e-Ink: e-reader 화면에 대해 알아야 할 모든 것

스크린은 우리가 일상적으로 기술과 상호작용하는 데 중요한 역할을 하며 무엇보다도 시력을 손상시키거나 눈의 피로를 유발할 수 있습니다. 좋아하는 eBook을 읽는 동안 이런 일이 발생하지 않도록 오늘 알려드리는 이 기술이 적용된 화면을 선택해야 합니다. 다양한 디스플레이 기술 중에서 e-Ink 스크린 또는 전자 잉크, 독특한 기능 세트로 인해 인기를 얻었으며 독자의 경험을 향상시키고 가능한 한 종이에서 읽는 것과 가깝게 만들었습니다.

그런데... 그게 뭔지 정말 아시나요?

e-Ink 또는 ePaper란 무엇입니까?

등 다양한 이름으로 불릴 수 있다. 전자 종이 또는 ePaper 또는 전자 잉크 또는 e-Ink라고도 함. 뭐라고 부르든, 종이에 일반 잉크가 나타나는 모습을 모방한 일종의 디스플레이 화면 패널입니다. 빛을 발산하는 기존 평면 디스플레이와 달리 전자종이 디스플레이는 종이처럼 주변광을 반사한다. 이를 통해 대부분의 발광 디스플레이보다 더 편안하게 읽을 수 있고 더 넓은 시야각을 제공할 수 있습니다. 사용 가능한 전자 디스플레이의 명암비는 신문의 명암비에 가깝고 새로 개발된 디스플레이는 약간 더 좋습니다. 이상적인 전자종이 화면은 태블릿, 스마트폰, 컴퓨터 등 다른 많은 장치에서 발생하는 것처럼 이미지가 바래지는 현상 없이 직사광선에서도 읽을 수 있습니다.

다양한 전자종이 기술 전기 없이도 텍스트와 정적 이미지를 무기한 유지. 이는 또한 배터리에 의존하는 모바일 장치에 이상적이므로 장치 하드웨어의 총 소비량에 따라 며칠 또는 몇 주 동안 자율성을 확장할 수 있습니다.

e-Ink 또는 ePaper 작동 방식

에 대해서는 일반화할 수 없다. 전자 잉크 스크린 또는 e-Ink의 작동 방식, 나중에 유형 섹션에서 살펴보겠지만 많은 기술이 있고 각각 다르게 작동하기 때문입니다. 하지만 예를 들면, 마이크로캡슐에 전기장이 가해지면 전기영동을 통해 전하를 띤 입자가 반대 전하를 띤 전극을 향해 이동합니다. 예를 들어, 하단 전극이 양극이면 검은 입자는 아래로 이동하고 흰색 입자는 위로 이동합니다.

• 마이크로캡슐: 사람의 머리카락 굵기와 거의 같은 수백만 개의 마이크로캡슐로 구성되어 있습니다. 각 마이크로캡슐에는 투명한 유체에 떠 있는 하전 입자가 들어 있습니다. 이 캡슐은 전체 패널이나 화면에 분산되어 있습니다. 각 마이크로캡슐 내부에는 양전하를 띠는 흰색 입자와 음전하를 띠는 검은색 입자가 있습니다. 간단한 조작으로 전하에 따라 극성을 띠게 되어 텍스트와 이미지를 흑백으로 표시합니다. 이런 식으로 검은색이나 흰색의 점이나 픽셀을 볼 수 있습니다.

e-Ink 디스플레이의 주요 특징 중 하나는 쌍안정성. 이는 일단 이미지가 형성되면 이를 유지하는 데 에너지가 필요하지 않음을 의미합니다. 전원 공급 장치를 제거해도 이미지는 화면에 남아 있습니다. 따라서 기존 스크린에 비해 소비량이 적습니다.

요즘은 기술이 발전해서 그런것도 있더라구요 컬러 스크린, 고급 버전으로 다양한 색상을 표시하고 책, 만화 등의 이미지를 표시할 수 있습니다.

약간의 역사

꽤 최근인 것처럼 보일 수도 있지만 사실 이러한 스크린의 역사는 수십 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 특히 Xerox Palo Alto 연구 센터의 Nick Sheridon이 스크린을 개발한 1970년대로 거슬러 올라갑니다. Gyricon이라는 최초의 전자 종이. 이 혁신적인 소재는 자유롭게 회전할 수 있는 폴리에틸렌 구로 구성되어 있으며, 인가된 전압의 극성에 따라 흰색 또는 검정색 면을 표시하여 전기적으로 제어되는 검정색 또는 흰색 픽셀의 모양을 만들어냅니다.

이러한 발전에도 불구하고 종이를 모방한 저전력 화면 아이디어는 수십 년이 지나서야 구체화됐다. 였다 물리학자 조셉 제이콥슨(Joseph Jacobson)은 스탠포드 대학에서 박사후 과정을 밟고 있었습니다., 그는 버튼을 누르면 내용이 변경될 수 있고 작동하는 데 거의 전력이 필요하지 않은 여러 페이지의 책을 상상했습니다.

Jacobson은 1995년 Neil Gershenfeld에 의해 MIT 미디어 랩에 채용되었습니다. 그곳에서 Jacobson은 필요한 디스플레이 기술을 만들기 위해 두 명의 MIT 학부생 Barrett Comiskey와 JD Albert를 채용했습니다. 당신의 비전을 현실로 만들기 위해.

처음의 초점은 만드는 것이었습니다. 반은 흰색이고 반은 검은색인 작은 구체, Xerox의 Gyricon과 같습니다. 그러나 이 접근 방식은 상당한 어려움이 있는 것으로 나타났습니다. 실험 중에 Albert는 실수로 완전히 흰색인 구체를 몇 개 만들었습니다. Comiskey는 이러한 백색 입자를 어두운 염료와 혼합된 마이크로캡슐에 로딩하고 캡슐화하는 실험을 했습니다. 그 결과 표면에 적용하고 독립적으로 충전하여 흑백 이미지를 생성할 수 있는 마이크로캡슐 시스템이 탄생했습니다.

En 1996년 MIT는 마이크로캡슐화된 전기영동 디스플레이에 대한 최초의 특허를 출원했습니다.. 마이크로캡슐화된 전기영동 디스플레이의 장점과 전자 종이의 실제 요구 사항을 충족할 수 있는 잠재력은 무엇보다도 판독 장치에서의 사용 측면에서 획기적인 혁신으로 간주되었습니다. 그러나 당시에는 기술이 아직 원시적이었고 이러한 유형의 컬러 디스플레이는 존재하지 않았습니다.

1997년 Albert, Comiskey, Jacobson은 Russ Wilcox, Jerome Rubin과 함께 이잉크 주식회사 설립, Albert와 Comiskey가 졸업하기 두 달 전입니다. 그 이후로 e-Ink 기술은 계속 발전하여 다양한 장치에 적용되고 디지털 기술과의 상호 작용을 변화시켰습니다.

이 회사 스크린을 제조, 유통하는 대만 회사 전기영동은 여러 움직임으로 인해 이 분야에서 지배적인 위치를 차지하게 되었습니다. 예를 들어, 2005년 필립스는 전자종이 사업을 대만 신주에 본사를 둔 제조업체인 PVI(Prime View International)에 매각했습니다. 2008년에 E Ink Corp.는 PVI가 215억 450만 달러에 구매하기로 한 초기 계약을 발표했으며, 협상 후 최종 금액은 24억 2009만 달러에 이르렀습니다. E-Ink는 2012년 XNUMX월 XNUMX일 공식적으로 인수되었습니다. PVI의 인수로 E-Ink 전자종이 디스플레이의 생산 규모가 확대되었습니다. PVI는 인수 후 E Ink Holdings Inc.로 이름을 변경했습니다. XNUMX년 XNUMX월에는 라이벌 전기영동 디스플레이 회사인 SiPix를 인수하여 오늘날의 리더십을 강화했습니다.

e-Ink 스크린 애플리케이션

이 기술이 발전하고 성숙해짐에 따라 많은 회사에서는 다양한 응용 분야에서 사용하기 위해 이러한 유형의 스크린을 공급업체로부터 개발하거나 구입하기 시작했습니다. 가장 잘 알려진 것은 ereader이지만 실제로는 다양한 시도와 노력이 있었습니다. 다른 분야의 응용:

• 유연한 화면: 이 기술은 견고한 패널과 구부릴 수 있는 패널에 잘 적용되기 때문입니다. 예를 들어 LCD 대신 e-Ink 화면을 사용하는 저가형 Motorola F3, Samsung Alias ​​​​2, YotaPhone, Hisense A5c 또는 Seiko의 Spectrum과 같은 일부 유연한 모바일 장치 또는 웨어러블에 사용할 수 있습니다. SVRD001, 샤프 페블 등
• 전자 책: 이미 언급했듯이 이 페이지에 있는 것과 마찬가지로 Sony, Kindle, Kobo, Onyx 등 다양한 브랜드의 제품입니다. 또한 이미 기존의 화면과 터치스크린이 존재하며, 컬러 화면이나 전자펜에 민감한 화면도 존재한다.
• 노트북 및 PC 모니터: 흔하지는 않지만 e-Paper 화면을 탑재한 Lenovo ThinkBook Plus 등 일부 특수 모델도 있었습니다. 또한 이러한 유형의 화면을 사용하여 eReader와 태블릿 간의 2-in-1 장치 또는 하이브리드를 만드는 많은 Android 태블릿을 볼 수 있습니다.
• 전자 신문: 플랑드르 일간지 De Tijd도 iRex iLiad의 예비 버전을 사용하여 종이 신문의 전자 버전을 한정판으로 배포했습니다. 다른 예는 나중에 나올 것입니다.
• 스마트 카드 및 주변 장치- 일부 스마트 카드는 Nagra ID에서 제조하고 Innovative Card Technologies 및 nCryptone에서 개발한 것과 같이 낮은 소비량을 위해 이러한 유형의 e-잉크 디스플레이를 사용할 수도 있습니다. 또한 화면이 있는 USB 펜드라이브와 같은 일부 다른 주변 장치에도 사용되었습니다.
• 공개 대시보드: 공항, 기차역, 고속도로 패널, 표지판 등에서 정보를 표시하는 전자 패널이나 스크린의 소비를 줄이는 데에도 사용할 수 있습니다.
• 다른 사람: e-Ink 스크린을 탑재한 전자라벨, 스마트 의류, 드보락과 같은 키보드, 게임 등 다양한 활용 가능성도 있습니다.

전자종이 디스플레이 기술

기존 기술에 관해서는 다음과 같이 할 수 있습니다. 여러 가지를 구별하다, 기본 수준과 e-Ink Corporation 버전 모두에서:

패널 유형

중 기술의 종류 e-Ink 화면을 구현하기 위해 시간이 지남에 따라 개발되었으며 다음 사항을 강조해야 합니다.

• 자이리콘: 전자종이는 1970년대 제록스 팔로알토 연구소의 닉 쉐리돈(Nick Sheridon)에 의해 처음 개발되었습니다. Gyricon이라고 불리는 최초의 전자 종이는 75~106 마이크로미터 크기의 폴리에틸렌 구로 구성되었습니다. 각 구는 한쪽은 음전하를 띤 검은색 플라스틱, 다른 쪽은 양전하를 띤 흰색 플라스틱으로 구성된 야누스 입자입니다. 구체는 투명한 실리콘 시트에 내장되어 있으며 각 구체는 오일 버블에 매달려 있어 자유롭게 회전할 수 있습니다. 각 전극 쌍에 인가되는 전압의 극성에 따라 흰색 면이 위를 향하는지 검은색 면이 위를 향하는지 결정되어 픽셀이 흰색 또는 검은색으로 보이게 됩니다. 2007년에 에스토니아 회사인 Visitret Displays는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 구형 재료로 사용하여 비디오 속도를 획기적으로 향상시키고 필요한 제어 전압을 낮추는 이러한 유형의 디스플레이를 개발했습니다.
• EPD(전자구 디스플레이): 전기영동 디스플레이는 전기장을 가하여 하전된 색소 입자를 재배열하여 이미지를 형성합니다. EPD의 가장 간단한 구현에서는 직경이 약 10마이크로미터인 이산화티타늄 입자가 탄화수소 오일에 분산됩니다. 입자가 전하를 얻도록 하는 계면활성제 및 대전제와 함께 어두운 색의 염료도 오일에 첨가됩니다. 이 혼합물은 100~XNUMX마이크로미터의 공간으로 분리된 두 개의 평행 전도성 판 사이에 배치됩니다. 두 개의 판에 전압이 가해지면 입자는 입자의 전하와 반대 전하를 운반하는 판으로 전기 영동적으로 이동합니다. 입자가 화면의 전면(보는) 쪽에 위치하면 고굴절률 티타늄 입자에 의해 빛이 시청자에게 다시 산란되기 때문에 흰색이 나타납니다. 입자가 화면 뒷면에 위치하면 빛이 색의 색조에 흡수되어 어둡게 보입니다. 후면 전극이 일련의 작은 이미지 요소(픽셀)로 분할되면 화면의 각 영역에 적절한 전압을 적용하여 반사 및 흡수 영역의 패턴을 만들어 이미지를 형성할 수 있습니다. EPD는 일반적으로 MOSFET 기반 TFT(박막 트랜지스터) 기술을 사용하여 처리됩니다.
• 마이크로캡슐화된 전기영동: 1990년대 MIT 학부생 팀은 E-Ink Corp에서 시작하여 유럽 Philips에서 사용하는 마이크로캡슐화된 전기 영동 디스플레이를 기반으로 하는 새로운 유형의 전자 잉크를 고안하고 프로토타입을 만들었습니다. 이 기술은 유색 오일에 부유하는 전기적으로 충전된 흰색 입자로 채워진 마이크로캡슐을 사용합니다. 기본 회로는 흰색 입자가 캡슐의 상단에 있는지(관찰자에게 흰색으로 보임) 또는 캡슐의 하단에 있는지(관찰자가 오일의 색상을 볼 수 있도록) 제어합니다. 이 기술을 통해 화면을 유리 대신 유연한 플라스틱 시트로 만들 수 있었습니다. 이 개념을 보다 최근에 구현하려면 마이크로캡슐 아래에 전극 층만 있으면 됩니다.
• 전기습윤 디스플레이(EWD): 인가된 전압을 통해 제한된 물/기름 경계면의 형상을 제어하는 ​​기술입니다. 전압이 없으면 (유색) 오일이 물과 전극의 소수성 절연 코팅 사이에 평평한 필름을 형성하여 유색 픽셀이 됩니다. 전극과 물 사이에 전압을 가하면 물과 코팅 사이의 계면 장력이 변하여 물이 오일을 대체하여 전환 가능한 요소 아래에 흰색 반사 표면이 있는 경우 부분적으로 투명하거나 흰색 픽셀이 생성됩니다. 전기습윤 기반 디스플레이는 몇 가지 매력적인 기능을 제공합니다. 흰색 반사와 컬러 반사 사이의 전환은 비디오 콘텐츠를 표시하기에 충분히 빠릅니다. 저전력, 저전압 기술이며, 그 효과를 바탕으로 디스플레이를 평면적이고 얇게 만들 수 있습니다. 반사율과 대비는 다른 유형의 반사 디스플레이보다 우수하거나 동일하며 종이의 시각적 품질에 가깝습니다. 또한 이 기술은 반사형 LCD보다 4배 더 밝고 다른 최신 기술보다 2배 더 밝은 디스플레이를 구현하는 고휘도 풀 컬러 디스플레이를 향한 고유한 경로를 제공합니다. 빨간색, 녹색, 파란색(RGB) 필터를 사용하거나 3원색의 교대 세그먼트를 사용하여 디스플레이의 1/3만 원하는 색상의 빛을 반사시키는 대신 전기습윤을 통해 하위 픽셀이 있는 시스템이 가능해졌습니다. 두 가지 색상을 독립적으로 변경할 수 있습니다. 그 결과 디스플레이 영역의 2/3가 원하는 색상의 빛을 반사하는 데 사용할 수 있게 됩니다. 이는 독립적으로 제어할 수 있는 두 개의 유색 유막과 컬러 필터의 스택으로 픽셀을 구성함으로써 달성됩니다. 색상은 청록색, 자홍색, 노란색(RGB)으로, 이는 잉크젯 인쇄에 사용되는 원리와 유사한 감산 시스템입니다. LCD에 비해 편광판이 필요하지 않아 밝기가 향상됩니다.
• 전기유체학: 작은 저장소 내부에 수성 안료 분산액을 배치하는 EWD 디스플레이의 변형입니다. 이 침착물은 가시 픽셀 영역의 5-10% 미만을 차지하므로 안료는 실질적으로 시야에서 숨겨집니다. 전압은 저장소에서 안료를 전기 기계적으로 추출하여 디스플레이 기판 바로 뒤에 필름으로 펴는 데 사용됩니다. 결과적으로 디스플레이는 종이에 인쇄된 기존 안료와 유사한 색상과 밝기를 얻습니다. 전압이 제거되면 액체의 표면 장력으로 인해 안료 분산이 저장소로 빠르게 수축됩니다. 이 기술은 잠재적으로 전자종이에 85% 이상의 백색 상태 반사율을 제공할 수 있습니다. 핵심 기술은 신시내티 대학의 Novel Devices Laboratory에서 발명되었으며 Sun Chemical, Polymer Vision 및 Gamma Dynamics와 협력하여 개발된 작동 중인 프로토타입이 있습니다. 밝기, 채도, 응답 시간과 같은 중요한 측면에서 넓은 여유를 가지고 있습니다. 광학 활성층의 두께는 15마이크로미터 미만일 수 있으므로 롤러블 디스플레이에 대한 강력한 잠재력이 있습니다.
• 간섭계 변조기(Mirasol): 간섭계 변조기는 반사광의 간섭을 통해 다양한 색상을 만들어 낼 수 있는 전자 영상 디스플레이에 사용되는 기술입니다. 색상은 LCD를 구동하는 데 사용되는 것과 유사한 제어 IC를 사용하여 켜고 끄는 미세한 구멍으로 구성된 전기 전환식 광 변조기로 선택됩니다.
• 전자 플라즈몬 디스플레이: 전도성 고분자와 함께 플라즈몬 나노구조체를 활용하는 기술이다. 이 기술은 광범위한 색상, 높은 편광 독립적 반사(>50%), 강한 대비(>30%), 빠른 응답 시간(수백 ms) 및 장기 안정성을 특징으로 합니다. 또한 초저전력 소비(<0.5mW/cm2)와 고해상도(>10000dpi)가 가능합니다. 초박형 메타표면은 유연하고 폴리머는 부드럽기 때문에 전체 시스템이 구부러질 수 있습니다. 이 기술에 대한 향후 개선 사항에는 쌍안정성, 저렴한 재료 및 TFT 매트릭스 구현이 포함됩니다. 이를 위해 두 가지 핵심 요소 또는 부분으로 구성됩니다.
  • 첫 번째는 나노미터 규모의 구멍을 포함하는 수십 나노미터 두께의 금속-절연체-금속 필름으로 만들어진 반사율이 높은 메타표면입니다. 이러한 메타표면은 절연체의 두께에 따라 다양한 색상을 반사할 수 있습니다. 표준 RGB 색 구성표는 풀 컬러 디스플레이의 픽셀로 사용될 수 있습니다.
  • 두 번째 부분은 전기화학적 전위에 의해 제어 가능한 광 흡수를 갖는 폴리머입니다. 플라즈몬 메타표면에서 폴리머를 성장시킨 후, 메타표면의 반사는인가된 전압에 의해 변조될 수 있습니다.
• 반사형 LCD: 기존 LCD와 유사한 기술이지만 백라이트 패널을 반사면으로 대체한 것입니다.

위의 기술이 가장 중요하지만 개발되었거나 개발 중인 다른 기술도 있습니다. 예를 들어, 연구자들은 유연한 기판에 내장된 유기 트랜지스터를 사용하고, 광학을 사용하여 컬러 디스플레이를 단순화하는 등 많은 노력을 기울이고 있습니다.

e-잉크 버전

저는 항상 LCD 화면 대신 e-Ink 화면이 탑재된 e-리더를 선택하라고 조언합니다. 그 이유는 e-잉크가 눈의 피로를 덜어줄 뿐만 아니라 실제 종이와 유사한 독서 경험을 제공할 뿐만 아니라 기존 화면에 비해 에너지 소모도 훨씬 적기 때문입니다. e-Ink나 e-paper 화면을 선택할 때 다음 사항을 알아야 합니다. 다양한 버전의 기술 현재 e-Ink Holdings에서 특허를 취득한 다음과 같은 제품을 사용할 수 있습니다.

• 비즈플렉스: 이는 2007년 일부 유명 브랜드에서 사용된 XNUMX세대 e-잉크 디스플레이였습니다.
• 진주: 이 개선 사항은 3년 후에 도입되었으며 Amazon의 Kindle은 물론 Kobo, Onyx 및 Pocketbook과 같은 다른 모델에도 사용되었습니다.
• 뫼비우스: 이전 제품과 유사하지만 충격에 더 잘 견딜 수 있도록 화면에 투명하고 유연한 플라스틱 층을 포함합니다. 중국 회사인 Onyx도 이 스크린을 사용한 회사 중 하나였습니다.
• 트리톤: 2010년에 처음 소개되었지만 2013년에 두 번째 개선된 버전이 출시되었습니다. 이 기술에는 전자 잉크 디스플레이에서 처음으로 16가지 회색 음영과 4096가지 색상의 컬러가 포함되었습니다. Pocketbook은 그것을 사용한 최초의 제품 중 하나였습니다.
• 문자 및 문자 HD: 2013년에 출시되었으며, 두 가지 버전이 있습니다. e-Ink Carta의 해상도는 768×1024px, 크기는 6인치, 픽셀 밀도는 212ppi입니다. e-Ink Carta HD 버전은 해상도가 1080x1440px, 300ppi로 늘어나 6인치를 유지한다. 이 형식은 매우 널리 사용되며 현재 최고의 e-reader 모델에서 사용됩니다.
• 만화경: 이 기술은 2019년에 출시되었으며, 2021년에는 Plus 버전, 3년에는 Kaleido 2022 버전이 출시되었습니다. 컬러 필터가 있는 레이어를 추가하여 회색조 패널을 기반으로 하는 컬러 화면을 개선한 것입니다. Plus 버전은 질감과 색상이 개선되어 보다 선명한 이미지를 제공하며, Kaleido 3는 이전 세대보다 30% 향상된 채도, 16단계 그레이스케일 및 4096색상으로 훨씬 더 생생한 색상을 제공합니다.
• 갤러리 3: 가장 최신 모델이며 2023년에 막 출시되었으며 ACeP(Advanced Color ePaper)를 기반으로 하여 더욱 완벽한 색상을 구현하고 상용 TFT 백플레인과 호환되는 전압으로 제어되는 단일 전기영동 유체 층을 사용합니다. 응답시간, 즉 한 색상에서 다른 색상으로 바뀌는데 걸리는 시간을 향상시킨 컬러 e-잉크 기술이다. 예를 들어, 흰색에서 검정색까지 단 350ms가 소요되며, 색상 간 품질에 따라 500ms에서 1500ms까지 걸릴 수 있습니다. 또한 화면 표면에 반사되는 청색광의 양을 줄여주는 ComfortGaze 전면 조명이 함께 제공되어 더 편안하게 잠들 수 있고 눈의 피로를 덜 유발합니다.

미래

Plastic Logic Germany는 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소(Cavendish Laboratory)의 스핀오프 프로젝트로 탄생한 회사(개발자+공장)입니다. 2000년 Richard Friend, Henning Sirringhaus 및 Stuart Evans가 설립했습니다. 회사는 개발 및 제조를 전문으로합니다. 전기영동 스크린(EPD), 독일 드레스덴의 유기박막트랜지스터(OTFT) 기술을 기반으로 합니다. 덕분에 정보는 기존 화면이 아닌 유연한 패널에 표시될 수 있었습니다. 현재의 플렉서블 스크린 분야에 큰 공헌을 하고 있으며, 많은 사례에서 볼 수 있듯이 미래가 될 것으로 보입니다. 이 기술을 ePaper 또는 e-Ink와 결합하면 모든 응용 분야와 장점을 포함하여 무게와 유연성이 종이와 매우 유사한 요소가 생성됩니다.