e-Ink: sve što trebate znati o ekranima e-čitača

Ekrani igraju ključnu ulogu u našoj svakodnevnoj interakciji s tehnologijom i mogu oštetiti vid ili uzrokovati zamor očiju, između ostalih problema. Kako se to ne bi dogodilo dok uživate u čitanju svoje omiljene e-knjige, trebali biste odabrati ekrane s ovom tehnologijom o kojoj vam danas pričamo. Među različitim dostupnim tehnologijama prikaza, E-Ink ekrani ili elektronsko mastilo, stekli su popularnost zbog svog jedinstvenog skupa funkcija, poboljšavajući čitalačko iskustvo i čineći ga što je moguće bližim čitanju na papiru.

Ali... da li zaista znate šta su oni?

Šta je e-Ink ili ePaper?

Može se nazvati raznim imenima, kao npr elektronski papir ili ePaper, ili takođe poznat kao elektronska tinta ili e-Ink. Bez obzira kako ga nazvali, to je tip panela ekrana koji oponaša izgled običnog mastila na papiru. Za razliku od konvencionalnih ravnih ekrana koji emituju svetlost, ekran na e-papiru reflektuje ambijentalno svetlo, baš kao i papir. To ih može učiniti ugodnijim za čitanje i pružiti širi ugao gledanja od većine ekrana koji emituju svjetlost. Kontrast na dostupnim elektronskim displejima približava se onom u novinama, a novorazvijeni displeji su nešto bolji. Idealan ekran e-papira može se čitati na direktnoj sunčevoj svjetlosti, a da slika ne izblijedi, kao što se događa na mnogim drugim uređajima kao što su tableti, pametni telefoni, računari itd.

Mnoge tehnologije e-papira zadržati tekst i statične slike neograničeno bez struje. To ih također čini idealnim za mobilne uređaje koji ovise o bateriji, tako da autonomiju možete produžiti danima ili sedmicama, ovisno o ukupnoj potrošnji hardvera uređaja.

Kako funkcionira e-Ink ili ePaper

Ne može se generalizovati o način rada sita za elektronsko mastilo, odnosno e-Ink, pošto postoji mnogo tehnologija i svaka od njih radi drugačije, kao što ćemo kasnije vidjeti u odjeljku tipova. Ali na primjer, Kroz elektroforezu, kada se električno polje primjenjuje na mikrokapsulu, nabijene čestice se kreću prema suprotno nabijenoj elektrodi. Na primjer, ako je donja elektroda pozitivna, crne čestice će se pomjeriti dolje, a bijele će se pomaknuti prema gore.

• Mikrokapsule: Sastoje se od miliona mikrokapsula, od kojih je svaka približno iste širine kao ljudska kosa. Svaka mikrokapsula sadrži nabijene čestice suspendirane u bistroj tekućini. Ove kapsule su raspoređene po cijelom panelu ili ekranu. Unutar svake mikrokapsule nalaze se bijele čestice koje nose pozitivan naboj i crne čestice koje nose negativan naboj. Jednostavan rad, polarizirani su prema električnom naboju za prikaz teksta i slike, crno-bijelo. Na ovaj način možete vidjeti crnu ili bijelu tačku ili piksel...

Jedna od ključnih karakteristika e-Ink displeja je njihova bistabilnost. To znači da kada se slika formira, nije potrebna energija za njeno održavanje. Slika će ostati na ekranu čak i kada je napajanje isključeno. Otuda njegova niska potrošnja u poređenju sa konvencionalnim ekranima.

Danas je tehnologija napredovala, pa ih i ima ekrani u boji, napredniji, i koji može prikazati mnoštvo boja, prikazati slike iz knjiga, stripova itd.

Malo istorije

Iako može izgledati sasvim nedavno, istina je da istorija ovih ekrana seže nekoliko decenija unazad, tačnije do 1970-ih, kada je Nick Sheridon, iz Xerox Palo Alto Research Centra, razvio prvi elektronski papir pod nazivom Gyricon. Ovaj inovativni materijal sastojao se od polietilenskih sfera koje su se mogle slobodno rotirati, pokazujući bijelu ili crnu stranu ovisno o polaritetu primijenjenog napona, stvarajući tako izgled električno kontroliranog crnog ili bijelog piksela.

Uprkos ovom napretku, ideja o ekranu male snage koji je imitirao papir se ostvarila tek decenijama kasnije. Bio fizičar Joseph Jacobson, dok je bio postdoktorand na Univerzitetu Stanford, koji je zamislio knjigu sa više stranica čiji se sadržaj može mijenjati pritiskom na dugme i koja zahtijeva malo snage za rad.

Neil Gershenfeld je regrutovao Jacobsona u MIT Media Lab 1995. godine. Tamo je Jacobson regrutovao dva studenta MIT-a, Barretta Comiskeya i JD Alberta, da kreiraju potrebnu tehnologiju prikaza. da svoju viziju ostvarite.

Početni fokus je bio na stvaranju male sfere koje su bile napola bele a pola crne, kao Xeroxov Gyricon. Međutim, ovaj pristup se pokazao kao veliki izazov. Tokom svojih eksperimenata, Albert je slučajno stvorio neke potpuno bijele sfere. Comiskey je eksperimentirao sa punjenjem i kapsuliranjem ovih bijelih čestica u mikrokapsule pomiješane s tamnom bojom. Rezultat je bio sistem mikrokapsula koje su se mogle nanositi na površinu i puniti nezavisno kako bi se stvorile crno-bijele slike.

En 1996. MIT je prijavio prvi patent za mikrokapsulirani elektroforetski displej. Prednost mikrokapsuliranog elektroforetskog displeja i njegov potencijal da zadovolji praktične zahtjeve elektronskog papira viđena je kao veliki napredak, između ostalog u pogledu njegove upotrebe u uređajima za čitanje. Međutim, tehnologija je u to vrijeme još uvijek bila primitivna, a displeji u boji ovog tipa nisu postojali.

Godine 1997. Albert, Comiskey i Jacobson, zajedno sa Russom Wilcoxom i Jeromeom Rubinom, osnovao E-Ink Corporation, dva mjeseca prije Alberta i Comiskeyja diplomiranja. Od tada, e-Ink tehnologija je nastavila da se razvija, pronalazeći aplikacije u raznim uređajima i transformišući našu interakciju sa digitalnom tehnologijom…

Ova kompanija Tajvanska kompanija koja proizvodi i distribuira ekrane elektroforeza, koristila je nekoliko pokreta kako bi postala dominantna u sektoru. Na primjer, 2005. godine, Philips je prodao posao e-papira kompaniji Prime View International (PVI), proizvođaču sa sjedištem u Hsinchuu, Tajvan. U 2008. godini, E Ink Corp. objavila je inicijalni ugovor koji će kupiti PVI za 215 miliona dolara, iznos koji je na kraju dostigao 450 miliona dolara nakon pregovora. E-Ink je službeno kupljen 24. decembra 2009. Kupovinom od strane PVI-ja proširena je proizvodnja za E-Ink ekran za e-papir. PVI se preimenovao u E Ink Holdings Inc. nakon kupovine. U decembru 2012. kupio je SiPix, konkurentsku kompaniju za elektroforetske displeje, kako bi danas ojačao svoje vodstvo.

e-Ink Screen aplikacije

Sa napretkom i sazrevanjem ove tehnologije, mnoge kompanije su počele da razvijaju ili nabavljaju ekrane ovog tipa od svojih dobavljača kako bi ih koristili u mnoštvu aplikacija, iako su najpoznatiji čitači, istina je da je bilo pokušaja i primjene u drugim sektorima:

• Fleksibilni ekrani: jer se ova tehnologija dobro prilagođava krutim pločama i onima koji se mogu savijati. Na primjer, može se koristiti za neke fleksibilne mobilne uređaje ili nosive uređaje, kao što su jeftini Motorola F3, Samsung Alias ​​2, YotaPhone, Hisense A5c, koji koriste e-Ink ekran umjesto LCD-a, ili Seiko's Spectrum SVRD001, Oštar šljunak itd.
• e -čitači: kao što smo već spomenuli, poput onih koje imamo na ovoj stranici, raznih brendova, Sony, Kindle, Kobo, Onyx, itd. Pored toga, već postoje i konvencionalni ekrani i ekrani osetljivi na dodir, kao i ekrani u boji ili ekrani osetljivi na elektronske olovke.
• Laptopi i PC monitori: Iako to nije uobičajeno, postojali su neki posebni modeli, kao što je Lenovo ThinkBook Plus, sa ekranom za e-papir. Vidimo i mnoge Android tablete koji koriste ovu vrstu ekrana, kako bi napravili 2-u-1 uređaje ili hibride između eReader-a i tableta.
• elektronske novine: Flamanski dnevnik De Tijd je također distribuirao elektronsku verziju svojih papirnih novina u ograničenoj verziji, koristeći preliminarnu verziju iRex iLiad-a. Neki drugi primjeri će doći kasnije.
• Smart kartice i periferne jedinice- Neke pametne kartice također mogu koristiti ovu vrstu e-ink displeja za nisku potrošnju, kao što su one koje proizvodi Nagra ID i razvoj Innovative Card Technologies i nCryptone. Korišćeni su i za neke druge periferne uređaje, kao što su USB drajvovi sa ekranima.
• Javne kontrolne table: Mogu se koristiti i za smanjenje potrošnje elektronskih ploča ili ekrana koji prikazuju informacije na aerodromima, željezničkim stanicama, panelima na autoputu, znakovima itd.
• drugi: Imamo i druge moguće namjene, kao što su elektronske naljepnice sa ekranom e-Ink, pametna odjeća, tastature poput Dvorakovih, igre itd.

Tehnologije prikaza na e-papiru

Što se tiče postojećih tehnologija, možemo razlikovati nekoliko, kako na osnovnom nivou, tako iu verzijama e-Ink Corporation:

Tipovi panela

Među vrste tehnologija koji su vremenom razvijeni za implementaciju e-Ink ekrana, moramo istaknuti:

• Gyricon: Elektronski papir je prvi razvio 1970-ih Nick Sheridon u Xeroxovom istraživačkom centru Palo Alto. Prvi elektronski papir, nazvan Gyricon, sastojao se od polietilenskih sfera između 75 i 106 mikrometara. Svaka kugla je Janusova čestica sastavljena od negativno nabijene crne plastike s jedne strane i pozitivno nabijene bijele plastike s druge strane. Sfere su ugrađene u lim od prozirnog silikona, pri čemu je svaka sfera suspendovana u uljnom mehuru kako bi se mogla slobodno rotirati. Polaritet napona koji se primjenjuje na svaki par elektroda određuje da li je bijela ili crna strana okrenuta prema gore, dajući tako pikselu bijeli ili crni izgled. Estonska kompanija Visitret Displays je 2007. godine razvijala ovaj tip ekrana koristeći poliviniliden fluorid (PVDF) kao materijal za sfere, dramatično poboljšavajući brzinu videa i snižavajući potreban kontrolni napon.
• EPD (elektrosferski ekran): Elektroforetski displej formira slike preuređivanjem naelektrisanih čestica pigmenta primenjenim električnim poljem. U najjednostavnijoj implementaciji EPD-a, čestice titan dioksida oko jednog mikrometra u promjeru su dispergirane u ugljovodoničnom ulju. Ulju se također dodaje tamna boja, zajedno s tenzidima i agensima za punjenje koji uzrokuju da čestice dobiju električni naboj. Ova mješavina je smještena između dvije paralelne vodljive ploče razdvojene razmakom od 10 do 100 mikrometara. Kada se na dvije ploče primijeni napon, čestice elektroforetski migriraju na ploču noseći suprotan naboj od čestica. Kada su čestice locirane na prednjoj (gledanoj) strani ekrana, pojavljuje se bela, jer se svetlost raspršuje nazad do posmatrača česticama titanijuma visokog indeksa. Kada se čestice nalaze na poleđini ekrana, izgleda tamno, jer svetlost apsorbuje nijansa boje. Ako je stražnja elektroda podijeljena na niz malih elemenata slike (piksela), tada se slika može formirati primjenom odgovarajućeg napona na svaki dio ekrana kako bi se stvorio uzorak reflektirajućih i apsorbirajućih područja. EPD-ovi se obično rješavaju korištenjem tehnologije tankog filma tranzistora (TFT) zasnovane na MOSFET-u.
• Mikrokapsulirani elektroforetik: Tokom 1990-ih, tim studenata dodiplomskih studija MIT-a osmislio je i napravio prototip nove vrste elektronske tinte zasnovane na mikrokapsuliranom elektroforetskom displeju, porijeklom iz E-Ink Corp-a i korištenom od strane europskog Philipsa. Ova tehnologija koristi mikrokapsule ispunjene električnim nabijenim bijelim česticama suspendiranim u obojenom ulju. Osnovno kolo kontrolira da li su bijele čestice na vrhu kapsule (tako da gledaocu izgleda bijelo) ili na dnu kapsule (tako da gledalac vidi boju ulja). Ova tehnologija je omogućila da ekran bude napravljen od fleksibilnih plastičnih listova umjesto stakla. Novija implementacija ovog koncepta zahtijeva samo sloj elektroda ispod mikrokapsula.
• Displej za elektrokvašenje (EWD): je tehnologija koja kontrolira oblik ograničenog sučelja voda/ulje putem primijenjenog napona. Bez napona, (obojeno) ulje formira ravan film između vode i hidrofobnog izolacionog premaza elektrode, što rezultira obojenim pikselom. Primjenom napona između elektrode i vode, međufazna napetost između vode i premaza se mijenja, uzrokujući da voda istiskuje ulje, stvarajući djelomično prozirni ili bijeli piksel ako postoji bijela reflektirajuća površina ispod promjenjivog elementa. Displeji zasnovani na elektrokvašenju nude nekoliko atraktivnih karakteristika. Prebacivanje između bijele i obojene refleksije je dovoljno brzo za prikaz video sadržaja. To je niskonaponska tehnologija male snage, a ekrani na osnovu efekta mogu biti ravni i tanki. Reflektivnost i kontrast su bolji ili jednaki drugim vrstama reflektirajućih prikaza i približavaju se vizualnim kvalitetima papira. Uz to, tehnologija nudi jedinstven put do displeja u punoj boji visoke svjetline, što dovodi do ekrana koji su četiri puta svjetliji od reflektirajućih LCD-a i dva puta svjetliji od drugih tehnologija u nastajanju. Umjesto korištenja crvenih, zelenih i plavih (RGB) filtera ili naizmjeničnih segmenata tri primarne boje, što efektivno rezultira time da samo jedna trećina ekrana reflektira svjetlost u željenoj boji, elektrokvašenje omogućava sistem u kojem sub-piksel mogu nezavisno menjati dve različite boje. To dovodi do toga da je dvije trećine površine zaslona dostupno za reflektiranje svjetlosti u bilo kojoj željenoj boji. Ovo se postiže konstruisanjem piksela sa hrpom od dva nezavisno kontrolisana obojena uljna filma plus filter u boji. Boje su cijan, magenta i žuta (RGB), što je subtraktivni sistem, uporediv sa principom koji se koristi u inkjet štampi. U poređenju sa LCD-om, osvetljenost se dobija jer polarizatori nisu potrebni.
• Electrofluidics: je varijanta EWD displeja koji postavlja disperziju vodenog pigmenta unutar malog rezervoara. Ovaj depozit obuhvata manje od 5-10% površine vidljivih piksela i stoga je pigment u velikoj meri skriven od pogleda. Napon se koristi za elektromehaničko izdvajanje pigmenta iz rezervoara i širenje u obliku filma direktno iza podloge ekrana. Kao rezultat, ekran dobija boju i svjetlinu sličnu konvencionalnim pigmentima ispisanim na papiru. Kada se napon ukloni, površinski napon tečnosti uzrokuje da se pigmentna disperzija brzo povuče u rezervoar. Tehnologija potencijalno može pružiti više od 85% refleksije bijelog stanja za e-papir. Osnovna tehnologija je izmišljena u Laboratoriji za nove uređaje Univerziteta u Sinsinatiju i postoje radni prototipovi razvijeni u saradnji sa Sun Chemical, Polymer Vision i Gamma Dynamics. Ima široku marginu u kritičnim aspektima kao što su svjetlina, zasićenost boja i vrijeme odziva. Budući da optički aktivni sloj može biti manji od 15 mikrometara debljine, postoji veliki potencijal za displeje koji se mogu kotrljati.
• Interferometrijski modulator (Mirasol): Interferometrijski modulator je tehnologija koja se koristi u elektronskim vizuelnim displejima koja može stvoriti različite boje kroz interferenciju reflektovane svjetlosti. Boja se bira pomoću električno uključenog modulatora svjetla koji se sastoji od mikroskopske šupljine koja se uključuje i isključuje pomoću upravljačkih sklopova sličnih onima koji se koriste za pokretanje LCD-a.
• Elektronski plazmonski displej: je tehnologija koja koristi plazmonske nanostrukture sa provodljivim polimerima. Ova tehnologija ima širok raspon boja, visoku refleksiju nezavisnu od polarizacije (>50%), jak kontrast (>30%), brzo vrijeme odziva (stotine ms) i dugoročnu stabilnost. Osim toga, ima ultra nisku potrošnju energije (<0.5 mW/cm2) i potencijal za visoku rezoluciju (>10000 dpi). Budući da su ultratanke metapovršine fleksibilne, a polimer mekan, cijeli sistem se može saviti. Željena buduća poboljšanja ove tehnologije uključuju bistabilnost, jeftinije materijale i implementaciju sa TFT matricama. A da bi se to postiglo, sastoji se od dva ključna elementa ili dijela:
  • Prva je visoko reflektirajuća metapovršina napravljena od metal-izolator-metalnih filmova debljine desetine nanometara koji uključuju rupe nanometarske skale. Ove metapovršine mogu odražavati različite boje u zavisnosti od debljine izolatora. Standardna RGB šema boja može se koristiti kao pikseli za ekrane u punoj boji.
  • Drugi dio je polimer sa optičkom apsorpcijom kojom se može upravljati elektrohemijskim potencijalom. Nakon uzgoja polimera na plazmonskim metapovršinama, refleksija metapovršina može se modulirati primijenjenim naponom.
• reflektirajući LCD: To je tehnologija slična konvencionalnom LCD-u, ali je pozadinsko osvjetljenje zamijenjeno reflektirajućom površinom.

Postoje i druge tehnologije koje se razvijaju ili su u razvoju, iako su one najvažnije. Na primjer, istraživači ulažu velike napore da koriste organske tranzistore ugrađene u fleksibilne podloge, pojednostave prikaze u boji pomoću optike, itd.

e-Ink verzije

Uvijek savjetujem da se umjesto LCD ekrana odlučite za e-čitače sa e-Ink ekranima. Razlog je taj što e-ink ne samo da manje zamara vaše oči, već vam pruža i iskustvo čitanja slično onome na pravom papiru, osim što troši mnogo manje energije od tradicionalnih ekrana. Kada birate ekran e-Ink ili e-paper, trebali biste znati da postoje razne verzije tehnologija danas dostupni patentirani od strane e-Ink Holdings, kao što su:

• Vizplex: Ovo je bila prva generacija e-ink displeja, koje su koristili neki veoma popularni brendovi 2007. godine.
• biser: Ovo poboljšanje je predstavljeno tri godine kasnije i koristilo ga je Amazon za svoj Kindle, kao i u drugim modelima kao što su Kobo, Onyx i Pocketbook.
• Mobius: Sličan je prethodnim, ali uključuje sloj prozirne i fleksibilne plastike na ekranu kako bi se bolje odupirao udarcima. Onyx, kineska kompanija, bila je jedna od onih koja je koristila ovaj ekran.
• Triton: Prvi put je predstavljena 2010. godine, iako je druga poboljšana verzija objavljena 2013. Ova tehnologija je po prvi put uključila boju u displeje s elektronskim mastilom, sa 16 nijansi sive i 4096 boja. Pocketbook je bio jedan od prvih koji ga je koristio.
• Pismo i pismo HD: Objavljeni su 2013. godine i postoje dvije različite verzije. e-Ink Carta ima rezoluciju od 768×1024 px, 6″ veličine i gustinu piksela od 212 ppi. Što se tiče e-Ink Carta HD verzije, ona se povećava na rezoluciju 1080x1440 px i 300 ppi, zadržavajući 6 inča. Ovaj format je veoma popularan, koriste ga najbolji aktuelni modeli e-čitača.
• Kaleido: Ova tehnologija je stigla 2019. godine, sa Plus verzijom 2021. i Kaleido 3 verzijom 2022. To su poboljšanja ekrana u boji, zasnovana na panelima u sivim tonovima dodavanjem sloja sa filterom u boji. Plus verzija poboljšala je teksturu i boju za jasniju sliku, a Kaleido 3 nudi mnogo življe boje, sa 30% većom zasićenošću boja od prethodne generacije, 16 nivoa sivih tonova i 4096 boja.
• Galerija 3: To je najnoviji model, koji je tek stigao 2023. godine, baziran je na ACeP-u (Advanced Color ePaper) za postizanje potpunijih boja i sa jednim slojem elektroforetskog fluida koji se kontrolira naponima kompatibilnim sa komercijalnim TFT stražnjim pločama. To je e-Ink tehnologija u boji koja poboljšava vrijeme odziva, odnosno vrijeme potrebno za promjenu boje iz jedne boje u drugu. Na primjer, od bijele do crne za samo 350 ms, a između boja, ovisno o kvaliteti, može ići od 500 ms do 1500 ms. Osim toga, dolaze s prednjim svjetlom ComfortGaze koje smanjuje količinu plave svjetlosti koja se reflektira na površini ekrana kako biste mogli bolje zaspati i ne izazivaju toliko naprezanje očiju.

Futuro

Plastic Logic Germany je kompanija (programer + fabrika) koja je nastala kao spin-off projekat Laboratorije Cavendish na Univerzitetu u Kembridžu. Osnovali su je 2000. godine Richard Friend, Henning Sirringhaus i Stuart Evans. Kompanija je specijalizovana za razvoj i proizvodnju elektroforetska sita (EPD), zasnovan na tehnologiji organskog tankog filma tranzistora (OTFT), u Drezdenu, Njemačka. Zahvaljujući njima, informacije bi se mogle prikazati kao na konvencionalnom ekranu, ali na fleksibilnom panelu. Dajemo veliki doprinos na polju sadašnjih fleksibilnih ekrana, a čini se da će oni biti budućnost kao što vidimo u mnogim slučajevima. Kombinacija ove tehnologije sa ePaperom ili e-Ink će rezultirati elementima koji su po težini i fleksibilnosti vrlo slični listovima papira, sa svim njihovim primjenama i prednostima...