Очень многие из нас держали в руках электронную книгу, абсолютно не задумываясь, по какой технологии изготовлен ее дисплей. Те же, у кого спрашивали «У тебя дисплей – электронная бумага или ЖК?» только недоуменно пожимали плечами. Но такие дисплеи действительно есть, а технология изготовления их достаточно интересна.
Немного истории
После изобретения жидкокристаллических (ЖК) экранов, казалось бы, можно было остановиться. Энергопотребление такой системы – микроамперы, время отклика относительно небольшое, контрастность вполне приемлемая. Но у таких экранов есть одно большое «НО» - они нуждаются в подсветке, которая потребляет, увы, совсем не микроамперы, сводя на «нет» все достоинства такой технологии.
Важно! Существуют ЖК-дисплеи, работающие в отраженном свете и не требующие подсветки. Яркий пример – электронные наручные часы. В них подсветка используется только в темное время суток, когда внешнего света нет или недостаточно. Недостаток такой технологии – малая контрастность.
Кроме того, для удержания изображения ЖК-дисплеи требуют постоянной подачи на них напряжения, а значит, хоть и немного, но потребляют энергию они постоянно. Поэтому конструкторы продолжили поиск, в результате которого в 1970-х Исследовательским центром компании Xerox был изобретен экран, получивший название «электронная бумага» (e-paper). Автор изобретения - Николас Шеридон.
Позже, В 1990-х годах Джозеф Якобсон со своей командой, в которую вошли Джей-Ди Альберт, Джереми Рубин, Барретт Комиски и Рассел Уилкокс, изобрел электронную бумагу, работающую по несколько иному принципу. Назвал он свою разработку «электронные чернила» (e-ink). Будем так называть ее и мы, чтобы не путать с бумагой Шеридона.
Интересно. Позже команда изобретателей под командованием Якобсона основала компанию E Ink Corporation, которая совместно с Philips через два года разработала и вывела эту технологию на рынок.
Как это работает
А теперь давайте поближе познакомимся с обеими технологиями, а заодно рассмотрим их достоинства и, конечно, недостатки.
Электронная бумага
Электронная бумага Шеридона, получившая название «Гирикон», представляет собой два плоских сетчатых электрода (верхний прозрачный), промежуток между которыми заполнен маслом. В масле располагаются сферы размером от 20 до 100 мкм, одна сторона которых покрыта черным, а другая белым пигментом. Черный пигмент заряжен отрицательно, белый положительно.
На прозрачном электроде постоянно нулевой потенциал. Если подать на нижний электрод напряжение положительной относительно верхнего полярности, капсула повернется белым пигментом вверх, имитируя бумагу. Если отрицательной, сфера развернется на 180 градусов и вверху окажется черный пигмент, имитирующий чернила.
В чем преимущество такой технологии? Основное – энергия тратится только во время формирования изображения. После этого напряжение с электродов можно снять – сферы благодаря вязкости масла останутся в заданном положении достаточно продолжительное (месяцы) время. Это делает технологию весьма экономичной. Ну и электронная бумага работает в отраженном свете, а значит, не нуждается в подсветке – самом прожорливом узлу ЖК-дисплеев.
На заметку. Благодаря высокой экономичности электронные книги, выполненные по этой технологии, можно читать без подзарядки месяцами. Ведь во время чтения страницы дисплей ничего не потребляет, а процессор переходит в энергосберегающий режим.
Еще один немаловажный плюс – угол обзора. В отличие от ЖК-мониторов электронную бумагу можно читать под любым углом без потери контрастности и четкости.
Что касается контрастности – она намного выше, чем у ЖК-дисплеев, поскольку электронная бумага не имеет поляризующего слоя, существенно снижающего контрастность.
Что касается недостатков, то он один – большое время отклика, необходимое для поворота сферы. Именно этот недостаток ограничивает область применения технологии. Она используется там, где малое время отклика не является критичным – в электронных табло, ценниках, рекламных вывесках, электронных книгах, в некоторых моделях телефонов. Динамичную картинку, увы, просмотреть на такой бумаге невозможно.
Электронные чернила
Именно большое время отклика заставило будущего основателя компании E Ink Corporation Джозефа Якобсона искать альтернативные технологии, и решение, которое изобретатель назвал «электронные чернила», было найдено.
Конструктивно экран представляет собой все ту же сетку из электродов, верхний прозрачный. А вот капсулы, расположенные между ними неподвижны. Они заполнены темной маслянистой жидкостью, в которой свободно плавает белый пигмент, заряженный положительно.
При подаче на нижний электрод относительно верхнего положительного потенциала, пигмент «всплывает», устремляясь к верхнему электроду. Он имитирует белую бумагу. Если на нижний электрод подать отрицательное напряжение, то пигмент устремится вниз, а мы увидим темную жидкость, имитирующую чернила.
Благодаря такому подходу изобретатель получил к уже существующим еще два больших преимущества. Первое – существенно уменьшилось время отклика. Второе – если вовремя снять напряжение с электродов, то можно заставить белый пигмент зависнуть на некотором расстоянии от верха капсулы. Это позволяет при соответствующем программном обеспечении получить неопределенно большое количество градаций серого.
С черно-белыми электронными чернилами все. В следующей части цикла мы поговорим о цветной электронной бумаге и проследим путь ее развития с относительно далекого 2008 года до сегодняшних дней.
