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Hellere Farbe für reflektierende E-Reading-Displays
Elektronisches Papier, das Licht reflektiert, anstatt es von einer Hintergrundbeleuchtung zu filtern, wie dies bei den meisten herkömmlichen Displays der Fall ist, schont die Augen und spart Akkulaufzeit. Diese Abhängigkeit vom Umgebungslicht wird jedoch zu einem Handicap, wenn Sie versuchen, ein helles, schönes Farbdisplay zu erstellen. Forscher von HP gehen das Problem an, indem sie neue Materialien entwickeln, die Umgebungslicht verwenden, um eine lebendigere Farbe für videofähige Bildschirme mit geringem Stromverbrauch zu erzeugen.
Lebendige Reflexionen: Rot-, Gelb- und Magenta-Testmuster aus neuartigen lumineszierenden Materialien werden neben einer Reihe von Farbstandards gezeigt, die zur Bewertung der Qualität von Displays verwendet werden. Forscher von HP verwenden diese Materialien, um lebendigere reflektierende Displays zu entwickeln.
Herkömmliche Displays, einschließlich LCDs, verwenden eine Hintergrundbeleuchtung, um Licht zu erzeugen, und optische Schichten, um es zu filtern, um verschiedene Farben zu erzeugen. Diese Art der Anzeige benötigt viel Strom, da das meiste Licht beim Filtern verloren geht.
Reflektierende Displays benötigen keine Hintergrundbeleuchtung. Zum Beispiel die Pixel in den Displays von E Tinte , das dominierende Unternehmen für elektronisches Papier, sind voll von schwarzen und weißen Kapseln mit gegensätzlichen Gebühren; Beim Umschalten der Pixel bewegen sich die weißen oder schwarzen Partikel an die Oberfläche und reflektieren oder absorbieren das Umgebungslicht.
Die Herstellung von farbigem elektronischem Papier ist eine große Herausforderung, und die bisher hergestellten Prototypen sehen im Vergleich zu herkömmlichen Displays schlammig und düster aus. Das Hinzufügen von Farbfiltern über Schwarz-Weiß-Pixel-Arrays – der Ansatz von E Ink – führt zu den gleichen Lichtverlustproblemen, unter denen LCDs leiden. Bei einem LCD kann die Hintergrundbeleuchtung jedoch aufgepumpt werden, um die Helligkeit beizubehalten. Reflektierende Displays sind auf Umgebungslicht beschränkt, und dieser Verlust kann nicht wiederhergestellt werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die farbigen Subpixel, die in Farbdisplays verwendet werden, typischerweise nebeneinander liegen, wobei ein Drittel der Fläche jedes Pixels jeder Farbe zugewiesen wird: Rot, Blau und Grün. Wenn der Pixel rotes Licht reflektiert, gehen zwei Drittel des einfallenden Lichts einfach verloren, egal wie gut der Filter ist.
Gary Gibson , ein Wissenschaftler im Labor für Informationsoberflächen im kalifornischen Palo Alto des Unternehmens, ist an einem Projekt beteiligt, das darauf abzielt, das Problem der Dunkelheit mit helleren, lumineszierenden Materialien anzugehen. Das Unternehmen hat ein Verbundmaterial entwickelt, das blaues und grünes Licht in rotes Licht umwandelt und ein weiteres, das blaues Licht in Grün umwandelt. Es ist nicht praktikabel, ein blau leuchtendes Pixel zu erstellen. Ein schnell schaltender Flüssigkristallverschluss sitzt über jedem Pixel und lässt Licht ein- und aus; Spiegel unten helfen auch, Licht zu entweichen.
Die Entwicklung lumineszierender Materialien, die die Lichtfarbe umwandeln, ist eine große Herausforderung für die Materialwissenschaften. Es gibt in der Natur keine Materialien, die all die Dinge tun, die wir gerne hätten, sagt Gibson. Die Gruppe hat Komposite für jede Farbe entwickelt. Im roten Komposit beispielsweise wird blaues und grünes Licht von Farbstoffmolekül zu Farbstoffmolekül weitergereicht und dabei möglichst verlustarm nach und nach in die rote Wellenlänge umgewandelt. Blau bleibt eine Herausforderung, da im Sonnenlicht oder in der Raumbeleuchtung nicht genug Licht mit höheren Wellenlängen vorhanden ist, um sich in Blau umzuwandeln. So verwenden die Prototypen des Unternehmens entweder ein konventionelles, größeres blaues Subpixel oder setzen auf blaues Licht in einem weißen Subpixel, um eine ausreichende Helligkeit zu erreichen.
Theoretisch sollten die HP-Materialien heller sein als ein perfekter Farbreflektor, sagt Gibson. Bisher, sagt Gibson, haben sie Materialien hergestellt, die im Laufe der Zeit stabil sind, und diese Materialien in optischen Systemen demonstriert, die denen ähnlich sind, die in einem Display verwendet werden könnten. Während sie weiter an den Materialien basteln, entwickeln HP-Forscher Fertigungssysteme für komplette Displays. Gibson sagt, dass sie mit Massenproduktionsprozessen wie dem Tintenstrahldruck kompatibel sein sollten.
Die Popularität des iPad zeigt, dass es eindeutig einen Appetit auf farbige elektronische Geräte zum Lesen von Zeitschriften, Büchern und anderen Inhalten gibt, sagt Nick Colaneri , Direktor des Flexible Display Center an der Arizona State University. Lebhaftes, farbiges E-Paper wird sich davon ernähren und den Markt vervielfachen, prognostiziert er.
Später wird HP möglicherweise reflektierende Displays mit flexibler, robuster Kunststoffelektronik kombinieren, die im Rahmen eines anderen Projekts der Palo Alto-Labors entwickelt wird. Das wäre wirklich innovativ, sagt Paul Semenza , ein leitender Analyst beim Branchenforschungsunternehmen Display Search. Ein flexibles Farbdisplay mit geringem Stromverbrauch sei der Heilige Gral, fügt er hinzu. Die Hauptsache ist, können sie alle Materialien identifizieren und herstellen und sie so zum Laufen bringen, wie es scheint?
Unterdessen sagt Lawrence Schwartz, Produktmanager bei E Ink, dass das elektronische Farbpapier des Unternehmens Ende des Jahres in den Produkten enthalten sein wird. Das Unternehmen kompensiert einen Teil des Lichtverlusts durch die Farbfilter, indem es die Verbesserungen seiner Tintenformulierungen nutzt, um einen höheren Kontrast zwischen Weiß und Schwarz zu erzielen. Das Unternehmen verbessert auch die Schaltgeschwindigkeit seiner Displays, was schließlich zu mehr Animationen und Videos führen wird.