應用OLED技術的智能眼鏡顯示器：大幅降低能耗

德國弗勞恩霍夫協會的研究人員開發了一種節能的顯示器，可以將功耗降到很低。

（圖片來源於：弗勞恩霍夫協會電子射線和等離子技術研究所）

引言

智能眼鏡作為一種可穿戴設備，能在不影響穿戴者視線的情況下，將信息投射到用戶眼前。然而，其電量卻會很快耗盡，這是由於電子設備在播放圖片時，會耗費很多電量。弗勞恩霍夫協會的研究人員開發了一種節能的顯示器，可以將功耗降到很低。這種新型顯示設備將在2016年11月8日召開的慕尼黑電子展上展出。

智能眼鏡的優點和缺陷

對於智能可穿戴產品的設計者和用戶來說，理解一款新型智能產品方案，我們首先需要分析一下目前方案功能的優點和缺陷，然而對於智能眼鏡來說：

優點

智能眼鏡，一般通過鏡框的無線通信器件接受信息或者圖片，然後使用小型顯示器將信息呈現在用戶眼前。所以，智能眼鏡最大的優點就是：它可以讓用戶的雙手解放出來。而作為對比，智能手機在操作時卻必須始終握在用戶手中。所以從人體工學的角度說，智能眼鏡是很有優勢的。人們可以通過智能眼鏡讀取安裝說明和施工計劃，與此同時他們的雙手可以操作工具。智能眼鏡對於運動員來說，也愈發具有吸引力。例如，山地自行車運動員以根據投影的箭頭進行導航。自行車遠動員可雙手握住車把，只需將裝配GPS的智能手機放在口袋裡。

缺陷

除了這些優點，智能眼鏡目前為止之所以還沒有取得突破性進展，原因在於：顯示器使用了很多電池電量，因為視頻圖像需要處理許多數據。在大多數條件下，電池電量會在一小時後耗盡。更重要的是，微處理器很快就會變熱。鏡框的溫度會變熱，佩戴者太陽穴附近的敏感區域會有不適感。

新型方案簡介

弗勞恩霍夫協會電子射線和等離子技術研究所（FEP）工程師們開發了一種特別節能且明亮的顯示器。科學家們在使用有機發光二極體（OLED）設備設計和製造顯示器方面，有著多年的經驗。

這項技術基於導電有機半導體在通電時會發出很明亮的光線。OLED 使用的硅半導體技術可以控制單個像素點。FEP 已經在晶元中集成了攝像頭功能。所以，OLED 微顯示器不僅可以發光，而且可以感知周圍環境。所以，每個像素點上都有一個光敏的小型光電二極體。而攝像頭功能，舉例來說，對於判斷佩戴者觀看的方向來說很重要。然而，這些顯示器和其他的智能眼鏡顯示器一樣，具有高功耗的缺點。

為了說明如何降低智能眼鏡功耗，達到節能。所以，我們需要先分析一下，智能眼鏡設備的最大功耗的來源是什麼？

大數據流帶來高功耗

為了避免運動的視頻圖像閃爍，許多連續的圖片必須在一秒鐘內播放完，這就像動畫片一樣。在視頻顯示的情況下，連續播放的圖片的數量可以達到60。這樣，電子控制設備和晶元必須在一瞬間處理很大量數據，很快就會耗盡電量。此外，電子控制設備和晶元也會發熱。

簡化數據流的方案

項目經理 Philipp Wartenberg 和他FEP的同事們找到了一條減少大量數據流的途徑。Wartenberg 說：

「我們現在通過控制晶元，讓整個視頻流並不是持續不斷更新的，而是在只有一些小變化的時候，我們只更新顯示器的一小部分。例如，如果在電影中演員跑過一間房間，只是他自己的位置發生變化，而背景卻沒變。又例如在自行車運動員的導航系統應用中，只顯示箭頭和距離信息，而不是在所有的情況下都更新整幅圖片。我們已經改造了電路，只讓數據流中發生變化的部分通過，從而減小數據流。」

所以為了實現簡化數據流的方案，研究人員需要重新設計半導體和電子控制設備，應用新型 OLED 技術。

重新設計半導體和電子控制設備

節能是十分重要的，普通的智能眼鏡需要200毫瓦的功率進行輸出，而FEP的顯示器只需2到3毫瓦就足夠了，差不多只有原來的百分之一。然而，由於應用了OLED技術，它仍然很明亮。為了減小視頻數據流，Wartenberg 和他的同事們首先必須重新設計晶元和電子控制設備。目前通用的顯示器像素點，適用於設計快速、重複的圖像，通常在短時間後會停止發光。在一個不是持續更新整個屏幕的模型中，這種方案無法勝任，因為顯示器中的靜止區域會很快變黑。然而，FEP 開發的方案可以對於單個像素點進行控制，讓它們持續發光。

未來展望

Wartenberg 認為顯示器不僅會引起行業用戶的興趣，而且對於私人客戶和運動員也很有吸引力。慢跑者可以持續檢測他們的心率，而不再需要看著抖動的智能手機屏幕。研究人員目前已經為這個項目做好準備，很快就會將這種顯示器帶向市場。

參考資料

【1】http://phys.org/news/2016-11-energy-saving-glasses.html

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