In Anwendungen wie der optischen Bildgebung oder auch Lasersteuerung und -kommunikation werden Lichtmodulatoren verwendet, um die Intensität, die Phase oder Polarisation des Lichtes zu steuern und zu kontrollieren. Die Hochgeschwindigkeits-Lichtmodulation wird außerdem in Anwendungen wie hochauflösenden Displays, Augmented-Reality (AR)- und VR-Brillen eingesetzt. Hierdurch können klare Bilder mit geringer Bewegungsunschärfe und mit hoher Bildwiederholrate erzeugt werden, was zu einer verbesserten visuellen Erfahrung führt.

Das Fraunhofer FEP entwickelt seit vielen Jahren Mikrodisplays auf Basis der OLED-auf-Silizium-Technologie, die je nach Anwendung spezifisch ausgelegt sind. Für AR- und VR-Anwendungen mit hohen Bildwiederholraten wurden am Institut in den letzten Jahren bereits verschiedene Displays mit einer ausgeklügelten Kombination aus stromsparender Backplane und optimierten Pixeldichten realisiert.

Philipp Wartenberg, Abteilungsleiter IC- und Systemdesign, erklärt die neuesten Entwicklungen: „Durch unsere neu entwickelte Backplane-Architektur werden die Möglichkeiten zur Lichtmodulation stark erweitert und übertreffen bisherige Bildwiederholraten um ein Vielfaches. Dies wird durch die Integration eines kompletten Framebuffers sowie einer Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle zur Pixelmatrix ermöglicht. Durch diese Architektur kann eine Datenübertragungsrate von bis zu 576 Gbit/s zu einem Pixelarray mit einer Auflösung von 1440 × 1080 Pixeln und einer Pixelgröße von 2,5 µm für LCOS-, OLED- und Mikro-LED-Frontplanes realisiert werden.“

Um künftigen Partnern und Kunden anwendungs- und kundenspezifische Entwicklungen neben der OLED-auf-Silizium-Technologie anbieten zu können, haben die Wissenschaftler des Fraunhofer FEP die Pixelansteuerung so konzipiert, dass diese verschiedene weitere Frontplane-Technologien wie Mikro-LED oder LCOS bedienen kann. Letztere ist besonders für optische Modulationsanwendungen interessant.

Die Wissenschaftler des Fraunhofer FEP stehen mit der neuen Technologie für die Entwicklung neuer Mikrodisplays und Bauelemente für Lichtmodulation zur Verfügung. Beispiele verschiedener Mikrodisplays und Sensoren werden auf der Photonics West 2024, vom 30. Januar bis 1. Februar 2024, am Stand Nr. 4136 sowie auf der SPIE AR VR MR 2024 am Stand Nr. 6200, in San Francisco, USA, präsentiert.

Diese Entwicklungen wurden durch öffentliche Mittel unterstützt. Das Fraunhofer FEP dankt dem Fördergeber Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA) über die Sächsische Aufbaubank – Förderbank – (SAB) für die Unterstützung im Rahmen des BACKPLANE-Projekts (100392259).

Fraunhofer FEP auf der Photonics West und SPIE. AR I VR I MR 2024 in San Francisco

SPIE. Photonics West
27.01.2024 – 01.02.2024
Moscone Center
San Francisco, CA, USA
https://spie.org/conferences-and-exhibitions/photonics-west
Stand Nr. 4136

SPIE. AR I VR I MR
29.01.2024 – 31.01.2024
Moscone Center
San Francisco, CA 94103, USA
https://spie.org/conferences-and-exhibitions/ar-vr-mr
Stand Nr. 6200

Während der Konferenzen zur SPIE. Photonics West und SPIE. AR I MR I VR präsentieren wir:

• Mikrodisplays mit neuer Backplane-Architektur zur Lichtmodulation
• 720p OLED-Mikrodisplays für AR-Anwendungen
• Ultra-low power OLED-Mikrodisplays
• Verschiedene Wearables und Datenbrillen mit OLED-Mikrodisplays
• Organische Photodioden

Photonics West 2024 Conference

Paper 12908-10
29. Januar 2024, 15:55 – 16:15 Uhr, Raum 2018 (Level 2 West)
New small-node CMOS microdisplay backplane for high-speed programmable light modulation designed for OLED, microOLED, and LCOS front plane technologies
Philipp Wartenberg et al.

SPIE. AR I VR I MR 2024 Conferences

Paper 12913-30
29. Januar 2024, 13:30 – 13:50 Uhr, Raum 3008 (Level 3 West)
10.000 dpi 0.18-inch low-power OLED microdisplay utilizing a new flexible architecture in 28 nm CMOS technology
Philipp Wartenberg et al.

Session 3: Display Engine Architecture
31. Januar 2024, 09:10 Uhr, Main Stage (Level 3 West)
Semi-transparent CMOS backplane for advanced near-to-eye microdisplays
Dr. Uwe Vogel