22.10.2003

Videobilder in Öl und Wasser

Physik Journal - Bisher ließen sich auf papierähnlichen Bildschirmen nur statische Zeichen und Bilder dastellen. Nun kommt Bewegung ins Spiel.

Videobilder in Öl und Wasser

In der Zeitung der Zukunft finden sich nicht nur gedruckte Zeilen und Bilder, sondern auch Filmberichte wie im Fernsehen. Die Grundlage dafür soll das elektronische Papier liefern. Können bisher auf diesen dünnen Bildschirmen nur statische Zeilen und Bilder – in Qualität und Kontrast vergleichbar mit dem klassischen Druckbild auf Papier – gebannt werden, kommt nun Bewegung ins Spiel. Möglich wird dies mit einer neuen Display-Technik, die Schaltfrequenzen von bis zu 100 Hertz ermöglicht (Abb.).

Die Mikrokammern der winzigen Displays für bewegte Bilder werden mit Öl und Wasser befüllt. (Quelle: Philips)

Robert Hayes und Johan Feenstra von Philips in Eindhoven füllten dazu Mikrometer kleine Kammern mit Öl (Alkane mit Kettenlängen zwischen C _₁₀ und C _₁₆) und Wasser. Über einen elektrischen Kontakt können sie eine Spannung von bis zu 20 Volt an diese Hohlräume anlegen. Eine Doppellage aus Zinnoxid und einem isolierenden, hydrophoben Polymer trennt sie von einer weißen Reflektor-Unterlage ab. Fließt nun ein Strom in die Wasser-Öl-Kammer, zieht sich die ölige Phase um bis zu 90 Prozent zusammen und gibt eine Fläche frei, die durch das durchsichtige Wasser benetzt wird. Innerhalb von zehn Millisekunden eröffnet sich so wechselweise ein Blick entweder auf den Öltropfen oder das weiße Substrat.

Mit diesem Prinzip des „Electrowetting“ – der elektrisch steuerbaren Benetzung einer wasserabstoßenden Fläche – entwickelten Hayes und Feenstra ihren einen Quadratzentimeter großen Prototyp, auf dem sie mit 180000 Kammern etwa 60000 Bildpunkte – entsprechend einer Auflösung von 160 dpi (Pixel pro Zoll) – anordnen konnten. Jedes Pixel setzt sich aus drei Hohlräumen zusammen, in denen die Öltropfen jeweils mit einem anderen Farbstoff in den Grundfarben Cyanblau, Magentarot und Gelb eingefärbt sind. So lässt sich im Prinzip jeder Farbton additiv darstellen.

Ohne Hintergrundbeleuchtung erreichen diese Displays die vierfache Helligkeit verglichen mit reflektiven LCD. Heute noch auf einer starren Unterlage aufgebaut, können diese farbigen Bildschirme mit leitenden und biegsamen Trägermaterialien in Zukunft auch flexibel wie Papier werden. Doch bis zur Marktreife in schätzungsweise fünf Jahren setzt Philips zunächst mit seinem Partner E-Ink auf ein älteres Prinzip für elektronisches Papier, das 2004 kommerziell angeboten wird. Schwarze Mikrokügelchen in einer Flüssigkeit, deren Position nur relativ langsam innerhalb von einigen hundert Mikrosekunden gesteuert werden kann, bilden die Grundlange für kontrastreiche, aber statische Schwarz-Weiß-Anzeigen.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, November 2003, S. 16

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