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OLED-Mikrodisplay RGBW-Pixel und Speicherbetrieb auf 28-nm-CMOS

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 1 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut fuer Photonische Mikrosysteme
ACTRON AG
Data Modul AG
SPEA GmbH Systeme f. professionelle Elektronik und Automation

Das Fraunhofer IPMS kombiniert RGBW-Pixel mit einer speicherbasierten Ansteuerung. Welche Effizienzvorteile das bringt, lässt sich anhand der bislang veröffentlichten Angaben noch nicht beurteilen.

Das auf einer 28-nm-CMOS-Backplane gefertigte OLED-Mikrodisplay bietet RGBW-Pixel. Als vollfarbiges Display verfügt es über 720 x 540 Pixel.(Bild: Fraunhofer IPMS)
Das auf einer 28-nm-CMOS-Backplane gefertigte OLED-Mikrodisplay bietet RGBW-Pixel. Als vollfarbiges Display verfügt es über 720 x 540 Pixel.
(Bild: Fraunhofer IPMS)

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat ein vollfarbiges OLED-Microdisplay mit RGBW-Pixeln angekündigt. Die Backplane basiert auf einem 28-nm-CMOS-Prozess. Angegeben sind 720 x 540 Pixel, Subpixel mit einer Kantenlänge von 2,52 µm und eine Pixeldichte von bis zu 5.040 ppi.

„Im Vergleich zu herkömmlichen Microdisplays bietet die neue Entwicklung einen deutlich niedrigeren Stromverbrauch und eine verbesserte Auflösung. Die flexiblen Ansteuerungsmodi ermöglichen sowohl schnelle Videowiedergabe als auch extrem energieeffiziente Darstellung statischer Bilder und machen die Displays ideal für batteriebetriebene, leichte Geräte mit langer Laufzeit,“ erklärt Philipp Wartenberg, Abteilungsleiter IC- & System-Design am Fraunhofer IPMS.

Die Ansteuerung unterstützt zwei Betriebsarten: Im frame-basierten Modus werden Bilddaten fortlaufend aktualisiert. Ein speicherbasierter Modus ist für statische Inhalte vorgesehen. Er kann die erforderlichen Datenübertragungen und Schaltvorgänge in der Ansteuerung verringern, wenn sich das Bild nicht ändert.

Wie stark dadurch die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems sinkt, hängt jedoch von der Schaltung und dem Betriebszustand ab. Auch bei einem statischen Bild muss das OLED weiterhin Licht emittieren.

Zusätzliches weißes Subpixel

Das zusätzliche weiße Subpixel berechnet laut IPMS ein „White Calculation Block“ in der Backplane aus den RGB-Bilddaten. Ein RGBW-Aufbau kann abhängig von Bildinhalt und Ansteuerung die Helligkeit oder den Energiebedarf beeinflussen. Er ist aber nicht automatisch effizienter: Entscheidend sind unter anderem die Umrechnung der RGB-Daten, die Farbwiedergabe und die Eigenschaften der OLED-Subpixel.

Der neue Ansatz unterscheidet sich von einer 2024 vorgestellten Backplane-Architektur des Fraunhofer FEP. Damals standen ein integrierter Framebuffer und hohe Datenraten für ein Pixelarray mit 1.440 x 1.080 Pixeln im Mittelpunkt. Vor zwei Jahren nannten die Forscher bis zu 576 GBit/s und Bildwiederholraten von bis zu 10 kHz.

Als Anwendungen nennt das IPMS Nah-am-Auge-Visualisierung und Projektion, etwa in AR-, VR- und Mixed-Reality-Systemen. Das Institut bietet nach eigenen Angaben auch Evaluierungskits und eine Pilotfertigung an. (heh)

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