 Der steinige Weg zur E-Tinte
Schon lange war es angekündigt, doch seine Markteinführung wurde immer wieder verschoben. Jetzt steht das elektronische Papier endlich vor der Serienreife.
Von Jan Oliver Löfken
Elektronisches Papier ist reif für die ersten Produkte. Dieses Jahr werden bereits Anzeigetafeln beispielsweise für Zuginformationen auf Bahnsteigen und handliche e-books mit den hauchdünnen Displays arbeiten. Kontrastreich und mit feinen Auflösungen von bis zu 300 Bildpunkten pro Zoll (300 dpi) zeigen diese Geräte Texte und gerasterte Schwarz-Weiß-Bilder bei äußerst geringem Strombedarf an. Sie beziehen ihre Daten schnurlos über Funknetze oder aus kleinen Speicherkarten und brauchen im Vergleich zu herkömmlichen Flachbildschirmen mit Hintergrundbeleuchtung nur einen Bruchteil der Akku-Leistung.
Erst vor wenigen Wochen machte die amerikanische Xerox-Tochter Gyricon LLC den Anfang. Ihr "SynchroSign Message Board" mit rund 40 Zentimeter Kantenlänge arbeitet mit "SmartPaper", in dem sich winzige, elektrisch geladene Mikrokapseln, jedes kleiner als ein Sandkorn, mit einer schwarzen und einer weißen Seite elektrisch gesteuert hin und her drehen können. Vor einem wahlweise weißen oder schwarzen Hintergrund bleibt jeweils das letzte Bild ohne weitere Stromversorgung sichtbar.
 Spannungspulse von wenigen Volt sind nur nötig, wenn die kontrastreiche Ansicht gewechselt werden soll. Diese Mikrokapseln werden zwischen einer Elektrodenschicht und einer transparenten Folie quasi eingequetscht und können mit nur wenigen zehntel Millimetern Dicke prinzipiell auch gewölbte Flächen zu pfiffigen Anzeigetafeln aufwerten.
Ähnlich funktioniert das e-Paper der Firma E-Ink. Hier bewegen sich allerdings schwarze und weiße Mikropartikel in vielen mit Flüssigkeit gefüllten Mikrokapseln je nach angelegter Steuerspannung zur Bildschirmoberfläche, um einen schwarzen oder weißen Bildpunkt vor weißem Hintergrund darzustellen. Auch diese Technik ist serienreif. So entwickelt E-Ink in Deutschland zusammen mit der Firma Vossloh eine Anzeigetafel für Bahnsteige, die ohne feste Daten- oder Stromanschlüsse betrieben werden kann.
Größter Partner von E-Ink ist der niederländische Konzern Philips, der in den letzten Jahren regelmäßig Prototypen eines handlichen E-books, vergleichbar mit einem Taschencomputer, vorstellte. "Doch wir haben im Moment noch keine Produkte mit elektronischem Papier vorgesehen", sagt Ellen de Vries, Pressesprecherin der Philips-Forschung in Eindhoven. "Aber wir werden wesentliche Komponenten für solche Displays herstellen und damit bei Interesse andere Hersteller beliefern."
Dass es Philips damit ernst meint, belegt eine eigene Fertigungslinie für diese kleinen, Strom sparenden Displays im japanischen Kobe. Nach einigen Monaten Testbetrieb sei die Anlage voll betriebsbereit und für die Massenproduktion kleinerer e-Paper-Displays mit mindestens 160 dpi Auflösung ausgelegt. Über Stückzahlen und vorhandene Kunden schweigt sich die Konzernvertreterin jedoch aus.
Doch wahrscheinlich werden die Japaner wegen ihrer sprichwörtlichen Affinität zu neuen Technologien die ersten sein, die schon in wenigen Wochen e-books mit dem Mikrokapsel-Papier kaufen können und in der Tokyoter U-Bahn Manga-Comics nicht auf Papier gedruckt, sondern auf diesem elektronischen Medium lesen werden.
Europa wird sich noch länger gedulden müssen. "Für eine e-book Anwendung kommt es auf die verfügbaren Inhalte an", so de Vries. "Daher sprechen wir zur Zeit mit Verlagshäusern, ob sie Interesse an Veröffentlichungen ihrer Werke auf solchen elektronischen Geräten haben. Interessant könnte das vor allem für Schulbücher sein, damit Kinder nicht mehr so schwere Schultaschen tragen müssen."
 Doch obwohl es sich "Papier" nennt, fehlt all diesen Geräten eine wesentliche papiertypische Eigenschaft: die Flexibilität. Denn obwohl die hauchdünnen Mikrokapsel-Folien biegsam sind, bleibt die filigrane Elektronik zur Steuerung der einzelnen Bildpunkte wie beim herkömmlichen Flachbildschirm fest und starr.
Leitende Kunststoffe sollen hier Abhilfe schaffen und eine ebenfalls flexible Transistorfläche ermöglichen. Erst vor wenigen Wochen zeigten Philips-Forscher einen Prototypen solcher rollbaren Schaltkreis-Module. "Das Ergebnis ist noch nicht perfekt. Das rollbare Display zeigt noch Streifen und kleine Bildfehler", fasst de Vries den aktuellen Stand der Forschung zusammen. Rund fünf bis sieben Jahre können noch vergehen, bis sich flexible und große Bildschirme wie eine Jalousie aus dem Handy oder PDA herausziehen lassen."
Ebenso hapert es noch mit der Farbtauglichkeit des elektronischen Papiers. Farbpigmente und RGB (Rot-Grün-Blau) Filter könnten hier zu buntem Mikrokapsel-Displays führen. Parallel arbeiten zahlreiche Forscher an anderen Technologien, die zudem schnellere Schaltgeschwindigkeiten für das Abspielen von Filmsequenzen bieten sollen. Denn die Mikrokapsel-Technologie erweist sich dafür aus heutiger Sicht mit Taktraten von rund zehn Bildwechseln pro Sekunde als zu träge.
Doch vielleicht weiss die Grundlagenforschung Rat: Amerikanische Wissenschaftler gingen nun dem Verhalten der Schalter aus organischen Halbleiter-Kristallen auf den Grund und berichteten kürzlich darüber in der Fachzeitschrift "Science". In ihren Versuchen konnten sie nicht nur die Mobilität der Ladungen deutlich erhöhen, sondern erkannten auch, dass die Ausrichtung der Kristallachsen eine wesentliche Rolle für die Leistungsfähigkeit spielt.
"Unsere Methode trennt die Kristallsynthese von der Herstellung anderer Elemente des Transistors", sagt John A. Rogers von der University of Illinois in Urbana-Champaign. Dadurch würden die empfindlichen, organischen Moleküle vor Schädigungen bei der Photolithografie der Schaltstrukturen geschützt. Zusammen mit Kollegen von den Bell Laboratories und der Rutgers University "stempelten" sie quasi die elektrischen Schaltkreise eines Feld-Effekt-Transistors (FET) auf eine elastische Silikon-Kunststofffläche.
Auf diese filigranen Kontaktpunkte aus Gold und geeigneten Dielektrika setzten sie einen organischen Einkristall aus Tetraphenylnapthacen (engl.: rubrene); eine Substanz, die häufig für organische Transistoren genutzt wird.
Obwohl diese aufwändige Herstellungsweise nicht unbedingt für eine industrielle Fertigung von flexiblen Transistorflächen geeignet ist, offenbart die Methode das Verhalten der Ladungen in diesem FET. Und vielleicht tragen die Forschungserkenntnisse dazu bei, dass wir bald wirklich elektronische Bücher und Zeitungen mit flexiblen Seiten in den Händen halten werden.
Jan Oliver Löfken
Diplom-Physiker und Wissenschaftsjournalist mit langjähriger Erfahrung bei Bild der Wissenschaft, Handelsblatt, FTD und als Wissenschafts-Redakteur bei DIE WELT, betreibt heute mit Kollegen die Hamburger Wissenschaftsagentur www.wissenschaft-aktuell.de
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