Меню

Электронная бумага с подсветкой

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

Краткая история электронной бумаги: эволюция и перспективы

Электронные книги постепенно вытесняют бумажные. В России цифровых изданий уже продается на 13% больше, чем традиционных. По оценкам гендиректора библиотеки электронных книг «ЛитРес» Сергея Анурьева, объем рынка электронных книг вырастет в два раза к 2019–2020 году и составит 12–15% от объема коммерческого книжного рынка.

И хотя так называемая электронная бумага только начинает активно распространяться среди любителей «цифровой» литературы, эта технология не является новой — она существует уже более 40 лет. Все началось с черно-белых экземпляров, но сейчас есть цветная и даже гибкая электронная бумага. В статье мы расскажем, как она развивалась, а также о ее перспективах и возможных сферах применения.

Gyricon — первая электронная бумага

Первый образец электронной бумаги под названием Gyricon разработала компания Xerox в 1974 году в качестве прямой альтернативы ЭЛТ-дисплеям. Они тогда были слишком тусклыми и обладали низкой контрастностью — вплоть до того, что приходилось пользоваться ими в темноте, чтобы хоть что-то видеть. А «экран» Gyricon отлично читался при ярком свете, был гибким и энергоэффективным.

Электронная бумага Gyricon представляла собой тонкий пластиковый лист с капсулами, наполненными маслом. В этих капсулах размещались шарики, полушария которых были выкрашены в разные цвета и имели разный заряд. Когда к подложке прикладывался ток, шарики вращались, образуя двухцветный узор.

В первой версии Gyricon изображение было размытым, потому что шарики вращались неравномерно, а также воздействовали друг на друга. Во втором поколении эту проблему удалось решить, но остались другие трудности — низкое разрешение и дороговизна массового производства. Поэтому, когда в начале 2000-х технология вышла на рынок (под маркой SmartPaper), успешно ее использовать удалось только для интерактивных ценников. После этого разработчик заявил, что Gyricon никогда не смогут стать достаточно удобными для потребителей и заменить обычную бумагу.

Развитие E Ink и покупка SiPix

В 1996 году появилась технология E Ink. В ней использовали шарики-капсулы, которые были наполнены черными и белыми гранулами, плавающими в прозрачной жидкости. В зависимости от прикладываемого заряда, гранулы нужного цвета «всплывали» наверх. Чтобы увеличить четкость картинки, технология позволяла выстраивать на «лицевой» поверхности одного шарика как черные, так и белые гранулы одновременно.

Над технологией работали 8 лет, и только в 2004 году ее впервые использовали в электронном ридере Sony Librie. Девайс оснащался 6-дюймовым E Ink дисплеем первого поколения, который отображал 4 оттенка серого. Его разрешение составляло 800×600 точек.

Читалка Sony Librie питалась от четырех AAA-батареек, которых хватало на чтение 10 тыс. страниц. Продолжительное время автономной работы — это до сих пор одно из главных преимуществ технологии, так как энергия в основном расходуется только в момент «прорисовки» изображения. Стоила такая книжка 376 долларов.

C 2004 по 2010 годы электронные книги по большей части оснащались электронной бумагой E Ink Vizplex. В первых образцах подложка была серого цвета, картинка долго перерисовывалась. Также наблюдался фантомный эффект — «остатки» предыдущего изображения отображались поверх нового. Однако последние образцы Vizplex были существенно улучшены: серый цвет стал белым, а скорость отрисовки увеличилась.

Помимо Sony, на рынке электронных E Ink-ридеров появились несколько крупных компаний: Amazon, Kobo, Barns & Noble, ONYX. Последняя в 2009 году выпустила первый в мире ридер с сенсорным E Ink-экраном. Это была модель ONYX BOOX 60.

В 2010 году было анонсировано второе поколение E Ink — Pearl. Контрастность увеличилась с 7:1 до 10:1, а энергопотребление снизилось на 50%. Первой читалкой с таким дисплеем стала Amazon Kindle DX, а в Россию новое поколение официально пришло в 2011 году с ридером ONYX BOOX A61S Hamlet. ONYX стала третьей компанией в мире, после Amazon и Sony, начавшей производство устройств с такими экранами.

Экран поколения E Ink Pearl обеспечивал большую на 50% четкость изображения и более высокую скорость перерисовки, по сравнению с моделями предыдущего поколения. Дальнейшим развитием технологии E Ink стал рост разрешения и появление экранов Pearl HD. Первой компанией, предложившей устройство с сенсорным дисплеем Pearl HD, снова стала ONYX.

Читайте также:  Красивые зеркала с подсветкой в коридор

До 2012 года у E Ink был конкурент — технология SiPix. Ее отличие от Gyricon и E Ink состояло в том, что в ячейках с маслом плавали только белые гранулы. Само масло было черным. Из-за этой особенности SiPix уступала E Ink в контрастности — 6:1 против 7:1 в Vizplex и 10:1 в Pearl. При этом сам экран казался пользователям скорее серым, чем белым. Но чтобы избежать конкуренции, E Ink выкупила SiPix, получив возможность диктовать свои условия на рынке электронной бумаги.

В том же 2012 году вышло революционное устройство NOOK Simple Touch with Glow Light. Особенностью его стала подсветка на базе светопроводящего слоя. Но подсветка была очень неоднородной, что вызывало массу жалоб.

В октябре того же года практически одновременно компании Amazon и ONYX выпустили ридеры с экраном Pearl HD и подсветкой от PVI, отличающейся значительно большей однородностью. Модель Amazon Kindle Paperwhite в США и ONYX BOOX Aurora в России стали новой вехой в ридеростроении и ознаменовали гегемонию устройств для чтения с подсветкой.


На фото: ONYX BOOX Aurora

Цветная и гибкая электронная бумага

Современные черно-белые ридеры оснащаются дисплеями Carta с увеличенными по сравнению с Pearl разрешением (1440×1080 точек) и контрастностью (15:1). Тем не менее E Ink уже создала как гибкие, так и цветные экраны.

Технологию гибких экранов Mobius E Ink выкупила у LG, но широкого применения она пока не получила. Первой электронной книгой с таким экраном была 6-дюймовая WEXLER Flex One. Но угол изгиба была незначительным, поэтому особой пользы эта особенность не несла. К тому же в инструкции гнуть девайс и вовсе не рекомендовалось. Устройство достаточно быстро сняли с производства.

В 2016-м ONYX выпустила электронную книгу ONYX BOOX MAX с 13,3-дюймовым экраном Mobius и разрешением 1200×1600 точек. Но устройство поставлялось в металлическом корпусе и потому совсем не гнулось. Однако гибкость Mobius все-таки оказалась полезной — за счет нее экран был не столь хрупким, как стеклянный, и устойчивым к легким ударам.

Позднее появилась модель ONYX BOOX MAX Carta, с экраном более высокой контрастности и с разрешением, увеличенным до 1650 x 2200 точек, а также поддержкой функции SNOW Field. Её задача — снижение количества артефактов на экране во время частичной перерисовки. Это снизило частоту «черных морганий» при чтении простых документов.

Что касается цветных E Ink дисплеев, то здесь есть две разновидности: Triton и AСeP. E Ink Triton отображает до 4096 цветов за счет RGB-фильтра, нанесенного поверх экрана. Прежние преимущества E Ink сохраняются: энергия все так же затрачивается только при прорисовке картинки. Время обновления монохромных изображений осталось прежним — 240 мс, но отрисовка цветного изображения занимает около одной секунды. О том, как работает технология можно узнать в этом видео.

Первой моделью с таким экраном стала Ectaco JetBook Color. Но популярность E Ink Triton так и не обрел — по крайней мере, пока. Несколько компаний выпустили читалки, которые плохо продавались из-за низкой контрастности и разрешения, а также высокой цены.

Автор блога и главный редактор Good e-Reader Майкл Козловски (Michael Kozlowski) пишет, что представители компаний, производящих электронные ридеры, не продвигают цветные E Ink-дисплеи из-за высоких ожиданий пользователей. LCD-панели отображают 16 миллионов цветов, и на их фоне E Ink Triton с его 4096 цветами выглядит не лучшим образом.

Что касается E Ink ACeP (Advanced Color ePaper), то эта технология отображает большее количество цветов. В шариках располагаются пигменты восьми основных цветов, сочетания которых формируют палитру из 32 тыс. оттенков. На выставке SID 2016 компания E Ink даже показала 20-дюймовый дисплей ACeP с разрешением 2500×1600 точек.

Будущее E Ink

Самые четкие E Ink-дисплеи обладают плотностью пикселей до 300 ppi, а модели начального уровня — 167 ppi. В будущем стоит ожидать увеличение этого показателя. Совместно с Japan Display E Ink планирует выпустить электронную бумагу с плотностью пикселей 400 и 600 ppi. Разработчики заявляют, что на таких дисплеях можно будет комфортно читать даже текст, написанный 8-м кеглем.

Не стоит забывать и про низкое энергопотребление электронной бумаги. Может быть, кто-то из производителей воспользуется энергоэффективностью E Ink и выпустит читалку с питанием от солнечной энергии. Чехол для электронных книг с солнечной батареей компания Bookeen уже сделала в 2016 году, также есть инструкции по самостоятельному изготовлению аналогичного чехла.

Стоит ожидать более широкого появления E Ink за пределами электронных книг. У них большой потенциал в рекламе: можно сократить затраты на бумажные ценники, делать многоразовые плакаты. Немецкая компания RoadAds разработала E Ink-экраны, устанавливаемые на фуры. E Ink также используют для автомобильных брелоков, а японская компания Android Experiments Object представила концепт календаря на E Ink, который синхронизируется с календарем Google.

Сейчас E Ink-дисплеями уже оснащаются смартфоны, яркий пример — нашумевший YotaPhone, где электронная бумага располагается сзади, выполняя роль дополнительного дисплея. В сентябре этого года вышло третье поколение устройства — у него 5,2-дюймовый экран E Ink Carta II с разрешением HD. А для других смартфонов производители аксессуаров делают чехлы с E Ink.

Источник

Электронная бумага с подсветкой

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал!
Характеристики, тесты, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций и компонентов

Читайте также:  Лампа подсветки отопителя 2112

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:


(использовано изображение с официального сайта компании E Ink Holdings Inc., перевод на русский Smartpuls.ru)

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:


(Использовано изображение из обзора электронной книги ONYX BOOX Chronos, © Smartpuls.ru)

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) :


(Использовано изображение из обзора электронной книги ONYX BOOX Faust, © Smartpuls.ru)

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».

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. 🙂

Читайте также:  Подсветка для подростковой комнаты

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:


(Использовано изображение с сайта helpix.ru )

В данной электронной книге хорошая яркость изображения достигнута, предположительно, за счёт более бледных цветов экрана (увеличена доля белого).

Такой экран с диагональю 13.3 дюйма серийно выпускается производителем и предлагается отдельно по цене $799 (см. экран на официальном сайте производителя eink.com ).

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.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

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!

Источник