Neuartige OLED-Stapel machen hellere Mikrodisplays möglich
Spektrale Emission lässt sich spezifisch anpassen und ermöglicht Einsatz bei holografischen Elementen.
Nutzer von Datenbrillen für erweiterte Realität benötigen bei Tageslicht besonders helle Displays, um Inhalte klar erkennen zu können. Hohe Helligkeit und geringer Stromverbrauch sind daher entscheidende Entwicklungsziele, da optische Systeme - wie AR-Brillen - hohe Helligkeitsverluste aufweisen und tragbare Geräte durch Batteriespeicher limitiert sind. Forscher des Fraunhofer-Instituts für photonische Mikrosysteme haben jetzt neuartige OLED-Stapel entwickelt, die außergewöhnlich helle Mikrodisplays ermöglichen.
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Mikrodisplay mit hoher Transparenz
„Durch das Stapeln von OLED-Schichten konnte die herausragende Helligkeit erreicht werden“, erläutert Johannes Zeltner vom Fraunhofer-IPMS. „Die einzelnen OLED-Units werden hierbei in Reihe geschaltet, wodurch die Helligkeit mit jeder weiteren Unit gesteigert wird, ohne dabei die Stromdichte im Bauelement zu erhöhen. Das kann man nutzen, um entweder extrem hohe Helligkeiten zu erreichen oder bei vorgegebener Helligkeit die maßgeblich lebensdauerbestimmende Stromdichte zu reduzieren.“
Die Stromeffizienz und Helligkeit von ein-, zwei- und dreifach gestapelten OLED wurden zunächst an passiven Testsubstraten evaluiert und konnten anschließend erfolgreich auf 0,62 Zoll-CMOS-Backplanes mit SXGA-Auflösung übertragen werden. Hierbei zeigten sich neue Herausforderungen für die weitere Forschung: Während bei herkömmlichen OLED-Displays der Abstand zwischen den Subpixeln oft mehrere zehn Mikrometer beträgt, sind es bei Mikrodisplays nur einige hundert Nanometer. Das kann bei dickeren Schichtstapeln und mehrfach gestapelten OLED in Mikrodisplays zu Übersprechen zwischen benachbarten Pixeln führen. Lösungsansätze zur Reduktion dieses Crosstalks sind in Vorbereitung.
Darüber hinaus haben die Arbeiten gezeigt, dass durch Mehrfachstapelung eine schmalbandige Emission mit hoher Helligkeit möglich ist. Hierbei kann die spektrale Emission spezifisch angepasst werden und ermöglicht den Einsatz von optischen Konzepten mit besonderen Anforderungen, wie zum Beispiel Waveguides oder holografischen Elementen.
Die Forscher sind überzeugt, dass die fortlaufende Weiterentwicklung zu immer höheren Helligkeiten und verbesserten Lebensdauern der OLED-Technologie einen festen Platz im Bereich der AR-Anwendungen sichert. Nichtdestotrotz gibt es kontinuierlichen Forschungsbedarf, etwa zu optischem Crosstalk, verbesserten OLED-Materialien sowie neuartigen Backplane-Architekturen. Die Forscher freuen sich, die erzielten Ergebnisse sowie Forschungsdienstleistungen interessierten Partnern weltweit anbieten zu können, um mit diesen die OLED-Mikrodisplay-Technologie auf das nächste Level zu heben und in marktfähige Produkte zu integrieren.
Fh.-IPMS / RK
