E-Paper (EPD) – Technologisches Potenzial, Herausforderungen bei der Konzeption und die technische Kompetenz von Unisystem

E-Paper wird in erster Linie mit E-Readern in Verbindung gebracht, doch sein Potenzial reicht weit über die Unterhaltungselektronik hinaus. Die EPD-Technologie (Electronic Paper Display) findet auch in gewerblichen und industriellen Anwendungen breite Anwendung. Bei Unisystem verfügen wir über langjährige Erfahrung im Umgang mit E-Paper, sowohl als Distributor von Displays etablierter Hersteller als auch als Entwickler maßgeschneiderter Lösungen, die auf spezifische Kundenanforderungen zugeschnitten sind. Auf dieser Erfahrung aufbauend haben wir unsere eigenen EPD-basierten Module entwickelt, USEC und USEM.

In diesem Artikel erläutern wir, wie die E-Paper-Technologie funktioniert, gehen auf ihre Möglichkeiten und Grenzen ein und erörtern die Herausforderungen bei der Integration von EPDs in Endgeräte. Zudem berichten wir, wie unser Entwicklungsteam Kunden bei der Konzeption und Umsetzung von Lösungen auf Basis dieser Technologie unterstützt.

Was ist E-Paper (EPD)?

EPD (Electronic Paper Display) ist eine Displaytechnologie, die darauf ausgelegt ist, die optischen Eigenschaften von herkömmlichem bedrucktem Papier nachzubilden.

Im Gegensatz zu TFT-LCDs, die in der Regel mit LED-Hintergrundbeleuchtung arbeiten, und OLED-Displays, deren Pixel selbst Licht ausstrahlen, sind E-Paper-Displays reflektierend. Sie benötigen keine Hintergrundbeleuchtung; stattdessen wird der angezeigte Inhalt mithilfe des Umgebungslichts betrachtet, das von der Oberfläche des Bildschirms reflektiert wird.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der meisten EPDs ist die Bistabilität– die Fähigkeit, ein Bild beizubehalten, ohne das Display kontinuierlich mit Strom zu versorgen. Elektrische Energie wird in erster Linie bei der Aktualisierung des Inhalts benötigt. Dadurch eignet sich E-Paper besonders für Anwendungen, bei denen sich Informationen in regelmäßigen Abständen ändern, sei es alle paar Minuten, Stunden oder sogar Tage.

Je nach Bauweise und Verwendungszweck sind E-Paper-Displays als monochrome Ausführungen, als Varianten mit begrenzter Farbpalette sowie als fortschrittlichere Lösungen mit Vollfarbgrafik erhältlich. Diese Technologien unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich ihrer darstellungstechnischen Möglichkeiten, sondern auch hinsichtlich ihrer Ansteuerungsmethoden, Aktualisierungszeiten und Integrationsanforderungen.

Wie funktioniert E-Paper?

Die meisten EPDs funktionieren nach dem Prinzip der Elektrophorese, bei der sich elektrisch geladene Pigmentpartikel, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bewegen.

Herkömmliche monochrome E-Paper-Displays enthalten mikroskopisch kleine Kapseln oder Zellen, die mit einer transparenten Flüssigkeit sowie schwarzen und weißen Pigmentpartikeln gefüllt sind, die entgegengesetzte elektrische Ladungen tragen. Wird Spannung angelegt, bewegen sich die Partikel entweder auf die Displayoberfläche zu oder von ihr weg. Je nachdem, welches Pigment näher an der Oberfläche liegt, erscheinen einzelne Pixel schwarz oder weiß. Durch die präzise Steuerung der Partikelbewegung lassen sich zudem Graustufen erzeugen, wodurch komplexere Bilder dargestellt werden können.

Farb-E-Paper nutzt verschiedene Technologien, die auf unterschiedlichen Methoden der Farbwiedergabe basieren. Sehen wir uns drei von E Ink entwickelte Beispiele an. Weitere Informationen zu diesen Lösungen finden Sie auch in unserem Artikel über Farb-E-Paper-Displays von E Ink.

E Ink Kaleido

Bei dieser Technologie wird eine zusätzliche Schicht aus RGB-Farbfiltern über einem monochromen EPD-Panel angebracht. So kann beispielsweise E Ink Kaleido 3 4.096 Farben darstellen. Die Verwendung von Farbfiltern wirkt sich jedoch auf die optischen Eigenschaften des Displays aus, darunter dessen Reflexionsgrad und die effektive Farbauflösung.

E Ink Spectra

E Ink ACeP (Advanced Color ePaper)

Vor- und Nachteile von E-Paper

Wie TFT-LCDs und OLEDs weist auch die EPD-Technologie ihre Vor- und Nachteile auf. Ihre Bedeutung hängt in erster Linie davon ab, wie das Display genutzt wird und unter welchen Bedingungen es betrieben wird.

Vorteile von E-Paper

• Sehr geringer Stromverbrauch – dank der Bistabilität bleibt das Bild sichtbar, ohne dass das Display kontinuierlich mit Strom versorgt werden muss. Dies trägt zur Senkung des Energieverbrauchs bei, insbesondere bei Geräten, bei denen Informationen nur selten aktualisiert werden.
• Große Betrachtungswinkel – Die angezeigten Informationen bleiben aus verschiedenen Blickwinkeln lesbar, was insbesondere bei öffentlichen Informationssystemen von Bedeutung ist.
• Hervorragende Lesbarkeit bei Tageslicht – die reflektierende Eigenschaft von E-Paper gewährleistet auch bei direkter Sonneneinstrahlung eine gute Sichtbarkeit, ohne dass eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist. Der Verzicht auf eine Hintergrundbeleuchtung ermöglicht zudem die Konstruktion dünnerer Geräte.
• Batteriebetrieb – Aufgrund des geringen Energiebedarfs eignet sich E-Paper besonders für tragbare, kabellose und autonome Geräte, die über längere Zeiträume hinweg ohne Batteriewechsel oder Aufladen betrieben werden müssen.
• Gut geeignet für statische Inhalte – Die EPD-Technologie eignet sich besonders gut für die Darstellung von Text, Beschriftungen, Diagrammen und Grafiken, die über längere Zeiträume auf dem Bildschirm sichtbar bleiben müssen.

Nachteile von E-Paper

• Längere Aktualisierungszeiten – die Aktualisierung von Inhalten dauert länger als bei TFT-LCDs oder OLEDs, was den Einsatz von E-Paper in Geräten einschränkt, die häufige Bildaktualisierungen oder dynamische Inhalte erfordern.
• Mögliches Ghosting – Spuren zuvor angezeigter Inhalte können nach einer Bildaktualisierung sichtbar bleiben. Um diesen Effekt zu minimieren, sind die Auswahl und Konfiguration eines geeigneten Controllers sowie geeignete Aktualisierungsmodi erforderlich.
• Abhängigkeit vom Umgebungslicht – Bei Dunkelheit benötigt E-Paper eine zusätzliche Lichtquelle, wie beispielsweise ein Frontlight-System, um die angezeigten Inhalte sichtbar zu machen.
• Temperaturbeschränkungen – extrem niedrige oder hohe Umgebungstemperaturen können die Leistung von E-Paper beeinträchtigen, einschließlich der Bildaktualisierungszeiten.
• Anfälligkeit für mechanische Beschädigungen – Module auf Glassubstraten reagieren empfindlich auf Druck, Biegung und mechanische Beanspruchung, weshalb ein angemessener Schutz während der Installation und des Betriebs unerlässlich ist.
• Eingeschränkte Farbwiedergabe – trotz der Fortschritte in der Farb-E-Paper-Technologie bieten einige Varianten nach wie vor einen engeren Farbraum und eine geringere Farbsättigung als TFT-LCDs oder OLEDs.

Anwendungsbereiche von E-Paper

Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften eignet sich die EPD-Technologie besonders für Anwendungen, bei denen Lesbarkeit, Energieeffizienz und die Fähigkeit, statische Inhalte über längere Zeiträume anzuzeigen, wichtiger sind als häufige Bildaktualisierungen.

Einer der häufigsten Anwendungsbereiche von E-Paper ist der Einzelhandel. Elektronische Regaletiketten (ESLs) ermöglichen eine zentralisierte Verwaltung von Produktinformationen, wodurch das manuelle Austauschen herkömmlicher Preisschilder entfällt. Größere EPDs werden zudem zur Darstellung von Sonderangeboten, Ankündigungen und Werbeinhalten eingesetzt.

Im öffentlichen Nahverkehr wird E-Paper in elektronischen Fahrplänen, Anzeigen an Bushaltestellen und Fahrgastinformationssystemen eingesetzt. Zu seinen wesentlichen Vorteilen zählen eine hervorragende Lesbarkeit bei Tageslicht und ein geringer Energieverbrauch, was insbesondere für autonom betriebene Anlagen von Vorteil ist.

Ein weiterer wichtiger Bereich sind industrielle Anwendungen und das Internet der Dinge (IoT), darunter Messgeräte, Überwachungssysteme, Identifikationsetiketten, Beschilderungen an Arbeitsplätzen und Logistiketiketten. EPDs können Messergebnisse, Gerätestatus und Betriebsinformationen anzeigen, ohne dass eine kontinuierliche Stromversorgung zur Aufrechterhaltung des angezeigten Bildes erforderlich ist.

E-Paper wird zudem in intelligenten Gebäuden, Büros, Gesundheitseinrichtungen und öffentlichen Einrichtungen für Anwendungen wie elektronische Raumkennzeichnungen, Informationstafeln und Buchungssysteme für Besprechungsräume eingesetzt.

E Ink Kaleido – Farb-E-Paper für detailliertere Inhalte

In Anwendungsbereichen, in denen einfarbiger Text und Grafiken nicht ausreichen, sind Displays auf Basis der E-Ink-Kaleido-Technologie eine Überlegung wert. Diese Technologie kombiniert eine einfarbige elektrophoretische Schicht mit einem RGB-Farbfilter und ermöglicht so die Darstellung mehrfarbiger Grafiken, wobei die wesentlichen Eigenschaften von E-Paper – darunter der geringe Stromverbrauch bei der Darstellung statischer Inhalte – erhalten bleiben.

So unterstützt beispielsweise E Ink Kaleido 3 4.096 Farben, wobei ausgewählte Module eine Auflösung von 300 PPI für monochrome Inhalte und 150 PPI für Farbbilder bieten. Diese Technologie kommt in Geräten wie E-Readern zum Einsatz, bei denen Farben dazu beitragen, bestimmte Elemente des angezeigten Inhalts hervorzuheben. Sie eignet sich besonders gut für die Darstellung von Tabellen, Karten, Diagrammen und anderen Informationen, bei denen Farben die visuelle Übersichtlichkeit verbessern.

Der zusätzliche Farbfilter wirkt sich jedoch auf die optischen Eigenschaften des Displays aus. Im Vergleich zu monochromen EPDs weisen Farbbilder möglicherweise ein geringeres Reflexionsvermögen, eine geringere effektive Auflösung und weniger gesättigte Farben auf.

Das Farb-E-Paper im A2-Format von Sharp

Fortschritte in der EPD-Technologie haben zudem die Entwicklung größerer Displays ermöglicht, die herkömmliche gedruckte Informationsmaterialien ersetzen können. Ein Beispiel hierfür ist das Modell LP285A6NW01 von Sharp, ein 28,5-Zoll-E-Paper-Display, das dem Papierformat A2 entspricht. Das Display bietet eine Auflösung von 2160 × 3060 Pixel und nutzt die E-Ink-Spectra-6-Technologie zur Darstellung mehrfarbiger Inhalte. Dank seiner großen aktiven Fläche und seiner reflektierenden Eigenschaften eignet sich dieses Display hervorragend für Informations- und Werbesysteme, einschließlich digitaler Plakate.

Weitere Einzelheiten zu den technischen Daten und möglichen Anwendungsbereichen finden Sie in unserem Artikel „Farb-E-Paper im A2-Format: Eine neue Lösung von Sharp“.

Herausforderungen bei der Integration der EPD-Technologie

Die Integration der EPD-Technologie in ein Endgerät ist mit einer Reihe technischer und geschäftlicher Herausforderungen verbunden. Werden diese bereits in einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses berücksichtigt, lässt sich das Risiko von Problemen bei der Integration und im anschließenden Betrieb minimieren.

Betriebstemperatur

Eine der wesentlichen Einschränkungen der EPD-Technologie ist ihre Temperaturempfindlichkeit. Viele Standardmodule arbeiten in einem Temperaturbereich von 0 °C bis +50 °C. Es sind jedoch auch Displays erhältlich, die für größere Temperaturbereiche ausgelegt sind und deren Betriebsgrenzen je nach Displaytyp von −15 °C bis +65 °C oder von −20 °C bis +65 °C reichen. So können beispielsweise ausgewählte 31,2-Zoll-EPD-Module bei Temperaturen von −15 °C bis +65 °C betrieben werden. Es ist jedoch zu beachten, dass der zulässige Betriebstemperaturbereich und die unterstützten Aktualisierungsmodi je nach Modell variieren und anhand der technischen Dokumentation überprüft werden müssen.

Niedrige Temperaturen können die Bewegung der Pigmentpartikel verlangsamen, was zu längeren Aktualisierungszeiten führen oder die Verfügbarkeit bestimmter Betriebsmodi einschränken kann. Hohe Temperaturen hingegen können sich negativ auf die Bildqualität auswirken, während ein Überschreiten der angegebenen Betriebsgrenzen sogar zu dauerhaften Schäden am Display führen kann.

Für den Einsatz im Außenbereich sind unter Umständen zusätzliche Lösungen zum Wärmemanagement erforderlich, um das Display innerhalb seines zulässigen Betriebstemperaturbereichs zu halten. Bei kalten Bedingungen können dies temperaturgesteuerte Heizungen und eine geeignete Wärmeisolierung sein. Um einen übermäßigen Wärmeaufbau, insbesondere bei direkter Sonneneinstrahlung, zu verhindern, können Kühlkörper, Lüfter für eine erzwungene Luftzirkulation oder andere Kühllösungen erforderlich sein. Diese zusätzlichen Komponenten erhöhen jedoch die Komplexität der Konstruktion und können sich zudem auf den Stromverbrauch sowie die Gesamtkosten des Geräts auswirken.

Zusätzliche Beleuchtung

EPDs sind auf Umgebungslicht angewiesen, sodass ihre Lesbarkeit von den jeweiligen Lichtverhältnissen abhängt. Während die angezeigten Inhalte bei hellem Tageslicht gut sichtbar bleiben, kann in dunkler Umgebung oder bei schlechten Lichtverhältnissen eine zusätzliche Lichtquelle erforderlich sein. Dies ist besonders wichtig für Geräte, die für den Dauerbetrieb ausgelegt sind, wie beispielsweise Fahrgastinformationssysteme.

Eine Lösung ist ein Frontlichtsystem, das – im Gegensatz zur bei TFT-LCDs verwendeten Hintergrundbeleuchtung – das Display von der Seite des Betrachters aus beleuchtet. Es besteht in der Regel aus LEDs, die entlang der Ränder des Displays angeordnet sind, sowie aus einer speziell entwickelten Lichtleiterschicht, die das Licht über die gesamte Oberfläche verteilt. Dadurch bleibt der Inhalt auch im Dunkeln lesbar, während die reflektierenden Eigenschaften der EPD-Technologie erhalten bleiben.

Eine Alternative ist der Einsatz externer Beleuchtung, beispielsweise von LED-Leuchten, die über oder in der Nähe des Displays angebracht werden. In diesem Fall ist eine sorgfältige Positionierung der Lichtquellen unerlässlich, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu gewährleisten, Schatten zu minimieren und Reflexionen zu vermeiden, die die Lesbarkeit beeinträchtigen könnten.

Bei der Wahl der Beleuchtungslösung sollten die Betriebsumgebung des Geräts, die Anforderungen an die Lesbarkeit sowie die mechanischen Integrationsbeschränkungen berücksichtigt werden. Ein Frontlichtsystem kann die Dicke der Displaybaugruppe und die Komplexität des Designs erhöhen, während eine externe Beleuchtung die Anbringung zusätzlicher Komponenten rund um das Gerät erfordert. Beide Ansätze führen zudem zu einem erhöhten Stromverbrauch, was insbesondere bei batteriebetriebenen oder autonomen Anwendungen von Bedeutung ist.

Mechanische Haltbarkeit

Eine weitere Herausforderung ist die Anfälligkeit von EPDs gegenüber mechanischen Beschädigungen. Viele Module verwenden dünne Glassubstrate, die durch Druck, Biegung, Stöße oder Belastungen während der Montage beschädigt werden können. Dies ist besonders bei größeren Displays von Bedeutung, bei denen die Kombination aus großer Oberfläche und minimaler Dicke eine sichere Integration erschwert. Es sind auch Displays mit flexiblen Substraten erhältlich, die jedoch weiterhin einen angemessenen Schutz erfordern.

Eine fachgerechte mechanische Konstruktion spielt eine entscheidende Rolle beim Schutz des Displays vor Beschädigungen und gewährleistet eine sichere Befestigung innerhalb des Geräts. Je nach Anwendungsfall können geeignete Lösungen unter anderem zusätzliches Schutzglas, einen speziell entwickelten Befestigungsrahmen, flexible Abstandshalter oder Komponenten zur Absorption von Stößen und Vibrationen umfassen. Bei der Konstruktion sollten zudem die Art der Lagerung des Moduls, die Positionierung der Befestigungspunkte sowie die Maßtoleranzen der einzelnen Komponenten berücksichtigt werden. Diese Faktoren tragen dazu bei, die mechanische Belastung des Displays sowohl während der Montage als auch im anschließenden Betrieb zu minimieren.

Eine weitere Möglichkeit ist das optische Verkleben, bei dem die Displayoberfläche mithilfe eines transparenten optischen Klebstoffs mit dem Schutzglas verbunden wird. Bei korrekter Auslegung erhöht diese Integration die Steifigkeit des gesamten Moduls und trägt dazu bei, das Risiko mechanischer Beschädigungen zu verringern. Durch die Beseitigung des Luftspalts zwischen den Schichten werden zudem interne Reflexionen reduziert und das Risiko minimiert, dass sich Feuchtigkeit und Verunreinigungen in diesem Zwischenraum ansammeln.

Die Wahl der Schutzmaßnahmen sollte den Betriebsbedingungen des Geräts Rechnung tragen, einschließlich möglicher Belastungen durch Stöße, Vibrationen, Druck auf die Bildschirmoberfläche und unbeabsichtigte Stöße. Insbesondere bei Geräten, die in öffentlichen Räumen installiert werden, ist eine gut durchdachte mechanische Konstruktion für die Langlebigkeit und langfristige Zuverlässigkeit der Gesamtlösung von entscheidender Bedeutung.

Bildschirmsteuerung und Bildaktualisierung

Die Steuerung eines EPD ist komplexer als die vieler anderer Displaytechnologien. Dies liegt an der Art und Weise, wie Bilder erzeugt werden, was eine präzise Steuerung der Bewegung der Pigmentpartikel erfordert. Der Prozess stützt sich auf sorgfältig definierte Spannungsimpulssequenzen (Wellenformen), deren zeitlicher Ablauf und Eigenschaften von Faktoren wie dem Displaytyp, der Betriebstemperatur und der Methode zur Bildaktualisierung abhängen.

Die Wahl des richtigen EPD-Controllers ist für die Steuerung des Bildaktualisierungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Je nach Display unterstützt der Controller möglicherweise verschiedene Aktualisierungsmodi, darunter die Vollbildaktualisierung (Full Refresh), die Aktualisierung ausgewählter Bereiche (Partial Refresh) und beschleunigte Bildaktualisierungen (Fast Refresh). Diese Modi unterscheiden sich hinsichtlich der Aktualisierungszeit, der daraus resultierenden Bildqualität und der Art und Weise, wie die Aktualisierungen durchgeführt werden.

Die größte Herausforderung besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen Bildwiederholfrequenz und Bildqualität herzustellen. Die häufige Nutzung von schnellen oder teilweisen Bildwiederholmodi kann zu Geisterbildern führen, bei denen Spuren zuvor angezeigter Inhalte auf dem Bildschirm sichtbar bleiben. Dieser Effekt lässt sich durch eine geeignete Konfiguration des Controllers und regelmäßige Vollbild-Aktualisierungen minimieren. Obwohl Vollbild-Aktualisierungen zur Wiederherstellung der Bildqualität beitragen, dauern sie länger und können zu einem wahrnehmbaren Flackern des Bildschirms führen.

Die Integration eines EPD erfordert daher mehr als nur die Auswahl eines kompatiblen Controllers. Dazu gehören auch die ordnungsgemäße Auslegung der Elektronik und die Entwicklung der Steuerungssoftware. Zu den wichtigsten Aspekten zählen die Verwendung von für das jeweilige Panel geeigneten Wellenformen, die Auswahl unterstützter Aktualisierungsmodi sowie die Festlegung, wie häufig der angezeigte Inhalt aktualisiert werden soll. Auch der Einfluss der Temperatur auf den Aktualisierungsprozess muss berücksichtigt werden. Eine ordnungsgemäße Konfiguration und Testphase tragen dazu bei, Geisterbilder zu minimieren und sicherzustellen, dass das Display den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entspricht.

Mindestbestellmenge und Projektdurchführbarkeit

Die Integration eines EPD in ein Gerät bringt zudem geschäftliche Herausforderungen mit sich, insbesondere im Zusammenhang mit der Verfügbarkeit von Komponenten, den Entwicklungskosten und der Produktionsplanung. Bei der E-Paper-Technologie können Mindestbestellmengen ein erhebliches Hindernis darstellen, insbesondere bei Projekten in kleinerem Umfang.

Displayhersteller geben in der Regel eine MOQ (Mindestbestellmenge) – die Mindestanzahl an Einheiten, die für ein bestimmtes Projekt oder eine bestimmte Produktionscharge bestellt werden muss. Diese Anforderungen spiegeln die wirtschaftlichen Aspekte der Fertigung wider, darunter die Kosten für die Einrichtung der Produktionslinie, die Beschaffung von Materialien und Komponenten sowie die Produktionsplanung. Die MOQ-Anforderungen für EPDs können strenger sein als die für viele TFT-LCD-Module, wobei die tatsächlichen Mengen vom Hersteller, dem jeweiligen Modell und dem Umfang der kundenspezifischen Anpassungen abhängen.

Projekte, die maßgeschneiderte EPDs erfordern, wie beispielsweise Displays mit spezifischen Abmessungen, Formen oder technischen Parametern, können eine besondere Herausforderung darstellen. Die Entwicklung solcher Lösungen kann den Einsatz spezieller Fertigungswerkzeuge, zusätzlicher Entwicklungsarbeiten und Tests erfordern. Diese Aktivitäten verursachen einmalige Kosten, die als NRE (Non-Recurring Engineering) bezeichnet werden und im Projektbudget berücksichtigt werden müssen. Bei geringeren Produktionsmengen kann die Verteilung dieser Kosten auf eine begrenzte Anzahl von Geräten die Stückkosten erheblich erhöhen, was das Projekt sowohl für den Displayhersteller als auch für den Kunden wirtschaftlich unrentabel machen könnte.

Die langfristige Verfügbarkeit von Bauteilen ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Industrielle Geräte werden oft über viele Jahre hinweg hergestellt und betrieben, weshalb es unerlässlich ist, die langfristigen Lieferaussichten des ausgewählten EPD-Modells bereits in einer frühen Phase des Konstruktionsprozesses zu überprüfen. Auch Lieferzeiten, geplante Produktionsmengen und das Risiko einer Einstellung der Bauteilproduktion sollten berücksichtigt werden. Bei kundenspezifisch entwickelten Displays kann ein Wechsel des Lieferanten oder der Austausch eines Panels durch ein alternatives Modell zusätzliche Entwicklungsarbeiten und eine erneute Validierung der Lösung erfordern.

Um die Machbarkeit eines Projekts zu beurteilen, muss man daher über den Preis eines einzelnen Displays hinausblicken und die Kosten für die Integration, die Prototypenentwicklung, die Tests sowie die anschließende Serienfertigung berücksichtigen. Die frühzeitige Bewertung dieser Faktoren im Entwicklungsprozess trägt dazu bei, eine Lösung zu finden, die den technischen Anforderungen der Anwendung gerecht wird und gleichzeitig im geplanten Produktionsumfang wirtschaftlich tragfähig ist.

Die Lösungsabteilung von Unisystem – Technische Unterstützung für E-Paper-Projekte

Bei Unisystem bauen wir unsere technischen Kompetenzen kontinuierlich aus, um über die Rolle eines reinen Vertreibers von Standardkomponenten hinauszugehen. Unsere Lösungsabteilung vereint ein interdisziplinäres Team aus Elektronik- und Maschinenbauingenieuren, Softwareentwicklern und Projektmanagern, die gemeinsam Lösungen entwickeln, die genau auf die individuellen Anforderungen unserer Kunden zugeschnitten sind.

Bei der Arbeit mit EPD-Technologie ist es besonders wichtig, Fachwissen aus verschiedenen Ingenieurdisziplinen zu bündeln. Die Auswahl des richtigen Displays ist nur ein Teil der Entwicklung einer Komplettlösung. Ebenso wichtig sind die Kompatibilität der Steuerelektronik, die mechanische Konstruktion, die Software sowie die Anpassung des Geräts an die vorgesehene Betriebsumgebung.

Unsere Zusammenarbeit mit den Kunden beginnt mit einer detaillierten Analyse der Anwendung und ihrer Anforderungen. Wir ermitteln, welche Informationen angezeigt werden müssen, wie häufig diese aktualisiert werden, in welcher Umgebung das Gerät betrieben wird und welche technischen oder geschäftlichen Einschränkungen zu berücksichtigen sind. Auf der Grundlage dieser Analyse entwickeln wir ein Lösungskonzept und legen den Umfang der Entwicklungsarbeiten fest. Je nach den Anforderungen des Projekts kann dies die Auswahl des EPD-Moduls und des Controllers, den Entwurf der Elektronik und der Leiterplatten, die Entwicklung mechanischer Komponenten, die Integration zusätzlicher Hardware sowie die Erstellung von Firmware und Software umfassen. Die nächsten Schritte umfassen die Prototypenerstellung, das Testen und die Validierung. Wir überprüfen nicht nur die Funktionalität des Displays, sondern auch dessen Kompatibilität mit anderen Systemkomponenten sowie dessen Leistung unter Bedingungen, die für die vorgesehene Betriebsumgebung repräsentativ sind. Sobald diese Phasen abgeschlossen sind, bereiten wir die Lösung für die Implementierung und Serienfertigung vor.

Dieser Ansatz ermöglicht es uns, Projekte zu übernehmen, bei denen ein Standard-Anzeigemodul allein nicht alle Anforderungen erfüllen kann. Anstatt uns auf die Spezifikationen eines verfügbaren Panels zu beschränken, prüfen wir, wie dieses integriert werden kann und wie die Gesamtlösung an die Anwendung des Kunden angepasst werden kann.

Weitere Informationen über die Fachkompetenz unseres Teams und den Projektentwicklungsprozess finden Sie in unserem Interview mit Jacek Marcinkowski, CTO bei Unisystem: „Lösung“ in der Praxis – Wie Unisystem auf echte Kundenherausforderungen reagiert. Außerdem erläutern wir die einzelnen Phasen der technischen Entwicklung in unserem Artikel „Entwicklung von Elektronik und Mechanik in displaybasierten Geräten – Schritt für Schritt“.

USEC und USEM – die firmeneigenen E-Paper-Lösungen von Unisystem

Unsere USEC- und USEM-Module sind Beispiele dafür, wie wir unser technisches Know-how in der Praxis umsetzen. Diese von Unisystem unter Verwendung der EPDs von E Ink entwickelten Lösungen sollen die Integration von E-Paper in Endgeräte vereinfachen, indem sie das Display mit zusätzlichen elektronischen und mechanischen Komponenten kombinieren.

Wichtig ist, dass USEC und USEM sind keine Standardprodukte, die direkt ab Lager lieferbar sind. Sie werden projektbezogen entwickelt, wobei ihre Konfiguration und der Umfang der Integration auf die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung zugeschnitten sind.

USEC – EPDs mit integrierten Steuerungen

USEC kombiniert ein E-Paper-Display mit einem speziellen Controller.

Der Controller steuert den Bildaktualisierungsprozess, einschließlich der Vollbildaktualisierungen sowie der Aktualisierungen ausgewählter Bildschirmbereiche. Richtig konfigurierte Aktualisierungsmodi tragen zudem dazu bei, Geisterbilder zu minimieren und die Aktualisierungsgeschwindigkeit an die Anforderungen der Anwendung anzupassen.

Durch die Integration des Displays in einen Controller verringert sich der Entwicklungsaufwand für Kunden bei der Entwicklung ihrer eigenen Steuerelektronik. Dies ist insbesondere bei Projekten von großem Nutzen, bei denen sich die Entwicklungsressourcen auf die Funktionalität des gesamten Geräts konzentrieren müssen, anstatt die EPD-Steuerelektronik von Grund auf neu zu entwickeln.

USEM – EPDs mit integrierten Steuerungen in offener Bauweise

USEM baut auf dem USEC-Konzept auf und integriert zusätzliche mechanische Komponenten.

USEM-Module vereinen ein E-Paper-Display und eine Steuerung in einer Open-Frame-Struktur, die mechanischen Halt bietet und den Einbau in das Endgerät vereinfacht.

Unsere Konstruktionen umfassen zudem zwei Schichten Schutzglas, die mittels optisches Bondverfahrenmit dem Display verbunden sind. Dieser Ansatz verbessert die mechanische Beständigkeit des gesamten Moduls und trägt dazu bei, die empfindliche Struktur des Displays vor Beschädigungen zu schützen.

Zusätzlichen Schutz bietet ein UV-Filter, der in die Zwischenschicht zwischen den beiden Schutzglasscheiben eingebettet ist. Er reduziert die Menge der auf das Display einfallenden ultravioletten Strahlung und trägt so dazu bei, das Risiko eines Bildverblassens zu minimieren. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen im Außenbereich, bei denen Displays über längere Zeiträume dem Sonnenlicht ausgesetzt sein können.

USEC und USEM spiegeln unsere Erfahrung bei der Entwicklung fortschrittlicher, auf spezifische Anwendungsanforderungen zugeschnittener EPD-basierter Lösungen wider. Wir legen den Umfang der Integration für jedes Projekt individuell fest und berücksichtigen dabei technische Spezifikationen, geplante Produktionsmengen sowie die wirtschaftliche Machbarkeit.

Weitere Informationen zur Konzeption und zum Aufbau beider Lösungen finden Sie in unserem Artikel „USEC und USEM von Unisystem – Die neue Generation von E-Paper-Lösungen auf Basis von E-Ink-Produkten“.

Ziehen Sie die EPD-Technologie für Ihr nächstes Projekt in Betracht? Wenden Sie sich an unser Team , um Ihre Anforderungen zu besprechen und maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Anwendung zu erörtern.