Hochauflösende und leistungsfähige Mikrodisplays Neue Backplane-Architektur für Augmented und Virtual Reality

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Fraunhofer-Inst. für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

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Eine neue Backplane-Architektur des Fraunhofer FEP soll die Bildqualität und das visuelle Erlebnis von AR- und VR-Brillen deutlich verbessern. Auch andere Frontplane-Techniken wie Mikro-LED sind möglich.

Lichtmodulatoren sind Geräte, die die Eigenschaften des Lichts, wie Intensität, Phase oder Polarisation, ändern können. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter optische Bildgebung, Lasersteuerung und -kommunikation, hochauflösende Displays und Augmented-Reality- (AR-) und Virtual-Reality- (VR-)Brillen.

Das Fraunhofer FEP entwickelt seit vielen Jahren anwendungsspezifische Mikrodisplays auf Basis der OLED-auf-Silizium-Technologie. 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.

Lichtmodulation mit Backplane-Architektur

Philipp Wartenberg, Leiter der Abteilung IC- und Systemdesign, erläutert die neuesten Entwicklungen: „Unsere neu entwickelte Backplane-Architektur erweitert die Möglichkeiten der Lichtmodulation erheblich und übertrifft die bisherigen Bildwiederholraten um ein Vielfaches. Möglich wird dies durch die Integration eines kompletten Framebuffers sowie einer Hochgeschwindigkeitsschnittstelle zur Pixelmatrix.

Mit dieser Architektur kann eine Datenübertragungsrate von bis zu 576 GBit/s zu einem Pixelarray mit einer Auflösung von 1440 x 1080 Pixeln und einer Pixelgröße von 2,5 µm für LCOS- (Liquid-Crystal-on-Silicon-), OLED- und Mikro-LED-Frontplanes realisiert werden“. Die Backplane ist also ein wichtiger Bestandteil von Mikrodisplays. Sie ist die Schaltung, die die Pixel ansteuert und die Bilder auf dem Display erzeugt. Die Architektur der Backplane bestimmt, wie die Pixel angesteuert werden und wie die Bilder dargestellt werden.

Mit der Entwicklung einer neuen Backplane-Architektur für OLED-Mikrodisplays ist den Wissenschaftlern des Fraunhofer FEP ein wichtiger Schritt für die Entwicklung hochauflösender und leistungsfähiger AR- und VR-Displays gelungen. Die neue Architektur ermöglicht Bildwiederholraten von bis zu 10 kHz und bietet damit die Möglichkeit, realistischere und immersivere virtuelle Welten zu schaffen.

Mikrodisplays für verschiedene Anwendungen

Um die neue Backplane-Architektur auch für andere Frontplane-Techniken wie Mikro-LED oder LCOS zu nutzen, haben die Wissenschaftler die Pixelansteuerung so konzipiert, dass sie diese Techniken bedienen kann. Dies ermöglicht die Entwicklung von Mikrodisplays für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter optische Bildgebung, Lasersteuerung und -kommunikation, sowie AR- und VR-Brillen. Die neue Backplane-Architektur des Fraunhofer FEP ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung der nächsten Generation von Mikrodisplays. Sie bietet die Möglichkeit, Mikrodisplays für eine Vielzahl von Anwendungen zu entwickeln.

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).

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