Microsoft forscht an LCD-Nachfolger

Die Technologie ist zu LCD-Fertigungsprozessen kompatibel, verspricht aber deutlich größere Helligkeit und bessere Energieeffizienz als herkömmliche LCDs, so die Microsoft-Wissenschaftler Anna Pyayt, Gary Starkweather und Michael Sinclair im Journal Nature Photonics. Dabei bieten die Pixel eine schnelle Reaktionszeit. Auch gegenüber anderen Display-Technologien orten die Forscher Vorteile und stellen preisgünstige, große Bildschirme in Aussicht.

Wie die LCD-Technologie ist der Ansatz der Forscher transmissiv. Der Bildschirm wird von hinten beleuchtet und bestimmte Pixel müssen Licht entsprechend dem darzustellenden Bild durchlassen. Die Licht-Durchlässigkeit bei LCDs beträgt den Wissenschaftlern zufolge nur fünf bis zehn Prozent, während die Neuentwicklung etwa 36 Prozent des Lichts durchlasse. Simulationen zufolge seien sogar 56 Prozent erreichbar. Damit waren Pixel in Experimenten bei gleicher Hintergrundbeleuchtung bis zu siebenmal heller als bei LCDs. Die Reaktionszeit der Pixel liege bei nur 1,5 Millisekunden. Daher sei eine sequenzielle Hinterleuchtung mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau möglich, statt wie bei LCDs die drei Farben in Subpixeln gleichzeitig darstellen zu müssen. Simulationen zufolge seien mit der Technologie Kontrastverhältnisse von wenigsten 800:1 erreichbar.

Die teleskopischen Pixel des Microsoft-Teams, die das möglich machen, bestehen aus einer 100 Mikrometer großen und 100 Nanometer dicken metallischen Membran mit zentralem Loch als Primärspiegel und einem zweiten Metallspiegel, der etwas größer ist als das Loch. Im Grundzustand werfen die Spiegel einfallendes Licht auf die Quelle zurück und das Pixel bleibt dunkel. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Primärspiegel und einer transparenten Elektrode kann die Membran aber annähernd parabolisch deformiert werden, sodass das Licht seinen Weg über beide Spiegel durch das Loch findet und das Pixel aufleuchtet. Das Design sei gut skalierbar auch für kleinere Pixelgrößen, betonen die Forscher.

Auch gegenüber direkt Licht emittierenden Technologien sehen die Wissenschaftler Vorteile. Die Fertigung großer Displays aus organischen LEDs sei sehr teuer. Bei Plasmaschirmen wiederum sei die Auflösung aufgrund der dortigen Pixelgrößen begrenzt. Gerade bei großen Bildschirmen mit hoher Auflösung könnten die teleskopischen Pixel demnach Vorteile bieten. “Zusammenfassend könnte die teleskopische Pixeltechnologie potenziell zu helleren, stromsparenderen Monitoren mit hohem Kontrast führen und letztendlich sehr große Displays zu geringen Kosten ermöglichen”, betonen die Forscher.