SID DisplayWeek 2009

Dresden, / 20. März 2009

vom 2. - 4. Juni 2009 in San Antonio/USA

Deutscher Gemeinschaftsstand, Stand-Nr. 101-4

Das Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS führt kundenspezifische Entwicklungen in den Bereichen Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik durch. Es ist dabei Partner von der ersten Idee über Machbarkeitsuntersuchungen bis zur Prototypenentwicklung. Die Produkte können in der eigenen Prozesslinie entwickelt und als Pilotserie gefertigt werden. Etwa 240 Wissenschaftler arbeiten mit modernstem Equipment an Projekten auf den Gebieten Sensor- und Aktuatorsysteme, Mikroscanner, Flächenlichtmodulatoren, Lifetronics und Organische Materialien und Systeme. Auf der SID DisplayWeek 2009 stellt das Fraunhofer IPMS folgende Exponate aus:

1. Bidirektionales Mikrodisplay (OLED on CMOS)

OLEDs und insbesondere die OLED-on-CMOS Integration bieten erstmals die Möglichkeit, hocheffiziente Leuchtquellen gemeinsam mit Photodetektoren in CMOS Untergründe zu integrieren und damit vollintegrierte optoelektronische Anwendungen auf Siliziumbasis zu realisieren. Neben klassischen Anwendungen in der optischen Sensorik können auf diese Weise auch neuartige Lösungen für die personalisierte Informationsdarstellung geschaffen werden. Eine davon ist das weiterentwickelte sog. Bidirektionale Mikrodisplay des Fraunhofer IPMS, welches in einer Arraystruktur sowohl bildwiedergebende als auch bildaufnehmende Funktionen enthält. Damit können einerseits Informationen in das Sichtfeld des Benutzers eingebracht werden, andererseits parallel Interaktionen des Benutzers durch Augenbewegungen registriert werden. Der Benutzer nimmt über eine Brille wie gewohnt seine reale Welt wahr, zusätzliche visuelle Informationen werden in sein Sichtfeld eingeblendet (Augmented Reality). Diese visuellen Informationen sind bewusst und unbewusst kontextbezogen adaptierfähig und der Nutzer kann ohne manuelle oder sprachliche Handlung ausschließlich über Augenbewegung bzw. -aktion interagieren. Fraunhofer IPMS präsentiert auf der SID DisplayWeek 2009 eine weiterentwickelte Variante dieses Bauelements sowie eine mögliche Applikation in einem Head-Mounted-Display.

2. OLED basierendes Backlight für autostereoskopische 3D Displays

Das Fraunhofer IPMS, als führendes Forschungsunternehmen auf dem Gebiet der OLED-basierten Beleuchtungs- und Mikrosystemlösungen, beschäftigt sich seit geraumer Zeit mit neuartigen autostereoskopischen 3D Displays, bei denen eine OLED basierte Hintergrundbeleuchtung zum Einsatz kommt. Auf der diesjährigen SID DisplayWeek wird eine verbesserte Version eines 3,5″ großen 3D QVGA Display gezeigt, die die bisherigen Eigenschaften dieser Lösung, wie:

  • OLED Backlight für ein großglächiges Display (ca. 80 x 60 mm, Versorgung des 3,5″ großen LCD Displays)
  • Hocheffiziente und schnell ansteuerbare OLED Oberflächenemitter
  • Streifenstrukturiertes Backlight (Streifenbreite 28 µm)
  • Individuelle elektronische Ansteuerung zur jeweiligen Anpassung des Backlights (Zweischichtige Verdrahtung integriert in das Substrat)
  • Portables 3D Display (PDA-ähnlich, integrierte Mikrooptik und Frontmodulatoren)

um weitere Vorteile erweitert:

  • sowohl einfarbig grünes als auch als Vollfarb-Display, beide in PIN-OLED™-Technologie
  • Time-Multiplex-Betrieb, d. h. Erhaltung der vollständigen geometrischen Auflösung des Displays
  • Multi-User-Fähigkeit (3 gleichzeitige Betrachter) durch eigene Entwicklung einer speziellen optimierten Optik

Diese institutseigene Technologie bietet eine elektronische Anpassung des Displaybacklights durch die entsprechende Ansteuerung des Emissionswinkels. Die elektronische Ansteuerung des Backlights ermöglicht die Einstellung der stereoskopischen Eye-boxes in Abhängigkeit von der Position des Anwenders vor dem Bildschirm. Dies wird durch eine speziell entwickelte Mikrooptik erreicht.

3. LinScan – Quasi-statischer Mikroscannerspiegel

Das Fraunhofer IPMS entwickelt seit mehr als 10 Jahren hochminiaturisierte Mikroscannerspiegel zur ein-oder zweidimensionalen Ablenkung oder Phasenmodulation von Licht. Diese Mikroscanner zeichnen sich aufgrund ihres elektrostatisch resonanten Antriebsprinzips mit in-plane-Kammelektroden durch große mechanische Ablenkwinkel von bis zu ±35° bei gleichzeitig geringem Leistungsverbrauch aus und sind vielversprechend für miniaturisierte und hochportable Anwendungen wie z. B. mobile Laserprojektoren, endoskopische Laserkameras, Barcodescanner etc. Die 1D/2D Mikroscanner werden unter Verwendung von einkristallinem Silizium in einem qualifizierten CMOS-kompatibelen und Industrie-tauglichen MEMS-Prozess gefertigt und besitzen eine hohe mechanische Zuverlässigkeit (z. B. mech. Schock > 2500 g). Jedoch sind Mikroscanner mit in-plane Kammelektroden auf resonanten Betrieb begrenzt.

Auf der SID DisplayWeek präsentiert das Fraunhofer IPMS das Bauelementkonzept eines neuartigen quasistatischen Mikroscanners mit vertikalem out-of-plane Kammantrieb. Bei diesem wird die bisherige qualifizierte IPMS-Scannertechnologie mit einem funktionalisierenden Packagingprozess kombiniert. Während des Packaging werden die ursprünglichen in-plane (2D) Kammelektroden, welche durch Festkörpergelenke gelagert sind, aus der Strukturebene bewegt und in der Endposition der daraus resultierenden quasistatischen out-of-plane (3D) Kammelektroden permanent fixiert.

Die neuartigen quasistatischen Mikroscannerspiegel ermöglichen aufgrund ihres out-of-plane (3D) Kammantriebes eine quasistatische oder lineare Ablenkung von Licht bei großen Ablenkwinkeln und moderaten Antriebsspannungen (typ. 10° @ 100 V). Im Gegensatz zu resonanten Mikroscannern mit harmonischer Schwingungsform gewährleistet der neuartige quasistatische Antrieb durch Antriebs­regelung eine lineare Scanbewegung bzw. freie Strahlpositionierung. Des Weiteren ist die neue Scanner­technologie über das MEMS-Design sehr flexibel und besitzt optional zusätzliche Prozessoptionen wie integrierte piezoresistive Positionssensoren zur Antriebsregelung und hochreflektierende Verspiegelungen für Hochleistungsanwendungen. Die linearisierte Scanbewegung bietet insbesondere in Kombination mit hochreflektierenden optischen Verspiegelungen vielseitige Einsatzmöglichkeiten wie z. B. zur Lasermarkierung in Medizin und Industrie.