Технология E Ink — прошлое и настоящее электронной бумаги

С момента появления электронных устройств таких как компьютеры, лептопы, смартфоны, производители пытались решить непростую задачу: создать экран, который при длительной работе будет давать минимальную нагрузку на глаза.  Особенно остро проблема встала с появлением цифровых устройств для чтения или ридеров.

Технология электронных чернил E-Ink, как и электронной бумаги, создана на основе физиологического механизма формирования изображения. Стандартный жидкокристаллический монитор формирует картинку, меняя прозрачность матрицы. Человеческий глаз, когда речь идет об обычной бумаге, воспринимает отраженные световые лучи. В цифровых устройствах эту методику удалось воспроизвести с помощью электрофореза, используя минимум электроэнергии.

История создания технологии дисплея E—Ink

Разработка электронной бумаги началась более пятидесяти лет назад как альтернатива ЭЛТ-экранам. Изображение на них было настолько тусклым, низко-контрастным, что пользоваться монитором можно было только в затемненном помещении. Инженеры компании Xerox создали в 1974 году альтернативу: лист цифровой бумаги «Гирикон» (Gyricon). Это был гибкий монитор с отличной контрастностью при ярком свете.

Первенец «Гирикона», использовавшего в механизме работы электрофорез, был тонкой полимерной пластиной, на которой закрепляли сферы.

Каждая сфера была окрашена в два цвета: половина черная, половина белая, имела противоположный заряд. Под действием электротока сферы вращались, образуя рисунок. Недостаток был в том, что они сталкивались, поворачивались неравномерно, картинка получалась размытой. Проблему решили во втором поколении устройств Gyricon, которые получили название SmartPaper, но оказались крайне дорогими в массовом производстве. Их попытались использовать как интерактивные ценники, заявив, что электронная бумага никогда не сможет сравниться по своим характеристикам с обычным листом. Тем более, что уже появились ЖК-дисплеи, проблема чтения с монитора казалась решенной.

Так бы и закончилась история электронной бумаги, если бы в конце прошлого века Joseph Jacobson не придумал подойти к построению изображения с помощью электрофореза по-другому. Он решил использовать сферы, заполненные окрашенным маслом, внутри которых помещены заряженные частицы белого цвета. Когда через них проходил электрический ток, в части сфер белые частицы поднимались кверху, в части — оставались внизу. Читающий видел белый лист, на котором цветными шариками было выложено изображение. Так появилась технология E-Ink, одноименная корпорация, созданная вместе с компанией «Филипс».

На доработку, внедрение в производство, ушло восемь лет: только в 2004 году появился первый ридер Sony Librie — книга с E-Ink экраном. Цветная картинка пока была недоступна: сделали шести дюймовый дисплей, отображавший четыре оттенка серого с разрешением 800 х 600 пикселей. Стоил сей девайс почти 400 долларов. В последующие годы инженеры работали над усилением контрастности, разрешения, скорости смены картинки, корректным отображением белого цвета.

Модификации электронных книг с E—Ink экраном

С момента презентации первого ридера, сделанного с использованием новой технологии работы дисплея, выпущено три поколения гаджетов:

1. Сначала ридеры делали с использованием технологии VizPlex. У них было разрешение 800 х 600 пикселей, фон серого цвета, стеклянная пластина толщиной менее ½ миллиметра в основании. Они передавали шестнадцать оттенков серого цвета, работали с контрастностью 7:1. В течение шести лет их выпускали не только компания «Сони», но и Amazon, Kobo, Barns & Noble, ONYX. Инженеры последней сделали первый в мире ридер с сенсорным монитором, использовавшим новую методику воспроизведения информации. Недостатком первого поколения «читалок» была низкая скорость смены изображения, появление фантомного эффекта: старая картинка исчезала не полностью, поверх остатков накладывалась новая. К 2010 году удалось избавиться от низкой скорости, вместо серого фона для текста сделать белый.

2. Второе поколение цифровых книг вышло с дисплеями, сделанными по технологии E-Ink Carta и Pearl. В их основе по-прежнему была тонкая стеклянная пластина с гранулами двух цветов, но увеличилась скорость смены изображения, повысилась в 1,5 раза контрастность. Было две модификации «жемчужины»: Pearl (разрешение 800 х 600 пикселей, контрастност увеличился до 10:1) и Pearl HD (1024 х 758 пикселей, контрастность 12:1). Одна модификация Carta: разрешение 1080 х 1440, контраст 15:1. Все три типа отображают 16 оттенков серого цвета и хорошо знакомы российским покупателям: их использует для производства ридеров компания PocketBook – главный поставщик «читалок» в Россию. Как всегда всех опередила компания ONYX, которая выпустила ридер с сенсорным дисплеем Pearl HD. Появились экраны с подсветкой, но она была низкого качества, мерцала, мешала чтению. Только в октябре 2012 года была сделана однородная подсветка экрана E-Ink от PVI, которой оснастили две модели: Amazon Kindle Paperwhite и ONYX BOOX Aurora.
3. Третье поколение, названное Triton1 и Triton2, — получило цветной монитор с разрешением 1600 х 1200 пикселей, контрастностью 10:1, воспроизводящий до 4096 оттенков. Технически появилась возможность выпускать часы, смартфоны с E-Ink экраном Triton.

В процессе совершенствования технологии, производитель увеличивал контраст и разрешение. Эти две характеристики влияют на восприятие текста с дисплея, делают чтение комфортным.

Альтернативный способ совершенствования цифровой бумаги предложила компания LG. Стеклянную подложку заменили на полимерную, благодаря которой мониторы стали более прочными, появилась возможность их сгибать, не повреждая верхний слой. Дисплеи получили название Flex или Mobius, но стали вновь монохромными: при контрастности 10:1, разрешении 1024 х 768 пикселей, они воспроизводят 16 оттенков серого цвета. Новый вариант производства у LG выкупила компания Джозефа Якобсона.

Плюсы и минусы новой технологии, что лучше: E—Ink Carta или Pearl

Начнем с недостатков:

• Первый и самый существенный — дороговизна. Цифровая бумага и чернила, несмотря на то, что работают на простом принципе электрофореза, дорого обходятся в производстве. Для покупателей ридер с таким дисплеем обходится на 100 — 200% дороже аналога с LCD-экраном.
• Хрупкая стеклянная подложка цветных моделей, а гибкая пластиковая есть только для черно-белого варианта. Приходится пользоваться специальными футлярами, а поврежденный экран менять, потратив почти половину первоначальной стоимости.
• Бюджетные модели медленно меняют изображение, особенно если грузят не текст, а картинку.

Плюсов значительно больше:

• Исчезли мерцание, свечение, которыми грешили старые мониторы.
• Увеличился угол обзора, даже по сравнению с ЖК-дисплеем.
• Энергосберегающие модели способны на одном комплекте батареек воспроизвести больше 10 000 страниц.
• Встроенная подсветка облегчает чтение в темноте.

Все вместе облегчает глазам восприятие информации, во время чтения они меньше устают. С этой же целью производители увеличивают диагональ монитора: от начальный пяти дюймов до 9,7 на продвинутых моделях последнего поколения.

Любителям чтения, предпочитающим книги в электронном формате, подойдут ридеры, оснащенные первой модификацией второго поколения. Дисплеи Pearl хороши для отображения текста, но если надо смотреть чертежи, читать учебную литературу со схемами, графиками, лучше выбрать Pearl HD.  На них надписи, сделанные более мелким шрифтом выглядят четче, скорость загрузки страницы повыше.

Модификация  Carta пока самая «продвинутая» из бюджетных вариантов. У нее на половину выше контрастность, на 20% больше коэффициент отражения. Модели поддерживают обновление страницы Regal, убравшую фантомный эффект. При повышенном качестве картинки энергопотребление удалось сохранить на крайне низком уровне.

Таким образом, для каждодневного чтения художественной литературы оптимальный вариант — дисплей Carta или Pearl HD, оснащенный подсветкой Moonlight, с диагональю 6 дюймов. Если нужно просматривать чертежи, схемы, графики, то лучше выбрать эти же модификации, но в девятидюймовом исполнении.