Что значит электронная бумага

E Ink представила первую в мире полноцветную электронную бумагу

Компания E Ink, которая изобрела электронную бумагу современного типа, представила технологию Advanced Color ePaper (ACeP) — высококачественный полноцветный дисплей на электронных чернилах (32 000 цветов).

Впервые электронная бумага способна отображать произвольный цвет для каждого пиксела без применения массива цветных фильтров. До сих пор не существовало ничего подобного, и компания E Ink обоснованно предполагает, что цветная электронная бумага со сверхнизким энергопотреблением совершит настоящую революцию на рынке гаджетов, портативной и носимой электроники, дисплеев и т.д.

Электронная бумага ACeP отображает полноцветную гамму, включая все восемь основных цветов, только с использованием разноцветных пигментов.

Принцип работы

Дисплей содержит один слой электрофоретической жидкости, которая контролируется напряжением, сравнимым с напряжением тонкоплёночного транзистора в коммерческих TFT LCD дисплеях.

Жидкость собирается или в микрокапсулы, или в структуры Microcup. Разнообразие цветов достигается концентрацией разноцветных пигментов в каждом пикселе — в этом отличие от стандартных массивов цветных фильтров, где пиксел состоит из группы разноцветных соседних элементов. Таким образом, устраняется проблема с затуханием света, которое может быть весьма значительным.

Как и обычная электронная бумага, полноцветная ACeP сохраняет сверхнизкое энергопотребление и читабельность как у обычной бумаги в любых условиях освещения.

В отличие от других попыток сделать многоцветную электронную бумагу, где используются сложные многослойные структуры, инженерам E Ink удалось разработать простую однослойную структуру дисплея. Секрет — в запатентованных технологиях для контроля разноцветных пигментов в этом слое.

Пример изображения на 20-дюймовом дисплее полноцветной электронной бумаге E Ink

24-26 мая компания E Ink показывает полноцветную электронную бумагу в 20-дюймовом дисплее с разрешением 1600х2500 (150 ppi). Демонстрация проходит на выставке Display Week в Сан-Франциско, в выставочном центре Moscone Convention Center на стенде № 521.

Источник

Всё об электронной бумаге

Электронная бумага — технология отображения информации, которая имитирует обычную печать на бумаге и базируется на явлении перемещения дисперсных частиц в жидкой среде под действием внешнего электрического поля. Такое явление имеет название электрофореза. Данный вид бумаги формирует изображение в отражённом свете, как обычная бумага, и, в отличие от ЖК-дисплеев, имеет свойство сохранять изображение текста и графики на протяжении довольно долгого времени, при этом не потребляя электроэнергии и затрачивая её лишь на изменение изображения. В отличие от обычной бумаги, технология позволяет произвольно изменять записанное изображение.

Принцип действия электронной бумаги

Впервые электронная бумага была разработана Ником Шеридоном в 1970-х годах в Центре исследований компании Xerox. Первая электронная бумага была названа Gyricon, в ее состав входили полиэтиленовые сферы диаметром от 20 до 100 мкм (такая субстанция — первый пример e-ink) В состав каждой сферы входила отрицательно заряженная черная и положительно заряженная белая половина. Все сферы помещались в прозрачный силиконовый лист, который наполнялся маслом, для свободного вращения сфер. То, какой стороной повернется сфера, определяла полярность подаваемого напряжения на каждую пару электродов, давая, таким образом, черный или белый цвет точки на дисплее.

Более совершенными стали электрофоретические дисплеи. Их изобретателем является Джозеф Якобсон, основатель корпорации E Ink, которая вместе с Philips Components в 1992 году разработала и вывела на рынок подобную технологию. Устройства E-paper являются одними из первых примеров использования таких дисплеев.

Благодаря собственным габаритам и низкому энергопотреблению, они стали применяться в устройствах Amazon Kindle, Sony Librie, Sony Reader и iRex iLiad, в которых использованы электрофоретические дисплеи с активными матрицами высокого разрешения. Сделаны они на основе пленки компании E Ink.

Кроме E Ink, созданием таких дисплеев занимается калифорнийская фирма SiPix. Совместно со SmartDisplayer они придумали пластиковую карту со встроенной микросхемой, которая была оборудована электрофоретическим дисплеем. В 1996 году их изобретение получило премию Society for Information Display Gold Award.

Electro-wetting

Электроувлажнение — специальная технология, которая с помощью электрического тока контролирует форму границы между разделенным водой цветным маслом. Когда напряжение не поступает, масло создает тонкую пленку между водой и водоотталкивающим изолирующим покрытием электрода, что в результате создает цветной пиксель. Когда между электродом и водой появляется напряжение, межфазное натяжение меняется, вода сдвигает масло в сторону и появляется прозрачный пиксель.

Дисплеи, базирующиеся на электроувлажнении, обладают несколькими весомыми преимуществами. Во-первых, переключение между белым и цветным отражением происходит со скоростью, которой достаточно для того чтобы воспроизводить видеоконтент. Помимо этого, разработка чрезвычайно энергосберегающая, а дисплей довольно тонкий. Во-вторых, контрастность этих устройств не уступает, а иногда и превосходит иные отражающие дисплеи. К тому же данная разработка в будущем разрешит создать дисплеи в 4 раза ярче, чем отражающие ЖК и в 2 раза более яркие, нежели уже существующие различные передовые разработки в данной отрасли.

Бистабильные LCD

Некоторые фирмы издают электронную бумагу, функционирование которой базируется на принципе работы бистабильного жидкокристаллического дисплея. Так, компания Nemoptic выпускает черно-белые и цветные ЖК e-paper-дисплеи по данной технологии. Ее название — BiNem. Суть заключается вот в чем: существует два стабильных состояния — Uniform (U) и Twisted (T), которые избираются методом запуска обычного импульса. Когда один из вариантов выбран, он сохраняется без дополнительного потребления энергии до того момента, пока следующим импульсом не будет изменен на иной. Бистабильные дисплеи имеют высокую отражающую способность и разрешение, достигающее 200 пикселей/дюйм.

Менее распространенные технологии

Электронную бумагу изготавливают еще с применением холестерических жидкокристаллических дисплеев, а также прозрачных проводящих пленок. Некоторые исследователи пробуют сделать e-paper на базе органических транзисторов, интегрированных в эластичный субстрат, в том числе простую бумагу.

Проводятся исследования и цветной электронной бумаги, состоящей из тонкого цветного оптического фильтра, добавленного к монохромному дисплею. Сегодня такие дисплеи уже можно увидеть на коммерческих устройствах.

Преимущества и недостатки

Главным козырем электронной бумаги по сравнению с иными цифровыми девайсами, оборудованными ЖК-дисплеями, по праву можно считать значительно большее время работы без подзарядки.

Технология, на основе которой разработана электронная бумага, дает возможность экономить энергию, потребляя ее только в том случае, когда на дисплее происходит изменение отображаемых данных.

На данный момент одним из минусов дисплеев, разработанных на основе электронной бумаги, можно считать значительное время обновления по сравнению с обычными ЖК-экранами. Данный недостаток не дает возможности производителям «поставить на службу» более технологичные элементы интерфейса, такие как анимированные меню, скроллинг, указатели мыши и т. д., которые повсеместно встречаются на компактных персональных устройствах.

Подобная техническая недоработка больше всего проявляется на способности материалов, из которых создана цифровая бумага, отображать интенсифицированную часть огромного текстового либо графического материала на небольшом экране.

Кроме всего, недостаточно яркий текст на e-paper-мониторе, да еще и чтение в плохо освещенном помещении довольно сильно сказывается на зрении, глаза попросту устают. А вот у технологии, на основе которой созданы жидкокристаллические дисплеи, данный конструктивный недостаток утрачен. Поэтому контрастность таких экранов в недостаточной освещенности только повышается, а графическая информация гораздо лучше воспринимается глазами.

Превосходство над жидкокристаллическими дисплеями

Электронная бумага отличается:

• низким энергопотреблением;
• наилучшей читабельностью: из-за маленьких размеров пикселя пользователь получает высочайшую яркость и контрастность;
• электронные чернила могут быть нанесены на любую поверхность, начиная от стен и досок объявлений и заканчивая майками и ценниками в розничных магазинах;
• их консистенция дает возможность сделать цилиндрические дисплеи, информативные на все 360°

Применение электронной бумаги

В 2006 году на рынок впервые было выставлено устройство для чтения электронных книг iRex iLiad, которое позволяло открывать документы в PDF и HTML форматах, а 2007 г. к ним добавился еще и Mobipocket PRC.

В этом же году компания Amazon выпустили свое устройство, для чтения основанное на электронной бумаге — Amazon Kindle.

Газета De Tijd в 2006 году представила выпуск электронной версии для ограниченного круга подписчиков с целью проведения маркетингового исследования. Это издание — первый опыт использования электронной бумаги в газетах.

Ежедневная французская газета Les Echos в 2007 году заявила, что начинает выпуск электронной версии газеты на подписной основе. Изданием было предложено 2 варианта для своих читателей: подписка на год с использованием iRex iLiad или использование легкого девайса от Ganaxa, который был специально разработан и адаптирован для этой газеты.

В 2007 году специалисты из Голландии начали проект по замене традиционных учебников на электронные книги с целью сокращения государственных расходов на печать и доставку книг. Подобное нововведение лишило студентов необходимости носить множество тяжелых книг.

В свою очередь, Беларусь также провела подобный эксперимент. Так, 160 учащихся из Беларуси испытывали модель обучения с использованием индивидуальных электронных устройств в учреждениях общего среднего образования. В ходе данного проекта предполагалось создание в школах среды электронного обучения, в которой учителя и учащиеся используют компьютеры и соответствующее программное обеспечение для совместной учебной деятельности через чаты, сетевые сервисы, а также ресурсы интернета.

В 2005 году Seiko выпустила целый спектр наручных часов SVRD001, в которых применялся гибкий электрофоретический экран, а в 2010 году, эта же фирма выпустила второе поколение известных часов на базе электронных чернил, с экраном и активной матрицей. Компания Phosphor выпустила несколько серий часов с применением эластичных электрофоретических дисплеев основанных на технологии электронных чернил.

Встроенные в банковские карты дисплеи

Гибкие карты с дисплеями дают возможность своим владельцам генерировать одноразовый пароль, чтобы снизить риск мошенничества при совершении различных банковских операций.

Электронная бумага также может использоваться в качестве дисплея для недорогих моделей мобильных телефонов. Motorola Motofone стал первым примером такого мобильного телефона.

Перспективы

В наше время большое количество фирм разрабатывают электронную бумагу. Основная их задача состоит в создании оптимальной оболочки, подходящих чернил для ее наполнения, а также разработки адекватной электроники для активации электронных чернил.

Создание электронной бумаги, по словам производителей, будет более дешевое и простое в сравнении с традиционной индустрией ЖК-дисплеев. Цифровая книга, безусловно, лучший продукт, в котором используется электронная бумага.

Заключение

Безупречные показатели контрастности и четкости, незначительное потребление электроэнергии, относительно умеренный вес, эластичная конструкция и самое главное — дешевое производство. В скором времени данные параметры дадут возможность производителям электронных устройств с радостью использовать подобные e-paper-дисплеи в портативных гаджетах и информационных экранах.

Если принимать во внимание качество отображаемой информации и экономические преимущества этой технологии, то читатели останутся в выигрыше от такой модернизации.

Источник

Электронная бумага

Электро́нная бума́га (англ. e-paper, electronic paper ; также электронные чернила, англ. e-ink ) — технология отображения информации, разработанная для имитации обычной печати на бумаге и основанная на явлении электрофореза. В отличие от традиционных плоских жидкокристаллических дисплеев, в которых используется просвет матрицы для формирования изображения, электронная бумага формирует изображение в отражённом свете, как обычная бумага, и может хранить изображение текста и графики в течение достаточно длительного времени, не потребляя при этом электрической энергии и затрачивая её только на изменение изображения. В отличие от традиционной бумаги технология позволяет произвольно изменять записанное изображение. Электронную бумагу следует отличать от цифровой бумаги.

Содержание

История разработки

Электронная бумага была разработана в процессе совершенствования устройств отображения информации. ЖК-дисплеи на момент создания электронной бумаги уже были одними из самых экономичных устройств, имеющих в статическом режиме потребление на уровне единиц микроампер и даже менее, и не требовавших затрат энергии на излучение света, так как являлись устройствами светомодулирующего типа. Но, во-первых, они обладали большими световыми потерями в силу наличия в их конструкции двух поляризаторов и сравнительно малой оптической плотности «включённых» ЖК — из чего следуют достаточно низкие яркость с контрастностью получаемого изображения и достаточно малый угол обзора; во-вторых, они не могли хранить отображаемую информацию: хотя эту задачу можно было перенести на экономичные в статике КМОП элементы с учётом того, что данный тип дисплея сам имеет малое потребление в статическом режиме, но в силу физико-химических особенностей молекул практически используемых ЖК, чтобы избежать разрушения молекул, требуется питание переменным напряжением (динамический режим), что в силу ёмкостной природы ЖК-ячейки приводит к заметному росту потребления электроэнергии, либо же, в случае применения специальных ЖК устойчивых к постоянному току, приводило к сильному усложнению для больших дисплеев схемотехники устройства — экономически неоправданному в силу ограничений имевшейся на тот момент технологии. [1]

Создание технологии «электронной бумаги» было призвано преодолеть эти ограничения. Изображение на ней формируется аналогично письму по обычной бумаге карандашом — твёрдыми пигментными частицами, на (в) микроструктурном материале, дисперсно рассеивающем свет подобно волокнам бумаги. Из-за чего угол обзора получается практически такой же, как и обычной бумаги — много превосходя таковой у плоских жидкокристаллических дисплеев. Электронная бумага также является устройством светомодулирующего типа с присущими ему положительными свойствами и работает в чистом виде в отражённом свете без промежуточных преобразований светового потока [2] — как обычный лист с печатным текстом или изображением, вследствие чего достигается высокая яркость и контрастность получаемого изображения. Эффект памяти обеспечивается удержанием пигментных частиц на поверхности твёрдого тела (подложки) силами Ван-дер-Ваальса. [3]

Технически точный термин — электрофоретический индикатор, так как практически все модификации данной технологии используют явление электрофореза. [3]

Технология

Электронная бумага была впервые разработана в Исследовательском Центре компании Xerox в Пало Альто (англ. Xerox’s Palo Alto Research Center ) Ником Шеридоном (англ. Nick Sheridon ) в 1970-х годах. Первая электронная бумага, названная Гирикон (англ. Gyricon ), состояла из полиэтиленовых сфер от 20 до 100 мкм в диаметре. Каждая сфера состояла из отрицательно заряженной чёрной и положительно заряженной белой половины [4] . Все сферы помещались в прозрачный силиконовый лист, который заполнялся маслом, чтобы сферы свободно вращались. Полярность подаваемого напряжения на каждую пару электродов определяла, какой стороной повернется сфера, давая, таким образом, белый или чёрный цвет точки на дисплее [5] .

Электронные чернила

В 1990-х годах Джозеф Якобсон (Joseph Jacobson) изобрел другой тип электронной бумаги. Впоследствии он основал корпорацию E Ink Corporation, которая, совместно с Philips, через два года разработала и вывела эту технологию на рынок.

Принцип действия был следующий: в микрокапсулы, заполненные окрашенным маслом, помещались электрически заряженные белые частички. В ранних версиях низлежащая проводка контролировала, будут ли белые частички вверху капсулы (чтобы она была белой для того, кто смотрит) или внизу (смотрящий увидит цвет масла). [6] Это было фактически повторное использование уже хорошо знакомой электрофоретической (от электро- и греч. φορέω — переносить) технологии отображения, но использование капсул позволило сделать дисплей с использованием гибких пластиковых листов вместо стекла.

Многоцветная (полихромная) электронная бумага

Обычно цветная электронная бумага состоит из тонких окрашенных оптических фильтров [7] , которые добавляются к монохромному дисплею, описанному выше. Множество точек разбиты на триады, как правило, состоящие из трёх стандартных цветов CMY: циановый, пурпурный и жёлтый. В отличие от дисплеев с подсветкой, где применяется RGB и сложение цвета, в e-ink цвета формируются методом вычитания, как и в полиграфии.

Первая компания, сумевшая вывести на рынок такую технологию — всё та же E Ink. Её матрица Triton, выдающая несколько тысяч оттенков цвета, уже используется в ридерах.

В начале 2011 года был анонсирован первый eReader, использующий долгожданную технологию Mirasol компании Qualcomm. Совместно с компанией Kyobo book они вывели на рынок E-reader с этой технологией под названием Kyobo eReader. [8]

Преимущества и недостатки

Преимуществом можно назвать бо́льшее время автономной работы, которое отличается в лучшую сторону по сравнению с прочими электронными устройствами с дисплеями. Экран на основе электронной бумаги потребляет энергию при изменении отображаемой информации (например, перелистывании страниц), тогда как типичный ЖК экран потребляет энергию постоянно.

В настоящее время дисплеи на основе электронной бумаги имеют очень большое (порядка 200 мс в 2011 году [9] ) время обновления по сравнению с ЖК-дисплеями. Это не позволяет производителям использовать сложные интерактивные элементы интерфейса (анимированные меню и указатели мыши, скроллинг), которые широко распространены на КПК. Сильнее всего это сказывается на способности электронной бумаги показывать увеличенный фрагмент большого текста или изображения на маленьком экране.

Ещё одним недостатком этой технологии является подверженность экрана механическим повреждениям [10] .

Применение

Электронная бумага легка, надёжна, а дисплеи на её основе могут быть гибкими (хотя и не настолько, как обычная бумага). Предполагаемое применение включает электронные книги, которые могут хранить цифровые версии многих литературных произведений, электронные вывески, наружную и внутреннюю рекламу.

Технологические компании изобретают новые типы электронной бумаги и ищут пути внедрения данной технологии. Например, модификация жидкокристаллических дисплеев, электрохромные дисплеи (смарт-стекло), а также электронный эквивалент детской игрушки «Волшебный экран», на котором изображение появляется за счет прилипания пленки к подложке, разработанный японским университетом Кюсю. В той или иной форме, электронная бумага разрабатывалась компанией Gyricon (выделившаяся из Xerox), Philips, Kent Displays (холестерические дисплеи (англ. cholesteric )), Nemoptic (бистабильный нематический (англ. bistable nematic ) — BiNem — технология), NTERA (электрохромные NanoChromics дисплеи), E Ink and SiPix Imaging (электрофоретические) и многие другие.

Компания Fujitsu демонстрировала разработанную ими электронную бумагу на выставке в Токийском Международном Форуме.

Корпорация E Ink Corporation, совместно с Philips и Sony, внесла наибольший вклад во внедрение и популяризацию электронной бумаги. В октябре 2005 года она объявила, что будет поставлять комплекты для разработчиков, состоящие из 6-дюймовых дисплеев с разрешением 800×600 начиная с 1 ноября 2005 года.

Электронные книги

Внедрение технологии E-ink вызвало заметный подъем на рынке электронных книг. Уже в 2006 году выпускалось несколько моделей. Гораздо большее количество прототипов анонсируется ежегодно.

Электронные газеты

В феврале 2006 года бельгийская финансовая ежедневная газета «De Tijd of Antwerp» анонсировала планы по продаже электронной версии газеты для избранных подписчиков. Это было первое подобное применение электронной бумаги.

В начале 2007 года газета New York Times начала тестирование около 300 собственных функциональных электронных газет. [11]

Дисплеи для телефонов

Моторола (англ. Motorola ) выпустила телефон (Motorola f3) с названием МОТОФОН (англ. MOTOFONE ), который использует экран от компании E Ink Corporation. [1]

Дисплеи в смарт-карте

Уличные плакаты и объявления

Японская компания Toppan Printing совместно с министерством внутренних дел и бюро связи проводят испытания плакатов из электронной бумаги. Сообщается, что потребляемая электрическая мощность плаката размером 3,2 x 1,0 метр составляет 24 ватта. [12]

Альтернативные технологии

• Samsung делает ставку на электрокапельные чернила (electrowetting), дающие и больший контраст, и более высокую частоту смены изображения (вплоть до воспроизведения видео), и — самое главное — цветность [10] .
• Технология Mirasol, разрабатываемая компанией Qualcomm. Эти дисплеи сочетают в себе преимущества стандартных жидкокристаллических экранов и технологии «электронных чернил» (E-Ink). Благодаря специальной технологии, в основе которой лежат микроэлектромеханические элементы, Mirasol дисплеи имеют очень низкое энергопотребление и в то же время способны отображать полноцветные изображения. Более того, уже были продемонстрированы образцы Mirasol дисплеев Qualcomm, способных отображать цветное видео с частотой в 30 кадров в секунду.
  Уже сейчас существуют действующие образцы таких дисплеев с диагональю 5,7 дюйма и разрешением 1024 x 768 пикселей, которые могут использоваться в связке с емкостными сенсорными экранами. Компания Qualcomm на конгрессе Mobile World Congress 2010 в Барселоне подтвердила, что первые электронные книги с цветными дисплеями, выполненными на основе фирменной технологии Mirasol, должны появиться на рынке уже осенью 2010 года.
• FOLED — технология изготовления гибких цветных дисплеев на основе органических светодиодов OLED

См. также

Примечания

1. ↑В. И. Иванов, А. И. Аксёнов, А. М. Юшин. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М .: Энергоатомиздат, 1989. — ил.: 448 с. — 150 000 экз. — ISBN 5-283-01473-8
2. ↑ В отличие от «отражающих» ЖК-индикаторов, работающих всё же на просвет, в которых свет проходит дважды через индикаторную ячейку: сначала в прямом направлении и, затем, отражаясь от установленного позади ячейки зеркала, в обратном.
3. ↑ 12Б. Н. Малиновский, В. Я. Александров, В. П. Боюн и др. Справочник по цифровой вычислительной технике: (Электронные вычислительные машины и системы) / Под ред. чл.-кор. АН УССР Б. Н. Малиновского. — К. : Техніка, 1980. — С. 133. — ил.: 320 с. — 28 000 экз. — ISBN ББК 32.973я2
4. ↑ Crowley, J. M.; Sheridon, N. K.; Romano, L. «Dipole moments of gyricon balls» Journal of Electrostatics 2002, 55, (3-4), 247.
5. ↑New Scientist. Paper goes electric (1999)
6. ↑ Comiskey, B.; Albert, J. D.; Yoshizawa, H.; Jacobson, J. «An electrophoretic ink for all-printed reflective electronic displays» Nature 1998, 394, (6690), 253—255.
7. ↑ New Scientist. Read all about it — ссылка устарела
8. ↑Технология Mirasol против Triton и Pixel Qi
9. ↑E-paper market continunes to expand. Colour e-paper screens, video support and flexible displays all on the horizon. By Robert L. Mitchell // Computerworld US, 23 March 2011 «E-reader screens today … drawbacks: screen-response times of about 200 ms»
10. ↑ 12Евгений ЗолотовТакая хрупкая электронная бумага. Национальная Деловая Сеть «iBusiness» (3 апреля 2012). Архивировано из первоисточника 17 октября 2012.Проверено 26 сентября 2012.
11. ↑Электронная бумага и зеленая планета
12. ↑E-paper Tested as Disaster Prevention Measures in Japan.

Публикации

Владимир Сирота Почему иссякли электронные чернила. iXBT.com (14 апреля 2005). Архивировано из первоисточника 17 октября 2012. Проверено 26 сентября 2012.

Ссылки

На органических светодиодах (OLED) (Гибкий • Активная матрица • Фосфоресцирующий) • SED • FED • Ферроэлектрический (FLD) • На интерферометрическом модуляторе (IMOD) • Электролюминисцентная технология тонкоплёночного диэлектрика (TDEL) • Нанокристаллический • На квантовых точках (QDLED) • На мультиплексном оптическом затворе (TMOS) • Оптический пиксельный (TPD) • Жидкокристаллический лазер (LCL) • Лазерный фосфорный (LPD) • На органических светотранзисторах (OLET) • ClearBlack

Изображение в свободном пространстве • Телевизионные технологии с большим экраном • Телевидение высокой чёткости • Изображение с высоким динамическим диапазоном (HDRI) • Сенсорный экран • Образцы дисплеев • Сравнение дисплейных технологий

Источник