Semi-transparentes Mikrodisplay Leichter und leistungsfähiger: Neue Möglichkeiten für Augmented Reality

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Die Welt der Augmented Reality (AR) steht vor einem Umbruch. Ein neuartiges semitransparentes Mikrodisplay des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS könnte die Grundlage für eine neue Generation von AR-Brillen und anderen Wearables bilden.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) hat im Rahmen des HOT-Projekts (Hochleistungsfähige transparente und biegbare Mikro-Elektronik für photonische und optische Anwendungen) ein semi-transparentes Mikrodisplay entwickelt. Eingesetzt werden soll das Display für Augmented Reality (AR) und es bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Systemen.

OLED-Mikrodisplays bieten aufgrund ihrer hohen Auflösung und Bildqualität gute Voraussetzungen für den Einsatz in Virtual-Reality- (VR-), Augmented-Reality- (AR-) und Mixed-Reality- (MR-)Anwendungen. Problematisch beim Einsatz der Displays ist die mangelnde Transparenz der siliziumbasierten Technik.

Kombination von real gesehenem und virtuellem Bild

Für den Einsatz in transparenten Datenbrillen und ähnlichen Geräten ist daher bisher ein komplexes optisches System erforderlich, das die Kombination von realem und virtuellem Bild ermöglicht (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. Das kann beispielsweise die Einkopplung von Bildern aus nicht transparenten Bildgebern in Wellenleiter- oder Faltelementoptiken sein.

Schlanke, augennahe Optiken werden möglich

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS haben jahrelange Erfahrung in der Entwicklung im Design für neuartige Mikrodisplays und verfügen über ein weltweit Know-how auf diesem Gebiet. Dank der von ihnen neu entwickelten semi-transparenten OLED-auf-Silizium-Mikrodisplay-Technik eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten für das optische Design von schlanken, augennahen Optiken.

Philipp Wartenberg, Gruppenleiter IC- und Systemdesigns am Fraunhofer IPMS, erläutert: „Moderne und fortschrittliche Silizium-CMOS-Prozesse werden zunehmend auf Silizium-auf-Isolator-Wafern (SOI) angewendet. Diese Wafertechnologie kann für die Implementierung sehr dünner Schaltkreisschichten verwendet werden. Mit einem spezifischen IC-Design und eines geeigneten Prozessablaufs wird die Übertragung auf einen Glaswafer und dadurch die Herstellung semitransparenter Mikrodisplays möglich.“

Transparentes Mikrodisplay wird zum optischen Kombi-Element

Je nach Designansatz können Mikrooptiken bereits direkt auf dem Chip integriert werden. Damit wird das transparente Mikrodisplay selbst zum optischen Kombielement, was zu einer deutlichen Verkleinerung des optischen Systems und zu einer signifikanten Verbesserung der optischen Effizienz führt. Weitere interne Technologiestudien zeigen, dass Transparenzen von über 50 Prozent erreichbar sind. (heh)

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