17 Mai Semitransparente OLED-auf-Silizium-Mikrodisplays
In der heutigen Zeit drängen immer mehr Augmented-Reality-(AR)Brillen und Durchsicht-Systeme mit unterschiedlichen Anwendungsbereichen auf den Markt. Um die Akzeptanz dieser Geräte weiter zu erhöhen und den Tragekomfort zu verbessern, ist es wichtig, dass sie leicht und einfach bedienbar sind. Bei mobilen Geräten der Unterhaltungselektronik sind die wichtigsten Akzeptanzkriterien die Kompaktheit (Volumen, Gewicht), die Akkulaufzeit sowie die Konnektivität, das App-Ökosystem und die Kosten. OLED-Mikrodisplays sind aufgrund ihrer sehr hohen Auflösung und ihres technologischen Entwicklungsstands ideal als Bildgenerator für Virtual-Reality-(VR), AR- und Mixed-Reality-Anwendungen geeignet. Allerdings sind sie aufgrund ihrer siliziumbasierten Technologie nicht transparent. Für den Einsatz in Durchsicht-Datenbrillen und ähnlichen Geräten wird bisher ein komplexes optisches System benötigt, das die reale Umgebung mit einem virtuellen Bild kombiniert (Optical Combiner). Dies hat erhebliche Auswirkungen auf Gewicht, Größe und optische Effizienz der gesamten Brille. Aktuelle optische See-Through-Near-to-Eye-Anzeigen (NTE) in Augmented-Reality-Geräten versuchen, das Problem des Formfaktors durch verschiedene technische Ansätze zu lösen, zum Beispiel die Einkopplung von Bildern aus nicht transparenten Bildgebern in Wellenleiter- oder Faltelementoptiken.
Silizium-ICs auf Glaswafer transferieren
Forschende des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS haben nun ein Mikrodisplay entwickelt, das auf semi-transparenten OLED-auf-Silizium-Mikrodisplay-Technologie basiert. „Moderne und fortschrittliche Silizium-CMOS-Prozesse werden zunehmend auf Silizium-auf-Isolator-Wafern (SOI) angewendet“, erklärt Philipp Wartenberg, Gruppenleiter IC- und Systemdesigns am Fraunhofer IPMS. „Diese Wafertechnologie kann für die Implementierung sehr dünner Schaltkreisschichten verwendet werden. Mit Hilfe eines spezifischen IC-Designs und eines geeigneten Prozessablaufs wird die Übertragung auf einen Glaswafer und dadurch die Herstellung semitransparenter Mikrodisplays möglich.“
Je nach Designansatz können nach Angabe der Forschenden bereits Mikrooptiken direkt auf dem Chip integriert werden. Das transparente Mikrodisplay selbst wird so zum optischen Kombielement, wodurch das optische System erheblich verkleinert und die optische Effizienz signifikant verbessert werden soll.
Demonstrator zur Marktreife bringen
Interne Technologiestudien deuten laut den Forschenden darauf hin, dass Transparenzen von über 50 % erreichbar sind. Ein erste Technologiedemonstrator wurde erfolgreich realisiert, berichten die Forschenden. Das Fraunhofer IPMS steht für kunden- und anwendungsspezifische Entwicklungen bereit, um diese neuartige Technologie zur Marktreife zu bringen.
Diese Arbeit wurde innerhalb eines Fraunhofer-internen Programms unter der Nummer MAVO 840092 gefördert. Darüber hinaus wurden die Forschenden durch das Fraunhofer IOF bei der Mikrooptik unterstützt.
Quelle und Bild: www.ipms.fraunhofer.de
