FRA UNHO F ER - I NSTIT U T F Ü R OR G A N IS C H E E L EK TRON IK , ELEK TRON EN STRA H L- U N D PLA SM ATECHNI K FEP 1 1 2 1 Bidirektionales Mikrodisplay 2 Evaluation Kit 2 BIDIREKTIONALES SVGA MIKRODISPLAY EBCW1020A Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP Standort Maria-Reiche-Straße Maria-Reiche-Str. 2 01109 Dresden Ansprechpartner Einführung Der Bereich der mobilen persönlichen durch Video- bzw. Datenbrillen bereitstellen, Elektronik hat in den letzten Jahren einen die es ermöglichen, Information auch im enormen Zuspruch erfahren, dessen weitere öffentlichen Raum diskret darzustellen. Erste Entwicklung sich zum heutigen Tage im praktische Umsetzungen dieser Technologie besten Fall erahnen lässt. Beispielhaft sind sind verfügbar. an dieser Stelle vor allem die Smartphones und Tablets zu nennen, die praktisch alle tra- Wesentlicher konstruktiver Bestandteil dieser ditionellen Gesetzmäßigkeiten der mobilen Brillen sind hochauflösende miniaturisierte Ines Schedwill Erzeugung, Verarbeitung und den Konsum Displays. Diese sind durch enorme Pixeldich- Telefon +49 351 8823-238 von Daten im weitesten Sinne auf den Kopf ten in der Lage, hochaufgelöste virtuelle gestellt haben. Bilder mit großem Blickwinkel zu erzeugen. Das hier beschriebene Display mit SVGA Bernd Richter Allen Entwicklungen zum Trotz ist ein Auflösung basiert auf einer OLED-auf-Silizi- Telefon +49 351 8823-285 elementares Problem nur ansatzweise als um Technologie und ist dadurch in der Lage, gelöst zu betrachten: Die Menge darstell- mit minimalem Energiebedarf kontrastreiche barer Information ist trotz gewachsener Bilder mit großem Farbraum zu erzeugen. Im Bildschirmgrößen aus ergonomischen Unterschied zu bereits erhältlichen kommer- Gründen begrenzt. Weder kann die ziellen Lösungen besitzt das Display einen Bilddiagonale unbegrenzt wachsen, noch eingebetteten SVGA Bildsensor, welcher zur können die Inhalte beliebig verkleinert Interaktion mit dem Nutzer verwendet wer- werden. Es fehlt also an einer mobilen den kann (z. B. Eye-Tracking durch Erfassung multimedialen Schnittstelle. Diese lässt sich des Pupillenmittelpunktes). www.fep.fraunhofer.de R Subpixel B 3 3 W PD G 4 5 Technische Beschreibung Ein bidirektionales Display ist in der Lage je 8bit) breites, paralleles Interface zur plays, die Belichtungszeit der Kamera oder sowohl Bilder wiederzugeben als auch Verfügung gestellt. Der Wert des Weiß- die zeitliche Ablaufsteuerung von Kamera Bilder aufzunehmen. Dies wird durch eine pixels kann entweder durch eine interne und Display einstellbar. Das Mikrodisplay spezielle Pixelanordnung ermöglicht. So Berechnung ermittelt oder über einen unterstützt sowohl den zeitlich versetzten umfasst ein Pixel nicht nur 4 Subpixel zur weiteren 8bit Kanal extern bereitgestellt als auch den parallelen Betrieb von OLED Bildwiedergabe (RGBW), sondern auch werden. Die Synchronisation der Daten Emission und Bildsensor Detektion. eine Fotodiode zur Lichtdetektion. Dieser erfolgt durch zusätzliche Signale VS (vertical Aufbau führt zu einer Pixelmatrix, die aus sync), HS (horizontal sync) und DE (data Um Anwendern den Einstieg in diese neue zwei Submatrizen besteht: Einer Display- enable). Die Ausgabe der Grauwerte der Generation der bidirektionalen Mikro- matrix mit einer darin verschachtelten Kamera (8bit) erfolgt über ein gleichartiges displays zu erleichtern, ist ein Entwicklungs- Bildsensormatrix. paralleles Interface. system zur Evaluation verfügbar. Dieses Das hier beschriebene bidirektionale Zusätzlich verfügt der Mikrodisplay-Chip an einer Standard-HDMI-Schnittstelle Mikrodisplay verfügt über eine Auflösung über ein Zweidrahtinterface (TWI…two- sowie das Auslesen des Bildsensors und von 800 × 600 (SVGA) Pixeln. Die Daten wire-interface) zur Konfiguration. Über die- die Stromversorgung über eine Standard des Displays werden über ein 24bit (R, G, B se Schnittstelle sind die Helligkeit des Dis- USB3.0 Schnittstelle. ermöglicht den Betrieb des Mikrodisplays Parameter Referenzen: Auflösung Display 800 × 600 Aktive Fläche 12,8 mm × 9,6 mm Displaydiagonale 0,6‘‘ Pixelsetup RGBW + Fotodiode Pixelpitch 16 µm × 16 µm Farbtiefe 24bit Display Interface 24bit RGB digital, parallel + Synchronisationssignale CLK, HS, VS und DE Display Helligkeit 250 cd/m² (max.) Auflösung Kamera 800 × 600 Kamera Interface 8bit Graustufen digital, parallel + Synchronisationssignale CLK, HS, VS und DE Konfigurationsinterface TWI (two-wire-interface) BMBF 16SV3682 MAVO 823 279 3 Chipfoto 4 Detailaufnahme verschachtelte Display- und Kameramatrix I/O Spannung 1,6V … 5,5V Core-Spannung 1,6 V … 2,0 V Temperaturbereich -20 °C – +65 °C Sensormatrix, Bildsensor nimmt CMOS Technology 0.18 µm Displayinhalt auf © FRAUNHOFER FEP – 2.3 – L04 5 Raw-Image des Image Sensors, paralleler Betrieb von Display- und
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