Fraunhofer IPMS entwickelt Vollfarb-OLED-Mikrodisplay mit 5.040 PPI

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat ein Vollfarb-Mikrodisplay auf Basis organischer Leuchtdioden vorgestellt, das auf einer 28-nm-CMOS-Backplane (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) für augennahe Projektionssysteme gefertigt wird. Die Hardware ist für den Einsatz in Augmented Reality, Virtual Reality, Mixed Reality sowie tragbaren optoelektronischen Geräten konzipiert.

Technische Umsetzung und Siliziumintegration
Die Architektur nutzt einen 28-nm-CMOS-Prozessknoten zur Ansteuerung der organischen Leuchtdiodenschichten und erreicht einen Subpixel-Pitch von 2,52 × 2,52 Mikrometern. Dieses Layout ermöglicht eine Pixeldichte von bis zu 5.040 Pixeln pro Zoll (PPI). Die Vollfarbdarstellung basiert auf einer RGBW-Subpixelanordnung, die durch einen integrierten Hardware-Berechnungsblock innerhalb der Silizium-Backplane unterstützt wird. Diese Recheneinheit leitet das weiße Subpixel algorithmisch direkt aus standardmäßigen RGB-Signalströmen ab, was die Lichtausbeute erhöht und den Gesamtenergiebedarf im Vergleich zu herkömmlichen Dreikanal-Mikrodisplays senkt.

Das Bauteil kombiniert zwei verschiedene Ansteuerschemata innerhalb der Backplane-Schaltung: frameweisen Betrieb und speicherbasierte Haltung. Die frameweise Ansteuerung verarbeitet dynamische Videosequenzen mit kontinuierlichen Bildwiederholzyklen, während der speicherbasierte Betrieb statische Grafiken direkt in Speicherzellen auf Pixelebene hält, um unnötige Aktualisierungszyklen zu unterdrücken und Batteriereserven zu schonen. Philipp Wartenberg, Abteilungsleiter IC- und Systemdesign am Fraunhofer IPMS, erklärte, dass die flexiblen Ansteuermodi eine schnelle Videowiedergabe neben einer energieeffizienten Darstellung statischer Grafiken ermöglichen, was längere Akkulaufzeiten in leichten Wearables erlaubt.

Kommerzielle Anwendungen und Branchendemonstration
Die Zielanwendungen konzentrieren sich auf tragbare optische Systeme, die kompakte Abmessungen und eine hohe räumliche Auflösung erfordern, einschließlich kompakter Mixed-Reality-Headsets und leichter Smart Glasses. Das Fraunhofer IPMS bietet kundenspezifische Parameterkonfigurationen, Schnittstellenanpassungen, Evaluierungs-Hardware-Kits sowie eine Pilotlinienfertigung an. Die Entwicklung wird auf der Eurodisplay 2026 präsentiert, die vom 22. bis 24. September 2026 in Dublin, Irland, stattfindet.

Zusätzlicher Kontext:
Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarkings, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten sind.

Direktsicht-Mikrodisplays, die in optischen See-Through- und Mixed-Reality-Architekturen eingesetzt werden, basieren üblicherweise auf Silizium-Backplane-Technologien, bei denen Pixel-Pitch, Pixeldichte und Backplane-Strukturknoten die visuelle Klarheit und Energieeffizienz bestimmen.

Sony Semiconductor Solutions fertigt 0,44-Zoll- bis 1,3-Zoll-OLED-on-Silicon-Mikrodisplays, die weitverbreitet in visuellen Head-Mounted-Geräten eingesetzt werden. Ein repräsentatives kommerzielles Modell, das Sony ECX339A, erreicht eine Auflösung von 5.648 × 3.842 bei rund 4.032 Pixeln pro Zoll mit einem Pixel-Pitch von 6,3 Mikrometern. Im Vergleich dazu erreicht die 28-nm-Architektur des Fraunhofer IPMS 5.040 Pixel pro Zoll bei einer kleineren Subpixelfläche von 2,52 × 2,52 Mikrometern, was die Sichtbarkeit des Pixelrasters bei gleicher optischer Vergrößerung verringert.

eMagin, ein Tochterunternehmen von Samsung Display, stellt dPd- (Direct Patterned Display) RGB-OLED-Mikrodisplays her. Kommerzielle Mikrodisplays, die Standard-Legacy-CMOS-Knoten nutzen, bewegen sich typischerweise in einem Lithografiebereich zwischen 55 nm und 180 nm. Die Implementierung von 28-nm-CMOS durch das Fraunhofer IPMS erlaubt eine höhere digitale Logikintegration pro Flächeneinheit, was die Integration des dedizierten RGBW-Konvertierungsblocks und der Dual-Mode-Speicherschaltkreise direkt unter den lichtemittierenden Schichten ermöglicht, ohne die Chipfläche zu vergrößern.

Bearbeitet von Natania Lyngdoh, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

www.ipms.fraunhofer.com