e-Ink: все, что вам нужно знать об экранах электронных книг

Экраны играют решающую роль в нашем ежедневном взаимодействии с технологиями и, помимо других проблем, могут повредить зрение или вызвать утомление глаз. Чтобы этого не произошло, пока вы наслаждаетесь чтением любимой электронной книги, вам следует выбирать экраны с этой технологией, о которой мы вам сегодня рассказываем. Среди различных доступных технологий отображения, Экраны e-Ink или электронные чернила, завоевали популярность благодаря своему уникальному набору функций, улучшающих впечатления читателя и максимально приближающих его к чтению на бумаге.

Но... ты действительно знаешь, что они собой представляют?

Что такое электронные чернила или электронная бумага?

Его можно называть по-разному, например, электронная бумага или ePaper, также известная как электронные чернила или e-Ink. Независимо от того, как вы это называете, это тип панели экрана дисплея, имитирующий внешний вид обычных чернил на бумаге. В отличие от обычных плоских дисплеев, излучающих свет, дисплей на электронной бумаге отражает окружающий свет, как и бумага. Это может сделать их более удобными для чтения и обеспечить более широкий угол обзора, чем у большинства светоизлучающих дисплеев. Коэффициент контрастности имеющихся электронных дисплеев приближается к контрастности газеты, а недавно разработанные дисплеи немного лучше. На идеальном экране электронной бумаги можно читать под прямыми солнечными лучами, при этом изображение не будет выцветать, как это происходит со многими другими устройствами, такими как планшеты, смартфоны, компьютеры и т. д.

Многие технологии электронной бумаги хранить текст и статические изображения неопределенно долго без электричества. Это также делает их идеальными для мобильных устройств, которые зависят от аккумулятора, поэтому вы можете продлить автономность на дни или недели, в зависимости от общего потребления оборудования устройства.

Как работают электронные чернила или электронная бумага

Нельзя делать обобщения относительно способ работы электронных чернильных экранов, или e-Ink, поскольку технологий много и каждая работает по-разному, как мы увидим далее в разделе типов. Но например, При электрофорезе, когда к микрокапсуле прикладывается электрическое поле, заряженные частицы движутся к противоположно заряженному электроду. Например, если нижний электрод положительный, черные частицы будут двигаться вниз, а белые — вверх.

• Микрокапсулы: Они состоят из миллионов микрокапсул, каждая из которых примерно такой же ширины, как человеческий волос. Каждая микрокапсула содержит заряженные частицы, взвешенные в прозрачной жидкости. Эти капсулы распределены по всей панели или экрану. Внутри каждой микрокапсулы находятся белые частицы, несущие положительный заряд, и черные частицы, несущие отрицательный заряд. Простое управление: они поляризуются в соответствии с электрическим зарядом для отображения текста и изображений в черно-белом режиме. Таким образом, вы можете увидеть черную или белую точку или пиксель...

Одной из ключевых особенностей дисплеев e-Ink является их бистабильность. Это означает, что как только изображение сформировано, для его поддержания не требуется никакой энергии. Изображение останется на экране даже при отключении питания. Отсюда и его низкое потребление по сравнению с обычными экранами.

В настоящее время технологии продвинулись, поэтому есть также цветные экраны, более продвинутый, который может отображать множество цветов, отображать изображения из книг, комиксов и т. д.

Немного истории

Хотя это может показаться совсем недавним, на самом деле история этих экранов насчитывает несколько десятилетий, а именно, 1970-е годы, когда Ник Шеридон из исследовательского центра Xerox в Пало-Альто разработал первая электронная газета под названием Gyricon. Этот инновационный материал состоял из полиэтиленовых сфер, которые могли свободно вращаться, отображая белую или черную сторону в зависимости от полярности приложенного напряжения, создавая тем самым видимость электрически управляемого черного или белого пикселя.

Несмотря на это достижение, идея экрана с низким энергопотреблением, имитирующего бумагу, воплотилась в жизнь лишь десятилетия спустя. Был физик Джозеф Джейкобсон, будучи постдокторантом Стэнфордского университета, который представил многостраничную книгу, содержание которой можно было изменить нажатием кнопки и для работы которой требовалось мало энергии.

Джейкобсон был принят на работу Нилом Гершенфельдом в Медиа-лабораторию Массачусетского технологического института в 1995 году. Там Джейкобсон нанял двух студентов бакалавриата Массачусетского технологического института, Барретта Комиски и Дж. Д. Альберта, для создания необходимой технологии отображения. чтобы воплотить ваше видение в реальность.

Первоначальной целью было создание маленькие сферы, наполовину белые, наполовину черные, как Gyricon от Xerox. Однако этот подход оказался серьезной проблемой. В ходе своих экспериментов Альберт случайно создал несколько совершенно белых сфер. Комиски экспериментировал с загрузкой и капсулированием этих белых частиц в микрокапсулы, смешанные с темным красителем. Результатом стала система микрокапсул, которые можно было наносить на поверхность и заряжать независимо, создавая черно-белые изображения.

En В 1996 году Массачусетский технологический институт подал первый патент на микроинкапсулированный электрофоретический дисплей.. Преимущество микрокапсулированного электрофоретического дисплея и его потенциал удовлетворения практических требований электронной бумаги рассматривались как крупный прорыв с целью его использования, среди прочего, в устройствах чтения. Однако в то время технология была еще примитивной, и цветных дисплеев такого типа не существовало.

В 1997 году Альберт, Комиски и Джейкобсон вместе с Рассом Уилкоксом и Джеромом Рубином основал корпорацию E-Ink, за два месяца до выпуска Альберта и Комиски. С тех пор технология e-Ink продолжает развиваться, находя применение в различных устройствах и меняя наше взаимодействие с цифровыми технологиями…

Эта компания Тайваньская компания, производящая и распространяющая экраны. Электрофорез, благодаря нескольким движениям, стал доминирующим в этом секторе. Например, в 2005 году Philips продала бизнес по производству электронной бумаги Prime View International (PVI), производителю из Синьчжу, Тайвань. В 2008 году E Ink Corp. объявила о первоначальном соглашении о покупке PVI за 215 миллионов долларов, сумма, которая в конечном итоге после переговоров достигла 450 миллионов долларов. E-Ink была официально приобретена 24 декабря 2009 года. Покупка PVI расширила масштабы производства дисплеев на электронной бумаге E-Ink. После покупки PVI переименовала себя в E Ink Holdings Inc. В декабре 2012 года она приобрела SiPix, конкурирующую компанию по производству электрофоретических дисплеев, чтобы укрепить свое лидерство сегодня.

Приложения для экрана e-Ink

С развитием и развитием этой технологии многие компании начали разрабатывать или приобретать экраны этого типа у своих поставщиков, чтобы использовать их во множестве приложений, хотя наиболее известными являются устройства для чтения электронных книг, правда в том, что были попытки и приложения в других отраслях:

• Гибкие экраны: поскольку эта технология хорошо адаптируется как к жестким панелям, так и к тем, которые можно сгибать. Например, его можно использовать для некоторых гибких мобильных устройств или носимых устройств, таких как недорогие Motorola F3, Samsung Alias ​​2, YotaPhone, Hisense A5c, в которых вместо ЖК-дисплея используется экран e-Ink, или Seiko Spectrum. СВРД001, Острый Камешек и т. д.
• электронные книги: как мы уже упоминали, подобные тем, что есть на этой странице, от разных брендов: Sony, Kindle, Kobo, Onyx и т. д. Кроме того, уже существуют как обычные экраны и сенсорные экраны, так и цветные экраны или экраны, чувствительные к электронным перьям.
• Ноутбуки и мониторы ПК: Хотя это и не распространено, существовало несколько специальных моделей, таких как Lenovo ThinkBook Plus, с экраном из электронной бумаги. Мы также видим множество планшетов Android, которые используют этот тип экрана для создания устройств 2-в-1 или гибридов электронной книги и планшета.
• электронные газеты: Фламандская ежедневная газета De Tijd также распространяла ограниченную электронную версию своей бумажной газеты, используя предварительную версию iRex iLiad. Некоторые другие примеры будут позже.
• Смарт-карты и периферийные устройства- Некоторые смарт-карты также могут использовать этот тип дисплеев электронных чернил для низкого потребления, например карты производства Nagra ID и разработки Innovative Card Technologies и nCryptone. Они также использовались для некоторых других периферийных устройств, таких как USB-накопители с экранами.
• Публичные панели мониторинга: Их также можно использовать для снижения энергопотребления электронных панелей или экранов, отображающих информацию в аэропортах, вокзалах, табло на шоссе, знаках и т. д.
• другие: У нас также есть другие возможности использования, такие как электронные этикетки с экраном e-Ink, умная одежда, клавиатуры, такие как у Дворжака, игры и т. д.

Технологии отображения электронной бумаги

Что касается существующих технологий, мы можем различать несколько, как на фундаментальном уровне, так и в версиях e-Ink Corporation:

Типы панелей

Среди виды технологий которые были разработаны с течением времени для реализации экранов e-Ink, мы должны выделить:

• Гирикон: Электронная бумага была впервые разработана в 1970-х годах Ником Шеридоном в исследовательском центре Xerox в Пало-Альто. Первая электронная бумага, названная Gyricon, состояла из полиэтиленовых сфер размером от 75 до 106 микрометров. Каждая сфера представляет собой частицу Януса, состоящую из отрицательно заряженного черного пластика с одной стороны и положительно заряженного белого пластика с другой. Сферы заключены в лист прозрачного силикона, причем каждая сфера подвешена в масляном пузыре и может свободно вращаться. Полярность напряжения, приложенного к каждой паре электродов, определяет, будет ли белая или черная сторона обращена вверх, что придает пикселю белый или черный вид. В 2007 году эстонская компания Visitret Displays разрабатывала этот тип дисплея, используя поливинилиденфторид (ПВДФ) в качестве материала для сфер, что значительно улучшило скорость видео и снизило необходимое управляющее напряжение.
• EPD (электросферный дисплей): Электрофоретический дисплей формирует изображения путем перестановки заряженных частиц пигмента с помощью приложенного электрического поля. В простейшей реализации EPD частицы диоксида титана диаметром около одного микрометра диспергированы в углеводородном масле. В масло также добавляется краситель темного цвета, а также поверхностно-активные вещества и заряжающие агенты, которые заставляют частицы приобретать электрический заряд. Эту смесь помещают между двумя параллельными проводящими пластинами, разделенными расстоянием от 10 до 100 микрометров. Когда напряжение прикладывается к двум пластинам, частицы электрофоретически мигрируют к пластине, неся заряд, противоположный заряду частиц. Когда частицы расположены на передней (просмотровой) стороне экрана, появляется белый цвет, поскольку свет рассеивается обратно к зрителю частицами титана с высоким показателем преломления. Когда частицы расположены на обратной стороне экрана, он кажется темным, поскольку свет поглощается цветовым оттенком. Если задний электрод разделить на ряд небольших элементов изображения (пикселей), то изображение можно сформировать путем подачи соответствующего напряжения на каждую область экрана для создания узора из отражающих и поглощающих областей. EPD обычно решаются с использованием технологии тонкопленочных транзисторов (TFT) на основе MOSFET.
• Микроинкапсулированный электрофоретик: В 1990-х годах команда студентов Массачусетского технологического института разработала и создала прототип нового типа электронных чернил на основе микроинкапсулированного электрофоретического дисплея, разработанного E-Ink Corp и используемого европейской компанией Philips. В этой технологии используются микрокапсулы, наполненные электрически заряженными белыми частицами, взвешенными в цветном масле. Базовая схема контролирует, находятся ли белые частицы в верхней части капсулы (чтобы зрителю она казалась белой) или внизу капсулы (чтобы зритель видел цвет масла). Эта технология позволила сделать экран из гибких пластиковых листов вместо стекла. Более поздняя реализация этой концепции требует только слоя электродов под микрокапсулами.
• Электросмачивающий дисплей (EWD): это технология, которая контролирует форму ограниченной границы раздела вода/масло посредством приложенного напряжения. Без напряжения (цветное) масло образует плоскую пленку между водой и гидрофобным изолирующим покрытием электрода, в результате чего пиксель становится цветным. При подаче напряжения между электродом и водой изменяется межфазное натяжение между водой и покрытием, в результате чего вода вытесняет масло, создавая частично прозрачный или белый пиксель, если под переключаемым элементом находится белая отражающая поверхность. Дисплеи на основе электросмачивания обладают рядом привлекательных особенностей. Переключение между белым и цветным отражением происходит достаточно быстро для отображения видеоконтента. Это технология с низким энергопотреблением и низким напряжением, а дисплеи, основанные на этом эффекте, могут быть плоскими и тонкими. Отражательная способность и контрастность лучше или равны другим типам отражающих дисплеев и приближаются к визуальным качествам бумаги. Кроме того, эта технология открывает уникальный путь к полноцветным дисплеям высокой яркости, что приводит к созданию дисплеев, которые в четыре раза ярче, чем отражающие ЖК-дисплеи, и в два раза ярче, чем другие новые технологии. Вместо использования фильтров красного, зеленого и синего (RGB) или чередующихся сегментов трех основных цветов, что фактически приводит к тому, что только одна треть дисплея отражает свет желаемого цвета, электросмачивание позволяет создать систему, в которой субпиксель может изменить два разных цвета независимо. В результате две трети площади дисплея могут отражать свет любого желаемого цвета. Это достигается за счет создания пикселя со стопкой из двух независимо управляемых цветных масляных пленок и цветного фильтра. Цвета: голубой, пурпурный и желтый (RGB), что представляет собой субтрактивную систему, аналогичную принципу, используемому в струйной печати. По сравнению с ЖК-дисплеем яркость увеличивается, поскольку поляризаторы не требуются.
• Электрофлюидика: вариант дисплея EWD, в котором дисперсия водного пигмента помещается в небольшой резервуар. Это отложение составляет менее 5-10% видимой площади пикселя, и поэтому пигмент практически скрыт от глаз. Напряжение используется для электромеханического извлечения пигмента из резервуара и распределения его в виде пленки непосредственно за подложкой дисплея. В результате дисплей приобретает цвет и яркость, аналогичные обычным пигментам, напечатанным на бумаге. Когда напряжение снимается, поверхностное натяжение жидкости заставляет дисперсию пигмента быстро втягиваться в резервуар. Эта технология потенциально может обеспечить для электронной бумаги коэффициент отражения белого цвета более 85%. Основная технология была изобретена в Лаборатории новых устройств Университета Цинциннати, и существуют рабочие прототипы, разработанные в сотрудничестве с Sun Chemical, Polymer Vision и Gamma Dynamics. Он имеет большой запас по таким важным аспектам, как яркость, насыщенность цвета и время отклика. Поскольку оптически активный слой может иметь толщину менее 15 микрометров, существует большой потенциал для сворачиваемых дисплеев.
• Интерферометрический модулятор (Мирасол): Интерферометрический модулятор — это технология, используемая в электронных визуальных дисплеях, которая может создавать различные цвета за счет интерференции отраженного света. Цвет выбирается с помощью электрически переключаемого модулятора света, содержащего микроскопическую полость, которая включается и выключается с помощью управляющих микросхем, аналогичных тем, которые используются для управления ЖК-дисплеем.
• Электронно-плазмонный дисплей: технология, использующая плазмонные наноструктуры с проводящими полимерами. Эта технология отличается широким диапазоном цветов, высоким уровнем независимого от поляризации отражения (>50%), высокой контрастностью (>30%), быстрым временем отклика (сотни мс) и долговременной стабильностью. Кроме того, он имеет сверхнизкое энергопотребление (<0.5 мВт/см2) и потенциально высокое разрешение (>10000 точек на дюйм). Поскольку ультратонкие метаповерхности гибкие, а полимер мягкий, вся система может гнуться. Желаемые будущие улучшения этой технологии включают бистабильность, более дешевые материалы и реализацию с использованием TFT-матриц. И для этого он состоит из двух ключевых элементов или частей:
  • Первый представляет собой высокоотражающую метаповерхность, состоящую из пленок металл-изолятор-металл толщиной в десятки нанометров, которые включают отверстия нанометрового размера. Эти метаповерхности могут отражать разные цвета в зависимости от толщины изолятора. Стандартную цветовую схему RGB можно использовать в качестве пикселей для полноцветных дисплеев.
  • Вторая часть представляет собой полимер с оптическим поглощением, контролируемым электрохимическим потенциалом. После выращивания полимера на плазмонных метаповерхностях отражение метаповерхностей можно модулировать приложенным напряжением.
• отражающий ЖК-дисплей: это технология, аналогичная обычной ЖК-панели, но панель подсветки заменена отражающей поверхностью.

Существуют и другие технологии, разработанные или находящиеся в стадии разработки, хотя перечисленные выше являются наиболее важными. Например, исследователи прилагают большие усилия для использования органических транзисторов, встроенных в гибкие подложки, упрощения цветных дисплеев с помощью оптики и т. д.

версии электронных чернил

Я всегда советую выбирать электронные книги с экранами E-Ink вместо ЖК-экранов. Причина в том, что электронные чернила не только меньше утомляют ваши глаза, но и дают вам ощущения от чтения, аналогичные ощущениям от чтения на настоящей бумаге, а также потребляют гораздо меньше энергии, чем традиционные экраны. При выборе экрана e-Ink или электронной бумаги вы должны знать, что есть различные варианты технологий доступны сегодня, запатентованы e-Ink Holdings, такие как:

• Визплекс: Это было первое поколение дисплеев с электронными чернилами, которое использовалось некоторыми очень популярными брендами в 2007 году.
• Жемчуг: Это улучшение было представлено три года спустя и использовалось Amazon для своего Kindle, а также в других моделях, таких как Kobo, Onyx и Pocketbook.
• мебиус: он похож на предыдущие, но включает в себя слой прозрачного и гибкого пластика на экране, чтобы лучше противостоять ударам. Китайская компания Onyx была одной из тех, кто использовал этот экран.
• Тритон: Впервые она была представлена ​​в 2010 году, хотя вторая улучшенная версия была выпущена в 2013 году. Эта технология впервые включила цвет в электронные чернильные дисплеи с 16 оттенками серого и 4096 цветами. Pocketbook был одним из первых, кто его использовал.
• Письмо и письмо HD: Они были выпущены в 2013 году и существуют в двух разных версиях. E-Ink Carta имеет разрешение 768×1024 пикселей, размер 6 дюймов и плотность пикселей 212 пикселей на дюйм. Что касается версии e-Ink Carta HD, ее разрешение увеличивается до 1080x1440 пикселей и 300 пикселей на дюйм, сохраняя 6 дюймов. Этот формат очень популярен, его используют лучшие современные модели электронных книг.
• Kaleido: эта технология появилась в 2019 году, версия Plus — в 2021 году, а версия Kaleido 3 — в 2022 году. Это усовершенствования цветного экрана, основанные на панелях в оттенках серого за счет добавления слоя с цветным фильтром. Версия Plus улучшила текстуру и цвет для более четкого изображения, а Kaleido 3 предлагает гораздо более яркие цвета: насыщенность цвета на 30% выше, чем у предыдущего поколения, 16 уровней оттенков серого и 4096 цветов.
• Галерея 3: это самая последняя модель, выпущенная только в 2023 году. Она основана на ACeP (Advanced Color ePaper) для достижения более полных цветов и имеет один слой электрофоретической жидкости, управляемый напряжением, совместимым с коммерческими объединительными панелями TFT. Это технология цветных электронных чернил, которая улучшает время отклика, то есть время, необходимое для переключения с одного цвета на другой. Например, переход от белого к черному занимает всего 350 мс, а между цветами в зависимости от качества может идти от 500 мс до 1500 мс. Кроме того, они оснащены передней подсветкой ComfortGaze, которая уменьшает количество синего света, отражающегося на поверхности экрана, чтобы вы могли лучше заснуть и не вызывали слишком большого напряжения глаз.

Будущее

Plastic Logic Germany — компания (разработчик + фабрика), возникшая как дочерний проект Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Ее основали в 2000 году Ричард Френд, Хеннинг Сиррингхаус и Стюарт Эванс. Компания специализируется на разработке и производстве электрофоретические экраны (ЭПД), основанный на технологии органических тонкопленочных транзисторов (OTFT), в Дрездене, Германия. Благодаря им информация могла быть представлена ​​как на обычном экране, так и на гибкой панели. Вносим большой вклад в область современных гибких экранов, и кажется, что за ними будет будущее, как мы видим во многих случаях. Объединение этой технологии с электронной бумагой или электронными чернилами приведет к созданию элементов, очень похожих по весу и гибкости на листы бумаги, со всеми их применениями и преимуществами...