In seiner Bachelorarbeit an der Hochschule Landshut hat Wirtschaftsingenieur Maximilian Wurzer Elektrolumineszenz-Displays entwickelt, die sich in Textilien integrieren lassen. Über eine eigene Treiberschaltung lässt sich programmieren, wann welches Pixel leuchten soll.
Smarte Fitnessuhren, die den Puls messen und Schritte zählen, sind längst nichts Neues mehr. Ein smartes Shirt könnte Botschaften senden – zum Beispiel über ein integriertes Elektrolumineszenz-Display (ELD). „Die Elektronik wird einfach auf einen flexiblen Träger gedruckt, zum Beispiel auf eine Folie“, erklärt Prof. Dr. Artem Ivanov von der Fakultät Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen der Hochschule Landshut. Die Auflösung könne zwar noch lange nicht mit Smartphones oder Tablets mithalten. Trotzdem kann sich Ivanov vorstellen, dass ELDs in smarter Kleidung zum Einsatz kommen, „denn sie sind biegsam, robust und günstig zu produzieren.“
Fünf Schichten auf Trägerfolie
Wie ein solcher Einsatz aussehen könnte, hat Maximilian Wurzer in seiner Bachelorarbeit zum Abschluss seines Wirtschaftsingenieur-Studiums untersucht. „Es ging darum, wie sich ELDs mit dem aktuellen Stand der Technik sinnvoll, sicher und schick in Kleidung integrieren lassen“, so Wurzer. Dafür hat er zunächst das rund fünf Zentimeter lange Display entworfen und aufgebaut. Es besteht aus fünf Schichten, die er nacheinander im Labor auf die Trägerfolie aufgedruckt hat. „Man muss sich das wie Siebdruck vorstellen. Für jede Schicht wird eine Siebschablone hergestellt. Darauf gibt man die Paste und zieht den Überschuss wieder ab“, erklärt Wurzer. „Ohne die Hilfe der Labormeister wäre das gar nicht möglich gewesen. Sie wissen genau, welche Pasten sich eignen, wie schnell man sie auftragen oder wie man die Parameter an der Maschine einstellen muss.“
Kernstück der Displays sind Wurzer zufolge die zwei Elektrodenschichten: Legt man dort Wechselstrom an, entsteht ein elektrisches Feld. Das bewirkt, dass die dazwischenliegende Phosphorschicht, die aus verbundenen Pixeln besteht, leuchtet und sich als blaue Formen oder Schriftzüge auf dem Display zeigt. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, hat Wurzer zwei weitere Schichten aus isolierendem Material aufgebracht. „Auf manche Displays haben wir noch einen blauen Farbfilter appliziert. Das erhöht den Kontrast des blauen Leuchtstoffs“, so Wurzer.
Um programmieren zu können, wann welches Pixel leuchten soll, hat der Wirtschaftsingenieur eine eigene Treiberschaltung gebaut. „Das ist auch das Besondere an der Arbeit: Bisher gab es keine kompakten Treiberschaltungen für pixelbasierte ELDs, auf denen man unterschiedliche Inhalte zeigen kann. Das ist etwas ganz Neues“, so der betreuende Professor Ivanov. In diesem Zusammenhang musste Wurzer sich auch mit den Sicherheitsvorgaben befassen: „Je höher die Spannung, desto heller leuchtet das ELD. Doch ist sie zu hoch, halten die Bauteile das nicht aus oder es ist zu gefährlich, das Display am Körper zu tragen. Ist sie zu niedrig, leuchtet das Display nicht mehr“, fasst Wurzer zusammen. Er hat daher Widerstände und einzelne Bauteile der Schaltung so eingestellt, dass man sie sicher berühren kann. Leider hat das Display dadurch etwas an Helligkeit eingebüßt: Im Dunkeln und in künstlich beleuchteten Räumen kann man gut erkennen, welcher Schriftzug über die Displays läuft; für einen Sonnenplatz reicht die Leuchtkraft der Phosphorschicht nicht ganz.
Einsatz im Bereich E-Health möglich
Bislang hat Maximilian Wurzer seine ELDs auf einen Rucksack, Shirts und Caps integriert. „Die Technologie lässt sich weiterentwickeln und mit anderer Steuerungselektronik koppeln“, meint er. Zum Beispiel in Sachen E-Health: „Wenn ein Diabetespatient zu weit in den Unterzucker fällt und bewusstlos wird, könnte das Zuckermessgerät über einen Funksender das Display aktivieren, das im Shirt integriert ist. Darauf würde dann erscheinen: ‘Diabetespatient im Unterzucker, bitte rufen Sie einen Notarzt.’“ (ph)