Электронная бумага

редактировать
Многие электронные книги, устройства, призванные заменить традиционные книги, используют электронную бумагу для своих дисплеев, чтобы больше походить на бумажные книги; Одним из таких примеров является серия Kindle от Amazon. (Здесь представлена ​​статья Википедии о электронной книге.)

Электронная бумага, также иногда электронные чернила или электрофоретический дисплей, являются устройствами отображения, которые имитируют внешний вид обычных чернил на бумаге. В отличие от обычных плоских дисплеев, которые излучают свет, дисплеи на электронной бумаге отражают свет, как бумага. Это может делают их более удобными для чтения и обеспечивают более широкий угол обзора, чем у большинства светоизлучающих дисплеев. Коэффициент контрастности в электронных дисплеях, доступных с 2008 года, приближается к газетному, а дисплеи, разработанные недавно (2008 г.), немного лучше. На идеальном дисплее электронной бумаги можно читать под прямыми солнечными лучами, при этом изображение не выцветает.

Многие технологии электронной бумаги удерживают статический текст и изображения неограниченно долго без электричества. В гибкой электронной бумаге используются пластиковые подложки и пластиковая электроника для задней панели дисплея. Применение электронных визуальных дисплеев включают электронные полки и цифровые вывески, расписания на автобусных остановках, электронные рекламные щиты, дисплеи для смартфонов и электронные книги возможность отображать цифровые версии книг и журналов.

Содержание

  • 1 Technologies
    • 1.1 Gyricon
    • 1.2 Электрофоретический
      • 1.2.1 Микроинкапсулированный электрофоретический дисплей
    • 1.3 Электросмачивание
      • 1.3.1 Электрожидкостный
    • 1.4 Интерферометрический модулятор (Mirasol)
    • 1.5 Плазмонный электронный дисплей
    • 1.6 Другие технологии
  • 2 История
  • 3 Приложения
    • 3.1 Наручные часы
    • 3.2 Считыватели электронных книг
    • 3.3 Газеты
    • 3.4 Дисплеи, встроенные в смарт-карты
    • 3.5 Отображение состояния
    • 3.6 Мобильные телефоны
    • 3.7 Электронные этикетки на полках
    • 3.8 Расписание общественного транспорта
    • 3.9 Цифровые табло
    • 3.10 Компьютерный монитор
    • 3.11 Портативный компьютер
    • 3.12 Другое
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Дополнительная литература
  • 7 Внешние ссылки

Технологии

Gyricon

Электронная бумага была впервые разработана в 1970-х Ником Шеридоном в Xerox Исследовательский центр Пало-Альто. Первая электронная бумага, получившая название Gyricon, состояла из полиэтиленовых сфер диаметром от 75 до 106 микрометров. Каждая сфера представляет собой частицу Януса, состоящую из отрицательно заряженного черного пластика с одной стороны и положительно заряженного белого пластика с другой (таким образом, каждая гранула представляет собой диполь ). Сферы заключены в прозрачный силиконовый лист, каждая сфера подвешена в пузырьке масла, так что она может свободно вращаться. Полярность напряжения, приложенного к каждой паре электродов, затем определяет, будет ли белая или черная сторона обращена вверх, что придает пикселю белый или черный вид. На выставке FPD 2008 японская компания Soken продемонстрировала стену с электронными обоями по этой технологии. В 2007 году эстонская компания Visitret Displays разрабатывала такой дисплей, используя поливинилиденфторид (PVDF) в качестве материала для сфер, что значительно повысило скорость видео и снизило необходимое управляющее напряжение.

Электрофоретический

Внешний вид пикселей

В простейшей реализации электрофоретического дисплея частицы диоксида титана (двуокись титана) диаметром примерно один микрометр диспергированы в углеводородном масле. В масло также добавляется темный краситель вместе с поверхностно-активными веществами и заряжающими агентами, которые заставляют частицы приобретать электрический заряд. Эту смесь помещают между двумя параллельными проводящими пластинами, разделенными зазором от 10 до 100 микрометров. Когда напряжение прикладывается к двум пластинам, частицы мигрируют электрофоретически к пластине, которая несет заряд, противоположный заряду частиц. Когда частицы расположены на передней (просматриваемой) стороне дисплея, он кажется белым, потому что свет рассеивается обратно к наблюдателю частицами диоксида титана с высоким индексом. Когда частицы расположены на задней стороне дисплея, он кажется темным, потому что падающий свет поглощается цветным красителем. Если задний электрод разделен на несколько небольших элементов изображения (пикселей ), то изображение может быть сформировано путем приложения соответствующего напряжения к каждой области дисплея, чтобы создать узор из отражающих и поглощающих областей.

Электрофоретический дисплей также известен как EPD. Обычно они решаются с помощью технологии MOSFET на основе тонкопленочных транзисторов (TFT). TFT необходимы для формирования изображения высокой плотности в EPD. Распространенным применением EPD на основе TFT являются электронные книги. Электрофоретические дисплеи считаются яркими примерами категории электронной бумаги из-за их бумажного внешнего вида и низкого энергопотребления. Примеры коммерческих электрофоретических дисплеев включают экраны с высоким разрешением с активной матрицей, используемые в Amazon Kindle, Barnes Noble Nook, Sony Reader, Kobo eReader и iRex iLiad для электронных книг. Эти дисплеи сконструированы из пленки для формирования электрофоретического изображения, производимой E Ink Corporation. Мобильный телефон, в котором используется эта технология, - это технология электрофоретического дисплея Motorola Fone.

, также разработанная SiPix и Bridgestone / Delta. SiPix теперь является частью E Ink Corporation. В конструкции SiPix используется гибкая архитектура Microcup 0,15 мм вместо микрокапсул E Ink диаметром 0,04 мм. Подразделение передовых материалов Bridgestone Corp. сотрудничало с Delta Optoelectronics Inc. в разработке технологии Quick Response Liquid Powder Display. 84>

Электрофоретические дисплеи могут быть изготовлены с использованием процесса Электроника на пластике с помощью лазерного излучения (EPLaR), разработанного Philips Research для использования существующего AM-LCD заводы по производству гибких пластиковых дисплеев.

Микроинкапсулированный электрофоретический дисплей

Схема электрофоретического дисплея Схема электрофоретического дисплея с использованием цветных фильтров

электрофоретический дисплей формирует изображения путем перегруппировки заряженных частиц пигмента с помощью приложенного электрического поля.

Макрофотография экрана Kindle 3; микрокапсулы очевидны при полном размере.

В 1990-х годах другой тип электронных чернил, основанный на микроинкапсулированном электрофоретическом дисплее, был разработан и прототипирован командой студентов Массачусетского технологического института, как описано в их статье Nature. Дж. Д. Альберт, Барретт Комиски, Джозеф Якобсон, Джереми Рубин и Расс Уилкокс в 1997 году соучредили E Ink Corporation с целью коммерциализации технологии. Два года спустя E ink заключила партнерство с Philips Components для разработки и продвижения этой технологии на рынок. В 2005 году Philips продала бизнес по производству электронной бумаги, а также связанные с ним патенты компании Prime View International.

«В течение многих лет исследователи в области средств отображения стремились создать гибкую недорогую систему, которая является электронный аналог бумаги. В этом контексте дисплеи на основе микрочастиц уже давно интересовали исследователей. Переключаемый контраст в таких дисплеях достигается за счет электромиграции сильно рассеивающих или поглощающих микрочастиц (в диапазоне размеров 0,1–5 мкм), совершенно отличных от молекулярных. -масштабные свойства, которые управляют поведением более привычных жидкокристаллических дисплеев. Дисплеи на основе микрочастиц обладают внутренней бистабильностью, демонстрируют чрезвычайно низкую адресацию поля постоянного тока и демонстрируют высокий контраст и отражательную способность. Эти особенности в сочетании с почти- ламбертианская характеристика просмотра, в результате получается вид "чернила на бумаге". Но такие дисплеи до настоящего времени страдали от короткого срока службы и сложности в производстве. сообщают о синтезе электрофоретических чернил на основе микрокапсулирования электрофоретической дисперсии. Использование микроинкапсулированной электрофоретической среды решает проблемы срока службы и позволяет изготавливать бистабильный электронный дисплей исключительно с помощью печати. Эта система может удовлетворять практическим требованиям электронной бумаги ».

В ней использовались крошечные микрокапсулы, наполненные электрически заряженными белыми частицами, взвешенными в цветном масле. В ранних версиях лежащие в основе схема контролировала, находятся ли белые частицы в верхней части капсулы (чтобы она выглядела белой для зрителя) или в нижней части капсулы (чтобы зритель видел цвет масла). повторное внедрение хорошо известной электрофоретической технологии отображения, но микрокапсулы означали, что дисплей можно было бы изготавливать на гибких пластиковых листах вместо стекла. Одна ранняя версия электронной бумаги состоит из листа очень маленьких прозрачных капсул, каждая около 40 микрометров в поперечнике. Каждая капсула содержит масляный раствор, содержащий черный краситель (электронные чернила), с многочисленными взвешенными внутри диоксида титана частиц. Частицы имеют слегка отрицательный заряд, и каждый нац урал-белый. Экран удерживает микрокапсулы в слое жидкости полимера, зажатого между двумя рядами электродов, верхний из которых является прозрачным. Два массива выровнены для разделения листа на пиксели, и каждый пиксель соответствует паре электродов, расположенных по обе стороны листа. Лист покрыт прозрачным пластиком для защиты, в результате общая толщина составляет 80 микрометров, что вдвое больше, чем у обычной бумаги. Сеть электродов подключается к схеме отображения, которая включает и выключает электронные чернила в определенных пикселях, подавая напряжение на определенные пары электродов. Отрицательный заряд поверхностного электрода отталкивает частицы ко дну локальных капсул, выталкивая черный краситель на поверхность и превращая пиксель в черный. Изменение напряжения имеет противоположный эффект. Он выталкивает частицы на поверхность, превращая пиксель в белый цвет. Более поздняя реализация этой концепции требует только одного слоя электродов под микрокапсулами. Они коммерчески упоминаются как электрофоретические дисплеи с активной матрицей (AMEPD).

Электросмачивание

Отображение электросмачивания (EWD) основано на управлении формой границы раздела вода / масло с помощью приложенного напряжения. При отсутствии напряжения (цветное) масло образует плоскую пленку между водой и гидрофобным (водоотталкивающим) изолирующим покрытием электрода, в результате чего получается цветной пиксель. Когда между электродом и водой прикладывается напряжение, межфазное натяжение между водой и покрытием изменяется. В результате сложенное состояние больше не является стабильным, из-за чего вода отодвигает масло в сторону. Это делает пиксель частично прозрачным или, если отражающая белая поверхность находится под переключаемым элементом, белый пиксель. Из-за небольшого размера пикселя пользователь видит только среднее отражение, которое обеспечивает переключаемый элемент высокой яркости и высокой контрастности.

Дисплеи на основе электросмачивания обладают несколькими привлекательными функциями. Переключение между белым и цветным отражением достаточно быстрое для отображения видеоконтента. Это технология с низким энергопотреблением и низким напряжением, и дисплеи на основе этого эффекта можно сделать плоскими и тонкими. Отражательная способность и контрастность лучше или равны другим типам отражающих дисплеев и приближаются к визуальным качествам бумаги. Кроме того, эта технология предлагает уникальный путь к полноцветным дисплеям с высокой яркостью, в результате чего дисплеи в четыре раза ярче, чем светоотражающие ЖК-дисплеи, и в два раза ярче, чем другие появляющиеся технологии. Вместо использования красного, зеленого и синего (RGB) фильтров или чередующихся сегментов трех основных цветов, которые фактически приводят к тому, что только одна треть дисплея отражает свет желаемого цвета, электросмачивание позволяет создать систему, в которой один суб- пиксель может независимо переключать два разных цвета.

Это приводит к тому, что две трети области отображения могут отражать свет любого желаемого цвета. Это достигается за счет создания пикселя из двух независимо управляемых цветных масляных пленок и цветного фильтра.

Цвета: голубой, пурпурный и желтый, что является субтрактивной системой, сопоставимой с принципом, используемым при струйной печати. По сравнению с ЖК-дисплеем, яркость достигается за счет отсутствия необходимости в поляризаторах.

Электрожидкостный

Электрожидкостный дисплей представляет собой разновидность электросмачивающего дисплея. Электрожидкостные дисплеи помещают водную дисперсию пигмента в крошечный резервуар. Резервуар имеет коэффициент отражения белого цвета <5-10% of the viewable pixel area and therefore the pigment is substantially hidden from view. Voltage is used to electromechanically pull the pigment out of the reservoir and spread it as a film directly behind the viewing substrate. As a result, the display takes on color and brightness similar to that of conventional pigments printed on paper. When voltage is removed liquid surface tension causes the pigment dispersion to rapidly recoil into the reservoir. The technology can potentially provide>85% для электронной бумаги.

Основная технология была изобретена в лаборатории новых устройств Университета Цинциннати. В настоящее время технология коммерциализируется компанией Gamma Dynamics.

Интерферометрический модулятор (Mirasol)

Технология, используемая в электронных визуальных дисплеях, которые могут создавать различные цвета посредством интерференции отраженного света. Цвет выбирается с помощью электрически переключаемого светового модулятора, содержащего микроскопический резонатор, который включается и выключается с помощью драйвера интегральных схем, подобных те, которые используются для адресации жидкокристаллических дисплеев (LCD).

Плазмонный электронный дисплей

Плазмонные наноструктуры с проводящими полимерами также были предложены в качестве одного из видов электронной бумаги. Материал состоит из двух частей. Первая часть представляет собой метаповерхность с высокой отражающей способностью, состоящую из пленок металл-диэлектрик-металл толщиной в десятки нанометров, включая отверстия нанометрового размера. Метаповерхности могут отражать разные цвета в зависимости от толщины изолятора. Три основных цвета - красный, зеленый и синий - можно использовать в качестве пикселей для полноцветных дисплеев. Вторая часть представляет собой полимер с оптическим поглощением, регулируемым электрохимическим потенциалом. После выращивания полимера на плазмонных метаповерхностях отражение метаповерхностей может быть модулировано приложенным напряжением. Эта технология обеспечивает широкий диапазон цветов, высокое поляризационно-независимое отражение (>50%), сильный контраст (>30%), быстрое время отклика (сотни мс) и долгосрочную стабильность. Кроме того, он имеет сверхнизкое энергопотребление (< 0.5 mW/cm2) and potential for high resolution (>10000 dpi). Поскольку сверхтонкие метаповерхности гибкие, а полимер мягкий, всю систему можно согнуть. Желаемые будущие улучшения для этой технологии включают бистабильность, более дешевые материалы и реализацию с матрицами TFT.

Другие технологии

Другие исследования электронной бумаги включали использование органических транзисторов, встроенных в гибкие подложки, включая попытки встроить их в обычные бумага. Простая цветная электронная бумага состоит из тонкого цветного оптического фильтра, добавленного к монохромной технологии, описанной выше. Массив пикселей разделен на триады, обычно состоящие из стандартного голубого, пурпурного и желтого цветов, так же, как и мониторы CRT (хотя с использованием субтрактивных основных цветов, а не дополнительных основных цветов). цвета). Затем дисплеем управляют, как и любым другим цветным электронным дисплеем.

История

E Ink Corporation из E Ink Holdings Inc. выпустила первые цветные дисплеи E Ink, которые будут использоваться в продаваемых продуктах. Ectaco Jetbook Color был выпущен в 2012 году как первое устройство с цветными электронными чернилами, в котором использовалась технология отображения Triton от E Ink. E Ink в начале 2015 года также анонсировала еще одну технологию цветных электронных чернил под названием Prism. Эта новая технология представляет собой пленку, меняющую цвет, которую можно использовать для чтения электронных книг, но Prism также продается как пленка, которая может быть интегрирована в архитектурный дизайн, например, «стена, потолочная панель или вся комната мгновенно». Недостатком этих современных цветных дисплеев является то, что они значительно дороже стандартных дисплеев E Ink. JetBook Color стоит примерно в девять раз больше, чем другие популярные электронные книги, такие как Amazon Kindle. По состоянию на январь 2015 года не было объявлено, что Prism будет использоваться в планах для каких-либо устройств для чтения электронных книг.

Приложения

Дисплей электронной бумаги на часах обновляется, чтобы удалить призраков.

Несколько компании одновременно разрабатывают электронную бумагу и чернила. Хотя технологии, используемые каждой компанией, предоставляют многие из одинаковых функций, каждая имеет свои собственные явные технологические преимущества. Все технологии электронной бумаги сталкиваются со следующими общими проблемами:

  • Способ инкапсуляции
  • Чернила или активный материал для заполнения инкапсуляции
  • Электроника для активации чернил

Электронные чернила могут быть применяется к гибким или жестким материалам. Для гибких дисплеев для основания требуется тонкий гибкий материал, достаточно прочный, чтобы выдерживать значительный износ, например, очень тонкий пластик. Каждую компанию отличает способ инкапсуляции красок и их последующего нанесения на основу. Эти процессы сложны и тщательно охраняются отраслевыми секретами. Тем не менее изготовление электронной бумаги менее сложно и дорого, чем ЖК-дисплеи.

Существует множество подходов к электронной бумаге, и многие компании разрабатывают технологии в этой области. Другие технологии, применяемые к электронной бумаге, включают модификации жидкокристаллических дисплеев, электрохромных дисплеев и электронного эквивалента Etch A Sketch в Университете Кюсю. Преимущества электронной бумаги включают низкое энергопотребление (питание потребляется только при обновлении дисплея), гибкость и лучшую читаемость, чем у большинства дисплеев. Электронными чернилами можно печатать на любой поверхности, включая стены, рекламные щиты, этикетки продуктов и футболки. Гибкость чернил также позволила бы разработать вращающиеся дисплеи для электронных устройств.

В Motorola F3 вместо ЖК-дисплея используется дисплей с электронной бумагой.

Наручные часы

В декабре 2005 года Seiko выпустила первые электронные чернила на основе часы под названием Spectrum SVRD001 наручные, которые имеют гибкий электрофоретический дисплей, а в марте 2010 года Seiko выпустила второе поколение этих знаменитых электронных чернильных часов с дисплеем с активной матрицей. В умных часах Pebble (2013) используется память с низким энергопотреблением LCD производства Sharp для отображения на электронной бумаге.

В 2019 году, Fossil выпустила гибридные умные часы под названием Hybrid HR, в которых постоянно отображаются электронные чернила с физическими стрелками и циферблатом, чтобы имитировать внешний вид традиционных аналоговых часов.

Читатели электронных книг

iLiad для чтения электронных книг с дисплеем для электронной бумаги, видимым при солнечном свете

В 2004 году Sony выпустила в Японии Librié, первую электронную книгу считыватель с дисплеем электронной бумаги E Ink. В сентябре 2006 года Sony выпустила в США устройство для чтения электронных книг PRS-500 Sony Reader. 2 октября 2007 года Sony анонсировала PRS-505, обновленную версию Reader. В ноябре 2008 года Sony выпустила PRS-700BC с подсветкой и сенсорным экраном.

В конце 2007 года Amazon начала производить и продавать Amazon Kindle, устройство для чтения электронных книг с дисплеем для электронной бумаги. В феврале 2009 года Amazon выпустила Kindle 2, а в мае 2009 года была анонсирована более крупная модель Kindle DX. В июле 2010 года было объявлено о выпуске Kindle третьего поколения с заметными изменениями в дизайне. Четвертое поколение Kindle, получившее название Touch, было объявлено в сентябре 2011 года, что стало первым отходом Kindle от клавиатур и кнопок перелистывания страниц в пользу сенсорных экранов. В сентябре 2012 года Amazon анонсировала пятое поколение Kindle под названием Paperwhite, которое включает в себя светодиодную переднюю подсветку и более контрастный дисплей.

В ноябре 2009 года Barnes and Noble выпустили Barnes Noble Nook под управлением операционной системы Android. Он отличается от других устройств для чтения электронных книг наличием сменного аккумулятора и отдельного цветного ЖК-дисплея с сенсорным экраном под основным экраном для чтения электронных документов.

В 2017 году Sony и reMarkable предложили электронные книги, специально предназначенные для письма с умным стилусом .

Газеты

В феврале 2006 года Фламандская daily De Tijd распространила электронную версию газеты среди избранных подписчиков в рамках ограниченного маркетингового исследования, используя предварительную версию iRex iLiad. Это было первое зарегистрированное применение электронных чернил при публикации газет.

Французская газета Les Échos объявила об официальном запуске электронной версии газеты по подписке в сентябре 2007 года. Были доступны два предложения, объединяющие годовая подписка и устройство для чтения. Предложение включало либо легкое (176 г) устройство для чтения (адаптированное для Les Echos от Ganaxa), либо iRex iLiad. Для доставки ежедневной читаемой информации использовались две различные платформы обработки: одна основана на недавно разработанной платформе электронных чернил GPP, а другая - внутри компании Les Echos.

Дисплеи, встроенные в смарт-карты

Гибкие дисплейные карты позволяют держателям финансовых платежных карт генерировать одноразовый пароль для уменьшения онлайн-банкинга и мошенничества с транзакциями. Электронная бумага предлагает плоскую и тонкую альтернативу существующим жетонам брелока для защиты данных. Первая в мире совместимая со стандартом ISO смарт-карта со встроенным дисплеем была разработана Innovative Card Technologies и nCryptone в 2005 году. Карты были произведены Nagra ID.

Отображение состояния

USB-накопитель с встроенным E Ink измерителем доступной флэш-памяти

Некоторые устройства, такие как USB-накопители, использовали электронную бумагу для отображения информации о состоянии, например, доступное место для хранения. После того, как изображение на электронной бумаге было установлено, оно не требует питания для поддержания, поэтому считанные данные можно увидеть, даже если флеш-накопитель не подключен.

Мобильные телефоны

Низкий уровень заряда Motorola В недорогом мобильном телефоне Motorola F3 используется буквенно-цифровой черно-белый электрофоретический дисплей.

Мобильный телефон Samsung Alias ​​2 включает электронные чернила от E Ink в клавиатуру, что позволяет клавиатуре изменять наборы символов и ориентацию в различных режимах отображения.

12 декабря 2012 года Yota Devices анонсировала первый прототип «YotaPhone», а в декабре 2013 года был выпущен уникальный смартфон с двумя дисплеями. Он имеет 4,3-дюймовый ЖК-дисплей высокой четкости на передней панели и дисплей с электронными чернилами на задней панели.

В мае и июне 2020 года Hisense выпустила hisense A5c и A5 pro cc, первые цветные смартфоны с электронными чернилами. С одноцветным дисплеем и переключаемой передней подсветкой под управлением Android 9 и Android 10.

Электронные полочные этикетки

Электронные полочные этикетки (ESL) на основе электронной бумаги используются для цифрового отображения цен на полки. товары в розничных магазинах. Этикетки на электронной бумаге обновляются с помощью двусторонней инфракрасной или радиосвязи.

Расписания общественного транспорта

Расписания трамваев на электронной бумаге. Прага, прототип с мая 2019 года.

Дисплеи электронной бумаги на автобусных или трамвайных остановках можно обновлять удаленно. По сравнению со светодиодными или жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями) они потребляют меньше энергии, а текст или графика остаются видимыми во время сбоя питания. По сравнению с ЖК-дисплеями он хорошо виден даже при ярком солнечном свете.

Цифровые вывески

Благодаря своим энергосберегающим свойствам электронная бумага зарекомендовала себя как технология, подходящая для приложений цифровых вывесок.

Компьютерный монитор

Электронная бумага используется на компьютерных мониторах, таких как Dasung Paperlike 3 HD.

Ноутбук

Некоторые ноутбуки, такие как Lenovo ThinkBook Plus, используют электронную бумагу в качестве дополнительного экрана.

Другое

Другие предлагаемые приложения включают одежду, цифровые фоторамки, информационные табло и клавиатуры. Клавиатуры с динамически изменяемыми клавишами полезны для менее представленных языков, нестандартных раскладок клавиатуры, таких как Dvorak, или для специальных приложений без алфавита, таких как редактирование видео или игры. reMarkable - планшет для чтения и заметок.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Электронной бумагой.
Последняя правка сделана 2021-05-18 11:36:35
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте