e-Ink: alles wat u moet weten over e-readerschermen

Schermen spelen een cruciale rol in onze dagelijkse interactie met technologie en kunnen onder meer het gezichtsvermogen beschadigen of oogvermoeidheid veroorzaken. Om te voorkomen dat dit gebeurt terwijl u geniet van het lezen van uw favoriete eBook, moet u schermen kiezen met deze technologie waarover we u vandaag vertellen. Onder de verschillende beschikbare weergavetechnologieën zijn e-Ink-schermen of elektronische inkt, zijn populair geworden vanwege hun unieke reeks functies, die de ervaring van de lezer verbeteren en het lezen op papier zo dicht mogelijk benaderen.

Maar... weet je echt wat ze zijn?

Wat is e-inkt of ePaper?

Het kan met verschillende namen worden aangeroepen, zoals elektronisch papier of ePaper, of ook bekend als elektronische inkt of e-Ink. Hoe je het ook noemt, het is een soort beeldschermpaneel dat het uiterlijk van gewone inkt op papier nabootst. In tegenstelling tot conventionele platte beeldschermen die licht uitstralen, reflecteert een e-paper beeldscherm het omgevingslicht, net als papier. Dit kan ervoor zorgen dat ze comfortabeler te lezen zijn en een bredere kijkhoek bieden dan de meeste lichtgevende beeldschermen. De contrastverhouding op beschikbare elektronische beeldschermen benadert die van een krant, en nieuw ontwikkelde beeldschermen zijn iets beter. Een ideaal e-paperscherm kan in direct zonlicht worden gelezen zonder dat het beeld vervaagt, zoals bij veel andere apparaten zoals tablets, smartphones, computers, enz. het geval is.

Veel e-papertechnologieën houd tekst en statische afbeeldingen voor onbepaalde tijd zonder elektriciteit. Dit maakt ze ook ideaal voor mobiele apparaten die afhankelijk zijn van een batterij, zodat je de autonomie dagen of weken kunt verlengen, afhankelijk van het totale verbruik van de hardware van het apparaat.

Hoe e-Ink of ePaper werkt

Er kan niet gegeneraliseerd worden over de manier van werken van elektronische inktschermen, of e-Ink, omdat er veel technologieën zijn en elke technologie anders werkt, zoals we later in de sectie over typen zullen zien. Maar bijvoorbeeld, Door middel van elektroforese, wanneer een elektrisch veld op de microcapsule wordt aangelegd, bewegen de geladen deeltjes naar de tegengesteld geladen elektrode. Als de onderste elektrode bijvoorbeeld positief is, zullen de zwarte deeltjes naar beneden bewegen en de witte deeltjes naar boven.

• microcapsules: Ze zijn samengesteld uit miljoenen microcapsules, die elk ongeveer even breed zijn als een mensenhaar. Elke microcapsule bevat geladen deeltjes gesuspendeerd in een heldere vloeistof. Deze capsules zijn verdeeld over het gehele paneel of scherm. In elke microcapsule bevinden zich witte deeltjes die een positieve lading dragen en zwarte deeltjes die een negatieve lading dragen. Eenvoudige bediening, ze zijn gepolariseerd op basis van de elektrische lading om tekst en beeld in zwart-wit weer te geven. Op deze manier kun je een zwarte of witte stip of pixel zien...

Een van de belangrijkste kenmerken van e-Ink-displays is hun bistabiliteit. Dit betekent dat als een beeld eenmaal is gevormd, er geen energie meer nodig is om het in stand te houden. Het beeld blijft op het scherm staan, zelfs als de voeding wordt verwijderd. Vandaar het lage verbruik in vergelijking met conventionele schermen.

Tegenwoordig is de technologie vooruitgegaan, dus die zijn er ook kleurenschermen, geavanceerder, en die een veelheid aan kleuren kan weergeven, om afbeeldingen uit boeken, strips, enz. weer te geven.

Een beetje geschiedenis

Hoewel het misschien vrij recent lijkt, is de waarheid dat de geschiedenis van deze schermen enkele decennia teruggaat, met name tot de jaren zeventig, toen Nick Sheridon van het Xerox Palo Alto Research Center de eerste elektronische papier genaamd Gyricon. Dit innovatieve materiaal bestond uit bollen van polyethyleen die vrij konden draaien en een witte of zwarte zijde vertoonden, afhankelijk van de polariteit van de aangelegde spanning, waardoor de indruk ontstond van een elektrisch aangestuurde zwarte of witte pixel.

Ondanks deze vooruitgang kwam het idee van een scherm met een laag vermogen dat papier imiteerde pas decennia later tot stand. Was natuurkundige Joseph Jacobson, terwijl hij een postdoctoraal student was aan Stanford University, die zich een boek van meerdere pagina's voorstelde waarvan de inhoud met een druk op de knop kon worden gewijzigd en waarvoor weinig kracht nodig was om te werken.

Jacobson werd in 1995 door Neil Gershenfeld gerekruteerd voor het MIT Media Lab. Daar rekruteerde Jacobson twee MIT-studenten, Barrett Comiskey en JD Albert, om de noodzakelijke displaytechnologie te creëren. om uw visie werkelijkheid te maken.

De initiële focus was creëren kleine bolletjes die half wit en half zwart waren, zoals de Gyricon van Xerox. Deze aanpak bleek echter een aanzienlijke uitdaging. Tijdens zijn experimenten creëerde Albert per ongeluk enkele volledig witte bollen. Comiskey experimenteerde met het laden en inkapselen van deze witte deeltjes in microcapsules gemengd met een donkere kleurstof. Het resultaat was een systeem van microcapsules die op een oppervlak konden worden aangebracht en onafhankelijk konden worden opgeladen om zwart-witbeelden te creëren.

En 1996, MIT diende het eerste patent in voor micro-ingekapselde elektroforetische weergave. Het voordeel van het micro-ingekapselde elektroforetische display en zijn potentieel om te voldoen aan de praktische eisen van elektronisch papier werden gezien als een grote doorbraak, met het oog op het gebruik ervan in onder meer leesapparatuur. De technologie was in die tijd echter nog primitief en dit soort kleurendisplays bestonden niet.

In 1997, Albert, Comiskey en Jacobson, samen met Russ Wilcox en Jerome Rubin, richtte de E-Ink Corporation op, twee maanden vóór het afstuderen van Albert en Comiskey. Sindsdien is de e-Ink-technologie blijven evolueren, waarbij toepassingen op verschillende apparaten worden gevonden en onze interactie met digitale technologie wordt getransformeerd...

Dit bedrijf Taiwanees bedrijf dat schermen produceert en distribueert elektroforese profiteerde van verschillende bewegingen om dominant te worden in de sector. In 2005 verkocht Philips bijvoorbeeld de e-paperactiviteiten aan Prime View International (PVI), een fabrikant gevestigd in Hsinchu, Taiwan. In 2008 kondigde E Ink Corp. een eerste overeenkomst aan die door PVI zou worden gekocht voor $ 215 miljoen, een bedrag dat na onderhandelingen uiteindelijk $ 450 miljoen bereikte. E-Ink werd officieel overgenomen op 24 december 2009. De aankoop door PVI breidde de productieschaal voor het E-Ink e-paper display uit. PVI noemde zichzelf na de aankoop E Ink Holdings Inc. In december 2012 nam het SiPix over, een rivaliserend bedrijf op het gebied van elektroforetische beeldschermen, om zijn leiderschap vandaag de dag te versterken.

e-Ink-schermtoepassingen

Met de vooruitgang en volwassenheid van deze technologie zijn veel bedrijven begonnen met het ontwikkelen of aanschaffen van dit soort schermen van hun leveranciers om ze in een groot aantal toepassingen te gebruiken. Hoewel de bekendste ereaders zijn, is de waarheid dat er pogingen zijn geweest en toepassingen in andere sectoren:

• Flexibele schermen: aangezien deze technologie zich goed aanpast aan stijve panelen en ook aan panelen die gebogen kunnen worden. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor sommige flexibele mobiele apparaten of wearables, zoals de goedkope Motorola F3, Samsung Alias ​​2, YotaPhone, Hisense A5c, die een e-Ink-scherm gebruiken in plaats van LCD, of de Seiko's Spectrum SVRD001, de Sharp Pebble, enz.
• eReaders: zoals we al hebben vermeld, zoals degene die we op deze pagina hebben, van verschillende merken, Sony, Kindle, Kobo, Onyx, enz. Daarnaast zijn er al zowel conventionele schermen als touchscreens, maar ook kleurenschermen of schermen die gevoelig zijn voor elektronische pennen.
• Laptops en pc-monitoren: Hoewel het niet gebruikelijk is, zijn er enkele speciale modellen geweest, zoals de Lenovo ThinkBook Plus, met een e-Paper-scherm. Ook zien we veel Android-tablets die dit type scherm gebruiken, om 2-in-1 apparaten te maken of hybrides tussen een eReader en een tablet.
• elektronische kranten: Het Vlaamse dagblad De Tijd verspreidde ook een elektronische versie van zijn papieren krant in een beperkte versie, met behulp van een voorlopige versie van de iRex iLiad. Enkele andere voorbeelden zouden later volgen.
• Smartcards en randapparatuur- Sommige smartcards kunnen ook dit soort e-ink-displays gebruiken voor een laag verbruik, zoals die vervaardigd door Nagra ID en ontwikkelingen door Innovative Card Technologies en nCryptone. Ze werden ook gebruikt voor enkele andere randapparatuur, zoals USB-sticks met schermen.
• Openbare dashboards: Ze kunnen ook worden gebruikt om het verbruik van elektronische panelen of schermen die informatie weergeven op luchthavens, treinstations, snelwegpanelen, borden, enz. te verminderen.
• anderen: We hebben ook andere mogelijke toepassingen, zoals elektronische labels met e-Ink-scherm, slimme kleding, toetsenborden zoals die van Dvorak, games, enz.

E-paper weergavetechnologieën

Wat de bestaande technologieën betreft, kunnen we dat wel onderscheid maken tussen meerdere, zowel op een fundamenteel niveau als in versies van de e-Ink Corporation:

Paneeltypes

Tussen soorten technologieën die in de loop van de tijd zijn ontwikkeld om e-Ink-schermen te implementeren, moeten we benadrukken:

• Gyricon: Elektronisch papier werd voor het eerst ontwikkeld in de jaren zeventig door Nick Sheridon van het Palo Alto Research Center van Xerox. Het eerste elektronische papier, Gyricon genaamd, bestond uit polyethyleenbolletjes tussen de 1970 en 75 micrometer. Elke bol is een Janusdeeltje dat bestaat uit negatief geladen zwart plastic aan de ene kant en positief geladen wit plastic aan de andere kant. De bollen zijn ingebed in een vel transparant siliconen, waarbij elke bol in een oliebel hangt, zodat deze vrij kan draaien. De polariteit van de spanning die op elk paar elektroden wordt toegepast, bepaalt of de witte of zwarte kant naar boven is gericht, waardoor de pixel een wit of zwart uiterlijk krijgt. In 106 ontwikkelde het Estse bedrijf Visitret Displays dit type beeldscherm met behulp van polyvinylideenfluoride (PVDF) als materiaal voor de bollen, waardoor de videosnelheid dramatisch werd verbeterd en de benodigde stuurspanning werd verlaagd.
• EPD (elektrosfeerweergave): Een elektroforetisch scherm vormt beelden door geladen pigmentdeeltjes te herschikken met een aangelegd elektrisch veld. In de eenvoudigste implementatie van een EPD worden titaandioxidedeeltjes met een diameter van ongeveer één micrometer gedispergeerd in een koolwaterstofolie. Er wordt ook een donkergekleurde kleurstof aan de olie toegevoegd, samen met oppervlakteactieve stoffen en oplaadmiddelen die ervoor zorgen dat de deeltjes een elektrische lading krijgen. Dit mengsel wordt tussen twee parallelle geleidende platen geplaatst, gescheiden door een ruimte van 10 tot 100 micrometer. Wanneer er een spanning over de twee platen wordt aangelegd, migreren de deeltjes elektroforetisch naar de plaat die de tegengestelde lading draagt ​​als die van de deeltjes. Wanneer de deeltjes zich aan de voorzijde (kijk)zijde van het scherm bevinden, verschijnt er wit, omdat het licht door de titaniumdeeltjes met hoge index terug naar de kijker wordt verstrooid. Wanneer de deeltjes zich aan de achterkant van het scherm bevinden, lijkt het donker, omdat het licht wordt geabsorbeerd door de kleurtint. Als de achterelektrode is verdeeld in een reeks kleine beeldelementen (pixels), kan een beeld worden gevormd door de juiste spanning op elk gebied van het scherm aan te leggen om een ​​patroon van reflecterende en absorberende gebieden te creëren. EPD's worden doorgaans aangepakt met behulp van MOSFET-gebaseerde dunne filmtransistor (TFT)-technologie.
• Micro-ingekapselde elektroforese: In de jaren negentig bedacht en maakte een team van MIT-studenten een prototype van een nieuw type elektronische inkt, gebaseerd op een micro-ingekapseld elektroforetisch display, afkomstig van E-Ink Corp en gebruikt door het Europese Philips. Deze technologie maakt gebruik van microcapsules gevuld met elektrisch geladen witte deeltjes, gesuspendeerd in een gekleurde olie. Het onderliggende circuit bepaalt of de witte deeltjes zich aan de bovenkant van de capsule bevinden (zodat het er wit uitziet voor de kijker) of aan de onderkant van de capsule (zodat de kijker de kleur van de olie ziet). Dankzij deze technologie kon het scherm worden gemaakt van flexibele plastic platen in plaats van glas. Een recentere implementatie van dit concept vereist slechts een laag elektroden onder de microcapsules.
• Elektrowetting-display (EWD): is een technologie die de vorm van een afgesloten water/olie-grensvlak regelt via een aangelegde spanning. Zonder spanning vormt de (gekleurde) olie een vlakke film tussen water en een hydrofobe isolerende coating van een elektrode, waardoor een gekleurde pixel ontstaat. Door een spanning aan te leggen tussen de elektrode en het water verandert de grensvlakspanning tussen het water en de coating, waardoor het water de olie verdringt, waardoor een gedeeltelijk transparante of witte pixel ontstaat als er zich een wit reflecterend oppervlak onder het schakelbare element bevindt. Op elektrowetting gebaseerde displays bieden verschillende aantrekkelijke kenmerken. Het schakelen tussen witte en gekleurde reflectie is snel genoeg om videocontent weer te geven. Het is een laagvermogen- en laagspanningstechnologie en displays op basis van het effect kunnen plat en dun zijn. Reflectiviteit en contrast zijn beter dan of gelijk aan andere soorten reflecterende displays en benaderen de visuele kwaliteiten van papier. Bovendien biedt de technologie een uniek pad naar full-colour beeldschermen met hoge helderheid, wat leidt tot beeldschermen die vier keer helderder zijn dan reflecterende LCD's en twee keer helderder dan andere opkomende technologieën. In plaats van rode, groene en blauwe (RGB) filters of afwisselende segmenten van de drie primaire kleuren te gebruiken, die er feitelijk toe leiden dat slechts een derde van het scherm het licht in de gewenste kleur reflecteert, maakt electrowetting een systeem mogelijk waarin een subpixel kan twee verschillende kleuren onafhankelijk van elkaar veranderen. Hierdoor is tweederde van het displayoppervlak beschikbaar om licht in elke gewenste kleur te reflecteren. Dit wordt bereikt door een pixel te construeren met een stapel van twee onafhankelijk regelbare gekleurde oliefilms plus een kleurenfilter. De kleuren zijn cyaan, magenta en geel (RGB), wat een subtractief systeem is, vergelijkbaar met het principe dat wordt gebruikt bij inkjetprinten. Vergeleken met LCD wordt de helderheid vergroot omdat er geen polarisatoren nodig zijn.
• Elektrofluïdica: is een variant van het EWD-display dat een dispersie van waterig pigment in een klein reservoir plaatst. Deze afzetting omvat minder dan 5-10% van het zichtbare pixeloppervlak en daarom is het pigment grotendeels aan het zicht onttrokken. Er wordt spanning gebruikt om het pigment elektromechanisch uit het reservoir te halen en het als een film direct achter het beeldschermsubstraat te verspreiden. Als gevolg hiervan krijgt het scherm een ​​kleur en helderheid die vergelijkbaar is met die van conventionele pigmenten die op papier zijn gedrukt. Wanneer de spanning wordt verwijderd, zorgt de oppervlaktespanning van de vloeistof ervoor dat de pigmentdispersie zich snel terugtrekt in het reservoir. De technologie kan potentieel meer dan 85% witte reflectie voor e-papier bieden. De kerntechnologie is uitgevonden in het Novel Devices Laboratory van de Universiteit van Cincinnati en er zijn werkende prototypes ontwikkeld in samenwerking met Sun Chemical, Polymer Vision en Gamma Dynamics. Het heeft een ruime marge op kritische aspecten zoals helderheid, kleurverzadiging en responstijd. Omdat de optisch actieve laag minder dan 15 micrometer dik kan zijn, is er een groot potentieel voor oprolbare displays.
• Interferometrische modulator (Mirasol): Interferometrische modulator is een technologie die wordt gebruikt in elektronische visuele beeldschermen en die verschillende kleuren kan creëren door de interferentie van gereflecteerd licht. De kleur wordt geselecteerd met een elektrisch geschakelde lichtmodulator die bestaat uit een microscopisch kleine holte die wordt in- en uitgeschakeld met behulp van besturings-IC's die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt om een ​​LCD aan te sturen.
• Elektronisch-plasmonische weergave: is een technologie die gebruik maakt van plasmonische nanostructuren met geleidende polymeren. Deze technologie beschikt over een breed kleurenbereik, hoge polarisatie-onafhankelijke reflectie (>50%), sterk contrast (>30%), snelle responstijd (honderden ms) en stabiliteit op lange termijn. Bovendien heeft het een ultralaag stroomverbruik (<0.5 mW/cm2) en potentieel voor hoge resolutie (>10000 dpi). Omdat de ultradunne metasurfaces flexibel zijn en het polymeer zacht is, kan het hele systeem buigen. Gewenste toekomstige verbeteringen voor deze technologie zijn onder meer bistabiliteit, goedkopere materialen en implementatie met TFT-matrices. En om dit te doen, bestaat het uit twee belangrijke elementen of onderdelen:
  • De eerste is een sterk reflecterend metasurface gemaakt van metaal-isolator-metaalfilms van tientallen nanometers dik met gaten op nanometerschaal. Deze metasurfaces kunnen verschillende kleuren reflecteren, afhankelijk van de dikte van de isolator. Het standaard RGB-kleurenschema kan worden gebruikt als pixels voor kleurendisplays.
  • Het tweede deel is een polymeer met optische absorptie die regelbaar is door een elektrochemische potentiaal. Nadat het polymeer op de plasmonische metasurfaces is gegroeid, kan de reflectie van de metasurfaces worden gemoduleerd door de aangelegde spanning.
• reflecterend LCD-scherm: Het is een technologie die lijkt op conventionele LCD, maar het achtergrondverlichtingspaneel is vervangen door een reflecterend oppervlak.

Er zijn nog andere technologieën ontwikkeld of in ontwikkeling, hoewel de bovenstaande de belangrijkste zijn. Onderzoekers doen bijvoorbeeld grote inspanningen om organische transistors te gebruiken die zijn ingebed in flexibele substraten, kleurenweergaven te vereenvoudigen met behulp van optica, enz.

e-Ink-versies

Ik adviseer altijd om te kiezen voor e-readers met e-Ink schermen in plaats van LCD schermen. De reden is dat e-inkt niet alleen minder vermoeiend is voor je ogen, maar je ook een leeservaring geeft die vergelijkbaar is met die van echt papier, en bovendien veel minder energie verbruikt dan traditionele schermen. Wanneer u het e-Ink- of e-paper-scherm selecteert, moet u weten dat dit het geval is verschillende versies van de technologieën vandaag beschikbaar gepatenteerd door e-Ink Holdings, zoals:

• Vizplex: Dit was de eerste generatie e-ink-displays, die in 2007 door een aantal zeer populaire merken werd gebruikt.
• Parel: Deze verbetering werd drie jaar later geïntroduceerd en werd door Amazon gebruikt voor zijn Kindle, maar ook in andere modellen zoals Kobo, Onyx en Pocketbook.
• Mobius: Het is vergelijkbaar met de vorige, maar bevat een laag transparant en flexibel plastic op het scherm om schokken beter te weerstaan. Onyx, een Chinees bedrijf, was een van degenen die dit scherm gebruikte.
• Triton: Het werd voor het eerst geïntroduceerd in 2010, hoewel in 2013 een tweede verbeterde versie werd uitgebracht. Deze technologie omvatte voor het eerst kleur in elektronische inktdisplays, met 16 grijstinten en 4096 kleuren. Pocketbook was een van de eersten die het gebruikte.
• Brief en Brief HD: Ze zijn uitgebracht in 2013 en er zijn twee verschillende versies. De e-Ink Carta heeft een resolutie van 768×1024 px, 6″ groot en een pixeldichtheid van 212 ppi. Wat de e-Ink Carta HD-versie betreft, deze wordt verhoogd naar een resolutie van 1080x1440 px en 300 ppi, met behoud van 6 inch. Dit formaat is erg populair en wordt gebruikt door de beste huidige e-readermodellen.
• Kaleido: Deze technologie arriveerde in 2019, met een Plus-versie in 2021 en een Kaleido 3-versie in 2022. Het zijn verbeteringen aan het kleurenscherm, gebaseerd op grijswaardenpanelen door een laag met een kleurenfilter toe te voegen. De Plus-versie verbeterde textuur en kleur voor een helderder beeld, en de Kaleido 3 biedt veel levendigere kleuren, met 30% hogere kleurverzadiging dan de vorige generatie, 16 grijstinten en 4096 kleuren.
• Gallery 3: Het is het meest recente model en is net gearriveerd in 2023. Het is gebaseerd op ACeP (Advanced Color ePaper) om completere kleuren te verkrijgen en met een enkele laag elektroforetische vloeistof die wordt bestuurd door spanningen die compatibel zijn met commerciële TFT-backplanes. Het is een e-inkttechnologie in kleur die de responstijd verbetert, dat wil zeggen de tijd die nodig is om van de ene kleur naar de andere te veranderen. Van wit naar zwart bijvoorbeeld in slechts 350 ms, en tussen kleuren kan dit, afhankelijk van de kwaliteit, van 500 ms tot 1500 ms gaan. Bovendien zijn ze voorzien van een ComfortGaze-koplamp die de hoeveelheid blauw licht die op het schermoppervlak wordt gereflecteerd vermindert, zodat u beter in slaap kunt vallen en minder vermoeide ogen veroorzaakt.

Toekomst

Plastic Logic Duitsland is een bedrijf (ontwikkelaar + fabriek) dat is ontstaan ​​als spin-off project van het Cavendish Laboratory aan de Universiteit van Cambridge. Het werd in 2000 opgericht door Richard Friend, Henning Sirringhaus en Stuart Evans. Het bedrijf is gespecialiseerd in de ontwikkeling en productie van elektroforetische schermen (EPD), gebaseerd op organische dunne filmtransistor (OTFT)-technologie, in Dresden, Duitsland. Dankzij hen kon informatie worden weergegeven als op een conventioneel scherm, maar dan op een flexibel paneel. Ze leveren een grote bijdrage op het gebied van de huidige flexibele schermen, en het lijkt erop dat ze de toekomst zullen zijn, zoals we in veel gevallen zien. Het combineren van deze technologie met ePaper of e-Ink zal resulteren in elementen die qua gewicht en flexibiliteit sterk lijken op vellen papier, met al hun toepassingen en voordelen...