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Farbe ist bei E-Paper-Displays nie eine gute Idee

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  1. Farbe ist bei E-Paper-Displays nie eine gute Idee

    Autor: Blair 15.05.12 - 19:24

    Wie auf wirklich allen Farbbildschirmen, wird auch bei E-Paper-Displays Farbe immer über Subpixel erzeugt. Jeder Pixel besteht dabei aus drei weiteren Subpixeln: Einem roten, einem grünen und einem blauen. Hierbei kann jeweils nur die Helligkeit verändert werden, beim Display im Artikel sind es 16 Stufen. Das Prinzip nennt sich "additive Farbmischung". Wenn man dann z.B. ein Bild von einer Tomate anzeigt, werden die grünen und die blauen Subpixel opak (schwarz) geschaltet. Damit reflektiert nur noch (weniger als) ein Drittel der Bildschirm-Fläche (also die roten Subpixel) das einfallende Licht. Das ist sehr viel weniger als auf bedrucktem Papier. Das Problem gibt es bei allen Farben. Im Vergleich zur Umgebung haben solche farbigen E-Paper-Displays deshalb einen ziemlich niedrigen Kontrast. Besonders wenn die Beleuchtung nicht sehr gut ist (z.B. in Innenräumen).

    Auch verglichen mit monochromen E-Paper-Displays ist der Kontrast der Farbversionen deutlich schwächer. Denn "weiß" wird in den Farbversionen dadurch realisiert, dass alle Subpixel hell geschaltet werden. Jeder Subpixel reflektiert hier "sein" Spektrum des sichtbaren Lichts (jeweils rot, grün oder blau); zusammen ergibt das weiß. Allerdings ein wesentlich dunkleres weiß als bei den monochromen Displays. Dort reflektiert nämlich jeder Pixel das _gesamte_ sichtbare Spektrum, nicht nur einen Subpixel-Ausschnitt der ungefähr ein Drittel ausmacht.

    Es ist deswegen prinzipiell nicht möglich, farbige E-Paper-Displays zu bauen, die ähnlich kräftige Farben haben wie z.B. Zeitschriften. (Zukünftig monochrome E-Paper-Displays zu bauen, die bei der Reflexivität mit monochromen Papier mithalten können, ist dagegen durchaus möglich.)

    Es gäbe nur eine Möglichkeit farbige E-Paper-Displays zu bauen, die dieses Problem nicht aufweisen. Und zwar, wenn die Farben (und Graustufen inkl. weiß) _nicht_ durch verschiedenfarbige Subpixel (die ja jeweils nicht ihre Farbe ändern können, sondern nur ihre Helligkeit) erzeugt würden, sondern durch einen Pixel, der keine weiteren Unterstrukturen hat. So etwas zu bauen, wäre wohl ein sehr große technische Herausforderung, weil sehr viel komplizierter als die herkömmlichen Farbdisplays. Eines ohne Subpixeltechnik hat es afaik noch nie gegeben, ich habe auch nirgends gelesen dass an so etwas schonmal erfolgreich geforscht worden wäre.

  2. Re: Farbe ist bei E-Paper-Displays nie eine gute Idee

    Autor: kosst.amojan 10.04.14 - 18:39

    Blair schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Eines ohne
    > Subpixeltechnik hat es afaik noch nie gegeben, ich habe auch nirgends
    > gelesen dass an so etwas schonmal erfolgreich geforscht worden wäre.

    Das ist so nicht richtig. Es gab/gibt das Mirasol-Display.
    Auszug aus Wikipedia:

    Das Interferometric modulator display (IMOD, dt. „Bildschirm mit interferometrisch arbeitendem Modulator“) ist eine Bauart digitaler Displays. Die Technik basiert auf dem Prinzip des Fabry-Pérot-Interferometers und wurde von der US-amerikanischen Firma Qualcomm entwickelt. Die mit dieser Technik ausgerüsteten Geräte werden unter dem Handelsnamen Mirasol vertrieben. Die Displays gehören zur Gruppe der reflektiven Anzeigen, da sie nicht selbstleuchtend sind (siehe auch Elektronisches Papier).
    Das Display besteht aus zwei reflektierenden Lagen, deren Abstand zueinander elektrisch verändert werden kann. Der Abstand der Lagen ist sehr gering. Zwischen den Lagen tritt optische Interferenz auf. Durch Veränderung des Abstandes kann für einen bestimmten Wellenlängenbereich konstruktive oder destruktive Interferenz erzeugt werden. Ein Bildpixel einer bestimmten Farbe wird somit entweder sichtbar (konstruktive Interferenz) oder bleibt dunkel (destruktive Interferenz).


    Der Einzige Grund, warum es sich bisher nicht durchgesetzt hat, bzw. warum der Reader mit diesem Display wieder eingestampft wurde, war, dass irgend so ein umnachteter Produktdesigner beschlossen hatte, dass da UNBEDINGT noch ein Touchscreen drüber muss, der ja ordentlich Licht schluckt. SOmit war das Display zum Schluss zu dunkel und die Fettdapper habens auch nicht besser gemacht.
    So wurde Mirasol wohl gemeinsam mit dem Reader eingestellt, obwohl die Technik des Displays nicht dran schuld ist, sondern der Touchscreen.

  3. Re: Farbe ist bei E-Paper-Displays nie eine gute Idee

    Autor: Blair 12.04.14 - 01:33

    kosst.amojan schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Blair schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Eines ohne
    > > Subpixeltechnik hat es afaik noch nie gegeben, ich habe auch nirgends
    > > gelesen dass an so etwas schonmal erfolgreich geforscht worden wäre.
    >
    > Das ist so nicht richtig. Es gab/gibt das Mirasol-Display.

    Doch das ist richtig, wie alle farbigen Displays benutzt auch das Mirasol-Display die additive Farbmischung Subpixel.


    > Auszug aus Wikipedia:
    >
    > Das Interferometric modulator display (IMOD, dt. „Bildschirm mit
    > interferometrisch arbeitendem Modulator“) ist eine Bauart digitaler
    > Displays. Die Technik basiert auf dem Prinzip des
    > Fabry-Pérot-Interferometers und wurde von der US-amerikanischen Firma
    > Qualcomm entwickelt. Die mit dieser Technik ausgerüsteten Geräte werden
    > unter dem Handelsnamen Mirasol vertrieben. Die Displays gehören zur Gruppe
    > der reflektiven Anzeigen, da sie nicht selbstleuchtend sind (siehe auch
    > Elektronisches Papier).
    > Das Display besteht aus zwei reflektierenden Lagen, deren Abstand
    > zueinander elektrisch verändert werden kann. Der Abstand der Lagen ist sehr
    > gering. Zwischen den Lagen tritt optische Interferenz auf. Durch
    > Veränderung des Abstandes kann für einen bestimmten Wellenlängenbereich
    > konstruktive oder destruktive Interferenz erzeugt werden. Ein Bildpixel
    > einer bestimmten Farbe wird somit entweder sichtbar (konstruktive
    > Interferenz) oder bleibt dunkel (destruktive Interferenz).

    Das widerspricht nicht dem von mir Gesagten. Schau dir diese Grafik von Mirasol an:
    http://www.heise.de/imgs/18/1/9/3/3/2/1/08937a0b2f6d4ce9.jpg
    Das ist ein ein Mirasol-Pixel. Er besteht aus drei Subpixeln (rot, grün, blau). Jeder Subpixel besteht (in dieser Illustration) aus 14 IMOD-Elementen. Jedes IMOD-Element ist bistabil, es kann entweder die Farbe des jeweiligen Subpixels annehmen oder schwarz sein. Durch selektives hell- oder schwarzschalten der IMOD-Elemente wird die Gesamthelligkeit der Subpixel variiert. Das Farbmischungsprinzip ist das gleiche wie das von mir Beschriebene, es hat die gleichen Probleme, nur die technische Umsetzung ist spezifisch.


    > Der Einzige Grund, warum es sich bisher nicht durchgesetzt hat, bzw. warum
    > der Reader mit diesem Display wieder eingestampft wurde, war, dass irgend
    > so ein umnachteter Produktdesigner beschlossen hatte, dass da UNBEDINGT
    > noch ein Touchscreen drüber muss, der ja ordentlich Licht schluckt. SOmit
    > war das Display zum Schluss zu dunkel und die Fettdapper habens auch nicht
    > besser gemacht.
    > So wurde Mirasol wohl gemeinsam mit dem Reader eingestellt, obwohl die
    > Technik des Displays nicht dran schuld ist, sondern der Touchscreen.

    Das ist falsch. Durch die Subpixel-Technik sind einfach keine hellen farbigen E-Paper-Displays machbar, Mirasol ist da keine Ausnahme. Touchscreens sind daran völlig unschuldig, zumal es längst Touchscreens gibt, die keinerlei Licht schlucken, weil sie mit Infrarot-Lichtschranken arbeiten (diese Technik wird in allen gängigen E-Book-Lesegeräten verwendet.)

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