TV-Geräte und Tablet-PCs 03.08.2012, 11:00 Uhr

LCD-Displays punkten mit Innovationen

Am weit entfernten Horizont sind Flachbildschirme aus organischen LEDs, kurz Oleds, schon sichtbar, doch die Branche verdient noch immer das eigentlich Geld mit LCD-Displays. Und auch in dieser Technik warten Hersteller mit Innovationen auf. Weiterentwicklungen reduzieren Fertigungskosten, sorgen für größere Farbintensität oder dünne biegsame Bildschirmgläser.

LCD-Displays liegen in der Gunst der Kunden weiterhin vorne.

LCD-Displays liegen in der Gunst der Kunden weiterhin vorne.

Foto: Messe Berlin

Bildschirme für LCD-TV-Geräte sind der größte Umsatzgenerator der weltweiten Display-Industrie – noch. Trotz gewisser Marktsättigungseffekte stehen sie mit knapp 50 Mrd. $ weit über dem Jahresmarkt von 25 Mrd. $ für Handys und Smartphones. Die Smartphones sieht Paul Semenza von Displaysearch allerdings auf einer steilen Aufwärtskurve, auf der sie die TV-Bildschirme in sechs Jahren – bei der Marke 40 Mrd. $ – überholen werden.

Trotz LCD-Innovationen: Oled-Bildschirme im Kommen

Solche Prognosen sind Leitlinien für Investitionsentscheidungen. Andererseits lenken sie auch die technologischen Entwicklungen der Branche. Klar ist, dass die LCD-Hersteller die bald beginnende Ära der großen Oled-Bildschirme (organische LEDs) in ihre Strategien einbeziehen und mit gezielten Teilinnovationen punkten werden. Auch wenn billige Oled-Schirme laut Semenza noch mindestens zehn Jahre auf sich warten lassen. Bei den LCDs war das auch der Fall: „Weil sie große Investitionen in die Fertigung erforderten.“

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Kostenkritisch, bei hohem Automationsgrad, ist die Größe des „Mutterglases“, aus dem die Bildschirme herausgeschnitten werden. Seit zwei Jahren dominiert die „Generation 8“ (etwa 2200 mm x 2500 mm), aus denen sich sechs LCD-Schirme mit 52 Zoll Diagonale gewinnen lassen, mit einem Anteil von 40 % des LCD-Markts. Die von Sharp initiierte „Gen10“ (2880 mm x 3130 mm) mit acht Schirmen bietet laut Semenza keinen großen Anreiz auf der Kostenseite.

Egal ob LCD oder Oled: Neue Technologien sollen Fertigungskosten senken

Fast alle Hersteller investieren in die mit Dünnfilmtransistoren (TFTs) auf Glassubstraten ausgelegte Aktivmatrix-

ansteuerung der einzelnen Pixel: in LTPS- (low temperature poly-silicon) oder, vorzugsweise, Metalloxid-TFTs. Darauf gründet sich die Hoffnung geringerer Fertigungskosten für die Ansteuermatrix großer Bildschirme – seien sie LCD- oder Oled-basiert.

„Es ist derzeit die große Frage, ob die Industrie schnell die Oxid-TFT-Technologien entwickeln kann“, sagt Industriekenner und Marktforscher Ross Young. „Wenn ja, wird sie sie einsetzen – und umso schneller auf die großen Oled-Bildschirme umschwenken.“

LTPS-TFTs auf Basis von polykristallinem Silizium, in kleinen AM-Oled-Schirmen (active-matrix organic light-emitting diode) weithin eingesetzt, sind vor allem wegen ihrer höheren Trägermobilität (bis zu 100 cm³/Vs) gegenüber 0,7 cm³/Vs für amorphes Silizium attraktiv. Die Metalloxid-TFTs aus dem meist verwendeten IGZO (indium gallium zinc oxide) liegen mit 20 cm3/Vs bis 50 cm³/Vs dazwischen. Dafür ist der Kostenaufwand zur Umrüstung der Fertigung geringer. Sharp, LG-Display und Samsung fahren bereits Pilotlinien dieser Technologie.

Allerdings wird in den kommenden Jahren die installierte Fertigungskapazität für TFTs aus amorphem Silizium immer noch an die 90 % Marktanteil halten. Doch der Umschwung bahnt sich an.

Indiz für den verschärften Wettbewerb ist die Welle der Konsolidierungen: z. B. der Zusammenschluss des Displaygeschäfts von Sony, Hitachi und Toshiba (plus Panasonic) zur Japan Display Inc. In Korea wetteifern LG Display und Samsung um die Poleposition. In Taiwan dominiert AU Optronics den kommerziellen Markt für LCD-Panels.

Ein weiteres technologisches Highlight war Anfang Juni dieses Jahres auf der „Displayweek 2012“ zu sehen: die vom US-Hersteller Nanosys seit einem Jahr propagierte QDEF-Technologie (quantum dot enhanced film) für LCD-Schirme. Sie soll die von den kleinen Oled-Displays angestoßene Nachfrage nach intensiveren Farben erfüllen.

QDEF löst dies durch eine Hintergrundbeleuchtung mit hoch effizienten blauen Gallium-Nitrid-LEDs. Die Fusion zum Weiß geschieht durch eine Zwischenschicht mit Nanokristallen aus Phosphor: „quantum dots“. Sie emittieren, angeregt durch die blauen LEDs, die erforderlichen roten und grünen Anteile für die Primärfarben Rot, Grün und Blau. Diese sind spektral sehr eng (40 nm Halbwertsbreite) definiert. Das erlaubt einen größeren Farbraum, ähnlich den guten alten Kathodenstrahlröhren, ohne den Leistungsbedarf zu erhöhen.

LCD-Displays mit extrem dünnem, flexiblem Glas

Eine andere aktuelle Innovation soll offensichtlich den organischen Flach-Displays mit biegsamem Schirm entgegenwirken: extrem dünnes, flexibles Glas. Dass dies mit dem traditionell spröden Werkstoff machbar ist, demonstrieren gleich mehrere Firmen: Asahi Glass, Corning, Nippon Electric und Abrisa Technologies. Corning nennt seine Entwicklung „Willow Glass“ – schlank und biegsam wie eine Weidenrute. Es ist nur 100 µm dick und wird auf handlichen Rollen mit 15 cm Durchmesser geliefert, in einer Breite bis zu 1 m.

Das dünne Glas, heißt es, sei klarer als Plastikmaterialien und biete eine mehr als zweifache Verbesserung der Farbneutralität. Auch in der thermischen Stabilität und der für organische LEDs kritischen Versiegelung gegen atmosphärische Einflüsse soll es die laminierten Plastikfolien übertreffen.

Ein Beitrag von:

  • Werner Schulz

    Freier Fachjournalist in München. Schwerpunktthemen: Mikroelektronik, Solartechnik, Displaytechnologie.

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