Was in einem E-Paper-Display steckt und wie es funktioniert

E-Paper bietet eine Schreib- und Leseerfahrung fast wie auf Papier. (Source: Netzmedien)

E-Paper bietet eine Schreib- und Leseerfahrung fast wie auf Papier. (Source: Netzmedien)

Es ist egal, ob es sich um ein LCD-, ein OLED-, ein Direct-View-LED- oder sogar um einen guten alten Röhrenbildschirm handelt. Sie alle haben etwas gemeinsam: Um ein Bild darzustellen, muss ein elektrisches Signal fliessen. Wie das Bild genau zustande kommt, variiert zwischen den Technologien, aber: Fehlt die Stromzufuhr, verschwindet das Bild. Je nach Anwendungsbereich ist dies ein klarer Nachteil. Will man etwa statischen Content darstellen, der nur ab und zu wechselt, eignet sich sogar bedrucktes Papier besser als das stromsparendste Display. Aber gedruckten Content zu ändern, ist dafür deutlich aufwändiger. 

Die ideale Lösung wäre also ein Gerät, das Bilder wechseln kann wie ein Display, aber Inhalt darstellt wie Papier. Dies ist weder Wunschdenken, noch ist die Idee neu. Nick Sheridon entwickelte bereits in den 1970er-Jahren am Xerox Palo Alto Research Center ein "elektronisches Papier", wie er über 30 Jahre später in einem Interview mit "The Future of Things" erklärte. Gyricon, wie er es nannte, bestand aus einer flexiblen Plastikschicht mit kleinen Kunststoffkügelchen darin. Diese waren zweifarbig, eine Hälfte weiss, die andere schwarz, und konnten in einer Ölblase frei rotieren. Mit einer elektrischen Ladung liess sich steuern, welche Seite der Kügelchen oben war, um ein Bild zu generieren. 

Im Bereich Digital Signage ergänzen zunehmend mehr Hersteller ihre Angebote mit E-Paper-Produkten. Im Bild: Die Tableaux-Displays von PPDS an der ISE 2026. (Source: Netzmedien) 

Ohne Strom verharrten die Kügelchen an Ort und Stelle. Dies ermöglichte es, das Display von der Stromversorgung zu trennen, ohne dass das dargestellte Bild verschwindet. Xerox konnte die Produktionskosten jedoch nie auf das gewünschte Niveau senken; 2025 schloss das Unternehmen die für die Vermarktung und Produktion von Gyricon-Produkten zuständige Tochterfirma.

E Ink setzt zum Siegeszug an

In den 1990er-Jahren entstand ein anderer Ansatz für elektronisches Papier. Dieser Ansatz, das sogenannte elektrophoretische Display (EPD), sollte in Form von E-Readern grosse Erfolge erzielen. EPDs erzeugen Bilder, indem sie geladene Pigmentpartikel mit einem elektrischen Feld neu anordnen. Die Partikel sind nur etwa ein Mikrometer gross – also kleiner als rote Blutkörperchen – und schwimmen in einem dunkel gefärbten Öl zwischen zwei parallelen, leitfähigen Platten.

Legt man an den Platten eine Spannung an, setzen sich die Partikel in Bewegung und wandern jeweils zur entgegengesetzt geladenen Platte. Dort, wo sich Partikel an der Vorderseite des Displays befinden, erscheint es weiss. Denn die Partikel werfen einfallendes Licht aufgrund ihres hohen Brechungsindexes wieder zurück in Richtung des Betrachters beziehungsweise der Betrachterin. Das gefärbte Öl hingegen absorbiert Licht, weswegen es dunkel erscheint. Indem man steuert, wo welche Spannung angelegt wird, erzeugt man gezielt Bilder.

Die Produkte des Herstellers E Ink nutzen "Microencapsulated electrophoretic Displays" – eine Weiterentwicklung dieses Ansatzes. Mit ihrer Technologie schafften es die späteren E-Ink-Gründer J.D. Albert, Barrett Comiskey, Joseph Jacobson, Jeremy Rubin und Russ Wilcox 1998 (damals noch Studenten am MIT) sogar in das renommierte Magazin "Nature".

Querschnitt eines "Micro­encapsulated electrophoretic Displays": Die elektrische Ladung zieht Pigmentpartikel an die Oberfläche. Je mehr weisse Partikel sich auf der sichtbaren Seite befinden, desto mehr Licht wird zurückgeworfen statt absorbiert. Die Mikro­kapseln sind etwa so dünn wie ein Blatt Papier. (Source: Netzmedien)

Der grosse Unterschied zu herkömmlichen EPDs ist, dass die Displays in Mikrokapseln unterteilt sind. Statt eines grossen Ölbads mit Pigmentpartikeln bestehen E-Ink-Displays aus zahlreichen, etwa 40 Mikrometer kleinen Kapseln, die jeweils in Öl schwimmende schwarze und weisse Partikel enthalten. Dies bedeutet, dass die Displays aus flexiblen Kunststofffolien statt Glasplatten hergestellt werden können. Das komplette Display ist mit 80 Mikrometern nur etwa doppelt so dick wie herkömmliches Papier. 

Seitdem hat das Unternehmen seine E-Paper-Technologie kontinuierlich weiterentwickelt und stellte auch verschiedene Farbdisplays vor. Diese nutzen entweder unterschiedlich gefärbte Partikel (wie beispielsweise die Spectra-Displays) oder einen Farbfilter (wie die Kaleido-Displays), um bunte Bilder darzustellen.

Die Vorteile für Digital-Signage-Anwendungen

E Inks Mikrokapseln sind zwar die wohl bekannteste Technologie, aber nicht die einzige, die derzeit in elektronischem Papier Anwendung findet. So gibt es etwa auch andere Lösungen, die mit beweglichen Mikropartikeln arbeiten, die sich bei Stromzufuhr bewegen, um Bilder zu erzeugen. Unterdessen gibt es auch erste Displays, die Bewegtbilder darstellen können. Aktuell bieten E-Paper-Lösungen jedoch mit statischen Darstellungen den grössten Nutzen.

E-Paper muss nicht immer schwarz-weiss sein. Hersteller wie Pocketbook aus Lugano zeigen, dass sich die Technologie auch für Kunst eignet. (Source: Pocketbook)

Im Bereich der E-Reader hat sich die Technologie schon lange durchgesetzt. Aber im Digital-Signage-Sektor versucht sie erst noch, Fuss zu fassen. Die Vorteile liegen jedoch auf der Hand. Da sie nur beim Bildwechsel Strom benötigen, genügt ein einziger verbauter Akku, um die Geräte zu betreiben. Bei modernen Geräten reicht eine Akkuladung bei etwa einem Bildwechsel pro Tag ein Jahr oder länger. Ein aufwändiges Kabelmanagement entfällt.

Gleichzeitig kann der Content wie bei anderen Digital-Signage-Lösungen auch aus der Ferne geändert werden. Dies macht E-Paper etwa für Menütafeln in Restaurants, Navigationshilfen in Gebäuden oder Raumbeschriftungen in Büros zu einer idealen, stromsparenden Alternative.

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