MicroLED – Erleuchtet die Zukunft der AR-Smart-Brillen

AR-Brillen bestehen im Wesentlichen aus einem optischen Anzeigemodul, einem Prozessor, Sensoren, einem Speicher und einer Batterie. Allein das optische Anzeigemodul macht mehr als 40 % der Kosten aus und ist damit eine der wichtigsten Komponenten. Es bestimmt direkt das visuelle Erlebnis, die physische Größe und die Gesamtleistung des Geräts. Im Wesentlichen handelt es sich um ein Miniaturprojektionssystem, das digitale Informationen erstellt und vor den Augen des Benutzers projiziert und diese nahtlos mit der realen Welt vermischt.

1. Die Struktur von AR-Smart-Brillen-Anzeigemodulen

   Zu den Schlüsselkomponenten eines Anzeigemoduls gehören das Mikrodisplay, das optische Modul, Sensoren, der Prozessor und die Lichtquelle. Die Lichtquelle sorgt für die Beleuchtung des Displays und verwendet üblicherweise LEDs oder RGB-Laser. Das Mikrodisplay fungiert als „Chip-Bildschirm“, der virtuelle Bilder generiert, mit aktuellen Technologieoptionen wie LCoS, OLED und MicroLED. Das optische System ist für die Übertragung und Vergrößerung des Bildes vom Mikrodisplay in die Augen des Benutzers verantwortlich. Optische Linsen, einschließlich konkaver Linsen, konvexer Linsen, Spiegel und Wellenleiterlinsen, nutzen die Prinzipien der Lichtausbreitung, um das virtuelle Bild auf die Netzhaut des Benutzers zu projizieren. Davon sind Wellenleiterlinsen aufgrund ihres geringen Gewichts besonders vorteilhaft.

   

2. Vergleich der Display-Technologiepfade

   Derzeit werden in AR-Datenbrillen mehrere Mikrodisplay-Technologien eingesetzt, darunter LCoS, OLED, LBS, DLP und MicroLED.

   
   

   Technologie	LCoS	LBS	MicroOLED	MicroLED
   Anzeigeprinzip	Reflektierender Flüssigkristall	Laserstrahlscannen	Selbstemittierend	Selbstemittierend
   Hauptmerkmale	Ausgereifte Technologie, kostengünstig	Ultrakompakt, hohe optische Effizienz	Hoher Kontrast, exzellenter Farbraum, relativ kompakt	Ultrahohe Helligkeit, geringer Stromverbrauch, lange Lebensdauer, kompakt
   Wichtige Einschränkungen	Sperriger Formfaktor, erfordert externe Hintergrundbeleuchtung, hoher Stromverbrauch	Komplexes Systemdesign, anfällig für Laserflecken	Begrenzte Spitzenhelligkeit, Gefahr von Bildeinbrennungen, kürzere Lebensdauer	Schwierig, Vollfarbe zu erreichen, erhebliche technische Hürden, hohe Kosten

   Unter diesen haben LCoS-, LBS- und DLP-Lösungen typischerweise ein Volumen von mehr als 1 cm³. Im Gegensatz dazu haben die neuesten optischen MicroLED-Engines dieses Volumen auf nur 0,15 cm³ geschrumpft – vergleichbar mit der Größe einer roten Bohne – und wiegen lediglich 0,3 Gramm. Angesichts der Bedeutung des Benutzerkomforts und der Akkulaufzeit des Produkts sind Datenbrillen nicht für schwere oder sperrige Anzeigemodule geeignet. Das MicroLED-Mikrodisplay mit seinem minimalen Formfaktor ebnet damit den Weg als ideale Lichtmaschine für wirklich leichte AR-Geräte.

   

   Position der Light Engine auf AR-Brillen
   

   LCoS hat sich dank seines ausgewogenen Gleichgewichts zwischen technologischer Reife, Kosten und Anzeigeleistung zu einer gängigen und zuverlässigen Lösung für viele AR-Brillen der Unternehmensklasse entwickelt. MicroLED hingegen gilt weithin als die Zukunft der Displays. Es zeichnet sich durch eine hohe Pixeldichte, extreme Helligkeit, kurze Reaktionszeit, geringen Stromverbrauch, lange Lebensdauer, hohe Farbsättigung, außergewöhnliche Zuverlässigkeit und einen kompakten Formfaktor aus. Sie gilt als die entscheidende Technologie mit dem Potenzial, AR-Brillen für den ganztägigen Einsatz im Freien voranzutreiben.

3. Wie MicroLED funktioniert

   MicroLED ist im Kern eine lichtemittierende Diode im Mikromaßstab mit selbstemittierenden Fähigkeiten. Es werden anorganische Materialien (wie GaN – Galliumnitrid) verwendet, die stabile physikalische und chemische Eigenschaften bieten. Dies macht komplexe Verpackungsprozesse überflüssig und ermöglicht eine außergewöhnliche Lebensdauer von bis zu 100.000 Stunden. Darüber hinaus bieten MicroLEDs eine überlegene Licht- und Hitzebeständigkeit, sind weniger anfällig für Alterung und eliminieren das Risiko von Bildeinlagerungen (Einbrennen).

   Die Herstellung von MicroLEDs umfasst acht Hauptprozesse und über zweihundert detaillierte Schritte. Zu den Schlüsselprozessen gehören epitaktisches Waferwachstum, Bonden und Debonden, Fotolithografie, Ätzen, Dünnschichtabscheidung, Elektrodenherstellung, Chip-Dicing, Verpackung sowie Prüfung und Sortierung. Die Technologie verwendet eine Reihe von LEDs im Mikrometerbereich als Pixeleinheiten. Durch die Verwendung von Ansteuerschaltungen zur Steuerung jedes Mikro-LED-Pixels zur unabhängigen Lichtemission und die Kombination von Substrat- und Verpackungstechnologien wird eine hochauflösende und helle Bildanzeige erreicht.

   

   MicroLED-Strukturdiagramm
   

4. Der Entwicklungsstand von MicroLED in Smart Glasses

   Laut Prognosen von TrendForce wird die Marktgröße für AR-Geräte bis 2030 voraussichtlich 25,5 Millionen Einheiten erreichen, wobei der Marktanteil von MicroLED voraussichtlich auf 44 % wachsen wird. Technologiegiganten wie Apple und Meta investieren aktiv in die Forschung und Entwicklung von MicroLED. Seit 2025 wurden fast 16 AR-Brillenmodelle mit MicroLED-Displays vorgestellt.