e-Ink: vše, co potřebujete vědět o obrazovkách elektronických čteček

Obrazovky hrají zásadní roli v naší každodenní interakci s technologiemi a kromě jiných problémů mohou poškodit zrak nebo způsobit únavu očí. Aby se to nestalo, zatímco si budete užívat čtení své oblíbené elektronické knihy, měli byste si vybrat obrazovky s touto technologií, o které vám dnes povíme. Mezi různými dostupnými zobrazovacími technologiemi e-Ink obrazovky nebo elektronický inkoust, si získaly oblibu díky své jedinečné sadě funkcí, které vylepšují čtenářský zážitek a přibližují jej co nejvíce čtení na papíře.

Ale... opravdu víte, co to je?

Co je e-Ink nebo ePaper?

Může se nazývat různými jmény, jako např elektronický papír nebo ePaper, nebo také známý jako elektronický inkoust nebo e-Ink. Bez ohledu na to, jak to nazýváte, je to typ zobrazovacího panelu, který napodobuje vzhled běžného inkoustu na papíře. Na rozdíl od běžných plochých displejů, které vyzařují světlo, displej z e-papíru odráží okolní světlo, stejně jako papír. Díky tomu se mohou pohodlněji číst a poskytují širší pozorovací úhel než většina displejů vyzařujících světlo. Kontrastní poměr na dostupných elektronických displejích se blíží poměru novin a nově vyvinuté displeje jsou o něco lepší. Ideální obrazovku e-papíru lze číst na přímém slunci, aniž by se zdálo, že obraz vybledne, jak se to stává u mnoha jiných zařízení, jako jsou tablety, chytré telefony, počítače atd.

Mnoho technologií elektronického papíru zachovat text a statické obrázky po neomezenou dobu bez elektřiny. Díky tomu jsou také ideální pro mobilní zařízení, která jsou závislá na baterii, takže autonomii můžete prodloužit na dny nebo týdny v závislosti na celkové spotřebě hardwaru zařízení.

Jak funguje e-Ink nebo ePaper

Nelze zobecnit o způsob fungování elektronických inkoustových obrazovek nebo e-Ink, protože existuje mnoho technologií a každá funguje jinak, jak uvidíme později v sekci typů. Ale například, Prostřednictvím elektroforézy, kdy je na mikrokapsli aplikováno elektrické pole, se nabité částice pohybují směrem k opačně nabité elektrodě. Pokud je například spodní elektroda kladná, černé částice se budou pohybovat dolů a bílé částice se budou pohybovat nahoru.

• Mikrokapsle: Jsou složeny z milionů mikrokapslí, z nichž každá je přibližně stejně široká jako lidský vlas. Každá mikrokapsle obsahuje nabité částice suspendované v čiré tekutině. Tyto kapsle jsou rozmístěny po celém panelu nebo obrazovce. Uvnitř každé mikrokapsle jsou bílé částice, které nesou kladný náboj, a černé částice, které nesou negativní náboj. Jednoduchá obsluha, jsou polarizovány podle elektrického náboje pro zobrazení textu a obrazu, černobíle. Tímto způsobem můžete vidět černý nebo bílý bod nebo pixel...

Jednou z klíčových vlastností e-Ink displejů je jejich bistabilitu. To znamená, že jakmile je obraz vytvořen, není k jeho udržení potřeba žádná energie. Obraz zůstane na obrazovce i po odpojení napájení. Z toho plyne jeho nízká spotřeba ve srovnání s běžnými obrazovkami.

V dnešní době technologie pokročila, takže existují také barevné obrazovky, pokročilejší a dokáže zobrazit velké množství barev pro zobrazení obrázků z knih, komiksů atd.

Trocha historie

Ačkoli se to může zdát poměrně nedávné, pravdou je, že historie těchto obrazovek sahá několik desetiletí zpět, konkrétně do 1970. let minulého století, kdy Nick Sheridon z výzkumného centra Xerox Palo Alto vyvinul první elektronický papír s názvem Gyricon. Tento inovativní materiál se skládal z polyetylenových kuliček, které se mohly volně otáčet a zobrazovat bílou nebo černou stranu v závislosti na polaritě aplikovaného napětí, čímž vytvořily vzhled elektricky ovládaného černého nebo bílého pixelu.

Navzdory tomuto pokroku se myšlenka obrazovky s nízkou spotřebou, která napodobovala papír, uskutečnila až o desítky let později. Byl fyzik Joseph Jacobson, zatímco postdoktorand na Stanfordské univerzitě, který si představil vícestránkovou knihu, jejíž obsah lze měnit stisknutím tlačítka a jejíž ovládání vyžaduje malou energii.

Jacobson byl rekrutován Neilem Gershenfeldem do MIT Media Lab v roce 1995. Tam Jacobson najal dva vysokoškoláky MIT, Barretta Comiskeyho a JD Alberta, aby vytvořili potřebnou zobrazovací technologii. aby se vaše vize stala skutečností.

Prvotním cílem bylo tvořit malé koule, které byly napůl bílé a napůl černé, jako je Gyricon od Xeroxu. Tento přístup se však ukázal jako značná výzva. Albert během svých experimentů náhodně vytvořil nějaké zcela bílé koule. Comiskey experimentoval s plněním a zapouzdřením těchto bílých částic do mikrokapslí smíchaných s tmavým barvivem. Výsledkem byl systém mikrokapslí, které mohly být aplikovány na povrch a nabíjeny nezávisle na vytvoření černobílých snímků.

En V roce 1996 podala MIT první patent na mikroenkapsulovaný elektroforetický displej. Výhoda mikroenkapsulovaného elektroforetického displeje a jeho potenciál splnit praktické požadavky elektronického papíru byl považován za zásadní průlom, mimo jiné s ohledem na jeho použití ve čtecích zařízeních. Technologie však byla v této době ještě primitivní a barevné displeje tohoto typu neexistovaly.

V roce 1997 Albert, Comiskey a Jacobson spolu s Russem Wilcoxem a Jeromem Rubinem, založil E-Ink Corporation, dva měsíce před Albertovou a Comiskeyho promocí. Od té doby se technologie e-Ink neustále vyvíjí, nachází uplatnění v různých zařízeních a transformuje naši interakci s digitální technologií…

Tato společnost Tchajwanská společnost, která vyrábí a distribuuje obrazovky elektroforéza, těžila z několika pohybů a stala se dominantní v tomto sektoru. Například v roce 2005 Philips prodal obchod s elektronickým papírem společnosti Prime View International (PVI), výrobce se sídlem v Hsinchu na Tchaj-wanu. V roce 2008 oznámila společnost E Ink Corp. počáteční dohodu o koupi společností PVI za 215 milionů USD, což je částka, která po jednáních nakonec dosáhla 450 milionů USD. Společnost E-Ink byla oficiálně získána 24. prosince 2009. Nákup společností PVI rozšířil rozsah výroby displeje elektronického papíru E-Ink. PVI se po koupi přejmenovala na E Ink Holdings Inc. V prosinci 2012 získala SiPix, konkurenční společnost zabývající se elektroforetickými displeji, aby posílila své dnešní vedoucí postavení.

Aplikace e-Ink Screen

S pokrokem a zráním této technologie začalo mnoho společností vyvíjet nebo získávat obrazovky tohoto typu od svých dodavatelů, aby je mohly používat v mnoha aplikacích, ačkoli nejznámější jsou ereadery, pravdou je, že se objevily pokusy a aplikace v jiných odvětvích:

• Flexibilní obrazovky: protože tato technologie se dobře přizpůsobí pevným panelům a také těm, které lze ohýbat. Může být například použit pro některá flexibilní mobilní zařízení nebo nositelná zařízení, jako jsou levné Motorola F3, Samsung Alias ​​​​2, YotaPhone, Hisense A5c, které používají e-Ink obrazovku místo LCD, nebo Seiko's Spectrum SVRD001, Sharp Pebble atd.
• čtečky elektronických knih: jak jsme již zmínili, jako ty, které máme na této stránce, od různých značek, Sony, Kindle, Kobo, Onyx atd. Kromě toho již existují jak klasické obrazovky a dotykové obrazovky, tak barevné obrazovky nebo obrazovky citlivé na elektronická pera.
• Notebooky a PC monitory: Ačkoli to není běžné, existují některé speciální modely, jako je Lenovo ThinkBook Plus, s obrazovkou e-Paper. Také vidíme mnoho tabletů se systémem Android, které používají tento typ obrazovky k vytvoření zařízení 2 v 1 nebo hybridů mezi čtečkou elektronických knih a tabletem.
• elektronické noviny: Vlámský deník De Tijd také distribuoval elektronickou verzi svých papírových novin v omezené verzi s použitím předběžné verze iRex iLiad. Některé další příklady přijdou později.
• Smart karty a periferie- Některé smart karty mohou také používat tento typ e-ink displejů pro nízkou spotřebu, jako jsou ty, které vyrábí Nagra ID a vývoj od Innovative Card Technologies a nCryptone. Byly také použity pro některé další periferie, jako jsou USB flash disky s obrazovkami.
• Veřejné informační panely: Lze je také použít ke snížení spotřeby elektronických panelů nebo obrazovek, které zobrazují informace na letištích, nádražích, dálničních panelech, značkách atd.
• ostatní: Máme i další možnosti využití, jako jsou elektronické štítky s e-Ink obrazovkou, chytré oblečení, klávesnice jako Dvořákovy, hry atd.

Technologie zobrazování e-papíru

Pokud jde o stávající technologie, můžeme rozlišovat mezi několika, a to jak na základní úrovni, tak i ve verzích společnosti e-Ink Corporation:

Typy panelů

Mezi typy technologií které byly v průběhu času vyvinuty pro implementaci e-Ink obrazovek, musíme zdůraznit:

• Gyricon: Elektronický papír byl poprvé vyvinut v 1970. letech 75. století Nickem Sheridonem ve výzkumném centru Xeroxu v Palo Alto. První elektronický papír, nazvaný Gyricon, se skládal z polyethylenových kuliček o velikosti 106 až 2007 mikrometrů. Každá koule je Janusova částice složená ze záporně nabitého černého plastu na jedné straně a kladně nabitého bílého plastu na straně druhé. Koule jsou zapuštěny v plátu průhledného silikonu, přičemž každá koule je zavěšena v olejové bublině, takže se může volně otáčet. Polarita napětí aplikovaného na každý pár elektrod určuje, zda bílá nebo černá strana směřuje nahoru, čímž pixelu dodává bílý nebo černý vzhled. V roce XNUMX estonská společnost Visitret Displays vyvíjela tento typ displeje s použitím polyvinylidenfluoridu (PVDF) jako materiálu pro koule, což výrazně zlepšilo rychlost videa a snížilo potřebné ovládací napětí.
• EPD (elektrosférický displej): Elektroforetický displej vytváří obrazy přeskupením nabitých pigmentových částic pomocí elektrického pole. V nejjednodušší implementaci EPD jsou částice oxidu titaničitého o průměru asi jeden mikrometr dispergovány v uhlovodíkovém oleji. Do oleje se také přidává tmavě zbarvené barvivo spolu s povrchově aktivními látkami a nabíjecími činidly, které způsobují, že částice získávají elektrický náboj. Tato směs je umístěna mezi dvě rovnoběžné vodivé desky oddělené mezerou 10 až 100 mikrometrů. Když je na obě desky aplikováno napětí, částice elektroforeticky migrují na desku nesoucí opačný náboj, než mají částice. Když jsou částice umístěny na přední (sledovací) straně obrazovky, objeví se bílá, protože světlo je rozptýleno zpět k divákovi částicemi titanu s vysokým indexem. Když jsou částice umístěny na zadní straně obrazovky, jeví se tmavé, protože světlo je absorbováno barevným odstínem. Pokud je zadní elektroda rozdělena na řadu malých obrazových prvků (pixelů), pak lze obraz vytvořit aplikací příslušného napětí na každou oblast obrazovky, aby se vytvořil vzor reflexních a absorbujících oblastí. EPD jsou typicky adresovány pomocí technologie tranzistorů s tenkým filmem (TFT) na bázi MOSFET.
• Mikroenkapsulovaná elektroforetika: V 1990. letech XNUMX. století tým studentů MIT vymyslel a prototypoval nový typ elektronického inkoustu založeného na mikrozapouzdřeném elektroforetickém displeji, pocházejícího od E-Ink Corp a používaného evropským Philipsem. Tato technologie využívá mikrokapsle naplněné elektricky nabitými bílými částicemi suspendovanými v barevném oleji. Základní obvody řídí, zda jsou bílé částice v horní části kapsle (takže to pro diváka vypadá jako bílé) nebo ve spodní části kapsle (takže divák vidí barvu oleje). Tato technologie umožnila, aby byla obrazovka vyrobena z pružných plastových desek namísto skla. Novější implementace tohoto konceptu vyžaduje pouze vrstvu elektrod pod mikrokapslemi.
• Elektrosmáčecí displej (EWD): je technologie, která řídí tvar ohraničeného rozhraní voda/olej prostřednictvím aplikovaného napětí. Bez napětí vytváří (barevný) olej plochý film mezi vodou a hydrofobním izolačním povlakem elektrody, což má za následek barevný pixel. Přivedením napětí mezi elektrodu a vodu se změní mezipovrchové napětí mezi vodou a povlakem, což způsobí, že voda vytlačí olej a vytvoří částečně průhledný nebo bílý pixel, pokud je pod přepínatelným prvkem bílá odrazná plocha. Displeje založené na elektrosmáčivosti nabízejí několik atraktivních funkcí. Přepínání mezi bílým a barevným odrazem je dostatečně rychlé pro zobrazení video obsahu. Jde o nízkonapěťovou technologii s nízkou spotřebou a displeje založené na efektu mohou být ploché a tenké. Odrazivost a kontrast jsou lepší nebo stejné jako u jiných typů reflexních displejů a blíží se vizuálním kvalitám papíru. Tato technologie navíc nabízí jedinečnou cestu k vysoce jasným, plnobarevným displejům, což vede k displejům, které jsou čtyřikrát jasnější než reflexní LCD a dvakrát jasnější než jiné nově vznikající technologie. Namísto použití červených, zelených a modrých (RGB) filtrů nebo střídání segmentů tří primárních barev, které efektivně vedou k tomu, že pouze jedna třetina displeje odráží světlo v požadované barvě, umožňuje elektrosmáčení systém, ve kterém je sub-pixel může nezávisle měnit dvě různé barvy. To má za následek, že dvě třetiny zobrazovací plochy jsou k dispozici pro odrážení světla v libovolné požadované barvě. Toho je dosaženo konstrukcí pixelu se zásobníkem dvou nezávisle ovladatelných barevných olejových filmů plus barevný filtr. Barvy jsou azurová, purpurová a žlutá (RGB), což je subtraktivní systém, srovnatelný s principem používaným v inkoustovém tisku. Ve srovnání s LCD se jas získá, protože nejsou vyžadovány polarizátory.
• Elektrofluidika: je varianta displeje EWD, která umístí disperzi vodného pigmentu do malého zásobníku. Tento nános tvoří méně než 5-10 % plochy viditelného pixelu, a proto je pigment v podstatě skrytý. Napětí se používá k elektromechanické extrakci pigmentu ze zásobníku a jeho šíření jako filmu přímo za substrát displeje. Výsledkem je, že displej získá barvu a jas podobný běžným pigmentům vytištěným na papír. Když je napětí odstraněno, povrchové napětí kapaliny způsobí, že se disperze pigmentu rychle stáhne do zásobníku. Tato technologie může potenciálně poskytnout více než 85% odrazivost bílého stavu pro e-papír. Základní technologie byla vynalezena v laboratoři nových zařízení na University of Cincinnati a existují funkční prototypy vyvinuté ve spolupráci se Sun Chemical, Polymer Vision a Gamma Dynamics. Má širokou rezervu v kritických aspektech, jako je jas, sytost barev a doba odezvy. Protože opticky aktivní vrstva může být tlustá méně než 15 mikrometrů, existuje velký potenciál pro rolovatelné displeje.
• Interferometrický modulátor (Mirasol): Interferometrický modulátor je technologie používaná v elektronických vizuálních displejích, která dokáže vytvářet různé barvy prostřednictvím interference odraženého světla. Barva se vybírá pomocí elektricky spínaného modulátoru světla obsahujícího mikroskopickou dutinu, která se zapíná a vypíná pomocí řídicích integrovaných obvodů podobných těm, které se používají k ovládání LCD.
• Elektronicko-plasmonický displej: je technologie, která využívá plasmonické nanostruktury s vodivými polymery. Tato technologie se vyznačuje širokým rozsahem barev, vysokým odrazem nezávislým na polarizaci (>50 %), silným kontrastem (>30 %), rychlou dobou odezvy (stovky ms) a dlouhodobou stabilitou. Navíc má ultra nízkou spotřebu energie (<0.5 mW/cm2) a potenciál pro vysoké rozlišení (>10000 XNUMX dpi). Vzhledem k tomu, že ultratenké metapovrchy jsou flexibilní a polymer je měkký, může se celý systém ohnout. Mezi žádoucí budoucí vylepšení této technologie patří bistabilita, levnější materiály a implementace s maticemi TFT. A za tímto účelem se skládá ze dvou klíčových prvků nebo částí:
  • První je vysoce reflexní metapovrch vyrobený z kov-izolátor-kovové filmy o tloušťce desítek nanometrů, které obsahují otvory v nanometrovém měřítku. Tyto metapovrchy mohou odrážet různé barvy v závislosti na tloušťce izolantu. Standardní barevné schéma RGB lze použít jako pixely pro plnobarevné displeje.
  • Druhou částí je polymer s optickou absorpcí řízenou elektrochemickým potenciálem. Po narůstání polymeru na plasmonických metapovrchech může být reflexe metapovrchů modulována aplikovaným napětím.
• reflexní LCD: Jde o technologii podobnou běžnému LCD, ale podsvícený panel je nahrazen reflexním povrchem.

Existují další technologie vyvinuté nebo ve vývoji, ačkoli výše uvedené jsou nejdůležitější. Výzkumníci například vynakládají velké úsilí na použití organických tranzistorů zabudovaných do flexibilních substrátů, zjednodušení barevných displejů pomocí optiky atd.

verze e-Ink

Vždy doporučuji zvolit elektronické čtečky s e-Ink obrazovkami místo LCD obrazovek. Důvodem je, že e-ink nejen že méně unavuje vaše oči, ale také vám přináší zážitek ze čtení podobný tomu ze skutečného papíru, navíc spotřebovává mnohem méně energie než tradiční obrazovky. Při výběru obrazovky e-Ink nebo e-paper byste měli vědět, že existují různé verze technologií dostupné dnes patentované společností e-Ink Holdings, jako jsou:

• Vizplex: Jednalo se o první generaci e-ink displejů, které používaly některé velmi populární značky v roce 2007.
• Perla: Toto vylepšení bylo představeno o tři roky později a bylo použito Amazonem pro svůj Kindle, stejně jako v dalších modelech, jako je Kobo, Onyx a Pocketbook.
• Mobius: Podobá se předchozím, ale obsahuje vrstvu průhledného a pružného plastu na obrazovce, aby lépe odolávala otřesům. Čínská společnost Onyx byla jednou z těch, která používala tuto obrazovku.
• Triton: Poprvé byla představena v roce 2010, i když druhá vylepšená verze byla vydána v roce 2013. Tato technologie poprvé zahrnovala barvy v displejích s elektronickým inkoustem, a to 16 odstíny šedé a 4096 barvami. Pocketbook byl jedním z prvních, kdo jej použil.
• Letter a Letter HD: Byly vydány v roce 2013 a existují dvě různé verze. e-Ink Carta má rozlišení 768×1024 px, velikost 6″ a hustotu pixelů 212 ppi. Pokud jde o verzi e-Ink Carta HD, ta se zvýší na rozlišení 1080 x 1440 px a 300 ppi při zachování 6 palců. Tento formát je velmi oblíbený, používají ho nejlepší současné modely elektronických čteček.
• Kaleido: Tato technologie dorazila v roce 2019, verze Plus v roce 2021 a verze Kaleido 3 v roce 2022. Jedná se o vylepšení barevné obrazovky, založené na panelech ve stupních šedi přidáním vrstvy s barevným filtrem. Verze Plus zlepšila texturu a barvy pro jasnější obraz a Kaleido 3 nabízí mnohem živější barvy s o 30 % vyšší sytostí barev než předchozí generace, 16 úrovněmi stupňů šedi a 4096 barvami.
• Galerie 3: Jedná se o nejnovější model, který právě dorazil v roce 2023, je založen na AceP (Advanced Color ePaper) pro dosažení úplnějších barev a s jedinou vrstvou elektroforetické tekutiny řízené napětím kompatibilním s komerčními TFT propojovacími plochami. Jedná se o technologii barevného e-Ink, která zkracuje dobu odezvy, tedy dobu potřebnou k přechodu z jedné barvy na druhou. Například z bílé na černou za pouhých 350 ms a mezi barvami se může v závislosti na kvalitě pohybovat od 500 ms do 1500 ms. Navíc jsou dodávány s předním světlem ComfortGaze, které snižuje množství modrého světla odraženého od povrchu obrazovky, takže se vám lépe usíná a nezpůsobuje tolik namáhání očí.

Budoucnost

Plastic Logic Germany je společnost (vývojář + továrna), která vznikla jako vedlejší projekt Cavendish Laboratory na University of Cambridge. Založili ji v roce 2000 Richard Friend, Henning Sirringhaus a Stuart Evans. Společnost se specializuje na vývoj a výrobu elektroforetické obrazovky (EPD), založené na technologii organických tenkých tranzistorů (OTFT) v Drážďanech v Německu. Díky nim mohly být informace reprezentovány jako na běžné obrazovce, ale na flexibilním panelu. Velkým přínosem na poli současných flexibilních obrazovek a zdá se, že budou budoucností, jak vidíme v mnoha případech. Kombinací této technologie s ePaperem nebo e-Ink vzniknou prvky velmi podobné gramáží a flexibilitou jako listy papíru, se všemi jejich aplikacemi a výhodami...