Die (gescheiterte) Geschichte deutscher Flachdisplays Erfunden in Deutschland, gebaut in Asien

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In unserer Rubrik Legendäre Storys werfen wir einen Blick zurück auf bemerkenswerte Ereignisse der Branche. Heute geht es um TN-Zellen, das IPS-Verfahren und OLED-Patente und wie sie die Entwicklung moderner Flachbildschirme ermöglicht haben. Deutschland und Europa waren weltweit führend als Innovationsmotor, allerdings letztlich gescheitert als Produktionsstandort.

Vor 30 Jahren wog ein 71-Zentimeter-Fernseher noch 40 bis 55 Kilogramm. Heute gibt es 100-Zoll-Bildschirme für unter 1.500 US-Dollar. Rollbare OLED-Displays, transparente Scheiben und Micro-LEDs mit perfekten Schwarzwerten dominieren die Messen. Technisch scheint alles möglich zu sein. Doch was kommt als Nächstes? Ein Blick in die Vergangenheit und Zukunft mit den Experten des Deutschen Flachdisplay-Forums (DFF) – Global Network for Display Professionals: Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach, Jürgen Laur und Donald Schaffer.

Als Plasma der Heilsbringer war

Im Jahr 1966, dem Geburtsjahr der ELEKTRONIKPRAXIS, steckte das Farbfernsehen noch in den Kinderschuhen. Die klobigen Röhrenmonitore (CRT) boten für damalige Verhältnisse eine beachtliche Auflösung und dank ihrer gewölbten Oberfläche sogar eine natürliche Blickwinkelstabilität. Doch sie waren massiv. Dreißig Jahre später, Mitte der 1990er-Jahre, wog ein herkömmlicher 71-Zentimeter-Röhrenfernseher bis zu 55 Kilogramm und ließ sich nur mit zwei Personen sicher anheben.

Neben simplen LED-Anzeigen, Vakuum-Fluoreszenz-Displays (VFD) und der Elektrolumineszenz galt damals eine Technologie als der unangefochtene Heilsbringer der Branche: das Plasma-Display. Es versprach als erste großformatige Flachbildschirm-Technologie die Erlösung vom gigantischen Platzbedarf der Röhre. Man konnte die Geräte plötzlich an die Wand hängen, wenngleich sie im Betrieb noch als „wunderbare Wandheizung“ fungierten. Erste LCD-Prototypen wurden in dieser Zeit hingegen noch belächelt. Dass sich am Ende völlig überraschend die Flüssigkristalltechnologie als alleiniger Gewinner des Massenmarktes durchsetzen würde, ahnte damals kaum jemand.

Erfunden in Europa, produziert in Asien

Doch während Plasma seinen kurzen Triumph feierte und die ersten LCD-Schritte von der Konkurrenz kaum ernst genommen wurden, arbeiteten europäische Ingenieure längst an den Grundlagen, die den gesamten Markt verändern sollten. Deutschland und das angrenzende Europa spielten bei dieser technologischen Revolution eine paradoxe Rolle: Als Innovationsmotor weltweit führend, aber als Produktionsstandort letztlich gescheitert.

Die fundamentale TN-Zelle (Twisted Nematic), die den Siegeszug der LCDs überhaupt erst ermöglichte, erfanden Anfang der 70er-Jahre Martin Schadt und Wolfgang Helfrich in der Schweiz bei Hoffmann-La Roche. Das IPS-Verfahren (In-Plane Switching) für blickwinkelstabile Displays wurde hingegen hierzulande am Fraunhofer IAF in Freiburg entwickelt und patentiert. Selbst im modernen OLED-Bereich ist deutsches Know-how allgegenwärtig. Das komplexe Ansteuerverfahren, das heute in jedem OLED-Fernseher von LG zum Einsatz kommt, entwickelte und lizenzierte Professor Norbert Frühauf an der Universität Stuttgart. Flankiert werden diese elektronischen Meilensteine bis heute durch die Materialwissenschaft, allen voran durch die unverzichtbaren Flüssigkristalle der Merck KGaA.

Doch die Versuche, diese heimischen Entwicklungen in eine europäische Großserienfertigung zu überführen, endeten oft in bemerkenswerten Fehlschlägen. Aus einem frühen Konsortium von Bosch, Nokia und Siemens in Kooperation mit der Universität Stuttgart blieb am Ende lediglich ein Reinraumlabor übrig. Ein weiterer, äußerst konkreter Anlauf für eine europäische LCD-Fabrik fand in Dresden unter dem Projektnamen „Rotkäppchen“ statt. Das Projekt war weit fortgeschritten, das Management war bereits angeheuert. Doch am Tag der erwarteten Förderentscheidung zog das Ministerium völlig unerwartet die Notbremse.

Auch global gab es fatale Irrtümer: Die SED-Technologie (Surface-conduction Electron-emitter Display) war als flache Bildröhren-Alternative konzipiert und damit ein Hybrid aus CRT-Bildqualität und Flachbauweise, der nie den Massenmarkt erreichte. Konzerne wie Toshiba und Canon versenkten in Europa und den USA schätzungsweise eine Billion US-Dollar in die Entwicklung, bevor das Projekt endgültig begraben wurde. Diese Entwicklungen untermauerten ein unbarmherziges Gesetz der Branche: Die „Economy of Scale“ diktiert den Markt. Ohne gigantische Produktionsvolumina ist ein wirtschaftliches Überleben unmöglich.

Die deutsche Basis für OLED und Quantum Dots

Trotz dieses harten Wettbewerbs hat Deutschland insbesondere bei der OLED-Technologie (Organische Leuchtdioden) entscheidende Grundlagen geschaffen, die bis heute weltweit genutzt werden. Die Dotierung organischer Halbleiter war eine entscheidende Innovation, die OLEDs deutlich effizienter, heller und langlebiger machte. Heute gilt sie als Schlüsselprinzip moderner OLED-Displays, wie sie in Smartphones oder Fernsehern zum Einsatz kommen. Auch deutsche Unternehmen wie die Novaled und die Merck trugen mit der Entwicklung spezieller Materialien maßgeblich zur Verbesserung von OLED-Displays bei. Flankiert wurde dies durch die Forschungsförderung auf nationaler und EU-Ebene sowie durch die Arbeiten der Fraunhofer-Gesellschaft, die neue Herstellungsverfahren und Anwendungen, etwa für flexible oder gedruckte OLEDs, vorantrieb.

Ein bedeutender Entwicklungsbereich, an dem deutsche Forschung beteiligt war, ist die sogenannte Farbkonversion. Hierbei werden Quantum Dots (QDs) genutzt, um Licht, wie etwa von LEDs oder OLEDs, in besonders reine Rot- und Grüntöne umzuwandeln. Diese Technologie findet heute in vielen hochwertigen Displays Anwendung, bei denen QDs als zusätzliche Schicht integriert sind. Solche Ansätze mündeten in Konzepten wie QD-OLED, bei denen die Vorteile beider Technologien kombiniert werden. Ein aktueller Fokus deutscher Forschung liegt auf zukünftigen Display-Konzepten wie selbstleuchtenden QD-Displays, bei denen die Nanokristalle direkt elektrisch angeregt werden (QD-LEDs).

Vom gescheiterten Display ins medizinische Labor

Abseits der großen Produktionsschlachten entstanden in deutschen Laboren teils skurrile, aber faszinierende Ansätze. Das ist ein Beleg dafür, dass die Innovation hierzulande nie aufhörte, auch wenn die großen Fabrikhallen leer blieben. Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach von der Hochschule Pforzheim begleitete in seiner akademischen Laufbahn mehrere solcher hochambitionierten Konzepte. Eines dieser Projekte widmete sich mechanischen Displays: hochreflektive Bildschirme auf rein mechanischer Basis, ähnlich dem Prinzip heutiger E-Ink-Displays. Sein größtes drittmittelfinanziertes Forschungsprojekt drehte sich um das sogenannte Elektrowetting (Elektrobenetzung). Hierbei wurden mikroskopisch kleine Flüssigkeitstropfen mithilfe elektrischer Felder präzise manipuliert. Das Ziel war es, bistabile, hochreflektive Farbdisplays ohne eigene Hintergrundbeleuchtung zu entwickeln. Als massentaugliche Display-Technologie scheiterte Elektrowetting zwar, doch die Idee überlebte: Das Prinzip der präzisen Flüssigkeitsmanipulation durch elektrische Felder wird heute höchst erfolgreich in der modernen Medizintechnik für Lab-on-a-Chip-Systeme angewendet.

Treppenhaus statt Technologie als Grenze

Betrachtet man die Entwicklung von 1966 bis heute, ist der Sprung atemberaubend. Neben der gigantischen Steigerung von Leuchtdichte und Farbraum ist vor allem die Skalierbarkeit das prägende Merkmal der Gegenwart. Heute kauft man einen 100-Zoll-Fernseher für weniger als 1.500 US-Dollar. Technologisch existieren kaum noch Grenzen. Wenn Hersteller auf Messen rollbare OLEDs für 65.000 US-Dollar präsentieren, zeigt das, was physikalisch machbar ist. Die eigentliche Grenze von heute ist vielmehr profaner Natur: Es ist der Transport des riesigen Bildschirms durch das heimische Treppenhaus und die mangelnde Zahlungsbereitschaft der Käufer.

Die Display-Industrie ist stark kostengetrieben. Selbst bei revolutionären neuen Technologien wie Micro-LEDs stellt sich sofort die Frage nach dem wirtschaftlichen Nutzen. Die Experten des DFF blicken daher mit einer gewissen Ernüchterung auf die aktuellen Marktdynamiken. Auf die Frage, was die nächste große Display-Revolution sein könnte, ziehen sie ein überraschendes Fazit: „Offen gestanden fehlt aktuell so ein wenig die Fantasie, was neue Technologien dem Konsumenten noch zusätzlich an Mehrwert bringen könnten.“ (heh)

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