Kostengünstiger Inkjet-Druck für biegsame Touchscreens

Das Leibniz-Institut für neue Materialien (INM) präsentiert neue Touchscreens, die mit Nanopartikel-Tinten aus transparenten, leitfähigen Oxiden, TCOs (TCO, engl.: transparent conducting oxides), direkt auf dünne Kunststofffolien gedruckt werden. Dies ermöglicht die Herstellung von TCO-Strukturen in einem kostengünstigen Ein-Schritt-Druckprozess.

Handys und Smartphones sind den Tragegewohnheiten ihrer Nutzer noch nicht angepasst. Das wird jedem klar, der versucht, sich mit dem Handy in der Hosentasche hinzusetzen: Die Displays der unzähligen Handys und Pods sind starr und geben den anatomischen Formen seiner Träger nicht nach. Es ist mittlerweile kein Geheimnis mehr, dass die Großen der Branche an biegsamen Displays arbeiten. Wie man dafür geeignete Beschichtungen kostengünstig herstellen kann, zeigt das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien auf der diesjährigen Hannover Messe am Stand B46 in Halle 2 im Rahmen der Leitmesse Research & Technology vom 25. bis 29. April.

Kostengünstiger Ein-Schritt-Druckprozess

Dort präsentiert das INM neue Touchscreens, die mit Nanopartikel-Tinten aus transparenten, leitfähigen Oxiden, TCOs (TCO, engl.: transparent conducting oxides), direkt auf dünne Kunststofffolien gedruckt wurden. Per Inkjet-Druck aber auch per Tiefdruck bilden sich so durchsichtige Bahnen und Strukturen aus, die auch dann noch elektrisch leitend sind, wenn die Folien verformt werden. Dies ermöglicht die Herstellung von TCO-Strukturen in einem kostengünstigen Ein-Schritt-Druckprozess.

Üblicherweise werden leitfähige Beschichtungen mit TCOs über Hochvakuum-Techniken wie dem Sputtern aufgebracht. Zur Strukturierung der TCO-Schichten sind nach dem Sputtern weitere Prozessschritte erforderlich wie Photolithographie und Ätzprozesse, die den Gesamtprozess kostenintensiv werden lassen.

Nanopartikel mit besonderen Eigenschaften

„Wir stellen aus den TCOs Nanopartikel mit besonderen Eigenschaften her“, erklärt Peter William de Oliveira, Leiter des Programmbereichs Optische Materialien. „Die TCO-Tinte entsteht dann durch Zugabe eines Lösungsmittels und eines speziellen Binders zu diesen TCO-Partikeln. Dabei erfüllt der Binder mehrere Aufgaben: Er bewirkt nicht nur ein gutes Anhaften der TCO-Nanopartikel auf der Folie; er erhöht auch die Biegsamkeit der TCO-Beschichtung: So bleibt die Leitfähigkeit gerade beim Verbiegen der Folien erhalten.“

Die Tinte kann per Inkjet-Druck oder Tiefdruck direkt strukturiert auf die Folie aufgebracht werden. Funktionsfähig ist die Beschichtung, nachdem sie bei niedrigen Temperaturen unter 130 Grad Celsius mit UV-Licht ausgehärtet wurde.

Mit den transparenten, elektrisch leitfähigen Tinten ließen sich Leiterbahnen problemlos sogar im Großformat über das klassische Rolle-zu-Rolle-Verfahren herstellen. Die ersten Versuche am INM dazu sind vielversprechend. Die Forscher sind sich einig, dass durch die Verwendung von strukturierten Walzen künftig auch große, strukturierte, leitfähige Flächen kostengünstig mit hohem Durchsatz gedruckt werden können.

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