OLED-Mikrodisplays: So kommen die Navigationsdaten in den Helm

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OLED-Mikrodisplays sind effiziente Helfer zur Anzeige von Navigationsdaten, zum Beispiel in Motorrad-, Ski- oder Radhelmen. In Zusammenarbeit mit Globalfoundries Dresden, Module One LLC & Co. KG und Digades GmbH forschte das Fraunhofer FEP innerhalb des Projektes „Backplane“ an einer Lösung für energiesparende und hochauflösende OLED-Mikrodisplays.

• Innerhalb des vom Sächsischen Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr SMWA geförderten Projektes „Backplane“ haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP ein mehrfarbiges OLED-Mikrodisplay realisiert.

• Derartige Displays können zum Beispiel in Motorrad-, Ski- oder Radhelmen Navigationsdaten anzeigen, aber auch im medizinischen Kontext Unterstützung bieten.

• Mit dem sächsischen Projektpartner Digades GmbH soll in Zukunft ein fertiges Optikmodul auf den Markt gebracht werden.

Motorradfahrer müssen zum Ablesen von Navigationsdaten oder Geschwindigkeiten nach unten schauen, um die Informationen an Lenker oder Tacho abzulesen. Momente, in denen womöglich die Aufmerksamkeit für Straße oder Gelände fehlt. Helme mit integrierten Anzeigen im Sichtbereich können hierfür mehr Sicherheit geben und auch bei schlechten Sichtverhältnissen nützliche Informationen anzeigen.

In Zusammenarbeit mit Globalfoundries Dresden, Module One LLC & Co. KG und Digades GmbH forschte das Fraunhofer FEP innerhalb des Projektes „Backplane“ an einer Lösung für energiesparende und hochauflösende OLED-Mikrodisplays. Solche kleinen Displays sind effiziente Helfer zur Anzeige von Navigationsdaten in zum Beispiel Motorrad-, Ski- oder Radhelmen. Sie können aber auch im medizinischen Kontext Unterstützung bieten.

Geeignete Optik für Anzeige der Navigationsdaten

Allerdings müssen die Informationen vom Display über eine geeignete Optik ins Auge des Betrachters gespiegelt werden. Die Digades GmbH, ein erfahrener Systemintegrator für Elektronik, brachte ihre Expertise in der Entwicklung von Head-Up Displays für Helme in das Projekt ein. Unter der Marke Tilsberk vertreibt die Firma bereits monochrome Navigationsanzeigen. Diese lassen sich als nachrüstbares Head-Up Display in Motorradhelmen anbringen. Optimal für diese Anwendung wären mehrfarbige Anzeigen, die zudem noch energieeffizienter als die bisherige Lösung sind.

Dr. Uwe Vogel, stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer FEP, sagt: „Innerhalb des sächsisch geförderten Forschungsprojektes „Backplane“ konnten Grundlagen geschaffen werden, welche die Entwicklung innovativer Mikrodisplays ermöglichen. Diese Grundlagen möchten wir nun nutzen, um sie längerfristig mit sächsischen Herstellern in künftige Produkte zu überführen.“

OLED-Microdisplay mit dem geringsten Stromverbrauch

Im Rahmen des Projektes ist es gelungen, weltweit das erste mehrfarbige OLED-Mikrodisplay mit dem geringsten Stromverbrauch gegenüber allen verfügbaren Mikrodisplays darzustellen. Besonders die Unterscheidbarkeit der Signalfarben rot und grün ist hier von Bedeutung.

Tim Berger, Geschäftsführer der Digades GmbH, ergänzt: „Das Projekt 'Backplane' ist ein gutes Beispiel für die Zusammenarbeit von Forschungs- und Wirtschaftsakteuren und zielgerichteter Förderung in Sachsen. Erst dadurch wurde es möglich, Mikrodisplays zu schaffen, die für die Industrie wirklich interessant sind und deren Anforderungen entsprechen.“

Stromsparende Anzeigen für einfache, platzsparende und ergonomische Systeme

Die Architektur der Ultra-Low power OLED-Mikrodisplays des Fraunhofer FEP ermöglicht extrem stromsparende Anzeigen für einfache, platzsparende und somit ergonomische Systeme. Mit der nun mehrfarbigen Version (mit zwei Grundfarben) in QVGA-Auflösung (320 x 240 Pixel) lassen sich Anwendungen über reine Anzeigen hinaus adressieren, zum Beispiel eben Navigationsanzeigen in Motorradhelmen.

Basierend auf der schon früher entwickelten OLED-auf-Silizium-Technologie sind die Wissenschaftler des Fraunhofer FEP mit den erreichten Forschungsergebnissen nun noch besser in der Lage, regionale, nationale und internationale Anwendungspartner mit optimierten und kundenspezifischen Entwicklungen von CMOS-Backplane-Wafern sowie angepassten Mikrodisplaymodulen und – in Kooperation mit Partnern wie digades - bis hin zu optischen Systemen zu unterstützen. Dabei stehen stets die applikations- und kundenspezifischen Anforderungen im Vordergrund – sei es zur Evaluation der Machbarkeit oder auch der Aufskalierung von Einzeltechnologien, Mikrodisplayprodukten und -systemen.

Noch viel zu tun bis zur Serienfertigung

Um eine industrielle Einsetzbarkeit der Technologie für die Entwicklung der innovativen Displays, zum Beispiel für den späteren Einsatz als integriertes Head-Up-System für verschiedenste Arten von Helmen zu gewährleisten, gibt es noch viel zu forschen. Denn die Optikmodule müssen auf die neuen stromsparenden Mikrodisplays angepasst und auch die Ansteuerelektronik optimiert werden. Bis zur Serienfertigung der Displays bedarf es Anschlussentwicklung und Qualifizierung. Die Partner Digades und Fraunhofer FEP wollen hierfür zunächst gemeinsam an einem Evaluation-Kit arbeiten, das künftige Kunden für erste Technologietests einsetzen können.

Vollfarbige Mikrodisplays und neue Anwendungsgebiete

Am Fraunhofer FEP stehen neben den monochromen und mehrfarbigen Low-power Displays zudem vollfarbige Mikrodisplays auf der Agenda. Hier wurden die Machbarkeit und erste Implementierungsschritte erstmals in einer 28 nm CMOS-Backplane-Technologie auf 300 mm-Wafern gezeigt. Somit ließen sich beeindruckende Bauelemente mit einer Displaydiagonale von 0,18 Zoll, mit Pixelgrößen von nur 2,5 Mikrometern und Auflösungen von bis zu 10'000 dpi hergestellen. Auch mit diesen Ergebnissen wollen die Forschenden am Fraunhofer FEP weitere neue Anwendungsgebiete erschließen. Gemeinsam mit Partnern, wie der Digades GmbH, wollen sie die nächsten Schritte zur Industriereife gehen.

Bild oben: Bereits erhältlich und im Einsatz: Das Head-Up Display für Motorradhelme von „Tilsberk“ (eine Marke der digades GmbH). Bild: Tilsberk

Weitere Informationen: https://www.fep.fraunhofer.de/

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