Warum verhindert „Blinken“ Geisterbilder auf E-Ink-Displays?

Ein Pixel besteht aus winzigen Kugeln voller schwarzer Tinte, die in einer weißen Flüssigkeit suspendiert sind, und wie schwarz das Pixel aussieht, hängt davon ab, wie viel Prozent der Kugeln sich in der Nähe der Oberfläche der Flüssigkeit befinden. Bei einem schwarzen Pixel sind sie idealerweise ganz oben und bei einem weißen Pixel ganz unten. Wenn sich nur einige von ihnen oben befinden oder viele von ihnen auf halbem Weg nach unten schweben usw., kann das Pixel grau erscheinen. Sie können sich die schwebenden Kugeln als Subpixel vorstellen.

Die Kugeln gelangen nach oben oder unten, indem jede Zelle mit einer geeigneten Ladung beaufschlagt wird. Jede Zelle kann jedoch sowohl von ihren Nachbarn als auch von der angelegten Ladung beeinflusst werden. In dem Maße, in dem die Kugeln angezogen werden, um auf eine benachbarte Zelle (horizontal) und nicht auf die eigene Zelle (vertikal) aufzuladen, landen sie nicht an der beabsichtigten Stelle. Wenn eine Zelle von Schwarz zu Weiß wechselt und alle ihre Nachbarn ebenfalls, wird sie vollständiger wechseln, als wenn einige Nachbarn schwarz bleiben oder in die andere Richtung gehen. Hier kommt Ghosting her.

Die Lösung besteht darin, den gesamten Bildschirm weiß-schwarz-weiß (oder ähnlich) zu steuern, sodass keine Zelle ein Problem mit benachbarten Zellen hat, und dann das gewünschte Bildschirmbild anzuwenden. Jeder Bildschirmschreibvorgang beginnt mit einem Bildschirm, der sauber gewischt wurde, sodass kein Nachbild des vorherigen Bildschirms vorhanden ist.

Während EInk ein Display mit schwarzen Partikeln in weißer Flüssigkeit patentiert hat, handelt es sich bei dem Versandartikel um ein duales Partikelsystem, das aus weißen Partikeln mit einer Ladung und schwarzen Partikeln mit entgegengesetzter Ladung besteht.

Dies sind elektrophoretische Displays - was nur eine ausgefallene Art zu sagen ist "Partikel durch eine Flüssigkeit mit einem elektrischen Feld bewegen". Die Partikel selbst sind vorgeladen und die angelegten Spannungen erzeugen ein elektrisches Feld, um die Partikel im Display herumzuziehen. Durch eine sterische Stabilisierung wird verhindert, dass die Partikel aneinander haften. Die Teilchen sollen ihre Position in der Flüssigkeit durch die Kontrolle der Viskosität in der Flüssigkeit behalten.

Die Partikel und die Flüssigkeit sind in kleinen transparenten, flexiblen Kugeln eingekapselt (sie nennen die schwarzen und weißen Kugeln in der Flüssigkeit die „innere Phase“), die in einer gleichmäßigen Schicht auf einem TFT-Panel aufgetragen werden. Die Mikroverkapselung dient dazu, eine seitliche Wanderung von Partikeln aus seitlichen elektrischen Feldern zu verhindern, die dadurch verursacht werden, dass benachbarte Pixel auf unterschiedlichen Ebenen liegen.

Die Grauskala wird durch den Zustand der Mischung von weißen und schwarzen Partikeln bestimmt. Da sie eine entgegengesetzte Ladung haben, kann man leicht erkennen, dass die volle Spannung in einer Richtung alle schwarzen Partikel nach oben zieht, während die umgekehrte volle Spannung alle weißen Partikel nach oben zieht. Ein Zwischenzustand ist eine Mischung aus beidem.

Das Problem besteht darin, dass es viele mögliche Spannungseinstellungen gibt, die potenziell denselben Grauzustand erzeugen könnten. Der Grund ist eigentlich ganz einfach, wenn Sie beispielsweise einen Grauzustand haben, der nur geringfügig dunkler ist als das weißeste Weiß, bedeutet dies, dass Sie nur wenige dunkle Partikel in der Nähe der Oberseite benötigen. Wo sich die restlichen schwarzen Partikel befinden, bestimmt nicht die Dunkelheit, aber sie beeinflussen den elektrischen Ladungszustand in der Zelle. Sie könnten alle schwarzen Partikel auf der Rückseite des Displays oder alle in einer Schicht direkt unter einem Haufen weißer Partikel haben.

Was dies wirklich bedeutet, ist, dass es im System eine Hysterese gibt und die geeignete Spannung, die an ein Pixel angelegt werden muss, um eine bestimmte Grauskala zu erhalten, sehr stark von seiner Vorgeschichte abhängt. Wenn Sie zwei Szenarien haben 1: Sie haben 5 Szenen hintereinander, in denen Sie ein weißes Pixel haben und dann im 6. Frame nach Schwarz fahren müssen, oder 2: Sie haben 6 Szenen, in denen das Pixel den gleichen Schwarzwert hat . Diese beiden Szenarien erfordern unterschiedliche Spannungen am Pixel, wenn Sie vom 5. zum 6. Frame wechseln.

Der Controller, der diese Displays antreibt, verfolgt den Spannungsverlauf jedes Pixels im Laufe der Zeit, aber irgendwann geht ihm der Platz aus, um im nächsten Frame die richtige Graustufe zu treffen. Was dann passiert, ist ein Display-Reset, bei dem die Pixel auf weiß, dann schwarz geblinkt und dann neu geschrieben werden. Damit beginnt die Verfolgung der optischen Trajektorie wieder von vorne.

Normalerweise tritt der Reset-Impuls alle 5 bis 8 Bildschirmaktualisierungen auf.

Also nein, die angelegte Spannung injiziert keine Ladung in das System, die Ladungen sind bereits vorhanden, sie werden durch die angelegte Spannung bewegt. Nein, der Rücksetzimpuls dient nicht dazu, die benachbarte Pixelverfälschung zu korrigieren. Das wird durch Mikroverkapselung gelöst. Dies ist ein Zwei-Partikel-System, kein System aus schwarzen Partikeln in weißer Tinte.

Hier ein Querschnitt aus einem Patent USPTO 6987603 B2:

122 = Distanzkugel, um die Trennung der Frontplatte vom TFT aufrechtzuerhalten

104 = die flexible Mikroverkapselung - im zerkleinerten Zustand im Display

110 = ein weißes/schwarzes Teilchen

108 = ein schwarz/weißes Teilchen

118 = TFT-Elektrode

114 = die gemeinsame (auch bekannt als Vcom) ITO-Elektrode

Das Blinken gleicht die Ladung aus. Ohne sie haben Sie Restladung von der vorherigen Seite.

Indem Sie die ganze Seite mit einer Ladung füllen und diese Ladung dann umkehren, bereinigen Sie diese Restladung.