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26. - 28. Februar 2019 // Nürnberg, Germany

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Leichte, kompakte VR-Brillen mit guter Bildqualität durch großflächige Mikrodisplays

Das Bild in VR-Brillen ist stechend scharf und man fühlt sich, als würde man tatsächlich durch die fantastischen Welten wandeln, die um einen herum entstehen. Bisher sind die Brillen jedoch meist noch recht schwer und sperrig. Das liegt vor allem an den Displays, die quasi das Kernstück einer jeden VR-Brille bilden. Kommerziell verfügbare VR-Brillen nutzen in der Regel Displays aus dem Smartphone-Markt, welche relativ kostengünstig verfügbar sind und durch ihre Größe ein großes Sichtfeld mit einfachen Optiken erlauben. Der große Nachteil liegt allerdings in der verpixelten Bilddarstellung durch die limitierte Auflösung und die unzureichende Pixeldichte. Weiterhin kommen modulierende LCD- und LCOS-basierte Mikrodisplays zum Einsatz. Diese sind allerdings nicht selbstleuchtend, so dass eine externe Beleuchtung erforderlich ist. Um die VR-Bril­len leicht und ergonomisch werden zu lassen, setzt man nun auf OLED-Mikrodisplays, die auf organischen Leuchtdioden integriert auf einen Silizium-Chip basieren und selbst leuchten. Damit sind sie energieeffizient und bieten sehr hohe Kontrastverhältnisse >10.000:1. Der Wegfall der Hintergrundbeleuchtung ermöglicht einen vereinfachten Aufbau mit weniger opti­schen Komponenten. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Schaltgeschwindigkeit der OLED im Bereich von wenigen Mikrosekunden im Vergleich zu Millisekunden bei LCD. Dies ermöglicht hohe Bildwiederholraten sowie den Einsatz spezieller Modulationsverfahren zur Verbes­serung des wahrgenommenen Bildes (z. B. Reduktion von Flicker und Motion Sickness).

Forscher des Fraunhofer FEP in Dresden entwickeln im EU-Projekt LOMID („Large-area cost-effi­cient OLED microdisplays and their application“) gemeinsam mit Industriepartnern neuartige OLED-Mikrodisplays mit deutlich besseren Eigenschaften als die handelsüblichen. Ziel ist es, eine neue Generation von OLED-Mikrodisplays zu entwickeln, die ein kompaktes Design der VR-Brillen erlauben und eine exzellente Bildqualität haben. Erreicht werden soll dies über ein spezielles Design des OLED-Mikrodisplays. Besonders an diesem ist seine Auflösung, die extended full-HD (1920 × 1200 Pixel (WUXGA) erreicht. Die Bildschirmdiagonalen liegen bei einem Zoll, die Bilderwiederholrate bei 120 Hertz, d.h. 120 eingeblendete Bilder pro Sekunde – Bewegungen in der virtuellen Welt wirken damit sehr flüssig.

Das Mikrodisplay besteht aus einem Silizium-Chip zur Ansteuerung der Pixel sowie der OLED. Diese selbst besteht aus mehreren organischen Schichten, die monolithisch auf Silizium-Wafern integriert werden. Der Chip bestimmt die Auflösung und Bildrate des Mikrodisplays durch seine integrierte Schaltung. Weitere Besonderheit ist neben der möglichst hohen Auflösung und Bildwiederholrate ein möglichst geringer Stromverbrauch. Erreicht wird dies durch ein ausgeklügeltes Systemkonzept und moderner Design­methodik sowie längjähriger Erfahrung im Design von OLED Mikro­displays. Einen ersten Prototyp gibt es bereits, bis Mitte 2018 sollen weitere folgen. Die Anwendungen der OLED-Mikrodisplays sind nicht nur auf VR-Brillen begrenzt – auch wenn diese mittelfristig der größte Markt sein dürften. Sie eignen sich auch für andere Produkte, etwa Augmen­ted-reality (AR) Brillen oder View-Finder in Kameras. Die Basis-Technologie CMOS-integ­rierter Lichtemitter (und ggf. -detektoren) bietet auch Anwendungspotenzial in Marktsegmenten wie der optischen Messtechnik, Identifikation, oder Optogenetik. Insbesondere für Mikrodisplays in consumer-tauglichen Augmented–reality (AR) Brillen sehen die Forscher noch einige bislang ungelöste Herausforderungen, die sie künftig angehen wollen: Sehr hohe Helligkeiten und Effizienz, gute Ausbeute bei großer (Chip-)Fläche, gekrümmte Oberflächen (für kompaktere Optik), kreisförmige Leuchtflä­chen, irreguläre Pixel-Matrizen bei noch höherer Pixeldichte, integrierte Augenverfol­gung und transparente Substrate.

Cyber-Sicherheit für das Internet der Dinge

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Video-Codecs mit extrem niedriger Latenz für Applikationen im Automobil-Bereich

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großflächiges WUXGA-OLED-Mikrodisplay ist folgenden Produktgruppen zugeordnet:

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