e-Ink: minden, amit az e-olvasók képernyőjéről tudni kell

A képernyők döntő szerepet játszanak a technológiával való napi interakciónkban, és többek között károsíthatják a látást vagy szemfáradtságot okozhatnak. Annak érdekében, hogy ez ne forduljon elő kedvenc e-könyve olvasása közben, válasszon képernyőket ezzel a technológiával, amelyről ma mesélünk. A különféle megjelenítési technológiák közül e-Ink képernyők vagy elektronikus tinta, népszerűségre tettek szert egyedülálló funkciókészletüknek köszönhetően, amelyek fokozzák az olvasói élményt, és a lehető legközelebb teszik a papíron való olvasáshoz.

De… tényleg tudod, mik ezek?

Mi az e-Ink vagy ePaper?

Többféle néven is lehet nevezni, mint pl elektronikus papír vagy ePaper, vagy más néven elektronikus tinta vagy e-tinta. Függetlenül attól, hogy minek nevezzük, ez egyfajta kijelzőpanel, amely a közönséges tinta papíron való megjelenését utánozza. A hagyományos, fényt kibocsátó lapos kijelzőkkel ellentétben az e-papír kijelző a papírhoz hasonlóan visszaveri a környezeti fényt. Ez kényelmesebbé teheti az olvasást, és szélesebb látószöget biztosít, mint a legtöbb fénykibocsátó kijelző. A rendelkezésre álló elektronikus kijelzők kontrasztaránya megközelíti az újságokét, az újonnan fejlesztett kijelzők pedig valamivel jobbak. Az ideális e-papír képernyő közvetlen napfényben olvasható anélkül, hogy a kép elhalványulna, ahogy ez sok más eszközzel, például táblagépekkel, okostelefonokkal, számítógépekkel stb.

Számos e-papír technológia megőrizni a szöveget és a statikus képeket a végtelenségig áram nélkül. Emiatt ideálisak az akkumulátortól függő mobileszközökhöz is, így az autonómia napokkal vagy hetekkel meghosszabbítható, az eszköz teljes hardverfogyasztásától függően.

Hogyan működik az e-Ink vagy az ePaper

Nem lehet általánosítani a az elektronikus tintaképernyők vagy az e-Ink működési módja, mivel sok technológia létezik, és mindegyik másként működik, amint azt később a típusok részben látni fogjuk. De például, Elektroforézis révén, amikor elektromos mezőt alkalmazunk a mikrokapszulára, a töltött részecskék az ellentétes töltésű elektród felé mozognak. Például, ha az alsó elektróda pozitív, a fekete részecskék lefelé, a fehér részecskék pedig felfelé mozognak.

• Mikrokapszulák: Mikrokapszulák millióiból állnak, amelyek mindegyike megközelítőleg ugyanolyan széles, mint egy emberi hajszál. Minden mikrokapszula töltött részecskéket tartalmaz tiszta folyadékban szuszpendálva. Ezek a kapszulák a teljes panelen vagy képernyőn elosztva vannak. Minden mikrokapszula belsejében fehér részecskék vannak, amelyek pozitív töltést hordoznak, és fekete részecskék, amelyek negatív töltést hordoznak. Egyszerű kezelés, az elektromos töltésnek megfelelően polarizáltak, hogy szöveget és képet jelenítsenek meg fekete-fehérben. Így láthat egy fekete vagy fehér pontot vagy pixelt...

Az e-Ink kijelzők egyik legfontosabb jellemzője az bistabilitás. Ez azt jelenti, hogy ha egy kép létrejött, nincs szükség energiára a fenntartásához. A kép akkor is a képernyőn marad, ha a tápellátást eltávolítják. Ezért alacsony a fogyasztása a hagyományos képernyőkhöz képest.

Napjainkban a technológia fejlődött, így vannak olyanok is színes képernyők, fejlettebb, és amely sokféle színt képes megjeleníteni, hogy megjelenítsen képeket könyvekből, képregényekből stb.

Egy kis történelem

Bár meglehetősen frissnek tűnhet, az igazság az, hogy ezeknek a képernyőknek a története néhány évtizedre nyúlik vissza, különösen az 1970-es évekig, amikor Nick Sheridon, a Xerox Palo Alto Research Center munkatársa kifejlesztette a az első elektronikus papír, a Gyricon. Ez az innovatív anyag polietilén gömbökből állt, amelyek szabadon forogtak, és az alkalmazott feszültség polaritásától függően fehér vagy fekete oldalt jelenítettek meg, így elektromosan vezérelt fekete vagy fehér pixel megjelenését keltve.

Ennek ellenére az alacsony fogyasztású, papírt utánzó képernyő ötlete csak évtizedekkel később valósult meg. Volt Joseph Jacobson fizikus, miközben a Stanford Egyetem posztdoktori hallgatója volt, aki egy többoldalas könyvet képzelt el, amelynek tartalma egy gombnyomással változtatható, és működéséhez kevés energia kellett.

Jacobsont Neil Gershenfeld toborozta az MIT Media Lab-ba 1995-ben. Ott Jacobson két egyetemi hallgatót, Barrett Comiskeyt és JD Albertet toborozta fel a szükséges megjelenítési technológia létrehozására. hogy elképzelése valóra váljon.

A kezdeti fókusz az alkotás volt félig fehér, félig fekete kis gömbök, mint a Xerox Gyriconja. Ez a megközelítés azonban komoly kihívásnak bizonyult. Albert kísérletei során véletlenül teljesen fehér gömböket hozott létre. Comiskey kísérletezett ezeknek a fehér részecskéknek a mikrokapszulákba való betöltésével és kapszulázásával, amelyeket sötét festékkel kevertek össze. Az eredmény egy mikrokapszulákból álló rendszer, amelyet egy felületre lehetett felvinni, és egymástól függetlenül tölteni lehetett fekete-fehér képek készítéséhez.

En 1996-ban az MIT benyújtotta az első szabadalmat a mikrokapszulázott elektroforetikus kijelzőre. A mikrokapszulázott elektroforetikus kijelző előnyeit, valamint az elektronikus papír gyakorlati követelményeinek való megfelelését jelentős áttörésnek tekintették, többek között olvasóeszközökben való felhasználása szempontjából. A technológia azonban ekkor még primitív volt, és ilyen típusú színes kijelzők nem léteztek.

1997-ben Albert, Comiskey és Jacobson, valamint Russ Wilcox és Jerome Rubin megalapította az E-Ink Corporationt, két hónappal Albert és Comiskey érettségije előtt. Azóta az e-Ink technológia folyamatosan fejlődik, számos eszközben talált alkalmazásokat, és átalakította interakciónkat a digitális technológiával…

Ez a cég képernyőket gyártó és forgalmazó tajvani cég elektroforézis, számos mozgalom hasznot húzott, hogy dominánssá vált az ágazatban. Például 2005-ben a Philips eladta az e-papír üzletágát a Prime View International (PVI) nevű gyártónak, amely a tajvani Hsinchuban található. 2008-ban az E Ink Corp. bejelentette, hogy kezdeti megállapodást köt a PVI 215 millió dollárért, amely összeg a tárgyalások után végül elérte a 450 millió dollárt. Az E-Ink beszerzése hivatalosan 24. december 2009-én történt. A PVI vásárlása kiterjesztette az E-Ink e-papír kijelző gyártási skáláját. A PVI a vásárlás után átnevezte magát E Ink Holdings Inc.-nek. 2012 decemberében felvásárolta a SiPix-et, egy rivális elektroforetikus kijelzővel foglalkozó céget, hogy megerősítse mai vezető szerepét.

e-Ink Screen alkalmazások

Ennek a technológiának a fejlődésével és kiforrásával sok cég kezdett el ilyen típusú képernyőket fejleszteni vagy beszerezni beszállítóitól, hogy számos alkalmazásban felhasználhassa őket, bár a legismertebbek az eaderek, az igazság az, hogy voltak próbálkozások, ill. alkalmazások más ágazatokban:

• Rugalmas képernyők: mivel ez a technológia jól alkalmazkodik a merev és hajlítható panelekhez is. Például használható néhány rugalmas mobileszközhöz vagy hordható eszközhöz, mint például az olcsó Motorola F3, Samsung Alias ​​2, YotaPhone, Hisense A5c, amelyek LCD helyett e-Ink képernyőt használnak, vagy a Seiko Spectrum. SVRD001, a Sharp Pebble stb.
• e-olvasók: mint már említettük, mint amilyenek ezen az oldalon vannak, különböző márkáktól, Sony, Kindle, Kobo, Onyx stb. Ezen kívül már léteznek hagyományos képernyők és érintőképernyők, valamint színes vagy elektronikus tollakra érzékeny képernyők.
• Laptopok és PC monitorok: Bár nem elterjedt, léteztek olyan speciális modellek, mint például a Lenovo ThinkBook Plus, e-Paper képernyővel. Sok olyan Android-táblagépet is látunk, amely ilyen típusú képernyőt használ, hogy 2 az 1-ben eszközöket vagy hibrideket hozzon létre az eReader és a táblagép között.
• elektronikus újságok: A De Tijd flamand napilap korlátozott változatban is terjesztette papírlapjának elektronikus változatát, az iRex iLiad előzetes verzióját használva. Más példák később jönnek.
• Intelligens kártyák és perifériák- Egyes intelligens kártyák is használhatják az ilyen típusú e-ink kijelzőket alacsony fogyasztás érdekében, például a Nagra ID által gyártottakat, valamint az Innovative Card Technologies és az nCryptone fejlesztéseit. Más perifériákhoz is használták, például képernyős USB pendrive-okhoz.
• Nyilvános irányítópultok: Használhatók továbbá az információkat megjelenítő elektronikus panelek vagy képernyők fogyasztásának csökkentésére repülőtereken, vasútállomásokon, autópálya-paneleken, táblákon stb.
• Egyéb: Vannak más felhasználási lehetőségek is, például elektronikus címkék e-Ink képernyővel, okos ruházat, billentyűzetek, mint a Dvorak, játékok stb.

E-papír megjelenítési technológiák

A meglévő technológiákat illetően megtehetjük különbséget tenni több között, mind alapvető szinten, mind az e-Ink Corporation verzióiban:

Panel típusok

Között technológiák típusai amelyeket az idők során az e-Ink képernyők megvalósítására fejlesztettek ki, ki kell emelnünk:

• Gyricon: Az elektronikus papírt először az 1970-es években Nick Sheridon fejlesztette ki a Xerox Palo Alto Kutatóközpontjában. Az első elektronikus papír, a Gyricon, 75 és 106 mikrométer közötti polietilén gömbökből állt. Mindegyik gömb Janus részecske, amely egyik oldalán negatív töltésű fekete műanyagból, a másik oldalán pozitív töltésű fehér műanyagból áll. A gömbök átlátszó szilikon lapba vannak beágyazva, és mindegyik gömb egy olajbuborékban van felfüggesztve, így szabadon foroghat. Az egyes elektródpárokra alkalmazott feszültség polaritása határozza meg, hogy a fehér vagy a fekete oldal felfelé néz-e, így a pixel fehér vagy fekete megjelenést kölcsönöz. 2007-ben az észt Visitret Displays cég kifejlesztette ezt a típusú kijelzőt polivinilidén-fluorid (PVDF) felhasználásával a gömbök anyagaként, jelentősen javítva a videó sebességét és csökkentve a szükséges vezérlőfeszültséget.
• EPD (elektrosférikus kijelző): Az elektroforetikus kijelző a töltött pigmentrészecskék elektromos térrel történő átrendezésével képez képeket. Az EPD legegyszerűbb megvalósítása során körülbelül egy mikrométer átmérőjű titán-dioxid részecskéket diszpergálnak egy szénhidrogén olajban. Sötét színű festéket is adnak az olajhoz, valamint felületaktív anyagokat és töltőanyagokat, amelyek hatására a részecskék elektromos töltést nyernek. Ezt a keveréket két párhuzamos, 10-100 mikrométeres távolságra elválasztott vezetőképes lemez közé helyezzük. Ha a két lemezre feszültséget kapcsolunk, a részecskék elektroforetikus úton a részecskékkel ellentétes töltést hordozó lemezre vándorolnak. Amikor a részecskék a képernyő elülső (néző) oldalán helyezkednek el, fehér szín jelenik meg, mivel a fényt a magas indexű titán részecskék visszaszórják a néző felé. Amikor a részecskék a képernyő hátoldalán helyezkednek el, sötétnek tűnik, mert a fényt a színárnyalat elnyeli. Ha a hátsó elektródát kis képelemek (pixelek) sorozatára osztjuk, akkor a kép úgy alakítható ki, hogy a képernyő minden egyes tartományára megfelelő feszültséget kapcsolunk, így visszaverő és elnyelő tartományok mintázata jön létre. Az EPD-k kezelése általában MOSFET-alapú vékonyréteg-tranzisztor (TFT) technológiával történik.
• Mikrokapszulázott elektroforetikus: Az 1990-es években az MIT egyetemi hallgatóiból álló csapat kitalált és prototípust készített egy új típusú, mikrokapszulázott elektroforetikus kijelzőn alapuló elektronikus tintáról, amely az E-Ink Corp-tól származik, és amelyet az európai Philips használ. Ez a technológia színes olajban szuszpendált, elektromosan töltött fehér részecskékkel töltött mikrokapszulákat használ. A mögöttes áramkör szabályozza, hogy a fehér részecskék a kapszula tetején (így fehérnek tűnnek a néző számára) vagy a kapszula alján (így a néző látja az olaj színét) legyenek-e. Ez a technológia lehetővé tette, hogy a képernyő üveg helyett rugalmas műanyag lapokból készüljön. Ennek a koncepciónak az újabb megvalósítása csak egy réteg elektródát igényel a mikrokapszulák alatt.
• Elektromos kijelző (EWD): egy olyan technológia, amely egy korlátozott víz/olaj interfész alakját szabályozza egy rákapcsolt feszültségen keresztül. Feszültség nélkül a (színes) olaj lapos filmréteget képez a víz és az elektróda hidrofób szigetelő bevonata között, ami egy színes pixelt eredményez. Az elektróda és a víz közötti feszültség hatására megváltozik a víz és a bevonat közötti határfelületi feszültség, aminek következtében a víz kiszorítja az olajat, és egy részben átlátszó vagy fehér pixel jön létre, ha a kapcsolható elem alatt fehér fényvisszaverő felület van. Az elektromos vízelvezetésen alapuló kijelzők számos vonzó funkciót kínálnak. A fehér és a színes tükrözés közötti váltás elég gyors a videotartalom megjelenítéséhez. Ez egy kis fogyasztású, alacsony feszültségű technológia, az effektuson alapuló kijelzők laposak és vékonyak lehetnek. A fényvisszaverő képesség és a kontraszt jobb vagy egyenlő, mint más típusú tükröző kijelzők, és megközelíti a papír vizuális tulajdonságait. Ezen túlmenően a technológia egyedülálló utat kínál a nagy fényerejű, színes kijelzőkhöz, amelyek négyszer fényesebbek, mint a tükröződő LCD-k, és kétszer fényesebbek, mint más feltörekvő technológiák. A piros, zöld és kék (RGB) szűrők vagy a három alapszín váltakozó szegmenseinek használata helyett, amelyek eredményeképpen a kijelzőnek csak egyharmada tükrözi vissza a kívánt színben a fényt, az elektromos nedvesítés olyan rendszert tesz lehetővé, amelyben egy alpixel egymástól függetlenül két különböző színt tud változtatni. Ez azt eredményezi, hogy a kijelző területének kétharmada elérhető a fény visszaverésére bármilyen kívánt színben. Ezt úgy érik el, hogy két egymástól függetlenül vezérelhető színes olajfilmből és egy színszűrőből álló pixelt készítenek. A színek a ciánkék, a bíbor és a sárga (RGB), ami egy kivonó rendszer, összehasonlítható a tintasugaras nyomtatásban használt elvvel. Az LCD-hez képest a fényerő azért nő, mert nincs szükség polarizátorokra.
• Elektrofluidika: az EWD kijelző egyik változata, amely vizes pigment diszperziót helyez el egy kis tartályban. Ez a lerakódás a látható pixelterület kevesebb mint 5-10%-át teszi ki, ezért a pigment lényegében el van rejtve a szem elől. A feszültség segítségével elektromechanikusan kivonják a pigmentet a tartályból, és filmként terítik el közvetlenül a kijelző szubsztrátja mögött. Ennek eredményeként a kijelző a hagyományos papírra nyomtatott pigmentekhez hasonló színt és fényerőt kap. A feszültség eltávolításakor a folyadék felületi feszültsége miatt a pigment diszperzió gyorsan visszahúzódik a tartályba. A technológia potenciálisan több mint 85%-os fehér állapot visszaverődést biztosíthat az e-papír számára. Az alaptechnológiát a Cincinnati Egyetem Novel Devices Laboratory-jában találták fel, és léteznek működő prototípusok, amelyeket a Sun Chemical, a Polymer Vision és a Gamma Dynamics együttműködésével fejlesztettek ki. Széles mozgástérrel rendelkezik olyan kritikus szempontok tekintetében, mint a fényerő, a színtelítettség és a válaszidő. Mivel az optikailag aktív réteg vastagsága 15 mikrométernél is kisebb lehet, nagy a potenciál a gördíthető kijelzők számára.
• Interferometrikus modulátor (Mirasol): Az interferometrikus modulátor az elektronikus vizuális kijelzőkben használt technológia, amely a visszavert fény interferenciájával különféle színeket hozhat létre. A színt egy elektromosan kapcsolt fénymodulátor választja ki, amely egy mikroszkopikus üreget tartalmaz, amelyet az LCD-k meghajtásához hasonló vezérlő IC-k segítségével lehet be- és kikapcsolni.
• Elektronikus-plazmonikus kijelző: egy olyan technológia, amely plazmonikus nanostruktúrákat használ vezető polimerekkel. Ez a technológia széles színtartományt, nagy polarizációtól független visszaverődést (>50%), erős kontrasztot (>30%), gyors válaszidőt (több száz ms) és hosszú távú stabilitást kínál. Ezenkívül rendkívül alacsony energiafogyasztással (<0.5 mW/cm2) és nagy felbontási lehetőséggel (>10000 dpi) rendelkezik. Mivel az ultravékony metafelületek rugalmasak és a polimer puha, az egész rendszer meghajolhat. A technológia kívánt jövőbeni fejlesztései közé tartozik a bistabilitás, az olcsóbb anyagok és a TFT-mátrixokkal történő megvalósítás. És ehhez két kulcselemből vagy részből áll:
  • Az első egy erősen visszaverő metafelület, amely több tíz nanométer vastag fém-szigetelő-fém filmekből készül, amelyek nanométeres léptékű lyukakat tartalmaznak. Ezek a metafelületek a szigetelő vastagságától függően különböző színeket tükrözhetnek. A szabványos RGB színséma pixelként használható a színes kijelzőkhöz.
  • A második rész egy polimer, amelynek optikai abszorpciója elektrokémiai potenciállal szabályozható. Miután a polimert a plazmonikus metafelületeken növesztjük, a metafelületek visszaverődése az alkalmazott feszültséggel modulálható.
• fényvisszaverő LCD: A hagyományos LCD-hez hasonló technológia, de a háttérvilágítású panelt visszaverő felület váltja fel.

Vannak más kifejlesztett vagy fejlesztés alatt álló technológiák is, bár a fentiek a legfontosabbak. A kutatók például nagy erőfeszítéseket tesznek a rugalmas hordozókba ágyazott szerves tranzisztorok használatára, a színes kijelzők egyszerűsítésére optika segítségével stb.

e-Ink verziók

Mindig azt tanácsolom, hogy LCD-képernyők helyett válasszon e-Ink-képernyős e-olvasókat. Ennek oka, hogy az e-tinta nem csak kevésbé fárasztja a szemet, hanem a valódi papírhoz hasonló olvasási élményt is nyújt, ráadásul sokkal kevesebb energiát fogyaszt, mint a hagyományos képernyők. Az e-Ink vagy e-paper képernyő kiválasztásakor tudnia kell, hogy vannak ilyenek a technológiák különféle változatai ma elérhető az e-Ink Holdings által szabadalmaztatott termékek, mint például:

• Vizplex: Ez volt az e-ink kijelzők első generációja, amelyet néhány nagyon népszerű márka használt 2007-ben.
• Gyöngyszem: Ezt a fejlesztést három évvel később vezették be, és az Amazon használta a Kindle-hez, valamint más modellekhez, mint például a Kobo, az Onyx és a Pocketbook.
• Mobius: Hasonló az előzőekhez, de egy átlátszó és rugalmas műanyag réteget tartalmaz a képernyőn, hogy jobban ellenálljon az ütéseknek. Az Onyx, egy kínai cég volt az egyike azoknak, akik ezt a képernyőt használták.
• Triton: Először 2010-ben mutatták be, bár 2013-ban megjelent egy második továbbfejlesztett változat. Ez a technológia először tartalmazta a színt az elektronikus tintakijelzőkben, a szürke 16 árnyalatával és 4096 színével. A Pocketbook az elsők között használta.
• Letter és Letter HD: 2013-ban adták ki, és két különböző verzió létezik. Az e-Ink Carta felbontása 768 × 1024 px, mérete 6 hüvelyk, pixelsűrűsége pedig 212 ppi. Ami az e-Ink Carta HD verziót illeti, 1080x1440 px felbontásra és 300 ppi-re nő, 6 hüvelyk megtartásával. Ez a formátum nagyon népszerű, a jelenlegi legjobb e-olvasó modellek használják.
• Kaleido: Ez a technológia 2019-ben érkezett, a Plus verzió 2021-ben és a Kaleido 3 verzió 2022-ben. Ezek a színes képernyő továbbfejlesztései, szürkeárnyalatos paneleken alapulnak, színszűrővel ellátott réteg hozzáadásával. A Plus verzió javította a textúrát és a színeket a tisztább kép érdekében, a Kaleido 3 pedig sokkal élénkebb színeket kínál, az előző generációhoz képest 30%-kal magasabb színtelítettséggel, 16 szürkeárnyalatos szinttel és 4096 színnel.
• Galéria 3: Ez a legújabb, 2023-ban érkezett modell, amely az ACeP-n (Advanced Color ePaper) alapszik a teljesebb színek elérése érdekében, és egyetlen réteg elektroforetikus folyadékkal, amelyet a kereskedelmi TFT hátlapokkal kompatibilis feszültségek vezérelnek. Ez egy színes e-Ink technológia, amely javítja a válaszidőt, vagyis azt az időt, amely alatt az egyik színről a másikra vált. Például fehérről feketére mindössze 350 ms alatt, a színek között pedig minőségtől függően 500 ms-tól 1500 ms-ig terjedhet. Ezen kívül ComfortGaze elülső lámpával rendelkeznek, amely csökkenti a képernyő felületén visszaverődő kék fény mennyiségét, így jobban el tud aludni, és nem terheli meg annyira a szemet.

jövő

A Plastic Logic Germany egy vállalat (fejlesztő + gyár), amely a Cambridge-i Egyetem Cavendish Laboratóriumának spin-off projektjeként jött létre. 2000-ben alapította Richard Friend, Henning Sirringhaus és Stuart Evans. A cég fejlesztésére és gyártására specializálódott elektroforetikus képernyők (EPD), szerves vékonyréteg tranzisztor (OTFT) technológián alapul, Drezdában, Németországban. Nekik köszönhetően az információk hagyományos képernyőn, de rugalmas panelen jeleníthetők meg. Nagy mértékben hozzájárulnak a jelenlegi rugalmas képernyők területéhez, és úgy tűnik, hogy ezek jelentik a jövőt, ahogy azt sok esetben látjuk. Ennek a technológiának az ePaperrel vagy az e-tintával való kombinálása olyan elemeket eredményez, amelyek súlyukban és rugalmasságukban nagyon hasonlóak a papírlapokhoz, minden alkalmazási lehetőségükkel és előnyükkel együtt...