Rozwiązania USEC i USEM od Unisystemu – Zastosowanie wyświetlaczy E-papierowych w przestrzeni publicznej

Od kilku lat na rynku można zauważyć rosnące zainteresowanie EPD (Electronic Paper Display), czyli wyświetlaczami e-papierowymi. Znajdują one zastosowanie w kolejnych obszarach, w tym również w systemach digital signage, a więc szeroko rozumianej przestrzeni publicznej. Unisystem opracował dwa rozwiązania na bazie produktów E Inka, tj. USEC i USEM, które pozwolą na korzystanie z technologii e-papieru również przez firmy nie dysponujące odpowiednio rozbudowanym własnym zapleczem – zarówno zasobami ludzkimi, jak i sprzętowymi.

Historia wyświetlaczy e-papierowych sięga lat siedemdziesiątych XX w. – wówczas powstaje pierwszy wariant e-papieru, czyli Gyricon, którego twórcą był Nick Sheridon. Te moduły tworzą tzw. kapsuły Janusa – polietylenowe kulki składające się po połowie z białego plastiku o ładunku dodatnim i czarnego plastiku o ładunku ujemnym; każda zawieszona w bańce z olejem, w którym może swobodnie obracać się – w zależności od przyłożonego napięcia eksponowany jest kolor biały lub czarny.

Rozwiązania USEC i USEM od Unisystemu bazują jednak na innym rodzaju wyświetlaczy e-papierowych, których pierwowzór w latach dziewięćdziesiątych XX w. opracował Joseph Jacobson, założyciel firmy E Ink (jego zmodyfikowany wariant znajduje zastosowanie we współczesnych produktach od E Inka). Ich działanie opiera się na zjawisku elektroforezy, czyli ruchu cząstek fazy rozproszonej w nieruchomej fazie rozpraszającej pod wpływem pola elektrycznego. Tego rodzaju wyświetlacze e-papierowe zbudowane są z komórek wypełnionych mieszaniną oleju i wody, w której zawieszono cząsteczki z pigmentem o ładunkach dodatnim i ujemnym. Po przyłożeniu napięcia w każdej komórce cząsteczki z pigmentem przemieszczają się w górę lub w dół, tworząc pożądany obraz.

Technologia e-papieru jest stale rozwijana. Już od jakiegoś czasu zaznacza się rosnące zainteresowanie rozwiązaniami barwnymi. W 2016 r. firma E Ink po raz pierwszy zaprezentowała najnowszą technologię kolorowych wyświetlaczy e-papierowych, czyli Advanced Color ePaper (ACeP). Obecnie trwają prace nad kolejnym wariantem tego rozwiązania, tj. 28-calowym E Ink Gallery.

Zalety i wady wyświetlaczy e-papierowych

Kluczowym czynnikiem decydującym o wyborze technologii wyświetlania jest jakość prezentowanych treści w środowisku, do którego przeznaczone jest dane urządzenie – warto więc dokładnie przeanalizować czynniki, które mogą wpływać na pracę modułu (nie tylko temperaturę czy wilgotność, lecz również, np. jasność, czyli ilość docierającej energii świetlnej). Roboczo można przyjąć, że wyświetlacze e-papierowe sprawdzą się tam, gdzie korzysta się z papieru, gdyż oba te nośniki łączą wspólne cechy. Wyobraźmy sobie, że mamy do czynienia np. z gazetą. Możemy ją przeglądać zarówno w wersji tradycyjnej – papierowej, jak i elektronicznej – e-papierowej. W obu przypadkach treści zamieszczone na jej łamach będą doskonale czytelne, bez względu na kierunek patrzenia. Jedynym warunkiem jest zapewnienie odpowiednego oświetlenia, tj. dostępu do źródła światła (co więcej, może być to również promieniowanie słoneczne). Warto nadmienić, że w wyświetlaczach e-papierowych nie stosuje się podświetlenia – napięcie potrzebne jest tylko w momencie zmiany obrazów, a wygenerowane treści utrzymywane są bez poboru prądu – jest to więc technologia energooszczędna.

Zniechęcać do implementacji wyświetlaczy e-papierowych może proces odświeżania treści, który nie zawsze jest estetyczny – pigmenty nakładane są warstwowo, co sprawia, że w np. rozwiązaniach trójkolorowych finalny obraz uzyskuje się dopiero po kilku sekundach. Z procesem odświeżania treści związany jest jeszcze tzw. ghosting, czyli występowanie reliktów poprzednio prezentowanych obrazów ujawniających się w efekcie niedoskonałego przemieszczania się cząsteczek z pigmentem. To zjawisko można zaobserwować przy intensywnym użytkowaniu, tj. częstych i szybkich zmianach treści. Problematyczny może być również montaż wyświetlacza e-papierowego w urządzeniu końcowym – w EPD stosuje się szklane podłoża, które poprzez swą kruchość są podatne na uszkodzenia mechaniczne. Doświadczamy tego zwłaszcza w przypadku aplikacji, w których wykorzystuje się modele o przekątnych przekraczających 10 cali, a których grubość zwykle osiąga co najwyżej 1.0 mm; to np. 13.3-calowy model ED133UT2 o grubości 0.76 mm. To dość nietypowa sytuacja, w której grubość modułu jednocześnie jest zaletą i wadą. Ponadto parametrem, który może skutecznie uniemożliwiać zastosowanie technologii e-papierowych, jest ograniczony zakres temperatur pracy, który zwykle mieści się w przedziale od 0 do 50°C. To przesłanka, która często skłania do myślenia o implementacji e-papieru tylko w aplikacjach indoorowych, a już niekoniecznie outdoorowych (zwłaszcza w naszej strefie klimatycznej).

Moduły USEC i USEM od Unisystemu

USEC to seria wyświetlaczy e-papierowych zawierających w zestawie kontroler. Opracowaliśmy trzy rodzaje kontrolerów: 1) dla czarno-białych wyświetlaczy o przekątnych 7.8-, 9.7- i 11.3-cala; 2) dla 13.3-calowych wyświetlaczy w wersji czarno-białej, a także z jednym dodatkowym kolorem, tj. czerwonym, 3) dla czarno-białych i kolorowych wyświetlaczy o przekątnej 31.2-cala. W każdym wariancie komunikacja odbywa się z wykorzystaniem interfejsu USB lub SPI. Wszystkie kontrolery pracują w kilku trybach, które umożliwiają płynne odświeżanie zarówno całych, jak i fragmentów obrazów, jednocześnie niwelując ghosting. Wśród nich m.in. tryb Animation, czyli flashless, który umożliwia odtwarzanie prostych czarno-białych animacji na wyświetlaczach e-papierowych (na unisystemowym kanale YouTube można obejrzeć filmik, na którym uwieczniono przygodę Kota Simona prezentowaną na jednym z produktów od E Inka). Czas reakcji matrycy w tym trybie to ok. 120 ms w temperaturze 25°C.

USEM to seria 13.3- i 31.2-calowych wyświetlaczy e-papierowych zintegrowanych z kontrolerami i umieszczonych w metalowych obudowach open frame. Powstały z myślą o ułatwieniu implementacji modułów e-papierowych w urządzeniach końcowych. Co więcej, w tych rozwiązaniach na powierzchnię wyświetlacza nakładane są również dwie tafle szkła o łącznej grubości 4 mm, pomiędzy którymi znajduje się warstwa laminatu z filtrem UV. W ten sposób moduł jest chroniony przed uszkodzeniami, a matryca przed blaknięciem. Te komponenty spajane są ze sobą metodą klejenia optycznego (z ang. optical bonding), która poprzez usuwanie powietrza spomiędzy warstw modułu, ogranicza m.in. możliwość występowania zamgleń powstających w efekcie wnikania wilgoci i kurzu w szczeliny urządzenia.

Pozostaje jeszcze problem wspomnianego ograniczonego zakresu temperatur pracy, którym zajmujemy się obecnie – jesteśmy na etapie testowania rozwiązań wyposażonych w grzałki. Wyniki są obiecujące.

Zastosowanie wyświetlaczy e-papierowych

Wyświetlacze e-papierowe powszechnie kojarzone są z czytnikami publikacji elektronicznych – to właśnie w nich są najczęściej stosowane, również w wersjach barwnych (niedawno na rynku pojawił się kolejny kolorowy czytnik, w którym wykorzystano jeden z wariantów e-papieru opracowanego przez E Inka, tj. Kaleido).

Wciąż jednak wydłuża się lista aplikacji, w których korzysta się z e-papieru. Coraz częściej znajduje on zastosowanie m.in. w systemach digital signage, doskonale sprawdzając się np. w transporcie jako rozkłady jazdy (z takimi rozwiązaniami możemy zetknąć się podróżując po Polsce). W handlu wyświetlacze e-papierowe występują nie tylko w postaci etykiet z cenami, lecz również nośników reklam. W tym obszarze chętnie sięga się po rozwiązania barwne, jak np. 13.3-calowy model AC133UT1 od E Inka. Obecnie pracujemy nad stworzeniem modeli USEC i USEM na jego bazie; dokładamy starań, aby były one dostępne jak najszybciej. Dodajmy, że z e-papieru coraz częściej korzysta się w różnego rodzaju w kioskach i totemach, np. punktach informacyjnych. Co więcej, moduły w tego typu urządzeniach mogą być obsługiwane za pomocą dotyku; łączenie wyświetlaczy e-papierowych z sensorami dotykowymi i szkłem ochronnym to dodatkowa usługa, którą możemy wykonać w Unisystemie (skontaktuj się z nami, aby otrzymać wycenę).

Liczymy, że przejęcie przez nas odpowiedzialności za projektowanie i produkowanie USEC-ów i USEM-ów przyczyni się do dalszej popularyzacji technologii e-papieru. Sprzyjać temu mogą również propagowane w społeczeństwie idee związane z ekologią – energooszczędne wyświetlacze EPD mogą być rzeczywistą alternatywą dla np. wyświetlaczy LCD.

Skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej informacji o dostępności USEC-ów i USEM-ów.