Forscher entwickeln neue Display-Technologie

Eine neue Proof-of-Concept-Technologie hat laut ihren Entwicklern das Potenzial, sich nach LCD und LED zur nächsten Technologie-Generation für Displays zu entwickeln.

Ein Team der Nottingham Trent University, der Australian National University und der University of New South Wales Canberra in Australien hat elektrisch abstimmbare Anordnungen von Nanopartikeln, so genannte „Meta-Oberflächen“, entwickelt, die gegenüber den derzeitigen Flüssigkristallanzeigen erhebliche Vorteile bieten könnten. Screens könnten dünner werden, eine Auflösung bieten und wesentlich energieeffizienter werden.

Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachjournal Light: Science & Applications.

Ersatz für Flüssigkristalle

Flüssigkristallzellen, die Basis für die LCD-Technologie sind für das Ein- und Ausschalten des durchgelassenen Lichts verantwortlich und werden von einer Hintergrundbeleuchtung beleuchtet, wobei sich vor und hinter den Pixeln Polarisationsfilter befinden. Sie bestimmen die Größe der Pixel – also die Auflösung – und spielen eine wichtige Rolle bei der Steuerung des Stromverbrauchs des Geräts.

Die neu vom Forscherteam entwickelten Oberflächenzellen – sogenannte Metasurfaces – würden die Flüssigkristallschicht ersetzen. Sie sind steuerbar und weisen außergewöhnliche Lichtstreuungseigenschaften auf. Zudem würden sie Polarisationen überflüssig machen – was zu einem deutlichen Senken des Energieverbrauchs führt.

Die Metasurfaces sind somit 100-mal dünner Flüssigkristallzellen, bieten eine zehnmal höhere Auflösung und verbrauchen 50 % der Energie.

Im Rahmen der Studie wies das Team nach, dass die Pixel elektrisch programmiert werden können und das Licht durch Änderung der Temperatur des Materials fast 20-mal schneller geschaltet werden kann als die Reaktionszeit der menschlichen Aversion. Die Forscher glauben, dass ihre Technologie mit modernen elektronischen Displays kompatibel ist.

„Wir haben den Weg geebnet, um eine technologische Barriere zu durchbrechen, indem wir die Flüssigkristallschicht in den derzeitigen Displays durch eine Meta-Oberfläche ersetzen, die es uns ermöglicht, erschwingliche Flachbildschirme flüssigkristallfrei zu machen“, sagt Projektleiter Mohsen Rahmani, Professor für Ingenieurwesen an der School of Science and Technology der Nottingham Trent University. „Am wichtigsten ist, dass unsere neue Technologie zu einer enormen Senkung des Energieverbrauchs führen kann.“

In Konkurrenz mit MicroLED?

Die Meta-Pixel bestehen aus Silizium, das im Gegensatz zu organischen Materialien eine lange Lebensdauer bietet. Außerdem sei Silizium weithin verfügbar, CMOS-kompatibel mit ausgereifter Technologie und günstig in der Herstellung.

Bisher bauten die Forscher nur einen Prototyp, um die Wirkungsweise zu testen. Nun soll ein komplettes Display konstruiert werden.

invidis Content-Partner Dave Haynes gab eine Einschätzung zur Entwicklungszeit: „Die Zeitspanne von fünf bis zehn Jahren, in der diese Technologie aus den Labors in die Produktionslinien gelangen könnte, bedeutet, dass sie genau dann auftauchen wird, wenn oder möglicherweise nachdem die Massenproduktion von MicroLEDs online geht – die ebenfalls eine bessere Auflösung und Helligkeit bieten und sich auf verschiedene Materialien wie Glas und möglicherweise Keramik aufbringen lassen.“