Flachbildschirme: Wasser und Öl statt Flüssigkristalle

Jason Heikenfeld und Andrew Steckl, Wissenschaftler der University of Cincinnati, Ohio, haben eine Technologie entwickelt, bei der Wasser und Öl eine Art Lichtventil bilden, berichtet ComputerPartner. Die Ölschicht ist mit fluoreszierenden RGB-Farben ("Lumophores") versetzt, die bei Bestrahlung mit sonst nicht sichtbarem UV-Licht aus Indium-Gallium-Nitrit-Leuchtdioden (InGa-N-LEDs) zu leuchten beginnen. Die Lichtausbeute soll bis zu 80 oder gar 90 Prozent der eingestrahlten Energie betragen. Zum Vergleich: Flüssigkristall-Bildschirme (LCDs) lassen nur etwa fünf bis zehn Prozent der Hintergrundbeleuchtung durch.

Steckl hat bereits 2001 ein Spin-off-Unternehmen namens Extreme Photonix gegründet, um Forschungsergebnisse im Bereich Nanoelektronik und speziell Gallium-Nitrid (GaN)-LEDs für strahlendere Farben weiterzuentwickeln und zu vermarkten.

Der von Heikenfeld und Steckl entwickelten Technologie liegt das Prinzip der elektrisch steuerbaren Benetzung mit Wasser und Öl (Electrowetting) zu Grunde, das Philips vor zwei Jahren schon im Zusammenhang mit flexiblen, textil- oder papierartigen Displays vorgestellt hat.

Technische Details

Jede Zelle (Light Wave Coupled Electrowetting Device oder LWC EW Device) für einen Bildpunkt besteht aus einer gepolten Schicht Wasser, einer nicht-gepolten und mit fluoreszierenden RGB-Farbstoffen ("Lumophores") vermischten Schicht Öl. Als Lichtquelle dient eine InGaN-Leuchtdiode (LED), die in einem bestimmten Winkel ultraviolettes Licht ausstrahlt.

Jede LWC- Zelle kann mit einer Spannung von zwischen null und -30 Volt angesteuert werden. Je höher die Minusspannung, desto mehr wird die Ölschicht zusammengedrängt, bis sie sich schließlich völlig auf einer Art Plattform zurückzieht (LWC Device OFF bis etwa -30 V). In dem Zustand wird das ultraviolette Licht an der Wasseroberfläche reflektiert und nicht nach außen abgeleitet, umso dunkler erscheint der Bildpunkt. Legt sich die Ölschicht über die ganze Zelle (LWC Device ON), erreicht das Licht die maximale Helligkeit.

Im OFF-Zustand eines LCD-Pixels wird das sonst transmissiv durchgelassene Licht resorbiert und steht im ON-Zustand nicht mehr zur Verfügung, weshalb die Lichtausbeute gemessen an der Energiezufuhr entsprechend gering ist. Die von Heikenfeld und Steckl entwickelte Technologie arbeitet hingegen emissiv und soll bei geringerer Stromaufnahme eine bis zu 40fache höhere Lichtausbeute bei gleicher Energiezufuhr bringen.

Die Wissenschaftler wollen für Rot, Grün und Blau bereits konkurrenzfähige maximale Helligkeitswerte von 950, 5.530 und 530 cd/qm gemessen haben. In einer ein Quadratmillimeter großen Zelle sollen im OFF-Zustand bereits Schaltgeschwindigkeiten von 10 ms erzielt worden sein, bei LWC Cell ON geht die Reaktionszeit gegen 100 ms. Geplant ist aber eine Verkleinerung der Zellen auf rund 100 Mikrometer (?m), womit für OFF und ON jeweils Video-fähige Reaktionszeiten von jeweils unter 10 ms erreicht werden sollen.

Eine ausführliche Veröffentlichung der beiden Wissenschaftler finden Sie hier. (ComputerPartner/mec)