Neue Möglichkeiten für AR-Anwendungen 23.04.2024, 12:08 Uhr

Neues Mikrodisplay verspricht höhere Effizienz durch Transparenz

Eine Entwicklung des Fraunhofer IPMS könnte AR-Brillen leichter und effizienter machen. Es geht um ein semitransparentes Mikrodisplay, das neue Möglichkeiten für Augmented-Reality-Anwendungen eröffnet.

Im Rahmen des Projektes HOT („Hochperformante transparente und biegbare Mikro-Elektronik für photonische und optische Anwendungen“) haben Forschende des Fraunhofer IPMS ein semi-transparentes Mikrodisplay entwickelt. Foto: Fraunhofer IPMS

Im Rahmen des Projektes HOT („Hochperformante transparente und biegbare Mikro-Elektronik für photonische und optische Anwendungen“) haben Forschende des Fraunhofer IPMS ein semi-transparentes Mikrodisplay entwickelt.

Foto: Fraunhofer IPMS

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat ein semi-transparentes Mikrodisplay entwickelt, das sowohl leichter als auch höher auflösend ist als bestehende Systeme. Die Technologie könnte einige Auswirkungen auf den Markt für Augmented-Reality (AR)-Brillen und Durchsicht-Systeme haben, die in verschiedenen Anwendungsbereichen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Das neue Mikrodisplay wird auf der SID Display Week 2024 in San José, USA, am German Pavillon vorgestellt.

Transparente Displays – das sind die Herausforderungen

Augmented Reality (AR) Brillen und Visualisierungssysteme kommen zunehmend auf den Markt und werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Um die Akzeptanz und den Tragekomfort zu erhöhen, müssen diese Geräte leicht und einfach zu bedienen sein. In der Unterhaltungselektronik, z.B. bei mobilen Geräten, spielen Kompaktheit, Akkulaufzeit, Konnektivität, das verfügbare App-Ökosystem und die Kosten eine entscheidende Rolle für die Akzeptanz.

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OLED-Mikrodisplays sind aufgrund ihrer hohen Auflösung und fortschrittlichen Technologie ideal für Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality-Anwendungen. Aufgrund ihrer siliziumbasierten Technologie sind sie jedoch nicht transparent. Transparente Datenbrillen und ähnliche Geräte benötigen daher ein komplexes optisches System, das reale und virtuelle Bilder kombiniert (optischer Kombinator). Dies hat erhebliche Auswirkungen auf Gewicht, Größe und optische Effizienz der Brillen. Aktuelle optische See-through Near-to-Eye Displays (NTE) in AR-Geräten suchen nach technischen Lösungen für das Größen- und Formproblem, zum Beispiel durch die Integration von Bildern aus nicht-transparenten Quellen mit Hilfe von Wellenleiter- oder Faltspiegeln.

Transparente OLED-Technologie auf dem Vormarsch

Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS verfügen über langjährige Erfahrung in der Entwicklung innovativer Mikrodisplay-Designs. Ihr weltweit einzigartiges Know-how hat zur Entwicklung einer semitransparenten OLED-auf-Silizium-Technologie geführt. Diese Innovation eröffnet neue Möglichkeiten für das Design dünner, augenfreundlicher Optiken.

Philipp Wartenberg, Gruppenleiter IC- und Systemdesign am Fraunhofer IPMS, erklärt: „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 Hilfe eines spezifischen IC-Designs und eines geeigneten Prozessablaufs wird die Übertragung auf einen Glaswafer und dadurch die Herstellung semitransparenter Mikrodisplays möglich“.

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Höhere Effizienz durch Transparenz

Je nach Designansatz können Mikrooptiken direkt auf dem Chip integriert werden. Dadurch wird das transparente Mikrodisplay selbst zum optischen Kombielement. Diese Integration führt zu einer deutlichen Verkleinerung des optischen Systems und verbessert die optische Effizienz signifikant. Interne Technologiestudien zeigen, dass Transparenzen von über 50% möglich sind.

Laut Pressemitteilung freut sich das Entwicklerteam über den erfolgreichen ersten Technologiedemonstrator des transparenten Mikrodisplays. Nun arbeitet das Team daran, die Transparenz weiter zu erhöhen und sind bereit, kunden- und anwendungsspezifische Entwicklungen voranzutreiben, um diese innovative Technologie zur Marktreife zu bringen.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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