Отображение электронных чернил, что это такое
Обновлено: 21.11.2024
С миром, полным мониторов и электронных дисплеев, сделанных с использованием жидких кристаллов, светодиодов и газовой плазмы, вы, вероятно, не думаете о бумаге как о революционной технологии отображения, но китайское изобретение бумаги в 105 году нашей эры навсегда изменил способ общения с миром. Без него книги по-прежнему могли бы печататься на шелковых свитках, которые могли позволить себе только богатые, что делало грамотность редким навыком.
Оглянитесь вокруг: было бы почти невозможно прожить один день, не соприкасаясь с бумагой в той или иной форме. По данным Национальной ассоциации продавцов бумаги в Англии, в этом году в мире будет потребляться около 280 миллионов тонн бумаги. Это равно 56 триллионам листов 20-фунтовой высокосортной бумаги формата Letter. (См. этот вопрос дня о плотности бумаги.)
На протяжении почти 2000 лет чернила на бумаге были единственным способом отображения слов и изображений, и по мобильности и цене они до сих пор превосходят компьютерные дисплеи. Paper также не требует внешнего источника питания. Однако у него есть некоторые ограничения: после того, как вы напечатали слова на бумаге, эти слова нельзя изменить, не оставив по крайней мере следов, а также трудно носить с собой большое количество книг.
Ученые уже близки к разработке революционной технологии электронных чернил, которая могла бы заменить бумагу! В этом выпуске How Stuff Will Work вы узнаете, как изготавливаются электронные чернила, как они позволяют хранить всю библиотеку в одной книге и как их можно использовать для более дешевых компьютерных дисплеев.
Создание электронных чернил
Две компании одновременно разрабатывают аналогичные электронные чернила: E Ink в Кембридже, Массачусетс, и Xerox в Пало-Альто, Калифорния. На первый взгляд флакон с электронными чернилами выглядит как обычные чернила, но при ближайшем рассмотрении обнаруживается нечто совершенно иное. Хотя продукты двух компаний немного различаются, вот три компонента обеих электронных чернил, которые дают им возможность изменять порядок по команде:
- Миллионы крошечных микрокапсул или полостей.
- Чернила или маслянистое вещество, заполняющее микрокапсулы или полости.
- Пигментированные чипсы или шарики с отрицательным зарядом, плавающие внутри микрокапсулы.
Электронные чернила можно наносить на те же материалы, на которых можно печатать обычными чернилами. В случае с цифровой книгой страницы должны быть сделаны из какого-то сверхтонкого пластика. Чернила будут покрывать всю страницу, разделенную ячейками, которые напоминают ячейки на миллиметровой бумаге. Думайте об этих ячейках как о пикселях на экране вашего компьютера, где каждая ячейка подключена к микроэлектронике, встроенной в этот пластиковый лист. Затем эта микроэлектроника будет использоваться для нанесения положительного или отрицательного заряда на микрокапсулы для создания желаемого текста или изображений.
Xerox и E Ink используют разные методы для разработки своих электронных чернил. Чтобы помочь людям понять, как работает технология E Ink, компания сравнивает миллионы микрокапсул внутри чернил с чистыми пляжными мячами. Каждый из этих пляжных мячей наполнен сотнями крошечных белых шариков для пинг-понга. А вместо воздуха пляжный мяч наполнен синим красителем. Если вы посмотрите на верхнюю часть этого пляжного мяча, вы увидите, что мячи для пинг-понга плавают в жидкости, и пляжный мяч будет казаться белым. Но если бы вы посмотрели на нижнюю часть шара, она бы показалась синей.
Теперь, если бы вы взяли тысячи этих пляжных мячей и разложили их на поле, а мячи для пинг-понга перемещались между верхней и нижней частями пляжных мячей, вы могли бы заставить поле изменить цвет. Это принцип, лежащий в основе продукта E Ink.
На самом деле эти микрокапсулы имеют ширину всего 100 микрон, а на квадратном дюйме бумаги может поместиться примерно 100 000 микрокапсул. В каждой из этих микрокапсул есть сотни более мелких пигментированных чипсов. В прототипах E Ink в настоящее время работает с белыми чипами и синими чернилами, но она работает над разработкой других цветных чернил, которые могут привести к многоцветным дисплеям.
Когда к микрокапсулам прикладывается электрический заряд, чипы либо поднимаются наверх, либо опускаются вниз. Когда их выталкивают наверх, чипсы делают капсулы белыми; когда их опускают на дно, зритель видит только темные чернила. Затем можно создавать узоры из белого и темного цветов, чтобы составлять слова и предложения.
Xerox работает над собственной версией электронных чернил, называемой электронной бумагой, которая впервые была разработана в 1970-х годах. Однако вместо того, чтобы использовать кусочки краски, плавающие в темной жидкости, были получены микроскопические шарики, черные с одной стороны и белые с другой. Подобно технологии E Ink, эти микроскопические шарики реагируют на электрический заряд, который превращает шарик из черного в белый, создавая узоры на странице. Чтобы производить страницы для цифровых книг, Xerox разрабатывает резиновые листы, в которых эти микроскопические шарики будут подвешены в маслянистой жидкости.
Одним из препятствий на пути создания цифровой книги с использованием электронных чернил было то, что страницы создавали электрический заряд, сохраняя при этом толщину бумаги. В этом аспекте E Ink взяла на себя инициативу в разработке цифровых книг, подписав соглашение с Lucent Technologies, которое дает E Ink права на использование пластиковых транзисторов, разработанных Lucent. Эти крошечные транзисторы можно напечатать на странице, чтобы обеспечить достаточный заряд, необходимый для переключения чипов электронных чернил с одного цвета на другой.
Использование электронных чернил
Святой Грааль технологии электронных чернил – это цифровая книга, которая может сама себя набирать и которую читатели могут листать так же, как если бы она была сделана из обычной бумаги. Такую книгу можно запрограммировать на отображение текста из «Старик и море» Эрнеста Хемингуэя, и как только вы закончите эту сказку, вы сможете автоматически заменить ее, загрузив по беспроводной связи последнюю книгу о Гарри Поттере из компьютерной базы данных. . В мае 2000 года генеральный директор E Ink Джим Юлиано предсказал, что электронные книги могут появиться к 2003 или 2004 году. Xerox представила планы по вставке запоминающего устройства в корешок книги, что позволит пользователям переключаться между 10 книгами, хранящимися на устройство.
Точно так же, как электронные чернила могут радикально изменить то, как мы читаем книги, они могут изменить и то, как вы получаете ежедневную газету. Это вполне может положить конец распространению газет в том виде, в каком мы его знаем. Вместо того, чтобы курьеры выбрасывали газету со своего велосипеда или из окна автомобиля, новая высокотехнологичная порода доставщиков бумаги просто нажимала кнопку на своем компьютере, и каждое утро одновременно обновлялись тысячи электронных газет. Конечно, она будет выглядеть и ощущаться как ваша старая бумага, но вам не придется беспокоиться о том, что газетная бумага испачкается на ваших пальцах, а также избавит вас от кучи старых газет, которые нужно утилизировать.
Прежде чем разрабатывать цифровые книги и газеты, E Ink будет разрабатывать электронные экраны для сотовых телефонов, КПК, пейджеров и цифровых часов. E Ink уже получила финансовую поддержку от коммуникационного гиганта Motorola. Дисплеи с электронными чернилами будут иметь несколько преимуществ по сравнению с современными технологиями отображения, в том числе:
E Ink представила свой первый продукт, использующий электронные чернила, — дисплеи Immedia большой площади — в 1999 году. Эти большие вывески потребляют всего 0,1 Ватт, а это означает, что такая же мощность требуется для работы одной 100-ваттной лампочки. может питать 1000 вывесок Immedia. E Ink заявила, что в электронных устройствах электронные чернила будут потреблять в 50–100 раз меньше энергии, чем жидкокристаллические дисплеи, потому что электронным чернилам требуется питание только при смене дисплея. По этой же причине в цифровой книге может отображаться один и тот же текст в течение нескольких недель без дополнительной оплаты.
Электронными чернилами можно печатать на любой поверхности, включая стены, рекламные щиты, этикетки продуктов и футболки. Вскоре домовладельцы смогут мгновенно менять свои цифровые обои, посылая сигнал электронным чернилам, нарисованным на их стенах. Гибкость чернил также позволит разрабатывать сворачивающиеся дисплеи для электронных устройств.
Еще одним преимуществом электронных чернил перед традиционными компьютерными дисплеями является удобство чтения. Это больше похоже на печатный текст, поэтому намного приятнее для глаз. Однако и Xerox, и E Ink должны улучшить разрешение своих продуктов, чтобы их можно было использовать в книгах или других публикациях с мелким шрифтом. Xerox уже изготовила дисплей с разрешением 200 точек на дюйм (dpi), что более чем в два раза превышает разрешение среднего ЖК-дисплея. Печатаемые транзисторы Lucent должны позволить E Ink увеличить разрешение своих продуктов, чтобы оно напоминало разрешение печатной книги.
Разработчики электронных чернил не ожидают, что люди выкинут всю бумагу или откажутся от своих компьютерных мониторов, как только эти продукты появятся на рынке. Вместо этого электронные чернила изначально будут сосуществовать с традиционной бумагой и другими технологиями отображения. В долгосрочной перспективе электронные чернила могут принести издательскому делу многомиллиардный эффект.
Технология E Ink обычно называется "бистабильной". Бистабильность означает, что изображение на экране E Ink будет сохраняться даже при отключении всех источников питания. Это означает, что дисплей потребляет энергию только тогда, когда что-то меняется. Например, при чтении на электронной книге питание требуется только при переходе на новую страницу, но при чтении страницы питание не потребляется дисплеем. Бистабильность значительно снижает энергопотребление и является основной причиной того, что устройства, использующие электронные чернила, имеют такое длительное время автономной работы.
Чем больше экран ePaper, тем больше электроэнергии можно сэкономить по сравнению с ЖК-экраном того же размера.
Отражающий
Без подсветки
Электронная бумага
Традиционная бумага
Дисплеи E Ink называются "отражающими дисплеями". В ЖК-дисплее или «эмиссионном дисплее» свет от задней подсветки проецируется через дисплей к вашим глазам. В дисплее E Ink подсветка не используется; скорее, окружающий свет из окружающей среды отражается от поверхности дисплея обратно к вашим глазам. Как и в случае с любой отражающей поверхностью, чем больше окружающего света, тем ярче выглядит дисплей. Этот атрибут имитирует традиционные чернила и бумагу, и пользователи дисплеев E Ink говорят, что у них нет такого утомления глаз, как у ЖК-дисплеев, при чтении в течение длительного периода времени. Таким образом, устранение необходимости в подсветке значительно увеличивает срок службы батареи по сравнению с использованием традиционного ЖК-дисплея.
ЖК-дисплей (слева), ePaper (посередине), традиционная бумага (справа) для наружного применения
Прочный
Дисплеи E Ink состоят из слоя чернил, ламинированного на подложку из пластиковой пленки. В зависимости от области применения дизайнеры продуктов могут использовать традиционный TFT на основе стекла или использовать наши E Ink Mobius TFT на основе пластика. E Ink также предлагает простую сегментированную пластиковую объединительную панель для символьных дисплеев.
Трансплеи на основе пластика позволяют сделать конечный продукт значительно легче и тоньше, чем продукты, в которых используются тонкопленочные транзисторы на основе стекла. Кроме того, TFT на основе стекла могут быть хрупкими; использование TFT на пластиковой основе может привести к получению более прочного конечного продукта с меньшим количеством поломок электроники из-за падений или напряжения.
13,3-дюймовые дисплеи E Ink с пластиковым TFT-дисплеем и аналогичными внутренними компонентами могут весить всего 12,3 унции (349 г) по сравнению с ЖК-дисплеем с меньшим размером экрана 12,9 дюйма, который в среднем весит 25,2 унции (713 г). .
Изображение: Unsplash
Дисплей E Ink, также называемый дисплеем с электронными чернилами, представляет собой маломощную панель, похожую на бумагу, которая используется в электронных книгах. Он был основан в Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института, которая подала патент на технологию в 1996 году. Сейчас она принадлежит корпорации E Ink, базирующейся в Массачусетсе.
Как работает дисплей E Ink?
Дисплей E Ink работает с помощью микрокапсул толщиной почти с человеческий волос, упаковывая положительно заряженные белые частицы и отрицательно заряженные черные частицы. Они взвешены в жидкости внутри слоя пленки. Таким образом, когда проходит отрицательный ток, белые частицы поднимаются к дисплею, а когда проходит положительный ток, поднимаются черные частицы.
Контролируемое прохождение тока создает монохромный дисплей, который экономит энергию и не раздражает глаза. Это связано с тем, что эта панель копирует бумагу, отражая окружающий свет, а не используя подсветку.
Преимущества дисплея E Ink
Панели E Ink также называются электрофоретическими чернилами. Одним из наиболее значительных преимуществ этой технологии является ее энергоэффективность. Средняя 12-дюймовая ЖК-панель использует около 36 батареек типа АА в течение 20 часов чтения. В 12-дюймовом устройстве ePaper используется только 1 батарея AA. Это связано с тем, что дисплеи ePaper являются бистабильными.Это означает, что они не расходуют заряд батареи в режиме ожидания.
Эти экраны также гибкие, небьющиеся и легкие. Они приятны для глаз, так как отражают свет, как бумага. Поэтому, если вы читаете на устройстве для чтения электронных книг с дисплеем E Ink, вы меньше устаете.
Ограничения дисплея E Ink
Дисплей E Ink имеет очень низкую частоту обновления, поэтому он не может транслировать видео. Еще одним ограничением было то, что эти панели по умолчанию монохромны. Тем не менее, цветные панели доступны уже сейчас. Хотя экраны E Ink также не имеют подсветки по умолчанию, производители устройств добавили подсветку, чтобы сделать ее более функциональной.
Например, теперь вы можете заставить Kindle с подсветкой читать на устройстве в темноте. Тем не менее, единственным реальным ограничением панели с электрофоретическими чернилами является низкая частота обновления.
Приложение
Эти дисплеи имеют широкий спектр применений, от электронных книг до вывесок. Заводы также используют панели E-Ink для маркировки оборудования и других экранов с низким энергопотреблением. Проще говоря, везде, где есть экран, не требующий высокой частоты обновления, его можно заменить этой панелью.
Маник Берри
Маник имеет степень магистра журналистики и пишет о крупных технологиях, а также внимательно следит за новостями политико-технического характера. В свободное время он просматривает магазин Kindle в поисках нового материала. Маник тоже обожает свой мотоцикл и по выходным ищет новые маршруты. Он любит чай и кошачьи мемы. Вы можете связаться с ним по адресу [email protected]
Объяснение электронной бумаги: что это такое и как это работает?
Электронная бумага оказалась платформой, на которой можно реализовать невероятные и универсальные проекты, но что такое электронная бумага и как она работает? В первой части нашей серии, посвященной электронным чернилам, мы подробно расскажем о том, как на самом деле работает технология, на которой работает все, от вашей электронной книги до дорожных знаков.
У электронной бумаги много названий, и все они описывают одно и то же: технологию, которая имитирует внешний вид обычных чернил на бумаге.
Во-первых, оговорка: это не просто текст о том, какая у вас замечательная электронная книга. Электронная бумага, технология, которая лежит в основе невероятного безбликового экрана вашего Kindle, прекрасно воплощает в жизнь приключения вашего литературного героя, но она также способна на гораздо большее, как и обычная бумага.
Подобно тому, как традиционная бумага может быть преобразована во что угодно, от оригами до папье-маше, электронная бумага становится платформой, на которой можно реализовать невероятные и универсальные проекты. Удивительные характеристики электронной бумаги, такие как отличная видимость, читабельность, как у бумаги, и чрезвычайно низкое энергопотребление делают ее идеальной для всех видов невероятных продуктов, от телефонов и аксессуаров до цифровых вывесок.
Но что такое электронная бумага и как эта чертова штука работает?
Что такое электронная бумага?
Электронная бумага имеет много названий: электронная бумага, иногда пишется как ePaper, электронные чернила и (как правило, по имени компании, которая ее производит) также электронные чернила. Все эти названия описывают одно и то же: технологию, которая имитирует внешний вид обычных чернил на бумаге.
Проще говоря, представьте, что вы взяли ручку и что-то записали в блокноте. Четкие, четко очерченные линии вашего текста будут такими же четкими и легко читаемыми, как содержимое, отображаемое на электронном бумажном дисплее.
Но почему так и как на самом деле дисплей на электронной бумаге отображает изображение? И что отличает его от всех других экранов высокой четкости?
Миллионы крошечных чернильных капсул
Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны начать с самой основы технологии электронных чернил: небольших капсул, наполненных прозрачной жидкостью, содержащей крошечные частицы, каждая размером с человеческий волос.
Каждый электронный бумажный дисплей состоит из миллионов таких капсул в тонкой пленке с частицами внутри капсул разного цвета и с разным электрическим зарядом. Электроды располагают над и под пленкой капсулы. Когда к отдельному электроду прикладывается положительное или отрицательное электрическое поле, цветные частицы с соответствующим зарядом будут перемещаться либо к верхней, либо к нижней части капсулы, придавая поверхности дисплея электронной бумаги определенный цвет.
Капсулы, заполненные отрицательно и положительно заряженными частицами, окрашивают поверхность EPD при приложении электрического заряда (источник: E Ink).
В самом простом воплощении экрана из электронной бумаги частицы внутри капсулы с электронными чернилами будут либо черными, либо белыми.Белые частицы несут положительный заряд, а черные – отрицательный. Если приложенный электрический заряд отрицательный, то отрицательные частицы черных чернил будут отталкиваться к верхней части капсулы и окрашивать поверхность дисплея в этом месте в черный цвет.
Поэтому электронный бумажный дисплей иногда также называют электрофоретическим дисплеем, или сокращенно ЭПД: это просто означает, что он работает на основе движения диспергированных частиц в жидкости под действием электрического поля.
Два ключевых момента, которые меняют мир
Способ работы электронных чернил означает, что он отличается от других дисплеев двумя ключевыми моментами: он является бистабильным и отражающим.
ТО, ЧТО НА ЭКРАНЕ, ОСТАЕТСЯ
Подобно тому, как эскиз в вашей записной книжке останется там, пока вы его не сотрете, содержимое, отображаемое в EPD, будет содержать статичное изображение даже без электричества.
Способ работы электронных чернил означает, что он отличается от других дисплеев двумя ключевыми моментами: экран из электронной бумаги отражает свет из окружающей среды и потребляет энергию только тогда, когда содержимое на нем меняется.
Это возможно, потому что технология электронной бумаги бистабильна. Чтобы помочь вам понять, что это значит, просто представьте, что вы подбрасываете монету — какая бы монета ни приземлилась, есть только два возможных исхода: либо орел, либо решка. Точно так же крошечные частицы EPD будут либо отражающими, либо не отражающими (то есть черными или белыми). В более продвинутых экранах электронной бумаги эти бистабильные частицы также будут представлены во многих оттенках серого; требуется энергия, чтобы поместить цветные частицы на свои места, но как только они появляются, они там и остаются.
На практике это означает, что EPD будет потреблять энергию только тогда, когда содержимое на нем меняется, например, когда вы переворачиваете страницу на своем Kindle или когда содержимое электронного знака парковки меняется с «Зарезервировано». на "Свободно".
Остальное время дисплей будет просто отображать изображение, которое вы хотите, с источником питания или без него, и без необходимости постоянно обновлять отображаемый контент (например, ЖК-экран должен будет обновляться около 30 раз). в секунду). Это делает электронную бумагу чрезвычайно энергоэффективной, а это означает, что она может работать неделями от одной батареи или даже от альтернативных источников питания.
Нет бликов и светового загрязнения
Дисплеи E Ink также являются отражающими, что означает, что свет окружающей среды отражается от поверхности дисплея к глазам пользователя, как и в случае с традиционной бумагой.
Эта функция не только позволяет избежать светового загрязнения, но и делает электронные электронные книги менее вредными для глаз, обеспечивая более широкий угол обзора по сравнению с большинством других дисплеев и делая контент, отображаемый на электронной бумаге, хорошо видимым даже под прямыми солнечными лучами.
Идеальная платформа для вывесок
Спустя тридцать лет после своего появления электронная бумага переживает настоящий ренессанс.
Начиная с электронных книг и постепенно расширяя свое влияние, электронные чернила обретают новые возможности использования. Одним из секторов, идеально подходящих для удобных для пользователей и интеграторов функций электронной бумаги, являются цифровые вывески или, другими словами, электронные вывески во всех формах и формах.
Идеально подходит для всех видов внутренних и наружных дисплеев, от дорожных знаков до информации для пассажиров, этикеток на полках в магазинах, интерактивных музейных вывесок и всех типов досок объявлений. EPD используются в качестве дисплеев транспортных операторов, школ, офисных администраторов. и многое другое.
На самом деле, рыночные прогнозы показывают, что к 2022 году рынок дисплеев на электронной бумаге превысит 8,59 млрд долларов США, и значительная часть этого рынка будет занимать такие технологии, как вывески и вывески.
Поскольку EPD становятся все более совершенными (пример: гибкие дисплеи), тонкими, прочными и долговечными, не говоря уже о более длительном времени автономной работы, сектор электронных бумажных вывесок, без сомнения, будет одним из тех, за которыми стоит следить в ближайшие годы. приходи.
Читайте также: