Изготовление сегментного индикатора на электронных чернилах в картинках.


Сделаем свой собственный индикатор!



Немного теории.

Основу дисплеев на электронных чернилах, а по научному электрофоретических дисплеев, составляют собственно чернила, представляющие собой взвесь заряженных и окрашенных частиц в диэлектрической жидкости. Частицы белого цвета как правило заряжены положительно, чёрного — отрицательно. Если всё это поместить в электрическое поле то положительно заряженные частицы переместятся к отрицательному электроду, отрицательные соответственно наоборот. Да и в общем статей в сети с рассказами как оно работает полно.

Рассмотрим реальную конструкцию дисплея от электронной книжки:

С лицевой стороны расположена довольно толстая прозрачная плёнка, как правило с матовой поверхностью для удобства пользователей.
Снизу к ней приклеена более тонкая плёнка с прозрачным токопроводящим покрытием. Приклеена она обычно на чтото вроде прозрачного двухстороннего скотча.
На это токопроводящее покрытие нанесены микрокапсулы с чернилами в перемешку с клеем. Инкапсуляция чернил нужна прежде всего для того чтобы при перерисовках изображений частицы не гуляли по дисплею в горизонтальной плоскости а перемещались только вертикально.
Вот эти вот плёнки с капсулами являются законченной производственной единицей.
Вторая часть это стеклянная подложка с нанесёнными на неё проводниками и тонкоплёночными транзисторами, почти как в TFT дисплеях.
И обе эти части склеены неким клеем с довольно высокой диэлектрической проницаемостью. Что это за клей выяснить не удалось, а жаль.
Сегментный индикатор имеет похожую конструкцию, только вместо стеклянной подложки применяется стеклотекстолит или другой подходящий материал с токопроводящими площадками по форме сегментов.
Вот его-то мы и сделаем.

Практика.

Готовить чернила, инкапсулировать их, осваивать вакуумное напыление оксидных плёнок, хотя всё это довольно интересно, мы не будем, а возьмём готовую верхнюю часть с разбитого дисплея от электронной книги, вроде такого:

Надрезаем верхнюю плёнку до стекла по периметру, прорезаем небольшую тестовую полоску тоже до стекла и пытаемся отслоить её. Если она отделяется от стекла вместе с капсулами и клеем то вам очень крупно повезло, но такие дисплеи встречаются редко. Обычно или капсулы остаются полностью или частично на стекле либо вообще разрушаются. Гарантированно рабочих способов разобрать такие дисплеи я не нашёл. Относительно неплохие результаты даёт замачивание предварительно прорезанного дисплея в ацетоне на несколько суток, он размягчает клей между стеклом и капсулами но не размягчает тот которым капсулы приклеены к плёнке. Но результат не стопроцентный, да и к тому же набухает и размягчается клей между плёнками.
Дальше нам нужна печатная плата с рисунком сегментов.

Немного о топологии. Отдельная площадка слева с большим зазором от всего остального предназначена для подключения к токопроводящему покрытию на плёнке, зазор лучше больше, ниже будет видно почему. Все остальные сегменты должны быть друг от друга с минимальным зазором, кроме узких зазоров участков без меди быть не должно, вся медь обязательно должна быть подключена, иначе будут всякие артефакты. Переходные отверстия минимально возможного диаметра, в данном случае 0.3 мм, но лучше меньше.
Переходные отверстия нужно заполнить эпоксидкой, просто ставим маленькую каплю на каждое отверстие с обратной стороны, она сама впитается, а как начнёт загустевать стираем излишки тряпочкой с ацетоном.

Вообще хорошо бы заполнить и зазоры между сегментами, чтобы всё было в одной плоскости, иначе там может застрять воздух и выгнать его будет проблематично. И сразу припаять шлейф, провода или разъём, я вот забыл и пришлось потом сплавом Розе паять, ибо не факт что готовый индикатор пережил бы пайку обычным припоем.
Пока эпоксидка отверждается подготовим плёнку с чернилами.

Вырезаем по размеру немного меньше будущей платы, затем прорезаем верхнюю плёнку до нижней и удаляем весь клеевой слой по периметру, должна получиться маленькая такая ступенька.
Снимаем клей с поверхности микрокапсул, если он есть конечно.

Удаляем слой капсул напротив площадки для подключения к плёнке.

Делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить токопроводящую плёнку. Я счищал механически с помощью деревянной зубочистки.
Дальше нам нужен клей, токопроводящий.
Можно взять какой нибудь контактол двухкомпонентный, но на самом деле низкое сопротивление тут особо не нужно, даже если будет несколько килоом всё равно будет нормально работать. Поэтому берём кусок графита, можно даже карандаш, лучше 2М-4М и соскабливаем с него немного порошка помельче.

Затем добавляем его в каплю эпоксидки, естественно с отвердителем, до тех пор пока она не станет густой, но не твёрдой.
Полученный клей кладём двумя — тремя (для надёжности) каплями на соответствующую площадку.

Капли должны быть очень маленькими, так чтобы при раздавливании плёнкой они не слились между собой и ни в коем случае не доползли до соседней площадки.

Сверху кладём небольшой груз — пару винтиков.
Ждём пока эпоксидка начнёт немного загустевать, мы ведь замешали гораздо больше чем потратили на токопроводящий клей? И вот как только она перестанет быть сильно текучей замазываем верхнюю плёнку вдоль длинных сторон. Эпоксидка должна быть уже достаточно густая чтобы не впитаться в зазор между плёнкой и платой, иначе всё испортится, но достаточно жидкая чтобы растечься по поверхности.

Края вдоль узких сторон должны остаться открытыми.
Ждём пока всё окончательно затвердеет. Проверяем сопротивление между подложкой и другими сегментами, обычный мультиметр должен показывать бесконечность, или в крайнем случае мегаомы. Затем капаем каплю эпоксидной смолы без отвердителя на открытый край.

Где-то через пол часа, в зависимости от текучести, она полностью заполнит зазор между платой и плёнкой. Проконтролировать это можно подавая на все сегменты относительно верхнего электрода 5-10 вольт в разной полярности, индикатор должен весь равномерно окрашиваться чёрным или белым. Также визуально проверить что смола проступила с противоположной стороны и под плёнкой между каплями токопроводящего клея не осталось воздуха.

После этого замазываем эпоксидкой с отвердителем сначала край напротив капли, затем смываем эту каплю тряпочкой с ацетоном и заклеиваем край который был под ней. После отверждения получаем герметичную конструкцию с жидкой смолой внутри.
Дальше вырезаем плату.

И получаем вот такой индикатор.


Управлять им довольно просто. Чтобы сделать сегмент белым подаём на подложку лог. «1», а на сегмент лог. «0», на те сегменты что не должны изменить своё состояние, не важно черные они или белые подаём лог. «1», чтобы сделать чёрным то наоборот — на подложку и не меняющиеся сегменты лог. «0», а на те что нужно сделать черными лог. «1». На сегментах во время переключения не должно быть Hi-Z состояния, иначе они могут стать серыми из-за наводок от соседних сегментов. Длительность импульса нужно подбирать экспериментально, оно будет зависеть и от конкретного экземпляра, от температуры и прежде всего от напряжения. Можно подключить напрямую к порту МК, но он должен быть с питанием от 5В, 3.3В будет слишком медленно и с очень низким контрастом, если же нужно быстро и с контрастом как у электронной книги по придётся уже 15В подавать. Ещё к заводским дисплеям есть следующие предупреждения — не подавать импульс дольше чем нужно для переключения, не переключать сегмент в тот же цвет что у него уже был, длительность импульса на переключение в чёрный должна быть равной длительности на переключение в белый. В краткосрочной перспективе нарушение этих правил к заметным последствиям не привели, но хз как оно при длительной эксплуатации.

Если будет интересно, в следующий раз расскажу как сделать простой, дешёвый, малопотребляющий драйвер для руления такого индикатора 15 вольтами.

Добавил видео:
  • +39
  • 01 апреля 2017, 04:01
  • mChel

Комментарии (55)

RSS свернуть / развернуть
Офигеть! Очень круто!
+1
ОГОНЬ! ;))))
0
Если будет интересно, в следующий раз расскажу как сделать простой, дешёвый, малопотребляющий драйвер для руления такого индикатора 15 вольтами.
Тут условие лишнее. Ждём продолжения.
0
Ага. Первое слово явно лишнее…
+1
Просто DIY-porn! Кажется я знаю, что буду делать со своей нерабочей читалкой)

Вопросец:
Длительность импульса нужно подбирать экспериментально, оно будет зависеть и от конкретного экземпляра, от температуры и прежде всего от напряжения.
Какие порядки длительности этого импульса получились, например, для данного экземпляра? Микросекунды, миллисекунды?

На али, конечно, продаются e-ink, но цена чет не гуманная( Разве что на авито искать битые читалки для подобных экспериментов.
+2
Тебе хорошо, у тебя она нерабочая. А я вот думаю, не сломать ли мне свою. Случайно…
0
лучше Али или авито) Всяко дешевле выйдет.
0
Какие порядки длительности этого импульса получились, например, для данного экземпляра?
+3
И всё же без буста не годится. Особенно в качестве индикатора заряда батареи. Батарейка села и отображение сменить напруги не хватило :D
+1
Дырочки от переходных — с ними не пробовал бороться?
0
Не пробовал. Думаю можно залить в них не просто эпоксидку а добавить к ней графита. Там кстати есть ещё дефект между вторым и третьим квадратом, видимо воздух остался. И зазоры всёже слишком большие, но это всё решаемо.
0
Можно еще поверх эпоксидки нанести чуток электропроводного лака.
0
Главное потом затереть его так чтобы над поверхностью не выступал и не попал в зазоры.
0
Лак ложится довольно тонким слоем и сохнет практически мгновенно.
0
Отлично! Это реально что-то новое.
+1
Мне понравилось и даже очень. Круто.
Вопрос. Дисплей от мобилы может подойти для экспериментов?
0
А он e-ink? Я всего одну мобилу помню с e-ink дисплеем, йотафон 2.
0
Моторола Motofone F3 :)
0
Судя по описанию — дико неудобная штука)
0
а я сегодня думал про еинк и принцип их работы, потом прочитал статью на хабре про электронные ценники
сейчас что-то решил зайти сюда, а тут прям целый мануал по изготовлению
а у родителей наверное еще осталась старая читалка, там экран полосами пошел и вот может стоит его пустить на опыты

кстати статью на хабр надо обязательно
0
Как жаль, что сегодня первое апреля :(
0
А почему бы и нет? ЖК давно некоторые делают дом. И проводящий слой на стекло напыляют в самодельных установках.
0
А подробнее?
0
Гораздо быстрее самостоятельно, да, загуглить. DIY LCD вполне очевидная строка для поиска.
0
… выдающая тонну линков на экраны для распи. И один линк на хакэдэй, который вполне можно было и привести.
0
Только ITO мишень для магнетронного напыления как то не дёшево стоит, хотя использовалась треснувшая, но и её где-то достать надо, да и пузырёчек жидких кристаллов не думаю что можно в магазине купить :)
0
Пузырёк жидких вроде у адафрут в блоге было. Мишень хз. На ютюбе (слесарные каналы, не электроники) есть по аналогии с лампой эмиссия за счёт подогрева и высокого напряжения, пушку там точили самостоятельно. Вообще это тема довольно старая, года три и тому и другому. Вот одно из первых видео, на сколько я помню https://www.youtube.com/watch?v=_zoeeR3geTA там же и цены озвучены были.
0
Есть цветной лазерный принтер Киосера.
Для экспериментов с впечатыванием лазером набрал цветные порошковые тонеры — в принципе лазер вплавляет порошок в пластик (который не обугливается, а просто плавится).
Попался на глаза способ создания магнитной жидкости в домашних условиях — размещать порошок от лазерного принтера в растительном масле и можно играться с нею… но вот цветные порошки от Киосеры немагнитные…
в отличии от чёрного порошка HP
0
А жидкая эпоксидка, как понимаю, служит средой в которой гранулы плавают?
0
Не, гранулы плавают в капсулах. Эпоксидка заменяет тот клей которым был склеен дисплей в оригинале. Я пытался выяснить что там, но кроме как то что там некий термопластичный полиуретан ничего найти не смог. Пытался подобрать чтото из силиконов, полиуретанов, эпоксидных смол, в том числе модифицированных. Но увы в затвердевшем состоянии у них очень маленькая диэлектрическая проницаемость, что приводит к тому что всё поле сосредотачивается в этом клее а не в капсулах. По сути получается последовательное соединение двух конденсаторов с разной ёмкостью. Я пробовал замешивать эпоксидку с оксидом титана, у него проницаемость больше сотни, это много, и это работало. Но оксида титана нужно сыпать много, для этого использовал очень жидкую смолу, почти как вода, чтобы потом можно было размазать тонким слоем. Но после затвердевания получался очень жесткий слой от которого плёнки с капсулами очень легко отслаивались, а как только появляется любой зазор, хоть с воздухом хоть с вакуумом, всё сразу перестаёт работать. А вот полярных жидкостей с большой проницаемостью полно, в зазор можно залить например глицерин, или даже воду и они работают, но врятли с ними дисплей прослужит долго, ибо будут взаимодействовать как минимум с медью. Смола же в данной конструкции просто технологически оказалась самой удобной.
0
А вот оно чо… Хм, а у меня тут есть интересная смола — отверждаемая ультрафиолетом. Надо ее попробовать. Ее можно вогнать туда, налепить все. а потом затвердить.
0
А как ты собрался отверждать смолу через слой капсул с красителем? Он непрозрачный. Медь тоже.
0
Настолько непрозрачный?
0
Не скажу что совсем непрозрачный, но поглотит больше 90%, полагаю. И еще вопрос, как на это отреагирует клей и пигменты.
0
Верхняя плёнка говорят с защитой от УФ, сами капсулы с пигментами непрзрачные, просвечиваются немного промежутки между ними.
0
Если мощное излучение не убьет пигмент, то может прокатить. Ему надо то чуть чуть. Экспозицию сделать побольше и источник поярче.
0
некий термопластичный полиуретан
В таком случае можно было попробовать не отдирать его, а расплавить и приклеить им же.
Но после затвердевания получался очень жесткий слой
А если вместо смолы использовать что-то эластичное, типа силикона?
0
Греть пробовал, не липнет.
Двухкомпонентный силикон штука довольно густая, много в неё не намешать, работает очень плохо.
Я уже почти весь дисплей потратил на эксперименты с клеями, более 30 образцов.
Единственное что хочу ещё попробовать это жидкий скотч из баллончика, но его у меня нет.
0
Мало грел?) В принципе, для приклеивания нагреть достаточно только плату, ее можно нагреть сильнее, чем пленки экрана.
0
Грел до состояния когда плавятся плёнки, всё равно не липнет.
0
Настоящий mad skill. Ваистену круто, примите мои аплодисменты.
+1
А есть уже какая-нибудь статистика по дисплеям, о том, какие подходят, а какие точно не разобрать?
0
Без проблем разобрался только один дисплей, это был не оригинальный дисплей для ONYX BOOX кажется M92 или M96, точно не помню, 9.7", с индуктивным перьевым вводом. Маркировку дисплея не помню, нужно искать, но гугл эту маркировку не знал вообще, и она не соответствовала той что была указана у продавца. Кстати оригинальный дисплей от этой книги не разобрался.
0
А на видео лучше видно паразитку, в местах, где нет метализации. Для заявленного в теме 7-сегментного индикатора подозреваю будет проблемой. Хотя там в любом случае прийдется квадратами и окантовкой управлять, чтобы изначальный мусор сбросить.
0
Эта плата сделана фрезеровкой, зазоры получились больше 0.3мм, я думаю если сделать их меньше то такой проблемы не будет.
0
А такие капсулы можно где-то купить? Можно тогда наносить самостоятельно на разные поверхности.
0
Кроме произвоителей дисплеев врятли они у когото есть. Вообще в патентах есть способы их изготовления именно в лабораторных, а не промышленных условиях, и я бы не сказал что там какието супертехнологии, но всё равно оно както муторно и подозреваю что с доставабельностью компонентов будут проблемы. Да и наносить их надо на прозрачный токопроводящий материал, который вобщем то тоже на дороге не валяется.
0
который вобщем то тоже на дороге не валяется
Нужно просто внимательнее смотреть под ноги. Как обнаружишь под ними битый резистивный тач — так и хватай!
А из небитого еще и стекло с ITO можно добыть. Впрочем, говорят, стекло с ITO-напылением вообще в продаже есть.
0
На ум приходит мысль использовать детские доски для рисования магнитом, вы их не рассматривали?
0
Эээ, использовать? В качестве чего?
0
В качестве слоя капсул с красителем, надо полагать.
0
Насколько мне известно оно немного по другому устроено, придётся электромагниты лепить :)
0
Дичь, молодец. Не припомню, чтоб тут была еще статья с рейтингом, близким к 30.
0
Улыбаемся и машем, мы на hackaday.
0
Мог бы и линк сразу кинуть.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.