Ein erster Prototyp eines HMDs mit Durchsichtoptik für AR-Anwendungen ist mit den neuen 720p-Displays des Fraunhofer FEP ausgestattet.

Bild: Claudia Jacquemin, Fraunhofer FEP

Bildschirme in AR-Anwendungen OLED-Mikrodisplays für die Datenbrille

09.05.2019

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP entwickelt Mikrodisplays in OLED-auf-Silizium-Technologie. Auf der SID Display Week 2019, die vom 12. bis zum 16. Mai 2019 in San Jose (USA) stattfindet, stellt es ein neues OLED-Mikrodisplay vor, welches sich besonders für industrielle Augmented-Reality-Datenbrillen eignet.

Die Anfänge von am Kopf zu tragenden Bildschirmlösungen oder Head-Mounted-Displays (HMDs) reichen bereits bis in die 1960er Jahre zurück. Weiterentwickelte Datenbrillen, bei denen man zunächst an den Entertainment- beziehungsweise Gaming-Sektor denkt, wurden in den 1990er Jahren vor allem in professionellen Szenarien eingesetzt, wie etwa beim Training von Piloten oder auch zur Roboterprogrammierung. Heute sind Datenbrillen und HMDs inmitten des Zeitalters der Industrie 4.0 in der Produktion, der Wartung oder dem medizinischen Bereich nicht mehr wegzudenken.

Das Fraunhofer FEP entwickelt Anwendungen und Displaylösungen auf Basis der OLED-auf-Silizium-Technologie, die sich vor allem für den Einsatz in Datenbrillen und HMDs eignet. Inzwischen existiert bereits eine Vielzahl an OLED-Mikrodisplays, an deren Parametern stetig weiterentwickelt wird. Dabei wird jedes Display applikationsspezifisch ausgelegt, denn Parameter wie Helligkeit, Auflösung, Stromverbrauch, Bildschirmgröße und Komplexität der Elektronik spielen eine große Rolle für die zunehmend professionellen und anspruchsvollen Anforderungen.

Anforderungen für den Einsatz in der Industrie

In Vorhaben wie dem öffentlich geförderten Projekt Glass@Service stand konkret die Entwicklung von AR-Datenbrillen im Mittelpunkt. Dahingehend haben die Wissenschaftler nun die Anforderungen für OLED-Mikrodisplays passend für den industriellen Einsatz evaluiert.

Ein Teil dieser Anwendungsfälle wird bereits durch existierende OLED-Mikrodisplay-Lösungen am Fraunhofer FEP abgedeckt. In Wearables kommt ein Look-Around-Display mit relativ geringer Auflösung und Bildwiederholrate zum Einsatz, welches in der Anwendung jedoch durch sehr hohe Helligkeiten und eine extrem geringe Stromaufnahme überzeugen soll. Ganz andere Anforderungen stellen VR-Anwendungen. Hierfür wurde ein hochaufgelöstes WUXGA-Mikrodisplay mit 2,3 Megapixeln und 1 Zoll Bildschirmdiagonale entwickelt.

Wichtiges AR-Kriterium erfüllt

Diese Geräte werden nun durch eine neue Generation von OLED-Mikrodisplays ergänzt, die speziell auf die Anforderungen industrieller AR-Datenbrillen abgestimmt sind. „Unser neues 720p-Mikrodisplay zeichnet sich durch hohe Bildraten und hohe Kontrastverhältnisse auf Basis der OLED-auf-Siliziumtechnologie aus“, stellt Philipp Wartenberg, Abteilungsleiter für IC- und Systemdesign vor. „Es bietet gleichzeitig einen geringen Stromverbrauch und erfüllt damit ein wichtiges Kriterium für AR-Anwendungen.“

Das Mikrodisplay verfügt über eine Auflösung von 1.280 × 720 Pixeln bei einer Bildschirmdiagonale von 0,64 Zoll und einer Subpixelgröße von 5,5 μm. Damit liefere es qualitativ hochwertige Bilder bei einer geringen Leistungsaufnahme von 160 mW bei 120 Hz Bildwiederholrate, sagt Wartenberg. Eine einfache Steuerelektronik soll darüber hinaus die unkomplizierte Integration in tragbare Systeme ermöglichen. Das Mikrodisplay wird künftig ebenfalls als Evaluation Kit angeboten.

Ein erster Prototyp eines HMDs mit Durchsichtoptik für AR-Anwendungen in der Industrie ist mit diesen 720p-Displays ausgestattet. Auf der SID Display Week wird die neue Generation der OLED-Mikrodisplays vorgestellt. Die Wissenschaftler des Fraunhofer FEP stehen für Projekte zu weiteren Entwicklungen dieser Displaytechnologie bereit.

Bildergalerie

  • Anforderungs-Parameter-Matrix verschiedener Mikrodisplays für unterschiedliche Anwendungsfälle im Vergleich.

    Bild: Fraunhofer FEP

  • Die neue Generation OLED-Mikrodisplays ist auf die Anforderungen industrieller AR-Datenbrillen abgestimmt.

    Bild: Claudia Jacquemin, Fraunhofer FEP

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