Wie funktioniert ein IRIS E-Paper mit 16 Millionen Farben?

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10. Oktober 2023
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Vom Smartphone und Tablet in unserer Tasche bis hin zu großen Bildschirmen und digitalen Werbetafeln leben wir in einem Zeitalter voller Vollfarbbildschirme und genießen jederzeit Multimedia-Bilder mit hoher Auflösung und satten Farben.

Da der Treibhauseffekt weltweit zunehmend zu extremen Wetterbedingungen führt, setzen sich immer mehr Länder das Ziel, Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Wir benötigen daher energieeffizientere und umweltfreundlichere Displays als Ersatz für die energieintensiven und CO₂-emissionsreichen LCD-Displays. Aus diesem Grund hat sich farbiges E-Paper zur bevorzugten Technologie für umweltfreundliche Displays der nächsten Generation entwickelt.

Was ist farbiges E-Paper?

Farbige elektronische Tinte sind farbige Displays mit bistabilen Eigenschaften, die beim Aufrechterhalten des Bildes keine Energie verbrauchen und nur dann Strom benötigen, wenn das Bild aktualisiert wird, was den Stromverbrauch von Displays im Vergleich zu LCD-Bildschirmen, die ständig Strom benötigen, erheblich reduzieren kann.

Bild der Grundfarben Rot, Gelb und Blau
Farbige E-Paper bieten eine stromsparende Vollfarb-Display-Technologie.

E-Paper-Displays stellen Bilder durch die Reflexion von Umgebungslicht auf einer Oberfläche dar, im Gegensatz zu aktiv leuchtenden LCD-Displays. Daher sind sie auch bei direkter Sonneneinstrahlung gut sichtbar und das Lesen ermüdet die Augen nicht durch grelles blaues Licht.

Das Prinzip von farbigem elektronischem Papier

Auf dem Markt sind verschiedene Arten von farbigem E-Paper erhältlich, darunter elektrophoretisches E-Paper und Cholesterin-LCDs.

Elektrophoretische (EPD) E-Paper verwenden elektrisch geladene Tintenkapseln, die gemischt werden, um Farben zu erzeugen. Dies ist die Mainstream-Technologie für Schwarz-Weiß-E-Book-Reader auf dem Markt. Elektrophoretische Farb-E-Paper können jedoch maximal nur 4.000 verschiedene Farbabstufungen darstellen, indem sie vier Farben von Tinte mischen oder Farbfilter verwenden. Dies ist weit entfernt von den 16,78 Millionen Farbabstufungen, die durch die Multiplikation von 256 Farben für Rot, Grün und Blau in Bilddateien entstehen. Daher konnten sie keine Farbbildschirme ersetzen.

Prinzipielle Darstellung der Farbentstehung bei farbigen elektronischen Papieren
Elektrophoretische E-Paper stellen Pixel durch elektrisch geladene Kapseln dar.

Die Cholesteric Liquid Crystal (ChLCD)-Technologie von Cando verwendet einen Stapel von drei Flüssigkristallschichten, die jeweils Rot (R), Grün (G) und Blau (B) reflektieren. Durch ihre bistabilen Eigenschaften können sie natürlich in zwei stabilen Zuständen existieren:

  • Im planaren Zustand sind die Flüssigkristallmoleküle ordentlich angeordnet und können Licht bestimmter Wellenlängen reflektieren. In diesem Zustand können die Farben des reflektierten Bildes gesehen werden.
  • Die molekulare Ausrichtung von Flüssigkristallen im fokussierten Kegelzustand ermöglicht die Durchdringung von Licht, wodurch die Farbe der darunter liegenden Schicht sichtbar wird.
Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts für das menschliche Auge
Die Molekülorientierung verschiedener ChLCD-Schichten wird angepasst, um Totalreflexion (weiß), Teilreflexion (grau) und Durchlässigkeit (schwarz) zu erreichen.

Durch die unabhängige Änderung der unterschiedlichen Zustände der drei RGB-Flüssigkristallschichten kann ChLCD 16,78 Millionen satte Farben perfekt darstellen und ist eine wichtige Technologie, um LCDs und andere emittierende Anzeigen wie LEDs durch farbige elektronische Papieranzeigen zu ersetzen.

Vorteile von farbigen elektronischen Displays

Die Vorteile der Verwendung eines ChLCD-Farb-E-Papiers für Displays sind wie folgt:

  • Umweltfreundlich und energiesparend – Farb-E-Paper verbraucht nur dann Strom, wenn das Bild aktualisiert wird. Im Vergleich zu LCD-Displays benötigt E-Paper bei einer Bildaktualisierungsrate von alle 5 Minuten nur 11 TP3T an Strom, wodurch sich der CO₂-Fußabdruck des Bildschirms erheblich verringert.
  • Augen schonend – E-Papier nutzt Umgebungslicht zur Darstellung, im Gegensatz zu LCDs mit aktiver Lichtquelle, die Blaulicht erzeugen. Daher sind die Augen beim Betrachten von E-Papier-Displays entspannter und ermüden nicht so schnell.
  • Sichtbarkeit bei Sonneneinstrahlung - E-Paper kann bei direkter Sonneneinstrahlung lebendige Farben darstellen, anders als LCDs, die die Helligkeit erhöhen müssen, um bei Sonnenschein sichtbar zu sein. Daher eignet sich E-Paper gut für Outdoor-Displays.
  • Integrierte Solarenergie – Während das ChLCD verschiedene Farben reflektiert, dringt etwa 10–30 % des Lichts durch die untere Schicht und wird dort absorbiert. Wenn man in die untere Schicht des Displays ein Solarmodul einbaut, kann dieses selbst erneuerbare Energie erzeugen, die dem Display zur Verfügung steht, wodurch ein CO₂-neutrales Infinity Display® entsteht.
Infinity Display® Drei-Grundfarben-Lichtwellenlängenprinzip
Durch die Integration von Solarmodulen auf der Rückseite des Ch-LCDs erzeugt das smarte E-Paper eigenen Strom aus reinem Umgebungslicht

Anwendungen von farbigen elektronischen Papieren

Durch die Verwendung von umweltfreundlichem, farbigem E-Papier können in verschiedenen Anwendungsbereichen Energie und CO2 eingespart werden:

  • Öffentliche Verkehrsmittel-Umweltfreundliche und energiesparende E-Paper-Anzeige, die Vorteile der Lesbarkeit bei Sonnenlicht bietet, ideal für die Anzeige von Informationen im Freien über lange Zeiträume mit minimalem Stromverbrauch und ermöglicht die sofortige Aktualisierung von Verkehrsinformationen aus der Ferne.
  • Intelligente Bildung- Reflektive Vollfarb-E-Paper-Displays reduzieren die Blaulichtbelastung für die Augen erheblich, bieten Schülern eine angenehmere Leseumgebung und reduzieren durch die Integration von E-Books die Papierverschwendung. Es ist nicht mehr notwendig, dicke Bücher zum Lernen mit sich zu führen, was zudem umweltfreundlich und energiesparend ist.
  • Intelligenter Einzelhandel – Dank umweltfreundlicher Displays mit eigener Solarstromversorgung sind Sie nicht mehr an bestimmte Aufstellungsorte gebunden. Präsentieren Sie überall perfekte Außenplakate und zeigen Sie auch in Innenräumen intelligente Speisekarten auf besonders energiesparende Weise an.
  • Intelligente Medizin-Umweltfreundliche und kohlenstoffarme intelligente medizinische Displays, die digitale Verwaltung kombinieren, können nicht nur die Effizienz bei der Aktualisierung von Informationen verbessern und die Fehlerwahrscheinlichkeit verringern. Befehle werden über die Cloud synchronisiert und deutlich auf dem Touch-Reader angezeigt, was die Diagnoseeffizienz verbessert und dem Pflegepersonal eine präzise Medikamentenverabreichung ermöglicht.

Wenn Sie mehr über die Anwendung von Farb-E-Paper erfahren möchten, kontaktieren Sie uns bitte.

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