LCD-Panels: Verdreifachung der Pixeldichte in Reichweite

Ein internationales Forscherteam hat eine neue Blauphasen-Flüssigkristall-Technik entwickelt, die die Pixeldichte bei LCD-Bildschirmen stark erhöhen und gleichzeitig den Strombedarf senken können soll. Dieser Fortschritt könnte die Blauphasen-LCD-Technik brauchbar für eine flächendeckende Verwendung machen.

Im Prinzip bereits 2008 demonstriert

Die prinzipielle Funktionsfähigkeit der Blauphasen-LCD-Technik wurde grundsätzlich bereits 2008 von Samsung demonstriert. Eine weitere Verwendung scheiterte jedoch an technischen Problemen, insbesondere an zu hoher Betriebsspannung und zu langsamen Ladezeiten für Transistoren. Genau diese Probleme hat nun die Forschergruppe an der University of Central Floridas College of Optics and Photonics (CREOL) um den taiwanesischen Physiker Professor Shin-Tson Wu – einer Koryphäe im Bereich der LCD-Technik – ausgeräumt.

Aus 3 mach 1

Bisherige Flüssigkristalldisplays erzeugen ihre Farben mit der Hilfe von drei Subpixeln, die je mit einem Farbfilter bestückt sind – in rot, grün und blau (RGB). Soll etwa weißes Licht erzeugt werden, leuchten alle drei simultan. Blauphasen-LCDs kommen bei der Abdeckung des Farbspektrums hingegen mit nur einem Subpixel aus. Die unterschiedlichen Spektralfarben werden nicht mehr simultan von drei Subpixeln emittiert, sondern hintereinander und in sehr schneller Abfolge von einem einzelnen. Durch die sehr niedrige Reaktionszeit von unter einer Millisekunde verschmelzen diese Farbimpulse für das menschliche Auge zu weißer Farbe.

Mehr Pixeldichte und klarere Farben

Ganz dem Trend am Arbeitsmarkt folgend kann mit dieser Technologie ein Subpixel jene Arbeit verrichten, für die man vorher drei brauchte. Dadurch kann man die beiden übriggebliebenen ebenfalls für die selbe Aufgabe einsetzen und so die Pixeldichte verdreifachen. Während etwa derzeit gängige von Apple verbaute Retina-Displays mit etwa 500 Pixel pro Zoll aufwarten können, wären durch diese Technik nun bis zu 1.500 Pixel möglich. Durch den Wegfall der Farbfilter soll zudem die Lichtdurchlässigkeit um etwa 30 Prozent steigen und ein generell lebendigeres, kräftigeres Bild ermöglichen. Gleichzeitig bedeutet dies einen Spielraum für die Senkung des Strombedarfs.

Ein weiteres Problem stellte sich in Form der Transistoren, deren Ladezeiten zu hoch waren, wodurch die notwendigen Schaltzeiten für das Funktionieren des optischen Effektes nicht erreichbar waren. Gleichzeitig stellt auch der hohe Spannungsbedarf des Konzeptes ein großes Problem dar, da ein einzelner herkömmlicher Transistor mit der Versorgung eines einzelnen Blauphasen-(Sub-)Pixels überfordert gewesen wäre. Dieses Problem behob man mit der Implementierung einer speziellen „hineinragenden“ Elektrode. Diese erlaubte eine tiefere Durchdringung der Flüssigkristalle durch das elektrische Feld, wodurch der Spannungsbedarf auf ein für einen einzelnen Transistor bewältigbares Niveau herabsank. Auch die Schaltzeiten konnte man letztendlich trotz dieser Probleme in einen Sub-Millisekundenbereich drücken.

Prototyp womöglich bereits 2018

Nach dem erfolgreichen Demonstrieren ihres Lösungsansatzes arbeitet die Forschergruppe nun gemeinsam mit Industriepartnern daran, einen funktionierenden Prototypen zu schaffen. Dabei arbeite man eng mit dem taiwanesischen Unternehmen AU Optronics zusammen, das bereits Erfahrung mit dem Konzept der „hineinragenden“ Elektrode habe. Die Flüssigkristalle werden vom in deren Produktion sehr erfahrenen japanischen Unternehmen JNC Petrochemical – einer Tochter des alten Chisso-Komplexes – beigesteuert. Professor Wu hält es für wahrscheinlich, einen funktionierenden Prototypen bereit 2018 präsentieren zu können. Die beschriebene Technik dürfte insbesondere für kleinere Displays – etwa in VR-Brillen – von hoher Wichtigkeit sein, wo bisherige Technik bisweilen an ihre Grenzen stieß.