Heimo Ponnath Design

Der flache Bildschirm

Text: Heimo Ponnath, Dipl.chem. (© 1991)
Bilder: Heimo Ponnath und Beatrice Löbl


Flache Bildschirme: Perspektiven und Realität

Der flache Bildschirm bleibt weiterhin ein Bereich, auf dem intensiv geforscht wird. Dabei geht es unter anderem um eine Optimierung der Bildpunktansteuerung und um Substanzen, die in den Transistoren der TFT-Technik eingesetzt werden, aber auch um neue Materialien, deren lichtelektrisches Verhalten interessante Perspektiven für die Display-Technologie erwarten läßt.

Vier Ansätze, die NCAP-Folien, die PLZT-Keramik, neues Material für die Dünnfilmtransistoren bei den AMLCDs und ein möglicher Weg, Kathodenstrahlröhren ebenfalls flach zu bauen, sollten in dem Zusammenhang erwähnt werden.

Zur Funktion von NCAP-Folien Bild 21. Zur Funktion von NCAP-Folien

J.L.Fergason (zitiert in 5) präsentierte die NCAP-Technik. NCAP bedeutet "Nematic Curvilinear Aligned Phase", was man frei übersetzen kann als "bogenförmig aufgereihte nematische Flüssigkristalle". Das nematische LC-Material ist hier in Form winziger, annähernd kugelförmiger Mikrotröpfchen eingebettet in einen transparenten Kunststoff. Das Funktionsprinzip solcher Folien deutet Bild 21 an.

In (6) wird das PLZT-Keramikmaterial (piezoelektrische Lanthan-modifizierte Blei-Zirkon-Titan-Legierung) vorgestellt. Es ist durchsichtig, fest und kann in dünne Platten geschnitten werden. Sein lichtelektrisches Verhalten ähnelt dem der Flüssigkristalle.

Mehrere Forschungsgruppen in Europa, Japan und den USA (16, 17) arbeiten an flachen Kathodenstrahlröhren, sogenannten MFDs (von "microtips fluorencent display", was etwa mit "Mikrospitzen-Fluoreszenz-Bildschirm" zu übersetzen ist). Diese neue Technik basiert auf der bekannten Erscheinung, daß elektrische Ladungen bevorzugt über Spitzen des Ladungsträgers austreten, wenn sie von einem elektrischen Feld angezogen werden. Winzige Kegel, die über das gesamte Display verteilt sind, emittieren Elektronen, wenn an ihrem Ort ein Feld anliegt. Etwa 0,1 mm darüber befindet sich eine Glasplatte, die mit fluoreszierendem Material beschichtet ist: Die auftreffenden beschleunigten Elektronen erzeugen dort Lichtblitze. Displays auf dieser Basis werden vermutlich noch auf sich warten lassen und ob sie sich gegen die immer leistungsfähigeren LCDs durchsetzen werden, ist noch nicht absehbar. Ein großer Vorzug der LCD-Technik ist nämlich die fehlende Strahlung: Kathodenstrahlröhren ergeben immer Abstrahlungen verschiedener Art, die sich möglicherweise gesundheitsschädlich auswirken oder aber dazu dienen können, daß der Bildschirm mit relativ geringem technischen Aufwand "abhörbar" wird.

Eine weitere interessante Entwicklung betrifft das Material der Transistoren in TFT-Displays. Derzeit werden diese Transistoren auf normales Glas - das besonders eben und fehlerfrei ist - mit amorphem Silizium aufgebracht. Dieses Material hat den Vorzug, daß sich die lithografischen Herstellungsprozesse bei Temperaturen unter 300°C - also unterhalb des Erweichungspunktes von Glas - abspielen. Allerdings weist das amorphe Silizium (a-Si) den Nachteil auf, daß die Beweglichkeit der Elektronen darin recht niedrig ist. Eine andere Form, das polykristalline Silizium, hat dagegen eine etwa hundertfache Elektronenbeweglichkeit. Zwei interessante Konsequenzen ergeben sich aus dieser Tatsache: Zum einen schalten Transistoren aus poly-Si wesentlich schneller, zum anderen aber wäre es möglich, die Ströme darin so zu steigern, daß auch Teile der Steuerlogik auf die Glasplatte zu integrieren wären. AMLCDs dieser Bauart erforderten dann nur noch einen Bruchteil der bisher aus den Displays herausgeführten Leitungen und die umgebende Elektronik würde erheblich vereinfacht.

Leider erfordert die Verwendung von poly-Si derzeit noch Spezial- oder gar Quarzglas, denn die Temperaturen zur Herstellung der Schaltungen liegen etwa bei 600 bis 800°C. Außerdem nehmen die dann auf der Glasplatte befindlichen Leitungen und Steuerelemente relativ viel Platz weg, so daß die Relation von aktiver Fläche zur Gesamtfläche eines Displays sehr ungünstig wird.


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