Aktiv-Matrix-OLED-Displays für industrielle Anwendungen vor dem Durchbruch

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GLYN GmbH & Co. KG

DMB Technics AG

Data Modul AG

• Geringer Energieverbrauch

Bei der LCD-Technologie bestimmt hauptsächlich die verwendete Hintergrundbeleuchtung den Energieverbrauch. Sei es LED oder CCFL-Röhre, die Leistungsaufnahme ist unabhängig vom dargestellten Objekt weitgehend konstant. Bei OLEDs hingegen verbrauchen nur die angesteuerten Pixel Energie. Hier liegt die Herausforderung für Unternehmen, die AMOLEDs einsetzen wollen. Denn werden darzustellende Inhalte beispielsweise anhand des GUIs (Graphic-User-Interface) von CMEL optimiert, so lässt sich erheblich Strom sparen, was die AMOLEDs folglich auch ideal für batteriebetriebene Applikationen macht. Deshalb haben OLEDs im Vergleich zur transmissiven LCD-Technologie eine deutlich bessere Energiebilanz.

Oberste Prämisse ist dabei immer, so weit wie möglich auf weiße Hintergründe zu verzichten. Denn die Farbe weiß bedeutet, dass die roten, grünen und blauen Subpixel maximale Energie verbrauchen. Ausführliche Tests haben ergeben, dass die Leistungsaufnahme bei durchschnittlichen Bildinhalten hingegen lediglich 30% beträgt. Der Stromverbrauch hängt also von den jeweils dargestellten Bildinhalten direkt ab.

Aber auch displayseitig lassen verbesserte Materialien und neue Prozesse den Energieverbrauch sinken. So analysiert beispielsweise CMELs integrierte Auto-Current-Limitation-Function, kurz ACL, die Helligkeit der einzelnen Pixel und passt die hellsten Pixel dem Gesamtbild proportional an.

• Hohe Temperaturstabilität

Bei LCDs dreht sich der Flüssigkristall bei abnehmender Temperatur langsamer, was höhere Umschaltzeiten zwischen den wechselnden Bildinhalten zur Folge hat, weshalb sich der Kontrast verschlechtert. Um dem entgegenzuwirken, muss die Kontrastspannung temperaturabhängig angepasst werden. Dies lässt sich manuell über ein Potenziometer oder automatisch durch eine zusätzliche Schaltung realisieren. Bei OLEDs ist eine Temperaturkompensation nicht erforderlich, da die Charakteristik der Elektronen unabhängig von wechselnden Temperaturen ist. OLEDs lassen sich problemlos von –40 bis 85 °C einsetzen.

Bei Data Modul wurden auch schon Module im Test über längere Zeit bei 100 °C ohne Probleme betrieben. Hohe Betriebstemperaturen wirken sich jedoch negativ auf die Lebensdauer der Anzeigen aus.

• Hohe Lebensdauer

Das Thema Lebensdauer war in der Vergangenheit vor allem für industrielle Kunden stets ein Grund, der gegen die OLED-Technologie sprach. Dabei gab es sowohl mechanische als auch optische Bedenken. Da das Kathodenmaterial rasch mit Feuchtigkeit oder Sauerstoff reagieren würde (Korrosion), muss die komplette Einheit exakt abgedichtet werden (seal frame). Hierfür wurde viel Arbeit in die Entwicklung verbesserter Kleberahmen gesteckt. Außerdem kommen so genannte „Getter“ in Form von Kissen aus einem chemischen Material zwischen Glas und Kathode zum Einsatz, um die Feuchtigkeit zu binden, bevor diese zur Kathode gelangen kann.

Auch die Lebenszeit der einzelnen Pixel galt lange als Problem. Diese Lebensdauer wird bei Displays allgemein angegeben als die Zeitdauer die verstreicht, bis das Display nur noch die Hälfte seiner ursprünglichen Helligkeit aufweist („time to half brightness“). CMEL spezifiziert inzwischen seine AMOLEDs offiziell jedoch schon mit 30.000 h, was knapp 3,5 Jahre Dauerbetrieb bedeuten würde.

Data Modul liegen bereits Testreihen vor, die für ein neuentwickeltes 4,3“-AMOLED von CMEL Werte von über 140.000 h aufzeigen. Selbst für die kritischen blauen Subpixel liegt hier der Wert noch bei über 80.000 h. Dies wird unter anderem durch eine neue, so genannte Micro-Cavity-Struktur erreicht. Gerade auf dem Gebiet der Lebensdauer wurden in den letzten Jahren große Anstrengungen unternommen, sodass OLEDs hier prinzipiell gegenüber TFTs keine Nachteile mehr haben.

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