Die gängigsten E-Paper-Technologien auf dem Markt sind elektrophoretisches (EPD) und cholesterisches Flüssigkristall (ChLCD). Beide Technologien reflektieren Umgebungslicht zur Darstellung von Bildern, sodass keine langfristige Hintergrundbeleuchtung benötigt wird. Dies reduziert die Belastung der Augen durch blaues Licht. Darüber hinaus verbrauchen beide bistabilen Eigenschaften nur dann Strom, wenn das Bild aktualisiert wird, und keine Energie zur Aufrechterhaltung des Bildes. Daher sind EPD- und ChLCD-E-Paper-Technologien beide stromsparend und die bevorzugten Technologien für Anwendungen mit Displays, die bei Sonnenlicht lesbar sind.

Heute stellen wir Ihnen die Unterschiede zwischen zwei technischen Strukturen sowie deren jeweilige Vorteile vor, damit Sie bei der Auswahl einer Display-Anwendung die für Sie am besten geeignete E-Paper-Technologie finden können.

Was ist elektrophoretisches (EPD) E-Paper?

Elektrophoretische Displays (EPD) verwenden geladene Kapseln, die gemischt werden, um Farbe zu erzeugen. Dies ist die gängige Technologie für Schwarzweiß-E-Book-Reader oder E-Ink-Displays auf dem Markt. Der Bildschirm besteht aus schwarz-weißen Kapseln. Wenn ein bestimmter Pixel schwarz erscheinen soll, ändert das Display das elektrische Feld dieses Pixels, wodurch die schwarzen Kapseln nach oben und die weißen Kapseln nach unten steigen, was Schwarz ergibt. Wenn Weiß angezeigt werden soll, wird das elektrische Feld umgekehrt, was dazu führt, dass die weißen Kapseln nach oben und die schwarzen Kapseln nach unten steigen, was Weiß ergibt.

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

EPD-Farb-E-Paper benötigt mehr Farbkammern oder die Verwendung von Farbfiltern zur Bildgebung, wobei unterschiedliche elektrische Felder die Bewegung unterschiedlicher Farben steuern. Daher ist die Entwicklung einer präziseren elektrischen Feldsteuerung zur Darstellung unterschiedlicher Farben und Graustufen die zukünftige Herausforderung für elektrophoretische Farb-E-Paper.

Was ist Cholesteric Liquid Crystal (ChLCD) E-Paper?

Cholesteric Liquid Crystal (ChLCD) E-Paper besteht aus einem Stapel von drei Flüssigkristallschichten, die jeweils Rot (R), Grün (G) und Blau (B) reflektieren. Durch die Steuerung der Drehung der Flüssigkristallmoleküle mittels unterschiedlicher elektrischer Felder gibt es nach Abschalten des Feldes zwei stabile Zustände, in denen sie natürlich bestehen können:

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.

Mit den 256 verschiedenen Graustufen jedes unabhängigen RGB-Dreifach-LC-Displays, schlussendlichChLCD kann 16,78 Millionen lebendige Farben perfekt darstellenist eine wichtige Technologie, um Farbbildschirme wie LCDs und LEDs durch E-Paper zu ersetzen.

Vorteile beider E-Paper-Technologien

Sowohl EPD als auch ChLCD E-Paper haben die folgenden Vorteile:

Die bistabilen Eigenschaften verbrauchen nur Strom, wenn das Bild aktualisiert wird, daher ist der Stromverbrauch bei der langfristigen Aufrechterhaltung einer statischen Anzeige extrem niedrig.
Keine Hintergrundbeleuchtung, daher wird die Schädigung der Augen durch blaues Licht erheblich reduziert.
Auf dem Display kann man auch bei Sonnenschein Details klar erkennen.

Vorteile von elektro-osmotischer (EPD) E-Papier

Elektrophoretische E-Paper mit Tintenkapseln haben die folgenden Eigenschaften:

Tintenkapseln haben eine bessere Auflösung, wodurch Schwarz schwärzer und Weiß weißer wird, was für die Darstellung von Texten geeignet ist.
Die Tinte hat einen großen Blickwinkel, sodass Benutzer, wenn sie aus einem kleinen Winkel auf den Bildschirm schauen, das Bild wie auf Papier sehen.

Vorteile von cholesterischen Flüssigkristall-Displays (ChLCD) für elektronische Papiere

Cholesterische Flüssigkristalltechnologie hat mehrere verschiedene Vorteile:

Die drei Schichten R, G und B des LCD-Displays zeigen jeweils eine andere Farbe, wodurch die gleiche Farbvielfalt von 16,78 Millionen Farben erreicht wird wie bei handelsüblichen LCD- und LED-Displays. Dies eignet sich besonders für Anwendungen wie Bilderbücher und digitale Werbung, bei denen hohe Anforderungen an die Farbwiedergabe gestellt werden.
Der Betriebstemperaturbereich von ChLCD liegt zwischen -20 °C und 70 °C und ist damit etwa doppelt so groß wie der von EPD. Daher ist ChLCD derzeit die für Außenanwendungen am besten geeignete E-Paper-Technologie.
ChLCDs brauchen bei der Bildaktualisierung keine längeren Kapselbewegungszeiten für zusätzliche Farben wie EPDs, daher haben Cholesterinflüssigkristalle (Ch-LCDs) eine schnellere Aktualisierungsgeschwindigkeit.
Während das ChLCD verschiedene Farben reflektiert, dringt etwa 10–30 % des Lichts in die darunterliegende Schicht durch und wird dort absorbiert. Wenn in die untere Schicht des Displays ein Solarpanel integriert wird, 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

Farbunterschiede zwischen elektrokinetischer Polymerdispersion (EPD) und cholesterischen Flüssigkristallen (ChLCD)

Die Komplexität der Struktur von elektro-phoretischen E-Paper-Mischfarben ist proportional zur Anzahl der darzustellenden Farben, so dass derzeitEPD-Elektronikpapier kann maximal 4.096 Farben erreichen。

ChLCD nutzt Flüssigkristalltechnologie und kann RGB-Farben frei mischen, um 16,78 Millionen Farben zu erreichen. Daher sind cholesterische Flüssigkristalle besser für kommerzielle Display-Anwendungen geeignet, die strenge Farbanforderungen haben, als elektrochrome E-Paper.

EPD vs ChLCD — Links) Cholesteric Liquid Crystal Display mit 16,78 Millionen Farben, rechts) elektro-phoretische Farb-Tinte-Anzeige mit 4.096 Farben.

Farbeinstellungsgeschwindigkeit von elektrokinetischer Pigmentdispersion (EPD) und cholesterischen Flüssigkristallen (ChLCD)

Neben der Farbwiedergabe ist die Aktualisierungsgeschwindigkeit ein weiterer entscheidender Faktor bei farbigem E-Paper. Da bei EPD-Farb-E-Paper mehrere Tintenkapseln mit unterschiedlichen Farben gesteuert werden müssen, benötigen komplexere Farben eine längere Aktualisierungszeit. Das unten abgebildete Spectra 6-Tinten-Display mit sechs Farben benötigt etwa 15 Sekunden, um die Bildaktualisierung abzuschließen.

Und cholesterische Flüssigkristall-E-Paper kann drei Schichten von RGB-Flüssigkristallmodulen gleichzeitig ansteuern und benötigt nur 1-2 Sekunden, um ein Vollfarbbild zu aktualisieren.

Betrachtet man die Vor- und Nachteile der beiden genannten E-Paper-Technologien, so eignet sich das elektrophoretische E-Paper eher für monochrome E-Book-Reader oder E-Labels mit wenigen Farben, während das cholesterische Flüssigkristall-E-Paper für farbige E-Book-Reader sowie für digitale Beschilderungsanwendungen mit reichhaltiger Farbpalette geeignet ist.

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