19 augustus 2024
E-Ink displays, ook wel bekend als elektronische inkt of e-papier displays, hebben unieke eigenschappen in vergelijking met LCD- of OLED-schermen. Een e-ink display biedt een papierachtige leesbaarheid met scherpe beelden, hoog contrast en een matte afwerking die schittering minimaliseert. Bovendien hebben e-ink displays een zeer laag energieverbruik, vooral bij het weergeven van statische beelden. Energie is alleen nodig wanneer het beeld verandert, waardoor e-ink displays ideaal zijn voor accu- of batterijgevoede toepassingen. Het beeld is bistabiel: zodra het beeld is weergegeven, blijft het op het scherm zonder extra stroomverbruik. De kijkhoek is breed, zodat het display vanuit vrijwel elke hoek goed leesbaar is. Wat betreft oogcomfort biedt een e-ink display minder belasting voor de ogen, omdat er geen licht wordt uitgestraald maar gebruik wordt gemaakt van het reflecteren van omgevingslicht.
Aangezien e-ink displays weinig energie verbruiken en daardoor geschikt zijn voor mobiele en off-the-grid toepassingen, rijst de vraag: “Hoe groot moet een zonnecel zijn om een e-ink display te kunnen updaten?” Er zijn verschillende factoren die hierbij een rol spelen: de grootte van het e-ink display, welk gedeelte van het scherm moet worden bijgewerkt, de processor of computer die het updateproces aanstuurt, en hoe vaak de updates moeten worden uitgevoerd. Al deze factoren zijn bepalend voor het inschatten van het benodigde vermogen.
Voor een e-ink display geldt dat hoe groter het display, hoe langer de refreshtijd van het scherm en hoe hoger het vereiste vermogen. Optimalisatie is mogelijk door slechts gedeeltelijke updates uit te voeren, hoewel niet alle displaycontrollers deze functie ondersteunen. De displaycontroller voor het door mij gebruikte e-ink display is de IT8951, die kan worden aangestuurd via USB, SPI of I80. Bij dit Waveshare 7.8 inch e-ink display is het totale energieverbruik voor een volledige update 1,2 Watt gedurende 450 ms, met een standby-verbruik van 0,1 Watt in ruststand. De resolutie is 1872 x 1404 pixels met instelbare 2-16 grijswaarden.
Voor het weergeven van tekst en afbeeldingen is een specifieke voorbereiding nodig om deze geschikt te maken voor publicatie. JPG-, BMP- of PNG-afbeeldingen moeten worden omgezet naar de gewenste grijswaarden. Hoe meer grijswaarden, hoe groter het benodigde geheugen en datatransport. Er kan bijvoorbeeld worden gekozen voor een 8-bits pixeldiepte, waarmee 256 gradaties worden onderscheiden. Het beeld kan met instellingen worden gespiegeld, geroteerd of geïnverteerd. Voor een correcte weergave is de configuratie van de VCOM van belang. Dit is de ‘voltage common factor’, die zorgt voor een gemeenschappelijk spanningsniveau waarmee de uitlijning en wisseling van de e-ink microcapsules en microcups plaatsvinden. Deze VCOM-instelling regelt de consistente contrastverhouding en daarmee de beeldkwaliteit.
Voor het meten van het energieverbruik heb ik zowel de directe computer-USB-verbinding als de Raspberry Pi-implementatie getest. Hiermee doorloopt het Waveshare 7.8″ e-ink display een reeks aan voorbeeldafbeeldingen. Dit stelt me in staat om naast het stroomverbruik ook de maximale refreshrate te meten die kan worden behaald.
