19.05.2023

OLED-Display mit weltgrößter Pixeldichte

Mikrodisplay erreicht eine Auflösung von 1440 auf 1080 Pixel.

OLED-Mikrodisplays wurden bislang überwiegend auf 200-Millimeter-Wafern entwickelt. Diese konven­tionellen CMOS-Technologien und das dazugehörige Backplane-Design beschränkten bisher die Pixelanzahl und -größe. Am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP hat man innerhalb des Projektes „Backplane“ nun erstmals OLED-Mikro­displays in einer 28-Nanometer-Backplane-Technologie auf 300-Millimeter-Wafern realisiert. Es konnten Bauelemente mit einer Displaydiagonale von 0,18 Zoll und Pixelgrößen von nur 2,5 Mikrometern hergestellt werden. Dies entspricht einer Pixeldichte von 10.000 dpi – eine bisher unerreichte Größe am weltweiten OLED-Mikro­displaymarkt. 

Abb.: OLED-Mikrodisplay mit einer Auflösung von 1440 auf 1080 Pixel und den...
Abb.: OLED-Mikrodisplay mit einer Auflösung von 1440 auf 1080 Pixel und den weltweit kleinsten Pixeln von 2,5 Mikrometern. (Bild: Fh.-FEP)

Philipp Wartenberg, Abteilungs­leiter für IC- und Systemdesign, erläutert zur neuen Technologie: „In kleinen Technologieknoten, den small-node-Technologien, besteht in komplexen photonischen Systemen immer die Herausforderung, die für das Treiben erforderlichen Spannungen zu realisieren. Durch ein inter­disziplinäres Forschungsteam sowie eine vollkommen neuartige Display-Architektur ist uns dies im Rahmen des Projektes erstmals gelungen, wobei gleichzeitig extrem kleine Pixel mit einer Größe von lediglich 2,5 Mikrometern realisiert werden konnten. Mit diesem sehr wichtigen Entwicklungs­schritt können wir unseren Kunden und Partnern zukünftig einen noch größeren Entwicklungs­spielraum mit einer noch höheren Auflösung auf einer geringeren Fläche anbieten. Darüber hinaus ermöglicht die small-node-Technologie neuartige Konzepte der Ansteuerung, welche die für mobile Applikationen wichtige Stromaufnahme weiter reduziert. Dies konnten wir beispielsweise durch ein bedarfs­gerechtes, flexibles Ansteuer­verfahren sowie eine skalierbare Architektur zeigen.“

Die neu entwickelten OLED-Mikrodisplays haben eine Auflösung von 1440 auf 1080 Pixel in monochromer Ausführung oder 720 auf 540 Pixel in Vollfarbe. Die flexible Display­architektur erlaubt einerseits bei unveränderlichem Displayinhalt die Bild­wiederholrate im Extremfall auf 0 Hertz zu reduzieren und so sämtlichen unnötigen Datentransfer zu vermeiden – ein enormer Vorteil für die Stromaufnahme. Herkömmliche Displays benötigen hier inhalts­unabhängig eine minimale Bildwieder­holrate. Andererseits erlaubt das neue Mikrodisplay im Extremfall auch Bildwieder­holraten von bis zu 480 Hertz – intern sogar bis zu mehreren Kilohertz. Ermöglicht wird dies durch eine programmier­bare Ablaufsteuerung in Kombination mit einem Display-integrierten Framebuffer.

Zum Einsatz kommen können die neuen Displays je nach Ausführung in Lifestyle-Produkten, wie Sportbrillen oder als Head-Mounted-Displays in Motorrad­helmen, in industriellen Szenarien für Wearables in der Logistik oder für Remote-Wartungs­lösungen. Die jetzt noch kleineren Abmessungen ebnen den Weg in noch ergo­nomischere Systeme. Die neuen OLED-Mikrodisplays werden seitens des Fraunhofer FEP als Evaluations-Kits angeboten, um interessierten Kunden Zugang und Testmöglich­keiten für die eigene System­integration zu bieten und gemeinsame kundenspezifische Mikrodisplay­entwicklungen mit der Industrie zu ermöglichen. 

Fh.-FEP / JOL

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