Spezial-Pixel: Diese leuchten nicht nur (Foto: Moonsub Shim, illinois.edu)

Champaign (pte003/13.02.2017/06:10) –

In Zukunft könnten sich Handys über ihre Displays aufladen. Denn Forscher der University of Illinois at Urbana-Champaign http://illinois.edu haben Nanostäbchen-LEDs entwickelt, die Licht sowohl abgeben als auch
detektieren können. Die aktuell in "Science" vorgestellte Entwicklung
nutzt einen speziellen Aufbau mit drei Halbleiter-Materialien, um das zu
ermöglichen – und könnte die Elektronik-Welt beispielsweise auch durch
Displays revolutionieren, die per Licht Daten übertragen.

Elektronik-Revolution

"Diese LEDs sind der erste Schritt, um Displays völlig
neue Dinge zu ermöglichen, über das bloße Darstellen von Information
hinaus viel interaktivere Geräte zu werden", meint Projektleiter Moonsub
Shim von der University of Illinois at Urbana-Champaign. Denn die neuen
LEDs können nicht nur Licht abgeben und einfangen, sondern auch sehr
schnell zwischen beiden Modi wechseln. Damit könnte ein Display im
Betrieb seine Helligkeit automatisch an die aktuellen Lichtverhältnisse
anpassen – und das sogar pixelweise.

Die Forscher haben mit ihren LEDs auch schon
Pixel-Prototypen gefertigt, die auf nahende Finger reagieren. Das könnte
Displays ermöglichen, die auf berührungslose Gesten reagieren. Möglich
scheinen auch intelligente Whiteboards, die auf Laser Pointer reagieren.
Zudem sind die LEDs in der Lage, Licht in Strom umzuwandeln. "Stellen
Sie sich vor, dass ihr Smartphone herumliegt und sich mit Umgebungslicht
lädt", meint Shim. Das könnte in Zukunft ganz ohne zusätzlich verbaute
Solarzellen möglich sein. Ebenfalls denkbar wäre, dass Displays dank der
neuartigen LEDs selbst Daten über Lichtsignale empfangen und
übertragen.

Geniales Halbleiter-Trio

Möglich macht all das der Aufbau der neue entwickelten
Nanostäbchen-LEDs, bei denen drei verschiedene Halbleiter-Materialtypen
zum Einsatz kommen. Einer davon emittiert und absorbiert Licht, während
die anderen beiden steuern, wie Ladung durch das erste Material fließt.
Das erlaubt es der LED, extrem schnell zwischen Emitter und Detektor
umzuschalten – mit einer Frequenz, die drei Größenordnungen höher ist
als die Bildwiederholrate gängiger Displays. Für das menschliche Auge
sieht es also aus, als leuchte ein Bildschirm aus den neuen LEDs
durchgehend.

Bis die Technologie wirklich den Alltag erobert, wird
es freilich noch dauern. Die Forscher haben die Möglichkeiten der
Entwicklung zunächst nur mit roten LEDs demonstriert. Nun arbeiten sie
an RGB-Displays mit Pixeln in den drei Grundfarben. Ein weiterer
Schwerpunkt ist, die Stromgewinnung zu verbessern. "Wir haben noch viel
Arbeit vor uns, ehe sich ein Display völlig selbst mit Strom versorgen
kann", sagt Shim. Das Team geht davon aus, dass es die Fähigkeit seiner
Pixel, Umgebungslicht in Strom zu wandeln, steigern kann, ohne dass die
LED-Performance darunter leidet.