Pourquoi le «clignotement» empêche-t-il les images fantômes sur les écrans E-Ink?

Quiconque possède un appareil E-Ink (comme un Kindle) sera familiarisé avec le phénomène de "clignotement" - en gros, lorsque vous tournez une page, l'appareil retournera d'abord tous les pixels en noir, puis dessinera un "négatif" de la page, puis inversez le tout.

La page Wikipedia pour "Electronic Paper" donne une brève description du problème et l'attribue à la nécessité d'empêcher le "fantôme" de l'image précédente sur la nouvelle. Ceci est corroboré par mes propres preuves: si j'utilise le KDK pour écrire une application qui ne flashe pas l'écran, les images fantômes sont évidentes.

Ma question est la suivante: pourquoi les images fantômes se produisent -elles et pourquoi les flashs les empêchent-elles ? J'ai une compréhension approximative du fonctionnement d'E-Ink (grâce à l' article Wiki susmentionné ), mais rien ne m'explique pourquoi les images fantômes se produisent ou pourquoi inverser la charge plusieurs fois atténue le problème.

Un pixel est composé de minuscules boules pleines d'encre noire en suspension dans du liquide blanc, et l'apparence du pixel noir dépend du pourcentage de boules près du sommet du liquide. Pour un pixel noir, ils sont idéalement tous en haut et pour un pixel blanc en bas. Si seulement certains d'entre eux sont en haut, ou si beaucoup d'entre eux flottent à mi-chemin, etc., le pixel peut sembler avoir une certaine nuance de gris. Vous pourriez penser aux boules flottantes comme des sous-pixels.

Les boules atteignent le haut ou le bas en appliquant une charge appropriée à chaque cellule. Cependant, chaque cellule peut être influencée par ses voisins ainsi que par la charge appliquée. Dans la mesure où les balles sont attirées pour se charger sur une cellule voisine (horizontalement) plutôt que sur sa propre cellule (verticalement), elles ne se retrouveront pas à l'endroit prévu. Si une cellule passe du noir au blanc et que tous ses voisins le sont également, elle effectuera une transition plus complète que si certains voisins restent noirs ou vont dans l'autre sens. C'est de là que viennent les fantômes.

La solution consiste à piloter l'ensemble de l'écran blanc-noir-blanc (ou similaire) afin qu'aucune cellule n'ait un problème avec les cellules voisines, puis à appliquer l'image d'écran souhaitée. Chaque écriture d'écran commence par un écran qui a été nettoyé afin qu'il n'y ait pas d'image rémanente de l'écran précédent.

Alors qu'EInk a breveté une particule noire dans un affichage à fluide blanc, l'article d'expédition est un système à deux particules composé de particules blanches d'une charge et de particules noires de charge opposée.

Ce sont des affichages électrophorétiques - ce qui est juste une façon élégante de dire "déplacer des particules à travers un fluide avec un champ électrique". Les particules elles-mêmes sont préchargées et les tensions appliquées créent un champ électrique pour faire glisser la particule sur l'écran. Les particules ne peuvent pas adhérer les unes aux autres grâce à un processus de stabilisation stérique. Les particules sont destinées à conserver leur emplacement dans le fluide grâce au contrôle de la viscosité dans le fluide.

Les particules et le fluide sont encapsulés dans de petites sphères flexibles transparentes (elles appellent les sphères noires et blanches dans le fluide la "phase interne") qui sont appliquées en une couche uniforme à travers un panneau TFT. La micro-encapsulation vise à empêcher la migration latérale des particules des champs électriques latéraux provoquée par les pixels voisins se trouvant à différents niveaux.

L'échelle de gris est déterminée par l'état du mélange de particules blanches et noires. Parce qu'ils ont une charge opposée, on peut facilement voir que la pleine tension dans un sens tirera toutes les particules noires vers le haut tandis que la pleine tension inversée tirera toutes les particules blanches vers le haut. Un état intermédiaire est un mélange des deux.

Là où le problème se pose, c'est qu'il existe de nombreux réglages de tension possibles qui pourraient potentiellement produire le même état de gris. La raison est en fait assez simple, si par exemple vous avez un état gris qui n'est que légèrement plus foncé que le blanc le plus blanc, cela signifie que vous n'avez besoin que de quelques particules sombres près du sommet. La position du reste des particules noires ne détermine pas l'obscurité mais affectera l'état de charge électrique dans la cellule. Vous pourriez avoir toutes les particules noires à l'arrière de l'écran ou toutes dans un calque juste sous un tas de particules blanches.

Ce que cela signifie vraiment, c'est qu'il y a une hystérésis dans le système et la tension appropriée à appliquer à un pixel pour obtenir une certaine échelle de gris dépendra beaucoup de son histoire. Si vous avez deux scénarios 1: vous avez 5 scènes d'affilée où vous avez un pixel blanc et ensuite vous devez passer au noir sur la 6ème image ou 2: si vous avez 6 scènes dans lesquelles le pixel est au même niveau de noir . Ces deux scénarios nécessitent des tensions différentes sur le pixel lorsque vous passez de la 5e à la 6e image.

Le contrôleur qui pilote ces affichages suit l'historique de la tension de chaque pixel dans le temps, mais il finit par manquer de place pour pouvoir atteindre la bonne échelle de gris dans la prochaine image. Ce qui se passe ensuite est une réinitialisation de l'affichage dans laquelle les pixels clignotent en blanc puis en noir puis sont réécrits. Cela recommence le suivi de la trajectoire optique.

En général, l'impulsion de réinitialisation se produit toutes les 5 à 8 actualisations d'écran.

Donc non, la tension appliquée n'injecte pas de charge dans le système, les charges sont déjà présentes, elles sont déplacées par la tension appliquée. Non, l'impulsion de réinitialisation n'a pas pour but de corriger la corruption de pixels adjacents. Cela est résolu par micro-encapulation. Il s'agit d'un système à deux particules, pas d'un système de particules noires à l'encre blanche.

Voici une coupe transversale d'un brevet USPTO 6987603 B2:

122 = bille d'espacement pour maintenir la séparation du panneau avant du TFT

104 = la micro-encapsulation flexible - dans son état écrasé sur un écran

110 = une particule blanche / noire

108 = une particule noire / blanche

118 = électrode TFT

114 = l'électrode ITO commune (aka Vcom)

Le clignotement égalise la charge. Sans cela, vous avez une charge résiduelle de la page précédente.

En remplissant la page entière avec une seule charge, puis en inversant cette charge, vous nettoyez cette charge résiduelle.