1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННОЙ БУМАГЕ
Электронная бумага (англ. e-paper, electronic paper; также электронные чернила, англ. e-ink) — технология отображения информации, разработанная для имитации обычных чернил на бумаге. В отличие от традиционных жидкокристаллических плоских дисплеев, в которых используется просвет матрицы для формирования изображения, электронная бумага формирует изображение в отраженном свете, как обычная бумага и может показывать текст и графику неопределенно долго, не потребляя при этом электричество и позволяя изменять изображение в дальнейшем. В то же время, точки изображения должны быть стабильны, то есть не менять цвет при отсутствии постоянного напряжения.
Электронная бумага
Электронная бумага была разработана для преодоления недостатков компьютерных мониторов. Например, от подсветки мониторов человеческий глаз сильно устает, в то время как электронная бумага отражает свет, как обычный печатный лист. Угол обзора у нее больше, чем у жидкокристаллических плоских дисплеев. Она легкая, надежна, а дисплеи на ее основе могут быть гибкими, хотя и не настолько как обычная бумага.
Предполагаемое применение включает электронные книги, которые могут хранить цифровые версии многих литературных произведений, электронные вывески, наружная и внутренняя реклама.
2. ТЕХНОЛОГИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ БУМАГИ
Электронная бумага была впервые разработана в Исследовательском Центре компании Ксерокс в Пало Альто (англ. Xerox’s Palo Alto Research Center) Ником Шеридоном (англ. Nick Sheridon) в 1970-х годах. Первая электронная бумага, названная Гирикон (англ. Gyricon), состояла из полиэтиленовых сфер от 20 до 100 мкм в диаметре. Каждая сфера состояла из отрицательно заряженной черной и положительно заряженной белой половины. Все сферы помещались в прозрачный силиконовый лист, который заполнялся маслом, чтобы сферы свободно вращались. Полярность подаваемого напряжения на каждую пару электродов определяла какой стороной повернется сфера, давая, таким образом, белый или черный цвет точке на дисплее (см. рис. 2.1).
Принцип действия электронной бумаги.
2.1.ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧЕРНИЛА
В 1990-х годах Джозеф Якобсон (Joseph Jacobson) изобрел другой тип электронной бумаги. Впоследствии он основал корпорацию Е-инк (E-Ink), которая, совместно с Филипс Компонентс (англ. Philips Components), через два года разработала и вывела на рынок эту технологию.
Принцип действия был следующий: в микрокапсулы, заполненные окрашенным маслом, помещалось электрически заряженные белые частички. В ранних версиях низлежащая проводка контролировала будут ли белые частички вверху капсулы (чтобы она была белой для того, кто смотрит) или внизу (смотрящий увидит цвет масла). Это было фактически повторное использование уже хорошо знакомой электрофоретической (англ. electrophoretic) технологии отображения, но использование капсул позволило сделать дисплей с использованием гибких пластиковых листов вместо стекла.
2.2. МНОГОЦВЕТНАЯ (ПОЛИХРОМНАЯ) ЭЛЕКТРОННАЯ БУМАГА
Обычная цветная электронная бумага состоит из тонких окрашенных оптических фильтров, которые добавляются к монохромному дисплею, описанному выше. Множество точек разбиты на триады, как правило, состоящие из трех стандартных цветов: красный, зеленый и синий (как в ЭЛТ-мониторах). Цвета тогда формируются так же, как и в других дисплеях.
3. ПРИМЕНЕНИЕ
Технологические компании изобретают новые типы электронной бумаги и ищут пути внедрения данной технологии. Например, модификация жидкокристаллических дисплеев, электрохромовые (англ. electrochromic) дисплеи, а также электронный эквивалент детской игрушки «Волшебный экран» (англ. Etch-A-Sketch -изображение появляется за счет прилипания пленки к подложке), разработанный университетом Кйушу (англ. Kyushu University). В той или иной форме, электронная бумага разрабатывалась Гриконом (англ. Gyricon) (который вышел из-под Xerox), Philips Electronics, Kent Displays (холестерические дисплеи (англ. cholesteric)), Nemoptic (бистабильный нематический (англ. bistable nematic) — BiNem — технология), NTERA (электрохромовые NanoChromics дисплеи), E-Ink and SiPix Imaging (электрофоретические) и многие другие.
3.1. КОММЕРЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Корпорация E-Ink, совместно с Phillips и Sony, внесла наибольший вклад во внедрение и популяризацию электронной бумаги. В октябре 2005 года она объявила, что будет поставлять комплекты для разработчиков, состоящие из 6-дюймовых дисплеев с разрешением 800×600 начиная с 1 ноября 2005 года.
Компания Fujitsu демонстрировала разработанную ими электронную бумагу на Токийском Международном Форуме (англ. Tokyo International Forum).
3.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КНИГИ
• Устройство Сони Либрие (англ. Sony LIBRIé) было анонсировано в 2004 году и продавалось только в Японии. Это была первая доступная коммерческая электронная книга. Сони Ридер (англ. Sony Reader) было представлено 6 января 2006 года, как последователь Сони Либрие на Американском рынке. На розничном рынке продукт стал доступен осенью 2006 года.
• АйРекс Текнолоджис АйЛиад (англ. iRex Technologies iLiad) дебютировал в апреле 2006 года.
• еФлайбук (англ. eFlybook) разработана для авиации и поставляется с предустановленными картами, графиками и процедурными инструкциями. По сути, это перепакованный АйРекс АйЛиад.
• СТАРеБУК СТК-101 (англ. STAReBOOK STK-101) запущена в производство в декабре 2006 года тайваньской компанией еРИД (англ. eREAD), разрекламированной как самая тонкая и легкая электронная книжка. Она использует тот же 6-ти дюймовый SVGA дисплей от компании Е-инк.
• Джинке Ханлин еРидер В8 (англ. Jinke Hanlin eReader V8) запущена в 2006, поставки начались почти одновременно с Сони Ридер и использует тот же экран. Продается как дешевая альтернатива другим электронным книгам (в России и Украине доступна под названием Lbook V8).
3.3. ГАЗЕТЫ
В феврале 2006 года Фламандская ежедневная газета De Tijd of Antwerp анонсировала планы по продаже электронной версии газеты для избранных подписчиков. Это должно было быть первое подобное применение электронной бумаги.
3.4. ДИСПЛЕЙ, ВСТРОЕННЫЙ В СМАРТ-КАРТОЧКУ
Гибкий дисплей для микропроцессорной карточки позволяет использовать одноразовый пароль, чтобы уменьшить риск при дистанционном банковском обслуживании — интерактивной оплате (через Интернет) или переводе средств. Первая в мире карточка с дисплеем, которая соответствует стандарту ISO, была разработана компанией Smartdisplayer с экраном от компании SiPix Imaging.
3.5. ДИСПЛЕИ ДЛЯ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ
В мае 2007 года компания LG.Philips представила первый в мире цветной дисплей формата A4, созданный на основе технологии электронной бумаги. Аналогичный, но черно-белый дисплей такого же размера компания создала год назад.
Дисплей с диагональю 14,1 дюйма поддерживает 4096 цветов. Он гибкий, имеет толщину бумажного листа и угол обзора 180°, благодаря чему изображения остаются четкими, даже если свернуть дисплей в рулон.
Изображение на новом дисплее по качеству сравнимо с печатью. Толщина дисплея не превышает 300 мкм, и он потребляет энергию только тогда, когда изображение меняется.
Дисплей, созданный на основе технологии электронной бумаги.
Концепция электронной бумаги (e-paper) открывает новые перспективы для мира жидкокристаллических дисплеев и в определенном смысле позволит использовать такие дисплеи вместо бумаги. Прототипы подобных тонких, гибких дисплеев создало уже несколько компаний, в том числе тайваньская Prime View International (PVI) и японская Seiko Epson.
Версия, предложенная LG.Philips, использует основу, которая состоит из тонкопленочных транзисторов (Thin-Film Transistor, TFT), установленных на металлической фольге, а не на стекле, что и делает дисплей гибким и позволяет ему возвращаться к первоначальной форме после того, как его свернули. Новый дисплей компании содержит цветной фильтр, нанесенный на пластиковую основу.
Самым сложным в процессе разработки цветного дисплея в компании было преодоление трудностей обработки, связанных с отсутствием термостойкости у металлической фольги и пластиковой основы.
В силу этого компании пришлось создать технологию обработки, которая минимизирует деформацию панели и предотвращает изменение структуры микросхемы во время высокотемпературных процессов.
Недавно компания PVI представила технологию электронной бумаги Vizplex, которая, как и дисплей LG.Philips, использует электронные чернила компании E-Ink.
Меньшие по размеру дисплеи PVI (с диагоналями от 1,9 до 9,7 дюйма) должны быть выпущены летом этого года и предназначены для мобильных телефонов, музыкальных плейеров, досок объявлений и электронных книг.
Seiko Epson представила дисплей формата A6, созданный на основе технологии электронной бумаги, при производстве которого используется технология SUFTLA (surface-free technology by laser annealing).
3.6. ЭЛЕКТРОННАЯ БУМАГА ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕФОНОВ
Компания Motorola выпустила телефон с названием MOTOFONE, который использует экран, созданный на основе электронной бумаги, от компании E-Inc.
Данная технология используется и при создании клавиатуры для сотовых телефонов. На выставке CEATEC Japan 2007 компанией NTT DoCoMo был продемонстрирован прототип телефона с цифровой клавиатурой из электронной бумаги.
Клавиши телефона обладают свойством переключаться с изображения цифр на рисунки иероглифов (символы японских слоговых азбук Хирагана и Катакана), обозначающих название приложения, задействованного в данный момент. Например, когда пользователь открывает клиент электронной почты, на кнопках цифры сменяются иероглифами, что удобно при работе с текстовыми сообщениями. Такой режим подойдет для пользователей-новичков, а также пожилых людей, нуждающихся в подсказке.
Прежде, чем технология электронной бумаги была реализована в клавишах этого устройства, ее пришлось существенно корректировать для достижения максимально быстрого переключения изображения на клавише – оно должно происходить быстрее смены программных приложений.
