Energiesparende Displaylösung Warum sich der Einsatz eines E-Ink-Displays lohnen kann

Autor / Redakteur: Andreas Hellwig * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ein E-Ink-Display benötigt wenig Energie, um Informationen darzustellen. Lohnt es sich gleich, über den Einsatz eines elektrophoretischen Displays nachzudenken? Wir sind der Frage nachgegangen.

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E-Ink-Display: Das „Maxi Segment-E-Paper“ misst 558 mm x 380 mm. Hier im Vergleich zu einer Ausgabe der ELEKTRONIKPRAXIS.
E-Ink-Display: Das „Maxi Segment-E-Paper“ misst 558 mm x 380 mm. Hier im Vergleich zu einer Ausgabe der ELEKTRONIKPRAXIS.
(Bild: ADKOM)

Bereits in den 1975er Jahren wurde in den USA der Grundstein für Elektrophoretischen Displays, auch kurz EPD oder E-Paper genannt, gelegt. Nick Sheridon hat damals eine Technik entwickelt, die erst heute, und somit Jahrzehnte später zur vollen Entfaltung kommt. Bei aktuellen „E-Ink“ basierten Elektronischem Papier besteht das Fluid/Medium aus winzigen Kügelchen, welche negativ geladene schwarze- und positiv geladene weiße Partikel enthalten. Diese Partikel sind in den Kügelchen eingeschlossen.

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Eine Uhr mit einem E-Paper – Das „Maxi Segment E-Paper“ misst 558 mm x 380 mm

( Bild: ADKOM )

Das „Maxi Segment E-Paper“ ist PCB-basiert und in E-Ink-Technik gefertigt. Es misst 558 mm x mm und ist zudem flexibel. Die Bauhöhe des Segment-Displays ist ohne Batteriefach und Steuerplatine beträgt 1,45 mm. Eine Folien-Laminierung schützt die Anzeigeneinheit vor zu starker Durchbiegung des PCB-Trägermaterials und vor Verschmutzung. Die Steuerplatine mit seinem integrierten Batteriefach für 2 x Mignon-Batterien mit 1,5 V wurde hier auf die Rückseite mit PINs durchkontaktiert. Dadurch kommt es auf eine Gesamtbauhöhe von knapp 35 mm. Die „Active Area“ misst bei dieser Uhr 548 mm x 370 mm. Die gezeigte Neuheit wurde als Batterie-Anwendung erarbeitet und ist ein kundenspezifisches E-Paper. Eine Ausführung mit FPC-Kontaktierung zu einer externen Steuerplatine, sowie ist eine Anpassung auf andere Anwendungen ist jederzeit möglich.

Jedes einzelne 7-Segment misst 172 mm x 92 mm bei einer Zeichenstärke von 22 mm. Im Betrieb der Uhr erfolgt jeweils zur vollen Minute ein „Refresh“ und dabei werden alle Segmente in ihrer Darstellung erneuert.

Wie ein E-Paper aufgebaut ist

Die Kügelchen wiederum sind dann selbst in einem leitenden, leichten Öl oder auch Fluidum, eingebettet. Unter dem Effekt eines elektrischen Feldes reagieren diese negativ und positiv geladenen Flakes. Sie werden zur Darstellung des gewünschten Inhalts entweder an die Ober- oder Unterseite des Layers gezogen. Dabei ist der Aufbau eines E-Papers eher übersichtlich.

Layer 1 ist eine transparente, wasserdichte Schutzfolie, der in Layer 2 der eigentliche E-Ink-Film, das Fluid folgt. Der dritte Layer enthält das Basissubstrat, welches aus PCB, FPC, PET oder Glas bestehen kann. Den Abschluss bildet als Layer 4 wiederum eine wasserdichte Schutzfolie. E-Paper sind hochauflösend und können durch Teiladressierung der schwarzen und weißen Partikel abgestufte Grautönen darstellen. EPDs werden derzeit als Segment- und Grafik-E-Paper angeboten.

Segment-Anzeigen stehen neben der Darstellung in Schwarz/Weiß auch bereits mit Farben wie Rot oder Gelb zur Verfügung. Eine ganz besondere Art der EPDs stellt mit seinem flexiblen Aufbau ein auf FPC oder PCB basiertes EPD dar. Wie die nebenstehende Produktvorstellung zeigt, eröffnet diese Type eine designerische Freiheit, die ihresgleichen sucht. Die derzeit neu entwickelten flexiblen Segment-EPDs erlauben Anzeigen in nie erahnten Größen und Formen. Für ein kundenspezifisches EPD lassen sich bei überschaubaren Kosten die Segmente entsprechend anpassen.

Welche Vorteile das E-Ink-Display bietet

Die generellen Vorteile der Display-Technik eines E-Papers liegen dabei deutlich im Vordergrund. Die Möglichkeit, statische Informationen lange und ohne weiteren Strombedarf im Display darzustellen, liegt dabei an erster Stelle. Dieses Merkmal der Bistabilität und dem damit verbundenen geringen Stromverbrauch prädestiniert das E-Paper auch für Batterieanwendungen.

Durch die Eigenheit, Informationen statisch oder über einen längeren Zeitraum unverändert sowie ohne Beschädigung der Anzeige darstellen zu können, sind die EPDs anderen Arten an Displays überlegen. TFTs, OLEDs und LCDs neigen bei statischen Inhaltsanzeigen mit zunehmender Betriebsdauer zum Auftreten des sogenannten „Einbrennens“ oder „Residual Image“.

Dieses Phänomen ist wissenschaftlich zwar bekannt, die Ursachen, welche Faktoren das Auftreten begünstigen, wurden bis heute nicht erforscht. Es bedarf an Gegenmaßnahmen, wie dem Abschalten der Anzeige in definierten Zeitabständen oder eines Bildschirmschoners, um das Risiko zu minimieren. Im Gegensatz zu TFTs, OLEDs und LCDs sind EPDs hiervon nicht betroffen.

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