FORSKNING/OLED OLED baner vej for monolitiske CMOS-mikrodisplays Fraunhofer FEP integrerer organiske lysdioder monolitisk oven på et siliciumsubstrat og inkorporerer display og sensorer i smarte SoC-enheder velegnede til augmented og virtual reality (AR/VR) m.m. NIR image sensor baseret på organiske fotodioder i en typisk kameraapplikation, og i baggrunden ses et NIR-billede. Af Jørgen Sarlvit-Larsen (Grenoble, European MEMS & Image Sensors Summit 2017) OLED-on-Silicon er en ny generation af optoelektroniske enheder, som baner vejen for monolitiske CMOS-baserede mikrodisplays og smarte mikrosensorer. Organiske lysemitterende dioder (OLED) er baseret på et tyndt, fladt organisk materiale, der genererer et blødt diffust lys over hele fladen, når elektroner og huller forenes i halvledermaterialet. OLED på siliciumsubstrat er en teknologi, som giver mulighed for at integrere displayet i en monolitisk chip, der kan produceres i en CMOS-proces. Silicium er i sig selv ikke velegnet til effektivt at udsende lys på grund af sit indirekte båndgab. Derfor har man hidtil benyttet III-V-materialer til lysemitterende dioder. Men sammen med silicium giver det en hybrid konstruktion, som øger omkostningerne og reducerer pålideligheden. Med OLED kan man overkomme denne hurdle, da OLED-lagene kan integreres monolitisk oven på et siliciumsubstrat. Dermed kan man inkorporere displays og sensorer i smarte system-on-chip (SoC)-enheder sammen med signalbehandlingen og digitale kontrolkredsløb m.m. OLED lægges på som en tyndfilm og beskyttes mod blandt an- det fugt med et lag glas. Med OLED kan man generere alle farver fra hvid til nær infrarød og ultraviolet. OLED/Si-kombinationen giver flere fordele, såsom et display, der selv udsender lys og har stor kontrast, høj pixeltæthed på typisk 1000-3000 dpi samt et lavt effektforbrug, en hurtig responstid på mikrosekunder, høj billedhastighed, et bredt temperaturområde og modstandsdygtighed over for vibrationer og chok. Disse Fraunhofer FEP’s marketingchef, Ines Schedwill, demonstrerer her et udvalg af instituttets organiske mikrodisplays. - Vi har mere end 10 års erfaring med OLED-teknologien, herunder sofistikerede koncepter, såsom mikrodisplays med høj opløsning og fuld video for AR/VR-applikationer, enheder med tovejsfunktion samt displays med ultra lavt effektforbrug, fortalte Philipp Wartenberg. egenskaber gør OLED-baserede CMOS-mikrodisplays velegnede til augmented og virtual reality (AR/VR) samt som kamerasøgere (viewfinder) m.m. I Europa er Dresden i Tyskland et af de vigtige centre for OLED-teknologien med Fraunhofer FEP (institut for organisk elektronik, elektronstråling og plasmateknologi) som primusmotor. - Vi har mere end 10 års erfaring med OLED-teknologien, herunder sofistikerede koncepter, såsom mikrodisplays med høj opløsning og fuld video for AR/VR-applikationer, enheder med tovejsfunktion samt displays med ultra lavt effektforbrug, fortalte Philipp Wartenberg, IC designingeniør og projektchef hos Dresdenbaserede Fraunhofer FEP på MEMS & Image Sensors Summit-konferencen. Forenklet µdisplay sparer megen effekt Nogle typiske anvendelser for de små µdisplays har hidtil været i såkaldte databriller, for eksempel til AR/VR-applikationer med visning af fuld video. Her vil der ofte være behov for høj opløsning (720p, HD, 4k etc.) og stor billedhastighed (60120 Hz) samt flytning af store datamængder, som giver et relativt stort effektforbrug og dermed dræner batteriet i mobile enheder. Databriller kan imidlertid også bruges til meget andet, hvor der måske ikke er behov for sofistikeret HD-video men i højere grad tekst og nogle få billeder. For eksempel til fitness og medicinsk brug eller i industrien, hvor databrillen kan give brugeren værdifuld information i forskellige arbejdssituationer. Til disse anvendelser har Fraunhofer FEP udviklet et helt nyt mikrodisplay-koncept, som har et ekstremt lavt effektforbrug og en forenklet driver-elektronik. Det har man opnået ved at minimere den nødvendige datatransport og samtidig eliminere den normale genopfriskning af displayet. Billedpunkterne i displayet er udstyret med statisk hukommelse, og de er arrangeret i en matrix, som frit kan adresseres. Derved får man mulighed for kun at genopfriske de dele af displayet, som ændrer sig. Det giver en markant virkning på effektforbruget, som kan reduceres til 2-3mW sammenlignet med videoapplikationer, der typisk har et forbrug på 200mW. Dette sparsomme 8 nr. 1 | Januar 2018
Download PDF fil
Cookiepolitik
Se arkivet med udgivelser af Aktuel Elektronik her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her