MEMS-Displays auf Basis von Polymer-Folien

Mit MEMS-Elementen auf Basis von Polymer-Folien lassen sich Displays mit hoher Bildqualität realisieren. Das Verfahren, das sich das Phänomen der verhinderten Totalreflexion zunutze macht, stellt besondere Anforderungen an die elektrischen, mechanischen und optischen Parameter der Membranen. Das Entwicklungsziel sind nach dem sequenziellen Prinzip arbeitende Farbdisplays.

Einfacher Aufbau und hoher Wirkungsgrad bei kostengünstiger Fertigung

Mit MEMS-Elementen auf Basis von Polymer-Folien lassen sich Displays mit hoher Bildqualität realisieren. Das Verfahren, das sich das Phänomen der verhinderten Totalreflexion zunutze macht, stellt besondere Anforderungen an die elektrischen, mechanischen und optischen Parameter der Membranen. Das Entwicklungsziel sind nach dem sequenziellen Prinzip arbeitende Farbdisplays.

Von Martin G. Selbrede

Das Interesse der Industrie an Displays, die nach dem farbsequenziellen Prinzip arbeiten, hängt damit zusammen, dass sich mit diesem Konzept die Komplexität des Aufbaus reduzieren lässt. Statt der drei separat anzusteuernden Pixel – für jede Grundfarbe eines – genügt dort ein einziges Pixel. Die so genannten FSC-Displays (Field Sequential Color) erzeugen die drei Farben aus einer einzigen Zelle nacheinander. Die Farben selbst entstehen dann wegen des beschränkten zeitlichen Auflösevermögens des menschlichen Auges im Gehirn des Betrachters. Allerdings muss dabei die Schaltzeit der Pixel wesentlich kürzer sein als die eines herkömmlichen LC-Displays.

Die LC-Displays nach heutiger Technologie sind ein guter Vergleichsmaßstab für die mögliche Güte einer Darstellug mit konventionellen transmissiven Displays, bei denen für ein Bildelement (Pixel) drei Zellen verwendet werden. Die Vorteile eines FSC-Displays auf MEMS-Basis liegen aber nicht nur in der bereits erwähnten Reduktion der Komplexität. Vielmehr kann auch der Wirkungsgrad eines solchen Displays deutlich höher liegen. Das ist eine unmittelbare Konsequenz der vielen verschiedenen Schichten, aus denen ein LC-Display aufgebaut ist. Die meisten dieser Schichten – Polarisatoren, Farbfilter, Pixel-Blenden – reduzieren die Intensität des durch sie hindurchgehenden Lichtes und setzen die ursprüngliche Intensität der Hinterleuchtung auf einen Bruchteil herab (Bild 1).

Bei MEMS-basierten Displays sind die meisten dieser Schichten entbehrlich (Bild 2). Ohne Polarisatoren und Farbfilter kann hier der Wirkungsgrad um eine Größenordnung höher liegen als der von LC-Displays. Bei den FSC-Displays, die sich das Prinzip der unterdrückten Totalreflexion zunutze machen, lässt das System 61 % der Lichtmenge der Hinterleuchtung durch, bei den meisten LC-Displays liegt dieser Anteil zwischen 3 und 8 %. Die 61 % können bei den FSC-FTIR-Displays (Frustrated Total Internal Reflection) allerdings nicht überschritten werden, ohne dass die Gleichförmigkeit der Ausleuchtung beeinträchtigt wird.

Elektrostatisches Zeitmultiplex

Ein FSC-FTIR-Display lässt sich durchaus mit nur einer aktiven Schicht realisieren, allerdings muss eine solche Polymer-Folie ganz bestimmte Anforderungen erfüllen. Die Optimierung der elektrischen, mechanischen und optischen Eigenschaften ist daher der Schlüssel für eine erfolgreiche Implementierung dieser Technologie zur Herstellung eines Displays.

1. MEMS-Displays auf Basis von Polymer-Folien
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