Hochgeschwindigkeits-Lichtmodulation für OLED, Mikro-LED und LCOS Arrays

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).