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Dünn, dünner, Lichtleitfolie

E-Book-Reader, Tablets oder Smartphones sind nicht nur leichter und flacher, sondern auch deutlich energieeffizienter als noch vor wenigen Jahren. Daran haben auch Lichtleitfolien aus PLEXIGLAS® ihren Anteil.

Ohne Display wären aus Telefonen niemals Computer im Kleinformat geworden. Mit der Brillanz der heutigen Modelle hatten die ersten Bildschirme allerdings kaum etwas gemeinsam: Heutzutage sind Auflösungen in HD-Qualität kein Problem mehr, und trotzdem ist gleichzeitig der Energieverbrauch erheblich gesunken. Das liegt vor allem daran, dass die Zulieferer der Display-Hersteller ihre verwendeten Materialien stetig weiter entwickelt haben. Ein Beispiel dafür sind Lichtleitfolien aus PLEXIGLAS®.

Damit Benutzer auf einem LCD-Display überhaupt etwas erkennen können, muss der Bildschirm von hinten durchleuchtet werden. In kantenbeleuchteten LED-Displays übernehmen häufig Lichtleiter aus PMMA (Polymethylmethacrylate) diese Aufgabe, so wie das Markenprodukt PLEXIGLAS® von Evonik. Dabei leitet das Material das eingespeiste Licht der LEDs in die gesamte Bauteilfläche und sorgt in Kombination mit einer lichtauskoppelnden Struktur für eine gleichmäßige Ausleuchtung des Bildschirms. Der Vorteil: Displays können ­– im Gegensatz zu Modellen, bei denen sich die LEDs direkt hinter dem Display befinden – durch diese Technik deutlich flacher werden.

Extrem dünn: Lichtleitfolien

PLEXIGLAS® ist durch seine optischen Eigenschaften ein exzellenter Lichtleiter.

Markus Parusel
Experte für Lichtleitfolien bei Evonik

Auch die Lichtleiter selbst sind in den vergangenen Jahren immer dünner ­– und damit zugleich leichter ­– geworden. So war beispielsweise im Jahr 2009 eine Lichtleitplatte in einem Laptopdisplay 3 mm dick. Drei Jahre später hatten die Hersteller diese Maße bereits halbiert. In Tablets kamen sogar durch Spritzguss beziehungsweise Spritzprägung hergestellte Lichtleiter zum Einsatz, die nur noch 0,55 mm dick waren. „Aber damit war das Limit im Dicke-zu-Fläche-Verhältnis nahezu erreicht. Den nächsten Schritt hin zu immer dünneren Lichtleitern brachten dann Lichtleitfolien aus PLEXIGLAS®“, erläutert Markus Parusel, Experte für Lichtleitfolien bei Evonik. Inzwischen sind PLEXIGLAS® Lichtleitfolien mit einer minimalen Dicke von nur noch 0,2 mm erhältlich, verfügen aber über die gleichen optischen Eigenschaften wie Lichtleitplatten aus Original PLEXIGLAS®. „Damit tragen Lichtleitfolien dazu bei, dass die Geräte insgesamt handlicher und natürlich auch leichter werden“, erläutert Parusel. Der limitierende Faktor ist inzwischen nicht mehr die Dicke des Materials, sondern die Verfügbarkeit sehr dünner, seitlich emittierender LEDs, die von ihrer Bauhöhe her optimal zur Folienkante passen müssen.

Erklärvideo: Lichtleitfolien

Wie funktionieren ultraflache Displays?

Doch nicht das Gewicht steht bei diesen Display-Bauteilen im Vordergrund, sondern die Leuchtkraft. „PLEXIGLAS® ist durch seine optischen Eigenschaften ein exzellenter Lichtleiter“, betont Parusel. So leitenspezielle auf die Folie aufgebrachte mikroskopisch-kleine Strukturen das Licht von Mikro-LEDs aus der gesamten Fläche aus und beleuchten das Display bei Tablets oder Smartphones von hinten. „Durch diese Technik der Hintergrundbeleuchtung entsteht dann ein gleichmäßig brillanter Eindruck“, erläutert Parusel.

E-Reader boomen

Folien: Gut zu verarbeiten

Auch in der Herstellung bieten Lichtleitfolien einige Vorteile: Sie werden auf Rollen geliefert und können effizient im Rolle-zu-Rolle-Verfahren verarbeitet werden. In dem Verfahren lassen sich beispielsweise die lichtauskoppelnden Strukturen durch verschiedene Verfahren –  wie Lasern, Heißprägen, Prägen in einen UV-härtbaren Lack – auftragen.

Bei anderen Anwendungen dürfen die Strukturen, die das Licht verteilen, nicht sichtbar sein: Beispielweise verfügen die immer beliebter werdenden E-Reader in der Regel über eine Front-Beleuchtung. Das heißt, das Display wird durch einen vorgelagerten strukturierten Lichtleiter  beleuchtet. „Dieser muss natürlich transparent sein und soll das Licht nach Möglichkeit nur in Richtung des E-Paper-Displays auskoppeln. Ansonsten würde er den Kontrast reduzieren“, so Parusel. Deshalb gibt es auch für diese Anwendungen spezielle Varianten, bei denen nicht-sichtbare Strukturen das Licht aus der Folie heraus lenken.

Damit die optische Brillanz dann auch dauerhaft erhalten bleibt, müssen die verwendeten Lichtleiter transparent bleiben: „Manche Kunststoffe vergilben im Laufe der Jahre, was das Bild stören würde. PMMA hat als farbneutraler Werkstoff keinen negativen Einfluss auf die Farben“, sagt Parusel.

Übrigens: Lichtleitfolien eignen sich nicht nur für mobile Endgeräte. Sie könnten zum Beispiel auch Ladenmöbel dezent ins rechte Licht rücken.