, subtilere Art und Weise in ein Wohnumfeld integrieren (Bild 2).

Die bruchsicheren Varianten sind auch für den Einsatz in mobilen Endgeräten geeignet. Das gilt insbesondere für größere Geräte wie Tablets, deren glasbasierte Displays sehr stoßempfindlich sind und daher durch relativ massive Frontgläser geschützt werden. Dadurch sind sie schwerer und auch unhandlicher. Entwickler von Wearables können ebenfalls von biegsamen Displays profitieren, die sich zum Beispiel um das Handgelenk wickeln lassen.