Philips entwickelt elektronisches Papier für Videoinhalte

Wissenschaftler von Philips präsentieren im Magazin Nature eine neuartige Technologie für reflektierende, papierartige Displays. Diese Technologie weist eine ausreichend hohe Schaltgeschwindigkeit auf, um Videoinhalte anzuzeigen und kann als Basis für ein reflektierendes, vierfarbiges Displays dienen.

Das Display basiert auf der Technologie des Electrowetting (Benetzung von Grenzflächen durch elektrische Felder), die bei der Bewegung von Flüssigkeit hohe Steuer- und Verarbeitungsgeschwindigkeiten im Mikrometer-Bereich erreicht.

Diese Technologie beruht auf der Steuerung räumlich begrenzten Wasser-Öl-Schnittstellen durch Stromzufuhr, wie für einen Bildpunkt in Abbildung 1 schematisch dargestellt. Wenn keine Spannung anliegt, bildet das (farbige) Öl einen dünnen Film zwischen dem Wasser und der hydrophobischen (wasserabweisenden), isolierenden Beschichtung einer Elektrode, und es entsteht ein farbiger Bildpunkt. Wenn zwischen Elektrode und Wasser Spannung anliegt, dann ändert sich die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Beschichtung. Der Zustand dieser Schichten ist folglich nicht mehr stabil, und das Öl wird durch das Wasser verdrängt. Dadurch bildet sich ein teilweise transparenter Bildpunkt oder, wenn unter dem Schaltelement eine reflektierende weiße Schicht liegt, ein weißer Bildpunkt. Da der Bildpunkt sehr klein ist, nimmt der Nutzer nur die Durchschnittsreflexion wahr. Somit entsteht ein sehr helles und kontrastreiches Schaltelement, das die Grundlage für das reflektierende Display bildet.

Displays mit Electrowetting-Technologie weisen eine Reihe von interessanten Eigenschaften auf. Das Schalten zwischen der weißen und der farbigen Reflexion vollzieht sich so schnell, dass Videoinhalte angezeigt werden können. Darüber hinaus zeichnet sich diese Technologie durch niedrigen Energieverbrauch und geringe Leistungsaufnahme aus, sodass Displays, die diesen Effekt nutzen, flach und dünn ausgeführt werden können. Im Vergleich zu anderen reflektierenden Displays sind Reflexionsvermögen und Kontrast besser oder gleichwertig und erreichen fast die Werte für Papier.

Außerdem bietet diese Technologie laut Entwickler Philips überragende Möglichkeiten im Hinblick auf vierfarbige Displays mit großer Helligkeit. Das heißt, es werden Displays zur Verfügung stehen, die viermal so hell sind wie reflektierende LCD-Displays und doppelt so hell wie andere aufstrebende Technologien. Statt Filter in Rot, Grün und Blau (RGB) oder wechselnde Segmente der drei Primärfarben zu verwenden, wodurch praktisch nur auf einem Drittel des Displays Licht in der gewünschten Farbe reflektiert wird, macht die Electrowetting-Technologie von einem System Gebrauch, bei dem ein Unter-Bildpunkt zwei verschiedene Farben selbstständig schalten kann. Auf diese Weise werden zwei Drittel der Displayfläche für die Reflexion von Licht in jeder gewünschten Farbe nutzbar gemacht. Dieser Effekt wird dadurch erzielt, dass ein Bildpunkt mit Hilfe einer Schichtung von zwei unabhängig voneinander steuerbaren Farbölfilmen sowie einem Farbfilter aufgebaut wird. Als Farben werden Cyan-Blau, Magenta-Rot und Gelb verwendet, ein so genanntes subtraktives Dreifarbensystem, das beispielsweise dem bei Tintenstrahldruckern verwendeten Prinzip entspricht. Verglichen mit LCD-Displays wird die Helligkeit nochmals um den Faktor zwei erhöht, denn es werden keine Polarisationsfilter benötigt.

Bei der Schwarz/Weiß-Darstellung ist Philips übrigens schon einen Schritt weiter. Dort sollen erste Produkte im kommenden Jahr verfügbar sein.