Ein energiesparendes Display für mobile Endgeräte

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Wie das Display die Graustufen generiert

Ein einzelnes IMOD-Element kann als 1-Bit-Element bezeichnet werden, welches entweder den Zustand „dunkel“ (schwarz) oder „hell“ (farbig) annehmen kann. Damit alle Graustufen im Bild angezeigt werden können, wird eine räumliche oder temporäre Unruhe, beziehungsweise ein „Zittern“ angewendet. Ein solches räumliches „Zittern“ teilt ein Element oder ein Einzelpixel in viele kleine steuerbare Elemente. Somit können die Pixel einzeln angesteuert werden, um dadurch die verschiedenen Graustufen zu erhalten. Für solch einen Mechanismus ist ein zusätzlicher Treiber pro Pixel notwendig. Bild 2 stellt schematisch das binär gewichtete räumliche „Zittern“ dar. Es können acht Grauschatten pro Farbe dargestellt werden, bei einer Gesamtanzahl von 512 Farben.

Das Umgebungslicht ersetzt Backlight des Displays

Im Gegensatz zu anderen Displays macht sich die IMOD-Technologie das Umgebungslicht zunutze, statt dagegen anzukämpfen. Die Reflexivität sorgt dafür, dass sich das Bild auch bei zunehmender Lichtstärke nicht verändert. So liefert das Display bei fast jeder Lichtbedingung klare Bilder, sogar bei strahlendem Sonnenschein. Dadurch gewährleistet das Display auch im Freien eine sehr gute Sichtqualität,.

Da die sichtbaren Wellenlängen im Nano-Meter-Bereich zu finden sind – zum Beispiel 380 bis 780 nm – muss sich die IMOD-Membran in einem nur sehr kurzen Abstand bewegen, also wenige hundert Nanometer, um zwischen zwei Farben umzuschalten. Dieser Schaltvorgang ist schnell, er bewegt sich im Zehnmillisekunden-Bereich. Im Gegensatz zu herkömmlichen passiven Matrix-Displays, die im Bereich von hunderten Millisekunden schalten, sind die IMOD-Displays für Videoanwendungen sehr gut geeignet. Ein weiterer Vorteil ist der erweiterte Temperatureinsatzbereich von IMOD. Denn dort wo LCD-Elemente schon schwer erkennbar sind, schalten die IMOD-Membranen einwandfrei und erzeugen so ein kontrastreiches Bild.

LC-Display vs. Mirosol-Display: Eine Frage des Kontrastes

Vergleicht man ein reflektierendes Display wie das Mirosol-Display mit einem lichtabstrahlenden Display wie ein LC-Display, so liegen die Vorteile bei schwachen Umgebungslicht beim LC-Display. Wenn das mobile Gerät im Freien benutzt wird, oder dieses gar der direkten Sonne ausgesetzt ist, dann werden beim LC-Display räumliche Details kaum zu erkennen sein.

Nur eine schützende Hand als Schattenspender kann bedingt Abhilfe schaffen. Das Mirasol-Display hingegen erhöht den Kontrast und der Betrachter hat zu jeder Zeit ein klares sowie gut lesbares Bild vor sich. Bild 3 zeigt den Zusammenhang von Umgebungslichtstärke und wahrgenommene Helligkeit, beziehungsweise den Kontrast im Vergleich IMOD und LCD.

Bedeutung für die Mobilfunkindustrie und Hersteller von mobilen Endgeräten

Da sich der Energiehunger exponentiell nach oben entwickelt hat, die Batterie- und Akkutechnik jedoch hinterherhinkt, muss an anderen Stellschrauben – wie die Displays, Chips oder den Power Amplifier - gestellt werden. Unabhängige Studien haben gezeigt, dass etwa 30% des Energiebedarfs in mobilen Endgeräten auf den Display entfallen. Mirasol wurde mit anderen neuartigen Display-Technologien verglichen, um eben genau dieses Problem anzugehen.

Bei Einsatz von IMOD/Mirasol-Displays lässt sich die Nutzungsdauer von Geräten zwischen den Ladevorgängen um bis zu 27% verlängern. Stellt man einen direkten Vergleich zu traditionellen LC-Displays her, so kann der Anwender beispielsweise bis zu 36% länger Videos schauen. Nach einem Tag voller Multimedia-Anwendungen verbleibt das Sechsfache an Akku-Energie, das sind umgerechnet 136 Minuten mehr Batterieleistung.

Moderne Displays sind ständig aktiv

Die Gerätegeneration von heute und morgen sollte nie ausgeschaltet werden. In anderen Worten: always on, always connected, always location aware. Das gilt für alle Updates wie zum Beispiel das Wetter, die Börsennews oder auch für gezielte Werbebotschaften. Letzteres setzt zusätzlich voraus, dass der Betreiber und Anbieter weiß, wo sich der Teilnehmer gerade befindet, beispielsweise per GPS. Hier muss das Endgerät immer im Netz „sichtbar“ sein. Ein ausgeschaltetes Gerät oder nicht benutzbares, weil am Ladegerät angeschlossen, ist an dieser Stelle für die Netzbetreiber nicht lukrativ.

Ein Terminal sollte eine Betriebszeit von mindestens 18 Stunden vorweisen und erst während der Nachtruhe an die Steckdose müssen. Das ist aber noch nicht alles: Denn schlussendlich kommen energieeffiziente Entwicklungen wie IMOD auch der Umwelt zugute. So führt beispielsweise die Reduzierung der Ladezyklen zu einer längeren Lebensdauer der Akkus und dazu, dass weniger Akkus entsorgt werden müssen.

Vorteile gegenüber anderen energiesparenden Display-Technologien

Die Vorteile von IMOD: Die schnellen Schaltzeiten bei Videoanwendungen sowie die Farbwechsel durch Interferenzen und nicht durch Farbfilter. Gegenüber AMOLEDs bieten die Displays einen deutlich geringeren Energieverbrauch. In Video-Anwendung mit 30 Hz: 10 h mit IMOD und 3,4 h mit OLED. (Quelle: PikeResearch Q2/2010).

* * Thomas Nindl ist seit Juli 2006 bei Qualcomm CDMA Technologies im Bereich „Global Business Development“ tätig.

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