e-Ink: kõik, mida pead teadma e-lugeri ekraanide kohta

Ekraanid mängivad meie igapäevases suhtluses tehnoloogiaga üliolulist rolli ning võivad muuhulgas kahjustada nägemist või põhjustada silmade väsimust. Et seda ei juhtuks, kui naudite oma lemmike-raamatu lugemist, peaksite valima selle tehnoloogiaga ekraanid, millest täna räägime. Erinevate saadaolevate kuvatehnoloogiate hulgas e-Ink ekraanid või elektrooniline tint, on populaarsust kogunud tänu oma ainulaadsetele funktsioonidele, mis parandavad lugeja kogemust ja muudavad selle paberil lugemisele võimalikult lähedaseks.

Aga... kas sa tõesti tead, mis need on?

Mis on e-Ink või ePaper?

Seda võib nimetada erinevate nimedega, nt elektrooniline paber või e-paber või tuntud ka kui elektrooniline tint või e-tint. Olenemata sellest, kuidas te seda nimetate, on see teatud tüüpi kuvapaneel, mis jäljendab tavalise tindi välimust paberil. Erinevalt tavalistest valgust kiirgavatest lameekraanidest peegeldab e-paberiekraan ümbritsevat valgust nagu paber. See võib muuta nende lugemise mugavamaks ja pakkuda laiemat vaatenurka kui enamik valgust kiirgavaid ekraane. Saadaolevate elektrooniliste kuvarite kontrastsus läheneb ajalehe omale ja äsja arendatud kuvarid on veidi paremad. Ideaalset e-paberi ekraani saab lugeda otsese päikesevalguse käes ilma, et pilt tuhmuks, nagu juhtub paljude teiste seadmetega, nagu tahvelarvutid, nutitelefonid, arvutid jne.

Paljud e-paberi tehnoloogiad hoida teksti ja staatilisi pilte lõputult ilma elektrita. See muudab need ideaalseks ka mobiilseadmete jaoks, mis sõltuvad akust, nii et saate autonoomiat pikendada päevade või nädalate võrra, olenevalt seadme riistvara kogutarbimisest.

Kuidas e-Ink või ePaper töötab

Selle kohta ei saa üldistada elektrooniliste tindiekraanide või e-tindi tööviis, kuna tehnoloogiaid on palju ja igaüks neist töötab erinevalt, nagu näeme hiljem tüüpide jaotises. Aga näiteks, Elektroforeesi teel, kui mikrokapslile rakendatakse elektrivälja, liiguvad laetud osakesed vastupidiselt laetud elektroodi suunas. Näiteks kui alumine elektrood on positiivne, liiguvad mustad osakesed alla ja valged osakesed üles.

• Mikrokapslid: Need koosnevad miljonitest mikrokapslitest, millest igaüks on ligikaudu sama lai kui inimese juuksekarva laius. Iga mikrokapsel sisaldab laetud osakesi, mis on suspendeeritud läbipaistvas vedelikus. Need kapslid on jaotatud kogu paneeli või ekraani ulatuses. Iga mikrokapsli sees on valged osakesed, mis kannavad positiivset laengut, ja mustad osakesed, mis kannavad negatiivset laengut. Lihtne käsitsemine, need on polariseeritud vastavalt elektrilaengule, et kuvada teksti ja pilti mustvalgelt. Nii näete musta või valget punkti või pikslit...

Üks e-Ink ekraanide põhifunktsioone on nende bistabiilsus. See tähendab, et kui pilt on moodustatud, pole selle säilitamiseks energiat vaja. Pilt jääb ekraanile ka siis, kui toide on eemaldatud. Sellest ka selle väike tarbimine võrreldes tavaliste ekraanidega.

Tänapäeval on tehnoloogia arenenud, nii et neid on ka värvilised ekraanid, täiustatud ja mis võib kuvada palju värve, et näidata pilte raamatutest, koomiksitest jne.

Vähe de historia

Kuigi see võib tunduda üsna hiljutine, on tõsi, et nende ekraanide ajalugu ulatub mõne aastakümne taha, täpsemalt 1970. aastatesse, mil Nick Sheridon Xerox Palo Alto uurimiskeskusest töötas välja esimene elektrooniline paber nimega Gyricon. See uuenduslik materjal koosnes polüetüleenist sfääridest, mis võisid vabalt pöörata, kuvades sõltuvalt rakendatud pinge polaarsusest valge või musta külje, luues nii elektriliselt juhitava musta või valge piksli välimuse.

Vaatamata sellele edusammule realiseerus idee väikese võimsusega paberit jäljendavast ekraanist alles aastakümneid hiljem. Oli füüsik Joseph Jacobson, olles Stanfordi ülikooli järeldoktorant, kes kujutas ette mitmeleheküljelist raamatut, mille sisu saab nupuvajutusega muuta ja mille tööks kulus vähe jõudu.

Neil Gershenfeld värbas Jacobsoni MIT-i meedialaborisse 1995. aastal. Seal värbas Jacobson kaks MIT-i bakalaureuseõppe üliõpilast, Barrett Comiskey ja JD Alberti, et luua vajalik kuvatehnoloogia. et muuta teie visioon reaalsuseks.

Algne fookus oli loomisel väikesed kerad, mis olid pooleldi valged ja pooled mustad, nagu Xeroxi Gyricon. See lähenemisviis osutus aga märkimisväärseks väljakutseks. Albert lõi oma katsete käigus kogemata mõned täiesti valged kerad. Comiskey katsetas nende valgete osakeste laadimist ja kapseldamist tumeda värvainega segatud mikrokapslitesse. Tulemuseks oli mikrokapslite süsteem, mida sai pinnale kanda ja iseseisvalt laadida, et luua mustvalgeid pilte.

En 1996. aastal esitas MIT esimese patendi mikrokapseldatud elektroforeetilisele kuvarile. Suureks läbimurdeks peeti mikrokapseldatud elektroforeetilise kuvari eelist ja selle potentsiaali täita elektroonilise paberi praktilisi nõudeid, pidades silmas selle kasutamist muu hulgas lugemisseadmetes. Kuid tehnoloogia oli sel ajal veel primitiivne ja seda tüüpi värviekraane ei eksisteerinud.

1997. aastal tegid Albert, Comiskey ja Jacobson koos Russ Wilcoxi ja Jerome Rubiniga asutas korporatsiooni E-Ink, kaks kuud enne Alberti ja Comiskey lõpetamist. Sellest ajast alates on e-Ink tehnoloogia edasi arenenud, leidnud rakendusi erinevates seadmetes ja muutnud meie suhtlust digitaaltehnoloogiaga…

See ettevõte Taiwani ettevõte, mis toodab ja turustab ekraane elektroforees, sai kasu mitmest liikumisest, et saada sektoris domineerivaks. Näiteks 2005. aastal müüs Philips e-paberiäri Taiwanis Hsinchus asuvale tootjale Prime View International (PVI). 2008. aastal teatas E Ink Corp. esialgsest lepingust, mille kohaselt ostab PVI 215 miljoni dollari eest, mis lõpuks jõudis pärast läbirääkimisi 450 miljoni dollarini. E-Ink soetati ametlikult 24. detsembril 2009. PVI ost laiendas E-Ink e-paberiekraani tootmismahtu. PVI nimetas end pärast ostu ümber E Ink Holdings Inc. 2012. aasta detsembris omandas ettevõte SiPixi, konkureeriva elektroforeesiekraanide ettevõtte, et tugevdada oma tänast juhtpositsiooni.

e-Ink Screen rakendused

Selle tehnoloogia arenemise ja küpsemisega on paljud ettevõtted hakanud seda tüüpi ekraane oma tarnijatelt välja töötama või hankima, et kasutada neid paljudes rakendustes, kuigi tuntuimad on lugejad, on tõsi, et on tehtud katseid ja rakendusi teistes sektorites:

• Paindlikud ekraanid: kuna see tehnoloogia kohandub hästi jäikade ja ka painutatavate paneelidega. Näiteks saab seda kasutada mõnede paindlike mobiilseadmete või kantavate seadmete jaoks, nagu odav Motorola F3, Samsung Alias ​​2, YotaPhone, Hisense A5c, mis kasutavad LCD asemel e-Ink ekraani või Seiko Spectrum. SVRD001, Sharp Pebble jne.
• e-lugejad: nagu me juba mainisime, nagu need, mis meil sellel lehel on, erinevatelt kaubamärkidelt, Sony, Kindle, Kobo, Onyx jne. Lisaks on juba olemas nii tavapärased ekraanid kui ka puutetundlikud ekraanid, samuti värvilised või elektrooniliste pastakate suhtes tundlikud ekraanid.
• Sülearvutid ja arvutimonitorid: Kuigi see pole tavaline, on olnud ka erimudeleid, näiteks Lenovo ThinkBook Plus, millel on e-Paper ekraan. Samuti näeme palju Android-tahvelarvuteid, mis kasutavad seda tüüpi ekraani, et luua kaks-ühes seadmeid või e-lugeri ja tahvelarvuti vahelisi hübriide.
• elektroonilised ajalehed: Flaami päevaleht De Tijd levitas ka oma paberajalehe elektroonilist versiooni piiratud versioonis, kasutades iRex iLiadi esialgset versiooni. Mõned teised näited tulevad hiljem.
• Kiipkaardid ja välisseadmed- Mõned kiipkaardid võivad kasutada ka seda tüüpi e-tindi ekraane väikese tarbimise jaoks, näiteks need, mida toodab Nagra ID ning Innovative Card Technologies ja nCryptone. Neid kasutati ka mõnede muude välisseadmete jaoks, näiteks ekraaniga USB-mälupulgad.
• Avalikud armatuurlauad: Neid saab kasutada ka elektrooniliste paneelide või ekraanide tarbimise vähendamiseks, mis kuvavad teavet lennujaamades, rongijaamades, kiirteede paneelides, siltides jne.
• teised: Meil ​​on ka muid võimalikke kasutusvõimalusi, näiteks e-Ink ekraaniga elektroonilised sildid, nutikad riided, klaviatuurid nagu Dvoraki omad, mängud jne.

E-paberi kuvamistehnoloogiad

Olemasolevate tehnoloogiate osas saame hakkama eristada mitut, nii põhitasandil kui ka e-Ink Corporationi versioonides:

Paneelide tüübid

Vahel tehnoloogiate tüübid mis on aja jooksul välja töötatud e-Ink ekraanide rakendamiseks, peame esile tõstma:

• Gyricon: Elektroonilise paberi töötas esmakordselt välja 1970. aastatel Nick Sheridon Xeroxi Palo Alto uurimiskeskuses. Esimene elektrooniline paber, nimega Gyricon, koosnes polüetüleenist sfääridest, mille suurus oli 75–106 mikromeetrit. Iga kera on Januse osake, mis koosneb ühelt poolt negatiivselt laetud mustast plastikust ja teiselt poolt positiivselt laetud valgest plastist. Kerad on manustatud läbipaistvast silikoonlehest, kusjuures iga kera on riputatud õlimullisse, et see saaks vabalt pöörlema. Igale elektroodipaarile rakendatava pinge polaarsus määrab, kas valge või must pool on ülespoole, andes pikslile valge või musta välimuse. 2007. aastal arendas Eesti ettevõte Visitret Displays seda tüüpi kuvareid, kasutades sfääride materjalina polüvinülideenfluoriidi (PVDF), parandades järsult video kiirust ja alandades vajalikku juhtpinget.
• EPD (elektrosfääriline ekraan): elektroforeetiline ekraan moodustab kujutisi, paigutades laetud pigmendiosakesed rakendatud elektriväljaga ümber. EPD kõige lihtsamal teostusel dispergeeritakse süsivesinikõlis umbes ühe mikromeetri läbimõõduga titaandioksiidi osakesed. Õlile lisatakse ka tumedat värvainet koos pindaktiivsete ainete ja laadimisainetega, mis põhjustavad osakeste elektrilaengu. See segu asetatakse kahe paralleelse juhtiva plaadi vahele, mis on eraldatud 10–100 mikromeetrise vahega. Kui kahele plaadile rakendatakse pinget, liiguvad osakesed elektroforeetiliselt plaadile, millel on osakeste laengule vastupidine laeng. Kui osakesed asuvad ekraani esiküljel (vaataval poolel), ilmub valge, sest kõrge indeksiga titaaniosakesed hajutavad valgust vaatajani tagasi. Kui osakesed asuvad ekraani tagaküljel, tundub see tume, kuna valgus neeldub värvitooniga. Kui tagumine elektrood on jagatud väikesteks pildielementideks (piksliteks), saab kujutise moodustada, rakendades ekraani igale piirkonnale sobivat pinget, et luua peegeldavate ja neelavate piirkondade muster. EPD-de käsitlemisel kasutatakse tavaliselt MOSFET-põhist õhukese kile transistori (TFT) tehnoloogiat.
• Mikrokapseldatud elektroforeetiline: 1990. aastatel mõtles MIT-i bakalaureuseõppe üliõpilaste meeskond välja ja prototüübis uut tüüpi elektroonilise tindi, mis põhineb mikrokapseldatud elektroforeetilisel kuvaril, mis pärineb ettevõttelt E-Ink Corp ja mida kasutab Euroopa Philips. See tehnoloogia kasutab värvilises õlis suspendeeritud elektriliselt laetud valgete osakestega täidetud mikrokapsleid. Selle aluseks olev vooluring kontrollib, kas valged osakesed on kapsli ülaosas (nii et see näeb vaatajale valge välja) või kapsli allosas (et vaataja näeb õli värvi). See tehnoloogia võimaldas ekraani valmistada klaasi asemel painduvatest plastiklehtedest. Selle kontseptsiooni uuem rakendamine nõuab ainult mikrokapslite all olevat elektroodide kihti.
• Elektriline ekraan (EWD): on tehnoloogia, mis juhib piiratud vee/õli liidese kuju rakendatud pinge kaudu. Ilma pingeta moodustab (värviline) õli vee ja elektroodi hüdrofoobse isolatsioonikatte vahele tasase kile, mille tulemuseks on värviline piksel. Rakendades elektroodi ja vee vahele pinget, muutub vee ja katte vaheline pindade pinge, mistõttu vesi tõrjub õli välja, luues osaliselt läbipaistva või valge piksli, kui lülitatava elemendi all on valge peegeldav pind. Elektrivoolupõhised kuvarid pakuvad mitmeid atraktiivseid funktsioone. Valge ja värvilise peegelduse vahel vahetamine on videosisu kuvamiseks piisavalt kiire. See on väikese võimsusega madalpinge tehnoloogia ning efektil põhinevad ekraanid võivad olla lamedad ja õhukesed. Peegeldusvõime ja kontrastsus on paremad kui muud tüüpi peegeldavad kuvarid või nendega võrdsed ning lähenevad paberi visuaalsetele omadustele. Lisaks pakub see tehnoloogia ainulaadset teed suure heledusega täisvärviekraanidele, mille tulemuseks on kuvarid, mis on neli korda heledamad kui peegeldavad LCD-ekraanid ja kaks korda heledamad kui muud uued tehnoloogiad. Selle asemel, et kasutada punast, rohelist ja sinist (RGB) filtreid või kolme põhivärvi vahelduvaid segmente, mille tulemuseks on vaid üks kolmandik ekraanist peegeldava valguse soovitud värvitoonis, võimaldab elektriline niisutamine süsteemi, milles alampikslit saab iseseisvalt muuta kahte erinevat värvi. Selle tulemuseks on see, et kaks kolmandikku ekraanipinnast on saadaval, et peegeldada valgust mis tahes soovitud värviga. See saavutatakse kahe iseseisvalt juhitava värvilise õlikile ja värvifiltri virnaga piksel. Värvid on tsüaan, magenta ja kollane (RGB), mis on lahutav süsteem, mis on võrreldav tindiprinteri printimisel kasutatava põhimõttega. Võrreldes LCD-ga on heledus suurenenud, kuna polarisaatoreid pole vaja.
• Elektrofluidika: on EWD-ekraani variant, mis asetab vesipigmendi dispersiooni väikesesse reservuaari. See lade hõlmab vähem kui 5-10% nähtava piksli pindalast ja seetõttu on pigment nähtavalt varjatud. Pinget kasutatakse pigmendi elektromehaaniliseks ekstraheerimiseks reservuaarist ja selle kilena laiali laotamiseks otse kuvari substraadi taha. Selle tulemusena omandab ekraan tavaliste paberile prinditud pigmentidega sarnase värvi ja heleduse. Pinge eemaldamisel põhjustab vedeliku pindpinevus pigmendi dispersiooni kiiret tagasitõmbumist reservuaari. See tehnoloogia võib potentsiaalselt pakkuda e-paberile rohkem kui 85% valge oleku peegeldust. Põhitehnoloogia leiutati Cincinnati ülikooli uudsete seadmete laboris ning seal on töötavad prototüübid, mis on välja töötatud koostöös ettevõtetega Sun Chemical, Polymer Vision ja Gamma Dynamics. Sellel on suur varu kriitilistes aspektides, nagu heledus, värviküllastus ja reaktsiooniaeg. Kuna optiliselt aktiivne kiht võib olla alla 15 mikromeetri paksune, on rullitavate kuvarite jaoks suur potentsiaal.
• Interferomeetriline modulaator (Mirasol): Interferomeetriline modulaator on elektroonilistes visuaalsetes kuvarites kasutatav tehnoloogia, mis suudab peegeldunud valguse interferentsi kaudu luua erinevaid värve. Värv valitakse elektriliselt lülitatava valgusmodulaatoriga, mis koosneb mikroskoopilisest õõnsusest, mis lülitatakse sisse ja välja, kasutades LCD-ekraani juhtimiseks kasutatavaid juht-IC-sid.
• Elektrooniline-plasmoonne ekraan: on tehnoloogia, mis kasutab juhtivate polümeeridega plasmoonseid nanostruktuure. Sellel tehnoloogial on lai värvivahemik, kõrge polarisatsioonist sõltumatu peegeldus (>50%), tugev kontrast (>30%), kiire reageerimisaeg (sadu ms) ja pikaajaline stabiilsus. Lisaks on sellel ülimadal energiatarve (<0.5 mW/cm2) ja kõrge eraldusvõime potentsiaal (>10000 dpi). Kuna üliõhukesed metapinnad on painduvad ja polümeer pehme, võib kogu süsteem painduda. Selle tehnoloogia tulevased täiustused hõlmavad bistabiilsust, odavamaid materjale ja rakendamist TFT-maatriksitega. Ja selleks koosneb see kahest põhielemendist või osast:
  • Esimene neist on väga peegeldav metapind, mis on valmistatud kümnete nanomeetrite paksustest metall-isolaator-metallkiledest, mis sisaldavad nanomeetri mõõtmetega auke. Need metapinnad võivad sõltuvalt isolaatori paksusest peegeldada erinevaid värve. Tavalist RGB-värviskeemi saab kasutada täisvärviekraanide pikslitena.
  • Teine osa on polümeer, mille optiline neeldumine on reguleeritav elektrokeemilise potentsiaaliga. Pärast polümeeri kasvatamist plasmoonsetel metapindadel saab metapindade peegeldust moduleerida rakendatud pingega.
• peegeldav LCD: See on tavalise LCD-ekraaniga sarnane tehnoloogia, kuid taustvalgustuse paneel on asendatud peegeldava pinnaga.

On välja töötatud või arendamisel ka teisi tehnoloogiaid, kuigi ülaltoodud on kõige olulisemad. Näiteks teevad teadlased suuri jõupingutusi, et kasutada painduvatesse substraatidesse manustatud orgaanilisi transistore, lihtsustada värvide kuvamist optika abil jne.

e-Ink versioonid

Soovitan alati valida LCD-ekraanide asemel e-Ink-ekraaniga e-lugerid. Põhjus on selles, et e-tint mitte ainult ei väsi silmi vähem, vaid annab ka päris paberiga sarnase lugemiselamuse, lisaks kulutab palju vähem energiat kui traditsioonilised ekraanid. Valides ekraani e-Ink või e-paber, peaksite teadma, et neid on tehnoloogiate erinevad versioonid täna saadaval, patenteeritud e-Ink Holdings'i poolt, näiteks:

• Vizplex: See oli e-tindi ekraanide esimene põlvkond, mida 2007. aastal kasutasid mõned väga populaarsed kaubamärgid.
• Pärl: See täiustus võeti kasutusele kolm aastat hiljem ja Amazon kasutas seda oma Kindle'i jaoks, aga ka teistes mudelites, nagu Kobo, Onyx ja Pocketbook.
• Mobius: See on sarnane eelmistele, kuid sisaldab ekraanil läbipaistva ja painduva plastiku kihti, et põrutustele paremini vastu panna. Hiina ettevõte Onyx oli üks neist, kes seda ekraani kasutas.
• Triton: Seda tutvustati esmakordselt 2010. aastal, kuigi 2013. aastal ilmus teine ​​täiustatud versioon. See tehnoloogia hõlmas esimest korda värvi elektroonilistel tindiekraanidel, 16 halli tooni ja 4096 värviga. Pocketbook oli üks esimesi, kes seda kasutas.
• Letter ja Letter HD: Need ilmusid 2013. aastal ja neid on kaks erinevat versiooni. E-Ink Carta eraldusvõime on 768 × 1024 px, 6 tolli suurune ja pikslitihedus 212 ppi. Mis puutub e-Ink Carta HD versiooni, siis see suureneb eraldusvõimeni 1080x1440 px ja 300 ppi, säilitades 6 tolli. See formaat on väga populaarne, seda kasutavad parimad praegused e-lugeri mudelid.
• Kaleido: See tehnoloogia saabus 2019. aastal, Plus versioon 2021 ja Kaleido 3 versioon 2022. Need on värviekraani täiustused, mis põhinevad halltoonidel paneelidel, lisades värvifiltriga kihi. Plus-versioon täiustas tekstuuri ja värve selgema pildi saamiseks ning Kaleido 3 pakub palju erksamaid värve, 30% kõrgema värviküllastusega kui eelmisel põlvkonnal, 16 halltoonide taset ja 4096 värvi.
• Galerii 3: See on uusim mudel, mis saabus äsja 2023. aastal. See põhineb ACeP-l (Advanced Color ePaper), et saavutada täiuslikumad värvid, ja ühe kihi elektroforeesiga, mida juhitakse kaubanduslike TFT-tagaplaatidega ühilduva pingega. See on värviline e-Ink tehnoloogia, mis parandab reaktsiooniaega, st aega, mis kulub ühelt värvilt teisele üleminekuks. Näiteks valgest mustani vaid 350 ms ja värvide vahel, sõltuvalt kvaliteedist, võib see ulatuda 500 ms kuni 1500 ms. Lisaks on nendega kaasas ComfortGaze esituli, mis vähendab ekraani pinnale peegelduva sinise valguse hulka, et saaksite paremini uinuda ja ei tekitaks silmadele nii palju kurnatust.

Tulevik

Plastic Logic Germany on ettevõte (arendaja + tehas), mis sai alguse Cambridge'i ülikooli Cavendishi labori kõrvalprojektina. Selle asutasid 2000. aastal Richard Friend, Henning Sirringhaus ja Stuart Evans. Ettevõte on spetsialiseerunud arendusele ja tootmisele elektroforeetilised ekraanid (EPD), mis põhineb orgaanilise õhukese kile transistori (OTFT) tehnoloogial, Dresdenis, Saksamaal. Tänu neile sai teavet esitada nagu tavalisel ekraanil, kuid painduval paneelil. Anname suure panuse praeguste paindlike ekraanide valdkonda ja tundub, et need on tulevik, nagu me paljudel juhtudel näeme. Selle tehnoloogia kombineerimine ePaperi või e-Inkiga annab tulemuseks elemendid, mis on kaalult ja paindlikult väga sarnased paberilehtedega, koos kõigi nende rakenduste ja eelistega...