Chování e-papíru s teplotou

V rámci řešení zakázek a interního vývoje a výzkumu jsme podrobně provedli několik měření chování nízkopříkonového LCD – tzv. e-papíru v závislosti na teplotě. U výrobků tohoto typu LCD je vidět v průběhu času výrazný technologický posun a to zejména směrem k jeho použitelnosti směrem k záporným teplotám. Na dvou přiložených videích můžete porovnat sami.

Dnešní stav – použitelný do -15 C

Když jsme zahájili pokusy s tímto zobrazovacím médiem v roce 2017, tak jsme jím byly velmi zklamání (viz. kapitola “Stav roku 2017″ a přiložené video níže). Ukázalo se, že v záporných teplotách je téměř nepoužitelný nebo se uvnitř musí v zimě “topit” při překreslení. V tu chvíli ztrácí jeho použití jako nízkopříkonové médium smysl.Následně, když jsme v roce 2020 realizovali projekt 25 e-papírových zastávkových označníků, již bylo zřejmé, že nové technologie výroby e-papíru posunuly (zkvalitnily) chování e-papíru v oblasti záporných teplot až o -5 až -10 °C. tj. údaje z dolního videa platí pro -5 °C platí až pro minimálně -10 °C.

Nejnovější technologie z konce roku 2021 již prokazují, že teplotní hranice práce s e-papírovými displeji se značně posunuly a jak je ukázáno na úvodním obrázku, i při -15 C se překreslí displej do “čitelného stavu” – viz video z testování nových označníků s e-papírem – viz. níže. Z videa je zřejmé, že i když je doba a tím i energie potřebná pro překreslení údajů na displeji je při záporných teplotách poměrně delší, stává se tento typ média použitelný pro informování cestujících.

Ukázka překreslení displeje při -15°C od roku 2022:

Stav roku 2017

Tehdy převládaly názory, že e-papír jako nízkopříkonové médium je schopno plně nahradit skutečný papír. Tyto názory platily pro teploty nad -5 °C. V rámci výzkumného úkolu ITIS II jsme provedli prověření těchto vlastností spolu s VUT v Brně – ústav telekomunikací , které je níže prezentováno. Tyto výsledky tehdy skutečně ukázaly obtížnost použití.

Měření jsme prováděli v teplotní komoře při různých teplotách od -15 °C do + 80 °C a toto jsme nahráli na video. Cílem testu bylo přehrát obyčejný text zobrazený na displeji a tento změnit na obrázky převedené do 16 stupňů šedi (počátek videa). Pro měření jsme použili displej e-papíru – typ ES133UT2 s následujícím výsledkem:

• -15 °C – Displej je úplně “zamrznut”. Pokus o změnu obrazu na LCD není možný ani po mnoha pokusech přepisu – v tomto případě se stává e-papír NEPOUŽITELNÝ !!! Na pozadí se pouze s určitou pravděpodobností a průhledností zobrazí měněný obrázek.
• -10 °C – Displej je podkreslen přepisovaným obrazem a toto opakované přepisování pomáhá. Je nutno provést mnoho přepisování po sobě, aby se obraz dostal do stavu, kdy nově přepisovaný obraz bude čitelnější než ten původní (v tomto případě text). I v tomto případě lze konstatovat, že e-papír pro tuto teplotu se stává NEPOUŽITELNÝM.
• -5 °C – Displej je opětovně podkreslen nově přepisovaným obrazem. Po několika překresleních se stává nový obrázek čitelným. LCD je již pro tuto teplotu použitelný, nicméně je nutno předpokládat delší dobu překreslení, než je obvyklé.
• 0 °C až +60 °C - Displej již pracuje normálně
• +70 °C - Displej e-papír již začíná chybovat – bílé oblasti se nevracejí k jasně bílou a hrany písmen jsou rozmazané. Na LCD displeji se objeví také mírný “duch” původního obrazu (přepis se nedokončí), ale obnovování obrazu odstraní (opětovný přepis). Proto pokud bude e-papír umístěn na letní zapadající slunce a bude obsahovat více tmavých míst, může se stát, že se displej přehřeje a začne vykazovat tuto chybu.
• +80 °C - Teplo uvnitř komory roztavilo plastovou záíkladnu a displej sklouzl dolů. Většina prostoru displeje zešedla, nové vykreslování obrazu nepomohla. Většina displeje je obtížně čitelná.

Ukázka výše uvedených textů je zobrazena na následujícím videu:

Z výše uvedeného plyne, že e-papír tehdejší produkce nebyl skutečně vhodný v zimních mrazivých měsících na pravidelný přepis bez zahřívání LCD displeje a to na teplotu okolo 0 °C a pro panely, na které bude svítit přímé boční slunce v letních měsících okolo 17.00 v případech, kdy na LCD bude mnoho černé. Pokud ovšem budeme muset displej e-papíru pravidelně aktualizovat v mrazu (provoz on-line), budeme jej muset vyhřívat a v tu chvíli je nutno mít energii na ohřev – proto v tuto chvíli již není displej “nízkopříkonový“. Pokud jej budeme aktualizovat jednou za “čas”, např. při změně jízdních řádů, pak jej lze krátkodobě vyhřát , displej přepsat a poté ukončit činnost ohřívání. Na toto řešení byl e-papír v našich klimatických podmínkách i tehdy vhodný.