Как работает экран электронной книги
Обновлено: 04.07.2024
СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал!
Характеристики, тесты, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций и компонентов
Главная - Статьи - Экраны e-ink электронных книг ("электронная бумага", "электронные чернила") - их преимущества и недостатки
Экраны e-ink электронных книг ("электронная бумага", "электронные чернила") - их свойства, преимущества и недостатки
Читать книги в электронном виде можно как на специализированных устройствах - ридерах (в народе чаще называемых "читалками"), так и на "универсальных" устройствах - планшетах и смартфонах.
Генеральный вопрос для пользователя - есть ли между ними отличия; и если есть - то какие?
Отличия между экранами "читалок" (ридеров, букридеров, электронных книг) и планшетов (или смартфонов) есть, и очень большие.
Они начинаются от способа формирования изображения и до подсветки и энергопотребления.
Разбор отличий начнём с изучения принципа действия экранов на электронных чернилах (e-ink).
Схематично принцип их работы показан на следующей картинке:
Экран электронной книги состоит из электрически заряженных частиц чёрного и белого пигмента, несущих заряды разных знаков.
Соответственно, при приложении напряжения в направлении сверху вниз одни частицы поднимаются вверх и становятся видны, а другие - "тонут" вниз и из поля зрения пропадают. Так формируется изображение.
Из этого принципа работы сразу проистекают несколько выводов:
1. Изображение на экране будет хорошо различимо при внешнем свете, и чем он ярче - тем лучше (у смартфонов и планшетов - наоборот).
2. Экран "читалки" будет довольно медленным, так как требуется время на механическое перемещение частиц (в типовом случае время полной смены изображения составляет 0.3 - 0.5 с).
3. Не совсем очевидный, но факт: после снятия напряжения частицы пигмента не "разбредаются", а остаются на месте. В связи с этим e-ink экраны не потребляют энергию при показе статичных изображений; энергия тратится только при их смене.
4. Подсветка экрана возможна только сверху. Подсветка снизу (сквозь экран) работать не будет, так как, независимо от рисунка сформированного изображения, свет будет проходить через одинаковое количество и чёрного, и белого пигмента.
5. Создать e-ink экран с цветным изображением будет очень непросто (поскольку видов заряда - только два (положительный и отрицательный), а видов пигмента должно быть минимум четыре (красный, зелёный, синий, чёрный).
Теперь сравним микроструктуру экранов e-ink с экранами планшетов (смартфонов).
Так выглядит структура экрана e-ink под микроскопом (экран ридера O NYX B OOX Cleopatra 3 ):
На этой фотографии надо обратить внимание, что между отдельными пикселями изображения нет зазоров, они расположены вплотную друг к другу. На фотографии заметны также тонкие проводники вспомогательного назначения (бывают не на всех экранах электронных книг).
А теперь, для сравнения, - структура экрана смартфона (взят IPS- экран смартфона Philips S397):
Здесь между пикселями имеются промежутки. Из этого проистекает, что при пользовании смартфоном с близкого расстояния на сетчатке глаз пользователя тоже будут участки "недосвеченные" и "пересвеченные" (что вряд ли будет способствовать сохранению здоровья).
При наблюдении с достаточно удалённого расстояния соседние пиксели будут сливаться друг с другом, и эта проблема уже не будет актуальной.
Все экраны e-ink имеют матовую поверхность
Если в планшетах и ноутбуках матовый экран можно найти только в наиболее дорогих моделях, то экраны e-ink все поголовно выпускаются с матовыми экранами.
Это помогает снизить уровень бликов от внешних источников света, "размазывая" их отражения.
Сенсорные e-ink экраны не имеют воздушного зазора между сенсорной поверхностью и экраном
Экраны e-ink выпускаются как с сенсорной чувствительностью, так и без неё.
В экранах с наличием сенсорной чувствительность сенсорный слой всегда делается без воздушного промежутка с собственно экраном; это тоже помогает уменьшить уровень бликов за счёт уменьшения числа отражающих поверхностей.
В планшетах и смартфонах также применяется аналогичная технология, там она называется "One Glass Solution " (OGS) или " in cell ".
Посмотреть на сравнение матового экрана электронной книги без воздушного промежутка между слоями с экраном планшета (без применения данных технологий) можно на следующем фото:
Как устроена подсветка экранов электронных книг?
Для организации подсветки в верхнем слое экрана организуется дополнительный прозрачный слой, в торце которого располагаются светодиоды подсветки (обычно - в нижней части экрана).
Свет от этих светодиодов распространяется в этом слое, как в световоде, подсвечивая экран.
Последнее новшество в технологиях подсветки - подсветка с регулируемым цветовым тоном (т.н. "цветовой температурой").
Для этого в системе подсветки располагаются светодиоды двух цветов: желтого (оранжевого) - для создания "тёплого" тона; и голубого (бело-голубого) - для создания "холодного" тона.
Регулировка яркости обычно делается раздельной для обоих тонов, благодаря чему пользователь может настроить желаемый для себя оттенок экрана.
Увидеть светодиоды подсветки можно, если посмотреть на экран под острым углом сверху (для примера - экран электронной книги ONYX BOOX Faust) :
Энергозатраты на работу подсветки оказываются в электронных книгах ниже, чем в смартфонах и планшетах за счёт того, что в экранах e-ink свет от подсветки и внешний свет действуют сообща; в то время как в смартфонах и планшетах внешний свет только создаёт помехи, а свет подсветки обязательно должен его "пересилить".
Небьющиеся экраны e-ink
Основным (можно сказать, монопольным) производителем экранов e-ink , компанией E Ink Holdings Inc. , освоено производство экранов на пластиковой основе. Такие экраны не разбиваются в типовых ситуациях, когда гибель обычного экрана на стеклянной основе была бы неизбежна.
Тем не менее, испортить такой экран тоже можно, просто для этого потребуется приложить большие усилия. :)
К недостаткам таких экранов надо отнести то, что они по технологическим причинам не выпускаются в варианте с подсветкой.
Трудности создания цветных экранов e-ink
На первый взгляд, в создании цветных экранов для электронных книг нет никаких трудностей: можно сделать их так же, как в экранах смартфонов - составить из трёх пикселей разного цвета (красного, зеленого, синего):
(Использовано изображение из Википедии. Автор: Gerald Senarclens de Grancy - собственная работа, CC BY 3.0, подлинник изображения)
И вот тут начинаются проблемы на физическом уровне.
Если в чёрно-белом экране белый пиксель отражает весь спектр света, то в экране, составленном из пикселей трёх разных цветов, каждый пиксель будет отражать только 1/3 часть падающего света!
Как результат, экран будет слишком тёмным.
Тем не менее, такие экраны были выпущены и даже использовались в серийных электронных книгах.
Экран в них, действительно, был тёмным; а пригодность к употреблению достигалась за счёт подсветки. При выключенной же подсветке, фактически, пользоваться книгой при обычном освещении в помещении было невозможно; см. фото в сравнении со стандартной чёрно-белой электронной книгой:
(Использовано изображение из обзора электронной книги PocketBook Color Lux)
Несмотря на не очень удачные первые эксперименты с цветом, тема электронных книг с цветным экраном не закрыта.
Цветные экраны продолжают совершенствоваться, и на выставке CES-2019 уже была представлена новая модель цветного ридера Onyx Youngy Boox:
В данной электронной книге хорошая яркость изображения достигнута, предположительно, за счёт более бледных цветов экрана (увеличена доля белого).
Дополнение от 26.09.2020:
Структура и принцип работы цветных экранов Kaleido для электронных книг
В 2020 году в продажу поступили серийные электронные книги с экранами типа Kaleido. Одной из первых на российском рынке вышла электронная книга ONYX BOOX Poke 2 Color , на примере экрана которой и будет рассмотрена технология цветных экранов Kaleido.
Экран состоит из комбинации обычных чёрно-белых пикселей с пикселями, перед которыми установлены красные, зелёные и синие ( RGB) фильтры.
При этом на чёрный цвет может переключиться любой пиксель, а отображать цвет могут только те пиксели, перед которыми установлены фильтры.
Наиболее наглядно структура экрана видна под микроскопом при показе текста:
(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)
На снимке под микроскопом видно, что экран образован полем гранул пигмента белого цвета, на котором нанесены полоски фильтров красного, зеленого и синего цвета. Фильтры имеют неправильную форму (вероятно, их границы производитель экрана пытался привязать к границам гранул пигмента).
В тех местах, где располагаются буквы, поверх гранул белого пигмента "всплыли" гранулы чёрного пигмента. По отдельности эти чёрные гранулы не различимы: они имеют значительно меньший размер, чем гранулы белого пигмента.
Теперь посмотрим, как выглядит под микроскопом цветное изображение. В качестве теста использовалось сочетание красного, зеленого и синего цветов в таком расположении:
Под микроскопом на экране электронной книги эта картинка выглядела так:
Таким образом, для отображения какого-либо одного цвета, на экране зачёрняются пиксели "лишних" цветов.
Одновременно при этом остаётся активной (незачернённой) некоторая часть белых пикселей. Они служат для визуального повышения яркости экрана, но при этом одновременно они делают более бледными цвета изображения на экране.
В результате при такой структуре экрана получается, что разрешающая способность экрана для чёрно-белого изображения оказывается значительно выше, чем для цветного. Именно для данного экрана производитель заявляет для чёрно-белого изображения плотность пикселей 300 на дюйм, а для цветного - только 100 на дюйм.
Ну, и, наконец, посмотрим, как выглядит изображение страницы книги с цветной иллюстрацией не под микроскопом, а для живого человека:
На экране открыта страница из романа Ж.Верна "Дети капитана Гранта" в формате DJVU. Включена подсветка электронной книги.
Хотя цвета, действительно, получаются бледными, они всё равно "оживляют" изображение, делая его более привлекательным по сравнению с обычным чёрно-белым изображением на экранах электронных книг.
В то же время надо отметить, что без подсветки экраны цветных электронных книг получаются значительно более тёмными, чем экраны стандартных чёрно-белых книг (хотя и не настолько тёмными, как в первых экспериментах с цветными экранами).
Это связано с тем, что на экране есть цветовые фильтры, ослабляющие отраженный свет.
Компания E Ink, выпускающая экраны для электронных книг, обещает выпустить цветные экраны без цветовых фильтров, в которых каждый пиксель сможет принимать разные цвета. Возможно, эти экраны будут более светлыми.
"Последний писк моды": гибкие e-ink экраны
По итогам всего сказанного выше можно обозначить возможные области применения экранов на электронных чернилах e-ink :
- циферблаты электронных часов, экраны погодных станций, указатели и знаки в помещениях с массовым присутствием людей;
Что касается применения цветных экранов e-ink , то данная область находится в стадии развития и экспериментов, и пока что трудно ожидать их массового присутствия на рынке.
Ваш Доктор.
Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам
В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов - в Ваших же интересах!
Большинство устройств, предназначенных для чтения текстовой информации – электронных книг используют в качестве дисплея так называемую «электронную бумагу». Эта технология была разработана с целью максимально приблизить, отображаемую на «читалке» визуальную информацию к свойствам текста, напечатанного на обычной бумаге.
Принцип работы дисплея электронной книги, не смотря на то, что он был разработан в 1970-х годах как продолжение технологии жидкокристаллического дисплея, кардинальным образом отличен от принципа работы последнего. Если в случае с LCD-дисплеем используется формирование изображения путем просвета – это описано в принципе работы LCD-панели. В случае с электронной бумагой использовано явление электрофареза – перемещение частиц экрана под действием внешнего электрического поля. Кроме того в электронных книгах изображение формируется за счет отраженного, а не проходящего света – так же как и на обычной бумаге – падающий на нее свет по-разному отражается от светлых и темных частей (текста или изображения).
Принцип, положенный в работу современных дисплеев для электронных книг был разработан в 1990-х годах. Запатентованная вскоре технология была названа e-link. Как же она работает? Весь дисплей разбит на очень маленькие участки – микрокапсулы. В каждой из них находятся микрочастички. Одни из них окрашены в темный цвет и имеют отрицательный электрический заряд, другие – белые и заряжены положительно. Подложка дисплея представляет собой сетку управляемых электродов. Если к какому-то участку приложить положительный заряд, то отрицательно заряженные черные частички окажутся возле электрода, а положительно заряженные белые на противоположной стороне. Если к электроду будет приложен отрицательный заряд – картина будет с точностью до наоборот.
Сформированное таким образом изображение будет представлять собой темные и светлые участки на поверхности дисплея. Падая на экран электронной книги солнечный или искусственный свет будет, как и в случае с обычной книжной страницей из бумаги, по-разному отражаться от поверхности. А мы в свою очередь будем видеть конечную картинку в виде набора букв и знаков препинания – текст.
Обычно электронные книги имеют монохромный дисплей, но чтобы несколько расширить их возможности была придумана полихромная (многоцветная) технология представления текстовой и графической информации. По сути, она практически ничем не отличается от предыдущей – те же капсулы с черными и белыми частичками. Однако в многоцветном дисплее электронной книги добавлен еще один верхний слой, представляющий собой массив светофильтров. Так три капсулы объединяются в один пиксель и накрываются различными светофильтрами – красным, зеленым и голубым. Дальше все точно также как и в обычном телевизоре – управляя сочетанием трех цветов, получают все остальные.
Кстати для работы электронной книги нужен не только высокотехнологичный дисплей, но и программы которые управляют работой всего устройства или отдельными его функциями. Программа для чтения электронных книг представляет собой цепочку правил или алгоритмов, исполняя которые электронное устройство выводит на свой дисплей нужную пользователю информацию, в данном случае текст или графические изображения.
На протяжении многих лет мы наблюдаем как одна технология производства сменяет другую. Дисплеи компьютеров и мобильных устройств постоянно совершенствуются. Остановимся подробнее на технологиях, по которым изготавливаются экраны электронных книг- TFT, IPS и E-Ink.
Ниже приведены фотографии фрагментов дисплеев с текстом, выполеннных по разным технологиям.
Технология TFT
TFT - основа дисплеев это активная матрица на жидких кристаллах. По TFT-технологии изготавливаются экраны для навигаторов, компьютерных мониторов, мобильных телефонов и некоторых моделей электронных книг.
Достоинством таких экранов является четкое, яркое, чаще всего цветное изображение. Они отличаются высоким быстродействием, что дает возможность просматривать видеофильмы, играть в игры и, собственно, читать.
Но такие экраны всегда светятся изнутри, а также мерцают, поскольку изображение на них постоянно обновляется. И первое, и второе приводит к тому, что глаза при длительном чтении сильно устают. Мы считаем это основным недостатком TFT-экранов. Следующим существенным недостатком данных экранов является высокое потребление энергии. Заряда батареи книг с экранами на основе TFT-матриц хватает на считанные часы.
Технология IPS
IPS - усовершенствование TFT технологии производства жидкокристаллических экранов. Основные достоинства и недостатки таких дисплеев остались на прежнем уровне. Усовершенствования в технологии позволили добиться увеличения контрастности, углов обзора экрана до 178° и улучшили цветопередачу - глубина цвета RGB у такой технологии составляет 24 бита ( 8 бит на канал).
Технология E-Ink
В переводе с английского E-Ink - электронные чернила или электронная бумага. Экраны на основе этой технологии называют бумагоподобными. Эта технология создавалась специально для имитации обычной печати на бумажном листе. В основе технологии - микрокапсулы заполненные черными и белыми микрогранулами. При приложении электрического поля к такой капсуле на ее поверхность всплывают черные или белые гранулы (в зависимости от полярности приложенного напряжения), обеспечивая изменение цвета капсулы. Подробнее о принципе работы e-ink.
Основным достоинством таких экранов является отсутствие внутреннего свечения и мерцания. Кроме того, после появления изображения на таком экране электрическое поле снимается, а нужные микрокапсулы так и остаются окрашенными. Иными словами такой экран потребляет энергию только в момент смены изображения. Экраны E-Ink потребляют очень мало энергии. Электронные книги с экранами типа E-Ink от заряда до заряда батареи работают недели. В инструкциях по эксплуатации к таким книгам указывается не максимальное время работы батареи в часах, а количество перелистывания страниц в тысячах. Обычно этот параметр находится в пределах от 5 000 до 30 000. При среднем размере книги в 700 страниц получаем, что одного заряда батареи хватает на чтение от семи до сорока двух книг. Батарея в ридерах с E-ink экранами не такая тяжелая и большая, как в электронных книгах с экранами TFT.
- E-Ink SiPix - соотношение контраста 6:1. Белый цвет у этих экранов несколько серее, а черный - более насыщен, чем у VizPlex. На поверхности экрана отчетливо видна сеточка микрокапсул. В настоящее время компания E-ink приобрела компанию Sipix, и эти экраны более не выпускаются.
- E-Ink VizPlex - соотношение контраста 7:1.
- E-Ink Pearl - соотношение контраста 10:1. Более дорогой и современный экран.
Не так давно появились две новые разновидности экранов - E-ink Pearl HD и E-ink Flex.
Совсем недавно корпорация E-Ink начала производство цветных бумагоподобных экранов E-ink triton, они используются пока только корпорацией Ectaco Inc. в электронном учебнике Ectaco jetBook color и компанией Pocketbook в модели Pocketbook Color Lux. Цена таких устройств пока намного выше, чем у их черно-белых собратьев.
Китайская OED Technologies CO. разработала свой бумагоподобный экран, назвав его O-paper. Судя по информации, представленной на сайте OED Technologies CO. технология таких дисплеев мало чем отличается от E-ink. Заявленное соотношение контраста 12:1.
Для чтения в темноте была разработана функция подсветки e-ink дисплеев. Конструкция бумагоподобного экрана такова, что его не удается подсветить изнутри, так как микрокапсулы непрозрачны и верхний полимерный слой очень тонкий. Поэтому в качестве подсветки используют набор светодиодов, расположенных над поверхностью экрана. Так, например, сделано в электронной книге Nook Simple Touch with GlowLight.
Насколько долговечны бумагоподобные экраны? Этим вопросом интересуется практически каждый покупатель электронной книги. Корпорация E-ink указывает для своих дисплеев параметр "Время жизни" ("Service Life") равным 10 миллионов обновлений экрана, либо 5 лет эксплуатации. OED Technologies CO. для своих дисплеев заявляет этот параметр равным 1 миллион обновлений экрана. Что конкретно означает этот параметр - производители, к сожалению, не уточняют. В любом случае, чтобы достичь значения 10 миллионов перелистываний страниц Вам необходимо прочитать приблизительно 12500 книг по 800 листов в каждой. Подробнее о старении e-ink дисплеев прочитать на страничке "Старение экранов"
Наглядно сравнить размеры книги в мягком переплете и E-ink дисплеев диагональю 5 и 6 дюймов
позволит эта фотография.
Чем и как чистить E-ink экран читайте в материале "Уход за электронными книгами".
Как заменить треснувший E-ink экран читайте в материале "Замена экрана".
Электронные чернила… Не правда ли, многие из нас не единожды слышали это загадочное словосочетание. Помнится, не так давно некоторые особо горячие головы :), наполняющие новостные разделы сайтов и печатных изданий, даже обещали нам, что вскоре рынок будет изобиловать дисплеями, созданными с применением технологии электронных чернил (electronic ink display, EID). Что же случилось, почему о таких дисплеях ничего не слышно? Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.
В конце прошлого века, если конкретнее, то в 1997 году, ученые из Massachusetts Institute of Technology (Массачусетский технологический институт) создали уникальную и казавшуюся перспективной технологию формирования изображения.
Незамедлительно, в том же году, создается корпорация E-Ink (E-Ink Corporation) задачами которой являлось дальнейшее совершенствование разработанной технологии и ее коммерциализация (то есть получение прибыли от устройств (дисплеев), созданных с использованием принципов электронных чернил). Штаб-квартира E-Ink расположилась в Кембридже, штат Массачусетс. Компанией также был открыт офис в Японии, в Токио. Официальной целью работы вновь созданной компании, как заявляли ее представители, являлась разработка средств визуальной коммуникации следующего поколения.
И как ими пишут
«Средства визуальной коммуникации следующего поколения» - звучит многообещающе. На базе каких технологических достижений основывался столь амбициозный план?
Используемые в электронных чернилах микрокапсулы с пигментом очень малы — их диаметр примерно равен диаметру человеческого волоса. В нейтральном состоянии позитивно заряженные белые и негативно заряженные черные частицы пигмента находятся внутри микрокапсул в произвольном положении. Но, например, когда некоторому тыльному участку активной области экрана с электронно-чернильным слоем придается положительный электрический заряд, во всех микрокапсулах на этом участке белые частицы пигмента перемещаются во фронтальную часть. В то же самое время электрическое поле тянет черные частицы на «заднюю» сторону микрокапсул, и они будут скрыты от взора пользователя. В результате действия такого процесса пользователь сможет наблюдать появление на экране электронно-чернильного дисплея белого пятна — точки, пикселя белого цвета. Поменяв полярность приложенного электрического потенциала, можно добиться того, чтобы черные частицы пигмента оказались на лицевой стороне капсул, а белые — на тыльной. Тогда на том же месте на экране дисплея сформируется черное пятно. Понятно, что, сформировав управляющую электродами матрицу (например, подобную используемой в ЖК-дисплеях, или просто символьную или сегментную) и расположив над ней активную область экрана с микрокапсулами, можно будет создавать на электронно-чернильном экране довольно большие и сложные изображения.
Влей, влей, влей, не жалей.
Разумеется, развитие любой технологии невозможно без финансовых вливаний в НИОКР. Компания E-Ink своевременно заботилась о поиске партнеров и заключении стратегических соглашений для коммерческого продвижения дисплеев на электронных чернилах на массовый рынок.
Еще одним ключевым партнером E-Ink стала корпорация Royal Philips Electronics. В самом начале 2001года E-Ink и Philips Components заявили о совместной разработке электронно-чернильных дисплеев высокого разрешения. Такие дисплеи посчитали тогда весьма перспективными для использования в таких устройствах как электронные книги (eBooks), КПК, устройства мобильной коммуникации, и др.
Согласно достигнутому обоюдному соглашению, Philips Venture Capital и Philips Components обязались осуществить инвестиции в E-Ink, а также помочь в развитии исследовательской программы, с целью довести технологические наработки до стадии коммерческой реализации. Договором предусматривалось, что компания E-Ink займется собственно самими электронными чернилами, а в Philips сосредоточатся на разработке активно-матричных управляющих панелей и электронно-чернильных дисплеев в целом. По условиям соглашения подразделение Philips Components получало глобальные эксклюзивные права в мировом масштабе на производство модулей для создаваемых дисплеев.
Стоит признать, что работы у компаньонов продвигались довольно успешно. Менее чем через четыре месяца после заключения соглашения Philips Components и E-Ink Corporation продемонстрировали первый работающий прототип электронно-чернильного дисплея. Весной 2002 года E-Ink и Royal Philips объявили об успешном завершении первой фазы их соглашения, и заявили о намерении начать совместное коммерческое продвижение разработанных технологий на рынок. Партнерами было дано обещание начать массовые коммерческие поставки дисплеев на электронных чернилах уже к середине 2003 г. То есть уже полтора года как мы должны были бы встречать электронно-чернильные экраны во всевозможных «наладонниках» и мобильных телефонах и т. п.
Однако этого не произошло. Далее мы попробуем разобраться, почему такого не случилось, а пока вернемся к сонму компаний, поддержавших E-Ink Corporation в ее благородном, в общем-то, начинании.
E-Ink заключила соглашение с Vossloh System-Technik GmbH (VST), по условиям которого базирующиеся на технологии электронных чернил информационные системы должны были стать доступными для европейской транспортной индустрии все в том же 2003 году. E-Ink обещала разработать электронно-чернильные экраны сегментного и символьного типа, а VST, со своей стороны, взяла обязательство интегрировать эти элементы в свои информационные системы для пассажиров.
E-Ink удалось также договориться и с Air Products and Chemicals, Inc.: компании заявили об объединении усилий по разработке материалов следующего поколения для дисплеев на электронных чернилах.
 |  |
Нашла E-Ink общий язык и с Lucent/Bell Labs. В рамках сотрудничества с этой компанией, E-Ink была лицензирована технология пластиковых транзисторов Bell Labs. В свою очередь Lucent's New Ventures Group осуществила многомиллионную инвестицию в E-Ink. Компании начали активно сотрудничать в разработке электронной бумаги на основе технологии гибких пластиковых электронных дисплеев, создаваемых в процессе печати экранов, который очень похож на привычную технологию струйной печати чернилами на бумаге.
Вот такие именитые были у E-Ink партнеры, такие немалые инвестиции были вложены в разработку новых технологий, такие амбициозные планы по завоеванию рынка были поставлены партнерами. И мы вправе поинтересоваться, а где же нынче все эти разработки? От технологии, которая уже в 2003 году была призвана завоевать рынок, в 2005-м пока ни слуху, ни духу. В чем причина?
Немалые достоинства
Безусловно, дисплеи на электронных чернилах не были чисто «бумажным» проектом, призванным выкачать деньги из инвесторов. Технология электронных чернил действительно существует, ее развивали и совершенствовали. Давайте посмотрим, какие достоинства она сулила в результате своего внедрения.
Технология дисплеев на электронных чернилах была призвана обеспечить полноценное визуальное информационное общение пользователей с различными электронными устройствами, путем реализации условий чтения информации с экранов всевозможных устройств, словно с обычного бумажного листа.
Исходя из этого, экраны мобильных устройств с такими дисплеями должны были бы быть удобочитаемыми, а еще их можно было выполнить не просто портативными, но и гибкими (помните привнесенные в разработку технологии Lucent/Bell Labs?).
Значительным преимуществом дисплеев на электронных чернилах является и то, что состояние пигментных частиц в микрокапсулах очень стабильно. Созданное на электронно-чернильном экране изображение может устойчиво сохраняться весьма длительное время, вплоть до нескольких недель (!), не требуя при этом каких–либо затрат энергии. Дисплеи любых других типов на такое просто не способны. Из этого следует, что дисплеи на электронных чернилах отличаются крайне низким энергопотреблением, а потребляемая такими устройствами мощность во многом зависит именно от частоты изменения картинки на экране.
Конечно, гибкость таких дисплеев тоже можно посчитать немаловажным преимуществом — приятно взять с собой большой экран, свернув его в трубочку :).
Также, и это немаловажно, производителем было заявлено, что прототипы электронно-чернильных дисплеев от E-Ink ударопрочные и очень долговечные. Кроме того, немаловажным плюсом могло стать то, что массовое изготовление таких дисплеев обещало быть очень дешевым. Как вы помните, благодаря привлечению разработок от Lucent/Bell Labs, по одному из вариантов реализации технологии дисплеев на электронных чернилах, эти самые «чернила» просто печатаются на поверхности экрана, формируя тонкую пленку активного слоя. Именно эта пленка затем «управляется» электрической схемой дисплея для формирования матрицы пикселей.
Важна и универсальность: технологию электронных чернил можно было использовать как для создания простейших символьных и сегментных дисплеев, так и для изготовления более «продвинутых» графических экранов, в том числе управляемых с помощью активной TFT матрицы. Значительным достоинством таких дисплеев могло бы оказаться то, что, благодаря использованию электронных чернил, можно добиться очень высокого разрешения экрана.
Поскольку размеры микрокапсул с пигментом невелики, предельное разрешение электронно-чернильного экрана фактически определяется разрешением используемой управляющей электронной матрицы, а здесь возможности для улучшения характеристик очень велики.
Достоинства технологии EID мы можем оценить, посмотрев на характеристики одного из прототипов дисплеев на электронных чернилах, о котором в свое время рассказал журнал Nature. Это 3-х дюймовый гибкий дисплей с разрешением 160 х 240 пикселей. Все устройство размещено на подложке из очень тонкого листа нержавеющей стали. Непосредственно над листом находится тонкий изолированный слой управляющих электродов, над которым, в свою очередь, уже нанесен слой электронных чернил с микрокапсулами. Данный монохромный дисплей имеет толщину всего 0.3 мм — конкурирующим технологиям такое и не снилось. А если добавить к сказанному тот факт, что данный дисплей очень гибок — он в рабочем состоянии (!) может быть скручен в трубочку диаметром полтора сантиметра без малейшей потери качества изображения — то, казалось бы, конкурентам нечего делать на поприще, где присутствует столь революционная технология.
Ага, так может быть причина загадочного «не появления» на массовом рынке дисплеев с технологией EID кроется как раз в недостатках, свойственных этой самой технологии электронных чернил? Давайте попытаемся объективно посмотреть на присущие электронно-чернильным дисплеям «пороки».
И большие недостатки
Напоминаю, инерционность в общем случае определяет насколько быстро «старое» изображение на экране дисплея может быть сменено «новым»; чем меньше этот параметр у устройства, тем лучше.
У рассмотренной выше модели электронно-чернильного дисплея заявлена частота смены кадров примерно 4 в секунду, что соответствует инерционности в 250 мс. Это очень большая инерционность — например, у не самых лучших современных ЖК-дисплеев таковая находится на уровне около 25 миллисекунд, то есть в 10 раз лучше (речь в данном случае идет об одной и той же задержке при переключении пикселя с совершенно черного цвета абсолютно белым и наоборот).
Насколько мне известно, компания E-Ink обещала понизить инерционность своих электронно-чернильных экранов до 150 мс. Но все равно, этот показатель очень далек от оптимального — такая задержка соответствует частоте смены кадров около 7 за секунду. А этого явно недостаточно для современных мобильных устройств, все смелее демонстрирующих свои возможности по воспроизведению видеопотока. Усугубляет в целом не радужную картину с EID еще и то, что возможности цветопередачи у дисплеев на электронных чернилах, прямо скажем, слабоваты.
Что касается гибкости дисплеев E-Ink, то это их преимущество и подавно нельзя назвать неоспоримым. Существуют, например, гибкие ЖК-экраны, хотя до гибкости дисплеев созданных по технологии EID они, конечно, не дотягивают. Однако, откровенно говоря, для дисплея умение изгибаться — не самая главная, а порой даже и вредная особенность. Ведь гибкий экран запросто может демонстрировать искаженные, искривленные изображения. Представьте, вы смотрите на дисплей, чтобы насладится действительно плоским изображением, за которое еще недавно так активно боролись все производители мониторов :), а гибкий экран возьми, и искривись по какой-либо причине. Например, он был долго свернут или искривлен, и приобрел «память формы». Вы давай экран ровнять — а он снова изгибается. Скажите, разве приятно будет смотреть на «кривое» изображение? И просто страшно подумать, что будет, если гибкий экран ненароком помнется :)
Как видим, недостатки дисплеев на электронных чернилах весьма существенны. Именно по этой причине E-Ink, вероятно, так и не удалось найти ни одного производителя техники, которого удовлетворили бы характеристики предлагаемых компанией дисплеев созданных по EID технологии. А потому потребители так и не увидели электронных чернил в массово выпускаемых электронных устройствах.
Что касается больших информационных или рекламных щитов, на которые тоже нацеливалась E-Ink со своей технологией, то и здесь успехов компания не достигла.
Аккуратно выведенный вывод
Теперь на место под солнцем претендуют дисплеи создаваемые по технологии OLED (Organic Light Emitting Device, органические светоизлучающие устройства на основе полимеров. Они обещают быть очень экономичными, очень тонкими и не менее гибкими, чем электронно-чернильные дисплеи. А с учетом высокой яркости и контрастности, возможностей цветопередачи, обеспечиваемых широких углов обзора, а также готовности OLED дисплеев работать при любых условиях внешнего освещения, у дисплеев созданных по технологии EID просто не остается никаких шансов выстоять в конкурентной борьбе.
Читайте также: