Mikrodisplay-Chip ebnet den Weg für eine intelligente Hochleistungsbrille
Dank bahnbrechender optischer Chiptechnologie, die hochauflösende Displays mit einem Viertel der Größe und der Hälfte des Gewichts herkömmlicher Virtual-Reality-Headsets (VR-Headset) bietet, ist nun eine neue Generation leichter intelligenter Brillen möglich. Headsets, die im Rahmen des EU-finanzierten Projekts LOMID entwickelt wurden, sind „wesentlich leistungsstärker, kleiner, leichter und haben eine bessere Auflösung als auf dem Markt erhältliche Virtual-Reality-Headsets bei gleichem Sichtfeld“, so Projektkoordinator Uwe Vogel, Bereichsleiter Mikrodisplays und Sensorik am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden. Das dreijährige Projekt mit einem Volumen von 4 Mio. EUR, an dem acht Institutionen und Technologieunternehmen in fünf Ländern beteiligt sind, hat ein 1-Zoll-Bildschirmgerät namens Mikrodisplay hergestellt. „Wir erzielten bei einem 1-Zoll-Bildschirm (2,54 cm) eine höhere Pixelanzahl als bei normalen Full-HD-Fernsehern mit einer Diagonale von 15 bis 60 Zoll“, erklärt er. „Die Pixel sind winzig und die Pixeldichte sehr hoch und dazu kommt noch, dass wir es geschafft haben, den Stromverbrauch gering zu halten“, sagt er und merkt an, dass der Mikrodisplay-Chip weniger Energie als die aktuelle hochmoderne Version von OLED verbraucht. Der Bildschirminhalt wird alle acht Millisekunden aktualisiert, was in einer schnellen Bildfrequenz von 120 Hertz resultiert. Die Geschwindigkeit, mit der ein Bild erneuert wird, ist wichtig für die immersive VR-Betrachtung, da niedrige Bildfrequenzen und flackernde Bilder Kopfschmerzen oder Übelkeit verursachen können. Die kompakten Headsets, die vom Projektpartner LIMBAK, einem Technologieunternehmen in Madrid, entworfen wurden, kombinieren nahtlos zwei Mikrodisplay-Chips für jedes Auge und bieten eine Auflösung von 4 800 x 1 920 Pixeln sowie ein weites Sichtfeld. Full-HD hat 1 920 x 1 080 Pixel. Sehhilfe für Sehbehinderte Die Hochgeschwindigkeits-Videoschaltung des Projekts wird auf einem sehr kleinen Chip in Brillen für Sehbehinderte verwendet. Der Projektpartner University of Oxford „hat mit diesem Mikrodisplay ein Headset für Menschen mit spezifischen Sehstörungen wie Makuladegeneration entwickelt“, so Dr. Vogel. „Je nach Sehbehinderung können einige Bereiche des natürlichen Sehens am Rand oder in der Mitte gestört sein. Dies wird durch das Gerät kompensiert, da es das Sehen unterstützt – teilweise vergleichbar mit erweiterter Realität“, erklärt er. Die Brille ist nicht nur mit 2D-Kameras ausgestattet, sondern auch mit 3D, sodass der Nutzer Höhen und Tiefen erkennen kann. „Dies ist wichtig, da der Sehverlust typischerweise auch mit einer Verminderung der 3D-Sicht einhergeht.“ Derartige intelligente Brillen können gegebenenfalls auch zur Bewältigung von Katastrophen an Orten mit schlechter Sicht verwendet werden, beispielsweise von Feuerwehrleuten in einem rauchgefüllten Raum. „Für professionelle Zwecke muss man sich damit gut bewegen können. Daher sind Gewicht und Sehkomfort ebenso wie Miniaturisierung sehr wichtig“, erklärt Dr. Vogel. Die hohe Auflösung erleichtert auch das Erkennen von Gesichtern oder das Lesen von Texten. Biegsame Oberfläche Bei einem weiteren Durchbruch gelang es, den Mikrodisplay-Chip auf eine gekrümmte Oberfläche zu biegen, um mehr Gestaltungsfreiheit und kompaktere Geräte zu erhalten. „Für derzeit auf dem Markt erhältliche Mikrodisplays ist die Backplane des Siliziumchips mit den Schaltungen und Sockeln typischerweise starr. Vor allem dank des Projektpartners CEA-LETI im französischen Grenoble war es uns allerdings möglich, das Mikrodisplay eines 1-Zoll-Bildschirms zu biegen. Dies ermöglicht eine noch kleinere Optik für VR-Headsets“, merkt Dr. Vogel an. Das französische Unternehmen MICROOLED beabsichtigt nicht nur die Produktion von VR-Headsets und Anwendungen zur Unterstützung der Sehkraft, die unter LOMID entwickelt wurden, sondern auch die Vermarktung von 1-Zoll-OLED-Mikrodisplay-Chips, während der deutsche Partner XFAB Semiconductor Foundries die Produktion der Backplane-Wafer-Technologie übernimmt.
Schlüsselbegriffe
LOMID, Mikrodisplay, Halbleiter, Sehbehinderte, virtuelle Realität, Vision, Gesundheit, OLED, optische Dioden, Optik
