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Displays&Beleuchtung / Low-Power-Module

Displays für das IIoT

28. März 2017, 14:36 Uhr | Scott Soong, CEO Pervasive Displays

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Ultra-Low-Power-Displays

Während TFT-LCD-Displays für viele IoT-Anwendungen nicht zweckmäßig sind, eignen sich energieeffiziente bistabile LCDs vor allem für Zustandsinformationen: Energie wird nur beim Bildschirmupdate umgesetzt. Außerdem benötigen e-paper als reflexive Displaytechnologie keine Hintergrundbeleuchtung. Im TFT-LCD-Display trifft das Licht aus der Hintergrundquelle auf die verschränkte nematische Flüssigkristallschicht (Bild 1).

Bei äußerer Spannungsanwendung wird das Display mit dem Entweben der Kristalle transparent. Die e-paper-Pixel sind Zellen mit schwarzen und weißen Tintenpartikeln. Diese werden unter Spannungsanwendung positioniert: Das Bild entsteht ohne Hintergrundquelle nur aus der Lichtreflexion (Bild 2).
Da die Hinterleuchtung dominante Last im Display und System ist, verbessert ein e-paper-Display dessen Energieeffizienz entscheidend. Ohne Hinterleuchtung hängt die Energiedissipation maßgeblich von der Bildschirmwiederholrate ab, die in der bistabilen Technologie gering ausfällt: TFT-LCD-Displays werden zur Fixierung der Kristallposition kontinuierlich beschrieben. Beim e-paper-Display bleibt der Mikropartikel auch ohne Update und Energieaufwand in Position. Mit diesen Charakteristiken sind e-paper-Module die energieeffiziente Alternative zur TFT-LCD-Variante.
Bei leistungsoptimierten Spannungsverläufen nutzen eTC-e-paper-Module von Pervasive Displays weniger als 2 mA Strom zur Bilderneuerung. Ein Zwei-Zoll-Display setzt bei sechs täglichen Erneuerungen 10 μAh um, während ein Zwei-Zoll-LCD-Display die gleiche Aufgabe mit 720 mAh bewältigt. (Jahresumsätze: e-paper-Display - 3,29 mAh, weniger als zwei Prozent einer 220 mAh CR2032 Knopfzellen-Batterie; LCD-Display - 262.800 mAh, entspricht 1000 CR2032 Batterien.)
Nicht jedes Gerät ist e-paper-tauglich: Applikationen mit hoher Wiederholrate bei schwachem Umgebungslicht benötigen zusätzliche Hinterleuchtung. Für viele IoT-Applikationen die nur Zustandsinformationen anzeigen ist das e-paper eine Low-Power-Lösung.

LP- und ULP-Displays für das Internet der Dinge

Wegen der guten Attribute taugen e-paper-Displays in energiekritischen Applikationen und zur Laufzeitverlängerung. Bistabile Displays, gerade im NF- oder RFID-Bereich, können auch aus Energieernte-Lösungen, wie HF- oder Solarquellen, versorgt werden. Derzeit wird bei drahtlosen IoT-Geräten die Laufzeit dem HMI übergeordnet: Der einzige Zugang führt über die Kommunikationsschnittstelle, wie BLE, Zigbee oder andere für das IoT optimierte HF-Technik; das HMI ist bei Messgeräten, RFID-Markern oder Smartcards oft benachteiligt. Unter fehlendem Display leidet die Benutzerfreundlichkeit, der Weg durch die Cloud ist unvermeidlich. Eine Vielzahl solcher batteriebetriebener Drahtlosgeräte kann ein zweckmäßig integriertes e-paper-Display, unter vernachlässigbarem Einfluss auf die Stromversorgung, erheblich aufwerten. Clouddaten, wie Sensor- oder Zustandsinformationen werden direkt sichtbar. Im Schadensfall bleibt die Information mit der bistabilen Natur des LCDs erhalten. Auch bei komplexeren bilateralen Cloud-Datenströmen ist dies nützlich: Eine »intelligente« Bezahlkarte mit integriertem e-paper-Display kann als Zahlterminal und Ticketanzeige fungieren.