Leistungsstarke OLED-Mikrodisplays für die nächste Datenbrillengeneration

Sie gelten zunehmend als unverzichtbar für Near-Eye-Anwendungen wie VR-Brillen: In den kommenden Jahren werden OLED-Mikrodisplays sehr wahrscheinlich eine große Rolle auf einem Markt spielen, der 2027 voraussichtlich einen Wert von 1,7 Milliarden US-Dollar haben wird.

Um jedoch ihre Vorteile bei kommerziellen Anwendungen unter Beweis stellen zu können, müssen derartige Mikrodisplays für die Industrie sehr flexibel sein, eine hohe Auflösung auf einer großen Fläche erreichen und angemessene Gewinne einspielen.

Beim LOMID-Projekt (Large cost-effective OLED microdisplays and their applications), das von Dr. Uwe Vogel vom Fraunhofer FEP koordiniert wird, ist man auf dem besten Weg, diese Erwartungen zu erfüllen. Die im Rahmen des Projekts hergestellten gebogenen Mikrodisplays mit einer Größe von 13 x 21 mm haben eine Auflösung von 1.920 x 1.200 Pixel (WUXGA) und über 2 000 ppi. Bei der Herstellung wurde bereits eine zufriedenstellend niedrige Ausschussrate erreicht, und das Konsortium senkte diese noch, um auf Märkten konkurrenzfähig zu sein, auf denen der Preis ebenso wichtig ist wie die Leistung. Die Technologie wird bereits in Datenbrillen für Virtual Reality und visuell beeinträchtigte Menschen erfolgreich eingesetzt.

Was macht LOMID-Mikrodisplays so innovativ?

Die LOMID-Displays sind größer (1 Zoll) und bieten eine viel höhere Auflösung (WUXGA) als alles, was bisher auf dem Markt erhältlich war. Wir haben keine Mühen gescheut, um einen hohen Kontrast und eine hohe Bandbreite/Bildwiederholungsrate zu erreichen – letzteres ist besonders wichtig, um Bewegungsartefakte zu vermeiden, und macht VR immersiv und komfortabel.

Das OLED-Display verfügt selbstverständlich auch über hohe Helligkeit und ausgezeichnete Farbwiedergabe. Ein Novum des Projekts ist die Herstellung gebogener CMOS/OLED-Displays – wir glauben, dass Curved-Displays in der Zukunft einfachere und ultrakompakte optische Konstruktionen für Near-Eye-Technik wie Datenbrillen ermöglichen werden.

Können Sie uns mehr über das Herstellungsverfahren erzählen?

Nein, leider nicht. Wir können nur so viel sagen, dass die größte Herausforderung bei dem Projekt die CMOS-OLED-Schnittstelle war – um die geringste Ausschussrate und die höchste Geräteleistung zu erzielen, muss sie extrem flach sein. Großflächigere Displays sind in der Produktion nämlich viel teurer, und wir haben einen Schwerpunkt darauf gesetzt, die Ausschussrate bei jedem Herstellungsschritt zu senken, damit der Preis des fertigen Displays auch konkurrenzfähig ist.

Was waren die größten Schwierigkeiten, denen Sie bei der Entwicklung des LOMID-Chips begegneten?

Gleich nach der CMOS-OLED-Schnittstelle war das Erreichen einer hohen Bandbreite für den großen Chip, wobei die Schaltkreise kompakt bleiben mussten und nur wenig Energie verbrauchen durften, die größte Herausforderung.

Erfüllt das Gerät die gesetzten Erwartungen?

Ja! Gegen Ende September haben wir die ersten vollständig spezifizierten Projekt-Chips (mit und ohne Farbfilter) fertiggestellt und sind sehr zufrieden mit der Leistungsfähigkeit der Displays aus den ersten paar Wafern.

Wie hat die Industrie bisher reagiert?

Sehr positiv. Genauer gesagt haben wir Anfang des Jahres auf der Konferenz „Wearable and Projection Displays“ der Society for Information Display in Dresden einige Zwischenergebnisse des Projekts vorgestellt. Das Feedback, das wir bekommen haben, hat bestätigt, dass sowohl die neuen Mikrodisplays als auch unser innovatives Optikdesign die Marktanforderungen erfüllen. Wir erwarten weitere Rückmeldungen beim kommenden EFECS-Event, das vom 5. bis 7. Dezember 2017 in Brüssel stattfindet. Wir beabsichtigen, dem Publikum dort den LOMID-Mikrodisplay-Chip zu demonstrieren.

Im Projekt wurde auch an Datenbrillen gearbeitet. Können Sie uns mehr darüber erzählen?

Einer unserer Projektpartner, das spanische Start-up-Unternehmen Limbak, hat ein optisches Verfahren patentiert, durch das wir viel kompaktere Head-Mounted-Displays mit einem sehr breiten Gesichtsfeld entwickeln können. Dadurch werden Datenbrillen viel komfortabler und unauffälliger. Außerdem wird das Gefühl der Immersion für Virtual-Reality-Anwendungen dadurch verstärkt. Besonders für Menschen, die den ganzen Tag Datenbrillen tragen, weil sie damit arbeiten oder visuelle Prothesen benötigen, ist es wichtig, dass die Brillen angenehm zu tragen und ästhetisch ansprechend sind. Die Universität Oxford, ein weiterer Projektpartner, testet die neuen Mikrodisplays der Datenbrillen, die die Lebensqualität blinder Menschen verbessern werden, indem sie das Beste aus ihrem verbleibenden Sehvermögen machen.

Wie planen Sie die Vermarktung?

Die im Rahmen des Projekts entwickelten Mikrodisplays werden von der Firma Microoled vertrieben – wir erwarten, dass ab 2018 die ersten Demonstrationsobjekte erhältlich sein werden, und wir haben auch bereits einige hoch interessierte Kunden. Das Optikdesign kann bei Limbak lizenziert werden – das Unternehmen geht auch gerne auf Anfragen von Partnern zu kundenspezifischen Entwürfen ein.

LOMID
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