Neue Sensormaterialien für Touchscreens und Displays

Neue Sensormaterialien ermöglichen flexible und leichte Touchscreen für Displays

© Foto Fraunhofer ISC / Katrin Selsam-Geißler

Sensitive, flexible Folie für Touchdisplays

Flexible und kostengünstig gedruckte Touchdisplays sind heute noch Zukunftsmusik, doch werden ihnen weite Anwendungsfelder vorausgesagt. Ihr großer Vorteil ist ihre Designfreiheit. Sie können nahezu beliebig angepasst werden, da die Displayfolie sozusagen ausgerollt werden kann. Außerdem ist das kostengünstige Herstellungsverfahren im Vergleich zu anderen Methoden mit geringem Materialaufwand bei gleich bleibend guten Sensoreigenschaften verbunden. Die Materialien lassen sich auch in großem Maßstab produzieren. Nicht zuletzt sind Touchdisplays auf Polymerbasis leichter und robuster als die bisher üblichen harten, glasbasierten berührungsempfindlichen Displays.

Eine neue Materialentwicklung des Fraunhofer ISC bringt die flexible Displaytechnologie einen großen Schritt voran. Druckbare Sensormaterialien können – auf eine Folie aufgebracht – Verformungen registrieren und senden ihr Signal direkt und hochauflösend an einen Rechner. In Kombination mit einem flexiblen Display können Tablet-PCs und Smartphones so nicht nur über virtuelle Schalter und Buttons bedient werden, sondern über Verformung und Bewegung der Folie.

Signal durch Verformung
Die im Rahmen des EU-Projekts »Flashed« entwickelten Sensoren – aufgebaut aus neuartigen piezoelektrischen Druckpasten – können großflächig auf eine flexible Polymerfolie aufgebracht werden und erlauben den Aufbau von elektronischen Drucksensoren mit simplen Printverfahren. Die sensitive Oberfläche der Folie – beispielsweise verknüpft mit einem Display – misst bei Berührung die Verformung. Das daraus entstehende Signal kann digitalisiert und räumlich dargestellt werden. Die neue Touchsensortechnologie wird die Bedienung von mobilen Endgeräten grundlegend ändern, da die neuartigen Sensoren eine intuitivere Steuerung möglich machen – ohne Schalter, Tasten oder Wischfuktion.

Nicht nur druck- sondern auch temperaturempfindlich
Die kostengünstig herstellbaren Sensoren registrieren außer den Veränderungen des mechanischen Drucks – beispielsweise beim Biegen und Bewegen des flexiblen Displays – auch Temperaturänderungen. Damit lassen sie sich auch für die Näherungssensorik einsetzen. So löst schon eine kleine Temperaturänderung, z. B. wenn sich eine Hand dem Sensor nähert, ein entsprechendes Signal aus. Diesen Effekt können die Entwickler aber auch unterdrücken, wenn er nicht benötigt wird. Für das FLEX SENSE Display ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die Temperatursensitivität komplett ausgeschaltet wird, um eine höhere Ortsauflösung zu erreichen. Darüber hinaus können die Sensoren auch als Aktoren genutzt werden und ein haptisches Feedback ermöglichen. Für viele Anwendungen kann die Kombination der Sensoreigenschaften mit einem haptischen Feedback die Nutzerfreundlichkeit verbessern und den Funktionsumfang erhöhen.

Zukünftig bleifrei

Bisher wurde für die Sensoren Blei-Titanat verwendet. In Zukunft soll jedoch auf das gesundheitlich als bedenklich eingestufte Material verzichtet werden. Ein wichtiges Ziel ist deshalb der Ersatz des bleihaltigen Piezomaterials durch andere Werkstoffe ohne allzu große Einbußen bei der Sensitivität. Dazu werden im Rahmen des Projekts neue ferroelektrische Partikel-Matrix-Systeme entwickelt und für gängige Siebdruckverfahren angepasst.