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Display-Technik

Silber macht's möglich: Aufrollbare Touchscreens

| Redakteur: Beate Christmann

Forscher haben ein Verfahren entwickelt, das die Produktion von biegsamen Displays vereinfachen soll. Dank fotochemischer Metallisierung sollen Leiterbahnen in einem einzigen Schritt auf starre sowie biegsame Trägermaterialien aufgebracht werden können.

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Forscher des INM – Leibniz-Institut für neue Materialien haben ein Verfahren entwickelt, das die Herstellung von mikrometerschmalen Leiterbahnen auf Trägermaterialien wie Glas, aber auch auf biegsamen Folien in einem Schritt ermöglicht.
Forscher des INM – Leibniz-Institut für neue Materialien haben ein Verfahren entwickelt, das die Herstellung von mikrometerschmalen Leiterbahnen auf Trägermaterialien wie Glas, aber auch auf biegsamen Folien in einem Schritt ermöglicht.
(Bild: INM)

Ein Tablet, das nach Gebrauch zusammengerollt in einer Röhre verstaut wird. Oder auch ein digitaler Konstruktionsplan, der statt auf Papier auf einem leichten und biegsamen Display umhergereicht wird. An neuen und effizient zu produzierenden Gerätedesigns mit flexiblen Touchscreens arbeitet die IT-Branche gerade auf Hochtouren. Das Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken will nun ein Verfahren entwickelt haben, das die Herstellung derartiger Displays wesentlich erleichtern soll. Damit Touchscreens von Smartphones, Tablets und Co. funktionieren, sind sie auf den Oberflächen mit mikroskopisch feinen Leiterbahnen versehen. Wenn die Finger der Benutzer darauf tippen oder darüber wischen, öffnen und schließen sich elektrische Schaltkreise, die die verschiedenen Funktionen der Smartphones ermöglichen. In den Rändern der Geräte laufen diese mikroskopischen Bahnen zu größeren Leiterbahnen zusammen.

Bisher mussten diese unterschiedlichen Leiterbahnen in aufwendigen Prozessen in mehreren Schritten hergestellt werden. Das Verfahren der Forscher des INM soll nun die Herstellung von mikrometerschmalen Leiterbahnen auf Trägermaterialien wie Glas, aber auch auf biegsamen Folien in nur einem einzigen Schritt ermöglichen. Dazu nutzen die Entwickler die sogenannte fotochemische Metallisierung: Hierbei wandeln sich farblose Silberverbindungen mithilfe einer fotoaktiven Schicht beim Einwirken von UV-Licht in elektrisch leitendes Silber um.

Individuelles Aufbringen von Leiterbahnen

„Zuerst werden die Folien mit einer fotoaktiven Schicht aus Metalloxid-Nanopartikeln überzogen. Anschließend bringen wir die farblose, UV-stabile Silberverbindung auf“, erklärt Dr. Peter William de Oliveira, Leiter des Programmbereichs Optische Materialien. Dabei ließen sich verschieden große Bahnen bis zur kleinsten Größe von einem Tausendstelmillimeter darstellen. De Oliveira weiter: „Durch die Belichtung dieser Schichtfolge zersetzt sich die Silberverbindung an der fotoaktiven Schicht und die Silberionen werden zu metallischem, elektrisch leitendem Silber reduziert.“ Dieses Verfahren birgt nach Ansicht des Physikers mehrere Vorteile: Es sei schnell, flexibel, größenvariabel, günstig und umweltfreundlich. Weitere Prozessschritte für die Nachbehandlung entfielen.

Nach diesem Grundprinzip könnten Leiterbahnen sehr individuell aufgebracht werden. Und dazu gebe es drei verschiedene Methoden, die je nach Anforderung genutzt werden könnten: Zum einen das „Schreiben von Leiterbahnen“ mittels UV-Laser. Diese Methode eigne sich besonders gut für die erste, maßgeschneiderte Anfertigung und das Austesten eines neuen Leiterbahndesigns. Für die Massenproduktion sei diese Methode jedoch zu zeitaufwendig.

Weiter könnten auch Fotomasken, die nur an den gewünschten Positionen UV-durchlässig sind, für die Strukturierung genutzt werden. Dieser „semikontinuierliche Prozess“ eigne sich besonders für das Aufbringen der Leiterbahnen auf Glas.

Die dritte Methode ist die Nutzung von Stempeln. Diese sollen die Silberverbindung mechanisch verdrängen und Leiterbahnen können nur noch dort entstehen, wo noch Silberverbindung vorhanden ist. Die Stempel bestehen aus einem weichen Kunststoff und sind durchsichtig. Die Forscher arbeiten nun daran, diese auf Rollen anzubringen und die UV-Quelle direkt in die Rolle einzubetten. Somit wären die ersten Schritte für ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren getan, womit sich Leiterbahnstrukturen unterschiedlicher Größe auf Folien im Großmaßstab herstellen lassen sollen.

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