Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-Weltrekord – OLED-Mikrodisplay mit 10.000 dpi in 28 nm Technologie
Im SMWA-geförderten Projekt BACKPLANE wurde zu höchstauflösenden OLED-Mikrodisplays geforscht und auf 0,18“ Display-Diagonale einen Prototypen mit einer Pixelgröße von nur 2,5 µm bei einer Pixeldichte von 10.000 dpi dargestellt – Weltrekord!
Die stetigen Entwicklungen des Bereichs „Mikrodisplays & Sensorik“ in den letzten Jahren wurden getrieben durch verschiedene Anforderungen wie Pixeldichte, Energieeffizienz, Farbe, Helligkeit oder Bildrate. So entstanden verschiedenste Mikrodisplays in Vollfarbe oder monochrom von ultra-low power Ausführungen bis zu hochaufgelösten Varianten für den Einsatz in Augmented (AR)- und Virtual Reality (VR)-Anwendungen und anderen Wearables.
Der überwiegende Teil der am Markt befindlichen Mikrodisplays wird derzeit auf 200 mm-Wafern in 250 nm bis zu 90 nm CMOS-Prozessknoten entwickelt und gefertigt. Die Realisierung von Mikrodisplays auf 300 mm-Wafern ist bisher selten. Unabhängig davon steigen jedoch die Anforderungen des Marktes an Bildqualität, Pixeldichte und integrierter Funktionalität kontinuierlich. Daher haben die Fraunhofer-Forscher im Rahmen des vom SMWA geförderten Projektes „Backplane“ die Skalierungseffekte in kleineren CMOS-Technologien betrachtet und den Einsatz von 300-mm-Backplane-Prozessen untersucht. Hierbei ist den Forschern nun der nächste große Entwicklungssprung gelungen: Sie realisierten erstmals ein OLED-Mikrodisplay mit winzigen 2,5 µm Pixeln (entsprechend 10.000 dpi) bei einer Displaydiagonale von 0,18 Zoll. Damit wurde die Machbarkeit der Entwicklung von Displays auf Basis einer 28 nm small-node-Technologie auf 300 mm Wafern gezeigt und die weltweit kleinsten Pixel eines OLED-Mikrodisplays realisiert.
Die neuen OLED-Mikrodisplays haben eine Auflösung von 1440 × 1080 Pixel in monochromer Ausführung bzw. 720 × 540 Pixel in Vollfarbe. Die flexible Displayarchitektur erlaubt einerseits bei unveränderlichem Displayinhalt die Bildwiederholrate im Extremfall auf 0 Hz zu reduzieren und so sämtlichen unnötigen Datentransfer zu vermeiden – ein enormer Vorteil für die Stromaufnahme. Andererseits sind auch Bildwiederholraten von bis zu 480 Hz möglich – intern sogar bis zu mehreren kHz.
Zum Einsatz kommen können die neuen Displays je nach Ausführung in Lifestyle-Produkten, wie Sportbrillen oder als Head-Mounted-Displays in Motorradhelmen, in industriellen Szenarien für Wearables in der Logistik oder für Remote-Wartungslösungen. Die jetzt noch kleineren Abmessungen ebnen den Weg in noch ergonomischere Systeme.
