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Flexibilität in der Formgebung

Organische LCDs für die Mensch-Maschine-Schnittstelle

8. Dezember 2017, 12:42 Uhr | Von Simon Jones

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Umfunktionierung von Glas-LCDs in Plastik-OLCDs

Aktivmatrix-Liquid-Crystal-Displays (LCD) mit Dünnfilmtransistoren (TFT, Thin-Film-Transistor) aus amorphem Silizium werden bereits heute mit großem Erfolg in der Automobilindustrie eingesetzt. Allerdings stößt der Einsatz von Glas in Bezug auf Bieg- und Formbarkeit rasch an Grenzen. Die Vision der Produktdesigner lautet allerdings, Displays an die gewölbten Oberflächen und Formen im Fahrzeuginnenraum anzupassen. Organische LCDs (OLCDs), die eine organische TFT (OTFT)-Rückwand mit einer flexiblen LCD-Frontplane kombinieren, ermöglichen diese Vision.

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Die OLCDs haben einen Biege¬radius von weniger als 20 mm und sind somit viermal dünner (mit einer Stärke von weniger als 0,3 mm) und wiegen weniger als ein Zehntel herkömmlicher Displays auf Glasbasis (Bild 4).

FlexEnable hat ein industrielles Verfahren entwickelt, mit dem die Aktivmatrix bei niedrigen Temperaturen unter Einsatz lösungsbeschichteter organischer Materialien hergestellt werden kann. Das Niedrigtemperaturverfahren ermöglicht den Einsatz von Triacetylzellulose (TAC)-Film als Substrat, wie es bereits bei LCD-Polarisatoren eingesetzt wird. Durch Einsatz desselben

Substrats für Polarisator und Aktivmatrix-Rückwand, wird der dünne Aufbau realisiert (Bild 5).

Die Leistung von OTFTs übertrifft mittlerweile die Leistung von amorphem Silizium und wird stetig weiter verbessert. Tatsächlich ist die von FlexEnable in einem industriell skalierbaren Verfahren erreichte Mobilität mittlerweile zweimal so hoch wie die von amorphem Silizium. Vergleichende Gate-Bias-Stresstests haben zudem ergeben, dass OTFTs stabiler sind (Bild 6).

FlexEnable möchte die Qualifizierung von OLCDs für den anspruchsvollen Anwendungsbereich im Kraftfahrzeug erreichen und setzt bereits viele Materialien und Prozesse ein, die entsprechend qualifiziert sind. Materialseitig stellt das verwendete TAC-Kunststoffsubstrat ein kostengünstiges Material dar, welches bereits in Polarisatoren für Automobil-zugelassene Displays eingesetzt wird.

Die organischen Transistoren sind extrem stabil und zuverlässig. Ein wichtiger Maßstab ist beispielsweise das Schalten der Spannungsstabilität unter Gate-Vorspannung bei hoher Temperatur. Bei den Tests zeigen die organischen Transistoren von FlexEnable auf Kunststoff eine bessere Stabilität als herkömmliche amorphe Siliziumtransistoren auf Glas. Prozessseitig wird aktuell bereits eine herkömmliche LCD-Fertigungslinie von Truly Semiconductors adaptiert, um für die Automobilindustrie qualifizierte OLCDs zu produzieren.

Zu den großen Vorteilen bei einer Umrüstung der bestehenden LCD-Lieferkette zählen die sich daraus ergebende minimale Markteinführungszeit sowie die kostengünstige und risikoarme Umsetzung. FlexEnable und Truly Semiconductors, Lieferanten von Displays an Tier-1-Zulieferer, gaben im Juli 2017 die Unterzeichnung eines Techniktransfer- und Lizenzabkommens bekannt, mit dem die OLCD-Produktion nach China ausgelagert wird, um den Automobilsektor sowie andere Märkte zu bearbeiten. Die ersten Produktionsmuster liegen den Handelspartnern noch im Jahr 2018 vor und die Serienproduktion für den Automobilsektor soll im Jahr 2019 beginnen.