Schaffen Durchblick: Transparente Displays

Neue Designmöglichkeiten sollen die transparenten EL-Displays des Herstellers Planar schaffen. Bis zu einer Größe von 10,4 Zoll sind die robusten und langlebigen Anzeigen erhältlich.

Neue Designmöglichkeiten sollen die transparenten EL-Displays des Herstellers Planar schaffen. Bis zu einer Größe von 10,4 Zoll sind die robusten und langlebigen Anzeigen erhältlich.

1983: Sag niemals nie. Sean Connery alias James Bond sitzt seinem Widersacher Largo, gespielt von Klaus Maria Brandauer, an einem Tisch gegenüber. Die beiden trennt eine Glasscheibe, die sich in der Mitte des Tisches befindet. Beobachtet von Kim Basinger, spielen sie das Domination-Game, mit dem Ziel, die Weltherrschaft zu erringen. Das virtuelle Schlachtfeld erscheint inmitten der transparenten Glasscheibe.

Mit imaginären Laserstrahlen können nun beide auf die abgebildeten Objekte zielen und doch ihren Gegner beobachten. Das ist wichtig, denn schließlich wird der Verlierer mit empfindlichen Stromstößen traktiert und das daraus resultierende schmerzverzerrte Gesicht will man natürlich nicht verpassen. Ist dieses durchsichtige Display nun eines von den vielen phantasievollen Effekten »Made in Hollywood«, die eben einen Bond so liebenswert machen, oder durchaus technisch realisierbar? »Nun ja, 1983 wäre es wahrscheinlich noch schwierig gewesen«, so Frank Dornscheidt von Planar Systems, »heute ist dies aber kein Problem mehr.«

Basis so eines transparenten Displays ist die EL-Technologie. Dornscheidt: »In Abhängigkeit von der Stärke der Leuchtschicht und den verwendeten Elektroden erreichen unserer EL-Displays eine Lichtdurchlässigkeit von etwa 85 Prozent.« Zum Vergleich: Normales Fensterglas hat im sichtbaren Spektralbereich eine Lichtdurchlässigkeit von 90 Prozent. Realisierbar sind theoretisch sehr große transparente Displayflächen, die Praxis macht aber noch Probleme. Dornscheidt: »Momentan beschränkt sich die Produktion aus verfahrenstechnischen Gründen aber auf eine Größe bis maximal 10,4 Zoll.«.

Hersteller Planar verspricht sich viel von seiner Technologie; die Markterwartungen sind hoch, sollen die transparenten Anzeigen den Anwendern doch vollkommen neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnen. Dornscheidt: »Das Besondere ist sicherlich, das sich die Displays auch dort installieren lassen, wo es der Kunde nicht erwartet.« Zudem können die Displays nicht nur Informationen anzeigen, sondern gleichzeitig den Blick in die Mechanik oder in einen geschlossenen Prozess freigeben. »Der Konsumgütermarkt bietet da ein facettenreiches Betätigungsfeld«, so Dornscheidt. Einsatzbeispiele seien Haushaltsgeräte wie Kaffeemaschinen, Mikrowellengeräte, Backöfen, Waagen, aber auch TV-Geräte, DVD-Recorder und Radios. Ebenfalls im Auge hat Dornscheidt den Automotive-Markt (Cluster-Instrumentierung, Windschutzscheibe) und das Gebäudemanagement (Türen, Aufzüge, Digital Signage).

Um im Konsumgüterbereich Fuß zu fassen, bedarf es natürlich einer entsprechenden Preisstruktur. Kann Planar die Displays in Europa zu einem attraktiven Preis fertigen? »Ja«, sagt Dornscheidt, »bei den hier üblichen Stückzahlen können wir die Vorteile der vollautomatisierten ALD-Fertigung voll ausspielen.«

Elektrolumineszenz-Displays haben sich seit langem in der elektronischen Anzeigewelt bewährt. Planar entwickelt und produziert seit 1985 die TFEL-Technologie (Thin Film Electroluminescent). Die Herstellung basiert auf dem in Finnland entwickelten und von Planar patentierten ALD-Verfahren (Atomic Layer Deposition). Das EL-Display besteht aus einem festen Glaskörper und ist daher gegen Schock und Vibrationen resistent. Zum Einsatz kommen die Anzeigen gegenwärtig in schwierigen und anspruchsvollen industriellen Applikationen. Die selbstleuchtende Displaytechnologie besticht durch einen aus allen Richtungen nahezu uneingeschränkten Blickwinkel. Die emittierende Phoshorschicht liegt unmittelbar unter der Displayoberfläche, so dass auch mechanisch keine Restriktionen vorliegen. Die ALD-Technologie ermöglicht einen minimalen Abstand (0,05 mm) zwischen den einzelnen Pixeln bzw. Segmenten. Die Displayfläche ist in sich sehr homogen, Helligkeitsunterschiede zwischen einzelnen Pixel sind nicht sichtbar. Auf Basis der ICE-Brite-Technologie lässt sich zudem ein sehr hoher Kontrast erreichen. Einsetzbar sind die Anzeigen in einem weiten Temperaturbereich. Dornscheidt: »EL-Displays arbeiten bei einer Temperatur von -70°C genauso schnell wie bei Raumtemperatur.« Einzig die Ansteuerelektronik grenzt den Temperaturbereich ein, so dass die meisten Panels für einen Bereich von -40°C bis 85°C spezifiziert sind. Dornscheidt: »EL-Displays sind aus Produzentensicht unerfreulich langlebig. Eine Halbwertzeit konnte nie ermittelt werden.« Einer Langzeitstudie zufolge wurde nach 100.000 Stunden (mehr als elf Jahre) ein Helligkeitsverlust von weniger als 20 Prozent der Ausgangshelligkeit nachgewiesen.

So funktioniert's

Beim EL-Display wird eine phosphorisierende Schicht auf einen Glaskörper (typ. Dicke: 1,1 mm) zwischen zwei Elektroden aufgedampft. Diese Konstruktion wird mit einem Frontglas zu einem festen Körper verschmolzen. Die Leuchtschicht besteht aus einer mit Mangan angereicherter Zinksulfid-Verbindung. Wird nun eine Spannung von ca. 200 V (AC) angelegt, werden die Mangan-Moleküle zum Leuchten angeregt. Die Spannung kann sowohl sinusförmig wie auch pulsgeneriert sein. Dabei wird ein gelbes Licht erzeugt, mit einer dominanten Wellenlänge von 581,7 nm. Die Helligkeit ist proportional zur Frequenz und erreicht üblicherweise 250 Hz bei Matrix-Displays. Segment- bzw. Symbol-Anzeigen lassen sich mit einer höheren Frequenz betreiben.

Beim transparenten EL-Ansatz werden die metallischen Elektroden durch transparentes Indium-Zinn-Oxid (ITO) ersetzt und reflektierende Elemente entfernt. Der lichtemittierende Dünnfilm (standard-thinfilm) wird durch einen streuungsarmen Film (non-scattering-film) ersetzt. So lässt sich eine Transparenz von knapp 85 Prozent erreichen. Kleine Einschränkung: Die Leuchtdichte ist etwas geringer als bei herkömmlichen EL-Anzeigen.

Vorstellbar ist auch der Einsatz gekrümmter Gläser oder neuartiger Substrate. Dornscheidt: »Effektvolle Ergebnisse verspricht auch der Einsatz von verspiegeltem Glas und farbigen Hinterleuchtungen.« Planar werde aber seine Forschungsaktivitäten in dieser Richtung verstärken.

Susanne Schäfer