E-Paper-Display und Memory in Pixel – wenig Energie für mobile Geräte

| Redakteur: Hendrik Härter

Ein E-Paper-Display kommt mit wenig Energie aus. Solch ein Display ist basiert auf bistabiler Technik, die ausschließlich für den Bilderwechsel Energie benötigt.
Ein E-Paper-Display kommt mit wenig Energie aus. Solch ein Display ist basiert auf bistabiler Technik, die ausschließlich für den Bilderwechsel Energie benötigt. (Bild: Data Modul)

Bei mobilen Geräten oder Smartwatches muss das verbaute Display energiesparend sein. Eine Technik ist das E-Paper-Display. Aber auch Memory in Pixel mit LTPS ist für Anwender interessant.

Ein E-Paper-Display kommt in elektronischen Geräten zum Einsatz, die vor allem Texte darstellen. Mit einem E-Paper-Display lassen sich auch, wenn nur bedingt, Farben darstellen. Somit wird die Technik auch interessant für den industriellen Einsatz. So kommen solche Displays in der Medizin oder in Messinstrumenten zum Einsatz. Gerade wenn es darauf ankommt, Energiekosten zu senken oder auch der Trend zu weniger Papierverbrauch, kann das E-Paper-Displays seine Vorteile ausspielen.

Das Grundprinzip der Displays ist die Elektrophorese. Darunter versteht man einen Fluss geladener, mikroskopisch kleiner Teilchen durch ein elektrisches Feld. Ein E-Paper-Display ist eine bistabile Technik, die ausschließlich für den Bildwechsel Energie benötigt. Der Inhalt auf dem Display bleibt, wenn er einmal generiert wurde, ohne Energiezufuhr sichtbar.

Einsatz eines E-Paper-Displays

Somit kommen diese Display-Typen in batteriebetriebenen Anwendungen oder wenn Bildinhalte bewusst für eine lange Zeit unverändert bleiben sollen zum Einsatz. Sie lassen sich als elektronische Preisschilder (ESL = Electronic Shelf Label), Info-E-Paper in Verkaufsräumen, Menükarten oder Status-Anzeigen im Smart Home. Aufgrund ihrer reflektiven Display-Technik und bei ausreichendem Umgebungslicht lassen sich die Displays aus allen Richtungen ablesen.

Abstriche müssen Anwender bei der Arbeitstemperatur machen. Diese liegen aktuell bei 0 bis 50 °C. Allerdings ist eine Erweiterung bereits in der Entwicklung. Dank der schlichten Bauweise lassen sich E-Paper-Displays leicht in eine Anwendung integrieren. Geräte- und Software-Entwickler können das Display über eine serielle Schnittstelle ansteuern.

Der Display-Anbieter Data Modul hat Displaygrößen von 1,5 bis 40 Zoll in seinem Angebot.

Funktionsweise des Displays

Auf ein TFT-Substrat wird eine hauchdünne Folie aufgetragen. Diese Folie besteht aus verschiedenen mikroskopisch kleinen Kapseln. In den Kapseln enthalten ist eine Flüssigkeit, in der unterschiedliche Farbpartikel in den Farben Schwarz, Weiß, optional Rot und auch Gelb schwimmen. Die verschiedenfarbigen Partikel sind elektrisch jeweils unterschiedlich geladen, sodass sie mittels eines elektrischen Felds, das am TFT-Substrat angelegt wird, bewegt werden können. Je nach elektrischen Feld werden entweder die schwarzen, weißen oder roten/gelben Partikel an die Oberfläche der Kapseln gebracht, um den Betrachter die gewünschte Information anzuzeigen.

Alternative: Memory in Pixel

Als eine Alternative zum E-Paper-Display bietet sich die sogenannte Memory-in-Pixel-Technik (MIP) an. Sie basiert auf LTPS = Low Temperature Poly Silicon. Bei diesen Displaytypen lässt sich jeder einzelne Pixel adressieren und behält die Information. In jedem Pixel ist ein 1-Bit-Speicherbaustein, um eine Information zu speichern, sobald sie auf dem Display erscheint. Der Energieverbrauch ist minimal, wenn das Bild im Pixel selbst gespeichert wird. Dabei sind die Bildwiederholungsraten der MIP-LCDs so schnell wie die herkömmlicher LCDs – Videos und gescrollter Text werden flüssig wiedergegeben.

Neben Smartwatches sind es auch Smart Meters oder Datenlogger, die auf diese Technik setzen. Der Display-Anbieter Kyocera hat beispielsweise eine MIP-Technik für Sommer 2019 angekündigt, die auch bei direktem Sonnenlicht ablesbar ist.

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