Некоторые любопытные эксперименты производителей электроники навсегда остаются в лабораториях и так и не находят воплощения в серийный продуктах. Например, мало кто знает, что Apple в свое время – в 2010–2011 гг. – экспериментировала с технологией E Ink.
В частности, компания подала патентную заявку на экран, который в одном режиме выступать «электронночернильным», а в другом – превращаться в классический цветной LCD. Тогда, в 2011 году, еще был жив Стив Джобс, известный своим перфекционизмом и считавший, что у устройств вроде Amazon Kindle нет будущего, потому что «американцы перестали читать».
Вероятно, именно по этой причине Apple не стала выпускать обычный ридер-покетбук с E Ink – как сказано выше, Джобс в читалки не верил. Между тем технологии образца 2011 года (да и 2016 года тоже) не позволили создать качественный и надежный гибридный экран. Поэтому iPad остался таким, каким был, – с LCD-дисплеем.
Описание принципа работы гибридного экрана из патентной заявки Apple
Однако другие компании из США, Европы и Азии в E Ink очень даже поверили. И начали вовсю выпускать покетбуки с такими дисплеями. Что касается России, то еще в момент становления отечественного рынка читалок, в 2011–2012 гг.
, на нем весьма четко выделился лидер – PocketBook. Тогда доля этой компании достигала фантастических для такого молодого рынка 40%.
Правда, к 2016 году она увеличилась до совсем уже немыслимых 70%, превратив PocketBook фактически в компанию, задающую сам рынок.
Ситуация примерно та же, что и с планшетами: есть iPad – и есть все остальное, скучное и безымянное. Так же и с ридерами: есть PocketBook, а есть категория «другие». Причем в последнее время этих самых «других» на рынке читалок стало в разы меньше.
E Ink — сфера для самых стойких
Почему? А потому что сделать качественный ридер куда сложнее, чем смартфон или планшетный компьютер.
Экраны E Ink сами по себе достаточно медлительны в плане смены изображения – и это значит, что для обеспечения высокой скорости работы интерфейса и перелистывания страниц нужно грамотно подобрать аппаратную платформу.
А еще экраны E Ink несколько более хрупкие, чем LCD, – и это значит, что корпус ридера необходимо особым образом спроектировать, чтобы исключить возникновение трещин на экране в процессе ежедневного активного использования читалки.
Вот бренды-однодневки, появившиеся в 2011–2012 гг. и возившие китайские ридеры в Россию под своими именами, столкнулись в итоге как минимум с этими двумя проблемами. А еще – с невероятным количеством брака. Этого следовало ожидать: если брать самые-пресамые дешевые устройства на китайских фабриках, то рассчитывать на иной результат недальновидно.
У PocketBook все изначально было иначе: инжиниринг на 100% собственный, программисты – тоже, сборка – на крупнейших контрактных фабриках Юго-Восточной Азии, включая (сюрприз!) и Foxconn. Которая, как известно, много лет успешно собирает айфоны и айпэды.
За последние годы технология E Ink заметно эволюционировала, уничтожив параллельно всех конкурентов. Была компания SiPix с одноименными экранами – и E Ink ее купила/поглотила.
Была технология Mirasol от Qualcomm – и она (технология, а не Qualcomm) фактически ушла в небытие и применяется теперь только в не шибко популярных моделях умных часов.
Была Plastic Logic от чубайсовского РОСНАНО – и она тоже скончалась.
Знаменитый ридер Plastic Logic 100 с «пластиковым экраном», в создание которого инвестировала РОСНАНО во главе с А. Чубайсом. Эту модель Анатолий Борисович сам лично сравнил в своем блоге с PocketBook Pro 902. Но последняя без каких-либо проблем прошла годичное внедрение в российских школах, а вот Plastic Logic 100, изначально созданный для учебных заведений, в них итоге не прижился и крайне быстро ушел в небытие.
Эволюция, как оберег для глаз
Что касается эволюции E Ink, то самое последнее поколение «электронночерильных» экранов называется Carta (разрешение – от 800 х 600 до 1600 х 1200 точек).
Можно даже сказать не просто «карта», а «козырная карта», потому что E Ink этой генерации уже реально визуально неотличим от дорогой книги с хорошей полиграфией. Разница с бумагой и раньше-то – во времена E Ink Vizplex (2011–2012 гг.
) – была небольшой, но тогда изображение на дисплее E Ink можно было сравнить с газетой, а теперь – с качественно отпечатанной книгой.
Флагманский ридер PocketBook 631 Touch HD с экраном E Ink Carta. За 12 490 рублей получаем подсветку, Wi-Fi, интеграцию с Dropbox, 8 Гб памяти, возможность преобразование текста в речь и многое другое
Цветной E Ink, а именно Triton и Triton 2, «не взлетел». Прежде всего из-за высокой цены таких экранов: ридеры с ними на бору получались очень дорогими, в два раза дороже аналогов с монохромными дисплеями. Плюс цвета у «тритонов» были довольно тусклыми по сравнению с LCD. Фактически единственным серийным ридером с Triton (точнее, с Triton 2) стал PocketBook Color Lux.
В читалках среднего класса сегодня применяются экраны предыдущего поколения, а именно Pearl (800 х 600 точек) и Pearl HD (1024 х 758 или 1600 х 1200 точек).
У них несколько ниже контрастность (12:1 против 15:1 у Carta), что дает менее высокую, хотя и вполне достаточную, четкость текста и иллюстраций.
Впрочем, это не очень критично: читать с E Ink Pearl все равно в разы комфортнее, чем с LCD.
Сравнение E Ink Carta и Pearl HD. Разница заметна, хотя и не критична
Именно так: все мы регулярно читаем новости, посты и даже книги со своих айпэдов, однако для зрения это далеко не безопасно.
Понятное дело, что полчаса почитать новости по дороге на работу с планшета очень даже можно, но вот увлекаться многочасовым чтением книг с LCD-экрана явно не стоит.
Потому что технология LCD предполагает использование мерцающей и оттого раздражающей глаза встроенной подсветки.
Да, эти самые мерцания вроде бы и не видны, однако если злоупотреблять чтением с LCD, то рано или поздно вы можете оказаться у окулиста. И он поставит не шибко приятный диагноз – как, например, автору этого материала, который после чтения с планшетов и ноутбуков получил близорукость.
У E Ink такая проблема отсутствует: чтение с экрана такого типа по уровню негативного влияния на зрение равноценно чтению обычной книги.
А подсветка, применяемая в отдельных ридерах, безвредна и не имеет ничего общего с подсветкой LCD-экранов.
В ридерах подсветка применяется, уж извините за тавтологию, для подсветки отображающегося на экране текста, а в планшетах с их LCD – для формирования изображения.
Текст на экране E Ink, на бумаге и на LCD-экране. Где он выглядит естественнее всего? Ответ очевиден.
С любовью к солнцу
Еще один козырь E Ink вне зависимости от поколения – идеальное поведение на солнце. Никаких раздражающих глаза бликов нет, а изображение вообще не слепнет под прямыми лучами. Просто посмотрите на картинку ниже и вспомните, как вы мучительно вглядывались в экраны планшетов в солнечные дни. Напрягая зрения, нервничая, пытаясь подобрать правильный угол обзора…
Какие милые блики… А у ридера-покетбука их нет вообще!
PocketBook весьма ловко использовала отличное поведение E Ink на солнце: модель PocketBook Aqua защищена от воды, то есть с нее можно читать даже на пляже
Ну и, наконец, третий «бриллиант в короне» E Ink – экономичность. При отображении статичной картинки такие дисплеи не потребляют энергии, она тратится только при перелистывании страниц. Поэтому ридеры нужно заряжать раз в месяц, а не раз в день, как среднестатистический планшетный компьютер.
Вы можете сказать, что планшет – он сейчас у каждого второго, а вот ридеры, мол, вообще не продаются. Поспешим опровергнуть это заблуждение: согласно данным практически всех ведущих аналитических агентств, рынок планшетов стагнирует, то есть сжимается год от года. Причем как рынок мировой, так и российский.
А вот с ридерами ситуация, наоборот, обнадеживающая: в 2011 году объем российского рынка ридеров-покетбуков с экранами E Ink составил 680 тысяч штук, в 2013 – 800 тысяч штук, в 2015 – 870 тысяч штук.
То есть рынок не то что не «проседает», а, в отличие от рынка планшетов, очень даже растет! И это вполне понятно: для чтения ничего лучше покетбуков пока не придумали, и следящие за своим здоровьем (в частности, зрением) граждане предпочитают разделять обязанности между своими устройствами.
Одна задача — один гаджет
Для книг – покетбук, для игр, видео и интернета – айпед. Так что ридеры можно порекомендовать всем, кто так или иначе сталкивается с текстовой информацией, – студентам, школьникам, библиофилам, специалистам, изучающим техническую документацию, и даже 80-летним бабушкам.
Да-да, автор этого текста подарил своей бабушки ридер PocketBook (другие, если честно, и не рассматривали, поскольку лучше на рынке все равно ничего нет) и она очень довольна. Берите пример!
(2
Как устроены электронные чернила — Журнал «Код» программирование без снобизма
Это статья об оборудовании и технологиях формирования компьютерных изображений. Таких технологий много: лучевые трубки, жидкокристаллические панели, светодиоды и даже плазма.
Все они имеют слабые места: они требуют постоянной подачи энергии и излучают свет. Это не проблема, если энергии много и свет не мешает.
Но если энергии мало и устройство не должно светиться само по себе, все эти технологии не подходят.
Есть экраны, которым нужно в сто раз меньше энергии и которые могут показывать изображение несколько лет без потребности в электричестве. Речь о дисплее на электронных чернилах (e-ink). Объясняем, как они работают и где применяются.
Зачем понадобился новый вид экранов
Все традиционные виды экранов светятся. Например, в жидкокристаллическом экране это сделано так: есть слой с изображением, а за ним есть слой с подсветкой. Подсветка светит сквозь слой с изображением, как солнце светит сквозь витраж, и получается иллюзия светящейся картинки. Если подсветку отключить, то изображение станет очень тёмным, едва различимым.
Подсветка создаёт дополнительную нагрузку на глаза, потому что ей нужно «побеждать» яркость окружающего света. По этой же причине экран потребляет много энергии: нужно бороться с яркостью окружающего мира.
Когда мы воспринимаем информацию на бумаге, всё работает принципиально иначе: в глаза попадает отражённый свет. Где-то светит солнце, лампа или свеча, она создаёт свет, он отражается от бумаги. Из-за того, что свет по-разному отражается от белого фона страницы и тёмных букв, мы легко распознаём, что там написано.
Нагрузка на глаза от отражённого света гораздо ниже: при чтении в глаза попадает тот же самый объём света и нет лишнего источника яркого освещения.
Электронные чернила как раз для этого и созданы: чтобы использовать не собственное свечение, а отражение окружающего света.
Отражённый свет от дисплея на электронных чернилах и на телефоне с минимальной подсветкой. Если подсветку выключить совсем, то с телефона почитать уже не получится
Как устроен e-ink-дисплей
Электронные чернила работают так:
- Весь экран делится на множество маленьких ячеек с белым и чёрным материалом. Он похож на порошок или на маленькие капсулы с пигментом.
- Белый пигмент имеет положительный заряд, а чёрный — отрицательный.
- Снизу, под каждой ячейкой, находятся электроды, которые могут выдавать положительный или отрицательный заряд.
- Если заряд отрицательный, то вниз устремляются положительные белые частицы, а чёрные отправляются наверх. Так на экране становится виден чёрный пиксель.
- Объединяясь, такие пиксели формируют буквы, линии и любые изображения точно так же, как это делают обычные экраны.
После того как пигмент прилип к нужной части экрана, можно не подавать напряжение на электроды — они будут там удерживаться сами за счёт накопленного заряда.
Благодаря этому у таких экранов сверхнизкое энергопотребление — достаточно подать ток на долю секунды, чтобы сформировать новое изображение. Потом ток можно отключить.
В таком состоянии пигмент может находиться на экране устройства несколько лет, вообще не тратя заряд батареи.
Электронные чернила крупным планом, фото trashbox.ru
Поверхность такого экрана хорошо отражает падающий свет — почти так же, как бумага. Так как чаще всего используются только чёрные и белые пигменты, то изображение получается чёрно-белым, как будто нарисованное чернилами на бумаге, отсюда и название.
Планшет на электронных чернилах. Кажется, что изображение нарисовано карандашом на бумаге
Плюсы и минусы технологии
Плюсы электронных чернил:
- сверхнизкое энергопотребление — электронные читалки могут работать от одного заряда несколько месяцев;
- нет световой нагрузки на глаза, поэтому читать текст с такого экрана комфортнее, чем с планшета или телефона;
- простота программирования пикселей — в самом простом случае это просто матрица, которая заполнена нулями и единицами;
- для управления таким устройством достаточно медленного процессора, потому что экран невозможно обновлять слишком часто.
Но и минусы у технологии тоже есть:
- экран хрупкий;
- чем больше экран, тем дороже устройство. Стоимость экрана на 10–12 дюймов в несколько раз выше, чем экрана на 5–6 дюймов;
- сложно сделать цветное изображение с той же насыщенностью, что у ЖК-экранов;
- для обновления информации на экране нужно не менее секунды, поэтому такой экран не подходит для просмотра видео или активных онлайн-сервисов.
Где применяются такие экраны
Сейчас экраны на электронных чернилах чаще всего используются в двух областях:
- Электронные книги.
- Ценники в розничных магазинах.
Ещё есть графические планшеты с такими экранами, но широкого распространения они пока не получили из-за высокой цены.
Электронный ценник в магазине
Сравнение E-Ink и LCD
Егор Морозов — 6 сентября 2017, 13:15
Электронным книгам с E-Ink дисплеями (их еще называют дисплеями с электронной бумагой или чернилами) не год и не два, и видели их уже, наверное, все. Однако не все знают, как они устроены, чем отличаются от привычных нам LCD, и какие у них плюсы и минусы — об этом и поговорим в этой статье.
Как устроены LCD и E-Ink дисплеи
LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллический дисплей, ЖК-дисплей) на самом деле не такое новое явление — жидкие кристаллы были открыты еще в 1888 году, и их особенностью стало то, что они обладали одновременно свойствами и жидкости (текучесть), и кристаллов (анизотропия, в данном случае это возможность менять ориентацию молекул под действием электрического поля). Первые монохромные ЖК-дисплеи стали появляться в 1970-ых годах, а первый цветной дисплей представила Sony в 1987 году — он имел диагональ всего 3 дюйма, но первый шаг уже был сделан. Сейчас LCD повсеместно вытеснили любые другие дисплеи, кроме одного — E-Ink. Посмотрим, как оба типа дисплеев устроены. У LCD самым первым уровнем можно считать лампу подсветки, так как отраженного света не хватает для обеспечения нужной яркости изображения. После этого свет проходит через поляризационный фильтр, который оставляет только те волны, которые имеют определенную поляризацию (грубо говоря — колеблются в нужном положении). После этого поляризованный свет проходит через прозрачный слой с управляющими транзисторами и попадает на молекулы жидкого кристалла. Они же, в свою очередь, под воздействием электрического поля от управляющих транзисторов повернуты так, чтобы управлять интенсивностью поляризованного света, который после этого попадает на субпиксели определенного цвета (красного, синего или зеленого), и в зависимости от поляризации проходит или не проходит через каждый из них (или проходит частично, если слой ЖК уменьшил интенсивность): 
С LCD разобрались, переходим к E-Ink. Тут опять используется активная матрица, но вот ни ламп подсветки, ни ЖК нет — для освещения информации на таком дисплее используется чисто отраженный свет, а вместо жидких кристаллов — специальные колбочки с заряженными частицами: черные заряжены отрицательно, белые — положительно. Все круглые колбочки помещены в прозрачный силиконовый лист, заполненный маслом, чтобы колбочки не были видны. Над и под каждой колбочкой есть пара электродов, и в зависимости от полярности подаваемого напряжения частицы разных цветов в колбочке или всплывают, или тонут (по принципу «два одинаковых заряда отталкиваются, а разные — притягиваются»):
Многие считают, что E-Ink дисплее бывают только черно-белыми. Это не так — есть и цветные. Принцип действия схож: также есть два управляющих электрода сверху и снизу капсулы, но вот частицы уже имеют не два цвета, а 4 — по инвертированному типографскому стандарту CMYK (обычно K — ключевой цвет — черный, а тут он белый, все другие цвета такие же: Cyan — бирюзовый, Magneta — розовый, Yellow — желтый): 
Таким образом можно получить любой цвет, как и в RGB на LCD дисплеях, но цветовой охват будет все же меньше. Правда, сейчас уже стали появляться новые E-Ink дисплеи, где используется три типа частиц, по цветам RGB, так что по цветовоу охвату отличий уже нет.
Преимущества и недостатки E-Ink
Плюсов у E-Ink много: во-первых, состояние частиц в колбах сохраняется и без поддержания электрического поля, то есть энергия тратится лишь на изменение картинки, текущая может сохраняться сколь угодно долго. Таким образом время автономной работы у устройств с E-Ink дисплеями может быть ощутимо дольше, чем с LCD. Во-вторых, для нормального прочтения информации с такого экрана не нужны лампы подсветки — используется отраженный свет. Также есть мнение, что чтение с E-Ink меньше напрягает глаза, и соответственно меньше портит зрение. На практике же были проведены множество исследований, и все давали разные результаты (забавный факт — одно из исследований, где E-Ink оказался лучше, спонсировала небезызвестная компания Kindle, в арсенале которой есть электронные книги с E-Ink). В общем и целом можно сказать, что если LCD дисплей не мерцает и имеет высокую яркость, то чтение с него сравнимо с чтением с E-Ink дисплея. К серьезному недостатку E-Ink можно причислить только большое время обновления информации на дисплее, порядка 100-150 мс. Поэтому выводить на него динамическую картинку (видео или игры) не представляется возможным — дисплей банально не успевает обновляться, и пользователь видит «кашу» из остатков старого и нового изображений. Увы — этот недостаток убрать нельзя, ибо тут инертность обусловлена физикой: для того, чтобы увеличить скорость частиц в масле, нужно увеличить напряженность электрического поля, а так как тут присутствует вязкое трение на больших скоростях, то для увеличения скорости частиц вдвое нужно увеличить напряжение вчетверо — а это приведет уже к нагреву электродов (и экрана) и к увеличенному энергопотреблению. Так что в итоге электронные чернила отлично подходят только для «читалок», ну и для неторопливого серфинга в интернете.
В итоге мы видим хорошее разделение рынка, что редкость в наше время: LCD отлично подходит для работы и развлечений, где критично важна частота обновления дисплея. Ну а для ридеров и фоторамок, где это не важно, а вот время автономной работы нужно большое — как раз отлично подходит E-Ink. Так что скорее всего в будущем эти две технологии будут сосуществовать вместе без особых пересечений.
В темном-темном экране: как электронные чернила возвращаются в устройства будущего
Концепт электронной бумаги еще в 70-х был у компании Xerox.
Проработала идею для коммерческого использования E Ink Holdings — компания, истоки которой уходят к знаменитому Массачусетскому технологическому институту.
E Ink, как и ксерокс, стал нарицательным названием, сегодня этот термин используют как синоним электронной бумаги. E Ink Holdings до сих пор остается мировым лидером в этом направлении.
Электронная бумага уникальна тем, что изображение на ней формируется физическим перемещением частиц пигмента. Основа технологии — микрокапсулы толщиной с человеческий волос. Внутри каждой из них содержатся позитивно заряженные белые и негативно заряженные черные частицы.
Позитивно заряженные притягиваются к отрицательно заряженным электродам, а негативно заряженные — к тем контактам, которые имеют положительный заряд. Это и позволяет задавать цвет каждой капсуле, что обеспечивает «черно-белое» изображение на экране.
После снятия напряжения частицы остаются на своих местах — изображение не меняется, а ресурс аккумулятора расходуется только на его обновление.
Экономичный способ отображения информации и похожую на бумагу картинку сразу применили в электронных читалках. Первое устройство на основе E Ink, Sony Librie EBR 1000, появилось в 2004 году.
А уже в 2007 году началась история устройств Kindle от Amazon, до сих пор любимых многими фанатами е-ридеров.
Позже появились и устройства с влагозащитой, сенсорным управлением, дополнительными цветами, широкими возможностями подключения к интернету. Но золотой век устройств длился недолго.
Но это — лишь часть истории электронной бумаги, которая будет переписана уже в ближайшие годы.
Не только читалки
Может показаться, что технология, стоящая за читалками, уже давно заняла нишу и теряет популярность, но прогнозы говорят об обратном. «Электронно-бумажный» сегмент не просто держится, но и набирает ход: согласно подсчетам, рынок к середине десятилетия вырастет в два раза.
Компания Е Ink нацелена на экспансию: еще в 2019 году руководство отмечало, что их цель — снизить зависимость от рынка читалок и сделать акцент на IoT-продуктах (уровень развития устройств, которые могут объединяться в сеть через интернет или с помощью беспроводных технологий). Наиболее красноречивый пример — электронные ценники, энергоэффективная технология, которая минимизирует затраты ритейла.
Посетителям супермаркетов знакома ситуация, когда цена на кассе отличается от той, что была на прилавке. Это происходит из-за загруженности сотрудников, они не успевают сменить сотни ценников, синхронизировав их с базой.
Эту задачу решает электронный ценник: обновление информации происходят для всего магазина автоматически с компьютера. Эта разработка выглядит настолько многообещающим начинанием, что к проекту готовы подключиться крупные отечественные компании: Ростех и «ВЭБ Инновации».
Из других разработок, где используются электронные чернила, — термостаты и смарт-бейджи.
Фокус на IoT — лишь одна грань электронной бумаги: технология, показавшая себя в потребительской электронике, не уйдет и с этого рынка.
Новые личные помощники и модные мониторы
Электронная бумага позволяет смотреть фильмы или даже играть, но пока это не массовая технология, а изыскания энтузиастов. Но при этом число узкоспециализированных устройств, использование которых не требует высокой скорости обновления экрана и достоверной цветопередачи, растет. Это записные книжки вроде Remarkable 2, умные часы, будильники и даже печатные машинки.
В отличие от IoT, экологичность — новый тренд в персональных устройствах, где все ограничивается отсутствием «вилок» для зарядки телефонов или устройствами, которые не вредят окружающей среде — как Fairphone.
А вот обилие лишней информации и попытки борьбы с ней — модное течение, где электронные чернила могут показать себя во всей красе.
Неслучайно именно цвет — первое, от чего пытаются избавиться производители решений, который помогают концентрироваться — например, лаунчер Ratio для Android.
Но телефоны с E ink, хоть и цветным, существуют и сейчас – Hisense A5C или Mudita Pure. При условии, если из таких устройств убрать все лишнее вроде камеры, человечество может оказаться на пороге зарождения нового тренда. С мониторами, кстати, то же самое: E ink — решение от DASUNG, хоть и стоит более $2 000, может избавить людей, работающих с текстом, от мерцающих экранов.
Электронная бумага никогда не была прорывом. Но будущее этой технологии гораздо перспективнее, чем просто обслуживание аудитории, которая привыкла к электронным читалкам. Уже в ближайшем будущем появятся девайсы интернета вещей или нестандартные персональные устройства — возможно, в будущем, экраны с чернилами даже станут альтернативой любой «ретине».
- Читать далее
- НАСА опубликовало снимки с Марса. Пользователи сравнили одно место с кладбищем
- Жизнь на Меркурии, поближе к Солнцу: очень плохая или гениальная идея
- Невозможно представить: какие объекты во Вселенной самые большие и где они находятся
E-paper: дисплеи на электронных чернилах помогут развитию IoT
Критически важным для успеха любого продукта является его пользовательский интерфейс. От бытовой техники до веб-сайтов те, которые преуспевают, являются функциональными и удобными или даже приятными для использования.
Датчики и другие устройства, предназначенные для Интернета вещей (IoT) не являются исключением. Хотя основным требованием для большинства подключенных устройств является отправка и прием данных в облако и из него, существует множество примеров, когда отображение на самом устройстве делает его еще более привлекательным для потенциальных покупателей.
Например, представьте себе сеть подключенных датчиков температуры или влажности с батарейным питанием в производственной среде.
Для кого-то, кому поручено контролировать технологические процессы на предприятии, возможность мгновенного считывания данных датчика без использования отдельного устройства с облачным подключением была бы быстрее, проще и в некоторых случаях безопаснее. В результате датчик со встроенным дисплеем мог бы лучше информировать и ускорить оперативное принятие решений.
Тем не менее, применение дисплея в удаленном наборе IoT с батарейным питанием обычно препятствует экономии энергии такого автономного набора.
Поскольку многие датчики должны работать в течение нескольких месяцев или даже лет на одной батарейке, такой как CR2032, традиционные TFT-дисплеи не могут обеспечить низкое энергопотребление.
Например, двухдюймовый TFT-LCD дисплей каждый год будет потреблять более 1000 таких батарей, и это еще без учета самого датчика, его коммуникационной микросхемы и других компонентов, необходимых для его работы.
Есть две основные причины, по которым TFT LCD требуют такого количества эергии.
Во-первых, для отображения даже неподвижного изображения TFT-дисплеям необходимо обновлять это изображение примерно 50 раз в секунду. Каждое обновление потребляет определенное количество энергии.
Во-вторых, для экранов TFT-LCD требуется, чтобы сделать изображение видимым. Эта подсветка также постоянно потребляет энергию.
Таким образом, ключ к получению эффективного дисплея в устройстве, работающем на небольшой батарейке, это устранение данных двух факторов. И эти факторы отсутствуют в дисплеях типа E-paper или E-ink, то есть в дисплеях типа «электронная бумага» или дисплеях на основе электронных чернил.
Принцип работы дисплеев E-paper
Такие дисплеи обычно встречаются в электронных книгах, например, Amazon Kindle. Они отличаются от TFT-дисплеев тем, что им не требуется постоянное обновление изображения. Оно обновляется только тогда, когда оно действительно меняется.
Для приложений IoT, где показания датчиков обновляются только несколько раз в день, электронная бумага – это эффективное решение, если речь заходит об энергопотреблении.
Например, двухдюймовый E-paper дисплей, обновляемый шесть раз в день, потребовал бы чуть более 0,001% мощности TFT-дисплея того же размера.
Это стало возможным благодаря тому, как работают дисплеи на электронной бумаге. Проще говоря, каждый «пиксель» представляет собой крошечную капсулу, содержащую частицы «чернил», которые обычно черно-белые (хотя красный также доступен). Белые частицы положительно заряжены, а черные – отрицательно.
Когда вы прикладываете положительный заряд к вершине капсулы, вы рисуете черными частицами, создавая темную область на дисплее. Применение отрицательного заряда приводит к появлению белого цвета. Вы делаете это на всем экране, чтобы создать изображение.
Вся суть заключается в том, что, поскольку технология «бистабильная», то как только частицы приняли определенное положение, они останутся в нем, не потребляя энергию, до тех пор, пока вы не приложите противоположный заряд.
Такой подход создания изображения с использованием физических частиц чернил также означает, что дисплеи на электронной бумаге не требуют подсветки. Вместо этого окружающий свет освещает дисплей так же, как и отпечатанные чернила и бумагу, создавая видимое изображение, которое могут видеть человеческие глаза (и сканеры штрих-кода).
Электронная бумага для радиолюбителей
Еще одна вещь, которую следует учитывать, когда речь заходит об электронных бумажных дисплеях – это то, насколько легко и недорого их можно попробовать в действии, будь вы профессиональным разработчиком или радиолюбителем.
Например, вы можете использовать Arduino UNO или MEGA 2560 со специальной платой расширения для дисплея (показана на изображении ниже). Эта специальная плата позволяет тестировать дисплеи размером до 4.2 дюйма. Такие отладочные платы и дисплеи E-paper выпускает компания Pervasive Displays. Среди ее дисплеев есть модели от 1.44 до 10.2 дюймов.
E-paper – это фактор, изменяющий правила игры, когда речь заходит о добавлении дисплеев к оборудованию с очень ограниченным бюджетом мощности: он открывает целый ряд новых возможностей для разработчиков, которые стремятся значительно улучшить восприятие пользователями с их продуктов.
Кроме того, легкость, с которой можно экспериментировать с электронной бумагой в своих проектах, не говоря уже о относительно низких вложениях, объясняет, почему в мире Интернета вещей сейчас так много людей, которые стараются использовать дисплеи на основе электронных чернил в своем оборудовании.
© digitrode.ru
Дисплеи на электронных чернилах: обзор и перспективы технологии
АрхивВидео
автор : Алексей Косарев 14.05.2002
Обзор перспективной технологии разработанной компанией E Ink — дисплеев на электронных чернилах способных составить серьезную конкуренцию жидкокристаллическим панелям.
Дальнейшему развитию интеллектуальных портативных устройств, таких как мобильные телефоны и PDA (personal digital assistants), все больше мешают недостатки существующих видов дисплеев. В большинстве моделей мобильников и PDA экраны основаны на жидких кристаллах.
Со всеми вытекающими последствиями: трудность чтения в широком диапазоне внешнего освещения и чрезмерное энергопотребление.
Мало кого радует писк электронного друга: «Умираю — хочу электричества, а ты забыл меня зарядить! Так что звонить придется из автомата!»
Возможно, в таких устройствах найдут применение дисплеи на электронных чернилах (electronic-ink displays), предложенные американской фирмой E Ink.
Микрокапсулы таких чернил содержат заряженные частицы диоксида титана (чистого белого цвета) и черные частицы с противоположным зарядом.
Под действием электрического поля пигмент устанавливается в желаемое положение и окрашивает капсулу в белый, черный или промежуточный серый цвет (см. схему).
Важная особенность электронных чернил в том, что можно достичь очень высокого разрешения за счет изменения цвета каждой отдельной частицы пигмента. Поскольку диаметр частицы измеряется микронами, разрешение экрана фактически определяется разрешением электронной матрицы, управляющей состоянием капсул.
Таким образом, при изготовлении не нужно учитывать форму или размеры капсул, а также однородность цвета каждой из них, что значительно удешевляет производство. Кроме того, оптическое состояние чернил после приложенного импульса очень стабильно.
Сформированное изображение остается разборчивым в течение нескольких месяцев!
Среди достоинств технологии E Ink — удобство чтения (отсутствие мерцания и изменения формы букв, независимость от условий освещения и угла зрения) и сверхнизкое потребление энергии.
Некоторые параметры экранов, построенных на различных коммерчески доступных на сегодняшний день технологиях, приведены в первой таблице.
Как видно, дисплеи на электронных чернилах обладают в шесть раз большей отражательной способностью и вдвое контрастнее, чем жидкокристаллические.
| Технология | Отражающая способность, % | Контрастность |
| Работающие в отраженном свете монохромные ЖК-дисплеи типичные для PDA (STN-LCD) | 4,2 | 4,1 |
| Работающие в отраженном свете монохромные ЖК-дисплеи типичные для eBook (TN-LCD) | 4 | 4,6 |
| Электронные чернила (с сенсорным экраном) | 26,6 | 9,2 |
| Электронные чернила (без сенсорного экрана) | 38,1 | 10 |
| Типографский отпечаток (журнал «Wall Street») | 61,3 | 5,3 |
| Сравнение характеристик дисплеев без внутренней подсветки1. |
Низкое потребление энергии обусловлено двумя факторами. Во-первых, такие дисплеи не нуждаются в подсветке и работают преимущественно в отраженном свете, а во-вторых, капсулы не требуют постоянного приложения электрического поля (заняв определенное положение, частицы не меняют его до очередного внешнего воздействия).
Потребляемая мощность дисплеев на электронных чернилах в сравнении с жидкокристаллическими панелей на активной и пассивной матрице приведена во второй таблице. Благодаря отсутствию необходимости постоянно подпитывать экраны на электронных чернилах, потребляемая ими мощность фактически зависит лишь от частоты изменения картинки.
| Технология | Потребление энергии(5″ QVGA), мВт | Потребление энергии(8″ SVGA), мВт |
| Цветные ЖК-дисплеи с внутренней подсветкой (AMLCD, типичны для iPAQ и Jornada 56x) | 1000 | 3830 |
| Работающие в отраженном свете монохромные ЖК-дисплеи (STN-LCD, большинство PDA) | 60 | — |
| Работающие в отраженном свете цветные ЖК-дисплеи (LTPS LCD, пример — Palm m 505/515) | 25 | 600 |
| Черно-белые электронные чернила(частота обновления 0,1 Гц) | 0,7 | 7,1 |
| Черно-белые электронные чернила(частота обновления 0,016 Гц) | 0,1 | 1,2 |
| Сравнительная таблица энергопотребления ЖК-мониторов и дисплеев на электронных чернилах2. |
На выставке «Asia Display» в 2001 году, компании E-Ink и Toppan Printing совместно продемонстрировали первый цветной дисплей на электронных чернилах, использующий матрицу светофильтров. Их яркость, контраст и цветопередача практически не зависят от освещенности и угла обзора, но, разумеется, не так высоки, как у ЖК-панелей.
Одно из преимуществ электронных чернил — простота адаптирования для производства так называемых гибких дисплеев, которые при изгибании не дают искажения картинки. Один из экспонатов компании E Ink представляет собой панель с электронными чернилами, выполненную с использованием активной матрицы на тонкой фольге из нержавеющей стали.
Как скоро мы сможем воспользоваться этим изобретением? Разработка коммерческих дисплеев уже началась. E Inc и Philips официально объявили, что первые продукты (предпродажа) появятся уже в конце 2002 года, а широкое внедрение разработки запланировано на 2003 год.
Первые экраны будут монохромными, от 3 до 8 дюймов в диагонали с разрешением 125 dpi, отражающей способностью 40%, контрастностью 10:1 и временем реакции 150 мс.
Такие характеристики вполне пригодны для небольших экранов PDA и мобильных телефонах, однако до настольных дисплеев еще далеко.
По всей видимости, на пути к широкому распространению у технологии будет два барьера — уменьшение времени реакции и переход от прототипа к массовому производству. Не редки случаи, когда удачная технология терпела фиаско при внедрении в производство: то было слишком трудно сделать процесс массовым, то появлялась еще более удачная технология… Привет OLED-дисплеям.
1. Измерения проводились при нормальном положении детектора (0°) с использованием рассеянного источника света, падающего под углом в 45°. [вернуться]
2. Данные по ЖК-дисплеям получены из описаний коммерческих продуктов; данные по дисплеям на электронных чернилах просчитаны инженерами E Ink Corp; все данные приблизительны и лишь помогают оценить порядок величин. Разрешение QVGA — 320×240, SVGA — 800х600. [вернуться]
Загрузка...
