Elektrisch leitende Plastikfolien für flexible Touch-Display-Sensoren und Solarzellen

Die magisch einfache, intuitive Berührungssteuerung im Bildschirm mobiler Datengeräte ist eine innovative Technologie mit exponentiellem Marktwachstum. Dazu entstehen derzeit neue, großflächig in den Bildschirm integrierte kapazitive Touch-Sensoren. Sie sind transparent, biegsam und flexibel, denn sie basieren auf organischen Folien, die mit fast unsichtbaren metallischen Gitternetzen in Mikrometer-Dimensionen beschichtet sind. Die neuesten Entwicklungen zeigt die LOPE-C 2011 in Frankfurt.

Bildschirme mit Touch

Großflächig in den Bildschirm integrierte Touch-Sensoren anstelle der traditionellen mechanischen Tasten und Schalter zählen heute zu den selbstverständlichen Komfort-Erwartungen beim Umgang mit Smartphones und Tablet-PCs. Kurzes Antippen oder auch nur Annähern der Fingerspitze genügt zum Aufrufen der gewünschten Aktion oder Weiterblättern im Menü.

Dass sich hinter dieser geradezu magisch intuitiven Berührungssteuerung abstrakter Algorithmen eine komplexe und forschungsintensive Technologie verbirgt, die sich derzeit stürmisch weiterentwickelt, ist den meisten Nutzern, die sich an der navigatorischen Eleganz ihrer Geräte erfreuen, sicherlich weniger gut bekannt. Hinter den Bedienoberflächen mit dem smarten Touch steckt eine neue Art der Mikroelektronik – so dünn und flexibel, dass sie satt und glatt auf jede noch so runde oder scharfe Geräte-Oberfläche oder ins Cockpit modern gestylter Autos passt.

Denn die organische Elektronik basiert nicht auf dem spröden Siliziumchips der heutigen Prozessor- und Speicherbausteine. Sondern auf Halbleitern aus Kunststoff, die sich per Massendruck einfach und kostengünstig fertigen lassen. Leitfähige Polymere (wie PEDOT) werden von Großfirmen wie Heraeus Clevios oder Agfa bereits tonnenweise produziert: als zuverlässige Antistatik-Beschichtung, für OLED- oder Elektrolumineszenz-Displays und in der organischen Photovoltaik (OPV). Seit PEDOT eine Leitfähigkeit von 1000 S/cm erreicht hat, ist das Interesse am Einsatz für transparente Elektroden sprunghaft gestiegen. Erste Navigations-Geräte und Mobiltelefone mit PEDOT-Touch-Sensoren erobern derzeit die Märkte.

Wachstumsmarkt organische Elektronik

Insgesamt ist die organische und gedruckte Elektronik ist eines der großen Wachstumsfelder zukünftiger Hightech-Industrien. Da ist Europa, dank breiter Grundlagen- und Anwendungsforschung, bestens aufgestellt. Die jährliche Ausstellung und Konferenz LOPE-C (Large Area, Organic and Printed Electronics Convention), vom 28. bis 30. Juni 2011 auf dem Frankfurter Messegelände, zeigt als weltweiter Treffpunkt der Forscher, Entwickler, Hersteller und Anwender die Fortschritte bei organischen Displays (OLED), organischer Photovoltaik (OPV), gedruckten Funketiketten (RFIDTags) für Smart Packaging von Waren in integrierten Lieferketten, funktionalisierten Textilien und vielen anderen futuristischen Anwendungen.

Der weltweite Industrieverband OE-A (Organic and Printed Electronics Association) als Träger der LOPE-C rechnet damit, dass die organische und gedruckte Elektronik einen Milliarden-Markt eröffnet, mit dem langfristigen Potenzial, die klassische Elektronik mit neuen Anwendungen zu ergänzen.

Kunststoffe mit leitfähiger Oberfläche

Ein stark expandierendes Teilgebiet der organischen Elektronik ist die transparente Oberflächenbeschichtung von Kunststoffen mit fein-partikularen, elektrisch leitenden Materialien wie Silber, leitfähigen Polymeren, oder auch (bisher experimentell) extrem dünnen Lagen von Kohlenstoff-Nanoröhren.

Hier gibt es einen spannenden neuen Ansatz: die Strukturierung leitfähiger Schichten als regelmäßige metallische Gitternetze aus Silber oder Kupfer in Mikrometer-Dimensionen. Derartig feine „Grids“ sind für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar, also durchsichtig. Aber sie bilden großflächige, Elektroden für kapazitive oder resistive Touch-Sensoren und Displays.

Vor allem der Markt für Touch-Sensoren expandiert dynamisch. Er wird sich 2011, so schätzt der koreanische Marktforscher Displaybank, von knapp 6 Mrd. Dollar auf mehr als 10 Mrd. Dollar beinahe verdoppeln. Bis 2014 wird die Hälfte aller mobilen Datengeräte standardmäßig Touch-Funktionen bieten.

Die neuen funktionalen Beschichtungen transparenter Folien mit metallisch leitenden Gitterstrukturen und leitfähigen polymeren Beschichtungen sind eine gefragte Alternative zu den bisher verfügbaren ITO- (Indium Tin Oxide) Beschichtungen. Denn die Indium-Zinn-Oxid-Beschichtungen sind recht spröde. Sie eignen sich am besten für Glassubstrate, also weniger gut für Folien-Touch-Sensoren und künftige leichte, flexible Displays. Auch die Verarbeitung von Indium-Zinn-Oxid ist nicht ganz einfach. Überdies befürchten einige Marktbeobachter Versorgungsengpässe beim Indium, sagt Dr. Stephan Kirchmeyer von Heraeus Clevios, dem führenden Hersteller leitfähiger Polymere.

Anwenderspezifisches Layout

Der applikative Vorteil der Plastikfolien mit elektrisch leitfähigem Gittermuster für Touch-Sensoren und organische Displays besteht im individuellen Layout und der spezifischen Struktur der Beschichtung. Auch lässt sich ihre Leitfähigkeit genau auf die Anwendung abstimmen und gleich in die Folienherstellung einbinden. Sogar Anwendungen als unsichtbare Scheibenheizung für Fahrzeuge sind denkbar.

Die Vielzahl der an der Entwicklung beteiligten Firmen zeigt, dass die organische Elektronik spezifisch auf die Anforderungen der Anwender eingeht, sagt Dr. Wolfgang Clemens von PolyIC: „Mit den leitfähigen Beschichtungen werden wir dem aktuellen Marktbedarf gerecht. Es gibt kein Innehalten. Die Industrie fährt mit Full-Speed voraus. Auch die langfristigen Ziele verfolgen wir energisch weiter.“

Bei den leitfähigen Polymeren gibt es in der Ätzung der Strukturen ähnliche Fortschritte. Bislang waren sie in Polymerschichten durch geringe Farbunterschiede sichtbar. Eine von Heraeus Clevios entwickelte Ätz-Technologie deaktiviert das leitfähige Polymer, statt es zu entfernen. Damit entstehen vollkommen unsichtbare leitfähige Strukturen – für kapazitive Touch-Sensoren eine wichtige Voraussetzung.

Auf dem weltweiten Branchentreff LOPE-C 2011, vom 28. bis 30. Juni im Forum der Messe Frankfurt, werden die neuen leitfähigen Folien für Touch-Displays breiten Raum einnehmen. Im Ausstellungsteil werden sie in Form kommerzieller Produkte präsent sein, während sie im Konferenzteil als Stand der Entwicklung und der aktuellen Markttrends abgehandelt werden.

Alle Infos rund um die LOPE-C sowie Registrierungsmöglichkeiten unter www.lope-c.com

Einblicke in die faszinierende Welt der organischen und gedruckten Elektronik zeigt der neue OE-A Film ‘Printed Electronics – Ready to Go!’

http://www.vdma-webbox.tv/deutsch/filmdatenbank/printed-electronics-ready-to-go.html

Über LOPE-C
LOPE-C (Large-area, Organic & Printed Electronics Convention) ist die weltweit führende, von der Industrie getragene jährliche Konferenz und Ausstellung der organischen und gedruckten Elektronik. LOPE-C präsentiert die wirtschaftlichen Trends und den breiten wissenschaftlichen Fortschritt in allen Themenfeldern und fokussiert im Ausstellungsteil auf die Produktion und Applikationen. Sie wird gemeinsam organisiert von der Organic and Printed Electronics Association (OE-A) und der Mesago Messe Frankfurt GmbH.
Über OE-A
Die OE-A wurde 2004 als Arbeitsgemeinschaft im VDMA gegründet. Die OE-A ist die weltweit führende Interessenvertretung der organischen und gedruckten Elektronik und repräsentiert die gesamte Wertschöpfungskette der Industrie. Mit mehr als 170 Mitgliedsfirmen in Europa, Nordamerika, Asien und Australien deckt sie die gesamte industrielle Wertschöpfungskette ab. (www.oe-a.org)
Über Mesago Messe Frankfurt
Mesago, 1982 gegründet mit Sitz in Stuttgart, zählt zu den Vorreitern unter den Anbietern von internationalen Special-Interest-Messen, -Kongressen und -Seminaren. Das Unternehmen gehört zum internationalen Netzwerk der Messe Frankfurt, agiert messeplatzunabhängig und zeichnet pro Jahr mit rund 60 Mitarbeitern für Messen und Kongresse mit insgesamt über 2.500 Ausstellern und 100.000 Fachbesuchern verantwortlich (www.mesago.de).
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Für Anfragen bezüglich OE-A:
Dr. Klaus Hecker, Managing Director
OE-A (Organic and Printed Electronics Association)
Eine Arbeitsgemeinschaft im VDMA
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E-mail: klaus.hecker@vdma.org
Autor:
Werner Schulz
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