PRODUCTIE VAN PLATTE BEELDSCHERMEN KAN NU ZONDER FLUWELEN LAP

Onderzoekers van IBM zijn er in geslaagd om een alternatieve methode te ontwikkelen om vloeibare kristallen te ordenen. Dit vormt een belangrijke stap in de fabricage van platte beeldschermen (LCD's), zoals die onder andere te vinden zijn in laptopcomputers. Hoewel dat soort beeldschermen wordt gemaakt met de modernste technologieën, maken fabrikanten voor het ordenen van de kristallen nog altijd gebruik van een fluwelen lap. Door daarmee over een speciaal geprepareerde dunne laag plastic te wrijven komen de moleculen op een lijn te liggen (als haren kammen) waarna de vloeibaar kristallijne moleculen die ze er op aanbrengen die ordening overnemen. De IBM-onderzoekers ontdekten dat ze een zelfde effect kunnen bewerkstelligen door eerst met een bundel ionen (geladen atomen) een dunne laag van een anorganisch materiaal te beschieten en daar de vloeibare kristallen op aan te brengen (Nature, 3 mei).

Al sinds de eerste onderzoekingen aan vloeibare kristallen in de jaren twintig worden fluwelen rollers gebruikt om deze staafvormige moleculen netjes parallel neer te leggen. In een LCD verandert die oriëntatie plaatselijk door het aanleggen van een elektrische spanning. Daardoor laten ze óf licht door óf houden het tegen, zodat een beeldpunt aan of uit wordt gezet. Hoewel het gebruik van de rollers in de loop der jaren is verfijnd, bleven er nadelen aan kleven. Zo komt er veel stof bij vrij en dat maakt de clean room (waar alle andere productiestappen plaatsvinden) voor deze bewerking verboden terrein. Ook ontstaan er als gevolg van het wrijven soms strepen en kan er zich elektrostatische lading opbouwen, waardoor de beeldkwaliteit achteruit gaat. Bovendien willen fabrikanten uit het oogmerk van efficiëntie steeds meer LCD's tegelijk op grote glasplaten maken, en hoe groter het oppervlak, hoe meer problemen de wrijfmethode met zich meebrengt. Hoewel er alternatieven zijn ontwikkeld en getest, bleken die allemaal niet geschikt om op grote schaal het wrijven te vervangen. De nu ontwikkelde methode kan dat wel volgens de onderzoekers, al is ze voorlopig nog slechts in prototypen toegepast.

Praveen Chaudhari en zijn collega's besloten het dunne laagje plastic te vervangen door een laag koolstof met een diamantstructuur. Het oppervlak daarvan bewerkten zij met een bundel laag-energetische ionen. Die veroorzaken een herschikking in de buitenste atoomlagen waardoor die in een richting parallel aan de invallende bundel komen te liggen. De vloeibaar kristallijne moleculen nemen die voorkeursrichting over. Omdat er geen direct contact wordt gemaakt met de ondergrond ontstaan er geen strepen. Verder worden de moleculaire brokstukken die van het oppervlak wegschieten direct afgezogen, zodat er ook geen was- en droogstappen meer nodig zijn om het oppervlak schoon te maken.