Einführung
Das haben Sie wahrscheinlich schon einmal erlebt. Du stehst an einem sonnigen Nachmittag an einer Bushaltestelle und versuchst, die Ankunftszeit auf der digitalen Anzeige zu lesen. Aber der Bildschirm ist überbelichtet – unter der grellen Sonne kaum zu entziffern. Oder vielleicht hast du schon einmal einen Handscanner auf einem Lagerhof benutzt und deine Hand über das Display gehalten, nur um zu sehen, was dort steht.
Das Problem liegt nicht darin, dass das Display “schlecht” ist. Das Problem liegt vielmehr darin, wie das Display konzipiert wurde.
Die meisten Bildschirme, mit denen Sie täglich zu tun haben – Ihr Smartphone, Ihr Laptop, der Fernseher in Ihrem Wohnzimmer – basieren auf einem völlig anderen Prinzip als dem, das E-Paper auch bei hellem Tageslicht lesbar macht. Wenn man diesen Unterschied versteht, wird klar, warum manche Bildschirme in der Sonne verschwinden und andere hingegen strahlen.
Transmissive Displays: Der Kampf gegen die Sonne
Ein transmissives Display erzeugt sein eigenes Licht. Ob es sich nun um ein LCD mit Hintergrundbeleuchtung handelt oder um ein OLED Auch wenn bei diesem Display jedes Pixel Licht ausstrahlt, ist das Grundprinzip dasselbe: Das Display erzeugt Licht, und dieses Licht gelangt von der Rückseite des Bildschirms durch die einzelnen Schichten des Displays zu Ihren Augen.
In einem schummrigen Raum oder in Innenräumen funktioniert das hervorragend. Das Display ist heller als das Umgebungslicht, sodass man es deutlich erkennen kann.
Draußen ändert sich die Lage.
Sonnenlicht ist sehr hell – viel heller als jede Hintergrundbeleuchtung, die man vernünftigerweise in ein tragbares Gerät einbauen kann. Wenn man ein transmissives Display im Freien nutzt, konkurriert das Umgebungslicht mit dem Licht des Displays. Die Sonne übertönt die Hintergrundbeleuchtung im Grunde genommen. Das Ergebnis sind ein verwaschenes Bild, verminderter Kontrast und das nur allzu bekannte „Blinzeln und Abschirmen“.
Um ein transmissives Display auch bei direkter Sonneneinstrahlung gut lesbar zu machen, erhöhen die Hersteller die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung. Ein typisches “bei Sonnenlicht lesbares” TFT-LCD benötigt etwa 800 Nits Helligkeit, um im Freien sichtbar zu sein. Bei voller Sonneneinstrahlung sind 5.000 Nits oder mehr erforderlich. Bei einigen Anwendungen im militärischen Bereich liegt dieser Wert sogar bei 10.000 Nits.
Jedes Nit hat seinen Preis. Hochhelle Hintergrundbeleuchtungen verbrauchen viel Strom, erzeugen Wärme und verkürzen die Akkulaufzeit. Das Display kämpft im Grunde gegen die Sonne – und in Sachen Energieeffizienz hat die Sonne immer die Oberhand.
Transmissive Displays sind wie das Leuchten einer Taschenlampe an einer Wand an einem sonnigen Tag. Im Dunkeln funktioniert die Taschenlampe einwandfrei. In der Sonne kann man kaum erkennen, dass sie eingeschaltet ist.
Reflektierende Displays: Mit der Sonne arbeiten
E-Paper verfolgt den umgekehrten Ansatz. Anstatt selbst Licht zu erzeugen, reflektiert es das bereits vorhandene Licht.
Ein E-Paper-Display basiert auf der elektrophoretischen Technologie. In jedem Pixel befinden sich winzige Kapseln, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, in der sich geladene weiße und schwarze Partikel befinden. Wird eine Spannung angelegt, bewegen sich die Partikel – weiße nach oben, schwarze nach unten oder umgekehrt. Das Bild entsteht nicht durch Lichtemission, sondern durch die Steuerung der Menge an Umgebungslicht, die zu Ihren Augen zurückreflektiert wird.
Genau so funktioniert Papier. Man braucht keine Hintergrundbeleuchtung, um ein Buch in der Sonne zu lesen – die Sonne beleuchtet die Seite. Das gleiche Prinzip gilt auch für E-Paper.
Da E-Paper reflektierend ist, Es konkurriert nicht mit dem Umgebungslicht. Es nutzt es vielmehr.. Je heller die Umgebung wird, desto mehr Licht wird von der Displayoberfläche reflektiert, wodurch die Lesbarkeit verbessert und nicht beeinträchtigt wird. Bei direkter Sonneneinstrahlung zeigt E-Paper seine besten Eigenschaften.
Es gibt auch keine Blendung. E-Paper-Displays sind von Natur aus blendfrei, da sie auf diffuse Reflexion statt auf spiegelartige Oberflächen setzen. Das Display reflektiert kein scharfes Bild der Sonne zurück zu Ihnen – es reflektiert ein klares, gut lesbares Bild der Inhalte, die Sie tatsächlich sehen möchten.
Reflektierende Displays sind wie das Lesen eines Buches. Je heller der Tag, desto besser sieht es aus.
Die Zahlen hinter dem Unterschied
Der Leistungsunterschied zwischen reflektierenden und transmissiven Displays bei Sonneneinstrahlung hängt davon ab, wie die jeweilige Technologie mit Licht umgeht. Doch ebenso auffällig ist der Unterschied beim Stromverbrauch.
Transmissive Displays benötigen eine kontinuierliche Stromversorgung, um ein Bild aufrechtzuerhalten. Die Hintergrundbeleuchtung bleibt eingeschaltet, die Pixel leuchten weiter, und der Akku entlädt sich. Ein helles LCD-Display im Außenbereich kann Hunderte von Watt verbrauchen, um auch bei Sonneneinstrahlung gut sichtbar zu bleiben.
E-Paper hingegen ist bistabil. Sobald ein Bild eingestellt ist, bleibt es auch ohne Stromversorgung an Ort und Stelle. Das Display verbraucht nur dann Energie, wenn sich der Inhalt ändert. Im statischen Anzeigemodus sinkt der Stromverbrauch praktisch auf null.
Das ist kein geringer Unterschied. Ein E-Ink-Display verbraucht etwa 99 Prozent weniger Strom als die in Laptops und Tablets verwendeten LCD-Bildschirme. Reflektierende Displays sind deutlich stromsparender als transmissive Displays mit Hintergrundbeleuchtung.
Was bedeutet das in der Praxis? Es bedeutet, dass E-Paper jahrelang mit einer Knopfzellenbatterie betrieben werden kann. Es bedeutet, dass solarbetriebene Beschilderungen realisierbar werden. Es bedeutet, dass Displays im Außenbereich an Orten eingesetzt werden können, an denen die Verlegung von Stromleitungen unpraktisch oder unerschwinglich teuer ist.
Transmissive Displays erzielen ihre Sichtbarkeit durch den Einsatz von Watt. Reflektive Displays erzielen ihre Sichtbarkeit durch Umgebungslicht – und Watt sind dabei optional.
Die dritte Option: Transflektiv
Es gibt einen erwähnenswerten Mittelweg. Transflektive Displays vereinen reflektierende und transmissive Technologien in einem einzigen Panel.
Ein Teil des Displays reflektiert das Umgebungslicht (wie E-Paper), während ein anderer Teil das Hintergrundlicht durchlässt (wie ein herkömmliches LCD). Bei hellem Umgebungslicht übernimmt die reflektierende Komponente die Anzeige. Bei schwachem Licht schaltet sich die Hintergrundbeleuchtung ein.
Das klingt nach dem Besten aus beiden Welten, und in manchen Anwendungsbereichen – wie beispielsweise bei GPS-Geräten und Handhelds für den Außeneinsatz – funktioniert es recht gut.
Transflektive Displays bringen jedoch auch Nachteile mit sich. Da die reflektierende Schicht teilweise durchlässig ist, um das Hintergrundlicht durchzulassen, ist sie weniger reflektierend als ein rein reflektierendes Display. Stellt man ein transflektives Display im Sonnenlicht neben ein reines E-Paper-Display, ist der Unterschied offensichtlich. Das E-Paper wirkt schärfer, heller und ähnelt eher Papier.
Auch transflektive Displays benötigen nach wie vor eine Hintergrundbeleuchtung, was bedeutet, dass sie weiterhin Strom verbrauchen und Wärme erzeugen – wenn auch weniger als ein rein transmissives Display. Sie sind ein Kompromiss, keine Lösung.
Warum dies für Anwendungen im Außenbereich von Bedeutung ist
Der Unterschied zwischen reflektierenden und transmissiven Displays ist keine reine Theorie. Er entscheidet darüber, welche Displays im Freien funktionieren und welche nicht.
Schilder im öffentlichen Nahverkehr müssen auch bei direkter Sonneneinstrahlung, Regen und allen Wetterbedingungen dazwischen gut lesbar sein. E-Paper-Anzeigen an Bushaltestellen werden immer häufiger eingesetzt, da sie auch dann noch gut lesbar sind, wenn LCD-Displays im Sonnenlicht ausbleichen.
Beschilderung im Einzelhandel Auch im Außenbereich von Geschäften stellt sich dieselbe Herausforderung. Ein Werbedisplay, das mittags nicht lesbar ist, ist wertlos. E-Paper-Anzeigen bleiben den ganzen Tag über gut sichtbar.
Smart-City-Infrastruktur—Parkuhren, Wegweiser-Kioske, öffentliche Informationstafeln—profitieren von der Kombination aus Lesbarkeit bei Sonnenlicht und extrem geringem Stromverbrauch, die E-Paper bietet.
Lager und Logistik Bei solchen Einsätzen wechselt man häufig zwischen Innen- und Außenbereichen. Handheld-Geräte mit E-Paper-Displays bleiben in beiden Umgebungen gut lesbar, ohne dass die Hintergrundbeleuchtung aufgedreht werden muss.
Solarbetriebene Displays sind nur mit Technologien praktikabel, die Strom eher sparsam verbrauchen, anstatt ihn in großen Mengen zu verschlingen. Der statische Stromverbrauch von E-Paper, der nahezu bei Null liegt, macht es zur naheliegenden Wahl.
Die Vor- und Nachteile
Das soll jedoch nicht heißen, dass E-Paper für jede Anwendung im Freien perfekt geeignet ist. Das ist es nicht.
E-Paper wird nur langsam aktualisiert – je nach Modul und Farbkonfiguration dauert dies etwa 0,3 bis 2 Sekunden. Es eignet sich daher nicht für Videos, Animationen oder sich schnell ändernde Inhalte.
Die Farbwiedergabe verbessert sich zwar, reicht aber immer noch nicht an LCD oder OLED heran. Für Anwendungen, die lebendige, satte Farben erfordern, ist E-Paper noch nicht ausgereift.
Bei schlechten Lichtverhältnissen benötigen reflektierende Displays zusätzliche Unterstützung. Aus diesem Grund sind viele E-Paper-Module mit einer Frontbeleuchtung ausgestattet – einer sanften Beleuchtung, die das Display nachts oder in abgedunkelten Umgebungen gut lesbar macht.
E-Paper spielt seine Stärken vor allem dann aus, wenn die Inhalte überwiegend statisch sind, die Umgebung hell ist und die Stromversorgung begrenzt ist. Für dynamische Videos oder farbkritische Anwendungen sollten Sie sich nach einer anderen Lösung umsehen.
Die Wahl des richtigen Displays für Ihre Anwendung
Wenn Sie ein Display für den Außenbereich oder für industrielle Anwendungen auswählen möchten, finden Sie hier einen kurzen Leitfaden zur Entscheidungsfindung:
Wird das Gerät hauptsächlich im Freien oder in hellen Umgebungen verwendet? Wählen Sie die reflektierende Variante (E-Paper). Je heller das Licht, desto besser die Lesbarkeit.
Müssen darauf Videos oder sich schnell bewegende Inhalte zu sehen sein? Entscheiden Sie sich für ein transmissives Display (LCD mit hoher Helligkeit). E-Paper kann da nicht mithalten.
Wird es mit Batterien oder mit Solarenergie betrieben? Entscheiden Sie sich für reflektierende Folien. Die Energieeinsparungen sind enorm.
Muss es sowohl im Innen- als auch im Außenbereich lesbar sein? Ziehen Sie ein transflektives Display in Betracht, aber seien Sie sich der Kompromisse bewusst. Oder nutzen Sie E-Paper mit Frontbeleuchtung für schlechte Lichtverhältnisse.
Ist die Farbe entscheidend? LCD oder OLED mit hoher Helligkeit. Die Farbdarstellung bei E-Paper verbessert sich zwar, ist aber nach wie vor eingeschränkt.
Ist langfristige Zuverlässigkeit wichtig? E-Paper birgt kein Einbrennrisiko, hat keine Hintergrundbeleuchtung, die ausfallen könnte, und enthält keine organischen Materialien, die sich zersetzen könnten. Es ist auf Langlebigkeit ausgelegt.
Das Fazit
Transmissive Displays kämpfen gegen die Sonne. Sie drehen die Hintergrundbeleuchtung voll auf, verbrauchen viel Akkuleistung und haben dennoch Schwierigkeiten, bei direkter Sonneneinstrahlung gut lesbar zu bleiben. Reflektive Displays arbeiten mit der Sonne zusammen. Sie nutzen das Umgebungslicht, um Bilder zu erzeugen, die umso klarer werden, je heller die Umgebung ist.
E-Paper ist die ausgereifteste Technologie für reflektierende Displays, die derzeit verfügbar ist. Es ist bistabil, äußerst stromsparend, bei Sonnenlicht gut lesbar und blendfrei. Für Beschilderungen im Außenbereich, Displays im Verkehrsbereich, Lageranwendungen und alle Umgebungen, in denen helles Licht und begrenzte Stromversorgung eine Rolle spielen, ist es kaum zu übertreffen.
Bei Jictech entwickeln und fertigen wir E-Paper-Anzeigemodule genau für diese Art von Anwendungen. Von 1,54 Zoll bis 13,3 Zoll, von monochromen über dreifarbige bis hin zu Graustufen-Varianten – wir können ein Modul genau auf Ihre spezifischen Anforderungen im Außenbereich oder in der Industrie zuschneiden.
Besuchen Sie https://jiclcd.com/e-paper/ um unsere E-Paper-Produktpalette zu entdecken, oder schauen Sie sich https://jiclcd.com/industrial-display/ für unsere umfassenden Display-Lösungen für die Industrie.
FAQs
Reflektierende Displays nutzen das Umgebungslicht zur Darstellung von Bildern – sie erzeugen kein eigenes Licht. Transmissive Displays erzeugen Licht mithilfe einer Hintergrundbeleuchtung oder selbstleuchtender Pixel. Reflektierende Displays eignen sich besonders gut für helle Umgebungen; transmissive Displays funktionieren besser bei schwachem Licht.
E-Paper reflektiert das Umgebungslicht genauso wie Papier. Je heller die Umgebung ist, desto mehr Licht wird vom Display reflektiert, wodurch es leichter lesbar wird. LCDs erzeugen ihr eigenes Licht, das jedoch durch Sonnenlicht überstrahlt wird.
Ein transflektives Display vereint reflektierende und transmissive Technologien. Es kann bei hellen Lichtverhältnissen das Umgebungslicht nutzen und bei schwachem Licht eine Hintergrundbeleuchtung. Dies ist ein Kompromiss, der sich für bestimmte Anwendungen eignet, bei der Lesbarkeit im Sonnenlicht jedoch nicht mit rein reflektierenden Displays mithalten kann.
Bei teilweiser Sonneneinstrahlung etwa 800 Nits. Bei voller Sonneneinstrahlung 5.000 Nits oder mehr. Für Anwendungen im militärischen Bereich können bis zu 10.000 Nits erforderlich sein.
Ja. Viele E-Paper-Module verfügen über eine integrierte Frontbeleuchtung, die das Display bei schlechten Lichtverhältnissen sanft beleuchtet und so die Lesbarkeit zu jeder Tageszeit gewährleistet.
Ja. E-Paper wird aufgrund seiner Lesbarkeit bei Sonnenlicht, seines extrem geringen Stromverbrauchs und seines zuverlässigen Betriebs unter extremen Bedingungen zunehmend für Bushaltestellenschilder, öffentliche Informationstafeln, Beschilderungen im Einzelhandel und die Infrastruktur von Smart Cities eingesetzt.
