Data Modul und Japan Display Inc. Die kleine Display-Revolution: Memory-in-Pixel Displays in Farbe

Reflektive Memory-in-Pixel Displays sind in puncto geringe Leistungsaufnahme und Ablesbarkeit bei Umgebungslicht das Maß der Dinge und eine gute Wahl für Wearables und Infoterminals. Lange Zeit gab es sie allerdings nur in monochromatischer Ausführung - das hat sich nun geändert.

2009 brachte der japanische Elektronikkonzern Sharp das erste monochrome Memory in Pixel (MIP)Display auf den Markt und setzte damit neue Maßstäbe. In puncto Energieeffizienz und Ablesbarkeit unter extrem hellen Umgebungsbedingungen sind die reflektiven MIP Displays sogar bis heute unerreicht. Entwickelt wurde die Technik damals, um die Leistungsaufnahme von Displays mit überwiegend statischem Content – und entsprechend geringerem Performance-Anspruch – möglichst gering zu halten und so deren Betriebskosten zu senken. Das Ziel wurde auch erreicht. Verbesserungspotenzial gab es lediglich bei der Farbdarstellung: Lange Zeit waren ausschließlich monochrome MIP Displays erhältlich.

Farbige MIP Displays eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten

Sieben Jahre nach der Markteinführung der MIP-Technik kommen nun auch Displays mit Farbdarstellung auf den Markt. Entwickelt wurden sie von der Japan Display Inc. (JDI). Mit acht Farben auf zunächst vier Standard-Display-Größen (1,28“, 2,7“, 4,4“ und ein rundes 1,34“-Display) erweitern sich die Einsatzgebiete für die MIP Panels auf batteriebetriebene Geräte, für die ein monochromes Display nicht ausreicht. Das sind in erster Linie Wearables und tragbarer Medizinelektronik (Bild 1), aber auch digitale Preisschilder (Electronic Shelf Labels, ESL), die farblich gestaltet werden sollen. Das zweite große Anwendungsgebiet sind Infoterminals. Die Herausforderung ist hier nicht allein eine möglichst geringe Leistungsaufnahme, sondern die Displays müssen auch bei sehr hellem Umgebungslicht noch gut ablesbar sein. Dafür eignen sich die reflektiven MIP Displays ebenfalls, da sie das Umgebungslicht für die Bilderzeugung ausnutzen.

Die oben genannten Display-Größen sind für Infoterminals natürlich zu klein. Seit Kurzem bietet JDI auch ein 32“-MIP-Display mit Full-HD-Auflösung und einer Leistungsaufnahme von 260 µW (Standbild) an, das sich bereits in einem Flughafen-Infoterminal bewährt hat (Bild 2). Data Modul vertreibt dieses Display exklusiv und bietet zudem die Integration in bestehende Kundensysteme an. In einem reflektiven MIP Display (ob farbig oder monochrom) gibt es zu jedem einzelnen Pixel einen eigenen SRAM-Speicherschaltkreis (Static Random Acccess Memory). Hier wird die Pixel-Information gespeichert, sodass der Mikrocontroller nicht für jedes Pixel die Bildinformation kontinuierlich neu schreiben muss. Nur diejenigen Zeilen müssen jeweils neu beschrieben werden, deren Inhalt sich von Bildaufbau zu Bildaufbau ändert.

Der Einsatz von Speicherschaltkreisen reduziert die elektrische Leistungsaufnahme des Display erheblich. Im Ruhemodus benötigt ein 2,7“-Display im Standbild ca. 1 bis 5 µA. Ein 1,28“-LCD benötigt für die Anzeige eines statischen Weißbildes ca. 2 µW. Der Wert erhöht sich auf 90 µW, wenn die Bildschirmdaten 10 mal pro Sekunde (10 fps, Frames per Second) aktualisiert werden. Wird ein Bildschirmdaten-Update benötigt, können anstatt des gesamten Bildschirms entweder mehrere oder einzelne Zeilen (Single Line Update) aktualisiert werden. Im Vergleich zu transmissiven LC-Displays kann mit reflektiven Displays aufgrund der nicht benötigten Hinterleuchtung ca. 80 Prozent der elektrischen Leistungsaufnahme eingespart werden. Zusätzlich aber wird bei der Darstellung von Standbildern mit MIP-Technologie die Leistungsaufnahme nochmals um etwa 19 Prozent reduziert. Das bedeutet, dass ein reflektives MIP Display mit 0,5 bis 1 Prozent der Leistung eines klassischen transmissiven LCD auskommt.