Ohne Reibereien - Einfaches Beschichtungsverfahren zur Herstellung von Flüssigkristall-Displays

17.04.2003

Flachbildschirmen gehört die Zukunft. Die Produktion großflächiger Formate ist bisher allerdings noch sehr teuer. Niederländische Forscher um Roeland Nolte haben nun eine neue Methode entwickelt, die einen problematischen Schritt bei der Herstellung von Flüssigkristall-Displays (LCDs) vereinfachen könnte. Ein LCD besteht im Prinzip aus einem Ensemble von winzigen Zellen - je zwei beschichteten Glasplatten, die mit einer flüssigkristallinen Verbindung gefüllt sind. Flüssigkristalle sind zumeist organische Moleküle, die sich auch in der flüssigen Phase zu einer kristallähnlichen Struktur anordnen. Auf der vorderen Glasplatte der Zelle ist ein Polarisator aufgebracht, der die Schwingungsebene einer einfallenden Lichtwelle in eine Richtung polarisiert. Wenn keine Spannung anliegt, wird diese Polarisationsrichtung des Lichtes auf dem Weg durch die Flüssigkristallschicht um 90° gedreht. Der Polarisator auf der hinteren Platte ist so ausgerichtet, dass er das Licht in diesem Fall passieren lässt, die Zelle erscheint transparent. Liegt eine elektrische Spannung an, wird die Ausrichtung der Flüssigkristalle so verändert, dass die Polarisationsrichtung nicht mehr gedreht und das Licht damit vom zweiten Polarisator nicht mehr durchgelassen wird. Die Zelle erscheint schwarz. Für die Übertragung der elektrischen Spannung auf die Zelle sind die Glasplatten mit einer Schicht aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) überzogen. Auf das ITO muss zusätzlich eine Polymerschicht aufgebracht werden, die anschließend intensiv mit einem samtartigen Textil in einer Richtung gerieben wird. Beim Reiben entstehen winzige, parallele Furchen auf der Oberfläche. Sie sorgen dafür, dass sich die Flüssigkristalle später in der gewünschten Ausrichtung anordnen. Unglücklicherweise lädt die Reiberei die Platten elektrostatisch auf. Staubpartikel werden angezogen und führen zu fehlerhaften Pixeln. Die Produktion muss daher staubfrei unter Reinraumbedingungen stattfinden. Diese aufwendige Maßnahme ließe sich nach dem neuen, sehr einfachen und robusten Verfahren einsparen: Nolte und Kollegen beschichten die ITO-Oberfläche mit einer speziellen organischen Verbindung, die dabei von selber eine gefurchte Struktur ausbildet. Wie die Forscher entdeckt haben, weist die ITO-Oberfläche selber bereits parallel angeordnete Nano-Furchen auf. Aggregate der organischen Verbindung ordnen sich entlang dieser Nano-Furchen an. Auf diese Weise entsteht wiederum eine gefurchte Oberfläche, deren Dimensionen aber um den Faktor tausend größer sind. Diese Furchen entsprechen in ihrer Struktur einer konventionellen Samt-geriebenen Polymerschicht und zwingen Flüssigkristalle ebenso in die gewünschte Ausrichtung wie diese.

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