Дисплеи e-Paper от компании Waveshare. Краткий обзор

Интенсивное развитие производства носимых, мобильных и других электронных устройств, питающихся от таких автономных источников как аккумуляторы и батареи, часто ставит перед разработчиками задачу минимизации энергопотребления этих изделий. Это связано с желанием уменьшить стоимость эксплуатации устройств, повысить их эффективность и  конкурентоспособность. Даже при беглом взгляде на новинки электронных компонентов нетрудно заметить тренд, направленный на сокращение энергопотребления. В качестве  примера можно привести продукцию компании STMicroelectronics, которая недавно выпустила на рынок новое семейство ультрамалопотребляющих микроконтроллеров STM32L4+ и отладочные платы на их основе (STM32L4R9I-DISCO, STM32L4R9I-EVAL и NUCLEO-L4R5ZI). По тому же пути идут и другие хорошо известные производители - Texas Instruments, Microchip, NXP, Maxim и т. д.

Сегодня многие современные электронные приборы выпускаются с дисплеями. Часто  пользователю не обойтись без визуализации результатов работы устройства. Но на фоне борьбы производителей электронных компонентов за энергоэффективность продукции, использование многих современных LCD выглядит как расточительство: дисплеи работают как светоизлучающие приборы, быстро разряжающие автономные источники питания. А ведь при высокой освещенности, например, при солнечном освещении, яркость дисплея приходится повышать, что влечет за собой рост потребления.

Разработанная еще в прошлом веке технология e-Paper (e-Ink), основанная на явлении электрофореза, позволяет формировать изображение в отраженном свете, как обычная бумага. При этом дисплей, использующий эту технологию, может отображать информацию в течение длительного времени, практически не расходуя энергию источника питания. Небольшие затраты электроэнергии нужны при обновлении изображения страницы. Так, например, дисплей 7.5inch e-Paper HAT [B] в режиме отображения страницы потребляет не более 0.017 мВт, а при обновлении страницы – до 38мВт. Кроме того, при интенсивном освещении изображение на таком дисплее имеет высокую контрастность.

В 2013 году проводились исследования по влиянию LCD и E-Paper на усталость глаз пользователя, в ходе которых было выяснено, что чтение с LCD вызывает в большей степени усталость глаз, чем чтение с дисплея E-Paper. Так что не зря E-Ink дисплеи сегодня широко применяются в электронных книгах, POS-терминалах, промышленном инструменте и т. д.

Компания Waveshare поставляет на рынок целую линейку e-Ink дисплеев.

Ниже, в Таблице 1, представлены изделия, доступные для приобретения непосредственно на сайте компании Терраэлектроника – официального представителя Waveshare на территории РФ.

Каждая модель имеет свои особенности, поэтому при выборе следует обратить на них внимание.

Представленные дисплеи имеют встроенный контроллер с SPI интерфейсом.

Все изделия версии [B] (см. Таблицу 1) поддерживают три цвета свечения пикселя - красный, черный и белый, остальные – черный и белый цвета. Дисплеи имеют угол обзора 170°.

Напряжение питания составляет 3.3 В. Исключением является вариант 4.3inch e-Paper UART Module, имеющий напряжение питания в диапазоне 3.3 В - 5.5 В и интерфейс UART.

Кроме того, модели дисплеев отличаются диагональю, разрешением, временем полного обновления страницы и некоторыми другими параметрами. Время обновления страницы весьма существенно может повлиять на сферы применения дисплеев. О какой анимации может идти речь, если время полного обновления страницы в отдельных моделях доходит до 31 сек?

Но, тем не менее, есть много приложений, где с успехом можно использовать все те преимущества, которые предоставляет технология e-Ink.

На Рис.1 представлен дисплей 7.5inch e-Paper [B] . Из наименования понятно, что он имеет диагональ 7.5 дюйма и выполнен по технологии e-Paper. Версия [B] означает поддержку трех цветов отображения пикселя – красного, черного и белого. Производитель также выпускает версию [С], в которой поддерживается тоже три цвета, но вместо красного используется желтый цвет свечения точки. Таким образом [С] – поддержка желтого, черного и белого цветов (в таблице эта версия не представлена).

Если буква отсутствует в наименовании, то дисплей поддерживает только два цвета – черный и белый.

Рис. 1. Дисплей7.5inch e-Paper [B]

Из Рис. 1 видно, что у дисплея нет платы, т.е. он не является дисплейным модулем.

На Рис. 2 и Рис. 3  представлен дисплейный модуль 4.2inche-Paper Module. Здесь дисплей уже установлен на плате.

Рис. 2. Дисплейный модуль 4.2inch e-Paper Module. Вид сверху

Рис. 3. Дисплейный модуль 4.2inch e-Paper Module. Вид снизу

На Рис. 4 и Рис. 5 - изделие 2.7inch e-Paper HAT, которое, по сути, также является дисплейным модулем. В наименовании можно увидеть слово HAT( шляпа, англ.).

Рис. 4. Дисплей 2.7inch e-Paper HAT. Вид сверху

Рис. 5. Дисплей 2.7inch e-Paper HAT. Вид снизу

Имеется ввиду, что дисплей можно как шляпу надеть на разъем Raspberry Pi (Рис. 6).

Рис. 6. Дисплей 2.7inch e-Paper HAT, подключенный к Raspberry Pi

Waveshare выпускает и внешний вариант такой «шляпы» e-Paper Driver HAT, к которой можно подключить дисплей.

Так, в составе комплекта 7.5inch e-Paper HAT (B) (Рис. 7) это изделие включено.

Рис. 7. Дисплей 7.5inch e-Paper HAT (B)

Производитель позиционирует e-Paper Driver HAT как универсальную плату, которую можно использовать для управления через SPI интерфейс различными e-Paper дисплеями Waveshare.

Вариант такого использования показан на Рис. 8.

Рис. 8. e-Ink дисплей, подключенный к Raspberry Pi с использованием e-Paper Driver HAT 

Таблица 1. Дисплеи и дисплейные модули e-Paper компании Waveshare

*  наличие разъема для прямого подключения к RPi.

« - », нет разъема, « х » - есть разъем, «√» - есть разъем типа HAT для подключения сверху RPi.

Таким образом, воспользовавшись Таблицей 1 и, если это необходимо, документацией производителя, можно легко подобрать дисплей для конкретного приложения, разработать и изготовить современное электронное устройство с использованием решений на основе инновационной технологии e-Ink.

Обзор составил и подготовил
Шрага Александр,
a.shraga@terraelectronica.ru