Schon seit einigen Jahren wünschen sich Ingenieure tragbare Displays für Piloten, Chirurgen oder Mechaniker, die nicht nur Informationen darstellen können, sondern mit denen sich gleichzeitig berührungslos interagieren lässt.
Forscher am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden haben nun eine Bildschirmtechnologie entwickelt, die diesen Traum verwirklichen soll – und tragbare Displays gleichzeitig kompakter und einfacher zu nutzen macht.
Durch die Verflechtung von Photodetektorzellen, wie man sie zum Einfangen von Licht in Kameras kennt, mit herkömmlichen Bildschirmbildpunkten entstand ein System, das bewegte Bilder wiedergeben kann, gleichzeitig aber auch Bewegungen des Nutzers erkennt, die direkt vor dem Display ablaufen. So ließen sich beispielsweise die Augenbewegungen einer Person erfassen, während sie auf den Bildschirm schaut – dies ließe sich als so genannter Eye-Tracker nutzen, bei dem man einfach nur noch auf die richtige Stelle des Bildschirms schauen muss, um beispielsweise mit einem Menü zu interagieren. Vorstellbar sind laut der IPMS-Forscher außerdem fortschrittliche Augmented-Reality-Systeme.
"Wir können ein Bild präsentieren, gleichzeitig aber auch die Augenbewegungen des Nutzers erfassen", erklärt Geschäftsfeldleiter Michael Scholles. Das sei von großem Interesse für all jene Anwendungen, bei denen man die Hände für andere Dinge benötige, etwa um ein Flugzeug zu fliegen oder im Operationssaal einen chirurgischen Eingriff vorzunehmen.
Eye-Tracker an sich sind keine neue Erfindung. In den vergangenen Jahren entwickelten Forscher eine Reihe von Systemen, die dem Blick eines Nutzers folgen, um eine Benutzerschnittstelle am Rechner zu steuern. Häufig sind diese Anwendungen für behinderte Menschen gedacht, manchmal aber auch für gesunde Endanwender, die die Hände frei haben müssen.
Tragbare Displays werden ebenfalls seit längerem entwickelt. Hauptproblem dabei bleibe, dass sie zu sperrig, zu stromfressend und insgesamt zu unpraktisch seien, meint Alexander Sawchuck, Professor für Elektrotechnik an der University of Southern California. "Alles, was man tun kann, um tragbare Displays kompakter, leichter und energieeffizienter zu gestalten, ist ein Fortschritt." Eine Integration von Bildschirm und Kamera auf einem Chip sei ein Schritt in die richtige Richtung.
Die IPMS-Forscher bauten ihr System, indem sie zunächst einen lichtempfindlichen Halbleiter schufen, der ein Muster aus gleichmäßig angeordneten Photodetektoren besitzt. Dieser wurde dann in einer kommerziellen Halbleiterfabrik hergestellt. Ein Wafer aus mehreren dieser Chips wurde anschließend in eine Kammer gesteckt, auf der Schichten organischer Materialien zwischen die Photodetektoren aufgebracht wurden. Daraus entstanden dann organische Leuchtdioden, OLEDs. Das Mosaik aus Photodetektoren und OLEDs wird schließlich in einen dünnen Polymerfilm verkapselt, um beides zu schützen.
Die Idee einer Integration von OLEDs und Photodetektoren sei spannend, meint Sawchuk. "Es gab bislang viele Probleme bei der Herstellung tragbarer Displays für solche Anwendungen."
Das Fraunhofer IPMS stellte seinen Prototypen auf dem Symposium der Society for Information Display (SID) in San Antonio vor. Die aktuelle Version bietet noch eine einfache Monochromdarstellung mit einer Auflösung von 320 mal 240 Pixeln und 1,25 Zentimetern Kantenlänge. Scholles meint, dass bald auch Farbversionen möglich werden sollen. Die seien aber schwerer herzustellen weil man Farbfilter für weiße OLEDs bräuchte.. Doch genau die seien nicht immer zuverlässig. Trotzdem arbeitet das Fraunhofer IPMS mit Novaled zusammen, einem OLED-Spezialisten, der weiße Dioden hoher Qualität im Angebot hat. Bald sollen Prototypen entstehen.
Die Kamera im Prototypen der Forscher ist unterdessen noch recht rudimentär. Sie bietet eine Auflösung von zunächst nur 12 Bildpunkten, was als Eye-Tracker nicht ausreicht. Scholles zufolge hat das IPMS-Team aber auch schon eine Version mit 160 mal 120 Pixeln entwickelt, die im Labor getestet wird. Eine Integration in ein Display steht noch aus. Die Forscher erwarten, fortschrittliche Versionen ihres Systems inklusive hochauflösender Kamera und Eye-Tracker bis zum Jahr 2011 fertig zu stellen.
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