Augmented Reality und Datenbrillen

Sparsames OLED-Display benötigt wenige Milliwatt

06.02.17 | Redakteur: Hendrik Härter

Ein speziell für Augmented Reality entwickeltes OLED-Display benötigt zwei bis drei Milliwatt an Leistung.
Ein speziell für Augmented Reality entwickeltes OLED-Display benötigt zwei bis drei Milliwatt an Leistung. (Bild: Fraunhofer FEP)

Fraunhofer-Forscher haben ein Energiespardisplay mit OLEDs entwickelt, welches speziell für Augmented Reality (AR) verwendet werden kann. Der Energieverbrauch konnte dank neuem Chip- und Steuerelektronikdesigns gesenkt werden.

Datenbrillen spiegeln Information vor das Auge, ohne die Sicht des Trägers zu stören. Das Problem ist allerdings, dass sich der Akku schnell entleert, weil die Elektronik beim Abspielen der Bilder viel Energie verbraucht. Zudem heizt sich die Brille unangenehm auf.

Ingenieure vom Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden haben ein besonders sparsames und zugleich sehr helles Display entwickelt. Die Wissenschaftler haben langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Displays mit organischen Leuchtdioden (OLED). Diese basieren auf elektrisch leitfähigen organischen Halbleitern, die unter Spannung sehr helles Licht abgeben.

Die OLEDs werden auf einen Silizium-Halbleiter aufgetragen, der die einzelnen Pixel ansteuert. Wissenschaftler des FEP haben eine Kamerafunktion in den Chip integriert. So können die OLED-Mikrodisplays nicht nur Licht abgeben, sondern auch die Umgebung wahrnehmen. Dazu sitzt in jedem Pixel eine kleine lichtempfindliche Photodiode. Die Kamerafunktion ist beispielsweise wichtig, um festzustellen, in welche Richtung der Brillenträger gerade blickt. Die Displays haben jedoch dasselbe Problem wie alle anderen Displays für Datenbrillen: einen hohen Energieverbrauch.

Einen großen Datenstrom verkleinern

Damit ein bewegtes Videobild nicht flackert, müssen in einer Sekunde 60 Bilder abgespielt werden. Die Steuerelektronik und der Chip müssen also große Datenmengen in Sekundenbruchteilen verarbeiten. Zudem heizen sich der Chip und die Steuerelektronik auf. Projektleiter Philipp Wartenberg und seine Kollegen vom Fraunhofer FEP haben jetzt einen Weg gefunden, den großen Datenstrom zu verkleinern. „Wir steuern den Chip jetzt so, dass nicht ständig das gesamte Videobild erneuert wird, sondern nur jener Teil auf dem Display, in dem sich etwas verändert.“ Bei Anwendungen wie einem Navigationssystem für Radfahrer, bei dem nur Pfeile oder Meterangaben eingeblendet werden, sei es ohnehin unnötig, ständig das ganze Bild zu erneuern, sagt Wartenberg.

Während eine gewöhnliche Datenbrille eine Leistung von 200 Milliwatt benötigt, kommt das FEP-Display mit zwei bis drei Milliwatt aus. Trotzdem leuchtet es dank der OLED-Technik hell. Um den Video-Datenstrom zu reduzieren, mussten Wartenberg und seine Kollegen das Design des Chips und die Steuerungselektronik zunächst in großen Teilen neu entwerfen. Die Pixel heutiger Displays, die auf eine schnelle, wiederholte Bilddarstellung ausgelegt sind, hören normalerweise nach kurzer Zeit auf zu leuchten. Bei einem Modell, das nicht ständig den gesamten Bildschirm aktualisiert, darf das nicht sein, weil die stillen Bereiche des Displays sonst schnell schwarz erscheinen. Die Entwicklung des Fraunhofer FEP steuert die Pixel so an, dass sie weiterleuchten.

Auch für Privatleute und Sportler

Wartenberg kann sich vorstellen, dass das Display künftig nicht nur für die Industrie, sondern vor allem auch für Privatkunden und Sportler interessant sein könnte. Jogger könnten damit permanent ihren Puls kontrollieren und müssten im Lauf nicht mehr auf das wackelnde Smartphone-Display schauen. Die Wissenschaftler stehen für Projekte bereit, um das Display in verschiedenste Anwendungen zu bringen und als kundenspezifisches Produkt weiter zu entwickeln.

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