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Electrowetting-Displays

Auch bei Sonneneinstrahlung gut ablesbar

20. August 2013, 9:46 Uhr | Von Helmut Lemme

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Farberzeugung auf verschiedenen Wegen

Einfarbige Ausführungen solcher „D³-Displays“ (Droplet Driven Displays) sind relativ leicht zu realisieren. Für vollfarbige gibt es mehrere verschiedene Möglichkeiten. Naheliegend ist eine additive Farbmischung wie bei den anderen Typen. Jedes Pixel ist in drei Subpixel unterteilt, mit roter, grüner bzw. blauer Flüssigkeit. Solange keine Spannung angelegt wird, bleibt diese im jeweiligen Reservoir, und die Subpixel zeigen die schwarze Farbe des Reflektors.

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Bei Anlegen einer Spannung bewegt sich die Flüssigkeit in das Subpixel und bedeckt den Reflektor. Das Pixel nimmt dabei die jeweilige Farbe an (Bild 4a). Ebenso gut geht es auch umgekehrt: Hier ist der Zellenhintergrund rot, grün oder blau eingefärbt, und die Flüssigkeit ist schwarz. Bei Aktivierung deckt sie den Hintergrund zu (Bild 4b). Ein Vorteil: Hier kann man die Pixeldimensionen sehr klein machen, wodurch nicht nur die Auflösung steigt, sondern auch die Schaltgeschwindigkeit; gleichzeitig sinkt die erforderliche Ansteuerspannung.

Eine Alternative ist eine subtraktive Farbmischung. Dazu sind drei Zellen in Cyan, Magenta und Gelb übereinander gelegt. Hier ist keine horizontale Unterteilung in Subpixel erforderlich. In der praktischen Erprobung hat sich dieses Prinzip als überlegen gezeigt, weil der Reflexionsgrad deutlich höher ist. Der optische Eindruck ist weit besser als bei E-Ink. Neben diesen verschiedenen Mehrkammerprinzipien ist es auch möglich, mit nur einer einzigen Kammer auszukommen. Unter dieser sind bis zu acht einzelne Reservoirs angeordnet, in denen sich die verschieden gefärbten Flüssigkeiten im inaktiven Zustand befinden. An jeder Öffnung sitzen mehrere Elektroden. Je nachdem, welche davon aktiviert werden (zuerst die Auswahl-Elektrode, dann die eigentliche Pixel-Elektrode), steigt die betreffende Flüssigkeit an die Oberfläche und füllt das Pixel aus.

Die Ansteuerung muss dann nur so erfolgen, dass sich die verschiedenen Flüssigkeiten nicht vermischen. Bevor die eine herausgeholt wird, muss die andere verschwunden sein. So kann das Pixel acht verschiedene Farben annehmen. Die Zahl der Farben lässt sich weiter erhöhen, indem man die obere Gegenelektrode in mehrere Subelektroden aufteilt. Damit wird auch eine teilweise Füllung der Zelle möglich, also Graustufen (Bild 5). In diesem Fall braucht man auf der Frontseite eine Aktiv-Matrix-Ansteuerung mit TFTs. Mischfarben sind erreichbar durch Kombination von benachbarten Pixeln, die verschiedene Farben zeigen; im Auge des Betrachters werden diese dann gemischt. So ist das System sehr flexibel.

Macht man die Rückseite der Zelle transparent, dann eignet sich ein derartiges Display auch für Hinterleuchtung. Bei Teildurchlässigkeit erhält man ein transflektives, das sich gleichermaßen im hellen Umgebungslicht wie im Dunkel benutzen lässt.

Auf dem Weg in die Praxis

Die Anwendungen werden nicht auf sich warten lassen. Es ist nicht die Absicht, in Konkurrenz zu LCDs und OLEDs zu treten. Die besten Chancen liegen vorerst in eng begrenzten Nischenmärkten, insbesondere in Außenanwendungen, wo selbstleuchtende Displays die erwähnten Kontrastprobleme haben. In Frage kommen z.B. Anzeigetafeln, Preisschilder oder auch E-Reader. Entwicklungsleiter Andriy Bitman von ADT: „Einstrahlende Sonne ist unser Freund“. Durch Ersatz des zunächst verwendeten Wassers durch eine andere Flüssigkeit konnte der Betriebstemperaturbereich auf -30 °C bis +110 °C erweitert werden; externe Kühlung oder Erwärmung sind nicht nötig.

Demonstratoren in kleinen Formaten waren bereits auf etlichen Fachkongressen zu begutachten. Das System als solches ist sehr flexibel und erlaubt zahllose Varianten. Fertigprodukte ab Lager gibt es noch nicht. Wenn diese dann eines Tages verfügbar sind, werden es überwiegend kundenspezifische Ausführungen sein. Für den Aufbau einer Serienfertigung werden noch geeignete Partner gesucht. Die Herstellung hat große Ähnlichkeit mit der von LCDs. Eines Tages wird sich dann ein damit ausgestatteter Geldautomat mittags und um Mitternacht gleich gut bedienen lassen.