Meta

Ein Forschungsteam der britischen Nottingham Trent University, der Australian National University und der University of New South Wales Canberra hat eine Proof-of-Concept-Anzeigetechnologie entwickelt, die die LCD-Panels vieler heutiger Großbildfernseher ersetzen könnte.

Obwohl einige moderne High-End-Fernseher möglicherweise über Quantenpunkt-Displays oder OLED-Panels verfügen, verwenden viele der günstigeren Modelle auf dem Markt LCD-Technologie (Flüssigkristallanzeige), Polarisationsfilter und LED-Hintergrundbeleuchtung. Die Forscher sagen jedoch, dass die Grenze für die Entwicklung dieser Art von Technologie erreicht sei.

„Die Leistungsfähigkeit herkömmlicher Displays hat ihren Höhepunkt erreicht und wird sich aufgrund mehrerer Einschränkungen in Zukunft wahrscheinlich nicht wesentlich verbessern“, sagte Dragomir Neshev, Professor für Physik an der Australian National University. „Heute besteht eine Suche nach vollständiger Solid-State-Flachbildschirmtechnologie mit hoher Auflösung und schneller Bildwiederholfrequenz. Wir haben Metaoberflächenpixel entworfen und entwickelt, die ideal für die Anzeige der nächsten Generation sein können. Im Gegensatz zu Flüssigkristallen benötigen unsere Pixel keine.“ polarisiertes Licht für den Betrieb, was den Energieverbrauch der Bildschirme halbieren wird.

Um einzelne Pixel mit einer hohen Modulationsrate zu steuern, verwendet die Proof-of-Concept-Plattform transparentes leitfähiges Oxid als elektrisch betriebene Heizung, die die optischen Eigenschaften der Silizium-Metaoberflächenzellen, die angeblich 100-mal dünner sind, schnell ändern kann Flüssigkristallzellen oder 200-mal dünner als ein menschliches Haar. Die Technologie führt zu Reaktionszeiten von weniger als einer Millisekunde – angeblich zehnmal schneller als die Erkennungsgrenze des menschlichen Auges.

„Unsere Pixel bestehen aus Silizium, das im Gegensatz zu organischen Materialien, die für andere bestehende Alternativen erforderlich sind, eine lange Lebensdauer bietet“, bemerkte Professor Andrey Miroshnichenko von der University of New South Wales Canberra. „Darüber hinaus ist Silizium weit verbreitet, CMOS-kompatibel mit ausgereifter Technologie und kostengünstig in der Herstellung.“

Diese Technologie könnte auch für die dynamische VR-Holographie in LiDAR-Technologien eingesetzt werden und die Herstellung dünnerer Flachbildschirme mit einer 100-mal höheren Auflösung als aktuelle LCD-basierte Bildschirme ermöglichen und gleichzeitig den Stromverbrauch um die Hälfte senken.

Da das Metasurface-Array außerdem praktisch nur die Flüssigkristallschicht in heutigen Displays ersetzen könnte, gehen die Forscher davon aus, dass Hersteller nicht in völlig neue Produktionslinien zur Herstellung von Panels investieren müssen.

Das Projekt wird nun darauf abzielen, die Technologie für Großbildfernseher zu skalieren und die Leistung der Metaoberflächen mithilfe von KI und maschinellem Lernen weiter zu verbessern.

„Wir haben den Weg geebnet, eine Technologiebarriere zu durchbrechen, indem wir die Flüssigkristallschicht in aktuellen Displays durch eine Metaoberfläche ersetzt haben, was es uns ermöglicht, erschwingliche Flachbildschirme ohne Flüssigkristalle herzustellen“, sagte der leitende Forscher Mohsen Rahmani, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Nottingham Trent University Fakultät für Naturwissenschaften und Technik. „Die wichtigsten Kennzahlen von Flachbildschirmen sind Pixelgröße und -auflösung, Gewicht und Stromverbrauch. Auf jeden dieser Faktoren haben wir mit unserem Meta-Display-Konzept reagiert.“

„Am wichtigsten ist, dass unsere neue Technologie zu einer enormen Reduzierung des Energieverbrauchs führen kann – das ist eine hervorragende Nachricht, wenn man bedenkt, wie viele Monitore und Fernsehgeräte jeden Tag in Haushalten und Unternehmen verwendet werden. Wir glauben, dass es Zeit für LCD- und LED-Displays ist.“ werden in den letzten 10 bis 20 Jahren auf die gleiche Weise aus dem Verkehr gezogen wie frühere Fernseher mit Kathodenstrahlröhren (CRT).

Ein Artikel über die Forschung wurde in der Zeitschrift Light: Science & Applications veröffentlicht.

Quellen: Nottingham Trent University, Australian National University, University of New South Wales Canberra