В области новых технологий. Электронная бумага

Все больше расширяют наши возможности технические новинки, которые все стремительнее становятся неотъемлемой частью в работе, образовании, отдыхе. Интересной прошедшая неделя оказалась в сфере разработок новых типов электронной бумаги и перспектив появления новых устройств на ее основе. Безусловно, новые устройства имеют огромное преимущество перед уже существующими, но также не лишены недостатков.

Например, одной из проблем, с которыми столкнулись разработчики электронных книг на основе технологии e-рaper (электронной бумаги), это конкурентоспособность продуктов, где требуется превосходство над предшественниками по контрастности, разрешению и быстродействию. Электронное книгоиздание сейчас явно на подъеме. Стоит отметить, что средний мировой рост рынка электронных книг за последний год составляет примерно 70% по сравнению с предыдущим. Именно эта тема сегодня в центре внимания. Напомним, что технология, называемая «электронная бумага» (electronic paper - e-paper), порой упоминается как «электронные чернила» (electronic ink - e-ink). Что изменилось на сегодня? Различные компании продолжают изобретать новые типы электронной бумаги и ищут пути внедрения данной технологии, о чем и поговорим более подробно.

В основной массе электронных книг сегодня применяют электронную бумагу на основе технологии PDLC. Напомним, что в ее основе лежит формирование изображения в отраженном свете, как у обычной бумаги, благодаря использованию микрокапсул (сфер). Микрокапсулы заполнены содержимым - черные и белые микрочастицы, отрицательно и положительно заряженные, ориентация которых в сферах различна при отсутствии электрического поля (в таких условиях свет рассеивается) и однонаправлена по отношению к полярности подаваемого напряжения на каждую пару электродов, давая, таким образом, соответствующий цвет точки. Также множества точек могут быть разбиты на триады, состоящие из трех стандартных цветов: красный, зеленый и синий. В этом случае бумага может отображать большое количество цветов и оттенков. Е-paper дисплей также может поддерживать быстрое переключение между черно-белой графикой и цветными изображениями.

Использование микрокапсул (сфер) позволило сделать дисплеи гибкими с возможностью принимать первоначальную форму после изгиба, очень легкими, надежными, экономными к потребляемой энергии, поскольку она расходуется только на изменение состояния экрана (при смене картинки).

Другая технология использует принцип формирования изображения на основе холестерических отражающих жидких кристаллов (cholesteric liquid crystal display, Ch-LCD) с использованием пластикового субстрата вместо стеклянного. Подобные дисплеи в этом году показали Samsung и Pixel Qi.

Субстрат

Третья - на базе управляемого синтетического пикселя с набором из двух независимо контролируемых цветных масляных пленок и цветового фильтра, мгновенно меняющего цвет почти во всем видимом спектре. Дисплеи основанные на электроувлажнении (electro-wetting) обладают несколькими важными преимуществами. Прежде всего, переключение между белым и цветным отражением происходит со скоростью, достаточной для воспроизведения видеоконтента. Контрастность данных устройств не уступает и порой превосходит другие отражающие дисплеи.

Некоторые исследователи пытаются создать e-paper на основе органических транзисторов, встроенных в гибкий субстрат. Учитывая преимущества качества отражаемого изображения и экономические преимущества применения данной технологии, пользователи только выиграют от подобных усовершенствований. На этой странице вы также можете посмотреть видео с детальным объяснением принципа действия «электронной бумаги» (http://www.eink.com/technology/howitworks.html 2,5 МБ).

Давайте посмотрим, какую еще альтернативу сегодня предлагают производители электроники. Так, нынешняя новая разработка на сегодня отличается от своих собратьев тем, что каждый пиксель электронной бумаги на основе новой технологии представляет собой пустотелую герметичную ячейку, в основе которой лежит алюминиевая пластина, которая отражает свет, а в центре ячейки - крошечные полимерные колодцы, заполненные углеродными чернилами (черно-белый вариант).

3D структура пикселя

Сверху же конструкцию прикрывает тонкопленочный прозрачный электрод из оксида индия олова. Напряжение, приложенное к электроду и подложке, заставляет чернила мгновенно вытечь из колодца и заполнить всю ячейку. После снятия напряжения чернила тут же собираются обратно в колодец. А поскольку резервуар занимает порядка 5% от общей видимой площади, в «свернутом» состоянии чернила почти не видны.

Кроме того, главное преимущество новинки в том, что новая бумага имеет степень отражения 60% падающего света, а при дальнейшем усовершенствовании может иметь и большее значение, в то время как все предыдущие варианты электронных книг отражают около 40% света.

Немаловажно и то, что время переключения пикселей между черным и белым состоянием почти мгновенно: оно составляет всего одну миллисекунду. Это даже быстрее, чем у хороших ЖК-экранов. Электронные книги и газеты при массовом производстве обещают быть достаточно дешевыми, чтобы каждый желающий мог удовлетворить свои потребности в получении информации, новостей, дистанционного обучения, чтении литературы. Увидеть формирование изображения на e-paper газете можно на этом видеоролике (http://www.eink.com/technology/images/eink_pen_animation.avi 2 МБ).

Остается существенной еще одна проблема, и прежде всего для читателей, это обилие «текстовых» форматов. Сегодня их более сорока, как универсальных, так и используемых только на отдельных типах устройств. А некоторые форматы могут быть популярны только в одной стране.

Ознакомив с вариантами создания е-рaper дисплеев, отметим, что 80% этого ранка заняты сегментом электронных книг. Электронная бумага присутствует на рынке уже около пяти лет, однако, до сих пор считается новичком. Так, рассмотрим немного расстановку сил на столь популярном рынке дисплеев на основе электронных чернил (E-Ink), поскольку пионер технологии, E Ink Corporation, уже сменила своего владельца. Теперь им является крупный тайваньский производитель мало- и среднеформатных дисплеев, компания Prime View International (PVI). Именно ей принадлежит 90% рынка. Так, тайваньская компания является производителем дисплеев для множества популярных сегодня электронных книг: семейства устройств Sony Reader, Amazon Kindle 2 и Kindle DX.

Среди заслуживающих внимания конкурентов компании PVI можно упомянуть разве что AU Optronics (AUO), которая занимает второе место на рынке производителей «бумажных дисплеев», используемых технологию электронных чернил.

Производители электроники считают целесообразным выпускать электронные книги в виде устройств для чтения литературы и новостей. Недавно украинская компания, вышедшая на рынок под брендом PocketBook, анонсировала одно из таких продвинутых устройств, обладающих еще целым списком дополнительных функций - PocketBook 360.

Надеемся, что последние достижения и новые разработки создания e-paper позволят в дальнейшем настолько усовершенствовать продукт, что «электронная бумага» станет такой же популярной и доступной, как и обычная. Ведь читать с электронной книги удобнее, чем с монитора, однако, не настолько, чтобы заплатить за это удовольствие $200-400. Кроме того, пользоваться ридерами, представляющими собой гибкий прозрачный лист, будет намного удобнее, чем современными электронными книгами, однако, это все еще перспективы будущего.

Автор: Анна Смирнова

Основные источники:
E Ink Corporation
Wikipedia
Technology Review
Nature Photonics